410t/h高壓循環(huán)流化床鍋爐

一、主要設計參數(shù)

為借鑒國外循環(huán)流化床鍋爐技術的成功經(jīng)驗，加快發(fā)展循環(huán)流化床燃燒技術，以及探索四川火力發(fā)電廠燃用高硫高灰煤的有效途徑，我國從奧斯龍公司購進一臺410t/h Pyroflow 型循環(huán)流化床鍋爐及自動控制系統(tǒng)和主要輔助設備，1996年在四川內江示范電站投產(chǎn)運行。該型鍋爐代表當時的世界先進水平。
鍋爐設計煤種的人爐粒徑為O-7mm（煤質分析數(shù)據(jù)) ；采用石灰石作為脫硫劑．對于設計燃料和給定的石灰石，在過量空氣系數(shù)保持1.2 和Ca/S摩爾比為2.2的條件下，要求標準狀況下煙氣中氣體污染物排放量NO₂（200mg/m³，SO₂《700mg/m³，石灰石特性和顆粒篩分,鍋爐技術規(guī)范列于表。
二、鍋爐整體布置與技術特點
1 ．鍋爐整體布置
鍋爐為露天布置，采用懸吊與支承結合的方式固定；鍋爐構架為全鋼結構，采用高強度螺栓聯(lián)接。鍋爐汽包、爐膛、對流過熱器和尾部豎并上段（含省煤器）均采用懸吊固定，爐膛前布置的兩個旋風分離器和空氣預熱器用支承方式固定。鋼構架兩側中．心距為25.8m ，前后中心距為30m ，大板梁標高為47.2m ，鍋爐頂部標高為50m，汽包懸掛在爐膛和尾部豎井之間爐頂?shù)拇蟀辶荷�，汽包中心標高�?span lang="EN-US">42.7m , 4 根集中下降管穿過第一級過熱器后的斜煙道，并通過下部分配聯(lián)箱與水冷壁相連接，形成蒸發(fā)系統(tǒng)的自然循環(huán)回路。爐膛由膜式水冷壁構成，中部標高位置布置n 管屏第二級過熱器。爐膛頂部由后墻水冷壁前向后折彎形成斜爐頂，其上的煙氣通道內沿煙氣流向先后布置第三級過熱器、第一級過熱器。與常規(guī)煤粉鍋爐相仿，省煤器和管式空預器布置在尾部豎井的對流煙道內。
2 ．鍋爐技術特點
爐內物料采用高溫循環(huán)，分離器內工作溫度與爐膛溫度（約900℃）接近。爐膛中部設置第二級過熱器（日管屏），沿爐膛后墻側布置翼墻式雙面曝光水冷壁，以平衡和增強爐膛內換熱并彌補蒸發(fā)受熱面的不足。少量引風機出口煙氣經(jīng)煙氣再循環(huán)風機加壓后作為流化冷卻介質進人流化床冷渣器。與高溫底渣換熱后的煙氣及攜帶的細顆粒進人爐膛下部，形成煙氣再循環(huán)，亦起著冷卻下部床體和調節(jié)床溫的作用。在4 根循環(huán)灰回料管上給人燃煤和石灰石，并采取分級供風方式燃燒，同時實現(xiàn)爐內脫硫、控制NO₂生成量和煤的流化燃燒。爐底布風板采用了彎管式風帽。這種風帽具有易于操作，布風均勻，運行中不易損壞等特點。循環(huán)灰控制采用流化密封送灰器（自平衡式U型閥），流化及控制風由專用羅茨風機多點供入，由浮子流量計指示各點供風量。在鍋爐前墻布置兩個高溫旋風分離器。每臺分離器下的立管在U 型閥分叉為兩根向下傾斜的輸灰管（每根輸灰管上設有燃煤及石灰石給人裝置），形成分叉管，使回灰及燃料等均勻給人爐膛。采用流化循環(huán)點火啟動方式，這種點火方式既可保護爐內耐火防磨材料，又可消除爆燃引起床溫劇升而結焦的問題。
3 ，鍋爐系統(tǒng)布置
鍋爐系統(tǒng)布置圖。該鍋爐主要包括燃燒室、高溫旋風分離器、分叉回料密封槽等物料循環(huán)系統(tǒng)、煤和石灰石輸送裝置、灰渣冷卻器、風機、煙道、風道、汽水系統(tǒng)和靜電除塵器等，
( 1 ）主循環(huán)回路
燃燒室、高溫旋風分離器、分叉回料密封裝置（送灰器）三部分構成主循環(huán)回路。燃燒室分為上下兩部分．四周以膜式水冷壁密封。下部主要是燃燒和脫硫區(qū)，該區(qū)的膜式水冷壁用一定厚度的耐火材料覆蓋。此處床料的密度最大，旋渦很強烈，所有的燃料和燃燒風均在此區(qū)域送入燃燒室。全部床溫和壓力測量所需要的穿孔均位于這一區(qū)域。上部燃燒室由膜式水冷壁構成，熱量由煙氣和床料傳送給膜式水冷壁使水冷壁內水部分地蒸發(fā)成蒸汽。在爐內水平布置有管過熱器。
兩個直徑為7.5m的旋風分離器布置在爐前．旋風分離器本身由鋼板制成，內部襯有耐火材料。耐火材料分為兩層，貼近鋼板的一層是絕熱耐火材料，厚180mm；貼近煙氣的一層是厚12Omm的耐磨材料。煙氣出口中心管由耐熱材料制成．插人旋風分離器內一定深度，以提高分離效率。
由旋風分離器捕捉到的顆粒沿旋風分離器下的立管流入回料密封裝里。為使返回爐內的物料與床料混合均勻，減少單個回料口的負荷，每個立管配置兩個回料密封裝t ，分別位于立管兩邊，成分叉形布置。回料密封裝置中的物料被從回料裝置底部噴出的高壓流化風所流化。煤和石灰石也被送入回料密封裝里中，并與返回的顆�；旌虾筮M人燃燒室。占燃燒總風量50 ％的一次風從滬膛底部布風板送人以流化床料，在燃燒室中，床料處于沸騰燃燒狀態(tài)，滬溫控制在850-900℃，滿負荷時為897℃，氣流上升速度為5m /s.氣固之間的混合非常強烈，一部分大顆粒在燃燒上升的過程中會掉下來，世成物料的床內循環(huán)，而大部分固體顆粒被煙氣攜帶出椒燒室后進人高溫旋風分離器，經(jīng)分離器捕捉下來后，再經(jīng)分叉回料密封裝置重新送回爐內燃燒，形成了床料的外循環(huán)。
( 2 ）煤和石灰石輸送系統(tǒng)
原煤經(jīng)過兩級破碎到最大顆粒小于7mm后，存于細煤倉內。從細煤倉輸出的煤通過埋刮板給煤機、鏈式給煤機再由螺旋給煤機和旋轉閥將煤輸送至分叉回料密封裝置中。在旋轉閥后面引入二次風，以提供正壓密封并幫助燃料輸送。石灰石經(jīng)過兩級破碎成石灰石粉，最大粒徑小于700 m 。石灰石粉被送到石灰石粉倉，再經(jīng)過螺旋給料機，最后通過氣力輸送至分叉回料槽中，煤、石灰石與旋風分離器來的顆粒在此借助高壓流化風進行強烈混合并送人燃燒室。
( 3 ）煙風系統(tǒng)
一次風系統(tǒng)用以流化床料，并為然料的燃燒提供一部分空氣。二次風系統(tǒng)協(xié)助完成嫩燒，并可控制燃燒溫度，促進局部形成低溫，以降低NO₂的生成量。風量的分配比例為一次風量和二次風量各約占總燃燒風量的50％.引風機將煙氣經(jīng)由煙囪排人大氣，引風機系統(tǒng)與一般鍋爐相同。
一次風由兩臺離心式風機（設計風量標準狀況下46.07m³/s靜壓19591Pa ）從大氣中吸人，經(jīng)過暖風器，再進入鍋爐尾部煙道中的管式空氣預熱器（溫度提高到220℃），然后進人燃燒室下部的風室，最后經(jīng)燃燒室底部布風板噴管形成高速氣流進人床內，以流化床料并提供燃燒用空氣。暖風器的作用是先將一次風溫度提高到106℃，以防止尾部煙道中的管式空氣預熱器在啟動或低負荷運行時．由于低的煙氣溫度而被腐蝕．
二次風由一臺離心式風機（設計風量標準狀況下28.37m³/s,靜壓985OPa ）從大氣中吸人，先經(jīng)暖風器再進管式空氣預熱器將空氣溫度提高到220℃ 后，在離布風板3.6m和32m處分別以上二次風和下二次風的形式送人爐膛，以實現(xiàn)分級燃燒。這樣燃料可以完全燃燒而沒有過多的NOz 生成。在啟動時，二次風也用作啟動燃燒器的燃燒用風。燃料在嫩燒室燃燒后．煙氣首先通過旋風分離器，較粗的顆粒在此處被分離出來并經(jīng)分叉回料密封裝置重新送回床內。煙氣攜帶較細的飛灰通過鍋爐的對流受熱面后溫度降低至136℃，進人靜電除塵器并在此被分離出來。煙氣由兩臺引風機（設計風量標準狀況下67. 26 m³/s ，靜壓6726Pa）抽吸經(jīng)靜電除塵器和煙囪排人大氣。在最大連續(xù)出力下，旋風分離器區(qū)域的溫度在815-900℃之間，爐膛上部壓力為-50Pa。
為冷卻冷渣器中底灰，設計有煙氣再循環(huán)系統(tǒng)。由一臺離心式風機（設計風量標準狀況下11. 4m³/s、靜壓17920Pa ）作為再循環(huán)風機，從引風機出口吸人煙氣，再送人流化床冷渣器冷卻底灰，然后從冷渣器上部進人床內。
鍋爐設有高慶風系統(tǒng)，其作用是流化分又回料密封裝置內的循環(huán)物料。高壓風系統(tǒng)使用了兩臺單級羅茨鼓風機（單臺風機設計風量標準狀況下1.64m³/、靜壓60000Pa ）。一臺運行，另一臺備用。為最大連續(xù)工況下的各種風機的實際運行參數(shù)。
( 4 ) 除灰系統(tǒng)
底灰從燃燒室排出后，通過流化床冷渣器和水冷螺旋排渣機，將底灰從900℃ 冷卻到大約260℃，再由鏈式輸送機將灰送至灰?guī)臁Ｓ辛鶄�流化床冷渣器，其中四個位于燃燒室后墻，另外在兩側各配備一個。用再循環(huán)煙氣作為流化床冷渣器的流化介質。通過調節(jié)水冷絞龍的轉速，可以對燃燒室中的床料進行控制．因此它是整個循環(huán)流化床燃燒工藝控制中的一個重要組成部分。當燃料和石灰石的給料量一定時，如果增加排灰，床料量減少，床壓下降；如果減少排灰，床料量增加，床壓上升。
飛灰從尾部煙道和除塵器下部各個灰斗排出，通過氣力輸送裝置送至飛灰?guī)欤�然后裝車運出。飛灰?guī)煸O置有干式和濕式兩種排灰系統(tǒng)。
鍋爐設計了靜電除塵器飛灰再循環(huán)系統(tǒng)。靜電除塵器第一個電場下部灰斗中的飛灰，通過倉泵部分地送入再循環(huán)灰斗，再經(jīng)螺旋卸灰機排出，由一次風輸送到鍋爐后墻左角離布風板3.6m高處進人燃燒室。除塵器飛灰再循環(huán)對鍋爐運行有明顯的積極作用：第一，提高’了碳的燃盡率；第二，提高了石灰石的利用率；第三，調節(jié)床溫，使鍋爐保持最佳的脫硫溫度，從而提高了脫硫效率（當循環(huán)飛灰增大時，床內溫度下降，反之亦然）。
( 5 ）啟動燃燒器
啟動燃燒器位于布風板上方2.ll 處，啟動燃燒器共有5只，后墻布里3只，左右側墻各1只。燃燒器的總出力是50％最大燃燒率，即142MW 。啟動燃燒器的主要作用是在鍋爐冷態(tài)啟動時將床溫提高到煤的著火溫度650℃ ，另一個作用是保證煤燃燒初始階段的穩(wěn)定．當床溫高于800℃時，煤就能維持自著火。這時，啟動燃燒器的負荷逐漸減少，煤的投料量逐漸增大。當啟動燃燒器的負荷可降至零，且床溫又高于800℃時，啟動燃燒器停止運行。
床噴槍共有11 只，布置在布風板上方0.71m 處。其中，前墻布置5只，后墻布置6只。床噴槍主要作用是當煤中斷時承擔一定負荷，維持床溫。
鍋爐還設有兩個風道燃燒器，布置在一次風道中。啟動時，風道燃燒器可以對一次風進行加熱；當煤中斷時，風道燃燒器也可以用于維持床溫。
( 6 ）汽水系統(tǒng)
汽水系統(tǒng)采用自然循環(huán)方式。鍋爐配備兩臺電動給水泵，一臺運行，一臺備用。給水泵經(jīng)省煤器后進人汽包與爐水混合，再經(jīng)下降管進人水冷壁下部的進口聯(lián)箱。爐水在水冷壁中坡高溫煙氣和固體物料加熱，部分水蒸發(fā)成蒸汽，汽水混合物返回汽包后，經(jīng)汽水分離器分離出飽和蒸汽。飽和蒸汽進入位于爐膛后部煙道水平通道的第一級過熱器后再進人位于爐膛中部的第二級過熱器，最后進人位于第一級過熱器前的第三級過熱器（其中第一級、第三級為屏式過熱器，第二級為。管過熱器）.在第一級和第二級過熱器出口均設置有噴水減溫器，用來調整過熱蒸汽溫度；另外，過熱器為輻射一對流混合型。因此，當鍋爐負荷在沁寫-100％范圍內變化時，主蒸汽溫度保持穩(wěn)定。
汽水系統(tǒng)的流程為：給水經(jīng)省煤器加熱后進人汽包，再通過4根價457.5mm 的下降管進人爐膛后端外布置的鍋爐底部分配聯(lián)箱（下降管穿過第一級過熱器后的煙道向下供水）。其扣后墻水冷壁聯(lián)箱亦向水冷布風板管子供水，而布風板管子又向前墻聯(lián)箱供水。后墻側的冀窗式水冷壁亦采用膜式壁，后聯(lián)箱分出6根分支聯(lián)箱向翼墻式水冷壁供水。在爐頂，側墻及攀墻上升管汽水直接進人汽包，后墻上升管在鍋爐頂部向前折彎，形成水冷爐頂，然后在一個共同聯(lián)箱中和前墻水冷壁上升管的汽水混合物相混合，經(jīng)“捕渣”管屏（Screen Fipe）后注入汽包。飽和蒸汽流出汽包后依次經(jīng)過第一、二、三級過熱器，最后送往汽輪機。汽水流呈
( 7 ）控制系統(tǒng)
循環(huán)流化床鍋爐的控制系統(tǒng)與常規(guī)煤粉鍋爐有較大的差別，主要體現(xiàn)在風量控制及燃燒系統(tǒng)上。由于循環(huán)流化床鍋爐設置有床內的物料循環(huán)，與煤粉鍋爐相比，增加了石灰石、灰循環(huán)及底灰控制系統(tǒng)，對控制系統(tǒng)的要求比煤粉鍋爐的高得多，控制方案由奧斯龍公司設計，控制系統(tǒng)則選用美國�？怂共�羅（FOXBORO ）公司研究開發(fā)的I / A ’S（智能自動化系統(tǒng)），構成整個控制系統(tǒng)的核心。I/A 'S主要由軟件和硬件兩大部分組成，且這兩大部分是相互獨立的，軟件的升級和硬件的升級換代均可相互支持。該機組控制系統(tǒng)采用先進的分散控制系統(tǒng)，具有較高的自動化控制水平。