13Ot／h高温高压燃生物质循环流化床锅炉介绍.pdf

2 0 余 热 锅 炉2 0 1 3 ． 4 1 3 O t ／ h 高温高压燃 生物质循环流化 床锅炉介绍 鞍山锅炉厂有限公司吴迪戴万宝崔昶 摘要 本文对我公 司与中国科学院工程热物理研究所共 同开发并已生产运 行 的 1 3 0 t ／ h高温 高压 燃生物质 循环流化床锅 炉结构和运行 情况进行介 绍和 总结， 为广大从事锅炉设计、 运行及生物质利用、 研发人员提供一份参考。 关键词 生物质 流化床锅炉 一 ． 刖 青 利用生物质能发电是生物质利用的重要 途径之一 ‘ ， 也是利用可再生能源减少煤炭资 源消耗、 节能减排的重要发展方向。 循环流化 床锅炉具有燃料适应性强， 负荷调节范围广 ， 环保特性优越的特 点。 中国科学院工程热物 理研究所在秉承成熟可靠的循环流化床燃煤 锅炉技术的基础上， 针对生物质燃料特点对 锅炉进行针对性改进设计， 在设计 中采用 了 防J 卜 生物质燃烧过程中的结团、 积灰、 结渣， 钢材防腐蚀以及生物质的加料、 分离、 循环等 一 系列新技术。 我公司通过与中科院合作， 引 进其先进循环流化床生物质燃烧技术成果， 依靠多年的成熟锅炉设计经验进行消化吸收 和转化设计， 最终形成了r小文所介绍的锅炉。 二 ．燃料 该生物质循环流化床锅炉的设计燃料为 玉米秸秆和棉花秸秆n 勺 混合物。 玉米秸秆入 炉前进行破碎处理， 棉花秸秆入炉前进行剪 切处理， 破碎及剪切后的燃料颗粒最大尺寸 小 于 5 0 mm。 三 ．锅炉参数及结构形式 本锅炉参数是蒸发量为 1 3 0 t ／ h ， 额定压力 为 9 ． 8 MP a ， 额定蒸汽温度为 5 4 0 ℃的高温高 压参数、 结构形式是采用单汽包 自然循环、 岛 式布置、 平衡通风、 全钢架支 吊结合、 高温绝 热旋风分离器布置形式 如图 1 所示 。 锅炉 本体钢架由三跨组成， 第一跨布置炉膛， 第二 二 跨布置高温绝热旋风分离器、 返料器， 第三跨 布置尾部烟道。 炉膛采用全膜式水冷壁结构， 在炉膛上部沿宽度方 向布置六片过热蒸汽屏 和三片水冷屏。 炉膛底部 为水冷布风板和水 冷风室。 在与床下水冷风室相连的一次风道 上布置两台点火燃烧器， 用于锅炉启动点火。 锅炉采用前墙集中给料方式， }儿 J 个给料 口沿宽度方 向均匀布置在前墒水冷肇下部， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 余 热 锅 炉2 0 1 3 ． 4 2 1 布风板上设置三个排渣口作为事 故放渣 以及停炉检修时使用。 两台 蜗壳式高温绝热旋风分离器位于 炉膛出口和尾部竖井烟道之问， 每 个旋风分离器I， f勺 下方布置一台返 料器， 返料器将旋风分离器分离下 米的物料送同炉膛 。 尾部竖井烟道 依次布置了低温过热器、 省煤器和 卧式空气预热器。 锅炉采川两级配 风， 一次风从炉膛底部通过布风板 进入炉膛， 二次风从前后墙进入炉 膛。 锅炉整体呈左右 对称 布置， 支 吊在锅炉钢架上。 四 ． 锅炉的受热面布置 1 、 炉膛水冷壁 炉膛水冷肇采用膜式壁结构， 水冷蹙管的规格为 *6 0 m m5 mm， 节距为 8 0 mm， 悬 吊于钢架的顶部 横粱上， 整体 向下膨胀 。 炉膛水冷 壁分为前、 后、 左、 有四个水循环回 路以及水冷蒸发 ， 水冷壁由集中 下降管供水， 由连接管与前墙、 后墙、 侧墙 下 集箱连接 ， 水冷壁上集箱经汽水引出管与锅 筒连接。 炉膛内布置有三片水冷蒸发屏 ， 由独 立 的下降管给炉内水冷蒸发屏供水， 水冷蒸 发 的上集箱 山汽水引 管与锅筒连接。 为防止屏下部和水冷壁的磨损 ， 在燃烧 室密相区四周水冷壁及屏下部密焊销钉和打 高温耐磨可塑料， 在耐磨材料交界面过渡区 为了防磨进行 了超音速喷涂。 炉膛烟气 出口 附近的后墙水冷壁和侧墙水冷壁敷设高温耐 磨可塑料。 布风板 下一次风室为适应床下点 图1 锅炉总 图 火的需要， 内侧均敷以耐火浇注料 。 水冷壁 四 周外侧在不 同高度装设 刚性梁， 以增加水冷 壁刚度。 2 、 过热器及蒸汽调温 饱和蒸汽从锅筒引入两侧包墙下集箱， 分别流经 两侧 包墙过热器、 前包墙过热器、 后包墙过热器、 低温过热器、 第一级喷水减温 器、 中温屏 式过热器、 第二级喷水减温器、 高 温屏式过热器 。 炉膛 内布 置 了三 片 中温屏 式过热 器、 三片高温屏式过热器。 屏式过热器下端同定 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 余 热 锅 炉2 0 l 3 ． 4 在前墙水冷壁上， 上端与顶棚水冷壁间设膨 胀节， 屏式 过热器 上集 箱用恒 力弹簧 吊架 悬 吊在 顶梁上。 高温屏 式过 热器材 料采用 T P 3 4 7 H， 中温屏式过热材质为 1 2 C r l Mo V G。 低温过热器为蛇 形管型式， 采用纯对流 型， 顺 列、 顺 流 方 式 布 置。 采 用双 管 圈， 由 ．3 8 m m5 m m管弯制， 最末一级的低温过热 器蛇形管采用 T P 3 4 7 H， 其余为 2 0 G。 为防止 磨损， 每级过热器 的前两排管子均加装防磨 盖板， 并在过热器弯头及穿墙管的迎风面加 装防磨盖板。 3 、 省煤器 省煤器为蛇形光管， 采用错列逆流布置 方式。 布置在低温过热器之下部区域， 由省煤 器悬吊管悬吊。 省煤器的前两排管子、 弯头和 穿墙部位均加装 防磨盖板， 省煤器弯头端均 加装防磨罩。 4 、 空气预热器 空气预热器采用管式水平布置， 分为四 级， 顺排布置。 烟气在管外， 空气在管 内流动。 一 、二次风的冷风风道分别从烟道后墙方 向 引入， 热风风道从烟道后墒引出。 末级空气预 热器采用防腐材料， 可以使用 C o r te n 钢或者 ND钢 。 五 ． 锅炉汽水系统 锅炉给水首先进入省煤器进口集箱， 经 过水平布置的三级省煤器， 进入省煤器 的出 口集箱， 由引出管接至汽包。 在启动阶段， 省 煤器再循环系统可以将锅水从汽包直接引至 省煤器进口集箱， 保护省煤器。 锅炉采用 自然循环， 汽包 内的锅水由集 中下降管和分配管分别分配到炉膛膜式水冷 壁下集箱， 膜式水冷蒸发屏由单独的下降管 供水， 经炉膛膜式水冷壁和膜式水冷蒸发屏 加热后成为汽水混合物 ， 分别进入左右侧墙 水冷壁上集箱、 水冷蒸发屏的上集箱、 前后墙 水冷壁汇集 到后墙水冷壁 的上集箱， 经过汽 水引出管引入汽包进行汽水分离。 分离出来 的水进入汽包水空间， 进行再循环。 分离出的 饱和蒸汽由汽包顶部的蒸汽连接管引至包墙 过热器， 进入低温过热器进 口集箱、 低温过热 器、 第一级喷水减温器、 中温屏式过热器、 第 二级喷水减温器、 高温 屏式过热器， 最后， 合 格的过热蒸汽引向汽轮机 。 六 ．锅炉烟风系统 锅炉采用平衡通风， 通过引风机挡板的 开度调节炉膛给料 点位置的压力， 使压力维 持在 1 0 0 P a 左右。 空气采用两级送风， 一次风 由一次风机提供， 由一次风箱通过布风板进 入炉膛。 二次风 由二次风机提供 ， 由炉膛下部 的二次风喷 口进入炉膛。 生物质在炉膛 内燃 烧后产生的高温烟气和没有被分离器分离的 飞灰流经尾部烟道 内的对流受热而， 然后经 过除尘系统、 引风机， 进入烟囱， 排向大气。 七 ．锅炉的点火启 动 锅炉设置有两台床下风道 点火燃烧器。 点火燃烧器由点火油枪、 高能点火器及火焰 检测装置组成。 点火油枪为机械雾化式， 燃 料为 轻柴油， 油枪的出力为6 0 0 k g ／ h ， 油压 2 ． 8 MP a ， 油枪所需助燃风为一次风。 床下风道 点火燃烧器布置在炉膛布风板下的水冷风室 后墙的一次风道 内。 在一次风道靠近油枪处 布置有防爆门。 为便于了解油枪的点火情况， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 余 热 锅 炉2 0 1 3 ． 4 在油枪的旁边设有火焰 测孔。 锅炉冷态启动顺序如下 首先向炉膛内 加装启动床料， 使床料保持在充分流化状态， 启动高能点火器 ， 点燃油枪， 在点火风道中将 空气加热至 8 0 0 C， 热风通过水冷布风板进入 炉膛 ， 加热启动床料， 床料温度在流化状态下 升温至 4 5 0 ℃， 维持稳定后开始加入生物质。 先断续少量给料， 当床料温度持续上升时， 加 大给料量， 调节风、 燃料比， 使炉膛温度达到 额定值 ， 完成锅炉的启动。 八 ． 锅炉设计特点及运行情况介绍 高温高压燃生物质锅炉蒸汽参数过高 使受热而壁温升高， 导致物料结团、 受热面积 灰， 引起严重氯腐蚀， 这是生物质燃料锅炉向 高参数发展的瓶颈难题。 本锅炉秉承了循环 流化床锅炉的环保优势， 并通过炉膛内置屏 式过热器， 并采用合适的材质成功解决了生 物质锅炉普遍存在的高温腐蚀、 物料结团、 结 焦、 积灰等 问题 ， 可 以直接燃烧玉米秸秆、 棉 秆、 果木枝条等生物质燃料， 实现燃料多样 性。 锅炉主要设计特点如下 1 ． 炉膛布置足够的受热面积， 采用炉膛 水冷壁 水冷屏 过 热屏 的结构形式 ， 使炉 膛出U烟温控制在 8 0 0 ℃以下， 避免生物质在 炉膛床内、 分离器和回料器的结焦。 2 ． 高温过热器 布罱在炉 内， 积 灰少， 高 温腐蚀速 率大大降低 ， 高温屏采用耐腐蚀 的 T P 3 4 7 H金属材料， 提高了管材的耐氯腐蚀性 能。 3 ． 采用 高温绝热旋风分离器， 保证较高 的分离效率。 4 ． 采用双螺旋给料机直接给料， 保证了 给料均匀。 现锅炉整体运行工况 良好， 过热蒸汽能 达到 9 ． 8 MP a 、5 4 0 ℃额度参数， 蒸发量保持在 1 1 0 ～ 1 3 0 t ／ h ， 但在运行 中也 出现 了一些问题及 不足之处， 如下 1 ． 尾部受热面积灰 生物质燃料在收购及加工过程 中， 燃料 中经常掺杂一些泥土， 锅 炉运行一段 时间之 后， 常在尾部受热面上产生积灰。 因此， 选择 适当的吹灰器非常重要， 从现有的经验看， 优 先选择燃气高能脉冲吹灰器。 其次， 在生物质 锅炉新设计 的省煤器及 空气 预热器受热面 布置时， 应加大管子的横 向节距， 采用顺列布 置， 以减轻飞灰的粘结。 2 ． 省煤器磨损 虽然在设计上， 省煤器的前两排管子、 弯 头和穿墙部位均加装防磨盖板， 省煤器弯头 端均加装防磨罩， 但通过实际运行， 省煤器的 磨损仍然 比较严重 ， 运行中 曾出现省煤器管 磨漏现象， 这同设计 时烟气速度 的选取和错 列布置形式有关。 九 ．结束语 目前， 高温高压燃生物质循环流化床锅 炉技术在 国内处于起步阶段， 此技术的完善 和推广对可再生能源 的利用， 减少煤炭资源 的消耗 ， 降低环境污染起到 了非常重要的作 用， 希望通过本文的介绍， 为广大从事锅炉设 计、 运行及新能源研发人员提供一份参考。 把 燃生物质循环流化床锅炉技术水平推向一个 新阶段， 为我国洁净环境， 重现青山、 碧水蓝 天工程做出贡献。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m