張翔宇

（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣州 510663）

500MW超臨界CFB鍋爐給煤系統(tǒng)設計探討

張翔宇

（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣州 510663）

概述了GE與FW兩國際鍋爐供貨商的500MW超臨界CFB給煤技術(shù)方案，比較了兩者的技術(shù)特點，并結(jié)合除氧煤倉間及輸煤皮帶的布置總結(jié)了給煤系統(tǒng)的主要設計思路。

超臨界CFB鍋爐；皮帶給煤機；埋刮板給煤機；螺旋給煤機

按照目前國內(nèi)的相關(guān)政策及煤炭電力市場情況，CFB鍋爐主要以燃用低熱值劣質(zhì)煤為主，其耗煤量往往較常規(guī)煤粉爐大很多。隨著CFB技術(shù)逐漸向高參數(shù)大容量方向發(fā)展，給煤系統(tǒng)設計將愈來愈龐大復雜。因此本文詳細分析比較了GE及FW兩家國際知名公司的一臺500MWCFB鍋爐給煤系統(tǒng)設計方案，以此總結(jié)出大型流化床機組給煤系統(tǒng)的設計思路。

1 給煤設備簡介

給煤機是連接煤斗與鍋爐的輸煤設備，常用種類有電子稱重皮帶給煤機，埋刮板給煤機及螺旋給煤機等。其中皮帶給煤機采取高精度的稱重傳感器進行計量，計量精度可以達到0.25%～0.5%，其缺點是防堵能力較差，且由于流化床機組爐膛為正壓運行，回料口可能會出現(xiàn)煙氣反串從而燒毀皮帶，因此出口均設置有氣動關(guān)斷閥以快速切斷上竄火焰。埋刮板給煤機通過減速機驅(qū)動鏈條進而帶動刮板運行，僅可實現(xiàn)容積計量。其防堵能力較好，且可以設計為多個進出口給煤，出口通常設置電動調(diào)節(jié)閥來保證各出口給煤均勻，其主要缺點是體積龐大，布置較為困難。螺旋給料機在國內(nèi)早期小容量的流化床機組大量采用，結(jié)構(gòu)簡單，價格低，密封性較好，尤其比較適合鍋爐給煤口區(qū)域布置，可采用電磁調(diào)速來調(diào)節(jié)給料量。由于存在變形、磨損、螺旋易卡死扭壞等問題，目前在國內(nèi)大型流化床機組中已經(jīng)很少采用［1-4］。

2 鍋爐給煤系統(tǒng)設計方案

2.1 美國FW公司給煤設計方案

FW公司兼并了芬蘭Αhlstrom公司技術(shù)。在該500MW機組的設計方案中設計了6個煤斗，能夠滿足鍋爐BMCR工況8小時耗煤量。給煤系統(tǒng)采用三級給煤，6個煤斗經(jīng)6臺埋刮板給煤機送至貫穿整個爐膛長度方向的二級埋刮板給煤機，由于爐膛長度方向約50m，為方便給煤機加工及運輸，二級給煤機采用兩級布置。第三級采用螺旋給煤機，前后墻各布置8臺，給煤口布置在回料腿上以保證入爐煤進入爐膛前得到充分預熱。詳細布置見圖1。

2.2 GE公司的CFB給煤設計方案

GE公司于2015年收購了法國ΑLSTOM的電力板塊，其CFB鍋爐技術(shù)源于原ΑLSTOM公司對Lurgi公司流化床技術(shù)的引進消化及進一步發(fā)展，該技術(shù)也是我國引進的200～350MW等級循環(huán)流化床技術(shù)來源。在本500MW機組設計方案中，GE共設計了6個煤斗，6臺分離器。鍋爐兩側(cè)由內(nèi)向外分別布置了3個分離器及3個煤斗，每臺煤斗分別對應兩臺皮帶給煤機，直接經(jīng)落煤管送入爐膛兩側(cè)的6個落煤口。詳細布置詳見圖2。

3 給煤系統(tǒng)比較分析

3.1 設備造價比較

FW公司三級給煤系統(tǒng)包括14臺埋刮板給煤機以及16臺螺旋給料機。其中第二級給煤由于距離較長采用兩級埋刮板給煤機串聯(lián)，GE共設置了12臺皮帶給煤機。兩者的給煤機參數(shù)對比見表1，可見FW公司方案給煤系統(tǒng)成本遠高于GE，GE公司方案較為簡單順暢。

表1 FW及GE公司給煤機設備參數(shù)對比表

3.2 給煤均勻穩(wěn)定性比較

GE布置方案中，單側(cè)6條給煤線路為平移布置，鍋爐兩側(cè)關(guān)于爐膛中心線對稱。因此可以較好地保證給煤均勻，床壓較易控制，對保證機組安全穩(wěn)定運行較為有利。但若煤斗出現(xiàn)異常，需要停運某條給煤線路時，鍋爐給煤將會出現(xiàn)不均勻，很可能會引起床溫偏差過大等異常。對于低負荷工況，也需要所有給煤機都投運以保證給煤均勻。FW方案通過螺旋給煤機調(diào)節(jié)各點給煤量，其每條二級給煤皮帶分別間隔對應爐爐前爐后的4臺落煤口，因此任何一條給煤線路停運，均可以保證鍋爐各給煤點均勻。一級給煤中，有兩個煤斗共同對應一條二級給煤，若該兩個煤斗其中一個故障需要停運相應給煤線路，均對鍋爐給煤沒有影響，另外一個煤斗停運時，可通過增大另外兩條給煤線路出力來保證，因此FW方案在給煤系統(tǒng)在低負荷以及異常工況均能夠保證機組安全穩(wěn)定運行，能夠有效緩解給煤不均勻帶來的床壓偏差較大等問題。但GE方案簡單直接，因此運行中堵煤問題應相對較輕，而FW方案中，給煤級數(shù)較多，且較多給煤機布置有一定的傾角，堵煤發(fā)生概率較大，且二級給煤機長度較長，對給煤機的制造，安裝以及運行均有較大的考驗。

3.3 對除氧煤倉間影響比較。

兩個鍋爐廠爐膛的長度方向布置剛好相反，GE方案由爐前至爐后為爐膛長度方向，分離器及煤斗各三個分別布置在鍋爐兩側(cè)。FW方案爐膛長度方向與國內(nèi)常規(guī)布置一致，分離器對稱布置在爐前及爐后方向。相應的鍋爐房設計參數(shù)對比見表2，相比FW方案，GE鋼結(jié)構(gòu)框架較大，承受了煤倉間及部分輸煤皮帶的荷載。同時由于煤斗布置在鍋爐兩側(cè)，因此相應輸煤棧橋布置會復雜很多。另外，GE煤斗下部區(qū)域，無法向其他工程一樣，布置除氧間的設備及管道，鍋爐外面還需要單獨設置除氧間，高位布置的除氧器也是需要重點考慮的方面。

表2

GE布置方案與我國常規(guī)煤倉間與鍋爐房分隔布置的方案不同，煤斗及給煤機均布置于鍋爐房，由鍋爐鋼結(jié)構(gòu)承擔煤斗及給煤機的荷載。而FW方案則是國內(nèi)常用的分隔布置方案，但其鍋爐房的方向與國內(nèi)相比剛好旋轉(zhuǎn)了90度，相當于拉長了爐前到爐后的距離。

3.4 對輸煤棧橋布置影響

FW的方案中，輸煤棧橋只需要爬升到煤斗正上方卸煤即可，類似常見的側(cè)煤倉布置，較為簡潔。而GE方案中，煤斗布置在鍋爐的兩側(cè)，輸煤皮帶需要伸長至爐前后經(jīng)轉(zhuǎn)運站拐彎90度布置在除氧煤倉間上方，爐前需各設置兩個轉(zhuǎn)運站分別再旋轉(zhuǎn)90度后向爐后方向延伸至煤斗上方卸煤，此設計中末級轉(zhuǎn)運站高度將高于鍋爐。相比FW其輸煤系統(tǒng)明顯復雜。且本工程煤種為高水分褐煤，也加大了整個輸煤系統(tǒng)故障的風險。

4 結(jié)論

（1）FW公司給煤系統(tǒng)較GE復雜，潛在的故障率較高，但某條給煤線路停運時，F(xiàn)W公司能夠較GE更好的保證爐內(nèi)給煤均勻。

（2） FW方案輸煤方案較為簡單方便，GE方案中煤倉間布置較為緊湊美觀，但輸煤方案非常復雜，輸煤系統(tǒng)故障風險較大。

（3） GE及FW兩公司爐膛布置思路有較大的差別，給煤系統(tǒng)設計時，應綜合考慮煤倉間，輸煤皮帶，轉(zhuǎn)運站以及除氧煤倉間的布置來確定最優(yōu)的設計方案。

［1］羅必雄，霍沛強，李剛等.大型循環(huán)流化床鍋爐機組工藝設計［J］.中國電力出版社，1998（14）∶21-23.

［2］柳楊.綜述循環(huán)流化床鍋爐給煤裝置［J］.應用能源技術(shù)，2011，10（166）∶16-18.

［3］宗琛，王泉海，盧嘯風.600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐二級給煤系統(tǒng)優(yōu)化探討［J］.電站系統(tǒng)工程，2015，31（04）∶43-48.

［4］程樂鳴，周星龍，鄭成航.大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展［J］.動力工程，2008，28（06）∶817-826.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.032

張翔宇（1987-），男，山西大同人，碩士，工程師，主要從事火力發(fā)電廠鍋爐專業(yè)設計工作。