熱烈祝賀:弘科電力專利煤灰復燃技術榮獲獲省第三批節能技術、產品和設備推廣
 
 
   
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飛灰再循環技術說明

提高煤灰循環倍率

為何能節約燃煤增加經濟效益

淄博熱電股份有限公司原總工程師  高級工程師 鄒尚林

 

循環流化床鍋爐在電力企業中所占的比例越來越多,它的能耗狀況會直接影響企業的經濟效益。

循環流化床鍋爐最大優點是對環保要求適應性較強,如低NOx排放,爐內石灰石脫硫,可燃燒低熱值煤種等。其缺點是由于循環流化床鍋爐的燃燒溫度只有850--950℃(比煤粉爐低300℃),所以煤粒在鍋爐中的燃盡程度低。這是循環流化床鍋爐飛灰含炭量高和熱效率低的主要原因之一。

經過多年的運行經驗和實踐總結,我們摸索出來一套適合我國循環流化床鍋爐的節能技術——煤灰復燃裝置。該裝置已在多個電廠的多臺鍋爐上應用,實測節煤率少則3.75%,多則8%以上,一般2-3個月即可收回投資,是一項投資少、見效快、高回報的技改技術,該裝置已被淄博市節能辦推薦為節能降耗項目。

一、循環流化床鍋爐的運行顯著特點:

    1、循環流化床鍋爐爐內必須有循環灰參與運行,此循環灰一般由兩部分組成,一是爐膛內的灰在爐膛中心升至一定高度后又沿四周水冷壁下降到料層中,這叫內循環。另一部分是被旋風分離器分離下來而由返料器返回爐膛內的灰,這叫外循環。這些循環灰的作用有兩個,一是在循環過程中,將未燃盡的煤炭進行二次燃燒,充分利用其熱量。二是提高爐膛內的灰濃度,這個灰濃度對鍋爐是至關重要的,有了適度的灰濃度鍋爐才能正常運行,若灰濃度偏小,鍋爐就帶不上應有負荷,就無法在經濟狀態下運行。當然灰濃度過大也是無益的(但這種狀況很少發生)。爐膛內的灰濃度大小與爐膛上部的壓差基本成正比(上部差壓即料層上部至爐膛出口的壓力差),上部差壓(代表灰濃度)與鍋爐負荷的關系見下圖(此圖數據由清華大學熱能工程系提供)

   壓差(kg)

0      10    20     30    40     50     60    70     80    90    100   110  負荷(%)

為什么鍋爐負荷與灰濃度有關系呢?因為在鍋爐設計中要考慮爐內傳熱問題,循環流化床鍋爐傳熱系數包括兩部分(對受熱面而言),即對流傳熱和輻射傳熱。二者是可以疊加的。設計人員早就發現爐膛內的物料濃度是傳熱系數最大影響因素,傳熱系數隨著物料(灰)濃度的增大而增大。如下圖所示:(此圖數據由清華大學熱能工程系提供)

傳熱系數(w/㎡.k)

     0        10       20       30       40       50       60      70

       平均物料(灰)濃度kg/m3                                                                                    

從以上論述可知,在爐膛內的灰濃度大,傳熱系數就高。即受熱面吸收的熱量多,所以蒸汽產量就會提高,鍋爐負荷就會增加。

     2、使用煤種與飛灰含碳量有直接關系,實驗證明:飛灰含碳量與煤的可燃基揮發份除以其發熱量有單調的變化關系,一般是其比值越小飛灰含碳量越高,其比值越大飛灰含碳量就越低。所以從減少飛灰含碳量的角度來說,選擇揮發份高的煤種較好。但這種煤對傳熱系數不利,和相對同熱量的其他煤種相比,灰的濃度會減少,對帶負荷不利。解決這一矛盾的辦法就是利用煤灰復燃裝置增大爐膛物料濃度。

另外,從電廠的經濟運行出發,應選擇較高發熱量和較高揮發份的煤種,因為它的灰份少,排灰渣少,所以熱量損失少(排出的灰渣要帶走部分熱量降低鍋爐效率),實踐證明:高熱值煤比低熱值煤可提高鍋爐效率5-8%以上。再就是對受熱面的磨損少,延長鍋爐運行周期。這一煤種的缺點就是灰濃度偏低,可以用煤灰復燃裝置進行補充,可大大提高鍋爐效率。

煤的熱值與鍋爐效率的關系如下圖示:

鍋爐熱效率(%)

          

       

低位熱值(Mj/kg)

                  

二、飛灰復燃的節能機理:

人們原來普遍認為飛灰復燃之所以節煤,是將飛灰中的含碳量重新燃燒利用,這只是事物的一方面,因為實驗證明50-100um的細灰在爐膛內燃燒極不充分,又由于分離器分離效率的原因,這部分灰大部分跑到除塵器中才被分離出來,這些灰含碳量偏高,仍有利用價值,況且它們粒徑極小,對受熱面的磨損可以忽略不計(長期運行經驗也證明了這一點)。

飛灰復燃另一個作用(也常被人們忽略的作用),就是相當提高了鍋爐分離器的效率,從而提高了爐膛內的灰濃度,進而提高了傳熱系數,增加鍋爐負荷,達到節煤的目的。這一點已被實踐所證明。例如匯豐石化自備電廠130T/h循環流化床鍋爐,所用燃煤為煤和石油焦,未使用煤灰復燃裝置前的飛灰含碳量為22%左右,使用煤灰復燃裝置后熱效率提高7.8%,飛灰含碳量降為8.4%左右。單純從飛灰含碳量的下降來計算鍋爐熱效率只能提高2%左右,為什么實際鍋爐熱效率能提高7.8%呢?其原因就是彌補了石油焦灰量少的問題,飛灰復燃增加了爐膛的灰濃度,提高了傳熱系數,達到節能的效果。

三、電廠應用:

在循環流化床鍋爐上已投入使用的煤灰復燃技術節能效果如下:

1、淄博晨光熱電公司(桓臺):

2006年三臺75T/h鍋爐全部安裝復燃設備,經檢測平均節煤率為8.3%,平均節標煤量為9400噸。煤灰復燃裝置已經運行近六年之久。

2、淄博東岳化工熱電廠(桓臺):

2007年三臺130T/h鍋爐相繼安裝煤灰復燃裝置,2008年240T/h鍋爐安裝煤灰復燃裝置。一般情況下有兩臺130T/h及一臺240T/h鍋爐運行。經測試130T/h鍋爐投入煤灰復燃裝置后,平均節煤率為9%左右。240T/h鍋爐煤灰復燃裝置投入運行后,平均節煤率為4%以上。2×130T/h及1×240T/h鍋爐運行時平均節煤率在6-6.5%,全年可節約標煤2.8萬噸(全年電廠燒煤量折合標煤為46.7萬噸)。

3、淄博周北熱電公司(周村):

該公司目前有四臺130T/h循環流化床鍋爐,自2011年開始至2012年2月,四臺爐都陸續安裝了煤灰復燃裝置。一般情況下,每年的4-10月份有兩臺爐運行,11月份至次年3月份有三臺爐運行。每臺爐每日燃用標煤平均在260噸,全年耗用標煤22.6萬噸。投入煤灰復燃裝置后,經過測量平均節煤率為5.1%,全年節約標煤1.1萬噸。

4、淄博匯豐石化集團熱電廠(桓臺):

目前匯豐石化熱電廠有2×75T/h和1×130T/h循環流化床鍋爐,自2011年下半年開始安裝煤灰復燃裝置。經測量130T/h鍋爐的節煤率為7.2%,每日節標煤16噸,每年平均運行6個月以上,年節約標煤2950噸。2臺75T/h鍋爐的平均節煤率為8.1%,按每年運行6個月計算,全年節約標煤4590噸,以上匯豐石化熱電廠合計節約標煤7540噸。

 

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