齊玲

（沈陽(yáng)市熱力工程設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽(yáng) 110000）

1.熱源廠規(guī)模及供熱介質(zhì)的確定

某市現(xiàn)有供熱面積180萬(wàn)m2，規(guī)劃供熱面積340萬(wàn)m2，總供熱面積520萬(wàn)m2，用地性質(zhì)以民用建筑為主，經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算總熱負(fù)荷約250MW?，F(xiàn)有供熱面積的供熱為該區(qū)域內(nèi)已有熱電廠，目前該熱電廠現(xiàn)有供熱能力有限，已不能滿足規(guī)劃的熱負(fù)荷需要，急需設(shè)置大型集中供熱熱源廠來(lái)滿足熱負(fù)荷的需求。

目前大型熱源廠建設(shè)規(guī)模的確定主要基于幾點(diǎn)因素：（1）熱源廠的性質(zhì)：規(guī)劃供熱范圍內(nèi)的主要熱源。（2）熱源廠是保證供熱要求必需建設(shè)的供暖設(shè)施。（3）該規(guī)劃區(qū)域?yàn)槌菂^(qū)向外發(fā)展重點(diǎn)，開(kāi)發(fā)建設(shè)的規(guī)模、速度會(huì)比較快。（4）該規(guī)劃區(qū)域內(nèi)熱負(fù)荷需求較大，應(yīng)盡可能采用大容量鍋爐。目前≥70MW大型熱水鍋爐已是比較成熟的爐型，有著廣泛的應(yīng)用。供熱區(qū)域內(nèi)均為冬季采暖負(fù)荷，熱負(fù)荷用熱性質(zhì)單一，故在供熱介質(zhì)的選擇上采用高溫?zé)崴?/p>

基于以上因素，熱源廠建設(shè)3臺(tái)85MW鍋爐，供熱能力255MW，可以滿足250MW的供暖需要。

2.鍋爐選型

對(duì)于大容量熱水鍋爐，目前常用的有層燃鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐，其中層燃鍋爐包括鏈條爐排鍋爐、往復(fù)爐排鍋爐等。在全國(guó)供熱行業(yè)上，普遍采用的是鏈條爐排的熱水鍋爐，但是隨著煤炭?jī)r(jià)格不斷提高，近些年循環(huán)流化床鍋爐、往復(fù)爐排鍋爐的應(yīng)用也越來(lái)越多。

2.1 循環(huán)流化床鍋爐（CFB）

循環(huán)流化床鍋爐（CFB）作為一種清潔、高效、煤種適應(yīng)性廣的燃燒技術(shù)，越來(lái)越受到各國(guó)的重視。在我國(guó)，近年來(lái)由于環(huán)保政策的要求大大加強(qiáng)，采用大容量CFB鍋爐作為熱源的供熱項(xiàng)目逐漸增多。盡管循環(huán)流化床鍋爐具有熱效率高、適應(yīng)煤種能力強(qiáng)、可以爐內(nèi)部分脫硫、低溫燃燒等優(yōu)勢(shì)，但該爐型在運(yùn)行中存在的缺點(diǎn)也很明顯。

（1）循環(huán)流化床鍋爐爐底渣的排放與冷卻。CFB鍋爐爐底冷渣器是保證CFB鍋爐安全高效運(yùn)行的重要部件，冷渣器在運(yùn)行中故障較高，從而引起排渣困難導(dǎo)致被迫停爐和減負(fù)荷運(yùn)行。（2）爐壁和受熱面的磨損。CFB鍋爐受熱面管子磨損嚴(yán)重，容易造成爆管，被迫停爐接近事故停爐總數(shù)的50%。（3）煤的制備。CFB鍋爐原煤粒徑分布不均勻，如果煤粒過(guò)大，還容易發(fā)生大塊沉積、流化不暢、出力下降、局部結(jié)焦、爐渣可燃物含量增加、排渣困難而引起事故，所以入爐煤粒度能否控制好對(duì)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行影響很大。

以上影響鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大頑疾約占CFB鍋爐運(yùn)行發(fā)生安全事故量和鍋爐檢修量的60%。同時(shí)CFB鍋爐還存在耗電量較大、鍋爐煙塵排放濃度較大、維修費(fèi)用較高等缺點(diǎn)。

2.2 鏈條爐排鍋爐

鏈條爐排是一種結(jié)構(gòu)比較完善的燃燒設(shè)備。由于制造工藝成熟，設(shè)備機(jī)械化程度高，運(yùn)行安全可靠，可實(shí)現(xiàn)人工撥火使燃料燃燒更充分，故燃燒效率相對(duì)較高，該爐排被廣泛適用于大、中、小型工業(yè)鍋爐。目前國(guó)產(chǎn)鏈條爐排按結(jié)構(gòu)型式可以分為鏈帶式鏈條爐排、橫梁式鏈條爐排和鱗片式鏈條爐排。其中橫梁式鏈條爐排具有一組剛性很強(qiáng)的橫梁，各橫梁用鍛制的或用鋼板和型鋼制成的鏈節(jié)連接起來(lái)。爐排片被安裝在橫梁上，爐排本身并不受力，主要靠主動(dòng)軸上的鏈輪通過(guò)鏈條帶動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)。這種爐排的通風(fēng)截面比較?。?0%以下），漏煤量不大，運(yùn)行中更換爐排片方便，爐排面也較平整，經(jīng)久耐用。此外，它的寬度和長(zhǎng)度可做得較大，爐排有效面積可達(dá)50m2左右，是三種鏈條式爐排中最大者。目前國(guó)內(nèi)較大容量鏈條爐排鍋爐多使用該種爐排結(jié)構(gòu)。鏈條爐排鍋爐應(yīng)用較多，優(yōu)點(diǎn)是：工作穩(wěn)定，可靠性高；在煤種適宜時(shí)，鍋爐效率較高；且除塵效果好；使用過(guò)程中勞動(dòng)強(qiáng)度小，是一種較好的燃燒設(shè)備。缺點(diǎn)是：爐排金屬耗量大，加工量大；不適用于強(qiáng)結(jié)焦性煤和灰分、水分過(guò)大（Ag＞30%，Wy＞20%）、發(fā)熱量很低（＜3500kcal/kg）的劣質(zhì)煤。鏈條爐排鍋爐燃燒的煤種主要為Ⅱ類煙煤，現(xiàn)在的煤炭市場(chǎng)Ⅱ類煙煤煤炭?jī)r(jià)格比較高，故該種鍋爐運(yùn)行成本過(guò)大[1]。

2.3 往復(fù)爐排鍋爐

往復(fù)爐排鍋爐，目前也是一種比較成熟的爐型，該爐型雖與鏈條爐排鍋爐同屬于層燃鍋爐，但它卻克服了鏈條爐排鍋爐出力不足、熱效率偏低的問(wèn)題。同時(shí)它還克服了循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備磨損嚴(yán)重、耗電量大、煙塵排塵濃度大等缺點(diǎn)。該鍋爐對(duì)煤種適應(yīng)能力強(qiáng)，鍋爐燃燒效率較高[2]。

（1）出力足，運(yùn)行熱效率高。斜推往復(fù)鍋爐由于燃料層燃燒時(shí)，燃料中氧擴(kuò)散速度快，并采用了受熱面整體吊掛，重型爐墻保溫及封閉和尾部鑄鐵省煤器受熱面等技術(shù)措施，減少漏風(fēng)，排煙溫度可降至140℃左右，鍋爐在燃用各種適用煤種時(shí)，運(yùn)行中均可完全達(dá)到銘牌出力，實(shí)際運(yùn)行熱效率可達(dá)到81%（在采用特殊的熱回收技術(shù)后，鍋爐的熱效率可達(dá)84%～85%）以上（而國(guó)內(nèi)平均水平為70%～75%）。（2）節(jié)約電能。鍋爐由于設(shè)計(jì)先進(jìn)、合理，使鍋爐在燃燒過(guò)程中，可以控制過(guò)量空氣系數(shù)在較低的水平，使實(shí)際煙氣量少于其他鍋爐的煙氣量。同時(shí)，鍋爐不采用空氣預(yù)熱器，因此鍋爐的風(fēng)道及煙道的阻力均較低，采取的鼓、引風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率可較其他鍋爐的平均水平低。鍋爐采用大容量（≥14MW）自然循環(huán)熱水鍋爐新型專利技術(shù)，水阻力低，鍋爐運(yùn)行時(shí)鍋爐本體的水側(cè)阻力可小于5m水柱，即小于0.05MPa，因此減小了熱網(wǎng)循環(huán)泵的揚(yáng)程與功率，可大量減少運(yùn)行費(fèi)用。（3）燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)取得了實(shí)質(zhì)性的突破。該鍋爐的燃燒設(shè)備，采用自主創(chuàng)新研發(fā)的雙（多）構(gòu)架整體傾斜往復(fù)爐排，該爐排為了達(dá)到最佳的燃燒狀態(tài)，整個(gè)鍋爐爐排分為多種類型爐排片，以適應(yīng)在不同的燃燒區(qū)調(diào)風(fēng)的需要，同時(shí)爐排采用優(yōu)質(zhì)中高硅耐熱球墨鑄鐵和特殊配方的合金鋼，抗燒損、抗氧化能力強(qiáng)、運(yùn)行壽命較長(zhǎng)，其中特殊材質(zhì)和特殊工藝的合金鋼爐排片，可以保證鍋爐爐排片在使用5～7年內(nèi)不用更換。該鍋爐的爐排片，不僅解決了斜推往復(fù)爐排片的燒損問(wèn)題，同時(shí)將推斜往復(fù)爐排的漏煤，減少到了最低的限度。（4）適用煤種廣。該鍋爐可以燃用“焦渣特征”在5以下、發(fā)熱量在12.56GJ/kg（折合3000kcal/kg）以上、揮發(fā)份在20%以上的任何煤種，即可以燃用褐煤等劣質(zhì)煤，而且在燃用劣質(zhì)煤時(shí)，完全能夠保證鍋爐的額定效率和出力。這樣可以與熱電廠燃燒同一煤種。

2.4 方案比較

三種鍋爐綜合比較，往復(fù)爐排鍋爐具有幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）往復(fù)爐排鍋爐對(duì)燃料適應(yīng)性較強(qiáng)，對(duì)多種煤質(zhì)燃料均能穩(wěn)定燃燒。燃燒煤種包括煙煤，劣質(zhì)煙煤、無(wú)煙煤、褐煤等，同時(shí)在煤種有較大變化的情況下，鍋爐也能正常運(yùn)行。（2）往復(fù)爐排鍋爐熱效率高，出力大。在通常情況下，往復(fù)爐排鍋爐與鏈條爐排相比，熱效率高1%～2%，出力可以達(dá)到100%以上。（3）往復(fù)爐排鍋爐環(huán)保效果好。爐內(nèi)不存在結(jié)渣問(wèn)題，灰渣有較好的疏松性，有利于燃料層透風(fēng)，保證燃料的燃盡，同時(shí)便于綜合利用。該類型鍋爐是固定床燃燒，鍋爐尾部煙氣飛灰份額約為0.2，而循環(huán)流化床鍋爐約為0.6～0.7，環(huán)保效果顯著。（4）往復(fù)爐排鍋爐運(yùn)行比較靈活，熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)范圍較廣。在熱負(fù)荷較低的情況下運(yùn)行時(shí)鍋爐仍可達(dá)到額定出力和壓力，在無(wú)需增加其他輔助燃料的情況下，燃燒從壓火停爐到重新升溫即快速又方便。（5）鍋爐運(yùn)行耗電量省。往復(fù)爐排鍋爐的耗電與鏈條爐排相差不多，但是與循環(huán)流化床鍋爐相比，往復(fù)爐排鍋爐將節(jié)電30%以上。（6）從綜合運(yùn)行成本上看，供熱成本最大的一項(xiàng)就是燃料費(fèi)用，循環(huán)流化床鍋爐比往復(fù)爐排節(jié)約燃料費(fèi)用10%以上，而往復(fù)爐排鍋爐比鏈條鍋爐節(jié)約燃料費(fèi)用30%以上。

綜上所述，且考慮到本工程廠址設(shè)置在熱電廠院內(nèi)，承建方為該熱電廠，現(xiàn)有鍋爐為5臺(tái)75t/h及一臺(tái)130t/h循環(huán)流化床鍋爐。為了降低投資運(yùn)行成本，且燃燒的煤種能與現(xiàn)有鍋爐的煤種匹配，本次設(shè)計(jì)采用往復(fù)爐排鍋爐。目前該熱源廠已建設(shè)完成，且運(yùn)行三個(gè)采暖季，經(jīng)設(shè)計(jì)回訪，往復(fù)爐排鍋爐與電廠現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐燃燒同一煤種，運(yùn)行熱效率比較高，從運(yùn)行成本看，可以節(jié)約40%左右的燃料費(fèi)用，同時(shí)，檢修費(fèi)用低，維護(hù)簡(jiǎn)單。

3.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)多年對(duì)大型燃煤鍋爐房的設(shè)計(jì)及應(yīng)用回訪，往復(fù)爐排鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，熱效率較高，且該種爐型運(yùn)行成本較低，檢修維護(hù)方便，是可以廣泛推廣應(yīng)用的一種爐型。