13 江西分宜410th CFB锅炉改造工程设计特点.docx
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13江西分宜410thCFB锅炉改造工程设计特点
江西分宜410T/HCFB锅炉改造工程设计特点
江西省电力设计院姚琼
目录
1.前言
2.工程概况
3.锅炉本体特点介绍
4.燃烧系统及设备
5.汽水系统
6.主厂房布置
7.整套试运行概况
8.存在的问题及建议
9.总结
1.前言
循环流化床(CFB)锅炉是八十年代发展起来的高效率,低污染和良好综合利用的燃煤技术。
由于它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势,使其得到迅速发展。
我国是一个以煤为主的能耗大国,而劣质煤在其中占有相当大的比重。
在地方中小热电项目和自备电站中,循环流化床锅炉具有较大的应用前景,因此发展具有中国特色的循环流化床锅炉是我国锅炉行业的一个重要方向,这一方向得到国家的高度重视和大力支持。
通过国内内江高坝电厂引进410T/H循环流化床锅炉示范电站的建设,国内的有关单位和制造厂经过多年的消化吸收研究,取得了一整套经验。
具备了独立建设410T/H循环流化床锅炉的能力。
为了振兴民族工业,推动我国大型循环流化床锅炉的产业化,加速循环流化床燃烧技术在我国的消化吸收以及推广。
作为该产业化项目的依托工程,于2000年在江西分宜建设国有自主知识产权的410T/H的循环流化床锅炉示范项目。
2.工程概况
江西分宜电厂位于分宜县城西南11公里的塘边村,地处江西省西部,浙赣铁路横贯该县,分宜县属于新余市管辖。
该电厂位居赣西的负荷中心,曾是江西电网的主力电厂之一。
分宜地区有着丰富的煤炭资源,尤其是高硫(Sar>1%)低挥发份的劣质煤,本期工程即燃用本地的西茶煤、大光山煤和联营煤。
2.1电厂自然条件:
主厂房零米海拔标高75m(黄海高程)
环境温度:
多年绝对最高温度39.9℃
多年绝对最低温度-9.6℃
年平均相对湿度81%
地震烈度<6度
年平均气压1004.3hpa
2.1主机型号、参数及主要技术规范
2.1.1锅炉
制造厂:
哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产
型号:
HG-410/9.8-L.WM型循环流化床锅炉
BMR锅炉蒸发量:
410t/h
额定蒸汽压力:
9.8Mpa
额定蒸汽温度:
540℃
给水温度:
215℃
热风温度:
200℃
排烟温度:
134℃
空予器型式:
管式
绝热旋风分离器:
φ5200
冷渣器:
FAC-2/6-150型风水联合排渣控制冷却器
锅炉计算热效率:
89.04%
锅炉燃煤量(设计煤种):
55T/H
2.1.2汽轮机
制造厂:
哈尔滨汽轮机有限责任公司
型号:
N100-8.83/535型
型式:
冲动式、单轴、双缸、双排汽、冷凝式
额定主蒸汽压力:
8.83Mpa
额定主蒸汽温度:
535℃
额定进汽量:
357.85t/h
最大进汽量:
420t/h
额定功率:
100MW
最大功率:
115.7MW
夏季工况:
100MW
背压:
0.0049MPa
给水温度:
228.4℃
给水回热级数:
7级(2高加+1除氧+4低加)
冷却水温(额定/最高):
20/33℃
保证热耗:
8805.7KJ/KW.h
转速:
3000r/min
转向:
从汽轮机进汽端向发电机方向看为顺时针
配汽方式:
凸轮配汽,喷嘴调节
2.1.3发电机
制造厂:
哈尔滨电机厂有限责任公司
型号:
QF-100-2
额定功率:
100MW
视在功率:
117.647MVA
最大连续出力:
112MW
额定电压:
13.8KV
额定电流:
4922A
功率因数:
0.85(滞后)
额定转速:
3000r/min
额定频率:
50Hz
励磁方式:
由机端变压器经静止可控硅整流励磁
冷却方式:
空冷
2.3燃料特性
2.3.1煤质和石灰石分析
表2-1煤质元素分析(重量百分比)
名称
符号
单位
设计煤
(西茶)
校核煤1
(联营)
校核煤2
(大光山)
碳
Car
%
61.71
48.51
62.28
氢
Har
%
1.2
2.57
0.43
氧
Oar
%
1.92
3.78
1.4
氮
Nar
%
0.47
0.77
0.13
硫
Sar
%
0.72
0.64
1.8
灰
Aar
%
30.82
36.95
29.56
水份
Wat
%
3.2
6.78
4.4
收到基低位发热量
Qnet.ar
MJ/kg
21.39
18.21
21.57
干燥无灰基挥发份
Vdaf
%
6.1
21.02
4.29
表2-2石灰石特性(煅烧前)
序号
分析项目
单位
测定结果
1
CaCO3
%
84.17
2
MgCO3
%
6.43
3
H2O
%
0.08
4
其他
%
8.79
表2-3石灰石特性(煅烧后)
序号
分析项目
单位
测定结果
1
CaO
%
48.01
2
MgO
%
4.25
3
Na2O+K2O
%
0.74
4
SiO2
%
5.38
5
Al2O3
%
0.42
6
Fe2O3
%
0.11
7
SO3
%
无
8
P2O5
%
0.01
9
其他
%
1.55
10
Los
%
39.53
2.3.3点火燃油:
0号轻柴油
低位发热值:
41.868MJ/kg
硫≤0.2%
闭口闪点:
≥60℃
运动粘度(20℃时)3.0~8.0x10-6m2/s
灰份≤0.01%
水份痕迹
机械杂质无
凝固点≤0℃
2.4启动加砂要求
砂子成份
SiO270~85%
Ai2O35~15%
Fe2O31~5%
CaO0.5~2.0%
Na2O1.0~2.0%
K2O2.0~3.0%
H2O0.0~1.0%
砂子粒度:
0~0.13mm25%
0.13~0.18mm25%
0.18~0.25mm25%
0.25~0.6mm25%
3.锅炉本体特点介绍
3.1锅炉主要性能参数
项目
单位
设计值
锅炉效率
%
89.12
最大连续出力
T/h
410
最低连续出力
T/h
164
过热蒸汽温度
℃
540
过热蒸汽压力
MPa
9.9
锅炉燃煤量
T/H
55
锅炉石灰石耗量
T/H
4.18
锅炉排烟温度
℃
138
炉膛几何尺寸长宽
m
16.37
深
m
5.81
高
m
35
钙硫比
2.2
3.2锅炉总体布置
这台锅炉为露天布置,采用悬吊与支撑相结合的方式固定,锅炉构架为全钢结构,采用高强度螺栓连接。
锅炉汽包、炉膛、对流过热器和尾部竖井上段(含省煤器)均采用悬吊固定,炉膛两侧个布置的两个旋风分离器和空予器采用支承方式固定。
钢架两侧中心距为28米,前后中心距离为33米,大板梁标高为48.61米,锅炉顶部标高为50.85米。
汽包悬挂在炉膛前方的大板梁上,汽包中心标高为45.80米,其下4根集中下降管通过下部分配联箱与水冷壁相连,形成汽水蒸发系统的自然循环回路。
锅炉炉膛由膜式水冷壁构成,燃烧室中上部与前墙垂直布置四片水冷屏,后墙布置有5片过热屏(二级过热器)。
烟气通道内沿烟气流向先后布置了Ⅲ,Ⅰ级过热器。
与常规煤粉炉相仿,省煤器和卧式空予器布置在尾部对流竖井内。
3.3锅炉技术特点
(1)炉内物料采用高温循环,分离器工作温度与炉膛温度(~920℃)接近。
(2)为了简化炉墙结构和尾部对流烟道,本锅炉布置了顶棚及包墙过热器。
(3)本锅炉布置了飞灰在循环系统,将电除尘一电场下来的飞灰,以压缩空气打灰飞灰仓,然后通过一台高压风机,将飞灰送回炉膛再次然后,以降低飞灰的未完全燃烧损失,提高锅炉的燃烧效率。
(4)在四根循环灰回料管上给入燃煤和石灰石,并采取分级供风方式燃烧,同时实现炉内脱硫、控制Nox生成量和煤的流化燃烧。
(5)本锅炉采用水冷布风板,使布风板得到可靠的冷却。
布风板管间鳍片上布置有钟罩式风帽,每个风帽由较小直径的的内管和较大直径的外罩组成,外罩与内管之间用罗纹连接。
这种风帽具有流化均匀,不堵塞,不磨损,安装维修方便的特点。
(6)在锅炉的两侧分别布置了两个高温旋风分离器,旋风分离器回料腿下布置了一个非机械型自平衡式回料阀,流化密封风由高压风机单独供给。
并在回料口上设有燃煤,石灰石,循环飞灰的入口,可使来料均匀供入炉膛。
(7)启动燃烧器采用了床上启动与床下启动相结合。
其中床下两只负荷约为12%MCR,床上四只负荷约为18%MCR,总的启动负荷为30%MCR。
启动燃烧器采用内回油机械雾化方式,使启动燃烧器有足够的负荷调节比,以满足锅炉温升速度的要求。
(8)采用风水联合冷渣器,冷渣器中布置有受热面,使灰渣得到充分冷却,灰渣出口温度达到150℃以下。
3.4锅炉工艺流程
根据设计,占锅炉总分量~50%的一次风由一次风机升压后进入卧式空予器加热,经布风板供入炉膛。
二次风在炉膛下部锥段内分两层沿周供入,锥段以下为湍动床,以上形成快速床。
在MCR工况下,炉膛的设计温度为920℃,烟气的空塔速度为5m/s左右。
携带并输送大量细颗粒的高温烟气从炉顶两侧墙分别进入四个高温旋风分离器内,其中绝大部分颗粒被分离下来,作为循环灰通过自平衡式回料阀返回炉膛底部的密相区,形成循环床。
足够量的颗粒返混是控制炉膛温度并使其分布均匀和保证炉内传热强度的必要条件。
<7mm的锅炉燃煤和<1mm的脱硫用石灰石细末分别通过四个循环回料腿与高温灰混合后一起供入炉膛。
锅炉采用与蒸发循环系统相连的水冷布风板。
布风装置采用可防止床料颗粒倒灌入风室的钟罩式风帽。
床底大颗粒或其他块状异物向布置在炉膛侧的4个排渣孔排出。
每个排渣孔配置一台风水联合冷渣器,底渣排入量由排渣控制器依照煤量,床压等信号,通过排渣孔电动调节门的开度来控制。
由并联的四台高温旋风分离器排出的高温烟气依次经过布置在炉顶烟道内的Ⅲ,Ⅰ级过热器受热面,进入布置有省煤器和一、二次空予器的尾部烟道,然后进入一台双室三电场的的静电除尘器净化,最后通过两台并联的引风机送入烟囱。
在尾部烟道的两个集灰斗和3电场电除尘器下的12个集灰斗中的飞灰采用仓泵自动定期自动的输送到飞灰仓内,然后用罐装汽车运走。
为了保证锅炉燃烧效率和提该石灰石利用率,将电除尘一电场下的飞灰送回炉膛,形成飞灰在循环。
为了便于向炉膛内给入启动床料及在运行中即使补充床料,在炉右侧布置了加砂装置。
锅炉采用平衡通风方式运行,配备两台一次风机,一台二次风机,两台引风机和两台冷渣风机(一运一备)两台罗兹高压返料风机(一运一备)。
运行时,炉膛出口负压维持在-100Pa,炉膛压力沿床高逐渐降低,底部为最大。
为了保证物料流化,炉膛下部气速有一最低下限值,运行中必须高于此值。
作为脱硫伎使用的石灰石粉经回料腿进入炉膛,煅烧后生成CaO颗粒与煤中硫燃烧生成的SO2气体进行固硫化反应,生成CaSO4,实现炉内脱硫。
给入锅炉的石灰石有螺旋给料机控制,依锅炉排烟中的SO2浓度自动控制。
锅炉装有总燃油功率为30%MCR的燃油加热装置。
在锅炉启动初期用以提高锅炉本题和床料温度,使入炉煤着火燃烧。
同时,可精确控制炉膛温升率。
而当给没系统出现故障,给煤中断而使床温下降时,油枪自动投运,维持床温几部分锅炉负荷。
4.燃烧系统及设备
4.1一次风系统
该系统配有两台一次风机,两台点火增压风机。
一次风从一次风机开始,经管式空予器加热后,分为两部分:
约占一次风量90%的热风去燃烧室底部的流化风室做为床料流化风;约10%的热风则做为播煤风被送往4个回料阀上的给煤入口处,用来防止炉膛热烟气反窜入给煤系统,以保证燃煤顺利进入炉膛。
此外,另外少部分未加热的一次风被引出,为给煤系统中的给煤机提供密封风,使给煤机腔体内为常温正压环境,以保证给煤系统的安全运行。
本系统还设有两台点火增压风机,在锅炉启动工况投入运行。
启动用风取自空予器前的一次冷风,经点火风机升压后,接入锅炉床下燃烧器。
为防止冬季气温过低,而导致锅炉尾部受热面的腐蚀,一次风系统还设有热风再循环管道。
整个一次风系统的一次风量约为锅炉总风量的50%,播煤风量约为锅炉总风量的5%,经过一次风机的风量占锅炉总风量的55%左右。
一次风机有关参数:
单位
计算
选用
裕量
型式
离心式
台数
台
2x50%
设计供货
成都电力机械厂
流量
Nm3/s
29.01
39.55
20%
全压
kPa
20.72
25.28
22%
控制方式
进口导叶
电机功率
KW
1400
电机转速
r/min
1495
电压
V
6000
点火增压风机有关参数:
单位
计算
选用
裕量
型式
离心式
台数
台
2
设计供货
四平鼓风机厂
流量
Nm3/s
4.5
全压
kPa
4
控制方式
进口导叶
电机功率
KW
30
电机转速
r/min
1495
电压
V
380
4.2二次风系统
该系统配有一台二次风机。
二次风从二次风机开始,经管式空予器加热后,进入锅炉的二次风环形风箱,再经喷管以一定风速送入燃烧室,提供二次风进一步完成燃烧过程。
为实现分级燃烧,从二次风箱上引出的风管分两层送入燃烧室内。
此外,从二次风箱上还引出风管,供床上启动燃烧器启动时用风。
其中上层二次风约占二次风总量的60%,下层二次风约占二次风总量的40%,经过二次风机的风量占锅炉总风量的37%左右。
二次风机有关参数:
单位
计算
选用
裕量
型式
离心式
台数
台
1x100%
设计供货
成都电力机械厂
流量
Nm3/s
39.03
48.56
20%
全压
kPa
13.64
17.73
30%
控制方式
进口导叶
电机功率
KW
1250
电机转速
r/min
1491
电压
V
6000
4.3冷渣风系统
风水联合控制排渣冷却器(冷渣器)的风由专门的冷渣器风机提供,本系统设有两台100%容量备用的冷渣器风机。
冷渣风系统从冷渣风机开始,进入冷渣器冷却锅炉底渣。
通过冷渣器之后的热风则送入炉膛,作为辅助燃烧配风。
冷渣风量占锅炉总风量的5.6%左右。
冷渣风机有关参数:
单位
计算
选用
裕量
型式
离心式
台数
台
2x100%
设计供货
四平鼓风机厂
流量
Nm3/s
5.92
7.37
20%
全压
kPa
23
控制方式
进口导叶
电机功率
KW
250
电机转速
r/min
2995
电压
V
6000
4.4高压风系统
该系统配置两台高压流化风机,一运一备。
高压风机出来的高压风被分别送往4个返料腿平衡阀作为流化密封风。
并在高压风机出口接有一路去一次风系统,作为泄压保护。
高压风机在锅炉运行的任何工况下都处于运行状态。
高压风量约占锅炉总风量的1.1%。
高压风机有关参数:
单位
计算
选用
裕量
型式
罗茨风机
台数
台
2x100%
设计供货
长沙鼓风机厂
流量
Nm3/s
1.16
1.73
49%
全压
kPa
50
60
20%
电机功率
KW
160
电机转速
r/min
998
电压
V
380
4.5烟气系统
该系统配有两台引风机,一台电除尘器。
锅炉燃烧产生的烟气先进入旋风分离器,在旋风分离器里,烟气中较大的颗粒被分离出来返回炉膛,而烟气则携带小颗粒流经布置在尾部烟道中的过热器,省煤器,空予器。
再经电除尘器除尘后通过引风机和烟囱排入大气。
引风机有关参数:
单位
计算
选用
裕量
型式
离心式
台数
台
2x50%
设计供货
武汉鼓风机厂
流量
Nm3/s
59.17
71
20%
全压
kPa
5.15
6.7
30%
控制方式
液力偶合器
电机功率
KW
1000
电机转速
r/min
996
电压
V
6000
电除尘器有关参数
型式:
双室三电场
除尘器入口烟气量:
700000m3/h
除尘器入口烟气温:
134℃
除尘器入口含尘量:
30.42g/Nm3(设计煤种)
烟囱高度为120m,出口内径为φ3500mm。
4.6点火助燃油系统
本锅炉启动燃烧器分床下布置和床上布置二种,油喷咀均为机械雾化方式。
床下设二支风道油燃烧器,在进入床下一次风箱的两个一次风道上各有一个,在床上设四支启动油燃烧器,在炉膛左、右侧墙上各二支。
所有燃烧器的总出力可以达到40%BMCR。
燃烧器有关参数
单位
床上燃烧器
床下燃烧器
台数
套
4
2
每台出力
Kg/h
1250
1500
燃油压力
MPa
2.97
2.97
雾化方式
机械雾化
机械雾化
4.7给煤系统
该系统中有两个煤仓,两路独立的给煤线,每路独立的给煤线对应两个给煤点。
给煤点位于密封回料管上,同时每个回料管上还有一个石灰石给料点和一个飞灰再循环的接入点,故本炉共4个给煤点,4个石灰石给料点和四个飞灰再循环接入点。
对于每路给煤线,煤从煤仓排到埋刮板给煤机,每台给煤机有两个出料口,煤从给煤机分两路分别通过一个旋转给料阀进入密封回料管,与循环灰一起进入炉膛。
锅炉的燃煤量为55T/H,锅炉的每路给煤线均能满足100%BMR负荷要求。
煤仓参数
型式:
钢结构筒形
容量:
490m3
数量:
2个
给煤机参数
型号:
MG-40SC埋刮板给煤机
数量:
两台
输送能力:
5~65T/H
布置方式:
上10.5度布置
给煤距离:
第一出料口为18605mm,第二出料口为27281mm
电动机功率:
11KW
4.8石灰石系统
本工程石灰石粉采用购买成品粉的方式。
用密罐车将成品粉送至现场,用压缩空气将石灰石粉送入石灰石粉仓。
本系统设置一个石灰石粉仓,石灰石粉从粉仓经过一个中间仓进入一台螺旋输粉机之后,在风粉混合器内和来自石灰石风机的高压风混合,被输送进入炉膛燃烧。
石灰石风机有关参数:
单位
计算
选用
裕量
型式
罗茨风机
台数
台
2x100%
设计供货
长沙鼓风机厂
流量
Nm3/s
0.87
全压
kPa
49
电机功率
KW
75
电机转速
r/min
1480
电压
V
380
石灰石粉仓参数
型式:
钢结构筒形
容量:
200m3
数量:
1个
4.9加砂系统
本工程设一套独立的加砂系统。
该系统有一台斗式提升机和一台50m3砂仓。
砂由汽车卸入零米砂坑中,再通过斗式提升机进入砂仓。
砂仓中的砂通过自重及压缩空气进入炉膛。
砂在锅炉中有两个作用:
一是在锅炉冷态启动时作为床料加入炉内,以便形成床压;二是当锅炉燃用低灰分煤时。
加入一部分砂作为床料补充料,以保证锅炉循环倍率。
4.10排渣系统
锅炉采用连续排渣方式运行,保证锅炉稳定运行和床内料层厚度。
锅炉采用四台风水联合式冷渣器,即采用冷渣器内布置受热面并通过冷风流化大渣、冷却的方式,共同将锅炉排渣冷却至150℃。
在炉膛的左侧墙开有四个排渣口,在排渣管上装有电动排渣阀,保证锅炉顺列排渣。
考虑到锅炉煤质的一定适应范围和运行的变化,冷渣器的设计具有足够的余量,可满足锅炉设计煤种负荷200%的冷却渣量。
冷渣器排出的低温灰渣由机械设备送往渣仓(由除灰专业负责)。
所采用的冷却风由单独的冷渣风系统提供,来自于两台100%容量的冷渣器风机;冷却水来自于凝结水系统的轴封加热器之后,通过冷渣水泵升压通过冷渣器受热面之后返回除氧器。
冷渣器参数:
冷却方式:
风水联合
数量:
4台
单个冷渣器设计最大排渣量:
8t/h
冷渣器冷却风量:
12021m3/h
冷渣器冷却风压:
8kPa
冷渣器进/出口风温:
20/320℃
冷渣器冷却水量:
10t/h
冷却水压:
0.1Mpa
冷渣器进/出口水温:
35/65℃
冷渣器进/出口渣温:
920/150℃
正常运行底渣占总灰量的比例:
45%
锅炉底渣量(设计煤种):
8.46t/h
4.11飞灰再循环系统
由于锅炉燃用设计煤种(西茶煤)为难燃尽的无烟煤,采用飞灰再循环。
即将电除尘一电场下灰斗所收集的飞灰除了可以送望灰库以外,还可以使用高压风再送回炉膛再次燃烧,以保证锅炉燃烧效率。
本飞灰再循环系统主要由以下设备组成:
一台再循环灰仓和一台加料仓;两台SCX-200螺旋给料机;一台飞灰再循环风机。
飞灰系统设计参数:
锅炉总灰量:
19761kg/h
飞灰份额:
0.55
飞灰量:
10870kg/h
飞灰再循环倍率:
0.1
飞灰再循环量:
5825kg/h
飞灰再循环输送空气量占锅炉总风量份额:
0.65%
飞灰再循环空气耗量:
2500m3/h
飞灰再循环风机有关参数:
单位
计算
选用
裕量
型式
罗茨风机
台数
台
1x100%
设计供货
章丘鼓风机厂
流量
Nm3/s
0.91
全压
kPa
39.2
电机功率
KW
55
电机转速
r/min
1495
电压
V
380
5.汽水系统
410T/HCFB锅炉汽水系统与常规的PC锅炉并无很大差别,该锅炉的汽水系统采用自然循环方式。
锅炉配备2台电动给水泵(2x100%),其中一台备用。
给水经省煤器加热后进入汽包。
汽包与下降管,下部分配集箱,水冷壁一起形成自然循环回路。
饱和蒸汽流出汽包后依次经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过热器送往汽机。
6.主厂房布置
主厂房布置的主要尺寸
序号
名称
单位
尺寸
1
主厂房柱距
m
8
2
汽机房结构型式
砼
3
汽机房跨度
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- 13 江西分宜410th CFB锅炉改造工程设计特点 江西 分宜 410 th CFB 锅炉 改造 工程设计 特点