振動式爐排秸稈直燃鍋爐介紹

振動式爐排秸稈直燃鍋爐介紹摘要：國能浚縣生物發(fā)電工程1X30MW機組控制系統(tǒng)使用的是中控WebFieldECS-100控制系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集、控制方案實施和信息化管理。本文簡要介紹了生物發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)的現(xiàn)狀、發(fā)展和WebFieldECS-100控制系統(tǒng)在本工藝上的成功應(yīng)用效果，重點敘述了生物發(fā)電鍋爐本體的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計。關(guān)鍵字：中控、ECS-100、DCS、生物發(fā)電、清潔能源、丹麥、秸稈鍋爐一、生物質(zhì)發(fā)電的現(xiàn)狀：根據(jù)國際上通行的能源預(yù)測，石油在未來40年左右步入枯竭，天然氣將在60年左右被用光，煤炭也只能用220年左右。丹麥BWE公司率先研發(fā)秸稈生物燃燒發(fā)電技術(shù)，1988就誕生了世界上第一座秸稈生物燃燒發(fā)電廠，如今已有130多家秸稈發(fā)電廠遍及丹麥，秸稈發(fā)電等可再生能源占到全國能源消費量的24%以上。據(jù)資料顯示，目前在丹麥、荷蘭、瑞典、芬蘭等歐洲國家，利用植物秸稈作為燃料發(fā)電的機組已有300多臺。從能源生產(chǎn)和消費來看，目前我國已經(jīng)成為世界上第二大能源生產(chǎn)國和第二大能源消費國，大量生產(chǎn)和使用化石能源所造成的環(huán)境污染已經(jīng)十分嚴重。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電（簡稱生物質(zhì)發(fā)電）是目前世界上發(fā)展條件及技術(shù)條件僅次于風(fēng)力發(fā)電的可再生能源發(fā)電技術(shù)。據(jù)專家估算，我國目前每年廢棄的農(nóng)作物秸稈約有1億噸，折合標準煤5000萬噸。但是目前，在我國廣大農(nóng)村地區(qū)，這些寶貴的生物質(zhì)資源并沒有被很好地利用，每年都有大量的秸稈被廢棄或就地焚燒，不僅浪費了寶貴的資源，還污染了環(huán)境，干擾公路通車和飛機起降，對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了不利影響。因此，加大能源結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，加快可再生能源發(fā)展勢在必行。國家制定了清潔能源的強制要求：2008年前，生物質(zhì)燃燒發(fā)電達到20萬千瓦；2010年前，生物質(zhì)燃燒發(fā)電達到400萬千瓦。國內(nèi)的各大電力集團，都在開展各種清潔能源的建設(shè)，到2006年底，通過國家和地方發(fā)展改革委核準的秸稈發(fā)電項目已達50處，總裝機容量超過150萬千瓦，主要分布在山東、吉林、江蘇、河南、黑龍江、遼寧和新疆等地。國內(nèi)的各種研究機構(gòu)，都在進行秸稈直燃技術(shù)的引進及開發(fā)，并且已經(jīng)在固定床上有了業(yè)績：山東單縣等項目已經(jīng)投入正常運行。在流化床方面，已有浙江大學(xué)熱能所、無錫華光鍋爐廠等一批單位在進行工業(yè)化方面的試用及推廣工作。二、秸稈直燃發(fā)電的主要爐型及特點：生物質(zhì)發(fā)電主要由直接燃燒發(fā)電及氣化燃燒發(fā)電兩種類型：直接燃燒發(fā)電與燃煤發(fā)電十分相似，兩者都是燃料在鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生蒸汽、汽輪機將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機械能、發(fā)電機再將機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。氣化燃燒發(fā)電是通過對生物質(zhì)進行氣化，生成可燃燒性氣體，通過蒸汽鍋爐、燃氣輪機或內(nèi)燃機將化學(xué)能最終轉(zhuǎn)化為電能的過程。生物質(zhì)燃料具有高氯、高堿、揮發(fā)分高、灰熔點低等特點，燃燒時易腐蝕鍋爐，并產(chǎn)生結(jié)渣、結(jié)焦等，因此，對鍋爐設(shè)計有特殊的技術(shù)要求。直接燃燒發(fā)電的鍋爐主要根據(jù)燃燒方式分成固定床或流化床：固定床燃燒方式多采用往復(fù)式爐排、振動式爐排、鏈條式爐排、馬丁爐（多見于垃圾爐）等爐型；流化床燃燒方式多采用流化床、循環(huán)流化床、二級流化床等爐型。在生物質(zhì)直燃的鍋爐中，固定床的鍋爐采用較多，技術(shù)水平較高，流化床的鍋爐在國內(nèi)正處于工業(yè)化方面的試用及推廣階段。在秸稈直燃鍋爐的大型化方面，振動式爐排使用比較合適，往復(fù)式爐排及鏈條式爐排使用較少。因為振動式爐排活動件較少，動作時間短，設(shè)備可靠性及自動化水平高，維護量遠遠小于往復(fù)式爐排及鏈條式爐排。國能公司投產(chǎn)的7套秸稈直燃鍋爐+抽汽凝汽式發(fā)電機組中的鍋爐就是引進丹麥BWE公司的技術(shù)，采用振動式爐排鍋爐。與燃煤機組相比，從鍋爐蒸汽出口開始，汽輪機部分基本相同。這7套秸稈直燃鍋爐鍋爐本體部分基本一樣，只有上料部分不同。在單縣、高唐、墾利電廠采用散料上料系統(tǒng)，進入鍋爐上料線的是破碎后的散料；在?？h、鹿邑、望奎、遼源電廠采用料包上料系統(tǒng)，進入鍋爐上料線的是完整料包。采用丹麥BWE技術(shù)的振動式爐排鍋爐與常規(guī)的燃煤鍋爐在燃料的選用上不同外，在其它地方設(shè)計有很多的不同：全鋼結(jié)構(gòu)，爐內(nèi)沒有防火涂料，安裝完畢馬上可以投運；采用振動式爐排；大量采用光電信號進行料包位置的判斷；上料線設(shè)計復(fù)雜的消防水系統(tǒng)；單元機組控制方案采用機跟爐方式進行等。圖1鍋爐島的系統(tǒng)圖三、秸稈鍋爐項目的工藝及控制要求：1、鍋爐概述：鍋爐采用單鍋筒自然循環(huán)鍋爐，包括振動爐排及4個煙氣回程。鍋爐安裝在鍋爐基座上。前3個回程的水冷壁及爐排水冷壁共同組成了鍋爐的蒸發(fā)系統(tǒng)。這些水冷壁包圍并形成了布置過熱器的封閉空間。鍋筒內(nèi)設(shè)置檔板，檔板位于水一蒸汽連接管的上方；下降管位于底部，用于水循環(huán)的供水;汽水分離器位于頂部，用以保證干燥的飽和蒸汽被輸送至過熱器。鍋筒通過左右兩根下降管向左右兩側(cè)水冷壁下集箱和煙井2后墻水冷壁下集箱供水，并分配到爐排水冷壁下集箱和煙井3后墻水冷壁下集箱內(nèi)，通過兩側(cè)水冷壁以及爐排水冷壁、前水冷壁和煙井2、3后墻水冷壁的吸熱上升到上集箱最后進入鍋筒。在鍋爐第3回程中，過熱器是管束臥式布置；在第1回程及第2回程中，是屏式垂直布置；第一級過熱器及第二級過熱器在第3回程中，第三級過熱器在第1回程即爐膛的上部；第四級過熱器位于第2回程中。省煤器、煙氣冷卻器安裝在省煤器一煙氣冷卻器塔內(nèi)，在鍋爐中形成第4個回程。鍋爐這個部分沒有受熱面。省煤器和煙氣冷卻器是由方形鰭片蛇形管組成。省煤器位于第四回程的上部，分為兩級。煙氣冷卻器位于省煤器的下方，分為五級。

空氣預(yù)熱器單獨立式布置在爐外，空氣預(yù)熱器是由一組圓形鰭片蛇形管組成?？諝忸A(yù)熱器是通過給水與冷空氣的熱交換，來加熱空氣的。汽水系統(tǒng)的流程圖見圖2。威她1密§<i?e固圖7AdvanTrol-Pro實時監(jiān)控軟件——流程圖薊曷|心|斜］姻州昌I則國圈I回2007-11-2908:57:49GBJQJ_22007-11-29威她1密§<i?e固圖7AdvanTrol-Pro實時監(jiān)控軟件——流程圖薊曷|心|斜］姻州昌I則國圈I回2007-11-2908:57:49GBJQJ_22007-11-2908:57.48LCJ1KL1002007-11-2908:57:45LAC21CS9022007-11-2908:54:41HAD1XP901汽機光字牌2報警01汽機光字牌2報警松低加水位515555556料低加水位#2給水泵反/報髻01汽包壓力9.523810汽包壓力OIHIOHXISUPCON(E)工程師2007-11-29

08:57:50GRD01616/640爐膛壓力-308Pa爐膛溫度783P主汽壓力9.09MPa迥熟汽溫541C|主汽流童103.8t/孔汽包水位-16.3刊汽機轉(zhuǎn)速懿r/mn功率28.8W汽水系統(tǒng)函迎迎」四攜過協(xié)器nuosnu3939wwww三飯過妝器P*P3333畫盛回畫-遠過熱器MPsESI一級過熱器偈爐系統(tǒng)總貌風(fēng)煙系統(tǒng)汽水系統(tǒng)上料系統(tǒng)水平段上料系統(tǒng)傾斜段1吹灰除渣系統(tǒng)鋼爐除灰系統(tǒng)■鍋爐光字牌映警1餌爐光字牌報警2備用備用備用機側(cè)圖2汽水系統(tǒng)的流程圖2、爐前給料裝置：爐前給料裝置安裝在鍋爐前面，共有4套，分別對應(yīng)4個鍋爐前墻的給料口，與振動爐排的4個區(qū)域相匹配。在全部給料系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有多處密封門、消防安全擋板和消防水噴淋設(shè)施。爐前給料裝置投運應(yīng)該具備以下條件：?燃料以料包的形式傳送，料包的各種數(shù)據(jù)符合設(shè)計要求；?料包從儲料棚輸送線配送到每一條秸稈給料燃燒線；?在傳送過程中，料包的中心線應(yīng)與稱重機等輸送設(shè)備中心線對齊；?爐膛壓力保持微負壓；?冷卻水、消防水等輔助系統(tǒng)可用；

?每一條秸稈給料燃燒線都是一個“完整的功能單元”，可由DCS遠程手操和程序控制，所有設(shè)備的控制和保護功能均在MCC控制柜和DCS控制系統(tǒng)中實現(xiàn)；?DCS能夠完成對每一條秸稈給料燃燒線的負荷分配控制。秸稈給料燃燒線的流程見圖3,外觀見圖4。圖3秸稈給料燃燒線的流程

圖4秸稈給料燃燒線現(xiàn)場照片3、送風(fēng)系統(tǒng)：鍋爐助燃空氣取自鍋爐房內(nèi)屋頂之下，并輸送到送風(fēng)機，送風(fēng)機位于鍋爐房內(nèi)。從送風(fēng)機出來的空氣被輸送到空氣預(yù)熱器，在此進行加熱。加熱后的空氣被配送到爐排下部一次風(fēng)(PA)、4套爐前給料點火風(fēng)(IA)、前后墻二次風(fēng)(SA)和燃盡風(fēng)(OFA)四個系統(tǒng)中，除了二次風(fēng)以外每一個系統(tǒng)都有一個用于風(fēng)量測量的文丘里管測量裝置，這些一次風(fēng)、二次風(fēng)、點火風(fēng)及燃盡風(fēng)的份額都有固定的分配比例，風(fēng)壓和風(fēng)量的調(diào)節(jié)由各自系統(tǒng)的電動調(diào)節(jié)風(fēng)門進行調(diào)節(jié)，通過負荷來進行控制調(diào)節(jié)。風(fēng)煙系統(tǒng)的流程圖見圖5。AdvanTrol-Pro實時齡控軟件——流程圖州昌|*|扃屈|L1J|創(chuàng)擊|割蝴|匿|口任阿|畫|弦IT引薊瑟|國|刨初燧|0N2007-11-2909.24:28GCF07CL301計量箝液位低ON0M2007-11-2909:24:28LCJ10CL101料低加水位548.州昌|*|扃屈|L1J|0N2007-11-2909.24:28GCF07CL301計量箝液位低ON0M2007-11-2909:24:28LCJ10CL101料低加水位548.888889釧低加水位m2007-11-2909:24:26EtE01EX026整流橋2敵障01整流稀2哉障0KSUPCON2007-11-2909:25:19值）工程師.GR001515/640爐瞠壓力-304Pa爐膛溫度720莒主汽壓力7.77MPa過熱汽溫513笆|主汽流重75.6t/h|汽包水位1.3卿汽機轉(zhuǎn)速孺？”心|功率20.5曬畫p鋼爐系統(tǒng)總貌風(fēng)煙系統(tǒng)汽水系統(tǒng)上料系統(tǒng)水平段上料系統(tǒng)傾斜段吹荻除渣系統(tǒng)鋼爐除灰系統(tǒng)'漏爐MFT邏輯圖|餌爐光字牌報警2備用備用備用備用機側(cè)圖5風(fēng)煙系統(tǒng)的流程圖4、煙氣系統(tǒng)：通過爐膛內(nèi)爐排上面生物質(zhì)的燃燒以及與送風(fēng)系統(tǒng)送入的熱風(fēng)助燃，源源不斷地生成了高溫?zé)煔?，煙氣不斷地與流經(jīng)爐膛四周的膜式水冷壁與水冷壁空腔內(nèi)的三級過熱器、四級過熱器、二級過熱器和一級過熱器進行熱交換。煙氣在離開一級過熱器后通過轉(zhuǎn)彎煙道進入尾部的省煤器、煙氣冷卻器塔，在這個塔內(nèi)，煙氣先后與省煤器和煙氣冷卻器管排進行熱交換，在離開最后一級煙氣冷卻器之后，煙氣在鍋爐內(nèi)完成了全部的熱交換，最后在爐外的布袋除塵器內(nèi)經(jīng)過對煙氣的消煙除塵，通過引風(fēng)機由煙囪向大氣排放。鍋爐的整個煙氣系統(tǒng)是一個負壓系統(tǒng)，由引風(fēng)機的壓頭來克服煙氣流經(jīng)煙道、沖刷受熱面的阻力以及除塵器的阻力。在振動爐排振動時，自動增加-150Pa的設(shè)備值偏差，防止出現(xiàn)振動時負壓異常的現(xiàn)象。5、省煤器、空氣預(yù)熱器及煙氣冷卻器系統(tǒng)：省煤器臥式布置在鍋爐第四回程內(nèi)的上方。煙氣冷卻器臥式布置在鍋爐第四回程內(nèi)，位于省煤器的下方?？諝忸A(yù)熱器系統(tǒng)是一個獨立布置的系統(tǒng)。在上述的空氣預(yù)熱器、煙氣冷卻器旁路內(nèi)另有一條短接空氣預(yù)熱器的旁路和一條短接煙氣冷卻器的旁路，用于在不同工況下的運行，這些旁路都分別有電動調(diào)節(jié)閥控制流量。6、爐排：振動爐排橫向分成4個區(qū)域，由專門的驅(qū)動裝置通過連接桿推動爐排組件進行往復(fù)振動。爐排下部設(shè)置12個灰斗，收集從爐排表面漏下的細灰。爐排自動啟停條件：振動爐排自動循環(huán)激活后，按操作員設(shè)定的時間運行。7、吹灰系統(tǒng)：鍋爐設(shè)有吹灰系統(tǒng)，在爐膛內(nèi)壁采用墻式吹灰器，在第3回程中裝有長伸縮式吹灰器，在第4回程的省煤器及煙氣冷卻器部分裝有耙式吹灰器。吹灰器的吹灰介質(zhì)是過熱蒸汽。主蒸汽經(jīng)過減壓和減溫，送入吹灰器進行吹灰。在吹灰器中，共有3種吹灰器，分別為爐膛吹灰器、長伸縮吹灰器及耙式吹灰器。三種吹灰器可以各種類型單獨順序吹灰，也可以三種同時順序吹灰。8、除渣系統(tǒng)：鍋爐的除渣系統(tǒng)由2臺刮板撈渣機和1臺鏈板輸送機組成。撈渣機用于爐排燃盡灰渣和煙道沉降灰的連續(xù)清除，由一套電機減速機通過傳達鏈帶動刮板園環(huán)鏈實現(xiàn)物料輸送。9、除塵器系統(tǒng)：煙氣除塵器是旋轉(zhuǎn)噴吹型脈沖布袋除塵器，可以實現(xiàn)定時/定壓差噴吹和在線檢修。除塵器的正常工作溫度是90°C—190°C，當(dāng)鍋爐啟動初期以及非正常運行時，煙氣溫度高于或者低于這個溫度區(qū)間，煙氣從除塵器旁路通過，不流經(jīng)除塵器。10、疏水及放汽系統(tǒng)：從水冷壁底部疏水集箱排放出來的疏水，被輸送到疏水?dāng)U容器。被輸送到疏水?dāng)U容器的還有連續(xù)排污、定期排污、緊急放水、冷卻水、安全閥疏水、啟動放汽閥疏水和放氣管道凝結(jié)水的疏水。從輔助系統(tǒng)，如吹灰系統(tǒng)等排放出來的疏水，也被輸送到疏水?dāng)U容器。從過熱器系統(tǒng)出來的放汽，被輸送到鍋爐