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制粉系统改造引发技术革命 华电燃煤电厂将推广

  “煤粉”———可谓中国华电集团公司(简称华电集团)推进煤电节能减排升级改造的重大突破口。

  继2013年冬季天河北华电石家庄鹿华热电有限公司(简称鹿华电厂)制粉系统改造后,湖南华电长沙发电有限公司(简称长沙电厂)在2014年12月也完成了制粉系统的改造。

  因为制粉系统的改造,中国华电集团公司科学技术研究总院(简称华电科研总院)备受行业关注。

  华电科研总院所组织进行的这些针对“煤粉”的先进技术项目,被华电集团分管科技工作的副总经理邓建玲称作是“华电集团践行‘超低能耗,超低排放’战略的典型案例”,被项目实施电厂负责人评价为“极具革命性的高新技术”。

  在1月23日召开的 “多相流高效分离技术成果发布暨推广应用现场会”上,华电集团科技环保部主任毛科介绍,华电科研总院这一套针对“煤粉”的分离技术,将逐步推广至华电集团所有的燃煤电厂。

  燃煤电厂的煤炭要经过制粉系统制成煤粉,然后送进锅炉燃烧。煤粉的细度、均匀性直接影响锅炉的燃烧效率,从而影响煤耗。

  多种因素导致目前我国很多电厂入炉煤质严重偏离设计煤种,热值降低、灰分升高、挥发分降低,造成制粉系统运行不正常,制粉系统出力下降、制粉单耗大幅增加、煤粉细度整体偏粗、煤粉细度均匀性下降等问题,从而导致一系列的锅炉燃烧问题,如灰渣可燃物升高、煤粉着火推迟、火焰中心升高、排烟温度升高、减温水量增大等,严重影响锅炉的燃烧效率和锅炉安全稳定性。

  “电厂实际燃用煤种与设计煤种差异较大时,对锅炉燃烧造成很大影响。开展锅炉燃烧及制粉系统优化试验,确定合理的风量、风粉比、煤粉细度等,有利于电厂优化运行。”《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》中,对于现役机组节能改造技术这样强调。

  “改造制粉系统,让煤粉更细、更均匀是电厂节能技术的根。”华电科研总院副院长彭维明告诉《中国电力报》记者。彭维明是国家“千人计划”专家,近年来,他和他的团队———华电多相流分离技术研究及应用中心一直在围绕“煤粉”攻关。

  目前,我国大致有三种制粉系统:低速钢球磨煤机中间仓储式(在老电厂应用比较多)、中速磨煤机直吹式(一般在新安装和投运的大容量锅炉中比较多),还有一种,就是彭维明教授这次在长沙电厂改造 中遇到的双进双出磨煤机制粉系统。

  在燃煤发电厂中,分离器是制粉系统中将原煤加工成煤粉的关键处理设备之一,是将磨煤机研磨出的合格煤粉分离出来送入炉膛燃烧,将不合格的粗煤粉颗粒返送至磨煤机进一步磨细。

  “因此,分离器性能高低决定着送入炉膛燃烧的粉体的粗细度和粒径分布,影响到制粉系统能耗、锅炉的燃烧效率、NOx排放以及后续系统设备的磨损。”彭维明将他所掌握的世界上最先进的 “分离技术”应用到制粉系统的改造中。

  为提高制粉系统出力和分离器效率,进而提高锅炉效率,彭维明和他的研发团队针对燃煤电厂制粉系统分离器进行重新改造。当国际分离器协会主席了解到彭维明的一系列研发后,夸赞彭维明分离技术世界领先。

  北京市科委重大项目办公室的许宏霞向《中国电力报》记者介绍道:“长沙电厂和鹿华电厂两个项目均是北京市科委资助的华电集团重大科技专项的子课题。

  主要是针对燃煤电厂制粉系统分离器进行研发设计改造,提高制粉系统出力和分 离器效率,进而提高锅炉效率、实现节能减排目标。”长沙电厂和华电科研总院就燃煤电厂直吹式制粉系统性能优化及应用项目于2014年4月9日达成合作协议,直到2014年12月下旬完成性能测试,历时约8个月。双方合作完成双进双出钢球磨制粉系统分离器研制及示范应用重大科技项目。“降低煤粉细度,提高煤粉均匀性,为锅炉燃烧提供更适合的煤粉。”长沙电厂生技部主任吴立新对改造成效充满期待。 “改造后在煤粉细度降低的基础上,制粉系统最大出力增加了11吨/小时,最大出力为68吨/小时,制粉单位电耗降低了2.2千瓦时/吨,节能效果明显;在接带相同负荷情况下,减少磨煤机运行台数,有效降低厂用电率。”国网湖南省电力公司电科院的吕当振,在介绍长沙电厂制粉系统性能优化及示范项目时说道。他们受长沙电厂的委托对改造前后的制粉系统进行了性能测试。

  测试报告显示,改造后煤粉的细度明显降低,在出力最大时可降低 (变细)6.9%。煤粉均匀性指数提高0.1。分离器平均效率在最大出力时提高11.6%。“这样 的性能有助于煤粉燃尽,提高锅炉效率。”吕当振介绍道。

  “燃煤电厂直吹式制粉系统性能优化及应用项目验证了华电科研总院所掌握的分离技术是极具革命性的高新技术。”长沙电厂副总经理何辉表示。这种技术被更为专业地命名为 “多相流高效分离技术”。

  据彭维明介绍,鹿华电厂细粉分离器,改造前主要是离心分离,不仅分离效率低,而且无法将三次风中煤粉尽可能多的分离出来。改造后分离器主要是旋风离心分离,解决了煤粉的二次携带等问题,从而实现了风粉尽可能的高效分离。相关数据显示,鹿华电厂这一技术如在京津冀燃煤电厂推广应用,每年可节约成本5亿元,年节约标准煤约11万吨。

  “在推动能源革命的新形势下,我们华电集团强调的是 ‘超低能耗、超低排放’。华电科研总院针对治理‘煤粉’研发实施的分离技术是我们整个华电集团系统践行‘超低能耗、超低排放’战略的典型案例。”中国华电集团副总经理邓建玲,在多相流高效分离技术成果发布暨推广应用现场会上表示。

  记者注意到,《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014~2020年)》中提到:“推行更严格能效环保标准,加快燃煤发电升级与改造,努力实现供电煤耗、污染排放、煤炭占能源消费比重‘三降低’。”在邓建玲看来,如果单纯地追求“超低排放”,而没有降低能耗,那是不科学的发展路径。而华电集团高效分离技术也很好地实现了“超低能耗,超低排放”。根据测算,类似鹿华电厂的改造,对于一台30万千瓦的机组,年综合效益在300万元以上,年节煤4000多吨,减少二氧化碳排放1.05万吨,氮氧化物排放4800吨。类似于长沙电厂的改造,如果是60万千瓦机组,一台炉制粉系统全改造的线万元以上,减排二氧化碳1.8万吨,减排氮氧化物5700吨。

  目前,全国电厂中共计有2000多台套细粉分离器在使用,双进双出钢球磨和粗粉分离器估计大约在6000台以上,如果全面推开华电科研总院这套以 “煤粉”为突破口的高效分离技术,节能减排的效应将不言而喻。

  近年来,华电科研总院以“超低能耗、超低排放”为目标,围绕能源企业存量资产升级,提升产业发展质量,开展了大量创新性研究工作,承担了国家能源局、北京市科委、中国华电集团公司一系列科技项目,取得了以多相流高效分离技术、分布式能源智能优化技术、炉前脱灰脱硫技术、石子煤分选技术等为代表的一批重要研究成果及各类专利20余项。

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