對(duì)大型循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組底渣輸送方式的探討

丁巖峰,張春霞,孫奉昌

(中國(guó)電力科學(xué)研究院,北京 100070）

對(duì)大型循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組底渣輸送方式的探討

丁巖峰,張春霞,孫奉昌

(中國(guó)電力科學(xué)研究院,北京 100070）

從技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)性方面著手,對(duì)大型循環(huán)流化床鍋爐底渣的各種輸送方式進(jìn)行了比較。用電廠已采用的排渣方案實(shí)例,說(shuō)明了對(duì)鍋爐底渣的冷卻和輸送時(shí)需考慮的問(wèn)題,并對(duì)鋼帶冷渣器機(jī)械輸渣系統(tǒng)和螺旋水冷筒形冷渣器正壓氣力輸送系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行了定量分析。通過(guò)各方面的綜合比較,認(rèn)為鋼帶冷渣器機(jī)械排渣方案優(yōu)于螺旋水冷筒形冷渣器的正壓氣力輸送方案。

鍋爐;循環(huán);流化床;底渣;排渣;輸送;方案;探討

1 概 述

循環(huán)流化床(CFB）技術(shù)作為一種清潔、高效、煤種適應(yīng)性廣的燃燒技術(shù),越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。近年來(lái),由于我國(guó)環(huán)保要求的日益嚴(yán)格,采用CFB鍋爐的電廠數(shù)量逐漸增多,機(jī)組容量也越來(lái)越大。

大容量CFB鍋爐底渣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì),是一個(gè)比較新的課題。在《火力發(fā)電廠除灰設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中[1],對(duì)除渣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求也未做相應(yīng)的規(guī)定。由于大容量CFB鍋爐的底渣排放具有溫度不穩(wěn)定、排放量不穩(wěn)定、底渣顆粒不均勻等特點(diǎn),所以底渣系統(tǒng)在運(yùn)行中,容易產(chǎn)生問(wèn)題,若設(shè)計(jì)或運(yùn)行處理不當(dāng),極易引起非正常停爐事故的發(fā)生,因此,有必要對(duì)CFB鍋爐的底渣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研討。

通過(guò)運(yùn)行實(shí)踐,比較正壓氣力、鋼帶機(jī)機(jī)械輸渣運(yùn)行的可靠程度,提出鋼帶冷渣排渣機(jī)的輸送系統(tǒng)有明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。鋼帶機(jī)機(jī)械輸渣系統(tǒng)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、底渣在冷卻和輸送過(guò)程中不結(jié)焦、磨損小、使用壽命長(zhǎng)、可回收底渣的熱量和降低底渣中未燃燒碳等優(yōu)點(diǎn)。

2 循環(huán)流化床鍋爐底渣處理系統(tǒng)概況

國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床冷渣器類(lèi)型主要分為三類(lèi):

(1）風(fēng)水聯(lián)合共冷冷渣器;

(2）水冷滾筒冷渣器;

(3）鋼帶風(fēng)冷冷渣器。

在三種不同類(lèi)型冷渣器中,風(fēng)水聯(lián)合冷渣器的體積最為龐大,這給大型循環(huán)流化床鍋爐的總體布置帶來(lái)困難,電廠在實(shí)際應(yīng)用中所反映出來(lái)的問(wèn)題較多,成為制約鍋爐安全運(yùn)行的瓶頸,因此,許多電廠已將此類(lèi)設(shè)備改造為水冷滾筒冷渣器。水冷滾筒冷渣器運(yùn)行可靠性較前者大大提高,但存在磨損嚴(yán)重、維修成本大的問(wèn)題。鋼帶風(fēng)冷冷渣器兼具冷渣及輸送功能,對(duì)灰渣的適應(yīng)能力強(qiáng)。單臺(tái)爐配置成本約600萬(wàn)元,價(jià)格較高。國(guó)內(nèi)已有440 t/h鍋爐配置水冷滾筒冷渣器在電廠運(yùn)行,使用效果較好,但市場(chǎng)認(rèn)知度較低。

目前,國(guó)內(nèi)采用的循環(huán)流化床鍋爐底渣輸系統(tǒng),主要是機(jī)械輸送系統(tǒng)和輸送罐單管正壓氣力輸送系統(tǒng)。

3 輸送罐單管正壓氣力輸渣技術(shù)

3.1 正壓氣力輸渣系統(tǒng)的配置

輸送罐單管輸送系統(tǒng)秉承“先集中、后輸送”、“勤裝多送”的設(shè)計(jì)理念,根據(jù)工程實(shí)際需要,選擇最優(yōu)配置。某熱電廠較為典型的正壓氣力輸渣系統(tǒng)布置如圖1所示。每臺(tái)爐共設(shè)4臺(tái)冷渣器,分別對(duì)稱(chēng)布置在爐膛左右兩側(cè),在每臺(tái)冷渣器下部的緩沖斗上,布置有緊急事故排渣口,每個(gè)緩沖斗下布置1臺(tái)D泵,每側(cè)有2臺(tái)容積為0.23m3的D泵串連在一起,組成1個(gè)雙聯(lián)D泵,共用1條輸送管道將爐渣輸送到渣倉(cāng)。輸送管線的最長(zhǎng)輸送距離為280m,其中水平管線長(zhǎng)260m,垂直管線長(zhǎng)20m,每條管線上有彎頭10個(gè),其中90°彎頭5個(gè)。管線初始部分管徑為DN125mm,在管線輸送當(dāng)量距離一半處,將管徑增加到DN150mm,使輸送速度降低,從而減輕管道的磨損。圖2中設(shè)備為某熱電廠輸送罐單管輸渣系統(tǒng)的實(shí)物。

圖1 某熱電廠正壓氣力輸渣系統(tǒng)布置圖

圖2 某熱電廠輸送罐的單管輸渣設(shè)備

3.2 運(yùn)行存在問(wèn)題

(1）由于循環(huán)流化床鍋爐底料比重較大達(dá)1.394 t/m3,粗顆粒較多中位徑達(dá)1mm,輸渣管道磨損嚴(yán)重;

(2）雙聯(lián)D泵故障問(wèn)題頻繁,D泵系統(tǒng)的進(jìn)料閥、平衡閥和出料閥圓頂?shù)拿芊馊Τ３霈F(xiàn)磨損或破損漏汽或閥門(mén)開(kāi)關(guān)不到位等故障,使輸渣系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行;

(3）管道易堵管,情況嚴(yán)重時(shí),管道彎頭的使用壽命僅為3個(gè)月,維護(hù)的費(fèi)用很高。

4 鋼帶機(jī)機(jī)械輸送系統(tǒng)

4.1 鋼帶機(jī)的系統(tǒng)配置

循環(huán)流化床鍋爐排出850～900℃的爐渣落在下部運(yùn)轉(zhuǎn)鋼帶上,熱渣在輸送過(guò)程中,被從大氣引入逆向流動(dòng)的空氣冷卻,同時(shí),冷卻空氣也被熱渣加熱,加熱后的冷卻空氣作為燃燒空氣的一部分,由冷卻風(fēng)機(jī)升壓后進(jìn)入鍋爐爐膛,使底渣從爐膛帶走的熱量又重新帶回爐膛,渣輸送系統(tǒng)在冷卻風(fēng)機(jī)形成的輕微負(fù)壓(-2000～0Pa）狀態(tài)下工作,因而,粉塵不會(huì)向外漏泄而影響周?chē)h(huán)境。鋼帶機(jī)工作原理見(jiàn)圖3所示,在排渣系統(tǒng)中,設(shè)置了風(fēng)機(jī)將自然風(fēng)吸入排渣系統(tǒng),利用自然風(fēng)冷卻熱渣,并用熱渣加熱吸入的自然風(fēng),然后利用風(fēng)機(jī)將加熱后及鋼帶機(jī)出口處的空氣,升壓后送入鍋爐爐膛參加燃燒。每臺(tái)爐排渣系統(tǒng)裝設(shè)有2臺(tái)風(fēng)機(jī),在正常情況下,2臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)連續(xù)運(yùn)行,如果其中某臺(tái)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障,風(fēng)機(jī)入口中間連通門(mén)打開(kāi),此時(shí)1臺(tái)風(fēng)機(jī)也完全能滿(mǎn)足1臺(tái)爐排渣系統(tǒng)的冷卻要求。此時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)可見(jiàn)圖4所示。

風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速進(jìn)行控制,根據(jù)風(fēng)機(jī)入口的風(fēng)溫或排渣口渣溫,自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)的冷卻風(fēng)量,避免過(guò)低的風(fēng)溫進(jìn)入爐膛對(duì)燃燒產(chǎn)生影響。風(fēng)機(jī)將自然風(fēng)引入排渣系統(tǒng)后,對(duì)熱渣進(jìn)行冷卻并將熱空氣送入鍋爐爐膛,輸送的是含塵高溫空氣,因此需選用適合于含灰熱空氣的耐磨、耐高溫的風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)必須克服排渣系統(tǒng)的壓降、風(fēng)道壓降和爐膛入口處二次風(fēng)壓力。風(fēng)機(jī)采用型式為離心式,風(fēng)機(jī)的正常流量為10000m3/(小時(shí)·臺(tái)）,1臺(tái)爐2臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行;最大流量為15000m3/(小時(shí)·臺(tái)）,1臺(tái)爐1臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行,入口壓力為-2000Pa;出口壓力為8000Pa。

5 兩種方案的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

5.1 廠用電負(fù)荷

螺旋水冷冷渣器輸渣系統(tǒng)由4臺(tái)螺旋水冷冷渣器、2臺(tái)螺桿空壓機(jī)等組成。鋼帶冷渣器機(jī)械輸送系統(tǒng)由螺桿空壓機(jī)、渣倉(cāng)卸料機(jī)構(gòu)、一級(jí)、二級(jí)碎渣機(jī)、鋼帶機(jī)、液壓泵站等組成。改造前、后用電負(fù)荷見(jiàn)表1和表2中數(shù)據(jù)。

表1 1×300MW系統(tǒng)用電負(fù)荷

表2 1×300MW干排渣系統(tǒng)用電負(fù)荷

按平均上網(wǎng)電價(jià)0.35元/千瓦時(shí)計(jì)算,每年按8000h計(jì),對(duì)單臺(tái)爐進(jìn)行改造后,每年僅電費(fèi)就可節(jié)省資金20.8萬(wàn)元。

5.2 鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性

鍋爐排渣中未完全燃燒的碳,在FLUIMAC中會(huì)二次燃燒,使渣中未完全燃燒的碳含量降低,從而提高鍋爐的熱效率。按灰渣含碳量為15%計(jì)算,鍋爐效率可提高0.5%,每年可節(jié)約原煤800噸,每噸煤售價(jià)按450元計(jì),1年回收的熱量?jī)r(jià)值為36萬(wàn)元。

6 結(jié) 語(yǔ)

從經(jīng)濟(jì)方面、運(yùn)行可靠性、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等方面進(jìn)行比較,鋼帶風(fēng)冷渣機(jī)械排渣方案均優(yōu)于風(fēng)水冷渣器正壓氣力輸渣方案。

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S]DL/T5142-2002.2002.

Discussion on the Handling Mode of the Bottom Slag in Large CFB

Ding Yan-feng,Zhang Chun-xia,Sun Feng-chang
(China Electric Pow er Research Institute,Beijing 100070,China）

The comparison between the differenthandlingmodes for the bottom slag in large CFB has been carried out based on the technical and econom ic analysis.Taking the example of the adop ted slag disposal scheme in a pow er station,the problems of slag cooling and transporting shallbe described and the quantitative analysis has been made for both the steel slag coolermechanical conveying system and the spiral cylind rical slag coo ler p ressurized pneumatic hand ling system.Th rough a comp rehensive comparison,the steel slag cooler mechanical scheme is considered much better than the pressurized pneumatic handling scheme w ith spiral cylindrical ash cooler.

boiler;circulating;fluidized bed;bottom slag;slag hand ling;conveying;scheme;discussion

TK227.3

A

1672-0210(2011）02-0036-03

2011-04-08

丁巖峰(1971-）,男,工程師,現(xiàn)從事火電廠熱力設(shè)備的可靠性分析及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究工作。