卢啸风——循环流化床锅炉燃烧低热值煤矸石技术方案研究.ppt

循环流化床锅炉燃烧低热值煤矸石技术方案研究 重庆大学锅炉燃烧环保研究室 卢啸风 教授 提要 煤矸石发电技术现状及前景 1 低热值煤矸石燃烧发电的主要技术难题 2 低热值煤矸石循环流化床燃烧技术方案研究 3 低热值煤矸石的来源 低热值煤矸石的来源： 煤炭开采过程程中，会产生10-15%的煤矸石；煤炭洗选过程中，会产生15%-20%左右的煤矸石和煤泥； 煤炭洗选技术进步（重介质选煤），洗选出的煤矸石热值很低，可低至500到600kcal/kg，普通锅炉无法燃烧； 煤炭热值越高，单位热值的煤价越高；优质煤中添加煤矸石，在经济上不划算； 运输费用大幅上涨，煤矸石运不出去，只能由煤炭企业自行处理; 大量煤矸石堆放形成矸石山，占用耕地；矸石山自燃以及地下水污染、占用耕地等环境和民生问题日益严重，必须治理； 为什么要燃烧低热值煤矸石？ 什么是低热值煤矸石？ 热值低于1500kcal/kg(循环床)或低于1200kcal/kg(鼓泡床）的煤矸石； 为什么要燃烧低热值煤矸石？ 把造成环境污染、无法用作能源的固体废弃物（低热值煤矸石）通过燃烧发电，进行综合利用，是最大的节能减排措施。 燃烧低热值煤矸石，争取资源综合利用电厂的电价优势和税收政策（增值税减半） 电厂盈利 2X35t/hCFB锅炉，燃烧1000kcal/kg煤矸石，年利润1000万以上。 燃烧低热值煤矸石的利润来源 发电成本低： 通过燃烧发电，对煤矸石进行综合利用，有极好的经济与环保效益；低热值煤矸石的单位热值低至4分/kcal，按3500kcal/kwh计算，每度电的成本不足0.2元。 灰渣销售 建筑材料（售价约20-40元/吨） 提炼有色金属、化工原料（如石煤提钒） 投资回收期短 以两台35t/h煤矸石锅炉改造为例，改造后每年净利润可达1000万元，18个月可收回投资。 煤矸石流化床燃烧技术的现状 燃烧发电技术现状 采用小型（35t/h以下）鼓泡流化床锅炉，能够长期稳定燃烧热值1200-1500kcal/kg的挥发份较高的煤矸石或矸石与煤的混合燃料，但锅炉热效率很低（约50-60%）。短时间内能燃烧800-1000 kcal/kg 左右的煤矸石。 采用循环流化床锅炉可以稳定燃烧1500kcal/kg以上热值的煤矸石，但锅炉热效率很难超过80%，通常在80%以下。国内目前已有220t/h CFB 锅炉的运行业绩。 煤矸石流化床燃烧技术 有两种流化床燃烧方式 鼓泡流化床和循环流化床 鼓泡流化床燃烧特点： 运行操作简单 埋管受热面磨损严重 热效率不高，很难大型化 循环流化床燃烧特点： 燃烧效率高 能大型化 设计要求具有针对性 低热值煤矸石循环流化床燃烧的主要困难 存在六大困难（问题） 燃烧低热值煤矸石使锅炉热效率降低 炉内受热面磨损严重； 煤矸石热值变化引起的锅炉运行参数大幅波动； 煤矸石流化床锅炉的大型化； 锅炉蒸发受热面的布置 其它问题（辅机的选型问题、运行人员的运行水平问题等） 燃烧低热值煤矸石的锅炉热效率降低问题 燃烧低热值煤矸石时，如果底渣热量不回收，底渣物理热损失可达10-15%； 煤矸石在炉内停留时间短，燃烧不完全，机械不完全燃烧热损失增加，最高可达10%左右（飞灰含炭量超过2%）； 排烟温度升高，排烟损失大 锅炉热效率低，可能低至55%-65%左右 ； 炉内受热面磨损问题 燃烧低热值煤矸石时，炉内灰浓度大，炉膛受热面磨损会加剧，尤其是埋管受热面（鼓泡床）和水冷壁的磨损； 由于烟气中的飞灰浓度增加，锅炉尾部受热面磨损会加剧； 煤质变化引起的燃烧波动问题 当燃烧低热值煤矸石时，煤质波动的相对幅度很大，影响床温等主要运行参数。 当煤矸石的热值在800-1200kcal/kg之间波动时，其波动幅度达到50%；而等量的热值波动，对燃烧3500kcal/kg煤的CFB锅炉，一点问题也没有。 低热值煤矸石锅炉蒸发受热面布置问题 炉膛放热量与尾部烟道放热量的匹配问题 中低压蒸汽锅炉，可能蒸发吸热不够 高压、超高压锅炉，可能排烟温度降不下来 如何将高温灰渣的物理显热回收到锅炉？ 用空气？ 用炉水？ 用省煤器给水？ 用冷凝水？ 煤矸石流化床锅炉的大型化问题 采用鼓泡床燃烧煤矸石，由于底渣热量无法回收，锅炉热效率和发电效率都很低，无法大型化； 面对每年增加数百万吨、甚至上千万吨煤矸石的现状，只有采用大型循环流化床锅炉（至少410吨/时）燃烧煤矸石，才可能达到每炉每年综合利用300万吨煤矸石的目标； 大型循环流化床锅炉设计燃烧低热值煤矸石时，要解决受热面磨损、燃烧时间不够、热效率低以及着火稳定性等诸多问题。 其它问题 辅机出力问题 当燃烧低热值煤矸石时，煤矸石电厂的输煤系统、炉前给煤系统、底渣冷却与输送系统、石灰石脱硫系统、除灰系统（除尘器）、除渣系统等相关