锅炉讲座(一).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,节能实用技术,工业燃煤锅炉,主讲人：兰卫民,本次课的内容分为三大部分,一、锅炉基本知识,二、流化床锅炉节能途径,三、链条锅炉节能技术,四、改造实例,一 锅炉基本知识,1.,锅炉热效率,2.,锅炉热效率与吨汽耗标煤关系,3.,不同炉渣含碳量对层燃炉热效率影响,4.,不同飞灰含碳量对流化床锅炉热效率的影响,5.,锅炉排烟处不同温度及过剩空气系数的排烟热损失,.,锅炉热效率,=,-,锅炉热效率，,%,D-,锅炉蒸发量,kg/h,i,j,-,蒸汽焓,kJ/kg,i,s,-,给水焓,kJ/kg,i,b,-,泡和水焓,kJ/kg,j,b,-,排污量,kJ/kg,B-,燃煤量，,kg/h,Q,y,dw,-,燃煤低位发热量，,kJ/kg,排污率,%,注意,锅炉热效率与吨汽耗煤有关，锅炉负荷是小时产汽量,D(i,j,-i,s,)-,D(i,b,-i,s,),BQ,y,dw,一般的热平衡方程式为,:,Q,r,=Q,1,+Q,2,+Q,3,+Q,4,+Q,5,+Q,6,KJ/h,其中,Q,r,锅炉输入热量,Q,1,锅炉有效利用率,Q,2,排烟热损失,Q,3,可燃气体不完全燃烧损失,Q,4,固体不完全燃烧损失,Q,5,锅炉散热损失,Q,6,其他热损失,2.,锅炉热效率与吨汽耗标煤关系,锅炉参数,P,1.28MPa,P,2.45MPa,P,3.82MPa,锅炉吨汽耗标煤,t,饱和温度,t,400,t,450,热效率,%,（,kg/t,）,t,gs,20,t,gs,105,t,gs,105,50,184.31,191,197.24,55,167.56,173.64,179.31,60,153.59,159.17,164.37,65,141.78,146.92,151.73,70,131.65,136.43,140.89,75,122.87,127.33,131.5,80,115.19,119.37,123.28,85,108.42,112.35,116.03,3.,不同炉渣含碳量对层燃炉热效率影响,蒸发量：,10t/h,，饱和蒸汽压力：,1.28MPa,，给水温度：,20,排烟温度：,160,，环境温度：,20,排烟处过剩空气系数：,1.9,，飞灰灰比：,0.15,，飞灰含碳量：,20,燃,用,煤,种,炉,渣,含,碳,量,%,I,类烟煤,（,Vdaf,30.67,C,43.23,H,2.81,O,5.11,N,0.72,S,0.94,A,39.13,M,8.06,Qnet,ar,=16.23MJ/kg,II,类烟煤,（,Vdaf,26.47,C,48.51,H,2.74,O,4.21,N,0.84,S,0.32,A,32.78,M,10.6,Qnet,ar,=18.09MJ/kg,III,类烟煤,（Vdaf,46.04,C,55.82,H,4.95,O,8.77,N,1.04,S,0.51,A,16.71,M,12.20,Qnet,ar,=22.38MJ/kg,10,77.25,79.81,84.15,15,73.12,76.71,82.86,20,68.48,73.22,81.41,25,63.22,69.27,79.77,30,57.21,64.75,77.9,35,50.27,59.54,75.74,4.,不同飞灰含碳量对流化床锅炉热效率的影响,蒸发量：,35t/h,，蒸汽压力：,2.45MPa,，蒸汽温度：,400,给水温度：,20,，排烟温度：,150,，环境温度：,20,排烟处过剩空气系数：,1.6,，飞灰灰比：,0.55,，炉渣含碳量：,2,燃,用,煤,种飞,灰,含,碳,量,%,石煤,（,Vdaf,8.05,C,28.04,H,0.62,O,2.73,N,2.87,S,3.57,A,58.04,M,4.13,Q,net,ar,9.31MJ/kg,）,烟煤,（,Vdaf,21.91,C,38.46,H,2.16,O,4.65,N,0.52,S,0.61,A,43.10,M,10.5,Q,net,ar,15.53MJ/kg,）,无烟煤,（,Vdaf,6.18,C,54.7,H,0.78,O,2.23,N,0.28,S,0.89,A,33.12,M,8.00,Q,net,ar,18.18MJ/kg,）,贫煤,（,Vdaf,14.64,C,57.93,H,2.69,O,2.11,N,1.14,S,2.58,A,27.75,M,5.8,Q,net,ar,22.10MJ/kg,）,5,82.42,87.54,88.12,89.02,10,76.18,84.72,86.3,87.75,15,69.21,81.57,84.26,86.33,20,61.36,78.03,81.97,84.73,25,52.47,74.01,79.37,82.92,30,42.31,69.42,76.4,80.85,35,30.58,64.12,72.97,78.47,5.,锅炉排烟处不同温度及过剩空气系数的排烟热损失,过剩空气系数,排烟温度,1.6,1.8,2.0,2.2,2.4,140,150,160,170,180,190,200,7.36,8.00,8.65,9.3,9.96,10.61,11.26,8.21,8.93,9.66,10.38,11.11,11.84,12.57,9.06,9.86,10.66,11.46,12.26,13.07,13.87,9.92,10.79,11.66,12.54,13.41,14.29,15.17,10.77,11.72,12.66,13.61,14.57,15.52,16.48,二、流化床锅炉节能途径,(,一,),国内外循环流化床发展的现状,CFBB,在国外的应用与发展现状,20,世纪二、三十年代,实验室研究,化学、冶金工业广泛应用,1979,年,应用于煤的燃烧，首台,20t/h CFBB,投运（芬兰奥斯龙公司），,1981,年,50t/h,CFBB,投运（德国鲁奇公司）,20,世纪七十年代后,至今，由于,CFBB,的突出优点，生命力旺盛：,中、小型锅炉广泛应用,大型电站锅炉中逐步推广应用：,1,）,1996,年,4,月，法国,Provence,电站,250MWe,CFBB,（,700t/h,，,16.9Mpa,567,再热，德国鲁奇型）投运,2,）,1997,年，美国,York,电站,250MWe,CFBB,（783,t/h,17.57Mpa,540,烟煤，美国,Foster Wheeler,公司）投运，,1998,年波多黎哥电站,250MWe CFBB,（芬兰,Alstom,公司）投运,3,）,1999,年，,220MWe,CFBB,（,693t/h,美国,ABB,CE,公司）在韩国兴建，亚洲最大,4,）,2002,年，,3265MWeCFBB(483 t/h,16.65Mpa,565,F-W,公司制造，,Turow,Powler,Station,Poland),5)2003,年,300MWe CFBB(900t/h,17.2Mpa,538,烟煤，石油焦，,F,W,公司，,Jackson Ville,USA),投运，国际最大,6,）,400,800MWe CFBB,（超临界参数，超大型）正在前期产品开发中,7,）,460MWe,超临界参数,CFBB,已获订单（世界首台超临界参数,CFBB,，,F,W,公司），予计,2005,年投运（,Lagisza,波兰）,国外,CFBB,得以迅速发展的原因,燃料适应性广,几乎可燃用所有煤种、石油焦、工、农业废料、城市垃圾等,炉内脱硫,低温燃烧、脱硫剂多次循环，,Ca/S,比为,1.8,2.5,时，,NOx,排放低,低温燃烧、分段送风，,Nox,排放量为煤粉炉的,1/3,1/4,负荷调节比大,低负荷可达,30%MRC,以下，利于调峰,燃料制备系统简单破碎到,(10,0)mm,，无需磨煤制粉系统,灰渣可综合利用,可制作水泥、提炼稀有金属等（由于低温燃烧，灰渣保持活性）,III,）各型主要特性简介,1,）,Pyroflow,型,绝热分离器笨重、热惰性大、易裂、易结焦,2,）鲁奇型,有,EHE,（过热器、再热器或蒸发面加循环泵推动汽水循环），利于超大型化（炉内受热面难以布置）,冷、热回料调节床温,热,(850):,冷（,400,）,9:1,EHE,低速（,0.3,米,/,秒）,占地大、结构分散、系统复杂、运行调节复杂、自耗电大,3,）,MSFBB,型日本，,300t/h,，,1987,年运行，燃用原苏联烟煤，运行良好,下部高速，床料为卵石或氧化铝球（,mm,）,上部用沙子作热载体,煤可不予破碎,其它同鲁奇型,4,）,F,W,型,汽冷分离器,相对不易结焦，密抓钉，耐磨耐火层薄，热惰性小，起停快，寿命长；上筒下锥，制造困难,灰冷却付床（,INTREX,），内置过热器、再热器,流化床空气冷渣器,5,）方型分离器,水冷、结构简单,分离效率稍低于圆型,6,）,Circofluid,型,中温旋风分离器（,400,）,介于高低速床间，下部为泡床，,W=2-5m/s(850),管屏间,5,6m/s,（,Wmax,）,烟气再循环控制低负荷流化速度及床温（煤种变化时）,飞灰复燃,CO,燃尽度稍差，塔式布置，炉体高大，钢耗量大，高灰浓度区防磨（国内磨损问题突出）,7,）,B&W,型,槽钢分离器,(U-beam)-,高耐磨耐热合金钢，寿命,2,年，价贵（,35,、,65,、,75,、,130,吨,/,时炉分别为,38,、,50,、,54,、,80,万元）,分离效率低，需飞灰复燃（国内加中温分离器，形成双级循环）,CFBB,在国内的应用与发展现状,1,）,1965,年我国第一台流化床锅炉（沸腾炉）投运（清华大学与广东茂名石油公司，,14.5,吨,/,时）,此后：,2,130,吨,/,时相继投运,2,）,1984,年，首台,2.8MW,CFBB,投运（中科院），此后：,10,、,20,、,35,吨,/,时,CFBB,相继投运,1992,年,75,吨,/,时,CFBB,投运（百叶窗高温分离器双级循环）,3,）,90,年代中期，,75,吨,/,时以下,CFBB,投运近,200,台，此后，数台,200,240t/h,吨,/,时,CFBB,相继投运（东锅、上锅、哈锅、无锡等）,4,）,90,年代中后期,410,吨,/,时高温、高压,CFBB,投运（四川白马电厂、芬兰引进），燃无烟煤,5,）,90,年代末期，由于环境问题的重视、电力工业结构调正、工业锅炉面临技术改造、大批中、小型燃煤机组（小于,50MW,）面临关停的局面。新建锅炉首选,CFBB,，旧锅炉改为,CFBB,已是大势所趋。因此：,大型化方面,与国外差距较大,(i),至今仅有,3,台进口,100MWe(410t/h CFBB),在运行,(,四川内江,1,台，江苏大港,2,台,),(ii),石家庄热电厂、保定热电厂技改工程设计,100MWe(1410t/h,，,2450t/h,，东方锅炉厂引进,F-W,技术,),(iii),江西分宜电厂技改工程,100MWe(410t/h,，,Pyropower,型，哈锅，西安热工院，首台自主产权,100MWe CFBB,机组,),(iv),新乡火电厂,100MWe(440t/h,，引进,Alstom,的,EVT,技术，哈锅,),(v),广东双水电厂,135MWe CFBB,订单,(,哈锅,),(vi),上锅引进,F-W,技术已销售出,11,台,135MWe(440,465,475t/h,，再热,),，用户为：山东里彦电厂，济宁电厂等，其中最大为江西景德镇电厂,475t/h,其中有的即将投运。,(vii)800MWe,超临界参数,(2400t/h,25.88Mpa,t=600),，清华大学与哈锅正在进行概念设计中,大批旧中、小型工业锅炉,(10-75,吨,/,时，煤粉炉、链条炉等,),改造为,CFBB,大量,60,年代的,130,、,220,、,410,吨,/,时煤粉炉面临改为,CFBB,(vi),上锅引进,F-W,技术已销售出,11,台,135MWe(440,465,475t/h,，再热,),，用户为：山东里彦电厂，济宁电厂等，其中最大为江西景德镇电厂,475t/h,其中有的即将投运。,(vii)800MWe,超临界参数,(2400t/h,25.88Mpa,t=600),，清华大学与哈锅正在进行概念设计中,大批旧中、小型工业锅炉,(10-75,吨,/,时，煤粉炉、链条炉等,),改造为,CFBB,大量,60,年代的,130,、,220,、,410,吨,/,时煤粉炉面临改为,CFBB,国内,CFBB,发展推动力,由煤资源及动力用煤情况决定,SOx,排放,我国为煤炭大国，储量大于,10000,亿吨，占化石燃料储量的,95%,以上，能源以煤为主。其中：,烟煤,-70%,以上；褐煤,-14%,；无烟煤,-14%,高硫煤,(,Sar,1%),占,25%,以上，分布：四川、贵州、广西、山东、陕西等。开采越深含硫越高,发电用煤占总产量,35%,以上，燃用高硫煤不可避免,我国酸雨以硫酸为主，占,80%,以上,电站,SO2,年排放量大于,1/4,总排量,控制酸雨，必需控制,SO2,排放,Nox,排放,NO,占,95%,左右；,NO2,占,5%,左右；其它少量：,N2O,、,N2O3,、,N2O4,、,N2O5,等,都是有毒气体,血液缺氧，麻痹中枢神经，光化学烟雾,破坏臭氧,(O3),层,NO+O3NO2+O2,NO2+ONO+O2,即,NO,使,O3,不断变为,O2,煤粉炉难以解决,SOx,与,NOx,排放问题,SOx,:,炉内喷钙,低，,Ca/S=2,3.5,时，,尾部烟气脱硫,(FGD),干、半干与湿式，脱硫剂：,NaOH,KOH,CaO,Ca(OH)2,NaCO3,等,问题：投资大，运行费用高。湿式最高，,SO2,排放,200mg/Nm3,，投资最大,NOx,：,低,NOx,燃烧器,(,浓、淡,WR,，,PM,；同心反切圆,控制一、二次风混合等,),其中,NOx,排放量,400,600mg/Nm3(,烟煤,),650,1000mg/Nm3(,无烟煤，燃烧温度要高,),，着火与燃烧温度与,NOx,生成矛盾，大于排放要求,而,CFBB,可保证,200-40mg/Nm3,选择性催化还原,(SCR),与非选择性催化还原,(SNCR),其,NOx,排放量,100mg/Nm3,，但价格太贵,国内,CFBB,流派简介,国内,CFBB,起步较晚，其流派基本上是国外有关流派的引进、吸收与有所改进,Pyroflow,型,中科院，济锅、哈锅、无锡、开封等,10-75,220,410,吨,/,时,(,引进,),F-W,型,(,实为,Pyroflow,型绝热分离器改为汽冷或水冷,),汽冷,上锅，,75,130,220,410,450,吨,/,时,水冷,四川梧州等，,35,、,75,、,130,吨,/,时，但,35,130t/h,尚未见有运行情况报导,Circoflow,型,北锅引进，,75,、,130,吨,/,时，炉膛上部管屏磨损问题,方分,(,异分,),上排气,四川，无锡,(,方分单侧傾斜,),，梧州等,(,方分双侧倾斜，分离效率,),下排气,旧炉改造，,10,20,35,吨,/,时，清华，湖南节能中心,B&W,型,(,双级循环，槽钢高分，旋风中温分离器，下排气,),旧炉改造，,65,、,130,吨,/,时,某,130,吨,/,时煤粉炉改造例：,燃用无烟煤：矸石,=1:4,，,Qnet,ar,=12.41MJ/kg,Aar=50.7%,飞灰含碳量高，月平均,24.87%,36.08%,汽温,410,，偏低,低过磨漏，中温分离器及其它受热面均有磨损问题,内循环床，梧州、邯郸、芜湖等,水冷旋涡内循环床锅炉系列,水冷分离器，结构紧凑,6,、,8,、,10,、,12,、,15,、,20,、,25,、,30,、,35,、,65,、,75,吨,/,时,双级循环床,百叶窗,+,中温旋风分离器,杭州、无锡、开封等,35,75,吨,/,时,U-beam+,下排气中温分离器,武昌，北京,B&W,20,35t/h,，旧炉改造：,65,、,130,吨,/,时,高、低速混床,(,简化方分下排气,+,中温多管直流旋风分离器,),清华，湖南节能中心，旧炉改造：,20,、,35,、,65,、,75,吨,/,时，新炉,20,75t/h,等,特点：热效率高，高温分离器免维修等,其它：,平面流，下排气中温分离器，中温旋风分离器，中温槽钢分离器等,1075,吨,/,时，锅炉热效率,78%,按分离器位置分,内、外循环内外结合（双级循环，图,1,右）,II,）按循环倍率，,R,（，,G,循环料量，,kg/,h,B,燃料消耗量，,kg/h,）高、低分：,高循环倍率，,R,16,40,，计有：,芬兰,Pyroflow,型（,95,年已被美,F,W,兼并），炉膛出口灰浓度,20kg/M3,德国鲁奇,Lurgi,型，炉膛出口灰浓度,10kg/M3,美国多粒子床,MSFBB,美国,F,W,型（汽冷分离器）,芬兰方型分离嚣（水冷分离嚣）,低循环倍率，,R,5,15,，计有：,德国,Circofluid,型，炉膛出口灰浓度,2.0kg/M3美国,B,W,型,(,二,),循环流化床的节能途径,对于流化床锅炉来说，其主要热损失为飞灰中的固,体炭损失，因此，降低飞灰含碳量是流化床锅炉节能的,主要途径。,表,1,：不同飞灰含碳量对流化床锅炉热效率的影响,蒸发量：,35t/h,，,蒸汽压力：,3.82MPa,，,蒸汽温度：,450,给水温度：,105,，排烟温度：,150,，环境温度：,20,排烟处过剩空气系数：,1.6,，飞灰灰比：,0.55,，炉渣含碳量：,2,降低飞灰含碳量的方法,1,、提高有效炉膛容积,容积热负荷：链条炉,290,500kw/m,3,煤粉炉,140,240kw/m,3,流化床,160,320kw/m,3,烟尘在炉内停留时间：无烟煤,4s,烟煤,3s,无烟煤：温度为,900,以上的炉膛容积为有效容积；,烟煤：温度为,850,以上的炉膛容积为有效容积。,无烟煤要求有效容积大于,5.5m,3,/,吨汽；,烟煤要求有效容积大于,5m,3,/,吨汽。,停留时间,t,与有效容积的关系,t,2,、提高分离效率,分离器的分类,：,A,：,惯性分离器（分离效率小于,50,），分离颗粒直径在,0.5mm,以上。,主要有：平面流、百页窗、槽型,、,U,型分离器等。,平面流,百叶窗,槽型,U,型分离器,B,：旋风分离器（分离效率可达,90,99,），分离的颗粒直径由,0.1mm,0.02mm,。,又分为：单管下排气、单管上排气、多管下排气等。,分离器的分离效率与流速、结构型式有关。,高温旋风分离器中心筒的一般为,单管上排气,单管下排气,多管下排气,