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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循環流化床鍋爐提高循環倍率的飛灰復燃節能技術

循環流化床鍋爐提高循環倍率的飛灰復燃節能技術

--------在淄博市鍋爐節能技術交流會上的發言


原淄博熱電股份有限公司總工程師、高級工程師:鄒尚林

尊敬的市經信委、區縣節能辦的領導

尊敬的各熱電公司領導:

首先感謝節能辦的領導給我們建了一個交流的平臺,我們大家渴望有這樣一個互相學習、互相交流經驗的平臺。

通過這個平臺,我想說說對熱電企業節能方面的一些想法,供各位領導參考,說的不妥之處請各位領導指正,也希望各電廠領導把你們的節能經驗毫不保留的貢獻出來互相學習。

先說說熱電人的責任和使命。熱電企業是為節能而生的,節能工作應是熱電企業永遠的追求。熱電聯產是國家提倡和保護的行業,淄博熱電企業的發展證明了這一點,八十年代誕生,九十年代發展,兩千年壯大,張店熱電廠是我市第一個公用熱電廠,80年代就是國家節能示范項目而批復的, 2000年開始壯大到近30個熱電廠。這幾年小火電被關停,小熱電為什么能被保留?因為它居于節能的行列!既然國家給了熱電企業這樣的待遇和榮譽,我們熱電企業怎么辦?答案只有一個,爭口氣,把節能降耗工作抓好,擔當起熱電企業應承擔的責任,把政府要我節能變成我們自己要主動節能,為子孫后代生存節能,為本企業和國家爭光。為何這樣說,因為我國的GDP能耗在世界上是比較高的,例如:是日本的2-3倍,是印度的一倍多,這是和世界第二大經濟體的位置不相稱的,作為能耗大戶之一的熱電企業,我們的節能工作任重而道遠。再者,如果我們熱電企業在節能方面拿不出像樣的成績來,供電供熱煤耗老是“高高在上”,總有一天會重蹈小火電的覆轍。我國大機組的能耗越來越低,30萬KW機組供電煤耗大約350克/kwh,60萬機組為320克/kwh,100萬KW機組為300克/kwh以下,請問,我們淄博市大多數熱電企業的供電煤耗是多少呢?

淄博市重點產品能耗定額(2011-2015)中規定,2012年10萬千瓦以下機組的供電煤耗為395克/kwh,供熱煤耗為41kg/GJ,據我所知有不少企業還沒達到這個要求(現在全國的平均供電煤耗已達到340克/kwh以下,供熱平均煤耗早已達40kg/GJ以下)。我認為我們淄博市的熱電企業在完成節能任務方面并不樂觀。對企業本身來說,耗能高,經濟效益自然就差,而且還加重了環境污染,(用老百姓的話說:污染了天、污染了地、污染了水源、污染了空氣。)環保部門成天檢查,搞不好還要受處罰。

當然,這種狀況不僅僅是淄博存在,是全省、全國很多熱電企業共同存在的問題。

這幾年我接觸了一些熱電企業,和他們交流節能方面的認識與經驗,也向他們學習了不少東西。但也有的說,這幾年企業效益不好,哪有錢投資搞節能?我認為這種觀點應改變,為什么有錢買煤來浪費,無錢搞節能技改?這樣下去現狀永遠無法改變。還有企業領導認為,我的企業已經很完美了,沒有什么潛力可挖了,讓他介紹經驗,他也說不出所以然,我問他的供電、供熱煤耗是多少?他支支吾吾答不上來。有的說:“我們的電廠只要發電機轉起來不出事就行”,對經濟指標從來就不考核。還有的企業對節能先進技術不感興趣,不屑于和別人交流,這都是阻礙企業正常發展的不利做法?傊诠澞芤庾R、節能管理、節能措施等方面還有不少差距。

在節能降耗方面,在利用新技術方面,我很佩服周北熱電的聶總,他經常講,只要對企業有好處的節能項目,我們都可以論證使用。這樣說了,更是這樣做了,周北熱電這幾年來已經實施了節能降耗技術項目有:(1)飛灰復燃技術,(2)鍋爐連排蒸汽回收技術,(3)鍋爐給水降低沸點技術,(4)風機改造提效技術,(5)抽凝機組改背壓機組項目,(6)給水泵改造提效項目,(7)低壓電機加變頻節能項目,(8)返滲透濃水回收項目,(9)循環冷卻水作為水處理車間水源項目(即節能又節水)等,近期準備實施的還有鍋爐給煤噴射技術和紡織污泥燃燒項目。從周北熱電公司拿出大批資金投入節能項目看來,決心關鍵在領導,只要領導有決心,領導的觀念新,節能工作就能搞上去,就會上一個新臺階!

由于節能工作搞得好,周北熱電公司已被評為市節能先進單位,并獲得了獎勵。同時在節能中實現了降耗,例如2011年的全年平均供電煤耗為333kg/kwh,接近了60萬KW機組的水平,供熱煤耗為40.8kg/GJ,已低于市里供熱煤耗規定的41kg/GJ,全年節約標準煤1.33萬噸。相應的環保也得到了益處。

第二點,我想說說循環流化床鍋爐選擇煤種的問題,特別是發熱量。循環硫化床鍋爐對煤質適應性強,燒什么煤都可以,這話并沒有什么原則錯誤,在90年代我國引進循環流化床鍋爐技術時,從國家角度有兩種考慮,一種考慮是燒劣質煤,例如燒矸石,另一種考慮是環保性能好,例如爐內脫硫和低NOx物排放。對燒煤矸石有獎勵政策,隨著時間的推移,沒有那么多煤矸石可燒,政策就淡化了。通過實踐,熱電企業也在總結自己的經驗教訓,不少企業現在悟出一個道理,那就是循環流化床鍋爐也喜歡吃“細糧”,采取必要的措施后,燒高熱值的煤比低熱值的煤鍋爐效率要高,經濟效益好。如圖示(插圖).


鍋爐熱效率%



煤的熱值與熱效率關系曲線圖

這是因為高熱值的煤含灰份少,燃燒后灰渣的物理熱損就少,所以鍋爐熱效率就有相應提高,實踐證明,燒5000-5300大卡的煤,比燒煤矸石鍋爐熱效率提高接近2%(清華大學熱力工程系)。燃用高熱值煤時其上煤量、除灰渣量均少,因而達到節電和延長設備壽命的要求,還有個大優點,就是高熱值煤由于灰渣少,對鍋爐受熱面的磨損會大大減少,降低鍋爐的維修費用和運行費用。

受熱面的磨損速率為E=KpCpd2pu3 ,公式中:Kp煤灰的特性系數,專家認為劣質煤的特性系數要高于優質煤的,對受熱面磨損帶來不利影響。Cp灰顆粒平均粒徑,dp與磨損率的平方成正比,u為煙氣流速(m/s),磨損與煙氣流速成三次方關系,Cp為灰顆粒濃度(kg/m3),磨損與此成一次方關系。

從以上事實看,循環流化床鍋爐燒劣質煤的觀念應發生變化,即我們用錢買的是煤的熱量,而不僅是數量,買煤時按煤的發熱量計算的,若買低熱值煤,實際上買了一些多余的灰份,它不僅不發熱量,反而在燃燒時吸收熱量,這不是得不償失嗎?所以我建議今后購煤時要5000大卡以上的煤(例如5000-5300大卡),這樣保證對經濟效益有好處。若加上飛灰復燃裝置效果會更加明顯。匯豐石化電廠就是好例子。

最后一點說說利用飛灰復燃技術提高循環倍率達到節煤的問題

我市熱電企業中大多數使用了循環流化床鍋爐,從35T/h到465T/h均有。這種爐型顯著特點就在“循環”二字上,鍋爐運行中爐灰有兩個循環回路,一個是在爐膛內循環,第二個是由旋風分離器分離下來的灰經返料器返回爐膛實現循環,這兩個循環的存在才能讓循環流化床鍋爐正常運行。該爐型有一個重要的參數叫“循環倍率”,它等于循環灰量與進煤量之比(單位時間內),目前我國生產的循環流化床鍋爐“循環倍率”大都在10-15左右,個別的也有5左右的,也有高達34(杭州鍋爐廠),根據我的經驗,循環流化床鍋爐循環倍率高者比低者熱效率要高些。例如江西鍋爐廠生產的低循環倍率鍋爐運行情況不如杭州生產的高倍率鍋爐好。大家有一個共同經驗,爐膛內若灰量少(循環倍率低)時就很難帶上足夠的負荷,所以鍋爐制造廠家為了表明其鍋爐帶負荷能力強,就說自己生產的鍋爐循環倍率是很高的,為什么能高呢?因為旋風分離器的分離效率高。但在實際運行中分離效率卻受很多因素的影響,如鍋爐的設計、制造、安裝運行操作,煤種等。旋風分離器屬于離心式分離原理,它的最大缺點是細灰不容易分離下來(100um以下的),這部分細灰就跑到除塵器里去了。跑掉的這些細灰實驗證明,一個是含碳量比較高,大都在10%以上,還有利用價值。第二是這些細灰還有一個更大的作用,就是在爐膛內它的傳熱系數比粗灰要高,對提高鍋爐熱效率極為有利。從以上敘述可知,循環流化床鍋爐正常運行離不開爐膛內一定的灰濃度(循環倍率),如插圖所示,或者說一定的灰濃度對應一定的鍋爐負荷,因為灰濃度與傳熱系數有一定的正比關系。

灰的顆粒懸浮濃度與傳熱系數關系圖

傳熱系數(w/㎡.k)




有的人會說劣質煤灰份大,不正好可以提高爐膛的灰濃度嗎?說對了一半,這只是對傳熱系數有利的一面,但也有不利的地方,那就是前面說的灰多物理熱損失大,有利與無利兩方面進行了抵消,其結果是用劣質煤對經濟效益沒什么好處。

那么最好的出路在哪里呢?我們經過幾年的調查、摸索、試驗、改進,發明了一套節能技術---利用飛灰復燃來提高鍋爐循環倍率,進而提高鍋爐熱效率,這樣就給鍋爐提供了一個外循環回路,而且這個外循環回路提供的細灰粒徑,遠遠小于鍋爐本身循環灰的粒徑,對提高傳熱系數提供了極有利條件,因此彌補了分離器無法分離細灰粒的缺陷。該裝置現由淄博弘科電力設備有限公司來安裝施工?傊@套節能技術之所以能有顯著的節能效果,其一是將飛灰的含碳部分進行二次利用,其二是返回的細灰提高了鍋爐的傳熱系數,兩項合計提高了鍋爐熱效率。

飛灰復燃在國外的循環流化床鍋爐上早有應用,我國進口鍋爐上有的就帶有這種設備,但是他們的著眼點主要在二次利用飛灰的碳上,很少論述和關注提高細灰濃度的問題,所以他們的返料方式和進入爐膛的方式與我們搞的技術有很多差別,他們對取灰大都沒有考慮匹配問題,他們送入爐膛的方式采取底鉰方法(即從布風板上開孔送入,需要的風壓較高)。而我們技術比較靈活,要根據爐型容量、煤質等綜合考慮,可以采取取灰、輸入不同的方式,原則上一爐一方案(像中醫看病一樣,一人一方,而不是如西醫一樣千人一方)。進入爐膛返料點的選擇也是一樣,選擇最合適最有利的地點,而且對鍋爐本體也沒有多大的改造工作量,對鍋爐本體結構也沒什么影響。

順便提一下,本技術不但能節煤,而且對提高爐內脫硫有很大幫助。例如浙江某電廠提高循環倍率后,爐內脫硫效率提高5%以上,原因就在于提高了石灰石的利用率。

有的個別熱電廠聽說飛灰復燃效果好,也比著葫蘆畫了個瓢,自行上了一套,結果節能效果不明顯,問我什么原因,我說有些要領你沒吃透,沒掌握,例如青島即墨一個電廠就是如此,用了時間不長就拆掉了。

實踐證明,我們與淄博弘科電力設備有限公司搞的這套提高循環倍率的節能技術是成功的,已申請了國家專利近期就可以批回來,該技術也已列入淄博市節能推廣項目,我市已有四家熱電公司共14臺鍋爐應用了這項節能技術,其中75T/h鍋爐5臺,130T/h鍋爐8臺,240T/h鍋爐1臺,節煤效果均在3%以上,匯豐石化節煤率在7%以上,東岳化工熱電廠4臺爐平均節煤率在4%以上,年節約標煤2萬多噸,晨光熱電公司3臺75T/h鍋爐平均節煤率在5—6%。淄博市現有循環流化床鍋爐總計約有8500蒸噸,每年耗煤量在600萬噸以下,節煤潛力在15-20萬噸,若80%以上鍋爐使用飛灰復燃技術,這個節煤量很容易達到。

現在淄博弘科電力設備有限公司與濰坊地區的中化弘潤石油化工有限公司電廠;昌邑的海天生物化工自備電廠;安丘的山東檸檬生化電廠;聊城地區的齊魯味精電廠;石家莊的宏源電廠簽訂了意向合同,準備今年內實施。

該技術最大特點是立竿見影,在投入運行0.5-1個小時即可看出節煤效果(投入前穩定鍋爐運行,給煤量、給風量均不要變化,記下此時鍋爐的主要參數:蒸汽量、汽壓、汽溫、床溫、爐膛出口溫度、爐膛壓差、出口負壓、氧量等。將節能裝置投入運行后0.5-1小時內,記錄上述參數如何變化,在汽壓、汽溫相等情況下,計算蒸汽流量的增加值,蒸汽流量增加的百分數即節約煤炭的百分數。另外也可以通過鍋爐的正或反平衡方法計算其熱效率的提高。

2012年8月14日我在周北熱電公司#1爐(130T/h)上又作了一次退出飛灰復燃裝置對鍋爐運行參數影響的試驗:試前鍋爐參數穩定如下;

蒸汽流量 120T/h

蒸汽壓力 8.44Mpa

蒸汽溫度 539℃

床 溫 942℃

爐膛出口煙溫 897℃

爐膛壓差 1.49kp

維持#1爐的進煤、進風量不變,用#4爐調整維持蒸汽壓力(試前壓力)20-30分鐘后鍋爐參數的變化如下:

蒸汽流量 116.7T/h

蒸汽壓力 8.38Mpa

蒸汽溫度 532℃

床 溫 933℃

爐膛出口煙溫 888℃

爐膛壓差 1.39kp

這次試驗中燃煤的煤質情況是:為了實施爐內脫硫,在5100大卡的煤中摻入了11%左右的石灰石。

從實驗可知,停飛灰復燃后流量從120T/h減少到116.7T/h,流量下降3.3T/h,下降率為2.75%,由于當時調整返灰量偏少,若再加大一些返灰量,其下降率肯定超過3%,而且鍋爐的蒸汽壓力、溫度、床溫、爐膛壓差均有明顯的下降。

提高鍋爐“循環倍率”節能技術是一項成熟的投資少見效快回報率高的好技術。投資收回期為3-5個月,這樣短時間內能收回資金的項目是很少的。具體的合作可有多種方式,例如:交鑰匙工程方式、合同能源管理方式、安裝調試合格再付款方式等,歡迎大家合作,早合作、早節煤、早見效益。

謝謝各位領導,有說的不妥之處請多批評指正。


淄博弘科電力設備有限公司(http://www.nagrikchetna.com),業務涵蓋絲材研發、超音速電弧噴涂、防磨噴涂、煤灰復燃技術及堆焊修復,打造了包括科研、設計、施工、設備安裝等在內的全面完整的產業鏈,確立了行業領先地位。

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