29MW循环流化床锅炉燃烧技术研制与推广应用

1、1 / 1829MV 循环流化床锅炉燃烧技术研制及推广应用总结报告一、前言1990 年前，中原油田基地所有单位的供热采纳的是小容量 锅炉的分散供热方式， 使用的燃料绝大部分为原油、 渣油或天然 气，该供热方式存在成本高、白费大等重大缺点，为解决上述问 题，降低生产成本，最大限度地爱护油气资源， 90 年在总部基 地建成投产了两台29MV 燃煤链条式热水锅炉，但由于链条式锅 炉效率偏低， 加之本地煤种不适应于链条炉的燃烧， 至使锅炉热 效率经常在 50%左右，造成了能源的大量白费。而煤的循环流化 床燃烧，是国家“七五”打算引进“八五”打算攻关的一种 新型燃烧技术， 是对传统的层燃炉和煤粉炉的一个

2、重大革新， 它2 / 18具有：燃烧效率高、炉渣综合利用率高、负荷调节性能好、 NOx 排放低、 能在燃烧过程中方便和廉价地进行脱硫、 以及体积小等 优点，此外，该种燃烧方式可适用于任何煤种，是其它燃烧方式 无法与其比拟的。为此，中原油田与太原锅炉厂、中科院工程热 物理研究因此及中原油田三家共同合作研制和开发了29MW 循环流化床热水锅炉， 填补了国内空白， 特不是中原油田供热治理处 技术人员在实施过程中对锅炉的不合理部位进行了二十多项改 进，对设备选择及工艺上存在的三十多项不合理之处进行了修 改。该锅炉于 93年在总部基地建成投产， 94 年通过了国家鉴定 并投入批量生产，相继于 95 年油

3、田清丰基地又投产两台，经论 证，又决定 98 年在供热基地调整工程中决定应用该项技术，规 划拟建 5 台 29MW 循环流化床热水锅炉，现正在实施中的有两2台，这两台将在 99 年冬投产， 99 年末全局共采纳六台此类型锅 炉，可供热面积 270 万平方米，该技术的应用，产生了可观的经 济效益和社会效益，依照计算，每年可为油田直接节约资金 2707.3 万元,并最大限度地爱护了油气资源 , 其产生的间接效益 也是巨大的。二、问题的提出及对策随着国民经济的迅速进展， 人民生活水平的大幅度提高， 能 源消耗也随之增加， 中国同世界其它国家一样出现了能源短缺现 象，解决这一问题的全然出路在于开源节流

4、。作为耗能大户，如何提高能源的利用率，节约能源是我们技术人员的一项重大课 题。3 / 1890 年往常，中原油田基地供热完全是各单位自成体系的燃 油、燃气小型锅炉分散供热， 仅基地北区就有小型锅炉房十五座， 16t/h小型锅炉 64 台，共 230 蒸吨。供热面积近 104X104mi, 每个采暖期消耗天然气 4000X104m3左右。随着濮阳大化和郑州、 开封、安阳、仓州等周围都市工业和生活用气的增加，油田天然 气出现了供不应求的现象， 为此有许多燃气锅炉陆续改为燃油锅 炉。并在 90 年冬基地北区第一座集中供热的两台29MW 燃煤链条锅炉投产。因该链条炉设计选用的燃料为口类燃煤，而实际用煤

5、为鹤壁贫煤， 致使该锅炉第一年投产热效率和出力极低， 经设计 院测试，分不在 42%和 54%，燃过的炉渣含碳量较高，燃料白费 严峻；当时油田基地北区每个采暖期燃煤约为 20000 吨，燃用渣 油或原油近2200 吨。由于渣油价格约为煤价格的八倍， 而热值仅为煤的两倍， 其 燃油综合成本约为燃煤的 4 倍，经济效益极差。 为了适应运输距 离较近、价格廉价的本地鹤壁贫煤， 以及燃煤比燃油经济效益好 的特点和节约油资源， 91 年供热治理处有关技术人员就开始对 北京、济南、太原、上海、无锡等锅炉制造厂和明水、赵县等用 户进行了调查论证， 报局领导批准后采纳了新开发的高效、 节能、 低污染和对煤种适

6、应能力强的循环流化床热水锅炉。 该锅炉房设在基地北区，从 92 年初开始设计、 93 年底建成投产，投产后取 得了巨大的经济效益和社会效益，鉴于以上情况， 95 年在清丰 基地又采纳了两台 29MV 循环流化床热水锅炉，使该技术的应用 又得到了推广。4 / 18三、循环流化床锅炉燃烧技术介绍循环流化床技术最早始于德国的 winkler 煤气发生炉 （ 1922 年） ，二次大战期间， 在美国成功的开发了流化床催化裂化装置， 以生产航空汽油， 在六、七十年代， 进展了鼓泡流化床燃烧技术， 但由于其燃烧性能、 脱硫性能和大型化方面的限制， 逐渐被循环 流化床燃烧技术所代替，早在七十年代初，西德人

7、Lurigi 首先 进展了用于三氢氧铝焙烧的循环流化床工艺， 1979 年芬兰 20t/h 循环流化床锅炉投入运行，专门快西德人 Lurigi 的 120t/h 循 环流化床锅炉 （1982）、美国Ahlstrom 公司开发的第一台 25t/h 循环流化床锅炉（ 1981）相继投入试运，1988 年 Ahlstrom 在美国 Colcrado ute 发电站的 420t/h 锅炉顺利运转 ,1990 年 Lurgi/CE 的499t/h 锅炉投运。循环流化床锅炉的燃烧系统 , 其关键的环节是一个流态化燃 烧室,其后的物料分离收集器 , 以及将收集的物料返回燃烧室循 环的返料器，所构成的物料循环

8、燃烧系统、锅炉的水冷系统、过 热器尾部受热面侧与一般的锅炉类同， 目前国际上已出现有多种 型号的循环流化床锅炉的炉型，如附录一和附录二概貌图所示：就目前开发的循环流化床锅炉的结构形式看，仿佛各式各 样，但就构成循环流化床锅炉燃烧的差不多环节和工作过程的组 织原理来讲，则差不多差不多上一样的， 仅是具体结构和安置位 置有所不同， 燃煤和空气进入一个流态化燃烧室， 发生掺混和点 火燃烧， 夹带有大5 / 18量细颗粒物料的烟气进入后部一个分离器， 被 分离收集的物料通过一个返料器被送回主燃烧室循环再燃，为使 燃烧过程在炉膛内维持在 850900C范围内工作，需要把约 50% 的燃烧释热由冷却受热面

9、传给锅炉汽水系统，关于典型的 Ahlstrom 、Lurgi 和 Battelle 的循环流化床锅炉而言，它们都 采纳了紧接燃烧室的旋风分离器作为细物料的分离收集装置， 所 不同的仅是 Ahlstrom 只将受热面布置在燃烧室内炉膛上部，而 Battelle 只将受热面放在外部返料热交换器内， 而 Lurigi 则二 者皆设。因此，为了发挥各自的特点，所采纳的流化速度和具体 结构是有所不同的，在 Babcock 的 Circofluid 内要紧不同是将 旋风分离器放到后部中温分离和采纳炉膛塔式布置。 在 Studsvik 的系统内，他们用一系列槽形惯性分离器来代替 Ahlstrom 的旋 风分

10、离器和实现一定程度的可控返料而已， 因此， 各个制造厂都 集中发挥了他们的经验和努力，使各自的系统转化为可供有用的 循环流化床锅炉设备。循环流化床燃烧这一新型的燃烧技术， 一方面它已进展成可 供有用、 有竞争力的新型动力设备， 另一方面它又尚处在不断完 善和成熟的过程之中，有关其工作过程的认识依旧相当不充分的，实际运行操作的经验仍是专门缺乏的， 因此每开发一种新炉 型，从开始调试到转入正常运行， 常常都经历一段修整完善的过 程，到目前为止，以 Pyroflow 和 Lurigi 这两种炉型应用最多，Lurigi 比 Pyroflow更适于 200t/h 以上大型电站锅炉，然而他 们的高温分离收

11、集器存在体积大、笨重、投资高、启动时刻长等 缺点，近年（如附录二所示）出现了一些新结构炉型。6 / 18在这种循环流化床系统内， 由于物料的热容量大和强烈的掺 混，各类燃料都能得到稳定的着火燃烧， 再由于夹带物料的反复 循环再燃，因此其燃烧效率高，可达 9899%由于采纳 850C附 近的低温燃烧能够借助加石灰石进行脱硫， 视石灰石的反应性能 和燃煤中的起始含硫量，可实现近 90%的脱硫，其 Ca/s=1.52 。 由于低温燃烧和空气的分级供应，其中 NOx 的排放量能够达 200ppm 以下，其负荷调整范围可达到 1:3 到 1:4。我国自 1964 年以来，在燃用劣质煤和鼓泡流化床锅炉方面

12、 有相当进展， 在循环流化床锅炉的研究和开发方面。 尽管起步较 迟，但近年也在迅速进展，取得了一定的成绩。中国科学院工程 热物理所在1984 年建起了 2.8MWt 循环流化床燃烧装置， 顺利进 行了试验和运转，其炉型差不多上是依照 Pyroflow 的炉型，但 使用了在炉膛上部设置曲径燃烬结构，随后与开封锅炉厂协作， 开发 10t/h 循环流化床锅炉， 1988 年通过产品鉴定并投入生产。 这是我国第一台循环流化床锅炉， 其炉型差不多上亦是仿照芬兰 的，但结构上采纳紧凑整体式，“八五”期间，中科院还承担 了 35t/h 循环流化床蒸汽锅炉的国家攻关任务， 为了减轻循环物 料的粉化和高温旋风分

13、离器内的磨损以及提高燃烬率，35t/h 循 环流化床蒸汽锅炉采纳了高温一级惯性分离，第二级旋风分离的 分级循环流化床燃烧系统，该锅炉 1989 年通过技术鉴定，在山 东明水热电厂投入试运行。目前国内其它单位如清华大学的 675t/h 循环流化床锅炉，亦在运转。其炉型有采纳平面流高温 分离器和顶置卧式旋风筒的，其它如浙江大学、上海成套所、哈 工大、7 / 18华中理工大学、南京工学院、西安交大、东北电力学院、 西安热工所等都亦在这方面开展工作，取得了许多进步。总之，流化床燃烧技术，尽管存在许多不尽完善之处，但由 于其燃烧效率高， 脱硫性能好、 负荷调节范围宽和易于实现大型 化，极有进展潜力，是一

14、种高效、低污染的燃煤新技术，大有在 今后进展成主力燃煤技术之势， 鉴于此， 供热工程技术人员高瞻 远瞩，看到了该技术的应用可为油田节约大量的资金， 能有效地 爱护油气资源。 因此在局领导的支持下， 大胆地与中科院热物理 所、太原锅炉厂联合研制开发了 29MV 循环流化床热水锅炉，在当 时国内没有如此大容量的热水锅炉 , 该种炉型的开发成功 , 填补 了国内的空白，为流化床热水锅炉的进展做出了不可磨灭的贡 献，现将该锅炉的差不多状况做一简单的介绍：1、29MV 循环流化床热水锅炉技术参数表：8 / 1829 循环流化床锅炉技术参数表名称单位参数额定供热量MW29额定岀水压力Mpa1.6额定出水温度C150额定给水温度C90排烟温度C190锅炉效率%170设计煤种贫煤受 炉膛m2162省煤器m2685.7热空气预