程昌业烟台龙源CFB低NOx燃烧一体化技术解决方案最终定稿PM最终无密码.ppt

烟台龙源电力技术股份有限公司,二零一四年九月,循环流化床锅炉 低NOx燃烧一体化技术解决方案,程昌业 董永胜 刘 欣 张华磊,目录,,烟台龙源电力技术股份有限公司（以下简称“烟台龙源”）是中国国电集团公司下属国电科技环保集团股份有限公司的控股子公司，主要从事电力领域节能环保方面的技术研发、设计制造、现场调试、人员培训及技术咨询服务公司是世界首家大规模推广应用电站锅炉等离子体煤粉点火及稳燃技术的的高薪技术企业 目前，公司占地面积约76000多平方米有13个分公司分部在全国各地公司通过了挪威船级社（DNV）IOS 9001：2000、 IOS 14001:2004、 IOS 18001:2007、CE等质量体系认证1、烟台龙源电力技术股份有限公司简介,3,优秀研发团队 公司现有员工958人，其中工程技术人员和管理人员占员工总数的66.47%，具有博士研究生学历19名，硕士研究生学历146名，本科学历336名另外，公司还聘请了多名在电站煤粉锅炉燃烧设备及控制技术行业享有盛誉的专家、教授担任技术顾问 公司拥有一支高素质的研发队伍，在公司技术中心任职的员工有336人，其中国内知名的专家14人，国内的专家3人，每年投入千万的资金用于燃烧方面的开发与研究，已建成了一流的开发环境和实验条件，建成了1:1的试验台。

公司和高校、电力企业和科研机构一直保持着技术交流与合作，我们的公司开发人员都是熟悉电力专业、现场经验丰富的专家，多来自电力系统生产科研第一线，大型锅炉制造厂、电力科学研究院等单位他们发扬发扬“用于创新、敢于实践”的精神，围绕电站锅炉的安全、技术、环保等领域开展卓有成效的工作取得了丰硕的成果1、烟台龙源电力技术股份有限公司简介,4,近年来，循环流化床锅炉以其优越的环保特性，燃料适应性受到广泛欢迎，并得到了迅速发展尤其是最近十多年，机组大型化发展取得了突破性的发展2、CFB锅炉发展情况——国外研究现状,5,——芬兰的Alstrom公司、 ——美国的Foster Wheeler公司、 ——Tampella Power公司、 ——Combustion Power公司、 ——德国的Lurgi公司、 ——Babcock＆Wilcox公司、 ——法国的Stein Industrie公司 ——日本的Mitsui公司主要制造商,发展历程,6,20世纪60年代末，芬兰Ahlstrom公司对鼓泡流化床锅炉燃用泥煤性能的改进，采用旋风分离器实现了固体物料循环;,1979年，第一台商用CFB锅炉在芬兰Pihiava投运 ，燃用泥煤，热功率15MW;,1985 年 11 月 Lurgi 公司和Babcock 公司研究开发出当时世界上最大的270t/h循环流化床锅炉，由此引发出了全世界循环流化床的开发热潮。

1995 年 11月，250MW 的 CFB 在法国 Provence 电厂投运，标志了 300MW 以下级的 CFB 技术的成熟循环流化床锅炉检验规程和安全规程已经列入美国的ASME标准，这是该技术成熟及标准化的重要标志2、 CFB锅炉发展情况——国外研究现状,7,目前世界上最大容量的在役循环流化床锅炉为中国四川白马电厂的600MW燃煤CFB机组，境外最大的CFB为波兰460MW循环流化床锅炉机组发展历程,2、 CFB锅炉发展情况——国外研究现状,,为了解决燃用劣质煤的问题，20世纪60年代后期开始了低热值鼓泡床的研究， CFB锅炉的研究和开发始于80年代初发展历程,清华大学、中科院工程热物理所、浙江大学、哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂、上海锅炉厂、济南锅炉厂、无锡锅炉厂、四川锅炉厂、武汉锅炉厂、杭州锅炉厂、南通锅炉厂、太原锅炉厂研发单位,技术来源,自主开发、国外引进、引进技术的消化吸收—国内的研究状况,2、 CFB锅炉发展情况——国内研究现状,1995年左右，我国已投运的75t/h的CFB锅炉已有约200台；,20世纪90年代中期开始，我国进入了中容量的CFB锅炉开发时期上海锅炉厂、中科院工程热物理研究所与日本的三井造船株式会社合作，开发的130t/h的中温中压CFB已投运了10台，并完成了中温中压到高温高压系列产品设计；,20世纪90年代中后期，我国从Alstrom公司引进了一台410t/h(高温高压100MWe）CFB锅炉，在四川白马电厂成功投运。

2002年第一台中国制造的410t/h CFB锅炉在江西分宜电厂成功投产1984年，中科院工程热物理研究所建成了热功率2.8MWe的CFB燃烧试验装置，将我国CFB燃烧锅炉引入了热态试验研究阶段,2、 CFB锅炉发展情况——国内研究现状,发展历程,CFB锅炉的发展趋势：大型化、高蒸汽参数和增压循环流化床,在哈尔滨锅炉厂、中科院工程热物理研究所等的合作下，200MWeCFB锅炉正在哈尔滨锅炉厂制造，准备在江西分宜电厂安装调试国家发改委组织引进了法国阿尔斯通 300MWe（1025-1065t/h）CFB锅炉2006年4月17日在我国四川内江发电总厂白马电厂投产清华大学与哈尔滨锅炉厂刚刚完成的十五攻关国产化440t/h 再热超高压循环流化床锅炉（135MWe）示范工程于2003年七月通过了科技部验收发展历程,目前我国CFB机组总装机容量约1.3亿KW/h,约5000余台2、 CFB锅炉发展情况——国内研究现状,炉膛中心区域严重缺氧,3、CFB锅炉运行问题,11,二次风设计与运行参数处于非常不适应高密度物料最佳流态化构成CFB燃尽率下降，飞灰大渣可燃物含量增加 由于运行氧量分布偏离脱硫、低氮所需最佳氧量，造成脱硫、降氮效率下降。

3、CFB锅炉运行问题,12,CFB床温不均且偏离对应煤质下理想床温 最佳床温为860 ～ 890 ℃，最多不宜超过920 ℃而现实的床温为930～1050℃高温或者760～850℃低温两种极限情况 兼顾脱硫的高效低氮燃烧，其核心要素之一就是控制床温，达到或非常接近上述理想床温影响床温的因素包括:物料粒径、二次风几何布局 、布风板及风帽结构 分离器及返料器结构特点、一、二次风配比、循环灰量、原始锅炉设计炉内参数、炉膛有效高度和是否采用了多种燃料运行方式等等围绕这些因素开展的各项改造，其最终目的均在于设法实现床温达标，完成最终低氮脱硫目标此外，床温的不均匀性，也严重制约了CFB洁净燃烧过程的实际运行效果，需要采取因地制宜的措施来均匀床温13,3、CFB锅炉运行问题,二次风问题,目前国内外CFB锅炉均存在二次风喷口面积设计异常的问题，不能对热态料层良好穿透 二次风分布极度不合理，严重限制了CFB锅炉洁净燃烧效果， 传统CFB二次风的布局相对于其他燃煤锅炉来说，极为不合理做不到均匀有效、理想分级、科学配置和合理分割，无法完成炉内高效的低氮燃烧过程，也不能保证最佳的经济性要求14,3、CFB锅炉运行问题,物料颗粒度异常（1）CFB锅炉理想物料平均粒径为d50=1.6mm～2.3 mm，最大合理粒径6mm～13mm（褐煤除外）。

粒径粗大 下部燃烧份额 ，床温 ，分离器入口温度 ，炉膛上下温差 ；颗粒细微 上部燃烧份额 ，床温 ，分离器入口温度和返料系统温度 ；粗大颗粒和细微颗粒份额都比较大 出现两极分化，颗粒宽筛分分布，极易造成料层的节涌现象，炉内物料上下层温度极易产生大幅度波动15,3、CFB锅炉运行问题,一般来说，物料颗粒合理和宽筛分比例适当，可以直接给CFB燃烧带来不少于40～70mg/Nm3的NOx降低和30～60mg/Nm3的SOx减排效果，,,要非常重视物料颗粒粒径的基本保证物料颗粒度异常（2）,根据“三筛两碎”或“四筛三碎”（煤场一级破碎）原则，满足平均粒径和筛分分布基本要求，达到真实的“最佳”实际可操作物料粒径通常情况下，除褐煤以外的绝大多数煤种，要求5mm以上颗粒不超过4%、200μm以下颗粒不超过15%，两种极端颗粒之和不超过23%，其他中间粒径尽量均匀分布，这样才做到所谓的最佳粒径和宽筛分分布16,3、CFB锅炉运行问题,物料颗粒度异常（3）,物 料粒径 异 常,,一次风率过大,床温异常,二次风配风困难,氧量难以维持,排烟温度过高,燃尽率下降,流态化过程失常,循环物料减少和NOx/SOx升高,此外，大颗粒物料增加时，会造成炉内磨损加剧；而细微颗粒居多时，又会给物料循环系统返料装置带来不能承受的负载，限制了锅炉的带负荷能力和运行可靠性，降低了循环灰分离器效率，甚至会产生严重的返料系统“塌灰”故障。

17,3、CFB锅炉运行问题,运行床温与一次风的配合,受到料层厚度、颗粒粗大等多方面因素制约，现存绝大多数在役CFB锅炉存在一次风率过高、布风板及密相区流化速度过大的问题，带来不少燃烧工况不良的后果，尤其是410t/h以下中小型CFB锅炉更是如此对于CFB锅炉炉内循环物料和密相区来说，设法获得有效的一次风率降低或者密相区初始氧量减少，达到充分分级燃烧的效果，是保证在实现高效燃烧的前提下，最终实现低氧低氮燃烧、炉内有效脱硫和经济运行共存状态的关键手段之一一次风调温、二次风补氧是CFB锅炉运行的基础原则3、CFB锅炉运行问题,18,炉内脱硫与低NOx燃烧的矛盾,根据多台CFB改造工程结果来看，炉内低氮燃烧与炉内喷钙脱硫之间存在着“跷跷板”的相互制约影响，但两者拥有共同的最佳反应温度窗口860 ～890 ℃，只要保证炉膛氧量大于2.3%且分布相对均匀，这种干涉就会比较迟钝，利用好这一特殊的关联关系就可获得互为兼顾的最佳运行状态降低石灰石脱硫炉内钙硫比是提高炉内NOx减排的有效手段事实上，单纯依靠炉内脱硫无法达到真正的100mg/Nm3以下SOx排放，在严苛的脱硫指标下，不得不考虑炉后炉外脱硫装置，最终保证通过低氮燃烧改造和SNCR装置，达到真正的高效NOx超净排放。

3、CFB锅炉运行问题,19,低NOx燃烧过程与汽水系统的矛盾,低氮燃烧技术的关键，在于实现理想的床温、最小的炉内烟温偏差和合理低氧之间的平衡，其改造对炉内烟温均匀分布产生影响，势必造成各段受热面传热分配的改变对于排烟温度异常、汽水参数偏离设计、减温水量失常的锅炉来说，在改造中应该考虑汽水侧热量分配此外，蒸发段吸热也会影响炉温，应精确核算省煤器预热段和水冷壁蒸发段传热量作为一个先进的成熟实施方案，汽水侧热量合理分配是低氮燃烧改造技术必须考虑的现今所流行的各种低氮燃烧技术，对于低NOx燃烧过程与汽水系统之间矛盾的解决并没有做过细的考虑，必须对每一个具体用户做这方面的专项深入研究，在改造费用上有所体现在需要受热面改进时，要考虑水冷屏、过/再热器和省煤器的具体增减实施方案，甚至包括空气预热器在内3、CFB锅炉运行问题,20,辅机与其他子系统的考虑,对于多数在役机组来说，往往一次风机选型偏大、二次风机选型过小，造成实际运行过程中二次风率得不到保证的局面物料循环是保持合理床温的关键所在，许多用户分离器效率低下，返料器回料不够顺畅，也是造成NOx和SOx过高的重要因素，同时也无法保证基本燃尽率要求，形成飞灰可燃物含量居高不下的状态。

给煤口及播煤风设计不当，会产生新鲜燃料短路而带来底渣含碳量升高的情况，新鲜燃料播撒效果不佳又会引起飞灰含碳量的增加，还会造成料层沿床面积和炉膛高度方向上炉内温度分布不均，使物料循环燃烧过程产生异常，充分考虑回料口附近床面与非回料口附近床面存在非常大的细微颗粒灰浓度偏差，是解决给煤口和二次风布局问题的关键烟气再循环的利用，给水温度的变化，尾部烟道的积灰污染，环境温度的变化，都会影响到排烟温度甚至床温的变化，还有许许多多的其他锅炉子系统参数变化，无一不对炉内燃烧过程产生一定的影响因此我们必须考虑锅炉辅机和相关子系统的有关技术细节，通过对CFB锅炉历史数据的整理和运行诊断，提出是否需要进行技术升级4、NOx排放情况与环保要求-国家相关标准,4、NOx排放情况与环保要求-国家相关标准,。