循环流化床锅炉本体造价高于同容量的煤粉炉

锅炉及锅炉房设备兖矿新疆煤化工有限公司二0一0年七月一、工程概述项目简介：本工程装置为3台220t/h高温高压煤粉锅炉，紧身封闭、平衡通风、自然循环、单炉膛四角切圆燃烧、全焊接膜式水冷壁，固态排渣，全钢结构，锅炉本体为全悬吊结构。锅炉负责向两台25MW双抽凝汽式汽轮发电机组和空分装置提供高压蒸汽。主蒸汽采用集中母管制。除尘方式采用布袋除尘，加设炉后氨吸法湿法烟气脱硫装置。（三开不备运行）锅炉设计煤种为新疆硫磺沟煤矿所产烟煤。锅炉运行方式：带基本负荷并可调峰（40%～110%）。制粉系统：采用直吹式热风送粉系统，每台锅炉配三台MPS130G中速磨煤机。布置方式：采用紧身封闭。二、主要设备锅炉间锅炉本体220T/H、6台送风机16000m3/h、9台一次风机48500m3/h、3台捞渣机1-10T/H。引风机间6台引风机251000m3/h磨煤间9台磨煤机20T/H、9台密闭计量式胶带给煤机3-30T/H、9个原煤仓220m3。除氧间2台低压除氧器400t/h、3台高压除氧器250t/h、4台中继水泵200m3/h。汽轮机间2台25MW汽轮机组、2台高压加热器、4台锅炉给水泵250m3/h、1台桥式起重机50/10T、4台减温减压器：4.0Mpa、2.7Mpa、1.37Mpa、0.03Mpa、2台减温器：T1/T2＝405/250℃、2.7Mpa，T1/T2＝365/205℃、1.37Mpa。除灰、输灰系统3套布袋除尘器、4台空压机：额定排气量23.5Nm3/min、2座800m3灰库。脱硫系统氨吸收法烟气脱硫，每台锅炉烟气量为518000Nm3/h。直接空冷系统燃烧系统卸油泵、供油泵、污油泵、100m3立式储油罐、2.5m3污油罐。蒸汽等级全厂蒸汽系统管网分为以下五个等级：高压蒸汽（HP）：9.81MPa540℃中压蒸汽（MP1）：3.82MPa400℃次中压饱和蒸汽（MP2）：2.5MPa226℃低压饱和蒸汽（LP1）：1.2MPa195℃低压饱和蒸汽（LP2）：0.4MPa144℃三、锅炉简介锅炉采用“热电联产，以热定电”的设计原则。锅炉燃烧采用DCS控制系统，作到全自动、高效率燃烧，从而降低锅炉煤耗。全厂蒸汽管网等级按压力从高到低分为5个等级，做到逐级充分利用，各级之间除开停车时投入备用减温减压器外，正常工况下各蒸汽等级之间设有直接减温减压，从而减少了有效能量损失。锅炉参数额定蒸发量：220t/h过热蒸汽温度：540ºC过热蒸汽出口压力：9.81MPa给水温度：190ºC空预器进风温度：20℃排烟温度：140℃锅炉设计效率：91.5%锅炉保证效率：91.0%基本结构1.锅炉本体构成锅炉的基本组成部分称为锅炉本体，由汽锅、炉子及安全附件组成。1）汽锅——锅炉本体中汽水系统，高温燃烧产物烟气通过受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水，水被加热，沸腾汽化，生成蒸汽。2）炉子——锅炉本体中燃烧设备，燃烧将燃料的化学能转化为热能3）安全附件——水位计、压力表、安全阀2．锅炉金属钢架及平台楼梯3.生产原理蒸汽的产生是一个由水转化为蒸汽的物理过程。即锅炉炉管（水冷壁）内的水与炉膛内循环的高温物料进行热交换，产生饱和蒸汽，饱和蒸汽进一步被布置在高温尾部烟道内的过热器加热，减温水降温、降湿后得到一定压力和温度的过热蒸汽。锅炉汽水循环为自然循环，即依靠低温进水端的水的密度与高温加热端的汽水混合物的密度形成的密度差，促进炉水在管内自然循环。传热方式有：传导、辐射、对流。传热方式的分布主要：以床体内密相物料通过浇注料与埋管集箱间的热传导，炉膛上部的火焰对水冷壁的辐射热以及主导整个蒸发过程的对流传热来实现。1）烟气流程炉膛→屏式过热器→高温过热器→低温过热器→省煤器→空气预热器→布袋除尘器→烟囱2）水系统系统设置4台110％容量的电动给水泵（250m3），其中3台定速、1台变速。界区外来的脱盐水进入2台低压除氧器除氧，将水的含氧降到15μg/L以下，温度为104℃左右，通过中继水泵打到3台高压除氧器，进一步除氧后使含氧量小于7μg/L，温度加热到158℃，然后经过2台高压加热器加热到190℃，至高温给水母管，再分别接至每台锅炉的省煤器入口。每一路至省煤器的给水管道上都设有给水操作台，并联三个给水调节阀，正常运行时，给水由主路调节阀调节，锅炉启动或低负荷时，则由旁路调节阀调节。锅炉过热蒸汽的减温水分别自给水操作台前引出。水从锅炉的省煤器出来进入汽包，然后顺着包墙水冷壁管下流，跟据水汽密度差的原理，自然循环，最后以蒸汽形式回到汽包里。3）灰渣系统4.锅炉零部件1、汽包：锅炉蒸发设备的主要部件。锅筒内径φ1600mm，厚度为100mm，封头厚度为100mm，筒身直段长12400mm，全长约为14270mm，材料为P355GH（19Mn6）。是加热、蒸发、过热三个过程的分解点。2、水冷壁：是锅炉的主要蒸发受热面，吸收炉内高温烟气和火焰的辐射热，把水加热蒸发成饱和蒸汽。起到保护炉墙，简化炉墙，减轻炉墙重量的作用。分为光管水冷壁，膜式水冷壁，刺管水冷壁。炉膛水平烟道竖直烟道布袋除尘器脱硫系统排放仓泵灰仓渣仓捞渣机渣3、下降管:将汽包中的水连续不断的送入下联箱并供给水冷壁。分为小直径分散下降管和大直径集中下降管。4、联箱：将工质分配到水水冷壁管中（下联箱）或将水冷壁管中的工质汇集起来，加以混合再分配出去（上联箱或中间联箱）。5、省煤器:利用锅炉排烟的热量加热锅炉给水的热交换设备。提高给水温度，降低排烟温度，减少排烟热损失，提高的锅炉效率。分为沸腾式和非沸腾式。6、空气预热器：利用锅炉排烟的热量加热空气的热交换设备，装在锅炉尾部的垂直烟道中。7、过热器：将饱和蒸汽加热成过一定温度过热蒸汽。一级喷水减温二级喷水减温过热蒸汽低温过热器包墙过热器底包墙过热器汽包过热蒸汽系统热风烟气煤场输煤栈桥煤仓给煤机磨煤机锅炉一次风机捞渣机除尘器渣煤煤粉渣仓引风机预洗塔脱硫塔排放大气运出厂外空预器送风机热风仓泵灰库运出厂外硫酸铵锅炉系统流程一、煤粉炉特点煤粉炉的燃煤磨制成煤粉，并与空气混合成雾状气粉混合物喷射到炉内呈悬浮状态燃烧。煤粉炉的容量和燃烧率的提高，不受炉排面积可见热强度的限制；燃烧效率高；炉膛体积较大;燃烧调节和运行管理易实现自动化。煤粉炉广泛用于大型电厂，主要优点就是稳定性高，运行周期长(1)(3)(2)(4)煤粉炉（5）1.煤粉的性质(1)由煤粉制备系统磨制成1000μm以下(20～50μm居多)不规则的细小颗粒组成；(2)刚磨制的煤粉，有较强的吸附空气的能力，其流动性便于管道输送；干煤粉疏松性好，轻轻堆放时的自然倾角为25~30°，堆积重度为0.45~0.5t/m3；(3)煤粉与空气接触面增大了若干倍，对于高Vdaf的煤粉与空气混合成雾状气粉混合物，一旦遇到火源迅速燃烧，其体积迅猛扩展将产生0.2~0.3MPa的爆炸压力；(4)影响煤粉爆炸的因素有：高Vdaf、过细的煤粉细度Rx、煤粉浓度、雾状气粉混合物的含氧浓度、及其温度、流速、湿度等。•高Vdaf的煤粉易自燃自爆，而Vdaf10%的煤粉无爆炸危险•煤粉浓度的危险浓度下限：泥煤0.16~0.18kg/m3、褐煤0.16~0.25kg/m3、烟煤0.32~0.4kg/m3；而煤粉浓度在1.2~2kg/m3范围内为爆炸危险浓度；四角切圆燃烧四、循环流化床和煤粉炉的比较循环流化床锅炉相比煤粉锅炉的优点：1)对燃料适应性特别好。循环流化床锅炉通过分离器及返料阀组成飞灰再循环系统，煤质的燃烧产生的飞灰循环量大小的改变可调节燃烧室内的吸热量及床料温度，只要燃料燃烧产生的热值大于把燃料本身及燃烧所需空气加热到稳定温度（850～950℃）所需的热量，这种煤就可在流化床内稳定燃烧，因此，各种煤几乎都可在流化床锅炉中燃烧，用来烧各种劣质燃料最好不过。对于燃料煤质量供给不稳定的企业是一种比较好选择。而煤粉炉对煤质的要求较高，存在炉膛喷燃器、过热器结焦，给煤机断煤等现象,使锅炉无法正常运行,煤粉炉对煤种适应性差的现象比较明显。2)燃料系统比较简单。循环流化床锅炉本体造价高于同容量的煤粉炉，省去了复杂的制粉系统，整体投资含土建仍低于煤粉炉。3)燃烧效率高。对常规的煤粉锅炉，若煤种达不到设计值，效率一般可达到85～95%，而循环流化床锅炉采用飞灰再循环系统，燃烧效率可达到95～99%。4)负荷的调节范围宽，调节性能好。煤粉锅炉的负荷调节范围通常在70～110%，在低负荷时煤粉炉需投油枪进行助燃；而循环流化床锅炉由于炉内有大量床料，蓄热能力强，采用了飞灰再循环系统，调节范围要比煤粉炉宽得多，一般为30～110%。5)燃烧热强度大，炉内传热能力强。由于循环流化床锅炉采用飞灰再循环系统，燃烧热强度比较高。6)给煤点数量少，布置简单。(二)循环流化床锅炉相比煤粉炉的缺点：1)循环流化床锅炉风机电耗大、烟风道阻力高。相对于煤粉锅炉，流化床锅炉一次风机、二次风机、流化风机压头高；流化床独有的布风板装置和飞灰再循环燃烧系统使送风系统的阻力远大于煤粉锅炉送风的阻力，煤粉炉送风机风压一般在2KPa以下，而流化床锅炉的送风机风压一般运行在10KPa以上，电耗大，噪音高，震动大。一般循环流化床锅炉用电比率比煤粉炉至少高4～5%以上。2)锅炉部件的磨损较严重。由于流化床锅炉内的物料成高浓度、高风速的特点，故锅炉部件的磨损比较严重。虽然采取了耐火耐磨浇注料处理、喷涂处理、密稀相区让管等防磨措施处理，但实际运行中循环流化床炉膛内的受热面磨损速度仍远大于煤粉锅炉。3)耐火耐磨层磨损、开裂和脱落是流化床锅炉比较棘手的问题。流化床锅炉使用耐火材料的部位和数量比煤粉炉要多许多。而由于耐火耐磨材料选择不当，或者施工工艺不合理，或者烘炉和点火启动中温度控制不当，升温、降温过快，导致耐火材料中蒸发水汽不能及时排出，或者热应力过大，造成耐火材料内衬破裂和脱落。密相区内耐火材料的的脱落将破坏正常的床料流化工况，造成床料结渣。分离器、料腿及返料阀系统耐火材料的的脱落将堵塞返料系统结渣，物料循环破坏，循环流化床锅炉变成鼓泡流化床锅炉，蒸发量无法维持，被迫停炉。而在煤粉锅炉中不存在这个问题，因煤粉锅炉冷灰斗耐火材料的脱落及结渣而影响停炉的事故很少见。4)点火启动时间长。循环流化床锅炉点火启动时间除受汽包升温速率的影响外，还受到耐火防磨层内衬材料温升和能承受的热应力限制。温升过快，耐火防磨层内衬材料热应力将超过允许热应力出现开裂。所以，对循环流化床锅炉点火启动时间和升温速率有严格要求。汽冷旋风分离器的循环流化床锅炉从冷态启动到带满负荷的时间一般控制在6～8小时。而煤粉锅炉因无大面积的耐火防磨内衬材料，点火启动只考虑汽包升温速率，点火时间相对较短,冷态在5～6小时就可达到设计负荷。5)循环流化床锅炉对燃料适应性广，但对燃煤粒径要求严格。循环流化床锅炉燃煤粒径一般在0～10mm之间，平均粒径在2.5～3.5mm之间，如果达不到这个要求，将带来运行中的不良后果，锅炉达不到设计蒸发量，主汽温度难以保证，灰渣含碳量高，受热面磨损严重。6)N2O生成量较煤粉炉高。与高温煤粉炉燃烧过程相比较，循环流化床锅炉燃烧温度较低，NOX（NO、NO2等氮氧化物的总称）生成量较少，但N2O的生成量较大，，它俗称“笑气”，是一种强温室效应气体，对大气臭氧层具有破坏作用，导致紫外线直接照射到地球上，引发皮肤癌。目前国际上对“笑气”排放比较关注。7)循环流化床锅炉尾部受热面的磨损比煤粉炉大。循环流化床锅炉的飞灰份额比煤粉炉小，但飞灰粒径比煤粉炉大得多。8)循环流化床锅炉的核心部件风帽较易磨损。风帽的磨损容易引起风室漏渣、流化效果恶化、结焦、沟流现象，影响锅炉负荷。并且风帽的维修异常困难，需要先清除布风板上几十吨的惰性床料，然后又回装，检修周期长，劳动力需求大。煤粉炉就不存在这个问题。9)运行维护费用较高，运行周期短。煤粉炉年运行时间可以达到8000h/y以上，而流化床几乎不可能，运行周期能达到100天就不错了。对适应化工系统安全、稳定、长周期运行的要求有一