秦皇热电厂300MW循环流化床锅炉燃烧系统设计技术特点分析

176秦皇岛热电厂300MW循环流化床锅炉燃烧系统设计技术特点分析龚立贤陈赢展王建荣（北京国电华北电力工程有限公司）【摘要】本文介绍了秦皇岛热电厂三期工程扩建2台300MW机组采用循环流化床锅炉燃烧系统设计的技术特点。文中介绍了煤质资料、石灰石分析资料。本文介绍分析了引进法国阿尔期通技术，东方锅炉集团公司生产的1025t/h循环流化床锅炉特点。本文介绍分析了燃烧系统设计的特点，并介绍了主厂房布置特点。本文供大家参考。【关键词】循环流化床锅炉前言：秦皇岛热电厂一期工程装设2台200MW抽凝两种机组，二期工程装设2台300MW凝汽机组，一、二期工程总容量1000MW，已安全稳定运行多年。三期工程经国家发改委核准扩建2台300MW亚临界参数，一次中间再热，抽汽供热，凝汽式汽轮机组，配套法国阿尔斯通公司循环流化床锅炉技术，国内生产的1025t/h亚临界参数循环流化床锅炉。三期工程预计2006年年内建成投产。循环流化床锅炉燃烧稳定，适宜各种燃料，特别适宜燃烧低热值煤，具有燃烧温度低，排放NOX少（≤200mg/Nm3），采用添加石灰石脱硫，脱硫效率可达90%以上，为清洁燃烧。300MW循环流化床锅炉为国内最大的循环流化床锅炉，为交流设计经验，特编写了《秦皇岛热电厂300MW循环流化床锅炉燃烧系统设计技术特点分析》。为使大家了解更多情况，本文对300MW循环流化床锅炉做了介绍外，也对300MW汽轮机，发电机规范及其主厂房布置做了介绍。本文供大家参考。1．燃料燃用唐山开滦劣质烟煤，用火车运输。其设计和校核煤质资料见下表。煤质及灰成分分析表项目符号单位设计煤种校核煤种1校核煤种2校核煤种3全水分M1%5.2216.47.27.9内在水分Minb%1.018.551.070.75干燥无灰基挥发分Vdaf%37.9738.6334.9037.26收到基灰分Aar%41.920.831.2746.01收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg16149.2178702009014550(kcal/kg)3863.4427548063480收到基碳Car%40.0448.5751.6237.38收到基氢Har%2.892.912.982.60收到基氧Oar%6.499.805.164.11177收到基氮Nar%0.710.470.850.66收到基硫Sar%0.731.020.921.33可磨性指数HGI67687064粒度mm灰成分分析二氧化硅SiO2%51.3658.2850.1553.64三氧化二铝Al2O3%34.1016.4933.6329.94三氧化二铁Fe2O3%4.207.864.615.90氧化钛TiO2%1.220.651.091.16氧化钙CaO%2.455.863.612.70氧化镁MgO%1.391.001.201.80氧化钾K2O%1.351.381.031.64氧化钠Na2O%0.210.410.340.18三氧化硫SO3%1.236.372.061.79二氧化锰MnO2%0.030.040.030.04其它%变形温度DT℃1500112015001500软化温度ST℃1500121015001500流动温度FT℃1500132015001500锅炉点火和助燃采用0号轻柴油，燃油由汽车运输。2．石灰石采用石灰石做脱硫剂剂，石灰石由秦皇岛市抚宁县驻操菅石灰石矿供应，其石灰石分析资料见下表：石灰石分析资料表项目符号单位数值烧失量（暂定）%～40二氧化硅SiO%4.79三氧化二铁Fe2O3%1.29三氧化二铝Al2O3%0.93氧化钙CaO%49.63氧化镁MgO%1.6氧化钾+氧化钠K2O+Na2O%0.55粒度mm13．循环流化床锅炉型式及主要规范为亚临界参数，一次中间再热，单炉膛，自然循环，平衡通风，固态排渣，半露天岛式布置，全钢架悬吊结构，汽包循环流化床锅炉。锅炉由东方锅炉集团股份有限公司按法国阿尔斯通技术制造。主要技术参数见下表：锅炉主要技术参数表178名称单位BMCR过热蒸汽流量t/h1025过热器出口蒸汽压力MPa.g17.40过热器出口蒸汽温度℃540再热蒸汽流量t/h839.5再热器进口蒸汽压力MPa.g3.813再热器出口蒸汽压力MPa.g3.633再热器进口蒸汽温度℃325再热器出口蒸汽温度℃540省煤器进口给水温度℃281.9空预器进/出口一次风温度℃36/281空预器进/出口二次风温度℃36/281空预器出口烟气修正后温度℃124汽包压力MPa.g18.7锅炉热效率（按低位发热量）%91.9脱硫效率%94锅炉最低不投油稳燃负荷%BMCR35SO2排放值（6%含O2量的干烟气）mg/Nm3195NOx排放值（6%含O2量的干烟气）mg/Nm3≤4004.300MW循环流化床锅炉特点介绍我国哈锅、上锅、东锅联合向阿尔斯通公司引进了斯坦因型大型循环流化床锅炉技术，第一台300MW循环流化床锅炉做为示范工程安装在四川白马电厂，现已通过168小时试运。从第3台300MW循环流化床锅炉开始，便可自主设计，自主制造，国产化率逐步提高。秦皇岛热电厂三期工程300MW循环流化床特点介绍如下：4.1炉本体炉膛为单炉膛裤叉型式，下部分为两个支腿，每个支腿底部有一个布风板。回料器为单腿回料器，共有4个，分别对应4个旋风分离器。带有4个外置循环床，分别布置在锅炉两侧，对应每个旋风分离器。外置床实质是流化式热交换器，位于旋风筒和炉膛之间的回路中。4.2旋风筒旋风筒为常规的保温式，保温层较厚。共4台旋风筒，布置在炉两侧外置床上方。4.3燃烧器管道燃烧器位于一次风至炉膛下部风箱的一次风道里，在锅炉启动时，加热一次风，缩短启动时间。4.4空气予热器采用四分仓空预器，一次风仓位于二次风中间，可减少一次风风量。4.5冷渣器采用流化床型冷灰器2台，其流化风来自流化风机，冷却介质主要为外部引接的冷却水。4.6助燃器设有助燃器，助燃器布置在布风板上方的炉膛壁上，当床温达480℃左右时，助燃器投运。助燃器主要是启动和低负荷（30%负荷）助燃用。4.7加砂系统179设有一套加砂系统。锅炉冷态启动时，需要预先往炉膛底部加入砂作为床料。储砂罐里的砂通过斗式提升机到砂仓，砂仓里的砂再通过给砂设备和给煤机经过热风回料管进入炉膛。4.8炉膛温度调节调节外置床中进入炉膛的冷灰和热灰比，可以较准确的调节炉膛温度。4.9蒸汽温度调节过热蒸汽温度的调节是通过喷水减温来实现。再热蒸汽温度的调节是通过调节外置床中灰流量以及事故状态喷水减温来实现。4.10系统复杂程度系统相对复杂：系统中风机数量较多。除两台一次风机，两台二次风机外，还有五台回料器密封和流化风机，五台外置床和冷灰器流化风机。设有一套砂系统。煤是通过机械式给煤设备进入热灰回料器而进入炉膛，前后墙各两台。石灰石粉是由气力输送管道直接进入炉膛，前后墙各两点。5.燃烧系统设计技术特点分析5.1燃煤量锅炉燃煤量计算见下表：燃煤量计算表（两台炉）项目单位设计煤种校核煤种1校核煤种2校核煤种3小时燃煤量t/h372.4318.6285.6399.52日燃煤量t/d8192.87009.26283.28789.44年燃煤量104t/a208.5178.4159.9223.7说明：a）锅炉的年设备利用小时数按5600小时计算；b）锅炉日设备利用小时数按22小时计算；c）锅炉连续排污率1%；d）燃煤量按锅炉BMCR工况计算；e）锅炉热效率按91.9%计算。5.2石灰石耗量锅炉石灰石耗量计算见下表：石灰石耗量计算表（两台炉）项目单位设计煤种校核煤种1校核煤种2校核煤种3小时耗量t/h25.220.617.241日耗量t/d554.4453.2378.4902年耗量104t/a14.1111.549.6322.96说明：a）石灰石耗量按锅炉BMCR工况计算；b）按硫的排放量195mg/Nm3计算；180c）石灰石粉粒度：1mm；d）锅炉的年设备利用小时数按5600小时计算；e）锅炉日设备利用小时数按22小时计算。5.3燃烧系统的拟定循环流化床锅炉燃烧系统具有燃料适应性广：燃烧效率高；负荷调节范围大；高效脱硫；氮氧化物（NOx）排放低；燃料预处理系统简单；给煤点少；易于实现灰渣综合利用，洁净燃烧的特点。系统组成如下：(1)煤供给系统原煤经过粗碎机和细碎机两级碎煤机破碎（粒度8mm）后进入钢煤斗，煤斗里的煤经过皮带称重给煤机和刮板给煤机进入密封回料管上（旋风分离器至炉膛的回料管），与旋风分离器分离下来的灰一起进入炉膛燃烧。(2)石灰石供给系统外购石灰石粉（粒度1mm）进入石灰石粉仓，石灰石粉仓里的石灰粉通过管道由石灰石送料风机用空气输送喷入炉膛，作为脱硫剂进行炉内脱硫。(3)一次风系统一次风经过一次风机、一次风暖风器、四分仓回转式空预器后进入炉膛下部的风箱。一次风主要是作为炉膛的物料流化风。在一次风管上设有风道燃烧器，在锅炉启动时加热一次风，缩短启动时间。在锅炉炉膛布风板上，还设有助燃器，当床料温度到450℃左右时，该燃烧器投运。助燃器主要是启动和低负荷时（30%负荷）助燃用。(4)二次风系统二次风经过二次风机、二次风暖风器和空预器后进入炉膛。二次风主要是作为燃料燃烧的助燃风。(5)高压风系统该系统由五台回料器密封和流化、外置床和冷灰器流化风机组成。五台高压流化风机向旋风筒下的四台回料器提供流化风和密封风，同时向四台外置床和二台冷渣器提供流化风，四台运行、一台备用。(6)烟气系统炉膛产生的烟气从炉膛出来后先经过旋风分离器。在旋风分离器里，较粗的灰被分离出来，烟气进入锅炉尾部受热面，经过省煤器、四分仓回转式空预器、电除尘器和引风机，由烟囱排入大气。从旋风分离器分离出来的灰进入密封回料器（锥形阀），然后一部分通过回料管直接进入炉膛（热灰），而另一部分灰则进入外置床，经过换热后再通过另外的回料管进入炉膛（冷灰）。通过调节热灰和冷灰比可以比较准确地控制床的温度。(7)砂系统锅炉冷态启动时，需要预先往炉膛底部和外置床中加入砂作为床料。5.4燃烧系统计算其计算成果见下表：燃烧系统计算成果表序号名称称号单位设计煤种校核煤种1校核煤种2校核煤种31锅炉实际耗煤量Bgt/h186.2159.3142.8199.762锅炉计算燃煤量Bjt/h182.98158.01140.57196.201813理论空气量VoNm3/kg4.1304.8105.2303.9104理论烟气量VyoNm3/kg4.415.2505.5304.2005一次风机出口一次风温tkyⅠ’℃303030306二次风机出口二次风温tkyⅡ’℃252525257空预器出口一次风温tkyⅠ’℃2812812812818空预器出口二次风温tkyⅡ’℃2812812812819排烟温度(修正后)tpy℃12412412412410空预器进口一次风量(每台炉)Nm3/h37538037370036462038076411空预器进口二次风量(每台炉)Nm3/h45076044824043462045883612空预器出口烟气量(每台炉)m3/h152555515483731469425155723913空预器出口烟气比重kg3/h0.91540.89110.90910.914614引风机进口烟气量(每台炉)m3/h159720116199551538922163006215引风机进口烟气比重kg3/h0.92890.90580.92290.92825.5燃烧系统设备选择(1)煤仓每炉设4座煤仓，每座煤仓有效容积440m3，能贮存设计煤种10小时耗煤量，符合设计规程要求。煤仓由圆筒形钢煤仓及金属煤斗组成，内衬防磨材料。(2)石灰石粉仓每炉设1座石灰石粉仓，有效容积48m3，能贮存设计煤种石灰石耗量的4小时，校核煤种3耗量的3个多小时，符合设计规程的要求。(3)给煤机每炉设4台电子称重式给煤机，出力0～70t/h。在给煤机后设4台埋利板给煤机，出力70t/h，由于锅炉落煤点有远有近，故设2个长链埋刮板给煤机和2个短链埋刮板机。(4)一次风机一次风风量小，风