430t／h燃印尼煤循环流化床锅炉设计与运行.pdf

研究与开发 4 3 0 t ／ h燃 印尼煤循环流化床锅炉设计与运行 1 3 文章编 号 1 0 0 4 - 8 7 7 4 2 0 1 4 0 3 - 0 0 1 3 - 0 4 4 3 0 t ／ h燃印尼煤循环流化床 锅炉设计与运行 包绍麟 ， 吕清刚 ， 那永洁 ， 孙运凯 杨 浩 ， 沈解忠 ， 毛军华 ， 苏小平 ， 顾虎雄 1 ． 中国科学院工程热物理研究所 ， 北京 1 0 0 1 9 0 ； 2 ． 无锡华光锅炉有 限公 司， 江苏 无锡 2 1 4 0 2 8 摘要 出口印度尼西、亚的4 3 0 t ／ h循环流化床 C F B 锅炉成功投运 ， 锅炉燃烧印度尼西亚第一 作 者 包 绍 麟 低灰分煤， 能够保持正常的循环燃烧 ， 无需添加床料 ， 但其运行参数与国内 C F B锅炉有较大不 1 9 6 3一 ，男， 中 国 同。分析总结了出口印度尼西亚的4 3 0 t／ h C F B锅炉的运行特点， 结果对于其它出口印度尼西科学院工程热物理 亚或者完全燃用印度尼西亚煤的 C F B锅炉的设计具有较好参考意义。 研究所研究员 ，长期 关键词 印度尼西亚煤； 低灰分煤； c F B 从事循环流化床燃 中图分类号 T K 2 2 9 ． 6 6； T K 2 2 7 文献标识码 A 烧理论和技术开发 工作。 De s i g n a n d Op e r a t i o n o f 4 3 0 t ／ h I n d o ne s i a n Co a 1 ． fir e d Ci r c u l a t i n g Fl u i d i z e d Be d Bo i l e r B A O S h a o 1 i n ， L Y U Q i n g g a n g ， N A Y o n g - j i e ， S U N Y u n k a i YANG Ha o ， S HE N J i e z h o n g ， MAO J u n h u a ， S U Xi a o p i n g ， GU Hu ． x i o n g 1 ．I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g T h e r m o p h y s i e s ，C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ，B e i j i n g 1 0 0 1 9 0， C h i n a ； 2 ．Wu x i H u a g u a n g B o i l e r C o ．L t d ． ， Wu x i 2 1 4 0 2 8 ， J i a n g s u ，C h i n a Ab s t r a c t A 4 3 0 t ／ h I n d o n e s i a n c o a l fir e d C F B b o i l e r h a s b e e n s u c c e s s f u l l y p u t i n t o o p e r a t i o n ．No o t h e r b e d ma t e r i a l i s n e e d e d t o k e e p t h e b o i l e r ’ S n o r ma l c i r c u l a t i n g c o mb u s t i o n ．T h e o p e r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a r e d i f f e r e n t f r o m t h o s e o f C F B b o i l e r s u s e d i n C h i n a ，wh i c h a r e a n a l y z e d i n d e t a i l ．T h e r e s u l t s c a n p r o v i d e s i g n i f i c a n t r e f e r e n c e t o t h e d e s i g n o f C F B b o i l e r s e x p o rti n g t o I n d o n e s i a o r b u r n i n g I n d o n e s i a n c o a l o n l y ． Ke y wo r d s I n d o n e s i a n c o a l ； l o w a s h c o a x ； CF B 0 前 言 C F B锅炉在 中国能够得到广泛应用的主要原因 之一是煤种适应性广 ， 除去坑 口电厂能够燃烧 固定 煤种外 ， 大多数 C F B锅炉运行时能燃用设计 煤种 的 机会不多 ， 经常是能够买到什么煤就烧什么煤。 C F B锅炉燃烧不 同种类煤时 ， 锅炉运行参数变 化幅度不大 ， 一般而言 ， 除去热值较低的煤矸石和需 要进行高原修正的场合外 ， 同容量的 C F B锅炉的结 构变化不是很大。近年来出 口印度尼西亚或者 国内 燃烧印度尼西亚煤的 C F B锅炉开始频繁出现， 但纯 烧印度尼西亚煤 的 C F B锅炉没有见到报道 ， 多数为 掺烧 。印度 尼 西亚 煤 的灰 分在 5 ％ 左 右， 水分 在 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 8 - 1 6 3 0 ％左右 ， 国内几乎找不到相似的煤种 ， 缺少完全燃 用这类煤的 C F B锅炉运行经验。 2 0 0 8年 ， 中国某公司承接 了印度尼西亚某电厂 2台 4 3 0 t ／ h C F B锅炉 的 E P C项 目， 锅炉 由无锡华 光锅炉股份有限公司设计制造 。中国科学院工程热 物理研究所与无锡华光锅 炉股 份有限公 司在 C F B 锅炉方面进行了长期合作 ， 已有 2 0多台 4 1 0 t ／ h容 量等级的 C F B锅炉合作产品投入商业运行。针对 上述用户的要求 ， 我们借鉴 已经投运的 4 1 0 t ／ h C F B 锅炉的经验， 完成了燃用印度尼西亚煤的4 3 0 t／ h C F B锅炉设计 ， 2 0 1 3年 3月该锅炉投入运行 ， 达到 商业运行要求 。本文将阐述该 C F B锅炉设计和运 行情况 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 工业锅炉 2 0 1 4年第 3期 总第 1 4 5期 1 锅炉概况 锅炉炉膛采用了单汽包 自然循环 、 膜式水冷壁 全悬吊的封闭结构。炉膛底部布风板到炉顶的总高 度为3 6 m， 炉膛横截面积为 1 0 1 n l 。炉膛内布置有 5片水冷蒸发屏 、 6片中温过热蒸汽屏。锅炉前墙布 置有 4台皮带式给煤机和落煤管 ， 以保证燃煤能够 均匀地进入床内。石灰石采用气力输送的方式从前 墙下部 的二次风 口喷人 。 两 只蜗壳式进 口的汽冷旋风分离器布置在炉膛 和尾部烟道之间， 下部各有一个返料器 ， 将分离下来 的循环物料送回炉膛。 高、 低温过热器和省煤器布置在尾部烟道中， 全 部由省煤器悬吊管悬吊。从转向室到低温过热器的 尾部烟道部分采用了过热器包覆墙设计。四级省煤 器为光管 、 顺列布置 ， 空气预热器为层叠、 顺列布置。 锅炉采用了 4只床下油点火燃烧器 ， 均布置在 布风板下面的水冷风室后墙 。 4 3 0 t ／ h C F B锅炉主要参数见表 1 ， 燃用的印度 尼西亚煤种的元素分析和工业分析见表 2 ， 总体布 ／ ＼ ／ ＼ ＼ 『 ．． ． 1 J 9 I I 一 I { l l{ I| il 山 1 1 1 “ - { lL ； 。 一 量 l l 昌 孽 户 ] - I ， 田 一 2 ff 1 匿 1 _ l 5 】 | l 】 坷 1 置见 图 1 。 表 1 4 3 0 t ／ h C F B锅炉主要设计参数 项 目 额定蒸发量／ t h 。 过热蒸汽压力／ MP a 过热蒸汽温度／ ℃ 给水温度／ ℃ 参数 4 30 9． 81 5 40 23 4 1 41 91． 3 92． 0 锅炉排烟温度／ ℃ 锅炉保证热效率／ ％ 锅炉设计效率／ ％ 1 { ‘3 420 0 一一 一一 ⋯一 一一 1 一 届 功燃 烧器2 一 所 式 过 热 器3 一 水 冷 蒸 发 屏4 一 旋 风 分 罔 器5 一 返 料 器 6 一高温过热器7 一低温过热器8 一省煤器9 一空预器 图 1 4 3 0 t ／ h C F B锅炉总体布置 2 锅炉运行参数分析 结果作为参照进行对比 。 ， 中国煤种为山西晋城 印度尼西亚煤 的灰分较少 ， 设计时担心灰分不 无烟煤 ， 其元素分析及工业 分析见表 2 。该 2 2 0 t ／ h 够 ， 需要向炉内添加床料 ， 但锅炉实际运行后表 明， C F B锅炉为中国科学院工程热物理研究所与无锡华 不用加床料也能稳定地实现锅炉物料循环， 但锅炉 光锅炉股份有限公司的C F B锅炉合作产品， 设计理 的热力参数与燃用 中国煤种有着显著差别。为便于 念和参数的定义完全一样 ， 蒸汽流程也一样 ， 炉膛净 分析 ， 将 1台燃用中国煤种的 2 2 0 t ／ h C F B 1 生 能测试 高为 3 2 IT I 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 研究与开发 4 3 0 t ／ h燃印尼煤循环流化床锅炉设计与运行 1 5 2 ． 1 炉膛及屏式过热器传热 系数的比较 如图2 ， 炉膛水冷壁低负荷时的传热系数相差 不大， 但在 9 0 ％ 一 1 0 0 ％负荷时， 传热系数相差 1 5 ％ 左右。 ， lE ≥ i 啦 5 0 4 0 3 O 2 O 1 O 0 0 9 0 8 0 一H ， b 嵊 1． r l ／ ／ r ●中国煤种 l ／ ／ ／- ． ／ ／。 ， 5 O ％ 6 O ％ 7 0 ％8 0 ％ 9 0 ％ 1 0 0 ％ 锅炉负荷 图 2 4 3 0 t ／ h C F B锅炉与 2 2 0 t ／ h C F B锅 炉 炉膛水冷壁传热系数对比 如图 3 ， 炉 内的过热蒸汽屏在低负荷 时的传热 系数相差不大 ， 但在 9 0 ％ ～1 0 0 ％负荷 时， 传热系数 相差 1 5 ％左右。与燃烧中国煤一样 ， 燃烧印度尼西 亚煤时过热蒸汽屏 的传热系数 比水冷壁 的传热系数 要高 1 0 ％左右。 奎 1描 瘴 垃 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 l O 0 0 9 0 8 0 锅 炉 负衙 图 3 4 3 0 t ／ h C F B锅炉与 2 2 0 t ／ h C F B锅炉 炉膛屏式过热器传热系数对比 以上数 据 表 明， 在设 计 燃烧 印度 尼 西亚 煤 的 C F B锅炉时 ， 炉膛水冷蒸发面积应适 当放大 1 5 ％左 右 ， 否则燃烧温度会 增加 ， 过热器 系统喷水量会 加 大， 同时偏离了最佳的脱除 s 0 和 N O 最小生成的 燃烧温度区间。 2 ． 2 炉膛燃烧温度分布对比 如图4 、 图 5 ， 燃烧 印度尼西亚煤时， 循环 回路 的 温度在 9 0 ％ ～1 0 0 ％负荷时很接近， 表 明 C F B锅炉在 燃用该低灰分煤时能够实现物料的正常循环， 而燃烧 中国煤时， 在低负荷时循环回路的温度差别较大 。 芝 负荷 图4 燃烧印度尼西亚煤的4 3 0 t ／ h C F B锅炉 循环回路的温度分布 9 50 p 9 0 0 赠8 5 0 骚8 o 0 75 0 ＼j - I ／ - 、 ／。 - 下 部 温 度 ◆ 顶 部 温 度 ★返料器温度 4 0 ％5 0 ％ 6 0 ％7 0％8 0 ％9 0％l 00 ％ 负荷 图5 燃烧中国煤的2 2 0 t ／ h C F B锅炉 循环 回路的温度分布 2 ． 3 炉膛悬浮段压差和分离器阻力对 比 如图 6 ， 4 3 0 t ／ h C F B锅炉燃烧印度尼西亚煤时 的炉膛悬浮段差压满负荷时只有 6 0 0 P a 左右， 但燃 烧 中国煤 的 2 2 0 t ／ h C F B锅炉炉膛 悬浮段差 压为 1 0 0 0 P a 左右 ， 虽然炉膛高度 比4 3 0 t ／ h C F B锅炉低 了 4 m。 ■印尼煤种 ●中国煤种 ／ ／ rr一 ， 一 一 _ ．一 ／ ，U ％ 6 U u ／ a 7 0 ％ u ％ u％ l u u ％ 锅炉负荷 图6 4 3 0 t ／ h C F B锅炉与2 2 0 t ／ h C F B锅炉 炉膛悬浮段差压对 比 如图 7 ， 4 3 0 t ／ h C F B锅炉燃烧 印度尼西亚煤种 时旋风分离器的阻力增加 1 0 ％左右 ， 主要是灰浓度 有差别 ， 但差别不大。 J 。 印 尼煤 种l ．厂 ／ ， 中 国 煤 种 I ‘ J● ／ ■ ／- ／ ／／ r l ／ jr l● ● 图 7 4 3 0 t ／ h CF B锅 炉 与 2 2 0 t ／ h C F B锅 炉 旋风分离器阻力对 比 2 ． 4 炉膛尾部烟道传热系数对比 如图 8 ，4 3 0 t ／ h C F B锅炉的高温过热器传热系 数在燃用印度尼西亚煤 时线性度很好 ， 主要是灰分 少 ， 灰分粘结在管子上不多， 积灰很轻 。 -印尼煤种 。 ●中国煤种 ． 厂 一 一 ， r ／ 8 9 l 0 ll 1 2 1 3 烟气平均速度／ m s “ 图 8 4 3 0 t ／ h C F B锅炉 与 2 2 0 t ／ h C F B锅炉 高温过热器传热系数对比 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 工业锅炉 2 0 1 4年第 3 期 总第 1 4 5期 如图9 ， 4 3 0 t／ h C F B锅炉尾部的低温过热器传 3 结论 热系数在燃用印度尼西亚煤种时线性度也很好。 【- 尸 ●中国煤种 J ． ／ ， ， ／ l 厂 ， O 7 儿J l l 烟气平均速度／ m 图9 4 3 0 t ／ h C F B锅炉与 2 2 0 t ／ h C F B锅炉 低温过热器传热系数对比 2 ． 5 炉 膛排 烟温 度对 比 如图 1 0 ， 燃烧两个煤种的 C F B锅炉的排烟温度 随负荷变化的趋势一样 ， 4 3 0 t ／ h C F B锅炉的稍微高 一 ／ r - - “ J- 一 ■ ．／ ／ ／ ● ／ l- 印 尼 煤 种L 1． 中 国 煤 种f 燃烧印度尼西亚煤种的 4 3 0 t ／ h C F B锅炉顺利 投入商业运行 ， 并取得了设计 的预期结果 。通过锅 炉运行参数的对比分析得出如下主要结论 1 4 3 0 t ／ h C F B锅 炉燃用 印度 尼西亚煤时 能 够实现物料的正常循环 ， 不用外加床料。 2 额定负荷下， 4 3 0 t ／ h C F B锅炉燃用印度尼 西亚煤的炉膛水冷壁的传热系数 比燃烧国内对 比煤 种的低 1 5 ％左右 ， 因此新设计的燃用印度尼西亚煤 的 C F B锅炉水冷屏 的面积需要根据传热 系数 的降 低多布置， 否则炉膛燃烧温度会增加， 过热器系统喷 水量会加大 ， 同时偏离了最佳的脱 除 S O 和 N O 最 小生成的燃烧温度区间， 尾部烟道的受热面布置可 按照常规 C F B锅炉布置。强 参考文献 [ 1 ] 包绍麟， 吕清刚， 毛军华， 等． 2 2 0 t ／ h循环流化床锅炉的 设计与运行[ J ] ．热力发电， 2 0 0 6 3 5 7 ． [ 2 ] 包绍麟， 吕清刚， 毛军华， 等． 2 2 0 t ／ h循环流化床锅炉热 力性能分析[ J ] ． 锅炉技术， 2 0 0 6 5 3 2 3 4 ． 4 U％ 5 U％ 6 U ％ 7 U ％ U ％ 9O ％ l U U％ 负荷 图 1 0 4 3 0 t ／ h C F B锅炉与 2 2 0 t ／ h C F B锅炉排烟温度对比 l ， ， ， ，l ， l ， ， ， l ， ’ ， ll ’ ， ，， ， ， ， l’ l ， ， ， ，l l ， ， ，， l ’ ’ l l l l ， ’ l l ，， ， ， ，l ， l， ， l ’ -’ l ， l l l ， l 广告 索引 封面 封二 封三 封底 前插 1 前插 2 前插 3 前 插 4 前插 5 前插 6 前插 7 前插 8 前插 9 前插 1 0 、 1 1 前插 1 2 前插 1 3 前插 1 4 前插 1 5 斯派莎克工程 中国 有限公司 北京西山圣通风机有限公司 长沙市中工锅炉配件有限公司 德 国麦克斯威索有限公司 欧科中国 C E B上海代表处 意大利百得有限公 司上海代表处 湖南万英科技有限公司 奥林 中国 有限公司 翘高国际集团 江苏双 良锅炉有限公司 山西蓝天集团 宜宾市信通电子器材厂 卡尔冬斯贸易 上海 有限公司 西门子 中国 有限公司 杭州伯勒计算机技术有限公司 大连三洋制冷有限公司 中国石化润滑油公 司 浙江澳太机械制造有限公司 前插 1 6 博世热力科技 北京 有限公司 前插 1 7 南通中南鼓风机有限公司 前插 1 8 、 1 9 西安交大思源科技股份有限公司 前插 2 0 上海市特种设备监督检验技术研究院 前插 2 1 上海方快锅炉有限公司 前插 2 2 、 2 3 2 0 1 4上海国际锅炉展 前插 2 4 北京英翔博瑞耐火材料科技有限公司 前插 2 5 意大利 C I B优尼瓦斯股份有限公 司 前插 2 6 工业锅炉 公益广告 前插 2 7 柘科燃烧工程有限公司 前插 2 8 上海大 田阀门管道工程有限公 司 中插 1 上海昱真水处理工程有限责任公司 中插 2 、 3 扎克能源技术设备 上海 有限公司 中插 4 天津市 中平燃器设备有限公司 黑白插页 北京大川机械电子设备有限公 司 P 5 2 上海久星化工有限公司 P 5 9 九江电通电器有限公司 P 6 5 如 ∞ 如 加 m ∞ p＼ 赠 壁 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m