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300MW CFB鍋爐現況與選擇 木屑顆(ke)粒(li)機|秸稈顆(ke)粒(li)機|秸稈壓塊(kuai)機|木屑制粒(li)機|生物質顆(ke)粒(li)機|富通新能源 / 14-01-24

1、與節能有關的指標
1.1鍋爐效率
    白馬工程的鍋爐由法國ALSTOM公司制造,東方鍋爐廠分包,西南電力設計院負責總體設計,燃用劣質貧(煙)煤,保證效率為91.9%,考核試驗證明可以達到93. 29%左右。
    開遠、小龍潭等工程燃用當地褐煤,實測鍋爐效率也達到92. 8% ~93%。秦皇島、蒙西等工程燃用劣質煙煤,保證效率分別為91.6%與91%,也都能夠達到。
    以上數值證明,CFB鍋爐燃燒效率高,與常規煤粉爐大體持平。
1.2廠用電率
    白馬工程通過168h時,廠用電率為7.53%;考核試驗時,廠用電率為6.57%,供電煤耗333. 09g/kW·h;2007年10月至11月,當負荷率平均為76. 3%時,供電煤耗為353g/kW-h。
    以上數字為單機組運行時的數據,有一定的代表性,說明采用CFB爐,由于一次風機、二次風機和流化風機用電量增加,廠用電率將比常規煤粉爐增加2qo左右。
1.3不投油最低穩燃負荷
    白馬工程原設計為35±5%,實際可以達到305,體現了CFB鍋爐的優越性。
1.4可用率
    135MW及以下機組,當燃用低位發熱量在11. 5MJ/kW.h以上的煤種時,可用率已與常規煤粉爐大體持平,對于300MW機組,當燃用褐煤時,也可大體持平;對于燃用劣質貧、煙煤的CFB鍋爐,目前可用率也有提高,接近常規煤粉爐。
    綜上所述,從節能角度出發,CFB爐鍋爐效率已與常規煤粉爐持平,但由于廠用電率較高,供電煤耗略高,當燃煤發熱量在11.5MJ/kW·h以上時,其可用率也已能夠接受。
2、環保指標
2.1脫硫效率
    白馬工程設計煤質折算硫分為每MJ/kg0.1575,設計保證鍋爐出口SO2,濃度小于600mg/NM3(干煙氣、6%含氧量,下同)。實際燃煤發熱量與硫分均有降低,但折算硫分仍在每MJ/kg0.165%友右,變化不大,實測出口S02,濃度一般在500一550mg/Nm3之間,可以達到設計要求。
    與此相應,設計Ca/S比為1.8以下,實際為1.69左右,最低達到1.47,不僅能夠達到設計要求,還為進一步降低出S02濃度創造了條件,富通新能源銷售生物質鍋爐,生物質鍋爐主要燃燒燃燒顆粒機木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
    必須指出,考核試驗時提供的脫硫效率已達到94.71%,這是因為CFB鍋爐為爐內脫硫,它以煤中全硫為基礎,與煙氣脫硫以鍋爐出口S02濃度即以煤中可燃硫為基礎是不同的,如果以相同的排放濃度為準,這一脫硫效率值需要換算。
    其他工程上述脫硫效率設計值均在93%一94%之間,如果進行換算,相當于煙氣脫硫效率90%以上的效果。這一數字高于過去對于135MW及以下CFB取得的認識,即85%,但仍低于常規煤粉爐采用濕法石灰石——石膏法能達到的水平,即95%以上。
    根據現行標準,2004年1月1日以后,要求火電廠鍋爐S02最高排放濃度一般不大于400mg/Nm’;對于以煤矸石等為主要燃料(入爐燃煤收到基低位發熱量小于等于12.55MJ/kg)的資源綜合利用項目,可放寬至800mg/Nm3;對于西部非兩控區內燃用特低硫煤(入爐燃煤收到基硫分小于0.5%)的坑口電廠,可放寬至1200mg/Nm3由此可以看出,絕大多數工程,在利用CFB后,脫硫效果能夠滿足要求,個別工程也應首先考慮加大Ca/s比,提高脫硫效率,原則上可不在CFB爐后增設煙氣脫硫設備。
    與此同時,由于采用爐內脫硫,脫硫效率介于干、濕法之間,理應在電價上給以脫硫電價。
2.2 NOx排放
    白馬工程設計值為不大于250mg/Nm3;兩次考核試驗分別達到85.87與92.25mg/Nm3;經修正后分別為84.80與90.74mg/Nm3;目前實際運行在102mg/Nm3以內,充分體現了CFB鍋爐燃燒溫度低,NOx生成量少的優越性。目前已投產的鍋爐大體上也都在100mg/Nm3上下,不超過200mg/Nm3。
    從國外現況出發,環境保護有要求的一般也僅要求不超過200—250mg/Nm3。從國內水平看,燃用無煙煤的鍋爐,當采用SCR工藝時,即使設置(3+1)層催化劑,脫硝效率達到80%左右時,電廠NOx的排放濃度也僅能控制在200mg/Nm3上下。
    由此可以看出,當采用CFB鍋爐時,任何工程均無預留脫硝裝置的必要。
2.3煙塵排放
    白馬工程采用五級電除塵器,考核試驗效率達到99.92%,目前電廠粉塵排放濃度為14~36mg/Nm3,必須指出,電除塵器的設計效率與環境保護要求的保證效率是不同的,后者是在10%左右的供電裝置停用時仍能達到的效率,如果按照第五級電除塵效率為60%估算,與99. 92%設計效率相對應,保證效率約為99. 86%。
    在白馬的試驗中,還發現了一個現象,即投石灰石比不投石灰石更易于除塵,這與歷來的認識是不同的,目前尚缺乏理論上的說明或找出的規律,只能是一個需要研究的課題。
    根據現行標準,2004年1月1日以后,要求火電廠鍋爐粉塵最高排放濃度一般不大于50mg/Nm3;對于西部非兩控區燃用特低硫煤(入爐燃煤收到基硫分小于0.5%)的坑口電廠可放寬至100 mg/Nm3;對于以煤矸石等為主要燃料(入爐燃料收到基低位發熱量小于等于12. 55MJ/kg)的資源綜合利用項目可以放寬至200 mg/Nm3。
    由此可以看出,當采用五電場電除塵器能夠滿足以上要求,即按照電除塵器保證效率計算,能夠不超過上述限值時,仍宜采用電除塵器。
    在已投產的鍋爐中,全部均采用電除塵器,但在建的山西平朔電廠二期等工程中,已配有布袋附塵器,盡管國產化的布袋除塵器投資與五電場電除塵器相近,但由于布袋如用進口布料較貴;如用國產布袋則壽命較短,且更換工作量很大,除非環境保護達不到要求,尚不宜普遍采用。近期開發的電氣與布袋聯合的除塵器,雖然布袋數目可以減少1/3,壽命也可以延長,除塵效率與全布袋相同,但由于增加了一個電場,配置比較復雜,也宜慎用。
3、按照煤種煤質合理選擇爐型
3.1國外情況
    根據已收集到的資料,國外已投運的125—300MW的CFB鍋爐共安裝在10個電廠,其中:
    (1)燃用褐煤的有4個電廠,即普羅旺斯,和紅山電廠;
    (2)燃用高水分硬煤的有2個電廠,即艾米路希和Vaksiluoduo電廠;
    (3)燃用低硫無煙煤的為東海電廠;
    (4)燃用劣質煙煤的為Nora.Scotia電廠;
    (5)燃用高硫煤的為Wamror電廠;
    (6)燃用石油焦的為NISCO電廠。
    可見CFB鍋爐對燃用煤種煤質有廣泛的適用性。與此同時,對于任一煤種煤質而言,CFB鍋爐都必需有針對性的特別設計,不可能設計和制造萬能型的鍋爐。
3.2國內情況
    國內CFB鍋爐發展已經歷了三個階段。
    (1)以沸騰床起步,自主開發小型CFB鍋爐;
    (2)引進奧斯隆技術,在內江高壩建設1×100MW示范機組,目前135MW及以下CFB鍋爐已經過關。
    (3)引進ALSTOM技術,在內江白馬建設1x 300MW示范機組并引進制造和系統設計技術,目前已有10臺投產,褐煤爐已經過關,劣質硬煤爐可用率已接近常規煤粉爐,以發熱量低于11. SMJ/kg的煤矸石為主要燃料的鍋爐,尚需要繼續攻關。
    目前國家為了更好的節能和資源綜合利用,規定以煤矸石為主要燃料的鍋爐,應該選用CFB爐型,設計煤質的低值發熱量不得高于12. 55MJ/kg。但由于CFB鍋爐自身的特點,目前工程中低位發熱量的設計值大多選擇在12±0.5 MJ/kg之間,以兼顧符合國家政策與提高可用率的要求。因此,燃燒煤矸石的比例是受到限制的。以煤矸石占60%發熱量為6MJ/kg;原煤占40%,發熱量為21MJ/kg為例,混合后發熱量為12MJ/kg,但從總熱量來看,煤矸石只占30%。
    對于常規煤粉爐而言,爐用劣質煙煤時,發熱量已可以低至15MJ/kg,即當燃用發熱量為21MJ/kg的原煤時,也可滲用40%發熱量為6MJ/kg的煤矸石,此時煤矸石占總熱量的16%,即相當于采用CFB鍋爐的一半以上。
    由此可以看出,如果不能通過攻關,使采用CFB鍋爐后,繼續降低設計煤質仍能可靠運行,難以達到國家預期的多燒煤矸石的效果。
3.3  CFB鍋爐是常規煤粉爐有益的補充
    從前述分析可以看出:
    (1)從節能和資源利用角度出發,CFB鍋爐與常規煤粉的相比,廠用電率較高,供電煤耗上升,如果想要多燒煤矸石,目前可用率仍有差距,還要繼續努力。
    (2)從環境保護環境保護角度出發,CFB鍋爐與常規煤粉爐相比,雖然NOx生成量減少,但爐內脫硫效率仍有差距。與濕法石灰石一石膏法等相比,除塵效果因過剩石灰與副產石膏的加入,受到一定的影響,并非保護大氣環境的最佳選擇。
    (3)因此它只能是常規煤粉爐有益的補充,凡是采用常規煤粉爐技術與經濟均較合理時,不應采用CFB爐型。
    (4)過去有的工程曾經認為采用常規煤粉爐環評通過,改用CFB爐型則有可能過關,這是一種誤解,因為CFB爐型除NOx生成較低外,(目前尚無要求),并非環保型設備。
3.4 CFB爐型適用的煤種煤質
    (1)對于無煙煤,常規煤粉爐即使采用W爐配雙進雙出磨,一般也僅能燃用無水無灰基揮發份6%以上的無煙煤,而CFB爐型可以燃用3.5%一6%的無煙煤和高硫石油焦。
    (2)對于燃用褐煤的常規煤粉爐,一般在煤中表面水份超過18%一20%時,中速磨煤機的干燥能力可能不足,需要采用風扇磨,此時如煤的磨損指數較大,耐磨件壽命短,更換頻繁,可以考慮采用CFB爐型。我國生產的褐煤,煤中Ca0的含量往往很高,即使不加石灰石也能達到較高的脫硫效率(自脫硫率),開遠,小龍潭等電廠燃用小龍潭褐煤,原估計自脫硫率能達到70%,為節省脫硫成本,選用了CFB爐型。實踐證明,鍋爐投產后,自脫硫率僅在10%~35%之間,尚需進一步查明原因,找出規律。
    (3)對于燃燒煤矸石。如果混煤煤質在15 MJ/kg以上,仍宜條用常規煤粉爐;如果以煤矸石為主,要求混煤質在12±0.5% MJ/kg;之間,則應采用CFB爐型。
4、對下一步工作的幾點認識
4.1從引進消化到自主創新
    白馬示范電站工程在進口設備的同時,也引進了設備和系統設計技術,目的就是通過引進,至消化吸收再至自主創新。目前示范電站已投運一年多;三大鍋爐廠引進型鍋爐,即原則上按照引進技術生產的鍋爐也已投運;而且均已開發出自主創新型的鍋爐,即將投運,這是一條正確的道路,這是因為在我國:
    (1)135MW及以下機組已積累了大量成功的經驗;
    (2) 300MW機組已有十臺投運,另有四十臺已制造、安裝、或即將投產,也已積累了大量的經驗與教訓;
    (3)我國在世界上已成為CFB鍋爐臺數最多,裝機容量最大,燃煤品種最齊全的國家;
    (4) ALSTOM作為技術輸出方業績有限,與我們相比,它長于總結規律,我們在虛心學習,消化吸收一切有益東西的同時,切不可妄自菲薄,要認真總結,自主創新,在技術上也要力爭第一。
4.2根據煤種煤質選擇爐型
    (1) CFB爐型是常規煤粉爐有益的補充,今后從全國范圍看,仍應以常規煤粉爐為主,CFB爐型只能根據煤種煤質,有選擇的替代它。
    (2) CFB爐型特別適用于燃用揮發分特低的無煙煤和高硫石油焦;特高水分而且磨損性強的褐煤,和灰中Ca0特高的褐煤;以煤矸石為主要燃料,低位發熱量特低的貧煤和煙煤,以及其他常規煤粉爐難燃的燃料。
    (3)盡管CFB爐型對煤種的適應性廣泛,但每一臺爐都要根據指定的煤種設計,不可能設計一種萬能鍋爐,什么煤都能燒。
    (4)因此,在運行中要把煤看成商品,要按照設計煤種和煤質變化范圍來采購燃煤,不能單純貪圖煤價低廉,購入難以運輸,燃燒和排渣的燃料。
4.3從系統工程角度解決目前存在的問題
    (1) ALSTOM公司是鍋爐島的供貨商,根據國內分工,三大鍋爐廠與七大設計院分別引進了制造設計與系統設計技術,為此,電力設計部門作為電站和鍋爐島的總體設計單位,必須認真負起責任,加強與鍋爐制造廠的協作,共同解決技術發展和工程應用中出現的難題。
    (2)以冷渣器選擇為例。ALSTOM公司原提供是每臺鍋爐配四臺風水聯合冷卻型的冷渣器。運行中發現,當煤質變劣,即灰份增加,發熱量下降,即折算灰分增加至每MJ/kg 2%一3%以上時,大粒渣在冷渣器內沉積,不得不經常從事故排渣口排渣,勞動強度高,環境差,甚至需要停爐處理。為此,不少工程改用或部分改用滾筒式冷渣器。它能夠解決眼前存在的問題,但它不能回收熱量以減少灰渣熱損失;體積大、占用空間多;單臺出力按25t/h設計,實際上可達到20t/h左右,排灰渣量很大時,4臺不一定能滿足要求,布置更為困難;運行過了一年以后已出現泄漏。由于以上原因,不少單位仍在改善風、水聯合冷渣器上下功夫,例如采取增大流化風速、增加渣門自動調節等措施。但從根本上看,這是輸煤系統中的篩碎設備未能滿足設計燃煤級配要求的結果。目前由于煤粒細、粘土成份多,水份偏高等原因,不少工程不僅取消了碎煤機前的篩煤機,而且取消了碎煤機本身為了保證出料度所配的底篩,結果是粗粒子多、細粒子也多,在平均粒徑左右的份額少,特別是大粒煤的尺寸超過了原設計要求,即8~10mm,成為CFB鍋爐燃燒不正常及排渣不暢的元兇。只有把好來煤質量關,完善篩碎設備的選型與運行,即從電廠設計到運行都共同努力,才能徹底解決這一問題。
    (3)再以風機節能為例。三大送風設備電耗高是CFB爐廠用率高的主要原因,設計院與制造廠要堅密配合,通過降低設備阻力,避免重復或過多設置風量、風壓裕度,合理選擇風機型式與參數,研究是否增設變速裝置,才能使節能工作前進一步。
    (4)是否配置緊急補水系統爭論已久,它是ALSTOM公司基于個別工程事故教訓而推薦設置的,由于國外絕大多數鍋爐廠并未推薦這種作法,即使引進型鍋爐在結構設計與選材上已有不少改進,與出事故的鍋爐已有較大差別,但多數鍋爐廠并不能保證不出類似的事故。目前有的工程仍舊設置;有的工程兩爐一套以降低投資;有的工程已經取消,但電廠仍有增設之意。作為總體設計單位應該從事故頻率分析出發,考慮每個工程配置所需的投入(每套進口設備約需600~700萬元),和即使出事故損失的大小(有的專家分析為200~300萬元),只要勇于承擔分析的后果,不難得出恰當的
結論。
    (5)要控制工程造價,就需要不斷擴大國產化的范圍。目前有的工程因破碎設備進口錘頭耐磨而選擇整機進口,在運行中為降低成本又改用國產錘頭進行更換,這是很不合理的。電力設計部門要主動推動國產錘頭從選材到熱處理工藝等工作的進程,從而改變這一局面。
    (6)綜上所述,電力設計部門要負起自身應負的責任,增大科技發展的投入,與制造部門大力制作,共同解決CFB鍋爐運行中面對的諸多難題,在提高可用率、國產化程度和節能、環保、經濟的和諧發展上下功夫。
4.4向大容量、高參數方向發展
    國家已將600MW超臨界參數CFB鍋爐列為攻關課題。目前各方已為此開始了有關的前期準備工作。為此,一是要認真總結現有經驗;二是要自主創新走前人未走過的路;三是要大力協同,在國家主管部門的統一領導下,合力解決諸多難題;四是不要一哄而上,到處交學費,再次出現大面積可用率不高,企業虧損等不利影響。


相關生物質鍋爐顆粒機產品:
1、生物質壁爐
2、秸稈顆粒機
3、木屑顆粒機


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