國內首臺自主型300MW CFB鍋爐給煤系統優化設計

王觀華 廣東省電力設計研究院 510600

國內首臺自主型300MW CFB鍋爐給煤系統優化設計

王觀華 廣東省電力設計研究院 510600

與普通煤粉爐相比，CFB鍋爐機組的可用率較低。其中，給煤系統的故障率較高是其中的重要原因之一。本文重點介紹了寶麗華二期工程給煤系統的優化設計措施，為類似工程的設計提供借鑒經驗。

循環流化床; 給煤系統

1、工程簡介

從現有大型CFB機組的運行情況來看，給煤系統的可靠性直接影響到機組運行的安全性。由于循環流化床鍋爐燃料系統經過二級破碎后的細煤，接觸面積大，流動性較煤粉差，因此，往往比煤粉爐更容易堵煤。本工程屬于煤矸石綜合利用電廠，燃料為中煤、煤泥、煤矸石等多種劣質煤的混煤，設計煤種和校核煤種的熱值均小于3000kcal/kg，耗煤量大，對給煤系統的可靠性提出了更高的要求。

根據本工程多種劣質煤摻燒的特點，擬定給煤路線：煤矸石、中煤和劣質煤成塊狀，從上煤皮帶進入爐前原煤斗，再經過稱重式給煤皮帶送入爐膛；煤泥經專門的管道直接送入爐膛燃燒。本文所指的給煤系統為爐前給煤系統，即從原煤斗到爐前播煤口的給煤系統。

2、本工程給煤方案

本工程每個原煤斗配置2臺電子稱重式皮帶給煤機，單臺爐共8臺給煤機。每個給煤口通過調節相應給煤機運行速度調節給煤量，要求給煤機有較好的調節性能以及較高的計量精度。電子稱重皮帶式給煤機具有密封性好，計量精度高，可以自動調節等特點。其中4臺給煤機的輸送距離為13848mm，另外4臺給煤機的輸送距離為13411mm。

寶麗華二期工程的爐前給煤系統在容量和給煤點數量上留有充分的裕量：a、單臺給煤機出力為60t/h，滿足設計煤種BMCR工況200%的給煤量。當其中4臺給煤機故障時，另外4臺給煤機的輸送出力可以滿足鍋爐B-MCR工況下的燃煤量要求；b、由于循環流化床鍋爐物料流化的作用，新的燃料進入爐膛后，很快被混合均勻。根據清華大學呂俊復等研究表明，由于循環流化床密相區的固體混合強度比較高，其流化風速達5m/s左右，因此只要有足夠的給煤點，前墻集中給煤方式是完全可以滿足燃燒需要的。當其中某一支路出現故障（如，給煤機發生故障，設備檢修，原煤斗堵煤等）對鍋爐的安全運行并不會造成太大的影響。詳見圖1。

圖1 爐前一級給煤系統

3、提高給煤系統可靠性的措施

根據本工程燃煤組成復雜和給煤量大的特點，為提高給煤系統的可靠性采取若干措施，包括設置原煤斗防堵措施，合理設計給煤出煤管道等。

3.1 原煤斗防堵措施

根據我院CFB鍋爐的設計經驗和相關規程規范，對原煤斗采取一系列防堵措施，主要包括：a、方原煤斗兩斜面結交線與水平面夾角大于70°，邊角處采用圓弧過渡；b、原煤斗內側敷設摩擦系數小的內襯材料；c、采用雙曲線金屬小原煤斗；d、金屬小原煤斗內設置原煤疏松機；e、金屬小原煤斗出口處設置捅煤孔；f、盡量擴大金屬小原煤斗出口直徑等。

由于受給煤機皮帶寬度限制，給煤機入口落煤管道最大不能超過Φ660mm，原煤斗的出口往往較小，根據現已投入商業運行的135MW循環流化床運行經驗，堵煤點時常發生在距離金屬小原煤斗出口上方1500mm處。本工程為了避免堵煤，每個方形原煤斗設置兩個3000× 3000mm的出口，并通過3000×3000/ Φ2500的方圓節與雙曲線金屬小原煤斗連接。雙曲線金屬小原煤斗出口直徑相比常規設計擴大為Φ1000，以防止金屬小原煤斗出口變徑管變徑過快而導致堵煤。給煤機入口設置電動閘板門。

3.2 合理設計給煤機出口管道

與普通煤粉爐不同，CFB鍋爐無磨煤機，給煤機出口直接與鍋爐給煤口相連。因此需重點解決以下幾個問題：

1）防止爐膛高溫煙氣反串而燒毀給煤機皮帶采用的措施；

a、在正常運行時，鍋爐落煤管上的播煤風將爐膛的高溫煙氣與給煤機隔離；

b、金屬原煤斗的煤柱將高溫煙氣隔離，給煤機設有密封風，可以防止皮帶燒壞。必須保證原煤斗不棚煤，否則，高溫煙氣可迅速通過給煤機反竄至原煤斗，極易燒毀皮帶。

c、給煤機出口設置氣動快關閥。在發生煙氣反串時，氣動快關閥快速動作，以便將高溫煙氣隔離。該氣動關閥設置有專用的檢修平臺。

2）防止落煤管堵煤采用的措施

a、燃料入口處設置播煤風。由于在爐膛入口處給煤裝置長度達到8000mm，為防止在此處堵煤，在該給煤裝置上設置4個播煤口，使燃煤在進入該給煤裝置能迅速進入鍋爐，由于播煤風在落煤管底形成氣墊層，防止落煤管的磨損；

b、給煤機出口管道垂直布置。

3）落煤管采用耐磨、防銹材料。由于給煤機出口落煤管道長期處于播煤風的高溫烘烤及煤塊的磨損沖擊，該管道采用不銹鋼材料。該管道上的三向金屬補償器也采取防磨防銹措施。

4、合理布置爐前給煤系統

根據本工程給煤系統的特點，在保證給煤系統安全可靠的前提下優化布置，以減少初投資。本工程所有8個給煤點都集中在前墻，因此采用稱重式皮帶給煤機直接將燃煤從原煤斗送入爐膛。通過合理優化爐前通道和除氧煤倉間跨度，減少給煤機長度，本工程給煤機長度小于14m。根據135MW～300MW循環流化床機組的設計及運行經驗，稱重式皮帶給煤機在20m以內的技術是比較成熟的。

從給煤機平面布置圖（圖2）可以看出具有以下特點：

a、通過采用調整給煤機水平角度的方法，解決除氧煤倉間柱距與鍋爐柱距不匹配的問題，除氧煤倉間采用常規的9m柱距。根據類似工程經驗，由于給煤機長度較長，且給煤機層標高較高，若不能分段安裝，則安裝難度較大。因此，建議在訂貨時應要求給煤機廠家分段設計，以便于現場安裝；

b、除氧煤倉間、爐前通道和鍋爐給煤機層連接，兩臺給煤機之間的凈空不小于2m，便于給煤機的運行維護；

圖2 爐前給煤系統平面布置圖

c、兩條給煤皮帶同時跨過原煤斗的兩個錐形小原煤斗，實現兩條給煤皮帶互為備用的功能。

5、結論

根據本工程煤種復雜，給煤量大的特點，重點對爐前給煤系統進行優化設計。采取的主要措施如下：

a、充分利用爐前集中給煤的特點，選用可靠性較好的稱重式皮帶給煤機，實現爐前一級給煤系統。給煤系統簡單可靠，維護方便。

b、原煤斗采取一系列防堵煤措施，即：錐形方原煤斗兩斜面交線與水平面夾角大于70°，邊角處采用圓弧過渡；原煤斗內側敷設摩擦系數小的內襯材料；采用雙曲線金屬小原煤斗，金屬小原煤斗內設置原煤疏松機和捅煤孔，并盡量擴大金屬小原煤斗出口直徑等。

c、合理布置給煤機，在實現安全可靠，便于運行維護的前提下，充分利用空間，節約初投資。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.15.068