国内75吨/时循环流化床锅炉现状调研及完善化设想.doc
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1、循环流化床锅炉国内外现状概述循环流化床燃烧技术是国际上70年代中期发展起来的新型燃烧技术,这项技术的应用成功使循环流化床锅炉获得了迅速发展。循环流化床锅炉具有高效、低污染、燃料适应性强、负荷调节比大等一系列优点。目前国外已投运的循环流化床锅炉达一百多台,100200MW(电功率)等级的循环流化床锅炉技术已经成熟,正在向250MW以上发展。国外循环流化床锅炉的炉型也较多,各家公司都有自己独特的流派,主要有西德的Lurgi型、芬兰Ahlstrom型、公司的Pyroflow型、西德Babcock公司的Circoflow型等。在西欧、北美和日本,循环流化床燃烧技术的开发受到高度重重视,许多有关的高等院
2、校,科研机构一直在开展研究工作,经常举行各种国际性学术会议研讨循环流化床锅炉发展技术。现在国外一些电力公司正在考虑设计制造新一代的、更大的容量的循环流化床锅炉。国外循环流化床锅炉的先进性主要有以下几点:(1)基础工作扎实。国外对循环流化床锅炉的基础理论研究深入,设计方法科学先进。在循环流化床锅炉的设计中,利用相应的计算软件并进行冷态、热态实验,对燃料进行试烧等。另外,国外是在较低容量级的循环流化床锅炉上进行12年的性能测试,在掌握全部的特性曲线、建立相应的数学模型后,才向大型化发展的,这样就保证了较大容量循环流化床锅炉的安全、文明,经济运行。(2)锅炉岛的可用率较高。国外循环流化床锅炉岛的可用
3、率已达90左右。由于国外循环流化床锅炉设计制造技术先进合理,安装质量保证,有专用的循环流化床锅炉配套设备,辅机、给煤系统等的可靠性高,因此锅炉岛的连续运行时间达半年左右甚至更长。(3)锅炉的燃烧效率较高。国外循环流化床锅炉的燃烧效率均在97以上,较高的可达9899。飞灰含碳量可达13。(4)锅炉的负荷可调节性好,自控水平高。国外控制系统的设备过关,在较大容量的循环流化床上均实现了闭环自动控制,参数调整及时迅速,运行操作简便。(5)大型化步伐快。国外150MW等级的循环流化床锅炉已经投运,250MW的循环流化床锅炉已经开始设计。预计到2000年,会出现300400MW等级的循环流化床锅炉。循环流
4、化床锅炉的发展,在我国具有特殊意义。我国的电力供应及工业、民用供热所需燃料绝大部分来自煤炭。中国地域辽阔,煤种繁多,为消耗地方劣质煤炭,为以较小的代价获取较低的污染排放,急需循环流化床燃烧技术。循环流化床锅炉在我国的应用及发展,具有综合的社会效益。我国电力工业骨干电厂绝大多数是装备200MW以上的煤粉炉,该等级容量的循环流化床锅炉生产技术我国尚未掌握。最近能源部作为示范引进的100MW循环流化床锅炉,价格高达3000万美元。大连化学工业公司引进的50MW循环流化床锅炉,大部分件在中国生产,仅购买二台220t/h炉的制造图纸价格就需要780万美元。迅速发展大容量国产循环流化床锅炉是锅炉制造业及科
5、研单位的紧迫任务。我国从八十年代开始研制循环流化锅炉,从35吨时到75吨时经历了五年周期。为了解决燃用地方廉价劣质煤炭和污染超标问题,为了满足集中供热的需求,国内已经建成和将要建设一大批50MW以下的循环流化床锅炉热电厂。由于循环流化床锅炉燃烧效率普遍高于普通链条炉,煤种适应性相对较宽,环境效益好,且负荷调节比大、不易灭火、供汽稳定,因此受到用户欢迎。据不完全统计,国内已经投运及正在安装造中的大小不同容量、各种技术流派的循环流化床锅炉数百台,其中75吨时容量的循环流化床锅炉已经投运在共18台、正在安装制造中的共67台(详见表一)。在1993年参加全国小型节能基建热电工程招标的热电工程中,有70
6、容量的锅炉选用了循环流化床锅炉,这其中又有74的容量采用了75吨时循环流化锅炉。可见,国内对循环流化床锅炉的需求量,尤其是75吨时等级的需求量是很大的。但由于我国循环流化床锅炉研究资金投入不足、研制开发力量分散,而市场需求又迫使未经商品化过程的实验炉马上推向市场予以应用,因此目前投运的75吨/时循环流化床锅炉暴露了各种各样的问题。当前很有必要集中国内有关方面的科研究技术力量,攻克存在的问题,使该产品稳定下来,形成较大的生产力,并为进一步大型化做好准备。二、国产75吨时循环流化床锅炉生产和运行现状生产现状现在国内生产75吨时循环流化床锅炉的制造厂共有十个(见表一),有四家锅炉厂的的次高压或中压7
7、5吨时循环流化床锅炉已经投运(见表三),另外六家锅炉厂的75吨时循环流化床锅炉正在制造中。这些生产厂家的炉型特点如下:1)中科院热物理所与济南锅炉厂合作研制的75吨时循环流化床锅炉,设计格局为2级高温分离,循环灰非冷却型。第一有为惯性分离,第二级为旋风子分离。燃烧室上部为膜式壁悬吊结构,下部为重型炉墙大变截面盆下式去撑结构。一级分离回送为L阀,二级分离回送采用小流化床J阀。密相区不设埋管,设计烟气流化速度较高。二次风量占总风量的4050分别设置一、二闪风机。要求入炉煤粒度013MM,炉前三个给煤口,床上油点火。设计循环倍率为2030。75TH炉本体钢耗410吨(初期三台炉为480吨)。第一台7
8、5TH炉建于辽宁锦西热电厂,91年冬点火。但该炉鉴定在山东烟台华鲁热电厂,燃用褐煤,效果良好,93年4月通过鉴定。2)清华大学与四川锅炉厂合作生产的75吨时循环流化床锅炉。设计数据为2级7500C分离循环灰冷却型。第一级分离为槽型挡板,第二级分离为砌筑平面流分离器,分离器下U型阀回送(原为L阀),从燃烧室分割出的附床作飞灰冷却。燃烧室采用膜式壁全悬吊结构,水冷风箱,床下油点火。密相区不设埋管, 设计烟气流化速度较高。二次风量占总风量的30,分别设置一、二次风机。要求入煤粒度010MM,且小于1MM的占50,炉前四个给煤口。设计循环倍率610。75TH炉本体钢煤耗360吨。第一台75TH炉完装于
9、辽宁鞍山第二热电厂,91年冬点火,计划93年秋鉴定。3)中科院热物理所与杭州锅炉厂合作试制的75吨时循环流化床锅炉,其设计格局为2级分离,第一级8509000C分离,第二级3000C分离,循环灰非冷却型,第一级分离采用转向室加百叶窗分离器,L 阀回送,第二级布置在省煤器后为百叶窗旋风子复合型分采用转向加百窗分离器,U型阀回送。燃烧室上部为膜式壁悬吊,下部为大变截面重型炉墙盆式下支撑结构。密相区不设埋管,设计烟气流化速度较高。二次风量占总风量的4050,分别设置一二次风机。要求入炉煤粒度013MM,床上油点火,设计循环部率为20。本体钢能耗352吨。该炉第一台建在浙江嵊县发电厂。92年2月点火,
10、92年12月通过鉴定。4)哈尔滨工业大学与北京巴威公司合作开发的75吨时低倍率循环流化床锅炉,其设计格局为带有槽型分离器5160C分离热回送。密相区采用鼓泡床。床内设埋管,床面分六个。H阀回送。该炉吸取了我国发展鼓泡床锅炉的经验。设计烟气流化速度较低。二次风量占风量的1015不设二次风机。要求入煤粒度010MM。炉两侧墙各设三个给煤口。床上油点火。设计循环倍率233。本体钢耗460吨。第一台75TH炉安装在辽宁金州热电厂。91年冬投产。5)北京锅炉厂与美国Relay Stoker 公司合作引进德国Babcock(DB)公司的技术研制的循环流化床锅炉,其设计格局为一级中温旋风子分离、循环灰冷却型
11、。燃烧室塔式布置,上部设置水平管过热及部分省煤器,V型阀回送。密相区不设埋管,设计流化速度较高。二次风量占总风量的4050分别设置一二次风机。炉后返料管上设置二个给煤口,床下油点火。该型75TH炉本体钢耗546吨。第一台75TH安装于辽宁海城热电厂,估计93年底投运。6)哈尔滨工业大学的哈尔滨锅炉厂及江西锅炉厂分别合作生产的75吨时低倍率循环流化床锅炉,设计格局与北京巴威公司生产的该型炉基本一致。哈尔滨锅炉厂生产的该型锅炉采用旋风分离器,中温分离热回送,密相区采用鼓泡床,床内设埋管,H型阀返送物料,第一台炉正安装于黑龙江省七台河煤矿电厂,预计93年底投运,江西锅炉厂生产的该型炉采用槽型分离器,
12、中温分离热回送。密相区采用鼓泡床,床内设埋管,H型阀返送物料。第一台炉正在制造中。7)上海发电设备成套所与鞍山锅炉厂,清华大学与梧州锅炉厂,研制的75吨时、65吨时带有部分埋管的循环流化床锅炉,基本格局是采用略高于鼓泡床的风速,床内加上部分埋管,采用各种各样的分离器,热分离,循环灰不冷却。这里需特别指出,梧州锅炉厂生产的65吨时中压内循环流化床锅炉,其旋涡内分离器和壁式多孔半自流循环物料回送阀置于炉膛内,旋涡室由膜式水冷壁加耐火材料组成,除具有分离作用外,细粒还能在其中燃烬。二次风量占总风量的30左右,分别设置一、二次风机。要求入炉煤粒度012MM,炉前四个给煤口,第一台炉安装在桂林电厂,92
13、年9月投产,93年4月通过鉴定。梧州锅炉厂的75吨时内循环流化床锅炉目前正在设计中。中科院热物理所与无锡锅炉厂合作研制的75吨时循环流化床锅炉,其设计格局与杭州锅炉厂生产的75吨时循环流化床基本一致。东方锅炉厂生产的65吨时低倍率循环流化床锅炉,其密相区采用鼓泡床,床内设埋管,在后竖井省煤器上部的转向室装有百叶式分离器,在后竖井外后部装有飞灰回燃装置。设计流化速度143米秒(冷态),要求入炉煤粒度13MM本体钢耗270吨。第一台炉安装在黑河市热电厂,91年投运。(二)运行现状 国产循环流化床锅炉受到了用户的普遍欢迎,经过一段时间的运行实践,该类锅炉(尤其是75吨时等级)暴露出一些问题,运行状况
14、普遍不佳,表现如下:1、锅炉连续运行时间较短,启停炉次数较多,75TH炉最长连续运行时间为2000小时左右(包括压火热备用时间),一般连续运行时间只有550小时左右。2、初期运行的循环流化床锅炉,除个别燃用褐煤的炉子外,普遍反应负荷带不上去,或很难稳定在满负荷状态。3、普遍返应对高灰份,高挥发份煤,负荷易带,燃烧效率高,对低灰份,低挥发份煤则出力不足,燃烧不易稳定。4、磨损问题。在锅炉燃烧室下部,分离器附近,尾部受热面磨损较快。5、热工控制系统不完备,仪表配置不合理,测点不足,司炉盲目操作。6、环保问题,由于电气除尘器故障多,维修工作量大,许多电厂的电气除尘器投入率较低,且投入后的除尘效果未达
15、设计值,致使烟囱冒黑烟,个别电厂燃用的是高硫煤,但没有根据循环流化床锅炉的特点,采取炉内掺烧石灰石粉的脱硫措施。7、炉体密封问题,许多循环流化床锅炉炉体密封较差。运行时漏灰严重,锅炉房环境严劣。8、除灰渣系统不通畅。炉底排渣均未设置冷渣器,直接排红渣,不仅热损失大,而且劳动条件不能保证。9、某些电厂的来煤品种变动过于频繁,含水量又较大,使锅炉燃烧状况不易稳定,司炉操作困难。造成以上现象的原因是多方面的,可以说在锅炉设计、制造、锅炉安装施工、运行操作、运行管理、辅助系统及辅机,工程设计等各方面都存在问题。(三)原因分折 目前循环流化床锅炉运行中出现问题的实质可行归结为以下几个方面:1、研究人员及
16、锅炉制造厂对循环流化床锅炉的研究和设计所进行的必要的实验工作不够系统,对炉内全部工作特性认识不足,设计经验不够。例如,在循环流化床锅炉的设计中,应先做冷态和热态实验,对煤进行试烧,在掌握流场、热平衡等的基础数据后,再进行整个锅炉岛的设计。而国内循环流化床锅炉的设计还没有做到这一点,所做的设计带有一定的盲目性。3、辅助系统及辅机不配套 循环流化床锅炉对煤的制备系统、热工控制系统、除灰渣系统、风机、除尘器等均有一定的要求。制造厂对这些方面没有提出完备、具体的技术要求,设计院的认识也不够深入,加上国内又缺乏配套产品,使投运的75吨时循环流化床锅炉出现很多问题。 例如,大多数循环流化床锅炉负荷达不到设
17、计值的原因之一是由于燃料制备系统达不到设计要求引起的。煤的筛分破碎采用一级反击式碎煤机,振动筛等设备,不能满足锅炉对煤的颗粒度的要求,使炉料流化状态不好,循环物量不足,严重时被迫停炉,煤的水份较大时,筛分破碎与运送系统堵煤,入炉煤满足不了要求,严重时停炉。据初步统计,由于燃料制备系统的原因造成的停炉次数占全部停炉次数和的30左右,个别的高达50。 又如,目前多数循环流化床锅炉缺乏必要的监测仪表和调节手段,在仪表配置上未测量几个主要风量,回料机构未设置监控装置,使运行人同不能对锅炉进行正常的燃烧调整,司炉的盲目操作造成很多停炉事故。据粗略统计由于热工控制系统不完备导致司炉盲目操作而造成的停炉次数
18、占全部次数的15左右。 再有,循环流化床锅炉要求送风机为小风量、高压头,国内没有相应的配套产品,目前多数电厂采用排粉风机替代,运行效率不高、噪音大,耗电多。由于循环流化床锅炉的原始烟尘排放浓度高于链条炉,因此烟气除尘需要采用效率较高的除尘器,现在大多数电厂安装的电气除尘器,一是投资大,二是故障多,三是检修维护工作量大,造成除尘效果不理想,运行很不经济。 另外,目前所有运行的75吨时循环流化床锅炉的除灰渣系统均不够完善,末安装冷渣器,炉底直排红渣,这不但造成了一定的热损失,也不利于电厂的安全、文明生产、而采用水力除渣又会给灰渣的综合利用带来困难。表三 国内75吨时循环流化锅炉运行单位统计表(截止
19、于1993年6月底)序号 锅炉制造厂 科研协作单位 运行单位 锅炉型号 容量台数 投运时间 备注 1 四川锅炉厂 清华大学 鞍山第二热电厂 CG75 53Mx 75TH3 199110 2 四川锅炉厂 清华大学 新疆奎屯发电厂 CG75382Mx 75TH1 19924 3 四川锅炉厂 清华大学 新疆石河市东热电厂 CG75 53Mx 75TH3 199210 4 济南锅炉厂 中科院热物理所 锦西热电总公司 YG75 529M 75TH3 299110 5 济南锅炉厂 中科院热物理所 烟台开发区华鲁热电有限公司 YG75 529M1 75TH3 199212 93年4月通过鉴定 6 北京巴威公
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