循环流化床机组节能升级改造关键技术研究

循环流化床机组节能升级改造循环流化床机组节能升级改造关键技术研究中国华能集团清洁能源技术研究院黄中2016年6月16日太原2016年6月16日太原循环流化床锅炉技术的最新进展循环流化床锅炉技术的最新进展在役循环流化床机组存在的主要问题在役循环流化床机组存在的主要问题节能升级改造技术路线典型机组节能改造案例结论及建议循环流化床锅炉技术的最新进展循环流化床锅炉技术的最新进展在役循环流化床机组存在的主要问题在役循环流化床机组存在的主要问题节能升级改造技术路线典型机组节能改造案例结论及建议行业背景严峻节能减排日趋严厉，电力发展进入新常态《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》（发改能源[2014]2093号）《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发[2015]164号），鼓励各省、市、自治区及直辖市出台更为严格的地方节能减排标准《关于促进我国煤电有序发展的通知》（发改能源[2016]565号）“能效领跑者”计划能领……国内大型循环流化床机组投产容量已超过7000万kW总装机约占国内大型循环流化床机组投产容量已超过7000万kW，总装机约占燃煤火力发电的15%，我国在大型循环流化床锅炉技术研发和应用方面已经居于世界领先水平发展初具规模与常规煤粉炉相比，循环流化床锅炉在资源综合利用方面发挥了重要作用，起到了“填平补齐”的有益补充国内主要的电力集团、煤矿企业均有循环流化床发电机组应用在役超临界机组清单（340万kW）中国循环流化床发电机组分布图循环流化床发电的主力机型是135MW等级机组和300MW等级机组135MW等级机组和300MW等级机组，占总装机容量的82.4%超临界和超超临界是未来的增长点350MW机组600MW机组阳煤远盛华电南雄中煤平朔陕西彬长中煤大屯同煤朔南华电蔡官国投六盘水介休崇光离石大土河…………华电锦兴国际能源山阴海外大型机组斯坦纳瑞国际能源山阴同煤阳高国电上海庙斯坦纳瑞巴诺维奇巴格诺尔预计2016年在役超临界机组将达国电上海庙……巴格诺尔……15台，总装机超过500万kW！超临界和超超临界是未来的增长点国家科技重大专项——超超临界循环流化床锅炉技术研发与示范……研究超超临界循环流化床锅炉关键技术和炉型方案…………研制出660兆瓦超超临界循环流化床锅炉机组并实现工程示范，锅炉效率92%，供电煤耗300g/千瓦时；形成NOx原始排放直接达标的循环流化床锅炉技术与装备……环流化床锅炉技术与装备中国制造2025《中国制造2025》力争到2025年处于国际领先地位或国际先进水平600MW超超临界循环流化床锅炉应用示范工程1000MW超临界循环流化床锅炉应用示范工程1000MW超超临界循环流化床锅炉应用示范工程经验有待总结行业标准体系需要建立标准编号标准名称状态DL/T964-2005循环流化床锅炉性能试验规程颁布DL/T1034-2006135MW级循环流化床锅炉运行导则颁布DL/T1035-2006循环流化床锅炉检修导则颁布DL/T10352006循环流化床锅炉检修导则颁布DL/T340-2010循环流化床锅炉启动调试导则颁布DL/T1319-2014循环流化床锅炉测点布置导则颁布DL/T1322-2014循环流化床锅炉冷态与燃烧调整试验技术导则颁布DL/T1326-2014300MW循环流化床锅炉运行导则颁布DL/T5705-2014循环流化床锅炉砌筑工艺导则颁布GB50972-2014循环流化床锅炉施工及质量验收规范颁布135MW级循环流化床锅炉运行导则(修订)报批135MW级循环流化床锅炉运行导则(修订)报批循环流化床锅炉燃烧系统技术条件报批循环流化床锅炉滚筒冷渣器运行及技术条件报批流化床锅炉风机技术条件报批循环流化床锅炉防磨喷涂技术导则报批循环流化床锅炉耐火防磨层设计与施工导则送审循环流化床锅炉煤制备系统选型导则送审循环流化床锅炉检修导则（修订）在编2017年将编辑出版《循环流化床发电行业标准汇编与循环流化床锅炉检修导则（修订）在编循环流化床锅炉炉膛防磨技术导则在编半工业试验台燃料试烧试验技术规范在编流化床发电行业标准汇编与应用》，组织行业贯标！经验有待总结学术体系需要更新近十年来，中国电力出版社出版超过20种但知识结构较为陈旧《循环流化床锅炉技术600问》升级为《循环流化床锅炉技术1000问》升级为《循环流化床锅炉技术1000问》CFB协作网组织业内专家40余位收录问题1017项，41万字，550页！经验有待总结新媒体需要普及推广“循环流化床发电”微信公众号运营8个月订阅人数超过9000余人（月点击量10万人次）微信交流一群、二群基本满群，QQ群用户接近千人网络微课堂筹建中，6月底上线内测《中国循环流化床发电》杂志创刊两年，出版12期指标有待提高供电煤耗135MW等级2014年度全国火电300MW级机组竞赛供电煤耗平均水平318.3g/kWh300MW等级等级“行动计划”对300MW机组的要求湿冷平均330g/kWh湿冷平均330g/kWh湿冷先进320g/kWh空冷平均347g/kWh空冷平均347g/kWh空冷先进337g/kWh指标有待提高厂用电率135MW等级2014年度全国火电300MW级机组竞赛厂用电率平均水平572%厂用电率显著偏高厂用电率平均水平5.72%厂用电率显著偏高300MW等级等级循环流化床锅炉技术的最新进展循环流化床锅炉技术的最新进展在役循环流化床机组存在的主要问题在役循环流化床机组存在的主要问题节能升级改造技术路线典型机组节能改造案例结论及建议主要问题锅炉炉型差异较大，存在偏离设计工况运行等问题运行负荷偏低磨损量偏高分离器效率低运行床温高，床温偏差大风帽易磨损、易堵塞、易脱落排烟温度高，影响锅炉效率排烟温度高，影响锅炉效率辅机选型余量大，能耗高自动化程度低自动化程度低……主要问题汽轮机组效率相对较低、热耗偏高设计技术、制造加工能力和临时改型等因素较大机组投产后汽轮机各监视段抽汽参数相对较高高、中和低压缸效率相对较低各项指标一定幅度偏离机组设计值……循环流化床机组改造适用技术深度调峰技术？深度调峰技术？全天候全负荷脱硫脱硝技术？离等效分离器技术、补偿布风技术、高效二次风技术、……循环流化床锅炉技术的最新进展循环流化床锅炉技术的最新进展在役循环流化床机组存在的主要问题在役循环流化床机组存在的主要问题节能升级改造技术路线典型机组节能改造案例结论及建议技术路线设计与运行控制等因素组合衔接后使得实际运行与设计工况往往存在较大差异，仅仅依靠独立因素改进综合效果有限循环流化床锅炉涉及复杂的气固两相流动，工况复杂多变综合各种有效技术手段利用各种有益因素和有利条件充分发挥综合各种有效技术手段，利用各种有益因素和有利条件，充分发挥循环流化床锅炉自身特点尤为重要针对汽轮机内效率达不到设计值、机组热耗率高等问题，对汽轮机组设备及实际运行状况进行全面的技术诊断，判断存在问题的主要影响因素提出切实可行的技术改进方案因素，提出切实可行的技术改进方案主要技术问题原因主要措施可靠性改善经济性改善环保性改善风帽及布风均匀性改造设计、安装改造非常显著有效有效旋风分离器提效改造设计、检修改造有效非常显著均匀返料改造设计改造有效有效防磨综合治理煤质、设计改造非常显著防磨综合治基于深度运行优化的锅炉自动控制改造控制方式优化显著运行优化整运行优化调整运行、管理优化显著显著显著低温省煤器改造设计改造显著有效通流改造及结构优化设计改造非常显著通用节能改造技术设计、管理改造非常显著热力系统模拟计算系统优化设计有效显著风帽及布风均匀性改造早期投产的循环流化床锅炉一般使用7形风帽和箭形风帽，近期投产的绝大多数锅炉使用钟罩形风帽大型循环流化床锅炉设计风帽阻力一般为4~5kPa，但在实际使用过程中部分机组添加了节流管圈或大风量运行，增加了一次风机能耗和厂用电率厂用电率60007000阻力(Pa)冷态实测结果折算到热态230℃300040005000布风板阻010002000050000100000150000200000250000300000350000流化量(3)流化风量(Nm3/h)风帽及布风均匀性改造风帽在使用中存在的主要问题是：阻力偏高、磨损严重、流化不均和漏渣解决风帽问题最有效的方式是进行风帽整体更换，采用新型风帽结构、优化阻力特性、合理安装，降低一次风机电耗、减少漏渣化阻力特性合理安装，降低次风机电耗减少漏渣风帽布风补偿技术，消除床温偏差，降低风机电耗目前改造应用超过30多台可降低床温515℃目前改造应用超过30多台，可降低床温5~15℃风帽平均寿命可增至3~5年，风帽阻力下降0.5~2kPa旋风分离器提效改造旋风分离器主要作用是保证炉膛内高浓度物料的流态化保证燃料和脱硫剂的多次循环抑制床温保证燃料和脱硫剂的多次循环，抑制床温分离器存在的主要问题是：效率不足、中心筒变形严重和靶区磨损效率下降旋风分离器提效改造采用收缩中心筒和平滑收缩中心筒进行改造，针对流场中心和几何中心存在偏离的情况有时还会采取偏心布置方式进步提高效率在偏离的情况，有时还会采取偏心布置方式进一步提高效率采用自由吊挂结构进行固定方式改造同时采用整体铸造方式制造中心筒采用自由吊挂结构进行固定方式改造，同时采用整体铸造方式制造中心筒，增加中心筒的厚度，提高其抗变形能力、延长使用寿命调整靶区施工工艺提高靶区耐火耐磨材料强度调整靶区施工工艺、提高靶区耐火耐磨材料强度三分离器等效分离非常重要已完成方案设计、改造20多台，可降低床温20~40℃防磨综合治理循环流化床锅炉炉膛中心，物料自下向上运动；在炉膛四周，物料自上往下贴壁运动下贴壁运动，随下降高度的不断增加，贴壁流物料的速度与浓度不断增加贴壁流物料速度高和浓度大造成水冷壁过渡区域磨损严重防磨综合治理循环流化床锅炉磨损治理的主要手段是喷涂、熔敷和安装防磨梁防磨梁是目前磨损防治的主流技术整体应用超过150台防磨梁是目前磨损防治的主流技术，整体应用超过150台防磨梁使用后大部分循环流化床锅炉使用后连续运行天数可以稳定在240天以上，一部分循环流化床锅炉连续运行天数超过300天运行优化调整参照电力行业标准《循环流化床锅炉冷态与燃烧调整试验技术导则》开展包括冷态试验热态试验及燃烧调整试验三部分，包括冷态试验、热态试验及燃烧调整试验三部分冷态试验包括风量标定试验、布风板阻力试验、临界流化风量试验、布风均匀性试验等内容；热态试验是锅炉运行后开始的试验；燃烧调整试验可以优化锅炉的燃烧状态，改善锅炉运行的安全性与经济性根据经验，相关工作同自动控制改造相结合，可提高锅炉效率1~2%改造相结合，可提高锅炉效率该工作已累计完成200多项低温省煤器改造循环流化床锅炉排烟热损失一般约为5%~12%，影响排烟热损失的主要因素是排烟温度增设低温省煤器（低压省煤器）可以降低排烟热损失提高全素是排烟温度，增设低温省煤器（低压省煤器）可以降低排烟热损失，提高全厂热效率低温省煤器集成方式直接影响节能效果和节能效益常用的低温省煤器布置方式包括串联、单级并联以及串并联混合单机并联串联布置串并联混合汽轮机通流改造及结构优化汽轮机通流改造的目标：1）提升机组缸效率1）提升机组缸效率2）降低机组热耗率至设计值以下3）提高机组变负荷运行经济性，降低部分负荷时的机组热耗，提高部分负荷时运行经济性，同时增强机组调峰运行能力通流结构改造设计可以根据情况组合应用冲动式和反动式结构设计技术，以期在有限的空间获得最高的效率通过增加通流级数、降低级平均焓降、优化级焓降分配可降低根径，增加叶高，优化级焓降分配可降低根径，增加叶高，减少流动损失、漏汽损失，提高通流效率在役汽轮机通用节能改造技术技术名称技术原理及特点节能减排效果适用范围部分汽轮机普遍存在汽缸运行效率较低、高压缸效率随运行汽轮机间隙调整及汽封改造部分汽轮机普遍存在汽缸运行效率较低、高压缸效率随运行时间增加不断下降的问题，主要原因是汽轮机通流部分不完善、汽封间隙大、汽