童慶冬

摘要:文章對(duì)江西分宜1×330MW循環(huán)流化床機(jī)組擴(kuò)建工程除灰專業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié),此工程除灰系統(tǒng)采用雙套管系統(tǒng),除渣系統(tǒng)采用機(jī)械除渣形式。此工程具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值,可為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床機(jī)組;系統(tǒng)出力;除灰渣;石灰石輸送;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):TQ172文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)22-0009-03

一、概述

江西分宜電廠是國(guó)產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐示范基地,分宜電廠1×100MW循環(huán)流化床機(jī)組、1×210MW循環(huán)流化床機(jī)組和1×330MW循環(huán)流化床機(jī)組都是全國(guó)第一臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組,鍋爐均由西安熱工院設(shè)計(jì),由哈爾濱鍋爐廠制造。

分宜電廠地處贛西地區(qū)武功山東北部與烏龜山南麓,毗鄰江口水庫(kù),地勢(shì)北高南低,北倚龜山坡腳,南鄰袁河灘地。廠址區(qū)域?qū)俑睙釒Ъ撅L(fēng)區(qū),氣候溫和,雨量充沛。

歷年平均氣溫17.7℃,極端最高氣溫39.9℃,極端最高氣溫-9.6℃。

歷年平均氣壓1004.3HPa。

歷年平均相對(duì)濕度81%。

歷年主導(dǎo)風(fēng)向是東風(fēng),歷年平均風(fēng)速4.1m/s,歷年最大風(fēng)速19.3m/s。

歷年平均降水量1657.4mm,歷年最大降水量2227.6mm。

最大積雪深度為0.23m。

分宜電廠現(xiàn)有100MW、200MW循環(huán)流化床機(jī)組各一臺(tái),100MW機(jī)組于2002年并網(wǎng)發(fā)電,除塵器采用三電場(chǎng)靜電除塵器,除塵器效率不低于99%,鍋爐底渣采用風(fēng)水聯(lián)合冷卻,連續(xù)排渣。200MW機(jī)組于2006年10月并網(wǎng)發(fā)電,除塵器采用四電場(chǎng)靜電除塵器,除塵器效率99.84%,鍋爐底渣采用滾筒式冷渣機(jī)冷卻,連續(xù)排渣?；?、渣均考慮綜合利用,采用汽車外運(yùn)。

本期工程建設(shè)規(guī)模1×330MW。除塵器采用布袋除塵器,除塵器效率大于99.95%,鍋爐底渣采用滾筒式冷渣機(jī)冷卻,連續(xù)排渣。灰、渣均考慮綜合利用,采用汽車外運(yùn)。

二、設(shè)計(jì)原始資料

(一)灰渣量

根據(jù)煤質(zhì)分析資料和鍋爐燃煤量,本期工程計(jì)算的設(shè)計(jì)煤種和校核煤種灰渣量見下表:

(二)鍋爐脫硫用石灰石

鍋爐脫硫用石灰石粉采用外購(gòu)成品石灰石粉,由用戶用密罐車運(yùn)至石灰石粉中轉(zhuǎn)倉(cāng)。本期工程石灰石耗量見下表:

(三)鍋爐除渣裝置型式及排渣方式

本期工程的鍋爐在爐側(cè)有五臺(tái)水冷式滾筒冷渣器,爐膛熱渣經(jīng)滾筒冷渣器冷卻,渣溫度低于150℃后,從滾筒冷渣器排渣口排出。

(四)除塵器型式

本期鍋爐配備一臺(tái)布袋除塵器,除塵效率為99.95%。布袋除塵器順煙氣方向共3列灰斗,每列4個(gè)灰斗。理論上每個(gè)灰斗灰量相等。

三、主要設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)范圍

(一)主要設(shè)計(jì)原則

1.本期工程除灰渣系統(tǒng)采用單元制設(shè)計(jì),與電廠現(xiàn)有的除灰渣系統(tǒng)完全脫開。本期工程采用灰、渣分除方案,除渣系統(tǒng)采用機(jī)械除渣系統(tǒng)將干渣輸送至渣倉(cāng),除灰系統(tǒng)采用氣力輸送將干灰輸送至灰?guī)?滿足灰渣綜合利用要求。

2.除灰渣系統(tǒng)考慮灰渣綜合利用,同時(shí)不得影響安全生產(chǎn),灰、渣用汽車送往灰場(chǎng)貯存。

3.鍋爐所需的石灰石粉粒徑小于1mm,石灰石粉由業(yè)主采購(gòu),用專用汽車將石灰石粉送至石灰石粉中轉(zhuǎn)倉(cāng)。

4.鍋爐燃燒脫硫所需石灰石粉從廠內(nèi)石灰石粉中轉(zhuǎn)倉(cāng)采用正壓氣力輸送,直接輸送到爐膛。輸送氣源與除灰氣源合并,即兩系統(tǒng)合用一套空壓機(jī)系統(tǒng)。

5.除灰系統(tǒng)的廠區(qū)管道采用架空布置。

(二)設(shè)計(jì)范圍

1.除渣系統(tǒng)包括:從鍋爐冷渣器出口插板門開始,直到運(yùn)渣汽車為止,整個(gè)除渣系統(tǒng)的設(shè)備布置、管道安裝。

2.氣力除灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:從布袋除塵器灰斗下法蘭開始,經(jīng)發(fā)送設(shè)備、氣力輸灰管道至灰?guī)?直到灰?guī)煜赂?、濕灰排放口為止的所有設(shè)備、管道的布置安裝。氣力除灰系統(tǒng)還包括空壓機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備和管道布置安裝。

3.石灰石輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:從石灰石粉倉(cāng)到爐膛進(jìn)料口的整個(gè)輸送設(shè)備及管道布置安裝。

四、除灰渣及石灰石輸送系統(tǒng)工藝流程

除灰系統(tǒng)采用干灰氣力集中系統(tǒng),將除塵器灰斗內(nèi)的干灰集中至灰?guī)?在灰?guī)煜卵b車外運(yùn)至綜合利用場(chǎng)所或灰場(chǎng)。除渣系統(tǒng)采用機(jī)械除渣系統(tǒng)將渣輸送至渣倉(cāng),在渣倉(cāng)下裝車運(yùn)至綜合利用場(chǎng)所。由于灰渣利用量的不確定性,為防止灰渣不能全部綜合利用時(shí)能將灰渣輸送到灰場(chǎng),本期工程還設(shè)有加濕卸料系統(tǒng),用散裝車將灰渣送至灰場(chǎng)。詳細(xì)敘述如下:

(一)除灰系統(tǒng)

1.工藝流程。本期氣力除灰系統(tǒng)采用雙套管形式,工藝流程見下圖:

2.系統(tǒng)描述。本期工程按一個(gè)單元設(shè)計(jì),由于布袋除塵器每個(gè)灰斗的灰量相當(dāng),根據(jù)布袋除塵器的除塵特點(diǎn),每個(gè)灰斗下安裝一臺(tái)2.5m3發(fā)送罐,垂直煙氣流向分三列布置,每列四臺(tái)發(fā)送罐組成一個(gè)輸送單元,共三個(gè)輸送單元。每個(gè)輸送單元設(shè)一根DN200的雙套管去往灰?guī)?共三根灰管。省煤器灰斗的灰用一根DN150的雙套管送至除塵器一單元,與除塵器一單元DN200的雙套管會(huì)合后去往灰?guī)?。除塵器至灰?guī)扉g管路距離約500米。本期工程設(shè)計(jì)煤種灰量為61.55t/h,校核煤種為67.89t/h,除灰系統(tǒng)出力為125t/h。除灰系統(tǒng)出力是設(shè)計(jì)煤種的2倍,是校核煤種的1.84倍。

為了保證布袋除塵器灰斗卸灰暢通,設(shè)置了兩套除塵器灰斗氣化風(fēng)系統(tǒng),一套連續(xù)運(yùn)行,一套備用,并為石灰石粉倉(cāng)提供氣化風(fēng)。每套配備包括一臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)和一臺(tái)電加熱器,羅茨風(fēng)機(jī)參數(shù):流量6.12m3/min、壓力78.4kPa、電機(jī)功率18.5kW;電加熱器參數(shù):處理風(fēng)量6.12m3/min、出口風(fēng)溫180℃、加熱功率30kW。

布袋除塵器下發(fā)送罐的進(jìn)料閥比較容易磨損,檢修維護(hù)量較大,其它閥門也需要檢修維護(hù),為了便于灰斗下各閥門及發(fā)送罐檢修,在每個(gè)灰斗出口設(shè)一個(gè)手動(dòng)閘板閥,并在布袋除塵器零米放置一臺(tái)移動(dòng)升降式檢修平臺(tái),根據(jù)需要靈活移動(dòng)。

本期工程設(shè)二座灰?guī)?可接受任一除灰單元輸送來(lái)的飛灰?；?guī)煊行е睆?0m,總有效容積約2600m3,可滿足鍋爐燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)29.6小時(shí)的干灰排放量,燃用校核煤種Ⅰ時(shí)26.8小時(shí)的干灰排放量,燃用校核煤種Ⅱ時(shí)41.6小時(shí)的干灰排放量。在灰?guī)煜略O(shè)有兩種卸灰方式:(1)干灰經(jīng)干灰散裝機(jī)直接裝密罐車外運(yùn)至綜合利用用戶;(2)干灰經(jīng)雙軸攪拌機(jī)加濕,使干灰成為含水率20%～30%的濕灰,用散裝車外運(yùn)至綜合利用用戶或冬坑貯灰場(chǎng)。

為了可靠、比較準(zhǔn)確地了解灰?guī)靸?nèi)的存灰量,在每座灰?guī)鞄?kù)頂安裝了機(jī)械式連續(xù)料位計(jì),能人工比較準(zhǔn)確地測(cè)量灰?guī)靸?nèi)灰量。

本期工程設(shè)置壓縮空氣中心,分儀用氣系統(tǒng)和輸送氣系統(tǒng)。輸送氣系統(tǒng)共設(shè)置三臺(tái)輸送用螺桿空氣壓縮機(jī),其中兩臺(tái)運(yùn)行,一臺(tái)備用。輸送用螺桿空壓機(jī)參數(shù)為:流量Q=81m3/min、壓力P=0.85MPa、功率N=450kW。該空壓機(jī)為干灰氣力輸送系統(tǒng)和石灰石粉輸送系統(tǒng)供氣,并提供鍋爐檢修用氣30m3/min。針對(duì)所輸送物料的介質(zhì)特性,以防止物料堵管,系統(tǒng)設(shè)置相應(yīng)的空氣干燥凈化裝置,其中二套運(yùn)行,一套備用。輸送氣系統(tǒng)采用母管制。

儀用氣系統(tǒng)共設(shè)置二臺(tái)輸送用螺桿空氣壓縮機(jī),其中一臺(tái)運(yùn)行,一臺(tái)備用。儀用螺桿空壓機(jī)參數(shù)為:流量Q=27m3/min、壓力P=0.85MPa、功率N=160kW。儀用螺桿空壓機(jī)為本機(jī)組提供儀用氣。儀用氣要求品質(zhì)較高,系統(tǒng)設(shè)置相應(yīng)的空氣干燥凈化裝置,其中一套運(yùn)行,一套備用。運(yùn)行時(shí),空氣壓縮機(jī)、空氣干燥凈化裝置應(yīng)輪換工作,不得將某一套設(shè)備長(zhǎng)期處于備用狀態(tài)。為了確保儀表控制用氣,儀用氣系統(tǒng)還與輸送氣系統(tǒng)用逆止閥接通,輸送氣系統(tǒng)可以提供儀用氣源,但儀用氣不能流向輸送氣系統(tǒng),這樣,輸送氣系統(tǒng)也成為儀用氣備用氣源。

(二)除渣系統(tǒng)

本工程采用機(jī)械除渣系統(tǒng),系統(tǒng)按連續(xù)運(yùn)行設(shè)計(jì),出力為160噸,是設(shè)計(jì)煤種的3.17倍,是校核煤種的2.88倍。

鍋爐爐側(cè)共布置五臺(tái)滾筒冷渣機(jī),鍋爐爐膛排渣首先進(jìn)入滾筒冷渣機(jī),經(jīng)滾筒冷渣機(jī)冷卻,溫度低于150℃,然后進(jìn)入埋刮板輸送機(jī),由埋刮板輸送機(jī)集中,經(jīng)斗式提升機(jī)輸送至渣倉(cāng)。

本工程除渣系統(tǒng)分兩路布置,合用一個(gè)渣倉(cāng)。靠爐前三臺(tái)滾筒冷渣機(jī)對(duì)應(yīng)#1甲埋刮板輸送機(jī),經(jīng)#1乙埋刮板輸送機(jī)和#1斗式提升機(jī)輸送至渣倉(cāng),靠爐后二臺(tái)滾筒冷渣機(jī)對(duì)應(yīng)#2甲埋刮板輸送機(jī),經(jīng)#2乙埋刮板輸送機(jī)和#2斗式提升機(jī)輸送至渣倉(cāng)。除渣設(shè)備全部地面布置。

本期工程設(shè)置一座直徑為φ10m的渣倉(cāng),有效容積為750m3,可貯存設(shè)計(jì)煤種約14.9小時(shí)的渣排放量,校核煤種Ⅰ約13.5小時(shí)的渣排放量,校核煤種Ⅱ約20.9小時(shí)的渣排放量。

渣倉(cāng)下設(shè)兩路出口,一路通過(guò)干式卸料器裝車,外運(yùn)綜合利用用戶;另一路通過(guò)雙軸攪拌機(jī)加濕,使干渣成為含水率15%～20%的濕渣,裝車運(yùn)至綜合利用用戶或冬坑貯灰場(chǎng)。

除渣系統(tǒng)工藝流程圖如下:

(三)石灰石輸送系統(tǒng)

石灰石系統(tǒng)采用氣力輸送方式,系統(tǒng)出力4~20噸可調(diào)。廠外密罐車送來(lái)的成品石灰石粉通過(guò)密罐車自帶的氣力輸送泵送入石灰石粉倉(cāng),倉(cāng)下設(shè)一套發(fā)送裝置,容積(1+1.5)m3,設(shè)一根輸送管道,直徑φ194×10,石灰石粉通過(guò)倉(cāng)泵用正壓氣力輸送直接輸送至爐膛。為了便于倉(cāng)泵的檢修維護(hù),在粉倉(cāng)出口處設(shè)一個(gè)手動(dòng)隔離閥。石灰石粉單管總長(zhǎng)約120米。

本工程石灰石粉倉(cāng)直徑為6m,有效容積120m3,可貯存燃燒設(shè)計(jì)煤種約16.7小時(shí)的石灰石消耗量,燃燒校核煤種Ⅰ約37.4小時(shí)的石灰石消耗量,燃燒校核煤種Ⅱ約16.2小時(shí)的石灰石消耗量。

倉(cāng)泵的輸送氣源從輸送氣系統(tǒng)空壓機(jī)來(lái),為了保證輸送氣源的穩(wěn)定性,在石灰石粉倉(cāng)處設(shè)一個(gè)容積為25m3貯氣罐。

石灰石粉輸送系統(tǒng)的工藝流程如下:

五、除灰渣及石灰石系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況

除灰系統(tǒng)在生產(chǎn)達(dá)標(biāo)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)一次發(fā)送泵進(jìn)口處往外噴灰的現(xiàn)象,經(jīng)檢查,是進(jìn)料閥密封圈損壞。更換密封圈后,系統(tǒng)運(yùn)行正常。本工程進(jìn)料閥和出料閥都采用耐磨雙閘板閥,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反映,比前期工程的進(jìn)料閥和出料閥耐用。

除渣系統(tǒng)運(yùn)行并不理想,主要是滾筒冷渣機(jī)下的埋刮板輸送機(jī)維護(hù)量大,集中體現(xiàn)在斷鏈上。

石灰石輸送系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)經(jīng)常堵管。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看,主要是沒有按圖紙施工,少了一路氣源(誤將補(bǔ)氣閥當(dāng)作排堵閥),造成輸送氣量不夠。經(jīng)過(guò)調(diào)整,現(xiàn)在運(yùn)行正常。

六、工程體會(huì)

總結(jié)以往所做工程,有如下體會(huì):

1.電廠如今實(shí)際燃煤煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤種變化很大,除灰系統(tǒng)經(jīng)常吃緊,因此,除灰系統(tǒng)的出力不宜靠規(guī)范的下限?？筛鶕?jù)電廠可能燃用的較差煤質(zhì)的灰量作為除灰系統(tǒng)出力的上限。

2.設(shè)計(jì)時(shí),灰管路壓力損失不能偏大,宜取0.2MPa左右,即輸送壓力0.2MPa左右。當(dāng)輸送壓力大于0.28MPa,極易發(fā)生堵管,而且堵管往往發(fā)生在起始段的彎頭附近。堵管也與輸送速度有關(guān),速度越低越易堵管,但是速度快,管道磨損嚴(yán)重,因此,起始速度不宜偏低,也不應(yīng)過(guò)高,宜選6~10m/s。根據(jù)輸送壓力、速度、灰氣比即可確定系統(tǒng)?；覛獗纫话阌晒こ探?jīng)驗(yàn)取得,本工程采用雙套管氣力除灰,輸送距離約550米,灰氣比為1∶25。對(duì)于輸送距離比較近的,如200米左右,灰氣比可以達(dá)到1∶30。

3.鍋爐省煤器是除灰系統(tǒng)的難點(diǎn),省煤器飛灰具有粒度大、磨涉性強(qiáng)、溫度高、飛灰量少等特點(diǎn),而且省煤器灰斗都比較高,輸送起始段都是從上往下輸送。一般,省煤器灰管堵管出現(xiàn)在向下轉(zhuǎn)水平方向的彎管處。最好的解決辦法是把這個(gè)彎管改為三通,從三通尾部增加一路助吹空氣。

4.除灰系統(tǒng)閥門選擇的好與差,直接關(guān)系到維護(hù)量的大小。發(fā)送器進(jìn)料閥一般都使用圓頂閥,而出料閥的形式就有很多種,例如耐磨閘閥、耐磨球閥、圓頂閥,等等。從使用經(jīng)驗(yàn)看,這些閥門都存在密封圈使用壽命短的問(wèn)題,本工程全部采用耐磨雙閘板閥,現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)良好。

5.底渣輸送系統(tǒng)是循環(huán)流化床爐的一個(gè)難題。循環(huán)流化床爐底渣溫度高、磨涉性強(qiáng),本工程我們將爐渣分兩套埋刮板輸送機(jī)輸送,這樣減少了單套系統(tǒng)的運(yùn)量,極大地減少了維護(hù)量。除渣設(shè)備盡可能地面布置,便于維護(hù)。

以上是本人對(duì)除灰渣系統(tǒng)的粗淺看法,不妥之處請(qǐng)指正。