煤中取水高效褐煤发电技术介绍

“煤中取水”高效褐煤发电技术介绍报告人：裴育峰中国电力工程顾问集团东北电力设计院1、系统介绍3目录1、系统介绍2、研究方向及成果3、技术的先进性4、技术的成熟性5、技术的可靠性6、工程实例22、研究方向及成果工艺系统研究高效发电系统计算方法—东北电力设计院、西安交通大学系统优化及适应条件研究—东北电力设计院、西安交通大学、上海理工大学干燥后的煤粉混合物组成理论研究及实验室试验研究—东北电力设计院、清华大学系统安全设计及运行研究--东北电力设计院系统防爆设计可行性评估—国家消防技术研究中心回收水处理及利用研究—东北电力设计院、东北电力大学、东北电科院中储式制粉系统掺烧褐煤发电厂调研—东北电力设计院42、研究方向及成果工程应用研究锅炉设备研究开发—哈尔滨锅炉厂有限责任公司、东北电力设计院关键辅机设备研发—上海机易电站设备有限公司、东北电力设计院锅炉区域布置方案、投资概算及技术经济分析—东北电力设计院高效发电系统仿真试验—东北电力设计院、西安交通大学干燥后的煤粉混合物组成现场试验研究—东北电力大学、东北电科院系统防爆设计可行性评估—国家消防技术研究中心节能评估分析—东北电力设计院53、技术的先进性1）煤种适应性广，大幅降低电厂发（供）电煤耗。“煤中取水”高效褐煤发电技术在提高入炉煤品质，降低排烟损失的同时，充分回收利用水蒸汽的凝结潜热，可实现发（供）电标准煤耗节煤指标在6～10 g/kW.h。主要技术指标对比2）机组容量适应性广：高效褐煤发电技术大幅度提高燃料的能量密度，大型锅炉体积和造价大幅度降低，特别适用于百万等级燃褐煤机组，是我国褐煤产地广泛应用超高参数、高效率机组的首选技术。同时，该技术主要应用在锅炉侧，与国内外超高参数、二次再热等新技术可以完全融合。72、研究方向及成果63、技术的先进性3）促进高度节水目标实现，降低电厂对水资源依赖程：通过回收原煤中的水分并处理利用，可以大幅度降低空冷机组的耗水指标。高效褐煤发电技术为电厂建厂选址带来了十分便利的条件。4）大幅减少锅炉及辅机造价：锅炉可参照烟煤标准设计、锅炉体积和造价大幅度降低，减少磨煤机等辅机设计和制造的难度，使建设高水分褐煤1000MW等级电站的目标得以实现。5）环保效益高：可明显减少发电过程中的主要污染物的产生量，初步估算，可降低SO2、烟尘、NOx、CO2排放约4~5%。83、技术的先进性返回600MW超临界直接空冷机组节能节水指标汇总表编号名称单位煤种1煤种2煤种3煤种41原煤水分%39.536.032.830.32原煤低位发热量kJ/kg117861315915750162623机组水耗量t/h1081081081084“煤中取水”量t/h144.20114.5489.6280.185常规机组发电煤耗g/kW.h295.245292.415292.671290.2506高效机组发电煤耗g/kW.h284.978283.230284.465283.4997常规发电厂热效率%41.60442.00741.97042.3208高效发电厂热效率%43.32843.36943.18143.10394、技术的成熟性集成创新3）高效的煤粉分离技术：煤粉收集器和粉仓在神华集团、上海宝钢等几十家煤化工、钢铁企业的制粉系统（喷吹系统）上投运了二十多年，运行可靠。尤其在大唐集团多伦煤化工褐煤项目上的成功应用，为在锡盟地区采用“煤中取水”高效发电技术提供可靠的运行管理经验。4）热能水回收技术：近年来该技术在火力发电厂尤其是褐煤电厂中的烟气余热回收系统中被广泛应用，类似设备在上海的外高桥三厂等已投运5年以上，节能效果显著。114、技术的成熟性集成创新“煤中取水”高效褐煤发电技术集成了褐煤风扇磨制粉系统、中储式送粉、高效煤粉分离技术、乏气热能及水回收技术，是成熟技术的系统集成创新、国际首创。1）褐煤风扇磨制粉系统：目前褐煤发电厂广泛采用的常规技术，在伊敏电厂、九台电厂等几十个发电厂投运几十年，运行管理经验丰富。2）中储式送粉：早期的采用钢球磨制粉系统的电厂均采用该技术。近10几年，由于褐煤在发电行业大规模利用，北方地区部分电厂在原钢球磨中储式制粉系统的电厂完成了褐煤的掺烧改造，已投运了二十多台，运行效果好，经验丰富。104、技术的成熟性集成创新5）全系统运行有国外成功经验可借鉴。褐煤风扇磨中储式开式制粉系统（含高浓度煤粉气固分离系统）在国外已有二十多年的成功运行经验。土耳其AFSTAN火力发电厂2Ⅹ300MW机组，燃用发热量仅有1000kcal/kg，全水分含量高达50%以上的褐煤，其制粉系统与“煤中取水”高效褐煤发电技术的制粉系统方式基本一致，其运行经验值得借鉴。124、技术的成熟性集成创新“煤中取水”高效褐煤发电技术集成了褐煤风扇磨制粉系统、中储式送粉、高效煤粉分离技术、乏气热能及水回收技术，是成熟技术的系统集成创新、国际首创。1）褐煤风扇磨制粉系统：目前褐煤发电厂广泛采用的常规技术，在伊敏电厂、九台电厂等几十个发电厂投运几十年，运行管理经验丰富。2）中储式送粉：早期的采用钢球磨制粉系统的电厂均采用该技术。近10几年，由于褐煤在发电行业大规模利用，北方地区部分电厂在原钢球磨中储式制粉系统的电厂完成了褐煤的掺烧改造，已投运了二十多台，运行效果好，经验丰富。135、技术的可靠性1）一体化技术集成：“煤中取水”高效褐煤技术与火力发电厂紧密结合，其高水分褐煤的制粉、提质和热能回收在同一流程中实现，全部工艺在锅炉岛内完成，流程短捷，管理、运行经验丰富。2）主要设备设计、制造技术成熟：哈尔滨锅炉厂和上海机易电站设备公司已经完成了600MW级、1000MW级锅炉的技术设计和600MW级、1000MW级锅炉的相关辅机的优化设计，满足工程建设的需要。3）技术手段先进：东北电力设计院联合西安交通大学完成了“煤中取水”高效褐煤发电系统的数字化仿真的验证工作，可满足具体项目的工程验证需要。154、技术的成熟性集成创新3）高效的煤粉分离技术：煤粉收集器和粉仓在神华集团、上海宝钢等几十家煤化工、钢铁企业的制粉系统（喷吹系统）上投运了二十多年，运行可靠。尤其在大唐集团多伦煤化工褐煤项目上的成功应用，为在锡盟地区采用“煤中取水”高效发电技术提供可靠的运行管理经验。4）热能水回收技术：近年来该技术在火力发电厂尤其是褐煤电厂中的烟气余热回收系统中被广泛应用，类似设备在上海的外高桥三厂等已投运5年以上，节能效果显著。145、技术的可靠性165、技术的可靠性176. 工程实例6.2 原则系统图196. 工程实例6.1 煤质资料项目 符号 单位设计煤种设计煤种收到基全水分 Mar % 35.0 36.5 收到基灰分 Aar % 16.86 17.55 收到基碳 C项目 煤质成分煤质成分ar % 34.69 33.12 （设计）（设计）收到基氢 Har % 2.36 2.05 全水分 8.70 9.07 收到基灰分 23.68 25.13 收到基氮 Nar % 0.46 0.42 干燥无灰基挥发分 45.12 46.12 收到基硫 Sar % 0.53 0.8 入炉煤收到基碳 48.73 47.43 收到基氧 Oar % 10.07 9.56 收到基氢 3.32 2.94 空气干燥基水分 Mad % 19.07 19.5 收到基氮 0.65 0.60 收到基氧 14.16 13.69 干燥无灰基挥发分 Var % 45.12 46.12 全硫 0.74 1.15 收到基低位热值 Qnet,arKJ/kg12310 11624 收到基低位发热量 18307 17729 可磨系数 KHGI 39 冲刷磨损指数 Ke 0.81 灰变形温度 DT ℃ 1230 1180 最低灰熔点 ST ℃ 1250 1200 灰流动温度 FT ℃ 1290 1240 186. 工程实例6.3 主要技术指标对比项目 单位 原方案 高效褐煤发电技术方案 发电功率 MW 660 660 年利用小时数 h 5500 5500 锅炉（岛）效率 ％ 92.15 94.0 全厂热效率 ％ 42.72 43.58 发电标准煤耗（TMCR工况） g/kW.h 287.9 278.1 发电标准煤耗差值（节煤） g/kW.h 基数 9.8 厂用电率 % 10 10 供电标准煤耗（TMCR工况） g/kW.h 319.9 309.0 供电标准煤耗差（节煤） g/kW.h 基数 10.9 每年节标煤(按供电煤耗计算，2台机组) x104t/a 0 7.91 每台机组回收水量（2台机组） t/h 0 210 每年回收水（2台机组） x104t/a 0 115.5 206. 工程实例6.4 设备投资对比表常规方案（中速项目单位高效褐煤常规方案（风扇磨）磨）总价数量单价数量单价数量锅炉万元310001335001335001磨煤机万元380064800843008原煤斗万元600680088008煤粉仓万元1440600袋式煤粉收集器万元2100600水回收装置（成套）万元3200200给粉机万元482400一次风机万元140216024202乏气风机万元48069020高温炉烟管道万元54001720010制氮设备万元1205（2）00制氮用空压机万元405（2）00合计万元483684655039020投资差额（单台机组）万元基准-1818-9348216. 工程实例6.6 污染物排放污染物项目单位排放标准排放值高效方案常规方案差值小时排放量t/h0.4280.442-0.014SO2排放浓度mg/Nm310085.9188.72-2.81年排放总量t/a23542431-77小时排放量t/h0.3990.413-0.017NOx排放浓度mg/Nm310080800年排放总量t/a21952272-77小时排放量t/h0.1380.144-0.006烟尘排放浓度mg/Nm33027.8428.74-0.9年排放总量t/a759792-33年总排污费万元456.87472.37-15.5236. 工程实例6.5 厂用电变化分析序号设备名称 常规方案 高效褐煤发电机组 数量 电动机功率 数量 电动机功率1 磨煤机 7+1 4970kw 5+1 7000 kw 2 送风机 2 3600kw 2 4400 kw 3 一次风机 2 8400 kw 2 1400 kw 4 引风机 2 11000 kw 2 9830 kw 5 冷烟风机 无 0 2 480 kw 6 乏气风机 无 0 6 2040 kw 7 排粉机 无 0 20+4 22 8 仪表及厂用空压机（5+2）/2625kw （5+2）/2 625kw 9 制氮用空压机 无 0 （3+1）/2 675kw 10 循环水泵 无 0 （1+1）/1 610 汇总 28595kw 27082kw 226. 工程实例6.7 制粉系统安全设计方案1）给煤机、风扇磨煤机按承受不小于40kPa的内部爆炸压力设计。2）煤粉收集器按承受15kPa的内部爆炸压力进行设计。3）给粉机、磨煤机出口煤粉管道及部件、煤粉收集器出口煤粉管道及部件、煤粉仓出口送粉管道及部件、煤粉仓按承受350kPa抗爆压力设计。4）风扇磨煤机、煤粉收集器入口水平管段、煤粉收集器设置防爆门。除煤粉收集器的防爆门起跳压力设为5kPa外，其它部位的防爆门起跳压力均设为25kPa。由于煤粉收集器出口煤粉管道均为竖直布置，不会积粉，因此不设防爆门。虽然磨煤机至煤粉收集器之间的管道按照承受350kPa抗爆压力设计，但是由于煤粉收集器入口水平管段处容易积粉，此处仍然按设置防爆门设计。5）惰化设计采用常压通流惰化方式，充氮的引入位置为设备和管道的入口处。设置固定式制氮装置。6）系统采用氧含量连续监测方式，氧含量探测器的安装位置为设备和管道的出口处。246. 工程实例6.8 主厂房布置图厂区总平面设计原则：1）主厂房A排至烟囱距离不变；2）两台机锅炉中心线距离根据工艺要求调整；3）除主厂房区以外的厂区总平面布置尽量不变。布置图：褐煤提质、湿法脱硫总平面布置方案256. 工程实例6.8 主厂房布置图276. 工程实例6.8 主厂房布置图（266. 工程实例主厂房布置图（锅炉部分三维布置图）煤粉收集器热能及水回收装置防爆型煤粉仓风扇磨煤机28谢谢聆听！