首个出口欧洲的CFB锅炉设计及运行经验

东方循环流化床(CFB)锅炉技术介绍东方电气集团东方锅炉股份有限公司2016年05月一带一路，首个出口欧洲的CFB锅炉设计及运行经验•一路一带，中国电力装备走出去1•燃烧褐煤锅炉设计特点2•东方燃用褐煤各型CFB锅炉介绍3•东方燃用褐煤CFB锅炉典型工程介绍4主要内容优势：1.出众的煤种适应性2.天然的低污染物排放(燃烧温度在815~925℃)，原始排放NOX小于200mg/Nm3，可炉内脱除二氧化硫3.优秀的变负荷运行能力，燃烧稳定适用燃料:无烟煤，烟煤，褐煤，石油焦，生物质，煤矸石，纸渣，油页岩等循环流化床锅炉（CFB）锅炉的优势一路一带，中国装备走出去蒙古菲律宾印度尼西亚波黑土耳其印度赞比亚哥伦比亚越南首个出口欧洲的CFB项目蒙古菲律宾印度尼西亚波黑土耳其印度赞比亚哥伦比亚越南Stanari设计数据汽水参数(BMCR)1065t/h/17.4MPa/540℃再热器温度(BMCR)540℃承压件设计标准：ASME标准满足PED要求燃料:波黑褐煤低位热值=9100KJ/kgVdaf=56%Aar=7.5%Mar=49%背景资料业主:EFT-RudnikITermoelektranaStanariD.O.O位置:波黑北部合同签订日期:2011年10月运行时间:2015年12月Mar-2014波黑斯坦纳瑞300MW项目Sep-2013波黑斯坦纳瑞300MW亚临界CFB锅炉机组于2016年6月6日完成720小时可靠性试运行，8月8日取得PAC证书波黑斯坦纳瑞300MW项目性能指标锅炉效率：93.09%（设计89.94%）SO2排放：低于200mg/Nm3NOx排放：低于200mg/Nm3波黑斯坦纳瑞项目PAC证书实际燃用煤质水分54%锅炉参数达到设计值锅炉自身SO2NOX排放小于200mg/Nm3波黑斯坦纳瑞300MW项目••燃烧褐煤锅炉设计特点2主要内容项目符号单位波黑褐煤300MW机组印尼褐煤150MW机组印度褐煤135MW机组罗马尼亚660MW机组全水分Mt%4944.484542收到基灰分Aar%7.56.0411.719.1干燥无灰基挥发分Vdaf%5354.232558.07收到基碳Car%27.5536.093022.43收到基氢Har%2.462.762.52.8收到基氧Oar%13.19.839.311.7收到基氮Nar%0.250.580.30.77全硫St,ar%0.130.191.21.2收到基低位发热量Qcor,arkcal/kg2173295627001976褐煤：煤化程度最低的矿产煤，介于泥炭与沥青煤之间的低级煤。水分大(15-60%)，挥发成分高(40%)，含游离腐植酸。空气中易风化碎裂，燃点低(270°左右)，易发生自燃。褐煤燃烧特点：易着火、易燃烬、易结渣，燃烧后烟气中水分高、烟气量大。褐煤特点及分布褐煤特点及分布东南亚东欧及土耳其南亚东南亚褐煤：热值中等、水分高、灰分低关注床料选取，降低锅炉磨损，保证锅炉的可靠性南亚褐煤：热值低、水分高、灰分中高关注部分地区煤质有沾污倾向东欧及土耳其褐煤：热值低、水分高、灰分中高部分地区煤质热值很低，需进行针对性设计东锅设计制造的各等级褐煤CFB锅炉在波黑Stanari项目、土耳其SILOPI项目、印度JSW项目投入运行。锅炉运行稳定、可靠。总结这些电厂的运行情况，可以看到CFB锅炉燃用高水分褐煤有更可靠、更环保、更高效、更经济的特点，并具有以下优势：1)煤种适应性好，可适应低热值褐煤2)燃料制备系统简单3)自脱硫高，脱硫成本低4)低温燃烧NOx排放低5)床温低，有效避免结焦6)负荷调节性能好，不投油稳燃负荷低7)炉内脱硫，烟气酸露点温度低，排烟热损失小8)磨损轻，锅炉可靠性好CFB锅炉燃烧褐煤扬长避短CFB锅炉对褐煤有良好的适应性，独特的循环流化燃烧方式轻松回避了褐煤易结渣的问题；实现了炉内脱硫并有效抑制了氮氧化物的生成，脱硫、脱硝系统的可用率对机组运行不造成影响。随着技术发展，CFB锅炉的可靠性已经有了显著提高；国内已经投运的300MWCFB锅炉表现出很高的可靠性。配风扇磨PC锅炉选用三介质系统，高温抽炉烟管道无论采用内衬保温砖还是外保温结构，都存在漏风率高等问题；风扇磨煤机冲击板磨损严重、寿命低、检修频繁；风扇磨煤机提升压头较低，易造成燃烧器区域结渣。配风扇磨的PC锅炉存在较多影响可靠性的因素。因此，从可靠性方面分析，CFB机组不亚于配风扇磨PC锅炉，甚至高于PC锅炉。CFB锅炉燃烧褐煤扬长避短更可靠磨损效率辅机选型厂用电率渣处理早期问题炉内脱硫排烟温度低、褐煤易燃尽燃烧效率高褐煤CFB锅炉效率略高于煤粉炉褐煤灰分小，磨损轻底渣量小粒度细冷渣器可靠不易堵塞燃煤粒径制备系统简单，降低厂用电烟气净化成本和能耗低于煤粉炉CFB锅炉燃烧褐煤扬长避短更可靠工艺水耗，th-1电耗，(kWh)h-1占电厂用量，%石灰石-石膏法4550001.6喷雾干法403000**1.0LIFAC4015000.5CFB4012000.4CFB炉内脱硫06000.2*—部分蒸汽用于烟气—烟气再热器吹灰。技术种类单位低NOx燃烧CFB燃烧技术SCRSNCR低NOx燃烧+SNCRCFB燃烧+SNCRNOx脱除效率％5060~8080～9530～5060～8570～90投资成本元/KW～15-～250～50～65～65脱销运行成本分/kwh～0～0～2～0.2～0.2～0.2CFB锅炉燃烧褐煤扬长避短更环保（近零排放）编号项目单位CFB锅炉PC锅炉1脱硫增益%0.21502风机增益%0.53不计3排烟热损失%-7.173-7.664化学未完全燃烧热损失%-0.105机械未完全燃烧热损失%-1.0-1.06表面辐射及对流散热热损失%-0.30-0.287灰渣物理热损失%-0.236计在未计内8未计热损失%-0.1-0.29总热损失%-7.164-7.6411计算锅炉效率%91.83691.01CFB锅炉燃烧褐煤扬长避短注：以上数据以2800Kcal/kg褐煤，600MW机组为例更高效燃烧褐煤CFB锅炉与PC锅炉系统设置对比项目CFBPC燃料制备破碎机预干燥或风扇磨结焦问题无有脱硫炉内脱硫FGDNOx排放~200~350锅炉可靠性90%90%锅炉效率较高基准CFB锅炉燃烧褐煤扬长避短更经济CFB锅炉独特的燃烧方式，能容易地解决褐煤易结焦的问题，同时炉内实现烟气脱硫，低NOx生成，大大简化了锅炉系统，提高了机组可靠性。而且随着技术发展，CFB锅炉的可靠性有了很大提高；燃用西南地区褐煤的连续运行记录是最好的证明。PC锅炉必须面对褐煤结焦问题，风扇磨（三介质干燥系统）制粉干燥系统复杂，高温抽炉烟管道漏风率高；同时存在风扇磨煤机冲击板磨损严重、寿命低、检修频繁等问题。因此，660MWCFB锅炉在技术上的优势不亚于PC锅炉。技术经济比较结论初投资比较CFB机组在锅炉本体、锅炉辅机、炉墙砌筑、输煤系统等方面的投资高于配风扇磨的PC锅炉机组；CFB锅炉由于其独特的燃烧方式，不设置制粉系统、脱硝系统，用系统简单、投资低的半干法系统代替了湿法脱硫系统；在制粉系统、烟风煤管道、脱硫系统、脱硝系统、主厂房及辅助车间土建结构方面的投资远低于PC锅炉。运行费用比较CFB机组的锅炉效率略高于PC锅炉，年耗标煤量较PC锅炉低；CFB机组由于风机功率较高，厂用电率高于PC锅炉，年耗厂用电成本高于PC锅炉；PC锅炉设置了湿法烟气脱硫系统，年耗水量远高于CFB机组；由于频繁更换磨煤机冲击板和，PC锅炉的年检修成本高于CFB机组。综上所述，PC锅炉的年运行费用高于CFB机组。CFB锅炉燃烧褐煤扬长避短更经济燃用褐煤CFB锅炉的电厂系统注意事项重视CFB锅炉设计、安装、运行维护每个环节电厂运行初期的保养与消缺定期停炉检查检查与维护床料和耐火耐磨材料的重要性锅炉效率的考核标准设计煤质及条件确定设计制造标准确定锅炉辅机设计和选择锅炉安装质量管控••Stanari项目的设计特点3主要内容项目的基本情况地理位置：项目位于波黑北部塞族共和国的Stanari村，巴尼西卢卡和多博尹之间，距离萨拉热窝约200km。水源：地下水燃煤：褐煤，露天煤矿皮带来煤出线：400kV灰场：废矿坑，汽车运输道路：从东侧南北道路引接主机：东方电气集团供货锅炉：300MW亚临界汽包炉、循环流化床燃烧方式，一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、燃煤锅炉，全紧身封闭布置。汽机：额定功率为300MW亚临界、中间一次再热、双缸双排汽、单轴、7级回热、直接空冷凝汽式发电机：额定功率300MW，水氢氢冷却全场总平面布置图由西南向东北：400kV升压站空冷岛主厂房烟囱煤场西北方向：水务区油罐区维修车间400/110kVSSSTANARISCOPEOFEFTOPENDITCHPLANTBOUNDARYOPENDITCH设计煤质序号名称符号单位设计煤种最差煤种范围1全水分Mt％4952.546-532收到基灰分Aar％7.5126-123收到基挥发分Var％26.121.321-28.84收到基碳Car％27.5522.7222-335收到基氢Har％2.462.162.1-2.96收到基氮Nar％0.250.320.2-0.337收到基氧Oar％13.110.0810-15.48全硫St,ar％0.130.20.1-0.29收到基低位发热量Qnet,arKJ/kg910075007500-1050010收到基低位发热量Qnet,arKcal/kg2173.51791.31791.3-2507.911哈氏可磨指数HGI/4035-43（1）褐煤低热值对CFB锅炉的影响和设计考虑■给煤■燃烧稳定性（2）褐煤高水分值对CFB锅炉的影响和设计考虑■烟速控制■尾部腐蚀（3）褐煤挥发分高对CFB锅炉的影响和设计考虑■风量分配■污染物控制■对燃尽的影响低值高水褐煤的设计重点锅炉辅助系统设计1、给煤系统锅炉采用前墙给煤方式，共有5座煤仓，10条输煤线。每座煤仓有2个出口，每个出口对应一条给煤线路，通过称重式皮带给煤机将煤送至锅炉给煤口。称重式皮带给煤机出力：5.5-55t/h共10台煤仓有效容积：781.2m3，共5座，满足BMCR工况约10小时耗煤量煤斗疏松机：位于煤仓中下部共10台锅炉辅助系统设计2、启动床料给料系统启动床料采用气力输送方式，由罐车上的车载压缩空气系统输送至启动床料仓。床料仓布置于零米层锅炉侧。床料仓下设置2套床料输送器，将床料通过管道输送至至锅炉回料腿上的6个启动床料口。床料输送器带受料仓，出力连续可调。启动床料仓数量及有效容积：1座，188m3床料输送器数量及出力：2套（1运1备），最大20t/h锅炉辅助系统设计3、一次风系统一次风主要是作为炉膛的物料流化风，部分一次冷风还用于称重式皮带给煤机的密封风，部分一次热风作为给煤口的播煤风和密封风。一次风机：2×50%双吸离心风机，配置变频器，可单侧运行至50%TMCR工况。风量94m3/s，风机全压升24kPa，电机功率3200kW。锅炉辅助系统设计4、播煤风系统播煤风的主要作用是当一次热风压力不足时，部分一次热风经播煤风机增压后，用作给煤口的播煤风和密封风。配置2×100%单吸离心风机（按业主要求保证风机单侧运行）风量39.03m3/s，风机全压升20.5kPa，电机功率1000kW。锅炉辅助系统设计5、二次风系统二次风主要作为燃料燃烧的助燃风。二次风机：2×50%双吸离心风机，配置变频器，可单侧运行至50%TMCR工况。风量104m3/s，风机全压升18.4kPa，电机功率2400kW。锅炉辅助系统设计6、流化风系统向回料器密封槽提供流化空气。流化风机：3×50%多级离心风机。风量：4.39/4.02m3/s，风机全压升：55.14/65.42kPa，电机功率：400kW。锅炉辅助系统设计7、烟气系统系统中设置了管式空预器，两台布袋除尘器，两台引风机，一座烟囱。除尘器：设置两台布袋除尘器（4行4列），除尘效率≥99.94％。烟囱：锅炉设置一座钢内筒烟囱，高150m引风机：2×50%离心式引