生物质直燃CFB锅炉技术
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中国科学院工程热物理研究所 Institute of Engineering Thermophysics, Chinese Academy of Sciences
生物质直燃CFB锅炉技术
2019年4月18日
生物质燃烧需要解决的问题 生物质直燃CFB锅炉技术路线 生物质直燃CFB锅炉实践 中科院生物质锅炉案例介绍
玉米秸秆制乙醇残渣
CFB
烟气分析 飞灰取样
底渣取样
0.15MW CFB test Rig
温度/℃
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100
0
T1 T2 T3 T4 T5
12:16 12:33 12:50 13:07 13:24 13:41 13:58
时间/hh:mm
%
22.3
3.54
收到基水分
百度文库
%
9.80
31.48
干燥小无麦灰水基挥稻发杆份 的灰中还含有较高% 的钾、1钠6.6碱4 金属，8导6.1致1
收灰到熔基点低位降发低热量，800 ℃左右粘结kcal/kg
4938
2750
生物质锅炉需要解决的问题
1. 生物质灰碱金属含量高，有粘结低温结焦风险，－燃烧温 度控制在800℃以下；
温度/℃ 密相区床层差压/kPa
玉米秸秆生物质燃料燃烧试验
1000
900
800
700
600
开始升温
500
T1
400
T2
T3
300
T4
T5
200
返料器温度
100
0
17:51 18:08 18:25 18:42 18:59
时间/hh:mm
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
18:07 18:24 18:41 18:58 19:15 19:32
生物质直燃CFB锅炉实践
1. 2002年，中国科学院工程热物理研究所开始进行燃烧生物质的CFB 锅炉的试验室研究工作；
2. 2008年8月，直燃玉米芯的14MWt CFB热水锅炉投入商业运行，用 户为甘肃酒泉先锋种业有限公司；
3. 2010年3月，主要燃用稻壳、锯木屑、山林薪柴、竹制品的75t/h CFB发电锅炉投运，用户为浙江长广（集团）有限责任公司生物质 发电分公司；
四川盈基130t/h燃生物质 CFB热力计算汇总
炉膛 汽冷旋风筒 高温屏 中温屏 吊挂管 低过 省煤器 空预器
60
42
51
51 42 38 32 51
792
46
760
183 183 140 1104 5026 4984 140
主要内容
生物质燃烧需要解决的问题 生物质直燃CFB锅炉技术路线 生物质直燃CFB锅炉实践 中科院生物质锅炉案例介绍
生物质燃烧需要解决的问题 生物质直燃CFB锅炉技术路线 生物质直燃CFB锅炉实践 中科院生物质锅炉案例介绍
生物质元素/及工业分析
项目
烟煤
生物质秸秆
收到基碳
%
60.26
31.99
收到基氢
%
2.08
4.07
收到基氧
%
3.84
28.25
收到基氮
%
0.96
0.60
收到基硫
%
0.42
0.01
收到基灰分
时间/hh:mm
炉膛温度、密相区床层压差的变化
生物质直燃CFB锅炉实践
1. 2002年，中国科学院工程热物理研究所开始进行燃烧生物质的CFB 锅炉的试验室研究工作；
2. 2008年8月，直燃玉米芯的14MWt CFB热水锅炉投入商业运行，用 户为甘肃酒泉先锋种业有限公司；
3. 2010年3月，主要燃用稻壳、锯木屑、山林薪柴、竹制品的75t/h CFB发电锅炉投运，用户为浙江长广（集团）有限责任公司生物质 发电分公司；
管子受热面腐蚀速度与管壁面温度有密切联系
空气预热器工作区间
过热器工作区间
金
属
腐
蚀
速
省煤器工作区间
度
Thermophysics
130t/h燃生物质 高温过热器的碱金属腐蚀
Thermophysics
主要内容
生物质燃烧需要解决的问题 生物质直燃CFB锅炉技术路线 生物质直燃CFB锅炉实践 中科院生物质锅炉案例介绍
生物质直燃CFB锅炉技术路线
1. 高温级受热面全部布置在炉内，高温、 中温过热器，高温再热器（如果有）布 置在炉内，材料必须是TP347H；
2. 流化速度4m/s左右,高度同燃煤锅炉； 3. 炉膛温度800℃以下，水冷屏进行调节； 4. 低温级过热器采用顺列逆流布置； 5. 省煤器的采用错排或H型鳍片布置； 6. 空气预热器用陶瓷管； 7. 尾部受热面必须有放渣位置。
1. 2002年，中国科学院工程热物理研究所开始进行燃烧生物质的CFB 锅炉的试验室研究工作；
2. 2008年8月，直燃玉米芯的14MWt CFB热水锅炉投入商业运行，用 户为甘肃酒泉先锋种业有限公司；
3. 2010年3月，主要燃用稻壳、锯木屑、山林薪柴、竹制品的75t/h CFB发电锅炉投运，用户为浙江长广（集团）有限责任公司生物质 发电分公司；
4. 2012年2月，主要燃用木片、树根、玉米秆和棉杆的130t/h CFB发 电锅炉投运，用户为河北省邯郸市馆陶新能生物质热电有限公司，
5. 2016年8月，主要燃用混合生物质的超高压带再热130t/h CFB发电 锅炉投运，用户为山东临沂琦泉兰陵生物质热电有限公司，连续 运行时间6个月。
玉米秸秆生物质燃料燃烧试验
4. 2012年2月，主要燃用木片、树根、玉米秆和棉杆的130t/h CFB发 电锅炉投运，用户为河北省邯郸市馆陶新能生物质热电有限公司；
5. 2016年8月，主要燃用混合生物质的超高压带再热130t/h CFB发电 锅炉投运，用户为山东临沂琦泉兰陵生物质热电有限公司，连续 运行时间6个月。
生物质直燃CFB锅炉实践
生物质直燃CFB锅炉技术路线
山东临沂130t/h燃煤 CFB热力计算汇总（无锡华光）
名 称 炉膛 汽冷旋风筒 包墙 高过 屏过 低过 省煤器 空预器
管子外径
60
34
51
38 42 38 32 40
受热面积
604
52
温度
880
230 541 146 531 2011 3178 136
名称 管子外径 受热面积 温度
2. 碱金属腐蚀问题－受热面温度进行管材选型； 3. 生物质密度小，燃煤1/8－进料口必须很大，可正压给料； 4. 灰含量少－实际不小（木材剩余物除外）； 5. 超高压带再热的生物质直燃锅炉效率37%，采用高蒸汽参数
可弥补生物质燃料价格高、电站建设成本高的缺陷（我国 百万机组的千瓦造价大约4500元，生物质是1万元）。
生物质直燃CFB锅炉技术
2019年4月18日
生物质燃烧需要解决的问题 生物质直燃CFB锅炉技术路线 生物质直燃CFB锅炉实践 中科院生物质锅炉案例介绍
玉米秸秆制乙醇残渣
CFB
烟气分析 飞灰取样
底渣取样
0.15MW CFB test Rig
温度/℃
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100
0
T1 T2 T3 T4 T5
12:16 12:33 12:50 13:07 13:24 13:41 13:58
时间/hh:mm
%
22.3
3.54
收到基水分
百度文库
%
9.80
31.48
干燥小无麦灰水基挥稻发杆份 的灰中还含有较高% 的钾、1钠6.6碱4 金属，8导6.1致1
收灰到熔基点低位降发低热量，800 ℃左右粘结kcal/kg
4938
2750
生物质锅炉需要解决的问题
1. 生物质灰碱金属含量高，有粘结低温结焦风险，－燃烧温 度控制在800℃以下；
温度/℃ 密相区床层差压/kPa
玉米秸秆生物质燃料燃烧试验
1000
900
800
700
600
开始升温
500
T1
400
T2
T3
300
T4
T5
200
返料器温度
100
0
17:51 18:08 18:25 18:42 18:59
时间/hh:mm
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
18:07 18:24 18:41 18:58 19:15 19:32
生物质直燃CFB锅炉实践
1. 2002年，中国科学院工程热物理研究所开始进行燃烧生物质的CFB 锅炉的试验室研究工作；
2. 2008年8月，直燃玉米芯的14MWt CFB热水锅炉投入商业运行，用 户为甘肃酒泉先锋种业有限公司；
3. 2010年3月，主要燃用稻壳、锯木屑、山林薪柴、竹制品的75t/h CFB发电锅炉投运，用户为浙江长广（集团）有限责任公司生物质 发电分公司；
四川盈基130t/h燃生物质 CFB热力计算汇总
炉膛 汽冷旋风筒 高温屏 中温屏 吊挂管 低过 省煤器 空预器
60
42
51
51 42 38 32 51
792
46
760
183 183 140 1104 5026 4984 140
主要内容
生物质燃烧需要解决的问题 生物质直燃CFB锅炉技术路线 生物质直燃CFB锅炉实践 中科院生物质锅炉案例介绍
生物质燃烧需要解决的问题 生物质直燃CFB锅炉技术路线 生物质直燃CFB锅炉实践 中科院生物质锅炉案例介绍
生物质元素/及工业分析
项目
烟煤
生物质秸秆
收到基碳
%
60.26
31.99
收到基氢
%
2.08
4.07
收到基氧
%
3.84
28.25
收到基氮
%
0.96
0.60
收到基硫
%
0.42
0.01
收到基灰分
时间/hh:mm
炉膛温度、密相区床层压差的变化
生物质直燃CFB锅炉实践
1. 2002年，中国科学院工程热物理研究所开始进行燃烧生物质的CFB 锅炉的试验室研究工作；
2. 2008年8月，直燃玉米芯的14MWt CFB热水锅炉投入商业运行，用 户为甘肃酒泉先锋种业有限公司；
3. 2010年3月，主要燃用稻壳、锯木屑、山林薪柴、竹制品的75t/h CFB发电锅炉投运，用户为浙江长广（集团）有限责任公司生物质 发电分公司；
管子受热面腐蚀速度与管壁面温度有密切联系
空气预热器工作区间
过热器工作区间
金
属
腐
蚀
速
省煤器工作区间
度
Thermophysics
130t/h燃生物质 高温过热器的碱金属腐蚀
Thermophysics
主要内容
生物质燃烧需要解决的问题 生物质直燃CFB锅炉技术路线 生物质直燃CFB锅炉实践 中科院生物质锅炉案例介绍
生物质直燃CFB锅炉技术路线
1. 高温级受热面全部布置在炉内，高温、 中温过热器，高温再热器（如果有）布 置在炉内，材料必须是TP347H；
2. 流化速度4m/s左右,高度同燃煤锅炉； 3. 炉膛温度800℃以下，水冷屏进行调节； 4. 低温级过热器采用顺列逆流布置； 5. 省煤器的采用错排或H型鳍片布置； 6. 空气预热器用陶瓷管； 7. 尾部受热面必须有放渣位置。
1. 2002年，中国科学院工程热物理研究所开始进行燃烧生物质的CFB 锅炉的试验室研究工作；
2. 2008年8月，直燃玉米芯的14MWt CFB热水锅炉投入商业运行，用 户为甘肃酒泉先锋种业有限公司；
3. 2010年3月，主要燃用稻壳、锯木屑、山林薪柴、竹制品的75t/h CFB发电锅炉投运，用户为浙江长广（集团）有限责任公司生物质 发电分公司；
4. 2012年2月，主要燃用木片、树根、玉米秆和棉杆的130t/h CFB发 电锅炉投运，用户为河北省邯郸市馆陶新能生物质热电有限公司，
5. 2016年8月，主要燃用混合生物质的超高压带再热130t/h CFB发电 锅炉投运，用户为山东临沂琦泉兰陵生物质热电有限公司，连续 运行时间6个月。
玉米秸秆生物质燃料燃烧试验
4. 2012年2月，主要燃用木片、树根、玉米秆和棉杆的130t/h CFB发 电锅炉投运，用户为河北省邯郸市馆陶新能生物质热电有限公司；
5. 2016年8月，主要燃用混合生物质的超高压带再热130t/h CFB发电 锅炉投运，用户为山东临沂琦泉兰陵生物质热电有限公司，连续 运行时间6个月。
生物质直燃CFB锅炉实践
生物质直燃CFB锅炉技术路线
山东临沂130t/h燃煤 CFB热力计算汇总（无锡华光）
名 称 炉膛 汽冷旋风筒 包墙 高过 屏过 低过 省煤器 空预器
管子外径
60
34
51
38 42 38 32 40
受热面积
604
52
温度
880
230 541 146 531 2011 3178 136
名称 管子外径 受热面积 温度
2. 碱金属腐蚀问题－受热面温度进行管材选型； 3. 生物质密度小，燃煤1/8－进料口必须很大，可正压给料； 4. 灰含量少－实际不小（木材剩余物除外）； 5. 超高压带再热的生物质直燃锅炉效率37%，采用高蒸汽参数
可弥补生物质燃料价格高、电站建设成本高的缺陷（我国 百万机组的千瓦造价大约4500元，生物质是1万元）。