PDF《法国电力公司计划建造250MW 循环流化床锅炉代替燃油锅炉》

第7卷第l期1993年3月 东方电气评论 DONGFANG DIANQI p1NGLUN V.

l

7 No.1 Mar.1993 法国电力公司计划建造250MW 循环流化床锅炉代替燃油锅炉 东方锅炉厂吴继高 编译 摘要 奉文主要舟耀法国电力盐司计向l甩燃j隼循环瀛化床镪炉代替燃油慨炉的改造方案. 关键词火电厂循环流化床锅炉 1前言 在不到十五年的时间内法国电力公司的发电形式发生了较大的变化.由核电带基本负荷, 火电机组带中间负荷和尖峰负荷,而且

250、600和700Mw燃油发电设备也都参与调峰.目前 (至1989年10月的统计资料)核电装机容量约占法国总装机容量(99850MW)的53% (52600MW),其发电量占法国年发电量(387.5TWh)的74%(289TWh).而火电装机容量只占 23%(22800MW),发电量约占12.4蹦(d8.2TWh),其余为水电.法国电力公司的燃油机组现 在处于贮备状态,这些机组的运行时数很少,要到1994/1995年才动用,以适应电力需求的增 长.因为这些机组原不是为了带中间负荷或调峰设计的,所以为满足未来的运行条件,适应环 境保护和燃料变化的要求,这些机组都要改造. 现在法国大型燃煤发电机组上采用的降低有害物质排放的一些措施其能部分解决降低排 放量问题.饲如炉内喷钙只能使s吼捧放量降到670n'

Lg/m3(N),而空气预热器后喷石灰浆的 方法也只能使SO=降到340mg/m3(N)(这里 N 表示标准状态,下同).同样,降低N仉排放措 施中,分级燃烧法和低NO,燃烧器、燃烧器喷CH・可分别使NO.排放降到640和320ms/m3 (N).只有采用烟气脱硫装置(干法或湿法)和选择性催化还原法脱氮才能使SO:和NO;

排放 量分别降低到250和200mg/m8(N)以下.关于采用后置的烟气脱硫和脱硝的装置,在建造燃 油机组时就已成为难题.因此法国电力公司研究了各种煤清洁燃烧技术后,决定选择循环流化 床燃烧技术. 本文主要介绍法国电力公司计划用燃煤循环流化床锅炉来代替12台25DMW燃油锅炉 (已运行五万至九万小时)的改造方案.

2 250MW循环流化床锅炉方案 250MW循环流化床锅炉的主要技术特性如下 收精日期}1992―04-1I

40 东方电气评论 第7眷 蒸发量t/h 7,17 过热汽压/再热汽压MPa

1 6.64/3.54 过热汽温/再热汽温 ℃

5421541 给水温度℃255 设计煤种成分: 灰分%9.2 碳%67.16 水分%8 氧%8.92 氢蹦4.51 氯%1.88 硫%0.83 高热值MJ/kg 27.78 低热值MJ/kg 26.54 该锅炉既能燃用法国电力公司现在所使用的各种煤(见表1),而且还能燃用进El煤掺烧 法国贫煤(灰23%,硫2.5%,高热值18.21MJ/kg).如果在煤和石灰石制备系统以及灰渣循 环系统中采取适当措施,还能燃烧石油焦. 裹l锤击式磨煤机和滚筒磨煤机试磨的煤 波兰 哥伦比亚 中国 洛林(法国) 英国 澳大利亚 全水分% 9~12 10~12 9~12 ―― 8~g 9~12 挥发分%

80 36 3l

34 31

24 同定碳%

56 54

62 59

57 59 灰分

14 10

8 B

12 17 暗氏可喜系数

55 59

54 52 6'

68 高热值MJ/kg 28.05 28.89 29.73 30.98 29.31 27.63 主要有害物排放量目标值为:SO:250ms/m.(N),NO.200mg,/m3(N),粉尘50mg/m3(N). 煤和石灰石流量分别为82t/h和5t/h,石灰石中CaCO,含量为90.4d%,ca/s=2.5. 为了能把一台循环流化床锅炉安装在现有燃油锅炉的位置(只有30.5m宽)上,该公司和 斯坦因工业公司紧密合作,根据后者提供的运行资料,以及250Mw循环流化床l・12模型的 试验结果,提出了该锅炉燃烧系统的布置方案.方案设计以进IEI煤平均成分(含硫量为2%)为 基础,主要解决如下几个问题;

①煤供给系统l @一吹风、二次风供给系统} @回灰旋风分离器i ④外置式换热器. 图l是250M3IV循环流化床锅炉布置方案的透视图. 2.1 I力给憔 本方案采用重力给煤.由于气力输送给煤系统要求煤璜干燥,使其含水量不超过3%,否 则湖湿的煤加上颗粒分布不均会引起蒹统堵塞,而且气力给煤需要较高的输送风量和干燥风 第1搠 吴继商法国电力公司计剜建造250MW循环流化库锅炉代替燃油锅炉 量.采用重力给煤不但不需要煤进行预干 燥,而且给煤还可与分离器返回的灰渣进 行预混合. 2.2一次风、二次风供给 炉膛采用裤叉式结构,这可使二次风 供给更简单些.然而两个垂直气流之间可 能会产生对称性不稳定问题.为了获得有 关工业设备中裤叉式垆膛内气一固两相流 动稳定性的资料,1989年在l t 12循环流 化床模型(下部呈裤叉形)上进行了常温流 动试验,另外还应用数学模型进行了计算. 试验研究表明,这种系统的稳定性是保证 的.因此,法国电力公司决定采用裤叉式炉 膛加独立的一次风供给系统. 2.3回灰旋风分离器 法国电力公司原打算采用两台直径 10.8m的旋风分离器,这与已经运行的 100MV#级循环床的旋风分离器相比,其气 流量增加1.5倍,从外推直径(增加到1.3 图1 25QMW循环汽化床锅炉透视图 1.炉t 2.尾部对巍垒井3.旋风分离嚣 4.外量式按热器5.煤斗 倍左右)看似乎是合理的,然而这会引起分离效率的降低,从而影响到固体物料的循环,还会影 响到外置式换热器的热交换. 为此,该公司决定采用四台直径7~8m的分离器布置于炉膛两侧,相应也采用四个重力 给煤点. 2.4外置式换热器 原打算外置式换热器紧贴炉膛布置,使灰渣通过简单溢流方式返回炉膛.但这种布置使回 灰管道进入炉膨灰渣入口位置太高,二次风管道不能低到外置式抉热器的上表面j炉膛和外置 式抉热器之间的隔墙虽然可以设计,但有潜在的不安全因素.为了简化二次风管道的布置,以 及使回灰管入El更接近布风板,该公司抉定四台外置式换热器分开布置于炉前和炉后. 2.5汽水系统 该炉的汽水系统示于图2. 蒸发系统有两个独立的循环回路;

一个炉膛水冷壁自然循环回路和一个布置在外置式换 热器内的蒸发器回路.后者采用两台50%容量的循环泵用于正常工况下的循环.外置式换热 器内布置蒸发器可降低炉膛高度,特别是还布置有末级再热器,这样就利用调节进入换热器的 灰渣流量来达到控制再热汽温的目的. 3空气预热器选型和其它设备 3.1空气预热器选型 法国电力公司和斯坦因工业公司共同研究了下列空气预热器方案: 第1方案;

一、二次风采用公共的臂式空气预热器t臂内蔼【烟气} 东方电气评论 第7告图2汽水系统简化示意图 E一给水^口s一饱和蒸^八rl R--再热蒸^v一蒸发嚣^tl I--喷水 第2方案;

一、二次风采用公共的管式空气预 热器,管内流空气, 第3方案:

一、二次风各采用一个独立的热管 空气预热器. 通过资料调研、实地考察,法国电力公司认为 目前还缺乏大型流化床锅炉后的热管空气预热器 的运行实践,因而经过技术经济比较初步决定一次 风采用管式空气预热器,二次风采用回转式空气预 热器,而流化风(用于外置式换热器和回料装置)也 采用管式空气预热器,排烟温度为140℃.只要对 经济性的影响不太大,基于占地面积的原因.也可 1・妒-2・兼发肆3・一袅过热嚣'

・二壤过热嚣以不用流化风预热器,排烟温度为150 6C. .二:j兰擘竺::?!墨娑芝:二苎:曼曼.3.2磨煤机 8'

二鼍:麓0:::遗苎嚣121::!甚:挚热嚣毒苫薪刍因工业公司和德国鲁奇公司,根据该 1I.炉后外量式换热嚣 .尾部对汽竖井 伍幽撑l垲吲―L业A J'

l 婚目日口J |'

陋珀眺 j 炉的设计煤种提出了燃料颗粒分布曲线,如图3所示.给煤必须破碎至O~6mm颗粒. 为此在两种磨煤机上进行磨煤试验. ①锤击式密煤机,采用1500r/rain和1890r/rnln两档速度,以及5ram筛网. ②滚筒式密煤机,其直径0.6m,长度为 12m.转速为36.5r/rain,磨煤机内装圆柱形磨 棒. 试验煤样包括0~dOmm颗粒的六个煤种 (主要特点见表1),每次试验用煤200kg. 图4和图5分别表示两种极限煤种在两 种磨煤机内破碎的颗粒分布. 图4锤击式磨煤机膳煤颗粒分布 1.囊粒直径2.理论曲线3.中国煤4.哥伦比亚珙 图3理论的颗粒分布曲线 1.震粒直径2.理论曲线 圈5滚筒式磨煤机磨煤颗粒分布 1.鬟粒直径2.理论曲线3.中国煤4.哥沦比亚煤 锤击式磨煤机能很准确地适应大多数煤的颗粒分布要求,但对煤的含水量比较敏感.而滚 筒式磨煤机却能适应大块的湿煤,然而它磨出的煤细颗粒份额较多. 3.3风机的选择 250M'

W循环流化床方案选择如下风机;

蠢 鬻一 肌一堕墼 兰畦m曩雌l嵯. 越管篓忙 第1朔 吴继高甚国电力公司计划建造250MW循环流化床锅炉代替螺油锅炉 ①一次风机三台,每台60%容量,其中一台备用- ②二次风机两台,每台60%容量I ③引风机两台,每台60%容量} ④流化风机:用于回料装置流化风机五台,其中一台备用,用于外置式换热器四台. 3.4除尘器 法国电力公司现有的全部燃煤锅炉都装有电气除尘器.并且这些锅炉后面都没有装备烟 气脱硫和脱硝装置. 循环流化床锅炉的除尘器工作条件大不一样.由于脱硫使灰渣粒子的电阻增大,除尘器入 口灰渣量也较大I而且灰渣粒子的组织结构也与燃烧温度1 300~1500℃的煤粉炉不一样,循 环流化床灰渣经受的温度不超过900:C. 由于上述不同的工作条件,该公司正在研究反冲式布袋除尘器(振打式)和脉动喷吹式布 袋除尘器. 4给水装置 为了降低投资费用,原燃油锅炉发电机组的汽机房和给水站将不作改动.计划将原燃油锝 炉出口汽温降低25℃,即过热蒸汽温度/再热蒸汽温度分别由原来的567/566 C降低到542/ 541℃,这样可以在过热器和再热器中少用高合金钢. 但是发电机端电功率仍需保持261MW,因此要求提高蒸汽流星,从717tlh提高到748t/h (过热汽压也稍有提高,从16.3MPa提高到16.45MPa).应用计算程序研究表明,上述参数变 化对热力循环和给水站的髟响很小. ①给水泵功率要提高不超过1 o%,其转速增加85r/rainl ②抽汽管道超载5%;

③给水排水管道超载5%以下} ④中压缸一级超载6%. 上避这些超载不会影响到循环流化床锅炉的运行. 5循环流化床锅炉的运行特性 表2是燃油锅炉和循环流化床锅炉发电机组的功率比较. 衰2燃油锅炉被循环流化床锅炉代瞽前、后机组功率比较 油炉循环床 发电机端的电功率Mw

261 26l 厂用电 MⅥ, 1l

20 理论比熟耗(净)M3/kW.h g.3 9.9 连续净功率(NCP)Mw

250 24I (下转38页)

38 东方电气评论 第7卷 抽气经济l倍.这是因为,在这种抽气器里来得及在增压区前形成实际上是均匀的气水 流 . 国内某电厂对我国N100―90型汽轮机短喉部射水抽气器作了改造设计,通过工业性试验 结果表明,改造设计十分成功,达到耗水量小,耗功小.抽空气量大,单耗低.扩压管出口背压达 到设计值.他们改造前后的数值对比见表铲'

. 表4 工作水量 抽空气量 计算耗功 单位耗功 工作水压 kW kW/kg/h t/h 吣/h 改造前 4.2

847 27

115 4.25 改造后 1.8

386 25 19.3 0.77 3经济比较结果 上面的计算对射汽抽气器是用等效热降法计算其系统功损;

对射水抽气器是计算水泵耗 功量.对同一机组而言,只是经济性的比较,对选择使用射汽抽气器还是射水抽气器其它方面 的需要(如系统和布置等)井未涉及.计算分析表明: ①对50MW以下机组选用射汽抽气器较为节能,而且热力系统紧凑. ②对50/v'

DⅣ--IOOMW机组选用射水抽气器与射汽抽气器能耗差不多可根据需要选用. 以上两种情况最好有合适参数的工作蒸汽汽源,如用新蒸汽节流使用则带来经济性的下降. ⑧对IOOIv V以上容量的机组建议使用射水抽气器,特别是应选用或改用长喉部射水抽 气器. 参考文献 l林万起.火电厂热秉统定量分析.西安交通大学出版社.19a9 2齐夏东等.电站凝汽设备和冷却系冼.水利电力出版社.1990

3 f'

w删H B H.K l∞印B^M.Ar-: lna删x…M叫m洲幔H咐【岬删x6JloK蚰.铀叩n_目,1972

4 K船㈣B E.pa60mm qp0II㈣r…q目x伸M㈣to .Temv,oaeepre'

rmta,1977(1)

5 E坤…删r H,Kapdl帆B B Mevo,ⅡnKa pac,qg,'

ra.舵口m∞3ⅡymHom aⅢe・nDm o yaⅢme¨on u彻l・HⅡmlⅥea∞㈣poll…m1月. Te―∞ '

竹H¨.197G'

1) 6何建清.长嗷蕾低承压射求抽气器的设计与谭试.四J1I省电力工韭局试验研究所情报耋节嵌资抖选编,i990 7馀奇焕.火电厂射水抽气器和射汽抽气器遣行经侪性分析.汽轮机技术,1990(1) 8僚选.利用引射嚣建立和保持凝汽器真空和经济性探讨.热电技术.1987 (上接{3页) 该锅炉冷态起动时间为12小时,夜间和周末停炉后温态起动时间分别为2.d小时和3.2 小时,无助燃时可达到的最低负荷为30%. 参考文献 VGB KfⅡ【w盯bte曲n北.1991(6) ........