王觀華 廣東省電力設(shè)計研究院 510600

國內(nèi)首臺自主型300MW CFB鍋爐給煤系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

王觀華 廣東省電力設(shè)計研究院 510600

與普通煤粉爐相比，CFB鍋爐機(jī)組的可用率較低。其中，給煤系統(tǒng)的故障率較高是其中的重要原因之一。本文重點(diǎn)介紹了寶麗華二期工程給煤系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計措施，為類似工程的設(shè)計提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

循環(huán)流化床; 給煤系統(tǒng)

1、工程簡介

從現(xiàn)有大型CFB機(jī)組的運(yùn)行情況來看，給煤系統(tǒng)的可靠性直接影響到機(jī)組運(yùn)行的安全性。由于循環(huán)流化床鍋爐燃料系統(tǒng)經(jīng)過二級破碎后的細(xì)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(zhì)煤的混煤，設(shè)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(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。

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

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(jī)，單臺爐共8臺給煤機(jī)。每個給煤口通過調(diào)節(jié)相應(yīng)給煤機(jī)運(yùn)行速度調(diào)節(jié)給煤量，要求給煤機(jī)有較好的調(diào)節(jié)性能以及較高的計量精度。電子稱重皮帶式給煤機(jī)具有密封性好，計量精度高，可以自動調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。其中4臺給煤機(jī)的輸送距離為13848mm，另外4臺給煤機(jī)的輸送距離為13411mm。

寶麗華二期工程的爐前給煤系統(tǒng)在容量和給煤點(diǎn)數(shù)量上留有充分的裕量：a、單臺給煤機(jī)出力為60t/h，滿足設(shè)計煤種BMCR工況200%的給煤量。當(dāng)其中4臺給煤機(jī)故障時，另外4臺給煤機(jī)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(huán)流化床鍋爐物料流化的作用，新的燃料進(jìn)入爐膛后，很快被混合均勻。根據(jù)清華大學(xué)呂俊復(fù)等研究表明，由于循環(huán)流化床密相區(qū)的固體混合強(qiáng)度比較高，其流化風(fēng)速達(dá)5m/s左右，因此只要有足夠的給煤點(diǎn)，前墻集中給煤方式是完全可以滿足燃燒需要的。當(dāng)其中某一支路出現(xiàn)故障（如，給煤機(jī)發(fā)生故障，設(shè)備檢修，原煤斗堵煤等）對鍋爐的安全運(yùn)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(tǒng)

3、提高給煤系統(tǒng)可靠性的措施

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

3.1 原煤斗防堵措施

根據(jù)我院CFB鍋爐的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)規(guī)程規(guī)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(jié)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(nèi)側(cè)敷設(shè)摩擦系數(shù)小的內(nèi)襯材料；c、采用雙曲線金屬小原煤斗；d、金屬小原煤斗內(nèi)設(shè)置原煤疏松機(jī)；e、金屬小原煤斗出口處設(shè)置捅煤孔；f、盡量擴(kuò)大金屬小原煤斗出口直徑等。

由于受給煤機(jī)皮帶寬度限制，給煤機(jī)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(jù)現(xiàn)已投入商業(yè)運(yùn)行的135MW循環(huán)流化床運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，堵煤點(diǎn)時常發(fā)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(shè)置兩個3000× 3000mm的出口，并通過3000×3000/ Φ2500的方圓節(jié)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(guī)設(shè)計擴(kuò)大為Φ1000，以防止金屬小原煤斗出口變徑管變徑過快而導(dǎo)致堵煤。給煤機(jī)入口設(shè)置電動閘板門。

3.2 合理設(shè)計給煤機(jī)出口管道

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

1）防止?fàn)t膛高溫?zé)煔夥创鵁龤Ыo煤機(jī)皮帶采用的措施；

a、在正常運(yùn)行時，鍋爐落煤管上的播煤風(fēng)將爐膛的高溫?zé)煔馀c給煤機(jī)隔離；

b、金屬原煤斗的煤柱將高溫?zé)煔飧綦x，給煤機(jī)設(shè)有密封風(fēng)，可以防止皮帶燒壞。必須保證原煤斗不棚煤，否則，高溫?zé)煔饪裳杆偻ㄟ^給煤機(jī)反竄至原煤斗，極易燒毀皮帶。

c、給煤機(jī)出口設(shè)置氣動快關(guān)閥。在發(fā)生煙氣反串時，氣動快關(guān)閥快速動作，以便將高溫?zé)煔飧綦x。該氣動關(guān)閥設(shè)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(shè)置播煤風(fēng)。由于在爐膛入口處給煤裝置長度達(dá)到8000mm，為防止在此處堵煤，在該給煤裝置上設(shè)置4個播煤口，使燃煤在進(jìn)入該給煤裝置能迅速進(jìn)入鍋爐，由于播煤風(fēng)在落煤管底形成氣墊層，防止落煤管的磨損；

b、給煤機(jī)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(jī)出口落煤管道長期處于播煤風(fēng)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(bǔ)償器也采取防磨防銹措施。

4、合理布置爐前給煤系統(tǒng)

根據(jù)本工程給煤系統(tǒng)的特點(diǎn)，在保證給煤系統(tǒng)安全可靠的前提下優(yōu)化布置，以減少初投資。本工程所有8個給煤點(diǎn)都集中在前墻，因此采用稱重式皮帶給煤機(jī)直接將燃煤從原煤斗送入爐膛。通過合理優(yōu)化爐前通道和除氧煤倉間跨度，減少給煤機(jī)長度，本工程給煤機(jī)長度小于14m。根據(jù)135MW～300MW循環(huán)流化床機(jī)組的設(shè)計及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，稱重式皮帶給煤機(jī)在20m以內(nèi)的技術(shù)是比較成熟的。

從給煤機(jī)平面布置圖（圖2）可以看出具有以下特點(diǎn)：

a、通過采用調(diào)整給煤機(jī)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(guī)的9m柱距。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，由于給煤機(jī)長度較長，且給煤機(jī)層標(biāo)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(yīng)要求給煤機(jī)廠家分段設(shè)計，以便于現(xiàn)場安裝；

b、除氧煤倉間、爐前通道和鍋爐給煤機(jī)層連接，兩臺給煤機(jī)之間的凈空不小于2m，便于給煤機(jī)的運(yùn)行維護(hù)；

圖2 爐前給煤系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)兩條給煤皮帶互為備用的功能。

5、結(jié)論

根據(jù)本工程煤種復(fù)雜，給煤量大的特點(diǎn)，重點(diǎn)對爐前給煤系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。采取的主要措施如下：

a、充分利用爐前集中給煤的特點(diǎn)，選用可靠性較好的稱重式皮帶給煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)爐前一級給煤系統(tǒng)。給煤系統(tǒng)簡單可靠，維護(hù)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(nèi)側(cè)敷設(shè)摩擦系數(shù)小的內(nèi)襯材料；采用雙曲線金屬小原煤斗，金屬小原煤斗內(nèi)設(shè)置原煤疏松機(jī)和捅煤孔，并盡量擴(kuò)大金屬小原煤斗出口直徑等。

c、合理布置給煤機(jī)，在實(shí)現(xiàn)安全可靠，便于運(yùn)行維護(hù)的前提下，充分利用空間，節(jié)約初投資。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.15.068