CFB锅炉节能环保一体化改造技术应用效果分析

CFB锅炉节能环保一体化改造技术CFB锅炉节能环保一体化改造技术应用效果分析中国华能集团清洁能源技术研究院黄中2016年9月28日郑州循环流化床锅炉技术的最新进展循环流化床锅炉技术的最新进展在役循环流化床机组存在的主要问题节能环保一体化改造技术路线典型机组改造案例结论及建议循环流化床锅炉技术的最新进展循环流化床锅炉技术的最新进展在役循环流化床机组存在的主要问题节能环保一体化改造技术路线典型机组改造案例结论及建议行业背景严峻国内大型循环流化床机组投产容量已超过7000万kW，总装机约占燃煤火力发电的15%，我国在大型循环流化床锅炉技术研发和应用方面燃煤火力发电的15%，我国在大型循环流化床锅炉技术研发和应用方面已经居于世界领先水平节能减排日趋严厉，电力发展进入新常态《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》（发改能源[2014]2093号）《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发[2015]164《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发[2015]164号），鼓励各省、市、自治区及直辖市出台更为严格的地方节能减排标准《关于促进我国煤电有序发展的通知》（发改能源[2016]565号）《关于取消一批不具备河传建设条件煤电项目的通知》（国能电力[2016]224号）……发展初具规模与常规煤粉炉相比，循环流化床锅炉在资源综合利用方面发挥了重要作用，起到了“填平补齐”的有益补充要作用，起到了“填平补齐”的有益补充国内主要的电力集团、煤矿企业均有循环流化床发电机组应用在役超临界机组清单（375万kW）中国循环流化床发电机组分布图循环流化床发电的主力机型是135MW等级机组和300MW等级机组，占总装机容量的82.4%超临界和超超临界是未来的增长点350MW机组华电南雄600MW机组中煤平朔华电南雄中煤大屯同煤朔南介休崇光华电锦兴国际能源山阴中煤平朔陕西彬长华电蔡官国投六盘水…………国际能源山阴同煤阳高国电上海庙阳煤远盛晋能洪洞……海外大型机组巴诺维奇巴格诺尔……超临界和超超临界是未来的增长点国家科技重大专项——超超临界循环流化床锅炉技术研发与示范……研究超超临界循环流化床锅炉关键技术和炉型方案…………研制出660兆瓦超超临界循环流化床锅炉机组并实现工程示范，锅炉效率92%，供电煤耗300g/千瓦时；形成NOx原始排放直接达标的循环流化床锅炉技术与装备……《中国制造2025》《中国制造2025》力争到2025年处于国际领先地位或国际先进水平600MW超超临界循环流化床锅炉应用示范工程1000MW超临界循环流化床锅炉应用示范工程1000MW超超临界循环流化床锅炉应用示范工程经验有待总结行业标准体系建设初具规模标准编号标准名称状态标准编号标准名称状态DL/T964-2005循环流化床锅炉性能试验规程颁布DL/T1034-2006135MW级循环流化床锅炉运行导则颁布DL/T1035-2006循环流化床锅炉检修导则颁布DL/T340-2010循环流化床锅炉启动调试导则颁布DL/T1319-2014循环流化床锅炉测点布置导则颁布DL/T1322-2014循环流化床锅炉冷态与燃烧调整试验技术导则颁布DL/T1326-2014300MW循环流化床锅炉运行导则颁布DL/T5705-2014循环流化床锅炉砌筑工艺导则颁布GB50972-2014循环流化床锅炉施工及质量验收规范颁布DL/T1034-2016135MW级循环流化床锅炉运行导则(修订)颁布DL/T1034-2016135MW级循环流化床锅炉运行导则(修订)颁布DL/T1600-2016循环流化床锅炉燃烧系统技术条件颁布DL/T1594-2016循环流化床锅炉滚筒冷渣器运行及技术条件颁布DL/T9596-2016流化床锅炉风机技术条件颁布DL/T9595-2016循环流化床锅炉防磨喷涂技术导则颁布循环流化床锅炉耐火防磨层设计与施工导则送审循环流化床锅炉煤制备系统选型导则送审循环流化床锅炉检修导则（修订）在编循环流化床锅炉炉膛防磨技术导则在编半工业试验台燃料试烧试验技术规范在编2017年将编辑出版《循环流化床发电行业标准汇编与应用》，组织行业贯标！经验有待总结学术体系需要更新近十年来，中国电力出版社出版超过20种近十年来，中国电力出版社出版超过20种但知识结构较为陈旧，有待升级《循环流化床锅炉技术600问》升级为《循环流化床锅炉技术1000问》CFB协作网组织收录问题1017项，41万字，550页！业内专家40余位经验有待总结新媒体需要普及推广“循环流化床发电”微信公众号运行一年“循环流化床发电”微信公众号运行一年订阅人数超过9000余人（月点击量10万人次）微信交流一群、二群基本满群QQ群达到千人《中国循环流化床发电》出版14期循环流化床锅炉技术的最新进展循环流化床锅炉技术的最新进展在役循环流化床机组存在的主要问题节能环保一体化改造技术路线典型机组改造案例结论及建议主要问题燃烧和运行偏离设计工况氧量偏大（超过6%）床温远高计值（有的接近1000℃）排烟温度高（夏季可达160℃以上）主要问题污染物排放超标不能满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）不能满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）石灰石消耗量大钙硫摩尔比6~8氮氧化物排放浓度高SNCR系统还原剂消耗量大主要问题关键部件磨损严重风帽损坏更换频繁靶区磨损分离器中心筒变形返料不畅主要问题锅炉炉型差异较大，存在偏离设计工况运行等问题运行负荷偏低磨损量偏高分离器效率低运行床温高，床温偏差大风帽易磨损、易堵塞、易脱落排烟温度高，影响锅炉效率辅机选型余量大，能耗高自动化程度低……可靠性、经济性、环保性难以兼顾循环流化床锅炉技术的最新进展循环流化床锅炉技术的最新进展在役循环流化床机组存在的主要问题节能环保一体化改造技术路线典型机组改造案例结论及建议节能环保一体化技术组成旋风分离器高效分离技术研究耐磨防漏渣风帽设计开发布风均匀性改善技术研究防磨技术研究循环流化床锅炉节能环保一体化关键技术应用导则锅炉试验与运行研究燃煤煤粒度优化与改善高效炉内脱硫技术研究全负荷脱硝控制技术研究关键技术研究运行优化技术研究全负荷脱硝控制技术研究数值模拟研究关键参数辨识数据库开发工程应用设计优化技术研究+工程应用技术路线设计与运行控制等因素组合衔接后使得实际运行与设计工况往往存在较大差异，仅仅依靠独立因素改进综合效果有限循环流化床锅炉涉及复杂的气固两相流动，工况复杂多变，综合各种有效技术手段，利用各种有益因素和有利条件，充分发挥循环流化床锅炉自身特点尤为重要风帽及布风均匀性改造早期投产的循环流化床锅炉一般使用7形风帽和箭形风帽，近期投产的绝大多数锅炉使用钟罩形风帽产的绝大多数锅炉使用钟罩形风帽大型循环流化床锅炉设计风帽阻力一般为4~5kPa，但在实际使用过程中部分机组添加了节流管圈或大风量运行，增加了一次风机能耗和厂用电率60007000布风板阻力(Pa)冷态实测结果折算到热态230℃010002000300040005000050000100000150000200000250000300000350000流化风量(Nm3/h)布风板阻力(Pa)风帽及布风均匀性改造风帽在使用中存在的主要问题是：阻力偏高、磨损严重、流化不均和漏渣解决风帽问题最有效的方式是进行风帽整体更换，采用新型风帽结构、优化阻力特性、合理安装，降低一次风机电耗、减少漏渣风帽布风补偿技术，消除床温偏差，降低风机电耗目前改造应用超过30多台，可降低床温5~15℃风帽平均寿命可增至3~5年，风帽阻力下降0.5~2kPa旋风分离器提效改造旋风分离器主要作用是保证炉膛内高浓度物料的流态化保证燃料和脱硫剂的多次循环，抑制床温保证燃料和脱硫剂的多次循环，抑制床温分离器存在的主要问题是：效率不足、中心筒变形严重和靶区磨损效率下降旋风分离器提效改造采用收缩中心筒和平滑收缩中心筒进行改造，针对流场中心和几何中心存在偏离的情况，有时还会采取偏心布置方式进一步提高效率在偏离的情况，有时还会采取偏心布置方式进一步提高效率采用自由吊挂结构进行固定方式改造，同时采用整体铸造方式制造中心筒，增加中心筒的厚度，提高其抗变形能力、延长使用寿命调整靶区施工工艺、提高靶区耐火耐磨材料强度三分离器等效分离非常重要已完成方案设计、改造20多台，可降低床温20~40℃防磨综合治理循环流化床锅炉炉膛中心，物料自下向上运动；在炉膛四周，物料自上往下贴壁运动，下贴壁运动，随下降高度的不断增加，贴壁流物料的速度与浓度不断增加贴壁流物料速度高和浓度大造成水冷壁过渡区域磨损严重防磨综合治理循环流化床锅炉磨损治理的主要手段是喷涂、熔敷和安装防磨梁防磨梁是目前磨损防治的主流技术，整体应用超过150台防磨梁是目前磨损防治的主流技术，整体应用超过150台防磨梁使用后大部分循环流化床锅炉使用后连续运行天数可以稳定在240天以上，一部分循环流化床锅炉连续运行天数超过300天运行优化调整参照电力行业标准《循环流化床锅炉冷态与燃烧调整试验技术导则》开展，包括冷态试验、热态试验及燃烧调整试验三部分，包括冷态试验、热态试验及燃烧调整试验三部分冷态试验包括风量标定试验、布风板阻力试验、临界流化风量试验、布风均匀性试验等内容；热态试验是锅炉运行后开始的试验；燃烧调整试验可以优化锅炉的燃烧状态，改善锅炉运行的安全性与经济性根据经验，相关工作同自动控制改造相结合，可提高锅炉效率1~2%该工作已累计完成200多项循环流化床锅炉技术的最新进展循环流化床锅炉技术的最新进展在役循环流化床机组存在的主要问题节能环保一体化改造技术路线典型机组改造案例结论及建议上海锅炉厂生产的240t/h高压循环流化床锅炉，锅炉型号为SG-240/9.8-M257，锅炉采用岛式半露天布置、全钢结构、炉顶设置轻型钢屋盖江苏某厂——设备概述240/9.8-M257，锅炉采用岛式半露天布置、全钢结构、炉顶设置轻型钢屋盖项目名称单位数值额定蒸发量t/h240额定蒸汽温度℃540额定蒸汽压力（表压）MPa9.81给水温度℃215锅炉排烟温度℃142锅炉排烟温度℃142锅炉计算热效率（设计煤种）%91.35锅炉保证热效率（设计煤种）%91.0燃料消耗量（设计煤种）t/h31.431石灰石消耗量t/h1.571热风温度℃205循环倍率-25～30脱硫效率（钙硫摩尔比为2.5时）%≥801）床温偏高；江苏某厂——存在的问题2）原风帽结构老旧，易磨损、易堵塞、易脱落，布风均匀差，年更换量超过30%；3）飞灰中位径40μm，分离器效率偏低；4)锅炉运行参数不合理；5）NOx原始排放指标偏高，脱硝剂消耗量大；改造方案对风帽外罩小孔区域进行加厚，提高其耐磨性和使用寿命。将风帽外罩风孔向下倾斜20°，风帽芯管上部焊接便于安装施工，江苏某厂实施方案——布风改善将风帽外罩风孔向下倾斜20°，风帽芯管上部焊接便于安装施工，外罩采用ZG40Cr25Ni20，芯管采用CPH20改造后流化风量大幅度降低布风均匀性明显改善江苏某厂实施方案——分离器提效改造示意图提效改造调整了分离器入口烟道尺寸结构（设置了导流装置）、优化了中心筒筒体结构和布置形式，改进了固定方式（自由吊挂）江苏某厂实施方案——分离器提效了中心筒筒体结构和布置形式，改进了固定方式（自由吊挂）采用Cr25Ni20MoMnSiNRe材料整体铸造中心筒（筒体厚度16mm），避免了变形的发生，有效防止了烟气短路问题锅炉效率提升1.2%，NOx原始排放和尿素消耗量显著降低江苏某厂——实施效果项目方案实施前方案实施后主汽流量t/h221236一次风总量km3/h161145NOx原始浓度mg/Nm3335142脱硝后NOx排放浓度mg/Nm38649风机电流明显下降，厂用电率降低约0.45%脱硝后NOx排放浓度mg/Nm38649尿素溶液流量L/h24097锅炉效率%89.7390.95一次风机电流A