提高循环流化床锅炉热效率的措施（PPT63页)

SKLCC提高循环流化床锅炉热效率的措施华中科技大学煤燃烧国家重点实验室华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/42CFB锅炉的优点燃料适应性特别好燃烧效率高负荷调节性能好灰渣综合利用环境性能特别好：能脱除SO2,NOX和CO2华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/43锅炉厂生产的CFB锅炉业绩表（--2007年3月）300MW135MW200MW100MW等级50MW等级哈锅74731044东锅5401725上锅822618济锅655159武锅617无锅1874杭锅125太锅24总数201421436326华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/44受热面磨损、爆管。耐热防磨层磨损、破裂。风帽磨损与漏灰。冷渣器堵塞与结渣。燃烧分层。燃烧脉动。燃烧爆炸。大型CFB锅炉运行中的主要问题华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/45某台135MWCFB锅炉热效率和各项热损失热效率碳未完全燃烧热损失q4化学未完全燃烧热损失q3排烟热损失q2散热损失q5灰渣物理热损失q690.282.9305.670.530.59影响循环流化床锅炉热效率的主要因素有：燃烧温度、燃煤种类、飞灰含碳量、炉渣含碳量、和排烟温度。过剩空气系数，燃煤粒度及分布，脱硫，一、二次风比率，给煤方式及灰渣物理热损失。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/46提高循环流化床锅炉热效率的技术措施1.适当提高燃烧温度华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/4716.19))273(01276.0exp(1077.8pbpdT其中:τp为碳粒子的燃烬时间，s；Tb为燃烧温度，℃；dp为碳粒子直径，cm。碳粒子的燃烬时间与燃烧温度有关，提高燃烧温度能明显的缩短碳粒子的燃烬时间。燃烧温度华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/48不同粗碳粒子的燃烬时间随燃烧温度的变化煤粒径165.47127.73.74.0557.1640.9425.5811.4580089.4267.4939.1230.2021.1313.516.0585046.1935.6620.6715.6911.437.143.2090024.4318.8010.928.436.033.771.6995010.08.05.04.03.02.01.0(mm)T(℃)(min)ppppp华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/49细碳粒子燃烬时间随燃烧温度的变化煤粒径T(℃)(s)0.0080.020.050.080.100.200.500.809500.371.083.145.417.0115.6645.3378.209000.712.055.9410.2413.2629.6485.80148.018501.343.8811.2419.3825.1156.10162.40280.148002.547.3521.2736.6847.52106.18307.38530.21mmppppp当从800℃升高到950℃时，碳粒子的燃烬时间缩短6倍左右p华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/410温度颗粒粒径燃尽时间华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/411燃烧温度（℃）当燃烧温度从870℃提高到920℃，燃烧温度增加50℃时，锅炉燃烧效率提高了2个百分点左右华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/412提高循环流化床锅炉热效率的技术措施2.降低飞灰含碳量提高锅炉燃烧效率华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/413影响飞灰含碳量的主要因素燃烧温度煤的种类分离飞灰的循环倍率燃烧室上部燃烧偏斜燃烧氧量的供给分离器的分离效率除尘灰再循环燃烧华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/414(1)提高燃烧温度当燃烧温度从900℃提高到950℃时，飞灰含碳量从22.5%降到10%左右，降低了12.5个百分点。燃烧温度提高1℃，飞灰含碳量降低0.25个百分点。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/415当燃烧温度从900℃提高到950℃时，飞灰含碳量从22.5%降到15%，降低了7.5个百分点。燃烧温度提高1℃，飞灰含碳量降低了0.15个百分点。与煤种1相比,影响程度的不同是由煤的燃烧反应性差异所决定的。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/416(2)煤种的影响挥发分低的难燃煤种，如福建龙岩的无烟煤飞灰含碳量较高；挥发分高的易燃煤种，如烟煤，褐煤等，飞灰含碳量较低。一般无烟煤的飞灰含碳量比烟煤要高5-10个百分点。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/417(3)分离灰循环倍率的影响华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/418①分离灰循环倍率为5时，飞灰含碳量为12.5%左右。②分离灰循环倍率从3提高到4，飞灰含碳量降低约2.5个百分点。③从7提高到8时，降低了1个百分点。④从14提高到18时，只降低了0.5个百分点。⑤分离灰循环倍率在2-6之间变化，对飞灰含碳量的影响是最有效的。⑥分离灰循环倍率为7时，飞灰含碳量为11%，为进一步降低飞灰含碳量宜采用尾部降尘灰再循环燃烧。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/419(4)燃烧偏斜的影响某135MWCFB锅炉燃烧偏斜特征华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/420左侧分离器进口烟气温度为923℃，返料温度为867℃，经分离器后温度降低了56℃。右侧分离器进口烟气温度为889℃，返料温度为956℃，经分离器后温度升高了67℃。这时Cf=11%。若消除了燃烧室上部的燃烧偏斜，飞灰含碳量Cf8%是有可能的。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/421燃烧室深度(m)(左为前墙方向)(5)燃烧氧量供给的影响高坝电厂410t/hCFB锅炉燃烧室深度方向烟气含氧量分布：靠前墙2m之内含氧量较低，在3%-6%范围内；靠后墙1.5m之内含氧量较高，在6%-10%之间；在燃烧室中心区2.5m范围内，含氧量最低，接近于零。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/422原因：前墙缺氧：回料管给煤，煤燃烧消耗了氧气；后墙富氧：燃烧少耗氧少；中心区缺氧：二次风穿透能力弱，送不到中心区，引起了供氧不足。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/423调整后高坝410t/hCFB锅炉燃烧室深度方向烟气含氧量分布调整燃烧室前后墙的二次风量，增加前部供风量，减少后部供风量，和加强二次风的穿透能力。在燃烧室出口烟气含氧量为3%-4%的情况下，燃烧室中心区烟气含氧量从原来的零提高到了3%左右，后墙区含氧量从9%降到了7%。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/424(6)提高分离器分离效率分离器的分离效率与分离灰循环倍率的关系：cycaA1mm为分离灰循环倍率，ηc为分离器分离效率，Ay为燃煤灰分含量，为飞灰份额。分离效率高，分离灰循环倍率大；煤中灰份含量高，分离灰循环倍率大；燃烧室出口飞灰份额大，分离灰循环倍率高。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/425分离效率与循环倍率的关系华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/426为保证分离灰循环倍率为9对热值为22.212MJ/kg的III类烟煤，要求分离器的分离效率为98%；对热值为9.308MJ/kg的Ⅱ类煤矸石，要求分离效率为96%。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/427高坝410t/hCFB锅炉飞灰含碳量与粒径的关系50m的灰粒占总飞量的96%左右;37m的灰粒，Cf为1%左右6-18m的灰粒，Cf=~28%。降低6-18m灰粒的Cf是提高燃烧效率的关键华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/428偏心排气管旋风分离器480t/hCFB锅炉：·偏心556mm；·加速段，向下倾斜10º；·倒锥形，锐角取5.2º。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/429分离器改造前后对比改造后的分离器的dc50，从180m降为80m，分离效率明显提高、飞灰含碳量明显降低。同样的脱硫效率，改造后的Ca/S下降40%。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/430(7)除尘灰再循环燃烧R=0.3，Cf从23%降到13%R=0.6，Cf从23%降低到4%高坝410t/hCFB锅炉第一电场除尘灰再循环燃烧，Cf从28%降到13%，ηc达到设计值97.2%。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/431石家庄永泰热电厂75t/hCFB锅炉锅炉改造前后飞灰含碳量和热效率比较序号项目3号锅炉4号锅炉改造前改造后改造前改造后1飞灰含碳量（%）42.52043.321.82正平衡热效率（%）76.2868085华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/432镇海220t/hCFB锅炉改造前后飞灰含碳量比较电场改造前（%）改造后（%）一电场4318.0二电场54.745.7三电场45.640.2华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/433提高循环流化床锅炉热效率的技术措施3.降低床底渣含碳量华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/434粗粒子在浓相床内的停留时间：BFHbdbr/60Hb--静止床料高度，m；Fd--布风板面积，m2；ρb--静止床料的堆积密度，kg/m3；B为燃煤消耗量，kg/h；δ为燃煤中粗粒子的份额。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/435粗粒子在浓相床内的停留时间（75t/hCFB锅炉）煤热值（MJ/kg）4.188.3612.5416.7220.9025.08煤耗（kg/h）660003300022000165001320011000粗粒子份额（δ）0.50.4停留时间τr（min）6.212.418.619.824.829.8华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/436热值为25.08MJ/kg的高热值优质煤，为29.8min；热值为4.18MJ/kg的低热值煤，为6.2min。高热值煤的停留时间为低热值煤的5倍。这就是CFB锅炉烧低热值煤床底渣含碳量高的原因。rr华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/437对于75t/hCFB锅炉（比较前面的数据）烧热值16.72MJ/kg煤：在950℃的燃烧温度下，所有粗粒子的停留时间大于燃烬时间，床底渣烧透；当燃烧温度为900℃时，大于4mm的粗粒子停留时间小于燃烬时间，存在夹碳损失；当燃烧温度为850℃，大于2mm的粒子停留时间小于燃烬时间，存在夹碳损失；当燃烧温度为800℃时，大于1mm的粒子停留时间小于燃烬时间，存在夹碳损失；华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/438烧热值低于12.54MJ/kg的劣质煤，燃烧温度小于900℃时，所有大粒子的燃烬时间大于其停留时间，床底渣均有夹碳损失。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/439降低床底渣含碳量的技术措施设计锅炉时：保证粗粒子在浓相床内的停留时间大于其燃烬时间。烧劣质煤时，宜将床截面积大一些，流化速度取低一点，料层厚度设计厚一些。锅炉运行时：维持合理燃烧温度，适当提高料层厚度。制备合适粒度及大小分布的燃煤，防止燃烧分层。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室SKLCC2019/9/440135MWCFB锅炉燃烧室的截面燃烧温度的分布后墙904.8℃875.7℃839.5903.0878.7709.5747.7883.0939.1693.5380.5186.2190.0329.6799.2576.9277.5