锅炉发展的历史过程PPT

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循环流化床锅炉发展趋势 主要内容 1 世界首台运行的460MW超临界CFB锅炉 2 中国第一台600MW超临界CFB锅炉 3 超超临界CFB锅炉的发展 4 锅炉和汽轮机试验标准 5 供电煤耗 6 锅炉热效率计算 7 实例计算分析 8 经济效益分析 0 概述中国已成为世界上循环流化床（CFB）锅炉数量最多、总装机容量最大、发展速度最快的国家。中国600MW超临界CFB锅炉已在设计阶段，预计2011年投产。 0 概述 135～150MW级（440～480 t/h）已投运机组加上拟在建的在200台以上。 300MW级已投运17台。 300MW级在建与拟在建机组60多台。总装机容量约7000～8000万千瓦。 0 国外大型CFB锅炉的发展 CFB锅炉真正达到电站级容量的是1985年9月在德国杜易斯堡(Duisburg)第一热电厂投运的95.8MW(270t/h，535/535℃，14.5MPa)的再热型CFB锅炉，其炉型为带有外置式换热器的鲁奇型CFB锅炉。 0 国外大型CFB锅炉的发展美国Texas-New-Mexico(TNM)电力公司165MW(500t/h，540/540 ℃，13.7MPa)CFB锅炉1990年投运，由ALSTOM制造燃烧褐煤。法国Gardanne电厂 250MW(700t/h，567/566 ℃，16.9MPa)CFB锅炉1996年投运，由ALSTOM制造燃烧次烟煤。 0 国外大型CFB锅炉的发展美国JEA电厂300MW(904/806t/h，540/540 ℃，17.2。3.8MPa)CFB锅炉2002年投运，由美国福斯特·惠勒（Fosterwheeier，FW）公司设计制造，是世界首台300MW CFB锅炉，2002年5月投入运行，燃烧烟煤和石油焦。 1 世界首台运行的超临界CFB锅炉 波兰Lagisza电厂460MW超临界CFB锅炉是美国福斯特·惠勒（FW）公司制造的世界首台CFB锅炉。2002年12月签定合同，2005年12月完成设计，2006年12月开始制造，2009年3月投入调试运行，2006年6月正式移交商业运行，各项参数基本达到设计值。 460MW超临界CFB锅炉锅炉采用“H”结构布置，紧凑式设计。水冷壁采用西门子公司低质量流速垂直管圈水冷壁技术。炉膛下部为光管，中间和上部采用内螺纹管。炉膛尺寸： 10.6m(深) ×27.6m(宽) ×48m(高)。 460MW超临界CFB锅炉锅炉布置有FW炉型特征的整体式流化床换热器（INTERXTM），其内布置过热器，尾部烟道布置回转式空气预热器。锅炉采用床上点火。尾部装有烟气热回收装置。 460MW超临界CFB锅炉锅炉燃用热值为18～23MJ/kg，含硫量为0.6 ～1.4%和灰分为10～25%的烟煤。锅炉设计床温890℃。实际运行床温850℃。灰渣比60:40。飞灰含碳量1～3%，大渣含碳量<1%。 460MW超临界CFB锅炉排烟温度 电负荷460MW/439MW（净）。热耗8320kJ/kWh。实际机组发电效率45%。波兰Lagisza电厂 460MW超临界CFB锅炉设计参数 锅炉污染物排放 2 中国600MW超临界CFB锅炉中国第一台也是世界第一台600MW超临界CFB锅炉已在设计阶段，预计在2011年投产。水冷壁采用西门子公司低质量流速垂直管圈水冷壁技术。 600MW超临界CFB锅炉主要参数 600MW超临界CFB锅炉示意图 600MW超临界CFB锅炉布置图主循环回路设计采用分体炉膛 H型布置＋分体式炉膛＋6分离器（1）技术较成熟；（2）可以保证二次风的穿透性；（3）整体布置合理。 H型布置＋单炉膛＋6分离器：给煤过长。 M型布置＋单炉膛＋4分离器：汽机房和锅炉本体不匹配，分离器、外置式换热器尺寸过大。锅炉整体布置特点锅炉整体布置特点超临界参数变压直流锅炉，一次中间再热，H型布置。单炉膛，双面曝光中隔墙，炉膛内布置屏式过热器，水冷风室。 回料器和外置床返料管联合给煤 。床上床下联合点火 。两侧墙排渣，采用滚筒冷渣器。 六台分离器，并对应六台外置式换热器。 锅炉整体布置特点－俯视图 锅炉设计技术特点 1.炉膛截面尺寸：15.051m×28m 2.炉膛高度的决定因素：（1）保证燃尽，降低飞灰可燃物；（2）保证水冷壁吸热面积；（3）保证分离器、回料器、外置床的布置。 3.600MW空炉膛无附加受热面高度：76m 锅炉设计技术特点（续） 135MW CFB炉膛高度：35.06m。 300MW CFB炉膛高度：39.90m。过高的炉膛带来炉内流场和温度场问题。工质侧压降增加。降低炉膛高度的措施是增加双面水冷壁。 600MW 超临界CFB炉膛高度56m左右。 炉膛 炉膛设计在避免放大风险的措施 1. 炉膛流化及布风均匀性 双布风板设计－保证二次风的穿透 风室设计－保证布风均匀 2. 风帽：小口径钟罩式风帽，密集布置 3. 合适的布风板阻力。小口径钟罩式风帽 大直径钟罩式风帽水冷布风板和钟罩式风帽的安装 锅炉水动力 锅炉水动力低的热流密度，水冷壁冷却能力好。清洁的炉膛，减少传热恶化。热流密度分布与工质温度分布趋势相反，有利于避免传热恶化 。不同负荷上部炉膛单位截面工质流量 不同负荷炉膛工质质量流量 水动力的安全性分析 通过选取合适的炉膛上升管（四周炉膛采用光管；中隔墙采用内螺纹管）规格，并调整各回路引入和引出连接管的规格和数量，实现了锅炉在各种负荷条件下工质的合理分配。 水动力的安全性分析（续）从计算结果可以看出，在各种工质条件下，炉膛四周上升管的单位截面质量流量基本相等，而中隔墙的单位截面质量流量较大，这与中隔墙双面曝光的特性是完全吻合的。不同负荷上部炉膛工质出口温度不同负荷炉膛管子最高外壁温度水动力的安全性分析（续）从各上升管出口工质温度和管子最高外壁温度计算结果可以看出，由于中隔墙工质流量较大，虽然其为双面曝光，但出口工质温度和管子最高外部温度都是最低的 。 分离器 分离器两种分离器型式的比较： （1）分离效率。 （2）对主回路吸热份额的影响。 （3）对锅炉总体布置的影响。 （4）内衬材料用量的影响。汽冷分离器的优势（1）膜式壁结构，可采用全悬吊结构，与炉膛胀差小。 （2）耐磨材料厚度小，锅炉启动速度快。（3）耐火材料用量少，施工和维护工作量少。（4）采用外保温结构，散热损失少。保证分离效率的措施 （1）合理的分离器尺寸。 （2）合理的分离器切向进口烟速。 （3）渐缩型分离器入口烟道形状。 （4）合理的中心筒直径及插入深度 。 外置式换热器=外置床 外置式换热器=外置床外置式换热器=外置床所谓外置式换热器就是指将本应布置在炉内的受热面布置在炉外的一种换热装置，外壳由钢板制成，内部布置有埋管受热面。每个仓室有独立的布风系统，使各仓室处于鼓泡床流化状态。 外置式换热器=外置床外置换热器中布置了高温再热器和中温过热器。物料分流采用机械锥形阀。调节通过中温过热器所在外置换热器的灰量来控制床温。调节通过再热器所在的外置换热器的灰量来控制再热汽温。 给煤点的设计 给煤点的设计 采用回料器返料管＋外置床返料管给煤（1）多点给煤，保证给煤的均匀性。（2）单个给煤口对应的布风板面积为19m2。（3）单个给煤口热功率128MW＜220MW，避免单点热功率过大引起的结焦 。 防止炉内磨损的措施 需要防磨的受热表面主要有：（1）水冷布风板。（2）炉膛下部密相区四周水冷壁内表面。（3）炉膛出口四周水冷壁内表面。（4）汽冷旋风分离器及入口烟道内表面。 防止炉内磨损的措施需要防磨的非受热表面主要有：（1）绝热分离器及入口烟道内表面。（2）旋风分离器中心筒。（3）分离器出口烟道内表面。（4）立管及回料装置内表面。（5）外置床内表面。（6）外置床进出口灰道。 防止炉内磨损的措施 打浇注料。 金属喷涂。 打圈梁。 水冷壁让管结构 高密度销钉固定的可塑料 四分仓空气预热器 三个空预器方案方案一： 两台60％负荷的四分仓回转式空气预热器。方案二：一次风采用卧式光管空气预热器，二次风采用两分仓回转式空气预热器。方案三：一二次风均采用卧式光管空气预热器。管空气预热器耗钢材多，运行剩电。 四分仓空气预热器 四分仓空气预热器漏风原理分析 冷渣器实践证明，流化床风水联合冷渣器（即非机械式冷渣器）对于入炉煤质的粒度要求比较高。但目前国内普遍存在问题是：燃料的来源不稳定，变化较大，且燃料中石块和矸石多，且大多数电厂对燃煤破碎设备的设计选型重视不够，使燃料入炉粒度难以保证。因此，基本上都选取对煤质粒度不敏感的滚筒冷渣器。 滚筒冷渣器结构 3 超超临界CFB锅炉的发展在欧洲，由西班牙的Endesa Generacion电力公司、FW芬兰公司及芬兰、德国、希腊和西班牙共6家公司合作的一项为期3年的CFB800的研究项目也正在进行中，并已提出了800MW（2005/1760t/h，30/4.5MPa，604/620℃）超超临界CFB锅炉是概念设计。 4 锅炉和汽轮机试验标准 DL/T 1034-2006《135MW级循环流化床锅炉运行导则》 DL/T 1035.1～1035.6-2006《循环流化床锅炉检修导则》 DL/T 964-2005《循环流化床锅炉性能试验规程》 GB10184-88 《电站锅炉性能试验规程》锅炉和汽轮机试验标准（续） ASME PTC4-1998《锅炉性能试验规程》 ASME PTC6-2004《汽轮机性能试验规程》汽轮机GB 8117-1987《电站汽轮机热力性能验收试验规程》正在编写一个DL/T《循环流化床锅炉启动调试导则》 5 供电煤耗供电煤耗主要与汽轮机热耗、锅炉热效率、管道效率和厂用电率等因素有关。 (1)供电煤耗与汽轮机热耗率成正比线性关系，汽轮机热耗率增加1%，供电煤耗增加1%，反之亦然。 (2)供电煤耗与锅炉热效率成反比，锅炉热效率提高，供电煤耗下降，反之亦然。 5 供电煤耗（续） (3)供电煤耗与管道热效率成反比，管道热效率提高，供电煤耗下降，反之亦然。 (4)供电煤耗与厂用电率成正比，厂用电率提高，供电煤耗上升，反之亦然。供电煤耗计算公式式中：b ─供电煤耗，g/kWh； HRt ─ 汽轮机热耗率，kJ/kWh； ─ 锅炉热效率，%； ─ 管道热效率，%； ─ 厂用电率，%。 6 锅炉热效率计算 锅炉热效率根据 GB10184-88《电站锅炉性能试验规程》和 DL/T964－2005《循环流化床锅炉性能试验规程》标准，按下式反平衡法计算： 锅炉热效率计算（续）式中：η——锅炉热效率，%； ——排烟热损失，%； ——可燃气体未完全燃烧热损失，%； ——固体未完全燃烧热损失，%； ——锅炉散热损失，%； ——灰渣物理显热损失，%； ——石灰石脱硫热损失，%。 7 实例计算分析 135MW循环流化床机组纯凝工况不同负荷下的供电煤耗 135MW循环流化床机组纯凝工况不同负荷下的修正后供电煤耗 135MW循环流化床机组纯凝工况不同负荷下的锅炉主要辅机电耗锅炉设计、校核及试验煤质锅炉热效率计算结果锅炉热效率计算结果(续) 锅炉热效率试验结果分析 8 经济效益分析以一台135MW机组为例，按机组2008年平均年运行时间约4911h计算，若供电标准煤耗率降低4g/(kW·h)，全年可节约标准煤135×1000×4911×0.78×4/1000/1000=2068t，标准煤价按500元/t计算，仅燃料费用一项，每年可节100多万元，经济效益非常显著。同时还可以减少NOx、SO2及粉尘等污染物的排放，社会效益业也很可观。 哈锅与美国Pyropower公司合作的大化、杭热、香海5×220t/h CFB锅炉结构引进型300MWCFB锅炉 （开远、巡检司、宣城）自平衡U型双路回料阀过热器穿墙结构密封设计分离器与回料阀连接处的密封设计 非金属膨胀节谢谢！HaU红软基地