華能威海三期2×660MW發(fā)電機(jī)組除灰渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鈕鋒,孫英林

(國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院SNPDRI,北京100094)

華能威海電廠始建于1991年,一期工程建設(shè)的2×125MW機(jī)組,分別于1993年和1994年投產(chǎn)發(fā)電;二期工程建設(shè)2×300 MW 機(jī)組,于1998年全部投產(chǎn)發(fā)電,目前電廠總裝機(jī)容量為850 MW。電廠三期擴(kuò)建工程建設(shè)兩臺(tái)660 MW超臨界燃煤凝汽式發(fā)電機(jī)組,采用固態(tài)排渣煤粉爐(水冷壁下聯(lián)箱標(biāo)高為7.25 m),第一臺(tái)機(jī)組計(jì)劃2010年4月投入運(yùn)行,兩臺(tái)機(jī)組同期設(shè)計(jì)脫硝裝置,因此與以往工程相比除灰系統(tǒng)需要增加設(shè)計(jì)省煤器以及脫硝裝置SCR入口灰斗的氣力除灰系統(tǒng)。

1 灰渣量

本工程設(shè)計(jì)煤采用神華煤,校核煤采用大同混煤,見(jiàn)表1-表3,兩臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)煤種耗煤量476 t/h。鍋爐正常運(yùn)行時(shí),底渣與飛灰的配比為15∶85,石子煤量按燃煤量的0.5%計(jì)算,年運(yùn)行時(shí)間5 500 h。

表1 燃煤特性及耗煤量

表2 一臺(tái)鍋爐設(shè)計(jì)煤種的灰渣量

表3 一臺(tái)鍋爐校核煤種的灰渣量

2 除灰渣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

機(jī)組除灰渣系統(tǒng)包括除渣、氣力除灰和粉煤灰分選3個(gè)組成部分。其中除渣部分從鍋爐底部水封插板、擋灰板出口開(kāi)始,包括過(guò)渡渣斗、風(fēng)冷式鋼帶輸渣機(jī)、斗式提升機(jī)、渣倉(cāng),直到渣倉(cāng)卸料設(shè)備出口為止,除渣系統(tǒng)每臺(tái)爐一套,兩臺(tái)爐的系統(tǒng)相同;氣力除灰部分從電除塵器、省煤器灰斗及SCR入口灰斗下法蘭開(kāi)始,經(jīng)輸灰倉(cāng)泵、氣力輸灰管道至灰?guī)煨读显O(shè)備出口為止;粉煤灰分選部分從原灰?guī)斓撞啃读瞎苁贾良?xì)灰?guī)祉敺蛛x器下出口鎖氣卸料閥為止。

2.1 除渣

每臺(tái)爐配置1套過(guò)渡渣斗及3臺(tái)液壓關(guān)斷、擠碎裝置。渣斗容積可儲(chǔ)存BMCR工況8 h的渣量。過(guò)渡渣斗與爐底的結(jié)合部采用水封密封,水封溢流水排至鍋爐房?jī)?nèi)的排水溝內(nèi),排水量約為2 m3/h。渣斗底部、液壓關(guān)斷(擠碎)裝置之上設(shè)大塊隔柵,小的渣塊通過(guò)隔柵直接落到風(fēng)冷式鋼帶排渣機(jī)上,大的渣塊落到隔柵上繼續(xù)燃燒或被擠碎后落到風(fēng)冷式鋼帶排渣機(jī)上。除渣工藝流程見(jiàn)圖1。

每臺(tái)爐配置1臺(tái)風(fēng)冷式鋼帶排渣機(jī),高溫爐渣在輸送鋼帶輸出的過(guò)程中溫度降到100～150℃。排渣機(jī)的部分關(guān)鍵部件采用進(jìn)口產(chǎn)品或采用進(jìn)口材料加工,單臺(tái)風(fēng)冷式鋼帶排渣機(jī)出力為8～32 t/h。每臺(tái)爐排渣機(jī)出口配置1臺(tái)碎渣機(jī),可將渣破碎至粒徑25～30 mm。每臺(tái)爐配置1臺(tái)斗式提升機(jī),將碎渣機(jī)出口的渣輸送至渣倉(cāng),出力40 t/h。每臺(tái)爐配置1臺(tái)渣倉(cāng),渣倉(cāng)直徑為φ8 m,有效容積約為180 m3,可容納一臺(tái)鍋爐在MCR工況下燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)約67 h的渣量。

2.2 除灰

除灰系統(tǒng)采用干灰濃相氣力輸送(集中)系統(tǒng),電除塵器灰斗、省煤器灰斗及SCR入口灰斗內(nèi)的飛灰由灰斗進(jìn)入倉(cāng)泵,倉(cāng)泵內(nèi)飛灰與空壓機(jī)出口的壓縮空氣混合,在壓縮空氣的壓力驅(qū)使下,氣灰混合物一并送至灰?guī)?灰?guī)靸?nèi)氣體經(jīng)過(guò)庫(kù)頂脈沖袋式除塵器逸出。本期工程設(shè)三座灰?guī)?一座原灰?guī)臁⒁蛔只規(guī)臁⒁蛔?xì)灰?guī)臁Ｃ孔規(guī)熘睆綖?φ12 m,容積約1 300 m3,有效容積約1 100 m3。三座灰?guī)炜少A存兩臺(tái)爐設(shè)計(jì)煤種BMCR工況下約87 h的灰量。省煤器、SCR入口灰斗、電除塵器一電場(chǎng)的灰直接送入原灰?guī)?亦可通過(guò)切換進(jìn)入粗灰?guī)臁ｋ姵龎m器二電場(chǎng)的灰送入原灰?guī)旎虼只規(guī)?電除塵器三、四電場(chǎng)的灰直接送入細(xì)灰?guī)?亦可通過(guò)切換進(jìn)入粗灰?guī)臁Ｔ規(guī)煜略O(shè)有三個(gè)排放口,其中一個(gè)排放口下裝設(shè)干灰卸料裝置,供罐式汽車(chē)裝運(yùn)干灰,第二個(gè)排放口下裝設(shè)加濕攪拌機(jī),供翻斗汽車(chē)裝運(yùn)拌濕灰,另一個(gè)排放口下裝設(shè)變頻電動(dòng)鎖氣給料機(jī),為粉煤灰分選系統(tǒng)供料。粗灰?guī)煜略O(shè)有三個(gè)排放口,其中一個(gè)排放口下裝設(shè)干灰卸料裝置,供罐式汽車(chē)裝運(yùn)干灰,第二個(gè)排放口下裝設(shè)加濕攪拌機(jī),供翻斗汽車(chē)裝運(yùn)拌濕灰,第三個(gè)排放口備用。細(xì)灰?guī)煜略O(shè)有三個(gè)排放口,其中兩個(gè)排放口下裝設(shè)干灰卸料裝置,供罐式汽車(chē)裝運(yùn)干灰,第三個(gè)排放口下裝設(shè)加濕攪拌機(jī),供翻斗汽車(chē)裝運(yùn)拌濕灰。除灰工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 除灰工藝流程

每臺(tái)爐設(shè)一套輸灰系統(tǒng),其出力為67.2 t/h。灰?guī)旒訚駭嚢铏C(jī)出口拌濕灰的含水率約為25%。

原灰?guī)熘械幕铱捎梢惶追勖夯曳诌x系統(tǒng)進(jìn)一步分選,由分級(jí)機(jī)分選后的粗灰經(jīng)分選機(jī)底部鎖氣給料閥進(jìn)入粗灰?guī)?剩余細(xì)灰隨風(fēng)進(jìn)入旋風(fēng)分離器,由旋風(fēng)分離器分離出的細(xì)灰經(jīng)分離器底部鎖氣給料閥進(jìn)入細(xì)灰?guī)臁楹?jiǎn)化系統(tǒng),分選系統(tǒng)不單獨(dú)設(shè)置除塵器,乏氣排放進(jìn)入灰?guī)?與輸灰系統(tǒng)共用庫(kù)頂布袋除塵器。鑒于此,各灰?guī)扉g設(shè)置連通管,設(shè)1套分選系統(tǒng)。

汽車(chē)散裝機(jī)、干灰濕式攪拌機(jī)、灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)、氣化風(fēng)電加熱器、攪拌機(jī)加濕水泵、為分選系統(tǒng)供料的電動(dòng)鎖氣給料機(jī)等布置于灰?guī)?.5 m層,布袋除塵器、分選機(jī)、旋風(fēng)分離器布置于灰?guī)祉?離心式分選風(fēng)機(jī)布置于灰?guī)焓彝獾孛妗饬敾蚁到y(tǒng)中的部分關(guān)鍵閥門(mén)、儀控件為進(jìn)口。為了改善灰斗中灰的流動(dòng)性,保證灰從灰斗內(nèi)順利的排出,在除灰系統(tǒng)中還設(shè)置了一套除塵器灰斗氣化裝置,該套裝置由氣化風(fēng)機(jī)、空氣電加熱器、灰斗氣化板等組成,其中氣化風(fēng)機(jī)、空氣電加熱器均布置在除灰空壓機(jī)房?jī)?nèi)。灰斗氣化風(fēng)機(jī)的流量要求13 m3/min,壓力要求不小于78 kPa,計(jì)3臺(tái),2運(yùn)1備;灰斗氣化風(fēng)電加熱器功率為 60 kW,計(jì)3臺(tái),2運(yùn)1備。

空壓機(jī)房作為全廠配氣中心,為機(jī)務(wù)、除灰、脫硫提供儀用氣、檢修氣和氣力輸灰系統(tǒng)用氣。在空壓機(jī)房中,并聯(lián)布置了6臺(tái)螺桿式空壓機(jī),6臺(tái)空氣凈化設(shè)備和4臺(tái)壓縮空氣儲(chǔ)氣罐。空壓機(jī)4運(yùn)2備,流量要求47.5 m3/min,壓力要求0.75 MPa。檢修氣從空壓機(jī)并聯(lián)母管上接出。在空壓機(jī)房外,布置了除灰主儲(chǔ)氣罐2臺(tái),每臺(tái)容積25 m3,布置了儀用主儲(chǔ)氣罐2臺(tái),每臺(tái)容積50 m3。

為使灰?guī)煨痘伊鲿?在每臺(tái)灰?guī)斓膸?kù)底均設(shè)有呈放射狀布置的干灰氣化槽。灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)將空氣送入電加熱器加熱,加熱后的空氣吹入氣化槽,使庫(kù)底的灰處于懸浮狀態(tài)便于排出。計(jì)設(shè)置4臺(tái)灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)流量要求 15 m3/min,壓力要求不小于88 kPa,其中三臺(tái)運(yùn)行,一臺(tái)備用;灰?guī)鞖饣L(fēng)電加熱器功率為80 kW,計(jì)設(shè)3臺(tái)。灰?guī)鞖饣L(fēng)機(jī)及電加熱器布置于灰?guī)?.5 m層。

2.3 氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)

(1)各電場(chǎng)及省煤器灰斗輸灰灰氣比 各電場(chǎng)及省煤器灰斗輸灰見(jiàn)表4。

表4 各電場(chǎng)及省煤器灰斗輸灰灰氣比

(2)耗氣量和電耗 每臺(tái)機(jī)組平均輸送用氣量3 805 m3/min;最大輸送用氣量46.0 m3/min;單位出力氣耗34.2 m3/t;噸公里氣耗10.3 m3;管道始端輸送空氣壓力0.3 MPa;每臺(tái)機(jī)組儀用空氣量2.5 m3/min;每臺(tái)庫(kù)頂排氣過(guò)濾器布袋清掃用氣量1.0 m3/min。系統(tǒng)平均功率 200 kW;峰值功率275 kW,每1 t的灰輸送電耗 1.1 kWh。

(3)各電場(chǎng)及省煤器灰斗輸灰排灰速度 各電場(chǎng)及省煤器灰斗的排灰速度見(jiàn)表5。

表5 各電場(chǎng)及省煤器灰斗輸灰排灰速度 m/s

3 除灰渣系統(tǒng)控制方式

除灰系統(tǒng)采用PLC程序控制加就地控制箱的控制方式實(shí)現(xiàn)有序運(yùn)行,運(yùn)行人員通過(guò)LCD操作站對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。飛灰處理系統(tǒng)具有自動(dòng)、軟手動(dòng)、就地三種操作方式,其中自動(dòng)方式為經(jīng)常運(yùn)行方式,軟手動(dòng)方式使操作員能通過(guò)運(yùn)行員工作站對(duì)控制系統(tǒng)中的子系統(tǒng)進(jìn)行控制。采用就地方式時(shí),運(yùn)行人員通過(guò)就地控制箱上設(shè)置的按鈕,可以控制每個(gè)設(shè)備。自動(dòng)—就地方式的切換開(kāi)關(guān)設(shè)在就地控制箱上。自動(dòng)運(yùn)行時(shí),操作員可以通過(guò)鍵盤(pán)發(fā)出程序“啟動(dòng)”命令,使飛灰處理系統(tǒng)按程序啟動(dòng)各子程序,當(dāng)條件不滿足或選擇設(shè)備故障時(shí),屏幕上顯示出故障原因,并顯示出運(yùn)行人員操作指導(dǎo)內(nèi)容。當(dāng)發(fā)出“系統(tǒng)停止”命令時(shí)或聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作時(shí),系統(tǒng)程序立即停止,以免損壞設(shè)備,影響人身安全。程序的狀態(tài)顯示在LCD屏幕上。手動(dòng)方式時(shí),通過(guò)LCD鍵盤(pán)啟停某一子系統(tǒng)。聯(lián)鎖保護(hù)回路與自動(dòng)方式一樣。操作人員負(fù)責(zé)選擇系統(tǒng)程序起停的設(shè)備。當(dāng)某一灰斗到達(dá)高灰位時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào),中斷正常除灰程序而首先輸送高灰位灰斗的灰。

灰?guī)煸O(shè)料位計(jì),用于遠(yuǎn)距離連續(xù)監(jiān)視和控制料位,高/低灰位時(shí)報(bào)警,極限高灰位時(shí)終止向灰?guī)燧斔筒僮鳌ｏw灰輸送程序結(jié)束時(shí),輸送空壓機(jī)繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間,以清掃管路。灰?guī)煨读?裝車(chē)為就地手控。粉煤灰分選系統(tǒng)采用PLC控制,共享氣力除灰程控系統(tǒng)的上位監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);具體分為自動(dòng)程控、軟手操和就地手操,正常方式為自動(dòng)程控,該方式下,系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序運(yùn)行。兩臺(tái)機(jī)組的干式排渣具有就地控制及遠(yuǎn)方控制功能,遠(yuǎn)方控制功能采用DCS遠(yuǎn)程IO實(shí)現(xiàn)。正常運(yùn)行方式為自動(dòng)程控,亦可就地操作。渣倉(cāng)卸料為就地手控。

4 結(jié)語(yǔ)

本期工程底渣輸送系統(tǒng)采用干式除渣機(jī)加斗式提升機(jī)進(jìn)渣倉(cāng)系統(tǒng),既減少了除渣廢水的排放,又保留了干渣的活性,提高了干渣的綜合利用率,符合國(guó)家節(jié)能減排的相關(guān)政策;在鍋爐省煤器后同步建設(shè)脫硝裝置,因此除省煤器灰斗排灰沒(méi)有取消外,還考慮對(duì)脫硝裝置前SCR入口灰斗進(jìn)行排灰。現(xiàn)階段除灰渣系統(tǒng)施工圖已全部完成,現(xiàn)場(chǎng)正緊張施工,預(yù)計(jì)2010年上半年兩臺(tái)機(jī)組均可投產(chǎn)。