300MW燃煤矸石循环流化床锅炉研究

论文摘要

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,其特点是高灰分,高硫分,低热值。大量煤矸石长期堆放不仅占用土地,而且造成环境污染。根据我国煤炭工业发展规划,将大力发展循环经济,按照减量化、再利用、再循环的原则,重点治理和利用煤矸石、矿井水和粉煤灰。我国已从税收、电力调度等方面扶持煤矸石发电,而循环流化床电厂是煤矸石发电的最佳选择。大容量300MW循环流化床锅炉在技术、经济和环保方面的优势更大。文章通过与燃用褐煤的300MW循环流化床锅炉的设计参数的比较和分析,总结了300MW燃煤矸石循环流化床锅炉以定态设计和物料平衡为原则进行设计的特点,分析了主要参数的选取：根据煤矸石的特性,入炉煤粒径按较细颗粒选取控制在4mm以下、按较粗颗粒选取控制在10mm以下,并配以滚筒式冷渣器；根据NOx、SO2排放控制要求,床温选择870℃；一次风率选择37.4%,尾部各受热面吸热比褐煤CFB多10%以上；锅炉设置了外置床并在各容易磨损的地方,都浇注了耐磨浇注料；锅炉采用岛式布置、全钢构架、绝热式旋风气固分离器、双布风板布置。锅炉冷态试验表明：冷态时,炉膛单侧风量为180000m3/h时,布风板阻力4.5KPa左右,热态时,单侧临界流化风量约为90000Nm3/h。锅炉布风板布风均匀,床料流化良好。文章通过锅炉燃烧调整,研究了不同床温、床压、过量空气系数等对锅炉运行的影响。研究表明：适当的提高床温有利于强化燃烧和传热,能降低飞灰和底渣的含碳量,提高燃烧效率,但床温的提高受煤种变形温度限制,同时将降低脱硫效率,导致锅炉污染物如SO2、NOx排放量的增加；适当的提高床压增加了锅炉的循环物料量,有利于锅炉的传热,降低飞灰和底渣的含碳量,提高燃烧效率,并降低SO2的排放量,同时能有效降低床温,分离器进口温度和回料器的回料温度并使锅炉床温更均匀,但增加了动力消耗,实际中要统筹考虑多种因素；提高锅炉过量空气系数能降低飞灰含碳量,却使底渣含碳量有上升的趋势,但总体降低了未燃尽碳损失,并使分离器后燃温度有降低的趋势,但过量空气系数过大,将导致q2损失的增大高于q4损失的减小,所以过量空气系数的确定应综合考虑q2和q4的损失；二次风比例的增加,使飞灰含碳量下降,而底渣含碳量随二次风比例的增加而增加,一、二次风比率的确定要综合考虑这两种情况；下二次风开度的开大加强了炉内燃烧,有利于床温趋向均匀,上下二次风开度相同,更有利于燃料的燃尽,飞灰和底渣的含碳量都相对比较低,上部差压随着上二次风开度的加大而逐渐减小。本文还结合锅炉性能考核试验,验证了锅炉整体性能：锅炉各主要性能指标都达到或高于保证值,外置床及减温水可以适应蒸汽温度调节的需要,试验期间各辅机、热力系统及自控装置运行正常,能够满足锅炉最大连续出力需要,锅炉能达到额定出力,且各受热面管壁温度没有超过管壁温度限制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 煤矸石燃料的基础性研究
• 1.2.2 循环流化床技术
• 1.2.3 煤矸石发电技术
• 1.3 研究内容和目标
• 第二章 300MW燃煤矸石循环流化床锅炉设计
• 2.1 循环流化床锅炉的设计理论
• 2.1.1 定态设计原则
• 2.1.2 物料平衡
• 2.2 主要参数的选择及设计特点
• 2.2.1 入炉煤粒径
• 2.2.2 床温
• 2.2.3 一次风率
• 2.2.4 热量分配
• 2.2.5 外置床的设计
• 2.2.6 冷渣器的选择
• 2.2.7 防磨措施
• 2.3 锅炉布置
• 2.3.1 总体布置
• 2.3.2 测点布置
• 2.4 小结
• 第三章 300MW燃煤矸石循环流化床锅炉特性分析
• 3.1 锅炉冷态试验
• 3.1.1 布风板阻力特性试验
• 3.1.2 临界流化风量和料层阻力
• 3.1.3 布风均匀性试验
• 3.1.4 冷态试验小结
• 3.2 锅炉主要运行参数及其对燃烧的影响
• 3.2.1 测点布置、取样方法及参数测量
• 3.2.2 床温
• 3.2.3 床压
• 3.2.4 过量空气系数
• 3.2.5 调节一、二次风配比
• 3.2.6 上下二次风开度调节
• 3.2.7 小结
• 3.3 主要性能指标考核分析
• 3.3.1 性能考核试验目的
• 3.3.2 性能考核试验的依据
• 3.3.3 性能考核试验的项目
• 3.3.4 性能保证值及试验条件
• 3.3.5 试验测点、测量方法及仪表
• 3.3.6 数据处理
• 3.3.7 试验结果
• 3.3.8 试验结论
• 第四章 结论
• 4.1 研究结论
• 4.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文