130t／h超高压循环流化床锅炉设计.pdf

2 0 1 3 年 1 0 月 总第1 3 5 期 设计 试 验 机械管理开发 M A N AGEM EN T AN D 1 3 0 t ／ h 超高压循环流化床锅炉设计 O ct obe r ， 201 3 Tot al of1 35 房若梅 太原锅炉集团有限公司，山西 太原 0 3 0 0 2 1 【 摘要】 文章对1 3 0 t ／ h 小容量超高压循环流化床锅炉的设计及运行进行 了分析，实现了超高压循环流化床低床 压运行技术，为中小型热电联产企业采用高参数机组提供 了可能，使得企业在节能、减排 、增效方面有了明显的 优势。 【 关键词】1 3 0 t ／ h 超高压循环流化床锅炉；结构布置；低床压运行 【 中图分类号】T K 2 2 9 ． 6 【 文献标识码】 A 【 文章编号】1 0 0 3 7 7 3 X 2 0 1 3 0 5 0 0 3 7 0 2 引言 传统的热 电联产行业既是一个规模巨大的高耗能高污染 的行业，又是一个节能减排潜力巨大的行业，从热电联产机 组的热经济性 角度分析，要提高一次能源 煤 的转换效 率，对热效率相同的锅炉投入的煤量是与产出的焓值成比例 的，从蒸汽循环火电机组热效率 叫 分析知道提高作功蒸汽 的初参数 压力、温度 对节能降耗有着重要的意义。采用 超高压机组比高压机组少耗煤 ，汽机发电多，热电联产企业 效益显著。 目前我国中小热电企业而言 ， 大多采用小容量低参数锅 炉 ，企业经济效益低下，而使用小机组高参数循环流化床 在节能、减排 、增效等方面有了明显效益 ， 开发小容量超高 压 循环 流化 将为 中小热 电企业 带来新 的机 遇 。本文对 1 3 0 t ／ h 超高压循环流化床锅炉进行设计 ，分析了其结构布置 及运行情况。 1 产品主要技术参数 额定蒸发量 1 3 0t ／ h锅炉最大连续蒸发量 1 5 0t ／ h 额定蒸汽温度 5 4 0℃ 额定蒸汽压力 表压 1 3 ． 7 3 MP a 给水温度 2 5 6℃ 锅炉排烟温度 1 4 5℃ 排污率 ≤l ％ 空气预热器进风温度 2 0℃ 锅炉设计热效率 9 1 ．2％ 燃料消耗量 1 9 ． 7 t ／ h 2结构 布置 设计过程中以煤的成灰磨耗实验数据为依据 ，通过基于 流态重构的物料平衡模型的计算 ，达到炉内的最优流态，精 确设计锅炉各部件和各项运行性能指标，实现了在低床温下 【 收稿日期】2 0 1 3 0 7 ～ 1 0 【 作者简介】房若梅 1 9 7 0 一，女，山西太原人，工程师，本 科，从事锅炉设计开发工作。 的高效燃烧。 2 ． 1过热屏选材及布置 高参数级别的循环流化床锅炉由于各受热面吸热比例与 低参数锅炉不同一般而言，超高压参数级别的占总吸热的 比例为3 6 ％，过热吸热占总吸热的比例为4 0 ％，而低参数级 别的锅炉蒸发吸热占总吸热比例可达5 0 ％，过热吸热占总吸 热比例最后只有3 0 ％。这样一来对于高参数大容量锅炉必须 在炉膛内布置有大量的高温过热屏，以此来将炉膛 内的蒸发 吸热的减少部分用过热吸热形式 高温过热屏 来吸收。此 种结构布置形式，由于炉膛内温度高，同时过热屏工质温度 也高，过热屏需要采用大量的耐高温材料 1 “ 9 1 嘲 。 而小容量高参数循环流化床中，根据容量及吸热比分 析，只需要在炉膛内布置中温级过热屏就能满足高参数吸热 比例变化带来的吸热不平衡问题 。中温过热屏由于工质温度 低 ， 尽管布置于炉膛内， 其壁温并不高，采用高压锅炉所用 的1 2 C r l Mo V G 材料即可满足。同时在尾部布置了大量的高 温过热器及低温过热器 ， 在尾部烟道中由于烟温较低，只在 高温过热器的高温段部分使用了少量T 9 1 材料 ，其余大多采 用高压锅炉所用的1 2 C r l Mo VG 及2 0 G材料。这样一来，工质 的流程与高压参数的锅炉是相同的。对于锅炉整体布置而 言，锅炉高度 与高压锅炉比较 没有增加 ， 钢架部分布置 与高压锅炉相近 ，钢耗量也接近高压锅炉，锅炉成本整体增 加不大 。 从锅炉外形及用户操作角度来讲变化不大，更为关键性 是与大容量高参数锅炉比较 ， 在材料的选用方面降低了耐高 温材料的使用量，从而节约了材料成本；另一方面利用了现 有的生产设备、工艺条件稍做改进 ， 就能满足批量生产 ，降 低了设备投入成本 ，同时工人熟悉生产流程，也极大地节约 了人工成本 ，综合而言，大大地降低了产品的制造成本。 一 3 7 第5 期 总第1 3 5 期 机械管理开发 M AN A GEM EN T AN D D EV ELo PM EN T 2 ．2 锅炉的布置型式 设计过程中应用合理的传热计算模型、煤的成灰磨耗特 性及循环系统综合分离效率等先进技术，创造性地利用高压 锅炉的布置型式及工质流程 ，完成了在超高压锅炉上的应 用，就 目前的产品结构而言，国内尚没有采用这种型式。如 图1 所示。从生产制造角度而言，对于此类型锅炉的生产制 造、工艺、检验手段等我们有非常成熟的技术 ， 保证了产品 质量的可靠性 ，同时对于锅炉的安装、运行等方面也提供了 极大的便利。 同时对锅炉的关键部件进行了优化设计。比如 1 本锅炉采用高效绝热旋风分离器技术，并采用中心 筒偏置的方式 ， 这样的结构既简单，分离效率又高； 2炉膛采用小于5 m ／ s 流速设计 ，给煤 、二次风等接 口 与水冷壁采用了预制式结构设计 ， 保证良好的密封而且不产 生磨损；炉膛设置较高的防磨层 ， 并采用让管技术，尽量减 少磨损； 3 采用夹套钟罩式风帽，彻底解决倒渣问题，磨损后 只需更换夹套和风帽头 ， 不需要拆除布风板上的浇筑料，内 管芯为终身寿命。 图1 1 3 0 t ／ h 超高压循环流化床锅炉布置图 优化后锅炉在结构上具有如下特点 1 优化的炉膛结构，采用定态流速 、炉顶失速防磨和 交接处让管防磨技术； 2低阻力 、不漏渣的大钟罩式风帽结构，能有效避免 风室倒灰； 3 长宽比约为2 1 的矩形大刚性二次风结构； 4 优化的分离器结构，入口段烟气加速，中心筒偏置 提高分离效率； 5 低阻力、大流率、小风量的自动回料装置 ，不需调 一 38 2 0 1 3 年 1 O 月 节和监视料位； 6 返料风量的精确控制及独立调节 ， 罗茨风机单独供 返料风； 7 尾部烟道结构优化； 8 锅炉部件厂内高装配率。 3 产品运行结果 2 0 1 2 年2 月1 9 H，全国第一台燃烧重组超高压1 3 0 t ／ h 循环流 化床锅炉 ， 配超高压高效率高转速2 0 w反动式纯背压汽轮机 组，在嵊州新中港热电有限公司， 通过7 2 2 4 t ] 负荷试运 行 ， 使全厂效率上了新的台阶。机组投产后，将中压机组全 部停下来 只作顶峰或备用 。供电煤耗 近期由于处于调 试阶段有所反弹 可逐步下降到1 4 0 g t k w h 右 ， 供热煤耗下 降到3 左右 以原口径计 ，全厂热效率接近9 0 ％，火 用效率可与超超临界机组媲美。脱硫脱硝率稳定地超过9 0 ％， 除尘率9 9 ．9 8 ％。不同压力参数锅炉比较如表l 所示。 表1不同压力参数锅炉相比较 初参 数 中压 次矗压 高压 超 寓压 汽 机进汽压 力／ MP a 3 ．5 4 ． 9 8 ． 8 2 1 2 ． 7 4 初参 数焓温度， ℃ 4 3 5 4 8 5 5 4 0 5 4 0 排 汽压力 绝 ／ MPa 0 ． 7 8 3 0 ．7 8 3 0．7 8 3 0 ． 7 8 3 排 汽噩鹿 C 2 8 5 2 7 5 2 5 2 21 O 排 汽／ K J ／ k g 30 2 5 ． 5 30 0 4．2 2 9 5 0 ． 4 2 8 6 1 ．6 进 汽 ／ K J ／ k g 33 0 4 ． 1 34 0 0 ．2 34 8 7 ． 5 34 4 6 ．0 进汽排 汽焓降／ K J ／ k g 2 7 8 ． 6 3 9 6 ． 0 5 3 7 ． 1 5 8 4 ． 4 从表l 可以看出超高压机组与高压机组相比，汽温相 同，主蒸汽焓下降1 ． 1 9 ％， 但总焓降增加了8 ． 8 ％。锅炉少耗 煤，汽机多发电， 效益是显著的。 4结论 1 在l 3 o t ／ l 遁 爱 别的循环流化床锅炉上实现了超高压的蒸 汽参数；实现了超高压循环流化床低床压运行技术。 2 通过流态重构，该循环流化床锅炉实现了优良的炉 内脱硫特性和氮氧化物原始低排放。 3 实现了高效 、节能 、环保三者的统一 ，具有较高的 经济、社会与环保效益，可显著降低实际生产运行成本，为 进一步提高中小热电联产背压机组效率提供了一种有效的技 术途径。 【 参考文献】 【 1 ] 李秀平， 李博． 日 本火电 机组热效率高的原因分析Ⅱ 】 ． 能源技术 经济， 2 0 1 1 ， 2 3 1 1 6 5 6 9 ． [ 2 】 昊凯槟， 杨江山， 彭旭东， 等． 1 0 0 0 MW“ ． , E 机组热力系统改进 热经济性分析分析Ⅱ ] ． 汽轮机技术， 2 0 1 3 ， 5 5 1 6 5 - 6 8 ． 【 3 】 黄 国恩． 进 口亚临界机组锅炉燃烧器改造Ⅱ 】 ． 四川 电力技术， 2 0 1 3 ，3 6 2 9 2 9 4 ． 下转第4 9 页 第5 期 总第1 3 5 期 机械管理开发 ME C HA NI C A L MA NA GE ME NT A ND D E V E L oP ME NT 2 0 1 3 年1 0 月 As s e s s m e nt of Re s p i r a bl e D u s t Ex pos ur e s i n Va r i ous Ope nc a s t Co a l M i ni ng Ope r a tio ns NI U Bi I l S h a n x i C o a l T r a n s p o r t a t i o n and S a l e s G r o u p C O． ， L t d ． ， T a i y u an S h a n x i 0 3 0 0 0 1 [ A b s t r a c t 】 Al l ma j o r o p e n c a s t mi n i n g a c ti v i ti e s p r o d u c e d u s t ． T h e ma j o r o p e r a t i o n s t h a t p r o d u c e d u s t a r e d r i l l i n g ， b l a s ti n g ， l o a d i n g ，u n l o a din g ，a n d t r ans p o r t i n g ． Du s t n o t o n l y d e t e rio r a t e s the e n v i r o n me n t a l a i r q u a l i 【 y i n and aro u n d the mi nin g s i t e b u t als o c r e a t e s s e ri o u s h e alth h a z ard s ．T h e r e f o r e ， a s s e s s me n t o f d u s t l e v e l s tha t a r i s e f r o m v a r i o u s o p e n c a s t mi n i n g o pe r a ti o n s i s r e q u i r e d t o p r e v e n t a n d mi n i mi z e t h e h e alth ri s k s ． T o a c h i e v e t h i s o b j e c t i v e ， an o p e n c a s t c o al m i n i n g are a w a s s e l e c t e d t o c o l l e c t r e s p i r a b l e d u s t me a s u r e me n t s a mp l e s ． T h e s t u d y c o v e r e d v a r i o u s mi n i n g a c ti v i t i e s i n d i f f e r e n t l o c a ti o n s i n c l u din g o v e r b urd e n l o a din g ， s t o c k y ard ， c o a l l o a d i n g ， d r i l l i n g ， an d c o a l h a n d l i n g p l ant ． I t wa s c o n c l u d e d tha t ， d r i l l i n g o p e r a t i o n s p r o d u c e h i g h e r d u s t c o n c e n t r a t i o n l e v e l s and thu s ， d r i l l o pe r a t o r s ma y h a v e hi g h e r i n c i d e n c e o f r e s p i r a t o r y dis o r d e r s r e l a t e d t o e x p o s u r e t O d u s t i n the i r wo r k e n v iro n me n t ． 【 K e y w o r d s 】 o p e n c a s t c o al mi n e ； r e s p i r a b l e d u s t ； o p e r a t o r ； d r i l l i n g 上接第3 0 页 Appl i c a t i o n of FGD Te c h no l og y i n CF B LI Ya nhua T a i y u an Bo i l e r Gr o u p Co ． ， Lt d ． ， Taly u an S h a n x i 0 3 0 0 2 2 1 【 A b s t r a c t ] The C o al o f C F B and l i me s t o n e a r e b u r n e d t o p r o d u c e s u l f u r i n t o S O 2 w h i c h r e a c ti n g w i th d e s u l f u r i z e r wa s f i x e d ， wh i c h C an r e a c h 8 5 ％ ～ 9 0 ％ o f t h e d e s u l f u r i z a t i o n e ffi c i e n c y． T h e l i me s t o n e d i s p a t c h s y s t e m s h o u l d b e r e aso n a b l e a r r an g e d a n d t h e c o r r e s p o n din g a u x i l i a r y e q u i p me n t an d p i pe fit t i n g s are o p ti mi z e d ． 【 K e y w o r d s 】 F G D； l i me s t o n e d i s p a t c h s y s t e m； ； tr a n s p o r t a t i o n s p e e d 上接第3 8 页 【 4 ] 徐通模． 中小容量燃烧锅炉的燃烧特性分析及应注意的问题 IJ ] ． 工 业锅 炉， 2 0 1 2 ， 1 3 1 1 1 4 1 8 ． 【 5 】 周高峰， 陈有军． 中小容量燃烧锅炉燃烧特性的分析U 】 ． 设计分 析， 2 0 1 3 3 1 2 1 ． 【 6 】 郝振吉， 范星龙． T 9 1 管在电厂锅炉高温对流过热器上的应用 华北 电力技术， 2 0 0 2 3 1 8 ～ 2 0 ． D e s i g n f or 1 3 0 t ／ h S upe r Hi g h Pr e s s ur e Ci r c u l a ting Fl u i di z e d Be d Boi l e r F ANG Ruo-m e i Ta i y u an Bo i l e r Gr o u p Co ． ， L t d ． ，T a i y u an S h a n x i 0 3 0 0 2 1 [ Ab s t r a c t ] De s i g n a n d o p e r a t i o n o f 1 3 0 t ／ b s ma l l c a p a c i t y S u per H i g h P r e s s ure C i r c u l a ti n g F l u i d i z e d B e d B o i l e r are a n aly z e d i n thi s p a pe r ． Lo w bed p r e s s ure o p e r a ti o n t e c h n i q u e i s r e ali z e d o f s u p e r h i g h p r e s s ure C F B b o i l e r ， wh i c h p r o v i d e s t h e p o s s i b i l i t y o f u s i n g the hig h p a r a me t e r u n i t i n s mall an d me d i u m the r mo e l e c t r i c i t y c o g e n e r a t i o n e n t e r p ris e s ，and ma k e s a l l o b v i o u s a d v an t a g e o n e n e r g y c o n s e r v a ti o n a nd e mi s s i o n r e d u c ti o n f o r e n t e r p r i s e s ． 【 K e y wo r d s 】 1 3 0 t ／ h s u p e r hig h p r e s s u r e c ir c u l a ti n g fl u i diz e d b e d b o i l e r ； s t r u c t u r e l a y o u t ； l o w b e d p r e s s u r e o p e r a t i o n 一 49