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生物质锅炉新闻动态
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300MW循环流化床锅炉的设计和运行实践
发布时间：2013-10-01 13:23 来源：未知
云南开远电厂2×300 MW机组工程是滇南地区大型坑口电厂建设项目，是“云电外送”的主力电厂之一。2003年10月电厂与哈尔滨锅炉厂有限责任公司签定锅炉设备供货合同。该锅炉为国内首台按照阿尔斯通公司引进技术自主设计、制造的300MW CFB锅炉，采用亚临界参数设计，自然循环汽包炉，整体布置为单炉膛、双布风板、全钢构架、露天布置、平衡通风、一次中间再热、固态排渣。
工程于2004年6月28日开工，2004年12月3日钢结构开始吊装，2006年1月26日完成整体水压试验，2006年4月20日完成整体高温烘炉，2006年5月9日第一次整体启动，2006年6月3日通过“168”试运行并正式投入商业运行，是我国现阶段投运容量最大的CFB锅炉。
1、锅炉本体设计概况
1.1设计参数（表1）
1.2锅炉设计煤质（表2）
设计煤质为小龙潭褐煤，成分分析见表2。
1.3锅炉总体布置
锅炉主要由炉膛、高温绝热旋风分离器、回料阀、外置式换热器、尾部对流烟道、冷渣器和回转式空预器等部分组成，总体布置示于图1。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；⒛拘伎帕；怪频纳镏士帕Ｈ剂�，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
采用单炉膛、裤衩形双布风板结构，燃烧室蒸发受热面采用膜式水冷壁及延伸墙式水冷壁结构。采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽。
锅炉共采用4个内径8.3 m的高温绝热旋风分离器，布置在燃烧室两侧墙。每个高温绝热分离器回料腿下布置1个非机械型回料阀。每个回料阀一侧与炉膛相连，另一侧由1个锥形阀与1个外置式换热器相连。分离器分离下来的高温物料一部分直接返送回炉膛，另一部分进入外置式换热器。在燃烧室两侧下部对称布置4个外置式换热器，每个外置式换热器由3个分室组成，第一室为空室，二三室布置受热面，与经锥形阀分流下来的热物料进行热交换，通过调节流经外置式换热器的物料量达到床温和再热汽温控制的目的�？拷暗�2个外置式换热器内布置高温再热器和低温过热器，这2个外置式换热器的主要作用是用来调节再热蒸汽温度；靠近炉后的2个外置式换热器内布置一级中温过热器和二级中温过热器，这2个外置式换热器的主要作用是用来调节床温。
尾部对流烟道中依次布置末级过热器、低温再热器、省煤器，最后进入回转式空气预热器。
2、锅炉主要热力参数的选取
(1)炉膛床温
床温的选取与燃料特性有关，包括燃料的燃尽特性、脱硫特性。由于燃用低热值、高挥发份、高硫份褐煤，燃料易于燃尽，设计床温较低，为840℃。
(2)流化速度
褐煤的磨损很小，因此采用较高的流化速度(6ln，s)o
(3)过量空气系数
褐煤较好的燃尽特性，可以保证燃料在较低的过量空气系数下充分燃尽。实际运行也证明了这一点，在过量空气系数为1.15的情况小，飞灰含碳量在1%以下。
(4) Ca/S摩尔比
小龙潭褐煤的灰量不大，但灰份中Ca0含量很高，超过40%，因此该燃料具有很强的自脱硫能力，在Ca/S摩尔比的选取上要特别注意。为保证90%的脱硫率，设计时确定Ca/S摩尔比为1.7。
(5)燃料的后燃特性
燃料的后燃特性已被越来越多的运行机组所证明。到目前为止，大家对燃料后燃特性的研究还不多，一般认为后燃特性与燃料特性、运行风量、燃料粒度等因素有关。在锅炉设计时一般根据在CFB锅炉运行中积累的一些参考值来确定后燃温度值。
3、锅炉主要设计特点
3.1裤衩型双布风板结构
300 MWCFB锅炉的炉膛断面达到200m2。在如此大的面积下，二次风的给入非常困难，从而影响燃料的燃尽。实际运行经验表明，在CFB炉膛的中心断面处，氧量是非常低的，即处于缺氧状态，造成燃烧障碍。为此，在开远项目中，炉膛下部采用裤衩型双布风板结构，即炉膛上部为单炉膛，下部分成双炉膛，从而减小了布风板面积，即有利于配风，又保证炉内物料的流化效果，具体结构示于图2。
3.2外置式换热器
本工程与以往国内的CFB产品最大的区别就是在热循环回路布置外置换热器，以解决大容量CFB锅炉受热面布置的问题，以及床温和再热汽温的调节问题，其结构示于图3。
锅炉共布置4个外置换热器，2个外置换热器中布置有热段再热器和低温过热器，另外2个外置换热器中布置有中温过热器。外置换热器入口设有锥型阀，通过调整锥型阀的开度来控制进入外置换热器和直接反送回炉膛的循环物料的分配。
在大型循环流化床锅炉中，采用外置换热器有如下几个优点：
(1)可使受热面布置更加合理
(2)通过外置换热器灰量调节实现再热汽温调节
(3)可调节床温
(4)可提高对燃料的适应性
(5)可改善低负荷工况
3.3紧急补水系统
流化床锅炉炉内及热回路内有大量的物料，当电厂失电时，这些高温物料将热量传递给水冷壁、尾部包墙等受热面，同时锅炉无法补水，因此有可能造成水冷壁等受热面超温爆管。为此，开远工程中增加了紧急补水系统，主要包括柴油补水泵、补水箱等，并通过管路和阀门与锅炉水冷壁相连，其出力为7% BMCRa
紧急补水系统价格昂贵，实际应用效果如何尚没有经过验证，在今后的实际运行中应注意跟踪该
系统的运行情况，包括投用的及时性等，是否继续应用该系统应进行进一步的研究论证。
3.4加料系统
在锅炉启动前，应向炉内添加物料，而且由于本工程煤质中灰量较小，有可能需要向炉内补充床料，为此设计有物料添加系统，该系统主要由床料斗、输送管道及阀门等构成，床料由料斗排出，由压缩空气经输送管道分别输送到二次风管及外置式换热器加料点上。
3.5给煤点设计
300 MW CFB锅炉炉膛深度超过14 m，下部为双炉膛结构，均匀给煤对保证炉内温度场及物料场的均匀性有很大的影响，因此足够数量的给煤点是非常必要的。实际运行经验表明，当给煤不均时，CFB炉膛内的温度场也非常不均匀。
设计中每侧炉膛布置2台刮板给煤机，2个给煤机与3个给煤点相接，其中2个给煤点在回料阀上，1个在炉膛侧墙中心位置上，这样即保证给煤点间的相互备用，又保证给煤点在炉膛上的均匀分布。
3.6锅炉排渣
锅炉采用4台风水联合式冷渣器作为灰渣冷却设备，布置在炉膛的下部，同时采用4只锥形阀作为排渣控制设备，能实现连续排渣。目前这种流化床式冷渣器在国内应用效果不佳，主要原因是底渣粒度太大，流化困难。但对于褐煤应用效果却非常好。
3.7点火系统
采用了床上床枪和床下风道燃烧器结合的启动方式。2只风道燃烧器布置在水冷风室后的一次风道上（每只裤衩腿一只）；2只风道燃烧器的点火热容量约为II% BMCR；8只床枪启动燃烧器分别布置于水冷壁裤衩腿斜墙上，其点火热容量约为10%BMCR。
4、锅炉运行情况
2006年4月22日开始吹管，5月11日第一次并网发电，5月25日带满负荷。从试运情况看，锅炉运行正常，具有较强的带负荷能力，各项参数均达到设计值。外置换热器运行正常，灰量分配可控性好，再热汽温调节简单灵活，燃烧效率很高(飞灰含碳量<1%)。但也出现了一些问题：
(l)运行过程中两床失稳，特别是在两床温度较低时调整起来很困难，在两床温差较大时就更困难。这个问题在ALSTOM公司供货的白马电厂中也曾出现过。后通过控制系统限制每个一次风道的风量变化，能够有效地解决两床压力平衡问题。
(2)炉内物料存量不足，由于煤中灰份很少，热爆性强，成灰密度较小，灰质软易磨损飞失；同时给煤经二级破碎粒度过细，导致循环物料飞失严重。为满足传热需要不断补充物料。后结合云南巡检司135 MW CFB锅炉的成功经验，适当放大给煤粒度到20 mm左右，解决了这个问题。
(3)两侧汽温的平衡调节问题也突出了300MW CFB锅炉的运行特点，由于2个床的床温由各自外置床回灰量来调节，其调节回路直接影响两侧蒸汽温度，相应减温水量必须进行调整，在运行中为了凋节两侧汽温平衡，经常出现两侧减温水不平衡问题，在两侧给煤不均衡情况下更为突出。
下面列出一些设计参数和运行参数的比较。
5、结论
(1)从目前的运行数据来看，在调整给煤粒度级配后，锅炉出力及主蒸汽、再热蒸汽均能满足合同要求。在满负荷工况下，床温可稳定控制在840℃．860℃。
(2)虽然两裤衩腿的给煤可能会出现一定的不均匀性，可通过调整布风板的一次风量及通过调整外置式换热器与直接返回炉膛灰流量比例等手段维持两床压相对稳定。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
(3)运行实践表明：调节锥形阀的开度来调整进入外置式换热器与直接返回炉膛灰流量的手段安全可靠，且调节连续特性好。
(4)外置式换热器调节床温稳定性好，床温的变化幅度�。蝗绕髂诘墓ぶ饰露燃肮绕骷跷滤烤谏杓品段�，受热面不超温。
综上所述，我国目前最大容量首台300 MW CFB锅炉的调试及运行表明，该锅炉结构设计合理，性能可靠，锅炉完全能够满负荷长期稳定运行。待石灰石系统投运后，运行状况将能进一步改善，锅炉性能将更加稳定。
