某300MW CFB鍋爐加裝床料系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司 武建芳

循環(huán)流化床（CFB）鍋爐因其燃料適應(yīng)性好、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬以及NOx、SO2污染物排放量低等優(yōu)點(diǎn)[1-3]而得到迅速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。截止2019年底山西省已有70臺CFB 發(fā)電機(jī)組。循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)呈流化態(tài)燃燒，燃燒所需一二次風(fēng)分別從爐膛底部和側(cè)墻送入，爐內(nèi)物料顆粒所受重力與氣體對其作用力平衡，粗、細(xì)顆粒分別在燃燒室下部和上部燃燒，被吹出燃燒室的細(xì)顆粒經(jīng)分離器收集，極細(xì)的顆粒被煙氣攜帶經(jīng)尾部煙道被收集，相對較粗的顆粒送回爐內(nèi)燃燒[4-5]。CFB 鍋爐運(yùn)行過程中爐內(nèi)物料不斷循環(huán)，一般情況下爐內(nèi)物料主要由床料、給煤、給煤中的灰、未反應(yīng)的石灰石、石灰石脫硫反應(yīng)產(chǎn)物等構(gòu)成，且總物料量保持恒定。但在鍋爐第一次啟動前、停爐檢修排掉床料時(shí)應(yīng)向爐膛、外置床內(nèi)床料以滿足CFB 鍋爐流化態(tài)燃燒和物料循環(huán)[6]。

CFB 鍋爐加裝床料的方式主要有人工、機(jī)械輸送和氣力輸送等，其中人工加裝床料方法簡單易行，但人工勞動強(qiáng)度大、費(fèi)時(shí)；機(jī)械輸送的方法根據(jù)爐型的不同工藝也有差別，系統(tǒng)比較簡單，但要求啟動料倉必須布置在鍋爐附近；氣力輸送方法投資高，系統(tǒng)復(fù)雜，還存在床料浪費(fèi)等缺點(diǎn)[4]。本文針對朔州某300MW CFB 鍋爐加裝床料存在的問題進(jìn)行改造，以提高床料加裝效率，縮短時(shí)間，保障機(jī)組及時(shí)啟動并網(wǎng)。

1 鍋爐床料加裝系統(tǒng)改造前情況

山西朔州某公司單臺300MW發(fā)電機(jī)組采用1臺亞臨界、一次中間再熱CFB 鍋爐，型號為SG-1060/17.4，由上海鍋爐廠生產(chǎn)。鍋爐爐膛底部為雙布風(fēng)板，采用單爐膛，同時(shí)配以4臺旋風(fēng)分離器和4臺外置式換熱器、4臺返料器、1臺省煤器，采用2臺風(fēng)水冷渣器和2臺滾筒式冷渣器聯(lián)合排渣。

在公司B 級及以上檢修時(shí)，爐膛內(nèi)部床料和外置床的床料必須放出，一般爐膛內(nèi)部床料通過輸渣系統(tǒng)進(jìn)入渣倉內(nèi)；外置床內(nèi)的床料則堆在鍋爐廠房零米地面，放置冷卻后將床料裝袋儲存，床料會占用大量的空間，給現(xiàn)場檢修工作造成不便。待檢修結(jié)束后，將儲存的床料人工裝袋吊運(yùn)并輔以卷揚(yáng)機(jī)搬運(yùn)至爐膛人孔處和外置床平臺，通過人孔進(jìn)行加床料工作，在此過程中難免產(chǎn)生揚(yáng)塵，不利于環(huán)保。且因空間狹窄影響效率，導(dǎo)致上床料時(shí)間長。一般情況下單臺鍋爐需500t 床料，采用此種方式需3～4天才能完成床料的加裝，勢必影響機(jī)組啟動并網(wǎng)時(shí)間。在加裝床料過程中人工與機(jī)械交叉作業(yè)，存在一定的安全隱患，亟待改造解決。

2 床料加裝系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

2.1 鍋爐爐膛床料加裝系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

鍋爐爐膛床料加裝系統(tǒng)改造方案的設(shè)計(jì)思路在于充分利用鍋爐現(xiàn)有輸渣和給煤系統(tǒng)，通過新增沖倉、螺旋給料機(jī)和斗提機(jī)等設(shè)備，新增截止閥和管道以實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)加裝床料的目的，如圖1所示。具體過程為：在機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，爐膛內(nèi)部的床料通過輸渣系統(tǒng)排至渣倉內(nèi)暫存；機(jī)組檢修完畢，鍋爐準(zhǔn)備啟動時(shí)，打開截止閥1、截止閥2和截止閥3，使渣倉內(nèi)暫存的床料依次通過管道、緩沖倉進(jìn)入到螺旋給料機(jī)，其后經(jīng)斗提機(jī)提升至原有給煤機(jī)，通過原有給煤系統(tǒng)將床料自動加裝到爐膛內(nèi)部。

圖1 爐膛床料加裝系統(tǒng)

在鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行期間，若爐內(nèi)總物料量小于煙氣攜帶走的細(xì)灰量時(shí)，鍋爐的床壓就會降低，此時(shí)需補(bǔ)充床料以維持鍋爐床壓[6]。采用本改造設(shè)計(jì)，可在CFB 鍋爐爐內(nèi)床壓低或床溫高時(shí)，通過打開截止閥1、截止閥2和截止閥3使渣倉內(nèi)的床料依次通過管道、緩沖倉、螺旋給料機(jī)后經(jīng)斗提機(jī)提升至原有給煤機(jī)，通過原有給煤系統(tǒng)將床料自動加裝到爐膛內(nèi)部；當(dāng)床壓或床溫正常時(shí)，停止螺旋給煤機(jī)、關(guān)閉截止閥1、截止閥2和截止閥3即可停止本系統(tǒng)的運(yùn)行。

因此，本改造方案既可實(shí)現(xiàn)鍋爐啟動前的床料自動加裝，也可以在運(yùn)行過程中通過自動加裝床料調(diào)整床壓和床溫，同時(shí)不影響鍋爐原有系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 鍋爐外置床床料加裝系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)

鍋爐外置床床料加裝系統(tǒng)改造方案的設(shè)計(jì)思路，在于充分利用鍋爐現(xiàn)有輸渣系統(tǒng)對外置床進(jìn)行改造，增加外置床輸渣管路、倉泵系統(tǒng)等以實(shí)現(xiàn)外置床床料自動加裝的目的，如圖2所示。

圖2 外置床加裝床料系統(tǒng)

具體過程為：在外置床底部增設(shè)輸渣管道，并將其與輸渣機(jī)相連通，在機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，外置床內(nèi)部的床料通過輸渣管道進(jìn)入鍋爐原有輸渣系統(tǒng)中，并排至渣倉內(nèi)暫存；機(jī)組檢修完畢、鍋爐準(zhǔn)備啟動時(shí)，啟動倉泵，將渣倉中暫存的床料通過氣力輸送的方式輸送至外置床上部，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)床料的自動加裝，減少人工的勞動強(qiáng)度，同時(shí)減少了人工加床料引起的環(huán)境污染，消除了安全隱患。

3 結(jié)語

通過對爐膛爐內(nèi)、外置床床料加裝系統(tǒng)的改造，既可以實(shí)現(xiàn)鍋爐啟動前的床料自動化加裝，還可實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行過程中通過自動加裝床料調(diào)整床壓和床溫。本設(shè)計(jì)對機(jī)組原有系統(tǒng)的改造內(nèi)容較少，新增設(shè)施也較少，便于實(shí)施，并且投運(yùn)后故障率低、操作簡單、使用方便、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，可有效提高床料加裝速度，節(jié)約時(shí)間，減少人工成本，同時(shí)充分利用原有床料，減少浪費(fèi)，避免揚(yáng)塵的產(chǎn)生，有利于環(huán)境保護(hù)。