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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,2021/4/6,2,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CO2,2021/4/6,3,锅炉厂生产的CFB锅炉业绩表（-2007年3月）,2021/4/6,4,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,2021/4/6,5,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、飞灰含碳量、炉渣
2、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。,2021/4/6,6,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,2021/4/6,7,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,2021/4/6,8,不同粗碳粒子的燃烬时间随燃烧温度的变化,2021/4/6,9,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,2021/4/6,10,温度 颗粒粒径 燃尽时
3、间,2021/4/6,11,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,2021/4/6,12,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,2021/4/6,13,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,2021/4/6,14,(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。,2021/4/6,15,当
4、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。,2021/4/6,16,(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。,2021/4/6,17,(3) 分离灰循环倍率的影响,2021/4/6,18,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，飞灰含碳量降低约2.5个百分点。
5、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。,2021/4/6,19,(4) 燃烧偏斜的影响,某135MW CFB锅炉燃烧偏斜特征,2021/4/6,20,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，飞灰含碳量Cf 8%是有可能的。,202
6、1/4/6,21,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。,2021/4/6,22,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。,2021/4/6,23,调整后高坝410t/h CFB锅炉燃烧室深度方向烟气含氧量分布,调整燃烧室前后墙的二次风量，增加前部供风量，减少后部
7、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%。,2021/4/6,24,(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。,2021/4/6,25,分离效率与循环倍率的关系,2021/4/6,26,为保证分离灰循环倍率为9 对热值为22.212MJ/kg的III类烟煤，要求分离器的分
8、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%。,2021/4/6,27,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,2021/4/6,28,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。,2021/4/6,29,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、飞灰含碳量明显降低。 同样的脱硫效率，改造后的Ca/S下降40%。,
9、2021/4/6,30,(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% 。,2021/4/6,31,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,2021/4/6,32,镇海220t/h CFB锅炉改造前后飞灰含碳量比较,2021/4/6,33,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,2021/4/6,34,粗粒子在浓相床内的停留时间：,Hb - 静止床料高度，m ； Fd - 布风板面积，m2
10、； 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 。,2021/4/6,35,粗粒子在浓相床内的停留时间（75t/h CFB锅炉）,2021/4/6,36,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。,2021/4/6,37,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，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，
11、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；,2021/4/6,38,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。,2021/4/6,39,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
12、及大小分布的燃煤，防止燃烧分 层。,2021/4/6,40,135MW CFB锅炉燃烧室的截面燃烧温度的分布,2021/4/6,41,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；,2021/4/6,42,135MW 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
13、。,2021/4/6,43,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,2021/4/6,44,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),2021/4/6,45,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%。,2021/4/6,46,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
14、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 ）。,2021/4/6,47,谢 谢 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,2021/4/6,48,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,2021/4/6,49,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),2021/4/6,50,烟气成分检测,烟
15、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,2021/4/6,51,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。,2021/4/6,52,激光气体成分分析仪的工作原理,2021/4/6,53,激光气体分析仪
16、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。,2021/4/6,54,激光气体分析仪的种类,实验室型 移动型 现场安装型,2021/4/6,55,实验室型LGA,2021/4/6,56,移动型LGA,2021/4/6,57,LGA的系统安装,2021/4/6,58,LGA显示屏幕,2021/4/6,59,LGA的测试数据图,2021/4/6,60,LGA在火电厂中的应用,同时检测CO2，O2，CO，SO2，NOX，CxHy，SO3和N2，为优化燃烧和脱硫过程提供测试数据。 CO2低 O2多，减少空气供给量。 SO2高，添加石灰石，调整燃烧温度。 NOX高，调整分级空气量的比率、总空气量和燃烧温度。 美国电厂锅炉装了LGA和采取燃烧过程自动控制之后，燃烧效率提高了0.5%3%。,2021/4/6,61,LGA系统安装在电力行业煤燃烧中的应用,2021/4/6,62,激光气体分析仪在火电厂中的应用,谢 谢 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,专业文档最好找专业人士起草或审核后使用，感谢您的下载！,