准东五彩湾电厂5MW超临界锅炉煤质结焦与沾污特性分析及锅炉对策措施课件

,26,准东五彩湾电厂,350MW,超临界锅炉煤质结焦与沾污特性分析及锅炉对策措施,准东五彩湾电厂350MW超临界锅炉煤质结焦与沾污特性分析及,1,、前言,2,、准东煤质结渣与沾污特性分析,3,、本项目采取的锅炉对策措施,主要内容,1、前言主要内容,前言,由于新疆准东煤灰成份的特殊性，具有很强的受热面沾污及炉膛结焦特性，前期行业内和我公司对准东煤的特性的认识都略显不足。我公司于,9,月,23,日及,10,月,11,日召开了两次针对准东煤质的分析讨论会，并商讨准东项目采取的措施和对策。,新疆准东地区煤由于,Na2O,、,CaO,、,Fe2O3,、,SO3,含量很高，在锅炉设计中最易产生的问题是炉膛结焦和对流受热面沾污问题，特别是受热面的沾污和积灰最可能产生严重的风险。由于煤灰中碱金属反应生成碱金属的复合化合物，其含量较高，其熔化温度较低，可能不到,900,，容易遇冷粘接在受热面上，在锅炉上这就不可避免地在一定温度区间,(,烟温水平在,750900,等高温受热面,),的对流受热面上产生沾污，这将影响机组的安全、稳定、高效的运行。这是由煤质和煤灰的固有特性决定的。目前阶段，在锅炉设计中还没有办法根除受热面较严重的沾污现象，只能采取措施来减缓或减低沾污的危害。,新疆准东煤的炉膛结渣也很严重，但可以按照神华煤等强结渣性煤的措施来充分考虑。,前言 由于新疆准东煤灰成份的特殊性，具有很强的受热面沾污,煤质结渣与沾污特性分析,准东项目煤种与神华煤对比,煤种,符号,单位,准东项目,3,S,海门,设计煤,校核煤,1,神府煤,晋北煤,全水分,M,t,%,2,5.6,2,9.3,1,4,9,.61,空气干燥基水分,M,ad,%,2,.81,2,.68,8,.49,收到基灰分,A,ar,%,3,.67,3,.66,1,1,1,9.77,干燥无灰基挥发分,V,daf,%,3,2.16,3,1.7,3,6.44,3,2.31,收到基碳,C,ar,%,5,5.07,5,2.6,6,0.33,5,8.6,收到基氢,H,ar,%,2,.81,2,.68,3,.62,3,.36,收到基氮,N,ar,%,0,.4,0,.39,0,.69,0.79,收到基氧,O,ar,%,1,2,1,0.94,9,.95,7,.28,全硫,S,t,ar,%,0,.45,0,.43,0,.41,0,.63,收到基低位发热量,Q,net,v,ar,MJ/kg,1,9.69,1,8.44,2,2.76,2,2.44,哈氏可磨指数,HGI,/,1,02,1,20,5,5,50,冲刷磨损指数,Ke,/,1,0,.3,煤质结渣与沾污特性分析准东项目煤种与神华煤对比煤种符号单位准,煤质特性认识,准东项目煤种与神华煤对比,灰成分,符号,单位,准东项目,3,S,海门,设计煤,校核煤,1,神府煤,晋北煤,煤灰变形温度,DT,10,3,1,360,1,340,1,130,1,110,煤灰软化温度,ST,10,3,1,370,1,350,1,160,1,190,煤灰流动温度,FT,10,3,1,390,1,370,1,210,1,270,煤灰中二氧化硅,SiO,2,%,1,3.54,1,2.87,3,6.71,5,0.41,煤灰中三氧化二铝,Al,2,O,3,%,5,.3,8,.72,1,3.99,1,5.73,煤灰中三氧化二铁,Fe,2,O,3,%,9,.83,7,.28,1,3.85,2,3.46,煤灰中氧化钙,CaO,%,3,2.25,2,8.73,2,2.92,3,.93,煤灰中氧化镁,MgO,%,1,8.82,1,5.65,1,.28,1,.27,煤灰中氧化钠,Na,2,O,%,4,.45,3,.36,1,.23,1,.1,煤灰中氧化钾,K,2,O,%,0,.56,0,.6,0,.72,0,煤灰中二氧化钛,TiO,2,%,0,.29,0,.58,0,0,煤灰中三氧化硫,SO,3,%,1,4.35,2,1.58,9,.3,1,.23,煤灰中二氧化锰,MnO,2,%,0,.12,0,.192,0,.049,0,煤质结渣与沾污特性分析,煤质特性认识准东项目煤种与神华煤对比灰成分符号单位准东项目3,煤质特性认识,准东项目煤种与神华煤对比,国内对煤种特性的判别，一般常用普华煤种特性判别准则，现采用普华分析方法对煤种进行分析。虽然实验室测定的灰熔化温度较高，,接近,1400,，但是通过煤灰成分等综合判别指数来看，准东煤种属于强结渣性和强沾污性煤种，同时与神华煤相比，其反映出的结渣指数和污染指数均严重于神华煤，特别是污染指数更甚于神华煤。,设计煤,校核煤,神府煤,晋北煤,结渣指数,=1.5,不易,R,z,1.5,1.75,中等,1.75,2.25,2.25,2.5,2.5,易,6.860,5.460,3.52,2.93,灰粘污指数,0.2,轻微,H,w,0.2,0.5,中等,0.495,0.5,1,易,0.957,1,严重,15.119,8.422,煤质结渣与沾污特性分析,煤质特性认识准东项目煤种与神华煤对比 国内对煤种特性的,煤质特性认识,准东项目煤种与神华煤对比,污染指数,1,严重污染,煤质结渣与沾污特性分析,酸性氧化物,A,：,SiO2,、,Al2O3,、,TiO2,碱性物质,B,：,Fe2O3,、,CaO,、,MgO,、,K2O,、,Na2O,污染指数,Hw=B/A*Na2O,从污染指数计算公式来分析，准东煤灰中碱性氧化物大大大于酸性氧化物的质量，同时灰中,Na2O,含量也较高，这就大大加大了灰的污染指数。,一般污染指数大于,1,即严重污染，国内强结渣性煤种，如神华煤等污染指数接近,1,，属于易污染或严重污染，而准东煤种的污染指数在,815,，明显数倍于神华煤。在锅炉设计中需要非常特别的关注。,煤质特性认识准东项目煤种与神华煤对比污染指数1 严重污染,煤质特性认识,结渣、污染机理分析,准东煤为什么具有这么大的污染特性，在岑可法院士,锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算,书进行了分析：,煤质结渣与沾污特性分析,煤质特性认识结渣、污染机理分析 准东煤为什么具有这么大的,煤质特性认识,煤质结渣与沾污特性分析,结渣、污染机理分析,煤质特性认识煤质结渣与沾污特性分析结渣、污染机理分析,煤质特性认识,煤质结渣与沾污特性分析,结渣、污染机理分析,煤质特性认识煤质结渣与沾污特性分析结渣、污染机理分析,煤质特性认识,煤质结渣与沾污特性分析,结渣、污染机理分析,煤质特性认识煤质结渣与沾污特性分析结渣、污染机理分析,煤质特性认识,煤中,K,，,Na,等碱金属含量比较高，同时,SO3,含量也比较高，这些碱金属生成的物质融化温度均比较低等，在高温下可能是气态，但是当烟气温度较低后，容易遇冷粘接在受热面上，极易在对流受热面区域形成沾污和积灰，这是一种成长性积灰，如不及时清除，将影响锅炉的运行，其碱金属的化合物相当于“胶水”作用。,煤质结渣与沾污特性分析,结渣、污染机理分析,煤质特性认识 煤中K，Na等碱金属含量比较高，同时SO3含量,煤质特性认识,西安热工院研究报告,从西安热工院试验来看，炉膛高温区域,(,屏式辐射过热器,),传热变化较小，而布置在后面温度稍微低一些的一级过热器传热系数发生非常大的变化，可见高温区段的结渣和沾污没有对流受热面的沾污带来的情况严重，所以准东煤种的沾污特性带来的危害更大。,煤质结渣与沾污特性分析,煤质特性认识西安热工院研究报告 从西安热工院试验来看，炉膛高,煤质特性认识,准东项目煤种特性总结,强结渣性,强沾污性,强结渣特性是煤灰特性决定的，通过指数分析，具有较强的结渣特性，但是从纯指数数据上来看，结渣指数与神华煤等强结渣性煤差距并不大，故可以按照神华煤等强结渣性煤种来充分考虑锅炉防止结渣措施。,由于煤灰中 碱金属较高，易反应生产碱金属化合物，熔化温度较低，在高温下可能是气态，而遇冷粘接在受热面上，同时起到“胶水”的作用，极易在对流受热面区域形成沾污和积灰，这是一种成长性积灰，如不及时清除，将影响锅炉的运行。但是在锅炉上又不可避免地存在一定温度区间,(,烟温水平在,800900,等高温受热面,),的对流受热面。这是由煤质和煤灰的固有特性决定的。目前阶段，在锅炉设计中还没有办法根除受热面这种较严重的沾污现象，只能采取措施来减缓或减低沾污的危害。,准东煤煤质特性,煤质结渣与沾污特性分析,煤质特性认识准东项目煤种特性总结强结渣性强沾污性 强结渣特,准东项目对策措施,项目进度基本情况,准东项目的设计工作已经基本完成，部分部件已经生产完成，现场也开始了构架的安装，所以无法对锅炉方案进行大规模的更改工作，主要部件的生产情况如下：,项 目,生产情况,上部、中部、下部柱和梁,完工,上部水冷壁,完工,螺旋水冷壁,生产中,冷灰斗,完工,包墙,完工,再热器受热面,基本完工,过热器受热面,基本完工,准东项目对策措施项目进度基本情况 准东项目的设计工作已经基,准东项目对策的措施,措施,针对煤种的强结渣性和强沾污特性，我们主要考虑从以下几个方面来增强炉膛防结渣的性能和降低受热面污染的风险。,1,、炉型方面,2,、燃烧方面,3,、吹灰器布置及设计参数、运行方面,4,、运行和监控方面,5,、其它建议,准东项目对策的措施措施 针对煤种的强结渣性和强沾污特性，我,准东项目对策措施,1,、炉型,燃用同强结渣煤的,300MW,等级锅炉，在炉膛容积热负荷指标上面差距不大，从以往燃用强结渣煤种情况来看，炉膛热负荷指标能满足炉膛防结渣的需要，能否真正做到炉膛防结渣，重点还在于炉膛的燃烧组织，在于能否做到“风包粉”炉内动力场，减低烟气中灰粒子接触壁面的可能性。,项 目,单位,本方案,临河,宝鸡,汕头,炉膛宽度,W,mm,13678.8,13678.8,13743.4,13743.4,炉膛深度,D,mm,15101.2,15101.2,14706.6,14706.6,炉膛高度,H,mm,58000,55000,56300,53500,炉膛断面热负荷,MW/m,2,4.44,4.26,3.95,4.0,炉膛容积热负荷,KW/m,3,86.27,87.87,89,92,燃烧器区域壁面热负荷,MW/m,2,1.48,1.42,煤灰变形温度,1360,1180,1100,1130,煤种,准东煤,华亭煤,神华煤,准东项目对策措施1、炉型 燃用同强结渣煤的300MW等级锅,准东项目对策措施,本项目采用具有良好防结渣性能的前后墙对冲燃烧,型炉，主要优势如下：,消除烟气旋转，火焰冲水冷壁的几率小,单个燃烧器具有良好的动力场组织，防止发生火焰偏斜，冲刷水冷壁,煤粉气流在燃烧器中心，二次风分两股包裹煤粉逐步送入进行燃烧，形成“风包粉”的空气动力场,同时燃烧器结构可以控制单个燃烧器具有良好的火焰形状，其冲刷冷水斗的几率可以大大降低，同时可以降低下层燃烧器距离冷灰斗拐点的距离，提高上炉膛的利用率乃至整个炉膛利用率高,炉膛利用率提高后，在相同的炉膛热负荷下，防结渣性能更优,1,、炉型,后墙,前墙,热烟气和灰粒冲刷的几率较小,侧墙布置的吹灰器可有效控制水冷壁的积灰,A,B,C,D,煤粉,一次,风,准东项目对策措施 本项目采用具有良好防结渣性能的前后墙对,准东项目对策措施,在受热面布置方面，采取措施如下：,过热器和再热器管屏采用大横向节距布置。屏式过热器管屏横向节距的设计值足够大以防止挂焦产生阻塞，获得稳定的吸热；,过热器和再热器管屏之间采用成熟可靠的定位滑动块结构形式，防止管子出列变形引起的结渣,1,、炉型,准东项目对策措施在受热面布置方面，采取措施如下：1、炉型,准东项目对策措施,在燃烧器布置方面，首先考虑了以下方面的措施：,燃烧器前后墙对称布置在炉膛的合理位置，燃烧器之间的间距及边排燃烧器距离侧墙的距离布置合理，防止火焰相互干涉及冲刷侧墙水冷壁,下排燃烧器到冷灰斗拐点的距离选取合理，避免火焰直接冲刷冷灰斗,选取合适的上排燃烧器至屏底距离，适当控制屏底烟温，避免屏底结渣和管屏沾污,燃烧系统的设计充分考虑控制燃烧器燃料和空气送入和分布，可有效保证沿整个炉膛宽度的均匀燃烧并防止还原区的形成，有效防止结渣,在燃烧器上部布置侧燃尽风，在炉膛上部侧墙形成保护性气氛，防止燃烧器区域火焰上升扩散的过程中冲刷水冷壁侧墙,2,、燃烧方面,准东项目对策措施在燃烧器布置方面，首先考虑了以下方面的措施：,准东项目对策措施,针对准东项目，充分认识到了煤种的强结渣性，在采用常规燃用强结渣性煤种的基础上，还采取了以下措施：,提高了一次风的动量，即一次风速，确保煤粉气流不会在喷口附近燃烧，确保早期火焰不扩散；,降低了二次风的旋流强度，确保单个燃烧器的火焰形状不会扩散太快和太大，防止火焰相互干涉和冲刷侧墙水冷壁；,减少燃烧器扩锥的角度，控制单个燃烧器的火焰扩散程度，防止火焰过早扩散和过渡扩散；,2,、燃烧方面,扩锥,准东项目对策措施 针对准东项目，充分认识到了煤种的强结渣性,准东项目对策措施,针对准东项目，除采取了措施外，还将采取以下措施，提高炉膛的防结渣性能：,在燃烧器上部，增加贴壁风，以防止下层燃烧器火焰过早扩散，冲刷侧墙水冷壁而结渣；,优化燃烧器的稳燃齿环配置，减低燃烧器对高温烟气的卷吸和回流，防止火焰过渡扩撒。,2,、燃烧方面,稳燃齿环,准东项目对策措施针对准东项目，除采取了措施外，还将采取以下措,3,、吹灰器布置及设计参数、运行方面,准东项目对策措施,水冷壁附近的烟气受到足够的冷却使灰粒固化，有利于防止结渣。相反当受热面沾灰时，往往诱发炉内结渣，而一旦结渣，烟气得不到冷却，更易结渣，形成恶性循环。事实上受热面沾灰是不可避免的，因此及时、全面有效吹灰就成了防止结渣的重要手段。,在前期已经布置吹灰器的基础上，在进一步优化吹灰器的布置，主要增加了以下几个方面布置：,燃烧器区域侧墙水冷壁,燃烬区域的螺旋水冷壁,受热面易沾污的区域，如烟温在,800900,的区域。,3、吹灰器布置及设计参数、运行方面准东项目对策措施水冷壁附近,3,、吹灰器布置及设计参数、运行方面,准东项目对策措施,在,吹灰器参数设计和运行方面，将采取以下措施：, 在吹灰管路设计上保证吹灰器蒸汽具有足够的压头，保证吹灰器能正常有效地工作；,采取适当增加吹灰次数和提高吹灰蒸汽压力等措施来保证吹灰效果，本项目吹灰器蒸汽压力可以最高到,3 MPa(,常规,1.5 MPa),，可以在现场对单个吹灰器进行单独调整；,运行时坚持吹灰，合理控制吹灰频率，保证吹灰器正常使用，尽量保持炉膛水冷壁和水平烟道、尾部烟道等部位的清洁。吹灰期间，加强对排渣系统的监视，结渣严重时，可考虑连续吹灰。,3、吹灰器布置及设计参数、运行方面准东项目对策措施在吹灰器参,准东项目对策措施,4,、运行和监控,在锅炉运行和监控方面，措施和建议如下：, 增加必要的监测手段，如在烟道上增加烟温、氧量测点，监测烟温变化、氧量变化；在迎烟面第一根管排上增加壁温测点，监测第一根管子壁温和传热的变化；以确定受热面结渣和沾污的情况，及时清除结渣和沾污；,运行中调整过量空气系数和一、二次风率、风煤比、建议采用较细的煤粉细度，控制合理的一次风速，按照缓慢着火、快速燃尽的方法组织燃烧，使煤粉的燃烧控制在一定的区域内；,准东项目对策措施4、运行和监控在锅炉运行和监控方面，措施和建,准东项目对策措施,5,、其它建议,准东煤种具有强结渣性和强沾污性，特别是受热面的沾污和积灰最可能产生严重的风险；目前阶段，在锅炉设计中还没有办法根除受热面较严重的沾污现象，只能采取措施来减缓或减低沾污的危害。 增加吹灰措施等均是治标不治本的方案，由于煤灰特性特性及锅炉受热面不可避免会有,800,及以上烟温区域，受热面沾污不可避免。建议可以从改变煤灰特性方面考虑，如掺一部分灰渣进行改性，同时若有条件，可以考虑掺烧不结渣煤种。,准东项目对策措施5、其它建议准东煤种具有强结渣性和强沾污性，,谢 谢！,谢 谢！,