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300MW CFB锅炉现况与选择 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|意甲直播cctv5 / 14-01-24

1、与节能有关的指标
1.1锅炉效率
    白马工程的锅炉由法国ALSTOM公司制造,东方锅炉厂分包,西南电力设计院负责总体设计,燃用劣质贫(烟)煤,保证效率为91.9%,考核试验证明可以达到93. 29%左右。
    开远、小龙潭等工程燃用当地褐煤,实测锅炉效率也达到92. 8% ~93%。秦皇岛、蒙西等工程燃用劣质烟煤,保证效率分别为91.6%与91%,也都能够达到。
    以上数值证明,CFB锅炉燃烧效率高,与常规煤粉炉大体持平。
1.2厂用电率
    白马工程通过168h时,厂用电率为7.53%;考核试验时,厂用电率为6.57%,供电煤耗333. 09g/kW·h;2007年10月至11月,当负荷率平均为76. 3%时,供电煤耗为353g/kW-h。
    以上数字为单机组运行时的数据,有一定的代表性,说明采用CFB炉,由于一次风机、二次风机和流化风机用电量增加,厂用电率将比常规煤粉炉增加2qo左右。
1.3不投油最低稳燃负荷
    白马工程原设计为35±5%,实际可以达到305,体现了CFB锅炉的优越性。
1.4可用率
    135MW及以下机组,当燃用低位发热量在11. 5MJ/kW.h以上的煤种时,可用率已与常规煤粉炉大体持平,对于300MW机组,当燃用褐煤时,也可大体持平;对于燃用劣质贫、烟煤的CFB锅炉,目前可用率也有提高,接近常规煤粉炉。
    综上所述,从节能角度出发,CFB炉锅炉效率已与常规煤粉炉持平,但由于厂用电率较高,供电煤耗略高,当燃煤发热量在11.5MJ/kW·h以上时,其可用率也已能够接受。
2、环保指标
2.1脱硫效率
    白马工程设计煤质折算硫分为每MJ/kg0.1575,设计保证锅炉出口SO2,浓度小于600mg/NM3(干烟气、6%含氧量,下同)。实际燃煤发热量与硫分均有降低,但折算硫分仍在每MJ/kg0.165%友右,变化不大,实测出口S02,浓度一般在500一550mg/Nm3之间,可以达到设计要求。
    与此相应,设计Ca/S比为1.8以下,实际为1.69左右,最低达到1.47,不仅能够达到设计要求,还为进一步降低出S02浓度创造了条件,意甲直播cctv5销售生物质锅炉,生物质锅炉主要燃烧燃烧颗粒机木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
    必须指出,考核试验时提供的脱硫效率已达到94.71%,这是因为CFB锅炉为炉内脱硫,它以煤中全硫为基础,与烟气脱硫以锅炉出口S02浓度即以煤中可燃硫为基础是不同的,如果以相同的排放浓度为准,这一脱硫效率值需要换算。
    其他工程上述脱硫效率设计值均在93%一94%之间,如果进行换算,相当于烟气脱硫效率90%以上的效果。这一数字高于过去对于135MW及以下CFB取得的认识,即85%,但仍低于常规煤粉炉采用湿法石灰石——石膏法能达到的水平,即95%以上。
    根据现行标准,2004年1月1日以后,要求火电厂锅炉S02最高排放浓度一般不大于400mg/Nm’;对于以煤矸石等为主要燃料(入炉燃煤收到基低位发热量小于等于12.55MJ/kg)的资源综合利用项目,可放宽至800mg/Nm3;对于西部非两控区内燃用特低硫煤(入炉燃煤收到基硫分小于0.5%)的坑口电厂,可放宽至1200mg/Nm3由此可以看出,绝大多数工程,在利用CFB后,脱硫效果能够满足要求,个别工程也应首先考虑加大Ca/s比,提高脱硫效率,原则上可不在CFB炉后增设烟气脱硫设备。
    与此同时,由于采用炉内脱硫,脱硫效率介于干、湿法之间,理应在电价上给以脱硫电价。
2.2 NOx排放
    白马工程设计值为不大于250mg/Nm3;两次考核试验分别达到85.87与92.25mg/Nm3;经修正后分别为84.80与90.74mg/Nm3;目前实际运行在102mg/Nm3以内,充分体现了CFB锅炉燃烧温度低,NOx生成量少的优越性。目前已投产的锅炉大体上也都在100mg/Nm3上下,不超过200mg/Nm3。
    从国外现况出发,环境保护有要求的一般也仅要求不超过200—250mg/Nm3。从国内水平看,燃用无烟煤的锅炉,当采用SCR工艺时,即使设置(3+1)层催化剂,脱硝效率达到80%左右时,电厂NOx的排放浓度也仅能控制在200mg/Nm3上下。
    由此可以看出,当采用CFB锅炉时,任何工程均无预留脱硝装置的必要。
2.3烟尘排放
    白马工程采用五级电除尘器,考核试验效率达到99.92%,目前电厂粉尘排放浓度为14~36mg/Nm3,必须指出,电除尘器的设计效率与环境保护要求的保证效率是不同的,后者是在10%左右的供电装置停用时仍能达到的效率,如果按照第五级电除尘效率为60%估算,与99. 92%设计效率相对应,保证效率约为99. 86%。
    在白马的试验中,还发现了一个现象,即投石灰石比不投石灰石更易于除尘,这与历来的认识是不同的,目前尚缺乏理论上的说明或找出的规律,只能是一个需要研究的课题。
    根据现行标准,2004年1月1日以后,要求火电厂锅炉粉尘最高排放浓度一般不大于50mg/Nm3;对于西部非两控区燃用特低硫煤(入炉燃煤收到基硫分小于0.5%)的坑口电厂可放宽至100 mg/Nm3;对于以煤矸石等为主要燃料(入炉燃料收到基低位发热量小于等于12. 55MJ/kg)的资源综合利用项目可以放宽至200 mg/Nm3。
    由此可以看出,当采用五电场电除尘器能够满足以上要求,即按照电除尘器保证效率计算,能够不超过上述限值时,仍宜采用电除尘器。
    在已投产的锅炉中,全部均采用电除尘器,但在建的山西平朔电厂二期等工程中,已配有布袋附尘器,尽管国产化的布袋除尘器投资与五电场电除尘器相近,但由于布袋如用进口布料较贵;如用国产布袋则寿命较短,且更换工作量很大,除非环境保护达不到要求,尚不宜普遍采用。近期开发的电气与布袋联合的除尘器,虽然布袋数目可以减少1/3,寿命也可以延长,除尘效率与全布袋相同,但由于增加了一个电场,配置比较复杂,也宜慎用。
3、按照煤种煤质合理选择炉型
3.1国外情况
    根据已收集到的资料,国外已投运的125—300MW的CFB锅炉共安装在10个电厂,其中:
    (1)燃用褐煤的有4个电厂,即普罗旺斯,和红山电厂;
    (2)燃用高水分硬煤的有2个电厂,即艾米路希和Vaksiluoduo电厂;
    (3)燃用低硫无烟煤的为东海电厂;
    (4)燃用劣质烟煤的为Nora.Scotia电厂;
    (5)燃用高硫煤的为Wamror电厂;
    (6)燃用石油焦的为NISCO电厂。
    可见CFB锅炉对燃用煤种煤质有广泛的适用性。与此同时,对于任一煤种煤质而言,CFB锅炉都必需有针对性的特别设计,不可能设计和制造万能型的锅炉。
3.2国内情况
    国内CFB锅炉发展已经历了三个阶段。
    (1)以沸腾床起步,自主开发小型CFB锅炉;
    (2)引进奥斯隆技术,在内江高坝建设1×100MW示范机组,目前135MW及以下CFB锅炉已经过关。
    (3)引进ALSTOM技术,在内江白马建设1x 300MW示范机组并引进制造和系统设计技术,目前已有10台投产,褐煤炉已经过关,劣质硬煤炉可用率已接近常规煤粉炉,以发热量低于11. SMJ/kg的煤矸石为主要燃料的锅炉,尚需要继续攻关。
    目前国家为了更好的节能和资源综合利用,规定以煤矸石为主要燃料的锅炉,应该选用CFB炉型,设计煤质的低值发热量不得高于12. 55MJ/kg。但由于CFB锅炉自身的特点,目前工程中低位发热量的设计值大多选择在12±0.5 MJ/kg之间,以兼顾符合国家政策与提高可用率的要求。因此,燃烧煤矸石的比例是受到限制的。以煤矸石占60%发热量为6MJ/kg;原煤占40%,发热量为21MJ/kg为例,混合后发热量为12MJ/kg,但从总热量来看,煤矸石只占30%。
    对于常规煤粉炉而言,炉用劣质烟煤时,发热量已可以低至15MJ/kg,即当燃用发热量为21MJ/kg的原煤时,也可渗用40%发热量为6MJ/kg的煤矸石,此时煤矸石占总热量的16%,即相当于采用CFB锅炉的一半以上。
    由此可以看出,如果不能通过攻关,使采用CFB锅炉后,继续降低设计煤质仍能可靠运行,难以达到国家预期的多烧煤矸石的效果。
3.3  CFB锅炉是常规煤粉炉有益的补充
    从前述分析可以看出:
    (1)从节能和资源利用角度出发,CFB锅炉与常规煤粉的相比,厂用电率较高,供电煤耗上升,如果想要多烧煤矸石,目前可用率仍有差距,还要继续努力。
    (2)从环境保护环境保护角度出发,CFB锅炉与常规煤粉炉相比,虽然NOx生成量减少,但炉内脱硫效率仍有差距。与湿法石灰石一石膏法等相比,除尘效果因过剩石灰与副产石膏的加入,受到一定的影响,并非保护大气环境的最佳选择。
    (3)因此它只能是常规煤粉炉有益的补充,凡是采用常规煤粉炉技术与经济均较合理时,不应采用CFB炉型。
    (4)过去有的工程曾经认为采用常规煤粉炉环评通过,改用CFB炉型则有可能过关,这是一种误解,因为CFB炉型除NOx生成较低外,(目前尚无要求),并非环保型设备。
3.4 CFB炉型适用的煤种煤质
    (1)对于无烟煤,常规煤粉炉即使采用W炉配双进双出磨,一般也仅能燃用无水无灰基挥发份6%以上的无烟煤,而CFB炉型可以燃用3.5%一6%的无烟煤和高硫石油焦。
    (2)对于燃用褐煤的常规煤粉炉,一般在煤中表面水份超过18%一20%时,中速磨煤机的干燥能力可能不足,需要采用风扇磨,此时如煤的磨损指数较大,耐磨件寿命短,更换频繁,可以考虑采用CFB炉型。我国生产的褐煤,煤中Ca0的含量往往很高,即使不加石灰石也能达到较高的脱硫效率(自脱硫率),开远,小龙潭等电厂燃用小龙潭褐煤,原估计自脱硫率能达到70%,为节省脱硫成本,选用了CFB炉型。实践证明,锅炉投产后,自脱硫率仅在10%~35%之间,尚需进一步查明原因,找出规律。
    (3)对于燃烧煤矸石。如果混煤煤质在15 MJ/kg以上,仍宜条用常规煤粉炉;如果以煤矸石为主,要求混煤质在12±0.5% MJ/kg;之间,则应采用CFB炉型。
4、对下一步工作的几点认识
4.1从引进消化到自主创新
    白马示范电站工程在进口设备的同时,也引进了设备和系统设计技术,目的就是通过引进,至消化吸收再至自主创新。目前示范电站已投运一年多;三大锅炉厂引进型锅炉,即原则上按照引进技术生产的锅炉也已投运;而且均已开发出自主创新型的锅炉,即将投运,这是一条正确的道路,这是因为在我国:
    (1)135MW及以下机组已积累了大量成功的经验;
    (2) 300MW机组已有十台投运,另有四十台已制造、安装、或即将投产,也已积累了大量的经验与教训;
    (3)我国在世界上已成为CFB锅炉台数最多,装机容量最大,燃煤品种最齐全的国家;
    (4) ALSTOM作为技术输出方业绩有限,与我们相比,它长于总结规律,我们在虚心学习,消化吸收一切有益东西的同时,切不可妄自菲薄,要认真总结,自主创新,在技术上也要力争第一。
4.2根据煤种煤质选择炉型
    (1) CFB炉型是常规煤粉炉有益的补充,今后从全国范围看,仍应以常规煤粉炉为主,CFB炉型只能根据煤种煤质,有选择的替代它。
    (2) CFB炉型特别适用于燃用挥发分特低的无烟煤和高硫石油焦;特高水分而且磨损性强的褐煤,和灰中Ca0特高的褐煤;以煤矸石为主要燃料,低位发热量特低的贫煤和烟煤,以及其他常规煤粉炉难燃的燃料。
    (3)尽管CFB炉型对煤种的适应性广泛,但每一台炉都要根据指定的煤种设计,不可能设计一种万能锅炉,什么煤都能烧。
    (4)因此,在运行中要把煤看成商品,要按照设计煤种和煤质变化范围来采购燃煤,不能单纯贪图煤价低廉,购入难以运输,燃烧和排渣的燃料。
4.3从系统工程角度解决目前存在的问题
    (1) ALSTOM公司是锅炉岛的供货商,根据国内分工,三大锅炉厂与七大设计院分别引进了制造设计与系统设计技术,为此,电力设计部门作为电站和锅炉岛的总体设计单位,必须认真负起责任,加强与锅炉制造厂的协作,共同解决技术发展和工程应用中出现的难题。
    (2)以冷渣器选择为例。ALSTOM公司原提供是每台锅炉配四台风水联合冷却型的冷渣器。运行中发现,当煤质变劣,即灰份增加,发热量下降,即折算灰分增加至每MJ/kg 2%一3%以上时,大粒渣在冷渣器内沉积,不得不经常从事故排渣口排渣,劳动强度高,环境差,甚至需要停炉处理。为此,不少工程改用或部分改用滚筒式冷渣器。它能够解决眼前存在的问题,但它不能回收热量以减少灰渣热损失;体积大、占用空间多;单台出力按25t/h设计,实际上可达到20t/h左右,排灰渣量很大时,4台不一定能满足要求,布置更为困难;运行过了一年以后已出现泄漏。由于以上原因,不少单位仍在改善风、水联合冷渣器上下功夫,例如采取增大流化风速、增加渣门自动调节等措施。但从根本上看,这是输煤系统中的筛碎设备未能满足设计燃煤级配要求的结果。目前由于煤粒细、粘土成份多,水份偏高等原因,不少工程不仅取消了碎煤机前的筛煤机,而且取消了碎煤机本身为了保证出料度所配的底筛,结果是粗粒子多、细粒子也多,在平均粒径左右的份额少,特别是大粒煤的尺寸超过了原设计要求,即8~10mm,成为CFB锅炉燃烧不正常及排渣不畅的元凶。只有把好来煤质量关,完善筛碎设备的选型与运行,即从电厂设计到运行都共同努力,才能彻底解决这一问题。
    (3)再以风机节能为例。三大送风设备电耗高是CFB炉厂用率高的主要原因,设计院与制造厂要坚密配合,通过降低设备阻力,避免重复或过多设置风量、风压裕度,合理选择风机型式与参数,研究是否增设变速装置,才能使节能工作前进一步。
    (4)是否配置紧急补水系统争论已久,它是ALSTOM公司基于个别工程事故教训而推荐设置的,由于国外绝大多数锅炉厂并未推荐这种作法,即使引进型锅炉在结构设计与选材上已有不少改进,与出事故的锅炉已有较大差别,但多数锅炉厂并不能保证不出类似的事故。目前有的工程仍旧设置;有的工程两炉一套以降低投资;有的工程已经取消,但电厂仍有增设之意。作为总体设计单位应该从事故频率分析出发,考虑每个工程配置所需的投入(每套进口设备约需600~700万元),和即使出事故损失的大小(有的专家分析为200~300万元),只要勇于承担分析的后果,不难得出恰当的
结论。
    (5)要控制工程造价,就需要不断扩大国产化的范围。目前有的工程因破碎设备进口锤头耐磨而选择整机进口,在运行中为降低成本又改用国产锤头进行更换,这是很不合理的。电力设计部门要主动推动国产锤头从选材到热处理工艺等工作的进程,从而改变这一局面。
    (6)综上所述,电力设计部门要负起自身应负的责任,增大科技发展的投入,与制造部门大力制作,共同解决CFB锅炉运行中面对的诸多难题,在提高可用率、国产化程度和节能、环保、经济的和谐发展上下功夫。
4.4向大容量、高参数方向发展
    国家已将600MW超临界参数CFB锅炉列为攻关课题。目前各方已为此开始了有关的前期准备工作。为此,一是要认真总结现有经验;二是要自主创新走前人未走过的路;三是要大力协同,在国家主管部门的统一领导下,合力解决诸多难题;四是不要一哄而上,到处交学费,再次出现大面积可用率不高,企业亏损等不利影响。


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