超临界循环流化床锅炉给煤系统选型探析

循环流化床是近十几年来在国际上发展起来的新一代高效?低污染清洁燃烧技术,循环流化床锅炉以其燃料适应性强?系统简单?操作运行方便等优点发展迅速?循环流化床锅炉早期主要是用来燃烧劣质煤,随着技术不断更新,目前很多生物质电厂?垃圾电站也都采用循环流化床锅炉,但是由于受燃料来源限制,生物质及垃圾电站规模一般都比较小,难以大型化发展?目前多数300MW等级的循环流化床锅炉主要以燃烧煤矸石?煤泥等劣质煤为主?随着锅炉技术不断发展,未来火电建设将主要是发展高效率?高参数的超临界和超超临界火电机组,在发达国家已得到广泛研究和应用?目前国内超临界锅炉运行业绩均为煤粉炉,循环流化床锅炉还没有运行实例?针对内蒙古电力勘测设计院有限责任公司已设计完成在建的华电朔州一期热电机组工程350MW超临界循环流化床锅炉的给煤系统选型进行论述?

1、工程概况

工程装机方案为:2×1204t/h超临界?循环流化床直流锅炉+2×350MW超临界?一次中间再热?供热抽汽?直接空冷凝汽式汽轮机?

1.1 主机技术条件

锅炉为超临界参数变压直流炉,循环流化床燃烧方式,一次中间再热?平衡通风?全钢构架结构;岛式布置,锅炉采用紧身封闭?采用定—滑—定或定压方式运行?锅炉采用高温旋风分离器进行气固分离?

超临界?一次中间再热?单轴?双缸双排汽?采暖抽汽,直接空冷凝汽式汽轮机?汽轮机抽汽回热级数为7级?汽轮机采用高中压缸联合启动方式?

锅炉的主要技术参数:过热蒸汽流量为1204t/h;过热蒸汽出口压力为25.3MPa;过热蒸汽出口温度为571℃;再热蒸汽流量为1021.3t/h;再热蒸汽进口压力为4.41MPa;再热蒸汽出口压力为4.11MPa;再热蒸汽进口温度为318.3℃;再热蒸汽出口温度为571℃;省煤器进口给水温度为281.1℃;省煤器进口给水压力为28.512MPa;排烟温度为135℃(修正后);锅炉保证热效率(按低位发热量)为91.8%;锅炉不投油最低稳燃负荷为≤锅炉最大负荷的30%?

1.2 燃料

工程燃料是煤矸石?洗中煤(包括煤泥),煤矸石与洗中煤的掺烧比例为6∶4?工程燃料低位发热值为12340kJ/kg,符合国家发展和改革委员会办公厅发改办能源[2004]864号文件《关于燃煤电站项目规划和建设有关要求的通知》和[2007]141号文件《热电联产和煤矸石综合利用发电项目建设管理暂行规定》中对煤矸石发电项目煤矸石比重不低于60%?热值不大于12550kJ/kg的规定,属于国家政策指导和统筹下的资源综合利用项目?

2、给煤系统及辅助设备选择

工程采用前后墙给煤方式,破碎后的原煤(粒径0mm~10mm)经输煤皮带进入炉前原煤仓,经落煤管由给煤机送入炉膛,燃烧后的炉渣经冷渣器冷却后排出?

2.1 原煤仓

GB50660—2011大中型火力发电厂设计规范中锅炉原煤仓及煤粉仓储煤量应符合下列规定:对于燃用低热值煤的循环流化床锅炉,原煤仓总有效储煤量宜按设计煤种满足锅炉最大连续蒸发量时6h以上耗煤量设计?对于本工程来说,设计煤种单台炉耗煤量为283.9t/h,炉前设置5个原煤仓,每个原煤仓计算全容积应≥463m3,该工程煤斗全容积493m3,可满足上述要求?

2.2 给煤机

GB50660—2011大中型火力发电厂设计规范中给煤系统应符合下列规定:对于其它形式的循环流化床锅炉,当给煤线路为4条及以下时,其炉前给煤系统设计出力宜为当1条给煤线路设备故障时,其余给煤线路设备应满足锅炉最大连续蒸发量所需设计煤种耗煤量的要求;当给煤线路为4条以上时,其炉前给煤系统的设计出力宜为当2条给煤线路设备故障时,其余给煤线路设备应满足锅炉最大连续蒸发量所需设计煤种耗煤量的要求?给煤系统布置见图1?

工程采用前后墙10个点给煤,前墙设置6个给煤口,后墙设置4个给煤口?前墙采用皮带称重式给煤机一级给煤,后墙采用皮带称重式给煤机和埋刮板式给煤机两级给煤,第二级埋刮板式给煤机对应锅炉后墙给煤口,每台埋刮板式给煤机对应2个给煤口?工程设计煤种单台炉耗煤量为283.9t/h,每点给煤量为28.39t/h?

如图1所示,工程有8条给煤线路,当炉后2条给煤线路故障时,炉前6条给煤线路应满足锅炉最大连续蒸发量所需设计煤种耗煤量的要求,则炉前给煤机每台出力应≥47.3t/h;当炉前其中2条给煤线路故障时,其余每点给煤口出力应≥35.5t/h,则炉后给煤机出力应≥35.5×2=71t/h?综上,工程给煤机出力:炉前给煤机出力10t/h~60t/h,炉后给煤机出力10t/h~80t/h?

2.3 煤仓疏松装置

工程考虑原煤仓容积较大,且受给煤口限制不能设置圆形双曲线煤仓,因此需要考虑原煤仓防堵措施,本工程采取以下两种防堵方式?

2.3.1 内部疏松装置

疏松机装于煤仓落煤口两侧,每套疏松机由若干与原煤仓内壁截面相适应的弧形刮板?液压系统?PLC控制系统组成?其工作原理为:当原煤仓堵煤时,疏松装置感受到断煤信号,电机带动液压系统开始工作,疏松机械沿内壁上下运动,将堵煤“犁”通?

2.3.2 仓壁振打气锤

振打气锤全自动操作:设有堵煤信号装置,堵塞断流后,自动发现,自动启动,疏松畅通后自动停机;给煤机运行时,给煤机断煤自动疏松,20s发断煤热工

信号;也可手动控制仓壁振打气锤动作;给煤机运行时,仓壁振打气锤可设定定时间隔时间动作?

3、结语

超临界循环流化床锅炉具有燃料适应广?低污染排放及效率高的优点,是未来清洁发电技术的主力?给煤系统是循环流化床锅炉系统设计中一个重要的环节,结合电厂实际,并依据《大中型火力发电厂设计规范》,论述超临界循环流化床锅炉给煤系统设备选型,工程给煤系统选型可满足超临界循环流化床锅炉安全?经济运行的要求?

文献信息

段会新,闫保柱,王中正. 超临界循环流化床锅炉给煤系统选型探析[J]. 能源与节能,2016,03:28-29+33.