提高循环流化床锅炉热效率的措施

,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,*,*,*,华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,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,10/13/2024,1,CFB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,SO,2,NO,X,和,CO,2,10/13/2024,2,锅炉厂生产的CFB锅炉业绩表（-2007年3月）,300MW,135MW,200MW,100MW等级,50MW等级,哈锅,7,47,3,10,44,东锅,5,40,17,25,上锅,8,22,6,1,8,济锅,6,5,5,159,武锅,6,1,7,无锅,18,74,杭锅,1,2,5,太锅,2,4,总数,20,142,14,36,326,10/13/2024,3,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,10/13/2024,4,某台135MW CFB锅炉热效率和各项热损失,热效率,碳未完全燃烧热损失q,4,化学未完全燃烧热损失q,3,排烟热损失q,2,散热损失,q,5,灰渣物理热损失q,6,90.28,2.93,0,5.67,0.53,0.59,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。,10/13/2024,5,提高循环流化床锅炉热效率的技术措施,适当提高燃烧温度,10/13/2024,6,其中:,p为碳粒子的燃烬时间，s；T,b,为燃烧温度，；d,p,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,10/13/2024,7,不同,粗碳粒子,的燃烬时间随燃烧温度的变化,煤粒径,165.47,127.73.,74.05,57.16,40.94,25.58,11.45,800,89.42,67.49,39.12,30.20,21.13,13.51,6.05,850,46.19,35.66,20.67,15.69,11.43,7.14,3.20,900,24.43,18.80,10.92,8.43,6.03,3.77,1.69,950,10.0,8.0,5.0,4.0,3.0,2.0,1.0,(mm),T(),(min),10/13/2024,8,细碳粒子,燃烬时间随燃烧温度的变化,煤粒径,T()(s),0.008,0.02,0.05,0.08,0.10,0.20,0.50,0.80,950,0.37,1.08,3.14,5.41,7.01,15.66,45.33,78.20,900,0.71,2.05,5.94,10.24,13.26,29.64,85.80,148.01,850,1.34,3.88,11.24,19.38,25.11,56.10,162.40,280.14,800,2.54,7.35,21.27,36.68,47.52,106.18,307.38,530.21,mm,当 从800升高到950时，碳粒子的燃烬时间缩短6倍左右,10/13/2024,9,温度 颗粒粒径 燃尽时间,10/13/2024,10,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,10/13/2024,11,提高循环流化床锅炉热效率的技术措施,降低飞灰含碳量提高锅炉燃烧效率,10/13/2024,12,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,10/13/2024,13,(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。,10/13/2024,14,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,。,10/13/2024,15,(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。,10/13/2024,16,(3)分离灰循环倍率的影响,10/13/2024,17,分离灰循环倍率为,5,时，飞灰含碳量为,12.5%,左右。,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。,从,7,提高到,8,时，降低了,1,个百分点。,从,14,提高到,18,时，只降低了,0.5,个百分点。,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。,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。,10/13/2024,18,(4)燃烧偏斜的影响,某135MW CFB锅炉燃烧偏斜特征,10/13/2024,19,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,C,f,=11%。,若消除了燃烧室上部的燃烧偏斜，飞灰含碳量,C,f,8%是有可能的。,10/13/2024,20,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/h CFB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。,10/13/2024,21,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。,10/13/2024,22,调整后高坝,410t/h CFB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%。,10/13/2024,23,(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：,m为分离灰循环倍率，,c,为分离器分离效率，A,y,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。,10/13/2024,24,分离效率与循环倍率的关系,10/13/2024,25,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,9.308 MJ/kg,的,类煤矸石，要求分离效率为,96%,。,10/13/2024,26,高坝410t/hCFB锅炉飞灰含碳量与粒径的关系,37m的灰粒，,C,f,为1%左右,6-18m的灰粒，,C,f,=28%。,降低6-18m,灰粒的,C,f,是提高燃烧效率的关键,10/13/2024,27,偏心排气管旋风分离器,480t/h CFB锅炉：,偏心556mm；,加速段，向下倾斜10,；,倒锥形，锐角取5.2,。,10/13/2024,28,分离器改造前后对比,改造后的分离器的,d,c50,，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%,。,10/13/2024,29,(7)除尘灰再循环燃烧,R=0.3，,C,f,从23%降到13%,R=0.6，,C,f,从23%降低到4%,高坝410t/hCFB锅炉,第一电场除尘灰再循环燃烧，,C,f,从28%降到13%，,c,达到设计值97.2%。,10/13/2024,30,石家庄永泰热电厂75t/h CFB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（%）,42.5,20,43.3,21.8,2,正平衡热效率（%）,76.2,86,80,85,10/13/2024,31,镇海220t/h CFB锅炉改造前后飞灰含碳量比较,电 场,改造前（%）,改造后（%）,一电场,43,18.0,二电场,54.7,45.7,三电场,45.6,40.2,10/13/2024,32,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,10/13/2024,33,粗粒子在浓相床内的停留时间：,H,b,-静止床料高度，m；,F,d,-布风板面积，m,2,；,b,-静止床料的堆积密度，kg/m,3,；,B,为燃煤消耗量，kg/h；,为燃煤中粗粒子的份额,。,10/13/2024,34,粗粒子在浓相床内的停留时间（75t/h CFB锅炉）,煤热值（MJ/kg）,4.18,8.36,12.54,16.72,20.90,25.08,煤耗（kg/h）,66000,33000,22000,16500,13200,11000,粗粒子份额（）,0.5,0.4,停留时间,r,（min）,6.2,12.4,18.6,19.8,24.8,29.8,10/13/2024,35,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。,10/13/2024,36,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；,10/13/2024,37,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。,10/13/2024,38,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。,10/13/2024,39,135MW CFB锅炉燃烧室的截面燃烧温度的分布,后 墙,904.8,875.7,839.5,903.0,878.7,709.5,747.7,883.0,939.1,693.5,380.5,186.2,190.0,329.6,799.2,576.9,277.5,A侧 B侧,834.9,581.2,789.8,309.9,163.2,281.2,619.9,349.8,217.8,239.3,209.3,611.1,246.6,248.5,271.1,315.2,199.1,209.4,73.32,190.5,222.7,218.1,863.1,855.3,232.7,225.0,151.1,210.2,238.2,236.4,左炉膛出口,前墙,左炉膛出口,8005,786.4,10/13/2024,40,图中部,43,个温度测点离布风板,300mm,，温度相差大（,151.1,-,939.1,）；,占燃烧室截面积的,5/6,，高