2012 亚 太 经 济 合 作 组 织 低 阶 煤 高 效 利 用 研 讨 会 2012 APEC SYPOSIUM ON ENERGY EFFICIENCY OF LOW RANK COAL 中 国 褐 煤 发 电 技 术 的 发 展 Development of Brown Coal for Power Generation in China 赵 宗 让 Mr. Zhao Zongrang 西 安 热 工 研 究 院 有 限 公 司 Thermal Power Research Institute 2012 年 7 月 5-6 日 北 京 2012-8-30 1
中 国 褐 煤 发 电 技 术 的 发 展 Development of Brown Coal for Power Generation in China 中 国 电 力 发 展 及 褐 煤 资 源 Development of Electric Power and Brown Coal Resources in China 大 型 褐 煤 锅 炉 技 术 的 发 展 Development of f Large Brown Coalfired Utility Boilers in China 大 型 褐 煤 电 站 锅 炉 设 计 特 点 Design Features of Large Brown Coalfired Utility Boilers 中 国 典 型 褐 煤 发 电 厂 Typical Brown Coal-fired Power Plants 2012-8-30 2
中 国 发 电 装 机 容 量 Total Installed Electric Power Generation In China 装 机 容 量 ( 万 千 瓦 ) 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 全 国 105576 火 电 96641 87410 79273 76546 71822 70967 62370 65108 60286 55607 51718 48382 39138 11739 13029 14823 17260 19629 21606 23051 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 长 期 以 来, 中 国 火 电 装 机 一 直 占 全 国 总 装 机 容 量 的 75% 左 右 火 力 发 电 量 约 占 全 国 总 发 电 量 的 80% 以 上, 其 中 95% 来 自 燃 煤 Over the past decades, Installed thermal power generation accounts for about 75% of the total installation at in China. Thermal electric ect c power production o accounts for about 80% of the total production. Of which 95% comes from coal -fired power plants. 2012-8-30 3
中 国 发 电 装 机 预 测 Projection of Total Installed Electric Power Generation 2012-8-30 4
中 国 原 煤 消 费 与 发 电 用 煤 Total Raw Coal Consumption and Utilization for Power Generation 35 全 国 煤 炭 消 费 总 量 ( 亿 吨 ) 发 电 用 煤 ( 亿 吨 ) 30 27.27 28.11 25.5151 25 23.19 29.58 31.22 20 15 10 10.33 11.88 13.05 13.54 14.4040 15.45 5 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 中 国 发 电 与 热 电 联 产 用 煤 一 直 占 原 煤 产 量 的 45%~50% 左 右 预 计 到 2020 年 发 电 用 煤 的 比 重 仍 将 维 持 在 45% 左 右 2012-8-30 5
中 国 能 源 消 费 结 构 Energy Composition in China 中 国 统 计 年 鉴 2010 长 期 以 来, 中 国 能 源 消 费 结 构 以 煤 为 主, 煤 炭 在 一 次 能 源 消 费 中 约 占 70% China s energy consumption is dominated by coals which account for about 70% of the total primary energy consumption. 2012-8-30 6
中 国 褐 煤 资 源 Brown Coal Reserves in China 中 国 煤 炭 资 源 保 有 储 量 约 1 万 亿 吨, 其 中 已 探 明 的 褐 煤 保 有 储 量 约 1300 亿 吨, 约 占 全 国 煤 炭 保 有 储 量 的 13% 中 国 目 前 已 探 明 的 褐 煤 保 有 储 量 分 布 以 内 蒙 古 东 北 部 地 区 最 多, 约 占 全 国 褐 煤 保 有 储 量 的 3/4, 主 要 以 中 生 代 侏 罗 纪 硬 褐 煤 为 主, 主 要 分 布 在 内 蒙 古 东 部 与 东 北 三 省 相 连 的 东 三 盟 地 区, 如 扎 赉 诺 尔 霍 林 河 伊 敏 河 大 雁 等 煤 田 以 云 南 省 为 主 的 西 南 地 区 的 褐 煤 储 量 约 占 全 国 的 1/5, 煤 种 以 中 生 代 第 三 纪 软 褐 煤 为 主, 主 要 分 布 于 云 南 省 境 内, 如 昭 通 小 龙 潭 和 先 锋 等 褐 煤 煤 田 东 北 华 东 和 中 南 地 区 的 褐 煤 储 量 仅 占 全 国 的 5% 左 右 2012-8-30 7
中 国 典 型 褐 煤 特 性 China s Typical Brown Coal Characteristics 煤 种 名 称 云 南 褐 煤 宝 日 希 勒 褐 煤 伊 敏 露 天 矿 元 宝 山 露 天 矿 白 彦 华 褐 煤 锡 林 浩 特 褐 煤 扎 赉 诺 尔 褐 煤 霍 林 河 褐 煤 全 水 分,Mt,ar 35.62 33.4 39.5 25.28 32.4 36.0 32.8 32.10 空 干 基 水 分,Mad 11.08 13.04 11.1-14.2 16.25 6.51 13.0 收 到 基 灰 分,Aar 739 7.39 866 8.66 12.09 26.39 15.0 11.84 949 9.49 17.89 可 燃 基 挥 发 分,Vdaf 51.44 44.65 44.97 43.84 49.28 44.82 44.25 49.37 低 位 热 值,Qnet,ar Kcal/kg 3503 3327 2815 3154 3224 3138 3762 3174 哈 氏 可 磨 指 数,HGI 38 67 77.8 57.60 56 25 59 60 变 形 温 度 DT/ 1120 1150 1155 1125 1260 1184 1159 1110 软 化 温 度 ST/ 1240 1160 1210 1150 1300 1218 1164 1350 熔 融 温 度 FT/ 1300 1180-1190 1340-1194 1450 2012-8-30 8
中 国 褐 煤 锅 炉 技 术 的 发 展 Development of Brown Coal-fired Utility Boilers in China (1) 进 口 300MW-600MW 褐 煤 锅 炉 机 组 /Imported 300MW-600MW brown coal-fired boilers 1978 年, 首 台 进 口 300MW 亚 临 界 褐 煤 锅 炉 机 组 在 元 宝 山 电 厂 投 运 1985 年, 首 台 进 口 600MW 亚 临 界 褐 煤 塔 式 锅 炉 机 组 在 元 宝 山 电 厂 投 运 1998 年, 首 台 进 口 500MW 超 临 界 褐 煤 T 型 锅 炉 在 伊 敏 电 厂 投 运 (2) 国 产 化 300MW 亚 临 界 褐 煤 锅 炉 机 组 /300MW sub-critical brown coal-fired boilers domestically manufactured 国 产 化 100MW-200MW 亚 临 界 褐 煤 锅 炉 机 组 已 投 运 近 40 台 1994 年 8 月, 首 台 国 产 300MW 亚 临 界 褐 煤 Π 锅 炉 机 组 在 双 辽 电 厂 投 运, 目 前 已 投 运 24 台, 还 有 10 余 台 正 在 设 计 2006 年 1 月, 首 台 国 产 300MW CFB 褐 煤 锅 炉 机 组 云 南 开 远 电 厂 投 运, 目 前 已 投 运 6 台 (3) 国 产 化 350MW 超 临 界 褐 煤 锅 炉 机 组 /350MW super-critical brown coal-fired boilers domestically manufactured 2009 年 12 月, 首 台 国 产 350MW 超 临 界 褐 煤 锅 炉 在 华 能 长 春 热 电 厂 投 运, 目 前 已 投 运 5 台, 还 有 20 余 台 正 在 设 计 2012-8-30 9
中 国 褐 煤 锅 炉 技 术 的 发 展 Development of Brown Coal-fired Utility Boilers in China (4) 国 产 化 600MW 亚 临 界 褐 煤 锅 炉 机 组 /600MW sub-critical brown coal-fired boilers domestically manufactured 1998 年 3 月, 首 台 国 产 600MW 亚 临 界 褐 煤 Π 锅 炉 在 内 蒙 古 元 宝 山 电 厂 投 运, 目 前 已 投 运 12 台 (5) 引 进 技 术 联 合 设 计 600MW 超 临 界 褐 煤 锅 炉 机 组 /600MW super-critical brown coal-fired boilers with imported technologies 2009 年 11 月, 国 内 首 台 660MW 超 临 界 褐 煤 锅 炉 机 组 在 大 唐 长 山 发 电 厂 投 运 2010 年 3 月, 国 内 首 台 600MW 超 临 界 褐 煤 锅 炉 机 组 在 中 电 投 清 河 发 电 厂 投 运 (6) 自 主 开 发 设 计 的 国 产 化 600MW 超 临 界 褐 煤 锅 炉 机 组 /600MW super-critical brown coal-fired boilers domestically self-designed and manufactured 2009 年 10 月, 首 台 国 产 660MW 超 临 界 褐 煤 塔 式 锅 炉 机 组 在 华 能 九 台 电 厂 投 运, 目 前 已 投 运 近 20 台 (7)1000MW 超 临 界 褐 煤 锅 炉 机 组 - 正 在 设 计 /1000MW super-critical brown coal-fired boilers-under design 内 蒙 古 大 唐 国 际 克 什 克 腾 电 厂 项 目 一 期 2x1000MW 山 东 信 发 集 团 新 疆 农 六 师 煤 电 有 限 公 司 4x1100MW 目 前 中 国 褐 煤 锅 炉 机 组 装 机 容 量 约 38000MW, 约 占 国 火 电 总 装 机 容 量 的 5% 2012-8-30 10
300MW~600MW 亚 临 界 褐 煤 锅 炉 技 术 300MW-600MW Sub-critical Brown Coal-fired Utility Boilers 机 组 容 量 :300MW 330MW 350MW 600MW 660MW 蒸 汽 参 数 :541/541 17.5MPa.g 17 5MPa g 或 18.3MPa.g 总 体 布 置 :Π 型 布 置 循 环 方 式 : 自 然 循 环 调 温 方 式 : 摆 动 燃 烧 喷 水 调 温 燃 烧 方 式 : 切 圆 燃 烧 燃 烧 器 : 摆 动 燃 烧 器 固 定 直 流 燃 烧 器 制 粉 系 统 : 中 速 磨 直 吹 和 风 扇 磨 直 吹 2012-8-30 11
600MW 超 临 界 褐 煤 锅 炉 技 术 600MW Super-critical Brown Coal-fired Utility Boilers 机 组 容 量 :600MW 和 660MW( 配 抽 汽 纯 凝 空 冷 汽 轮 机 ) 蒸 汽 参 数 :571 /569 总 体 布 置 :Π 型 布 置 塔 式 布 置 水 冷 壁 型 式 : 螺 旋 管 圈 + 垂 直 管 圈 启 动 系 统 : 带 泵 系 统 不 带 泵 系 统 燃 烧 方 式 : 墙 式 对 冲 燃 烧 新 型 切 圆 燃 烧 燃 烧 器 : 旋 流 燃 烧 器 直 流 燃 烧 器 制 粉 系 统 : 中 速 磨 直 吹 和 风 扇 磨 直 吹 2012-8-30 12
600MW 褐 煤 锅 炉 的 设 计 特 点 Design Features of 600MW Brown Coal-fired Utility Boilers 2012-8-30 13
型 褐 煤 锅 炉 设 计 特 点 Design Features of Two Pass Brown Coal-fired Boilers 传 统 锅 炉 设 计, 广 泛 应 用, 锅 炉 高 度 较 低, 安 装 起 吊 与 检 修 维 护 方 便 过 热 器 再 热 器 省 煤 器 分 别 布 置 在 炉 膛 出 口 水 平 烟 道 及 尾 部 对 流 烟 道 炉 膛 出 口 烟 气 经 折 烟 角 转 向 流 动, 在 尾 部 对 流 烟 道 向 下 流 动, 有 利 于 吹 灰 尾 部 对 流 烟 道 布 置 不 受 炉 膛 尺 寸 的 影 响, 锅 炉 安 装 工 期 短, 因 为 炉 膛 与 尾 部 烟 道 可 同 时 施 工 同 容 量 锅 炉 设 备 价 格 低 于 塔 式 锅 炉 占 地 面 积 较 大, 特 别 布 置 SCR 脱 硝 装 置 时 炉 膛 出 口 烟 气 转 弯 导 致 流 速 和 飞 灰 浓 度 分 布 不 均 匀, 容 易 发 生 受 热 面 局 部 磨 损, 特 别 是 采 用 四 角 切 圆 燃 烧 方 式 的 炉 膛 出 口 烟 温 偏 差 较 大, 易 发 生 烟 气 侧 超 温 爆 管 高 温 过 热 器 与 再 热 器 采 用 U 型 管 结 构 布 置, 不 能 完 全 疏 水, 易 发 生 蒸 汽 侧 氧 化 皮 剥 落 堵 管 引 起 的 超 温 爆 管 2012-8-30 14
100m 塔 式 褐 煤 锅 炉 设 计 特 点 Design Features of Tower Type Brown Coal-fired Boilers 占 地 面 积 小, 容 易 布 置 SCR 脱 硝 装 置 除 水 冷 壁 外, 过 热 器 再 热 器 省 煤 器 等 受 热 面 管 全 部 依 次 水 平 布 置 在 炉 膛 上 部, 可 避 免 蒸 汽 侧 氧 化 皮 剥 落 堆 积 堵 管 问 题 烟 气 在 炉 内 始 终 向 上 垂 直 流 动, 炉 膛 出 口 烟 温 偏 差 小, 有 利 于 减 轻 烟 气 侧 超 温 爆 管 ; 灰 粒 流 度 低 于 烟 气 流 速, 有 利 于 减 轻 受 热 面 磨 损 过 热 器 再 热 器 省 煤 器 各 级 受 热 面 管 间 距 规 则, 自 上 而 下 依 次 成 倍 加 大, 有 利 于 防 止 受 热 面 积 灰 与 结 渣 燃 用 高 水 分 褐 煤 配 风 扇 磨, 可 围 绕 炉 膛 四 周 布 置, 煤 粉 输 送 管 道 短, 阻 力 小 锅 炉 高 度 较 高, 膨 胀 量 大, 锅 炉 钢 架 与 四 大 管 道 钢 材 消 耗 耗 量 大, 设 备 造 价 较 高 地 基 处 理 要 求 高, 不 宜 建 在 地 震 风 险 较 大 的 地 区, 安 装 及 检 修 维 护 不 方 便 2012-8-30 15
大 容 量 褐 煤 锅 炉 布 置 与 制 粉 系 统 选 型 Selection of Brown Coal-fired Boiler Types and Coal Pulverizing Systems 褐 煤 发 热 量 低 水 分 高, 锅 炉 燃 料 消 耗 量 比 同 容 量 的 烟 煤 锅 炉 几 乎 增 加 1 倍, 锅 炉 外 形 尺 寸 也 相 应 增 大 很 多 600MW-1000MW 褐 煤 锅 炉 布 置 主 要 采 用 Π 型 和 塔 式 锅 炉, 采 用 亚 临 界 及 超 临 界 参 数, 采 用 四 角 切 圆 或 八 角 切 圆 燃 烧 方 式, 以 及 墙 式 对 冲 燃 烧 方 式 目 前 600MW 级 褐 煤 锅 炉 整 体 布 置 与 制 粉 系 统 的 主 要 匹 配 方 式 : 1. 四 角 切 圆 燃 烧 П 型 炉 配 中 速 磨 : 代 表 锅 炉 为 元 宝 山 #3~4 炉 上 都 #1( 均 为 亚 临 界 600MW 机 组 ) 2. 八 角 切 圆 燃 烧 П 型 炉 配 风 扇 磨 : 典 型 锅 炉 为 伊 敏 电 厂 #3~4 炉 (600MW 亚 临 界 机 组 ) 3. 八 角 切 圆 燃 烧 塔 式 炉 配 风 扇 磨 : 典 型 锅 炉 为 元 宝 山 #2 炉 (600MW 亚 临 界 机 组 ) 九 台 #1 2 炉 (2x660MW 超 临 界 机 组 4. 八 角 切 圆 燃 烧 T 型 炉 配 风 扇 磨 : 典 型 锅 炉 为 伊 敏 #1 2 炉 (500MW 超 临 界 机 组 ) 5. 墙 式 对 冲 燃 烧 П 型 炉 配 中 速 磨 : 典 型 锅 炉 如 清 河 长 山 电 厂 300MW 亚 临 界 锅 炉 6. 墙 式 切 圆 燃 烧 П 型 炉 配 中 速 磨 : 典 型 锅 炉 如 上 都 #5~6 炉 (2x660MW 超 临 界 机 组 ) 2012-8-30 16
大 容 量 褐 煤 锅 炉 布 置 与 制 粉 系 统 选 型 Selection of Brown Coal-fired Boiler Types and Coal Pulverizing Systems 大 型 褐 煤 锅 炉 布 置 及 其 制 粉 系 统 的 选 择 主 要 取 决 于 褐 煤 的 水 分 对 于 全 水 分 35% 以 下, 低 位 发 热 量 12.5MJ/kg 左 右 的 老 年 褐 煤, 通 常 采 用 中 速 磨 煤 机 制 粉 系 统 和 П 型 锅 炉 布 置 ; 对 于 全 水 分 在 40% 以 上, 发 热 量 更 低 的 年 轻 褐 煤, 通 常 采 用 风 扇 磨 煤 机 和 塔 式 锅 炉 布 置 由 于 中 速 磨 制 粉 系 统 具 有 初 投 资 低 运 行 检 修 周 期 长 等 优 点, 褐 煤 锅 炉 宜 优 先 配 置 中 速 磨 制 粉 系 统 在 中 速 磨 制 粉 系 统 无 法 满 足 褐 煤 制 粉 要 求 时, 才 考 虑 用 风 扇 磨 制 粉 系 统 Π 型 锅 炉 是 国 内 应 用 最 为 广 泛 的 锅 炉 型 式 在 采 用 中 速 磨 制 粉 系 统 时, 通 常 选 用 Π 型 锅 炉 在 采 用 风 扇 磨 制 粉 系 统 时, 可 通 过 技 术 经 济 分 析 比 较, 确 定 选 择 塔 式 炉 或 Π 型 锅 炉 对 于 风 扇 磨 制 粉 系 统, 在 褐 煤 水 分 属 中 等 且 采 用 二 介 质 ( 热 炉 烟 + 热 风 ) 无 法 满 足 防 爆 要 求 时, 在 设 计 上 应 考 虑 采 用 三 介 质 ( 热 炉 烟 + 热 风 + 冷 风 ) 干 燥 系 统 2012-8-30 17
华 能 伊 敏 煤 褐 煤 发 电 厂 Huaneng Yimin Brown Coal-fired Power Plants 中 国 第 一 个 煤 电 一 体 化 电 厂, 目 前 装 机 容 量 为 340 万 千 瓦 一 期 工 程 :2x500MW 进 口 俄 罗 斯 超 临 界 机 组, 分 别 于 1998 年 11 月 和 1999 年 9 月 投 产 发 电, 与 之 配 套 的 露 天 矿 扩 建 之 后, 煤 炭 设 计 生 产 能 力 为 500 万 吨 / 年 二 期 工 程 :2x600MW 亚 临 界 机 组, 分 别 于 2007 年 6 月 12 月 投 产 发 电 三 期 工 程 :2x600MW 超 临 界 机 组, 分 别 于 2011 年 1 月 和 2010 年 12 月 投 产, 露 天 煤 矿 扩 建 生 产 能 力 达 到 1800 万 吨 2012-8-30
华 能 上 都 6x600MW 褐 煤 发 电 厂 Huaneng Shangdu 6x600MW Brown Coal Power Plants 一 二 期 工 程 :4x600MW 亚 临 界 机 组, 分 别 于 2006 年 和 2007 年 全 部 投 产 三 期 工 程 :2x660MW 2 超 临 界 机 组, 分 别 于 2011 年 8 月 和 12 月 投 产 发 电 锅 炉 汽 轮 发 电 机 组 分 别 由 哈 尔 滨 锅 炉 厂 东 方 汽 轮 机 厂 制 造 锅 炉 设 计 煤 种 : 内 蒙 古 锡 林 浩 特 褐 煤 低 位 发 热 量 Qnet,ar=14.72MJ/kg, 全 水 分 M t,ar =29.5%, 空 干 基 水 分 Mad=14.71% 挥 发 分 V df daf =46.8%, 灰 分 Aar=13 13.43% 2012-8-30 19
华 能 九 台 2x660MW 褐 煤 发 电 厂 Huaneng Jiutai 2x660MW Brown Coal Power Plant 国 内 首 台 自 主 设 计 制 造 亚 洲 最 大 的 塔 式 褐 煤 锅 炉 一 期 工 程 :2x660MW 国 产 超 临 界 机 组, 分 别 于 2009 年 10 月 和 12 月 全 部 投 产 发 电 锅 炉 汽 轮 发 电 机 组 分 别 由 哈 尔 滨 锅 炉 厂 和 哈 尔 滨 汽 轮 机 厂 制 造 锅 炉 设 计 煤 种 : 内 蒙 古 扎 赉 诺 尔 褐 煤 Mt=32.8%,Mad=6.51%,Aar=9.49%, Mad=6 Vdaf=44.3%,Qnet,ar=15.75MJ/kg 塔 式 锅 炉 配 风 扇 磨 煤 机 直 吹 式 制 粉 系 统, 干 燥 剂 采 用 高 温 炉 烟 热 风 和 冷 炉 烟 三 介 质 锅 炉 保 证 效 率 (BRL 工 况 ):91.8% 2012-8-30 20
Thank you very much for your kind attention ti Mr. Zhao Zongrang E-mail: Zhaozongrang@tpri.com.cn Mobile Phone:13609268068 Xi an Thermal Power Research Institute Co. Ltd 2012-8-30 21