提高循环流化床锅炉热效率的措施.ppt

1、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,2020/10/4,2,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SO2,NOX和CO2,2020/10/4,3,锅炉厂生产的CFB锅炉业绩表（-2007年3月）,2020/10/4,4,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,2020/10/4,5,某台135MW CFB锅炉热效率和各项热损失,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

2、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。,2020/10/4,6,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,2020/10/4,7,其中:p为碳粒子的燃烬时间，s；T b为燃烧温度，；dp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,2020/10/4,8,不同粗碳粒子的燃烬时间随燃烧温度的变化,2020/10/4,9,细碳粒子燃烬时间随燃烧温度的变化,煤粒径,mm,当 从800升高到950时，碳粒子的燃烬时间缩短6倍左右,2020/10/4,10,温度

3、 颗粒粒径 燃尽时间,2020/10/4,11,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,2020/10/4,12,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,2020/10/4,13,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,2020/10/4,14,(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。,

4、2020/10/4,15,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。,2020/10/4,16,(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。,2020/10/4,17,(3) 分离灰循环倍率的影响,2020/10/4,18,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，

5、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。,2020/10/4,19,(4) 燃烧偏斜的影响,某135MW CFB锅炉燃烧偏斜特征,2020/10/4,20,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Cf =11%。 若消除了燃烧室上部的燃烧偏斜，飞

6、灰含碳量Cf 8%是有可能的。,2020/10/4,21,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。,2020/10/4,22,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。,2020/10/4,23,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

7、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%。,2020/10/4,24,(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，Ay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。,2020/10/4,25,分离效率与循环倍率的关系,2020/10/4,26,为保证分离灰循环倍率为9 对热值为2

8、2.212MJ/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%。,2020/10/4,27,高坝410t/hCFB锅炉飞灰含碳量与粒径的关系, 37m的灰粒，Cf为1%左右 6-18m的灰粒， Cf = 28%。 降低6-18m灰粒的Cf是提高燃烧效率的关键,2020/10/4,28,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。,2020/10/4,29,分离器改造前后对比,改造后的分离器的dc50，从180 m降为80 m，分离效率明显提高、飞灰含碳量明

9、显降低。 同样的脱硫效率，改造后的Ca/S下降40%。,2020/10/4,30,(7) 除尘灰再循环燃烧,R=0.3，Cf从23%降到13% R=0.6，Cf从23%降低到4%,高坝410t/hCFB锅炉 第一电场除尘灰再循环燃烧，Cf从28%降到13%，c达到设计值97.2% 。,2020/10/4,31,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,2020/10/4,32,镇海220t/h CFB锅炉改造前后飞灰含碳量比较,2020/10/4,33,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,2020/10/4,34,粗粒子在浓相床内的停留

10、时间：,Hb - 静止床料高度，m ； Fd - 布风板面积，m2； b -静止床料的堆积密度，kg/m3； B为燃煤消耗量，kg/h； 为燃煤中粗粒子的份额 。,2020/10/4,35,粗粒子在浓相床内的停留时间（75t/h CFB锅炉）,2020/10/4,36,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。,2020/10/4,37,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，

11、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；,2020/10/4,38,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。,2020/10/4,39,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

12、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。,2020/10/4,40,135MW CFB锅炉燃烧室的截面燃烧温度的分布,2020/10/4,41,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，高度估计有300mm到500mm的区域，温度低于790，发生燃烧分层； 估计1/3的浓相床区域发生了燃烧分层，粗粒子在浓相床内停留时间减少了约1/3；,2020/10/4,42,135MW CFB分层燃烧发生的原因,排渣出口从4个改为2个 排渣口布置不均匀 风帽出口小孔风

13、速偏低(25m/s) 消除分层燃烧现象，将床底渣含碳量从4%降到2%以下是有可能的。,2020/10/4,43,提高循环流化床锅炉热效率的技术措施,4. 降低排烟温度，减少排烟热损失,2020/10/4,44,影响排烟热损失的主要两个因素,排烟温度 (130 140 ) 过剩空气系数 (1.35 1.40),2020/10/4,45,降低排烟温度的技术措施,将光管省煤器改为螺旋管省煤器，增加受热面; 定期吹灰，清理受热面； 降低排烟温度，排烟温度降低15，锅炉热效率提高约1%。,2020/10/4,46,提高循环流化床锅炉热效率的技术措施,1、根据燃煤性质，设计CFB锅炉技术路线，包括煤制备系

14、统、炉膛结构、分离器型式等，制定恰当的运行策略； 2、适当提高炉膛燃烧温度； 3、通过提高燃烧温度、分离器效率、保证炉膛中心区氧量供应、避免燃烧偏斜、电除尘灰再循环等措施降低飞灰含碳量 4、布置适量排渣口、保证布风质量和燃煤级配，通过运行调整，避免燃烧分层，降低炉渣含碳量； 5、适当降低排烟温度（130-140 ）。,2020/10/4,47,提高循环流化床锅炉热效率的技术措施,5. 优化燃烧调整和控制,2020/10/4,48,优化燃烧,提高燃烧效果，900-950 改善脱硫效果，830-880 控制NOX的生成量200mg/Nm3-400 mg/Nm3之间，(830-930),2020/1

15、0/4,49,烟气成分检测,烟气成分包括O2、NO2（NO）、N2O、SO2（SO3）、CO2、CO、N2等。 根据O2，CO和CO2含量控制空气量 根据SO2含量控制石灰石加入量 根据NOX含量控制燃烧温度,2020/10/4,50,雷曼激光气体分析仪,可同时多点检测多种气体； 检测精度高； 检测速度快，可达毫秒级的响应时间； 是一种工业级产品，可在各种恶劣环境中长期稳定运行； 可以将测得的数据或模拟信号传输给电厂控制部门，实现燃烧的优化闭环控制； 能通过区域网或因特网进行远程操作，将数据传输到控制室或上级监测部门，实现实时监测。,2020/10/4,51,激光气体成分分析仪的工作原理,2020/10/4,52,激光气体分析仪的特点,测量气体可达300种以上； 测试速度快，达毫秒级； 测量范围大，精度高； 同时测8种气体； 就地安装； 全自动。,2020/10/4,53,激光气体分析仪的种类,实验室型 移动型 现场安装型,2020/10/4,54,实验室型LGA,2020/10/4,55,移动型LGA,2020/10/4,56,LGA的系统安装,2020/10/4,57,LGA显示屏幕,2020/10/4,58,LGA的测试数据图,2020/10/4,59,LG