福建省龙岩坑口火电厂工程锅炉设计小结
栏目:锅炉设计 发布时间:2018-08-21

电厂概况

福建省龙岩坑口火电厂位于龙岩市新罗区雁石镇,电厂厂区位于新芦村东侧、柯溪村南侧的平地上。电厂南距雁石镇约2.5km,龙岩市约25km

福建省龙岩坑口火电厂工程一期建设规模为4X135MW凝汽式汽轮发电机组。锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的440t/h超高压中间再热循环流化床锅炉;汽轮机为4135MW超高压中间再热凝汽式汽轮机,其中12号机组汽机由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产,34号机组由东方汽轮机厂生产;汽轮发电机均为山东济南发电设备厂生产的135MW汽轮发电机。公用系统按4×135MW考虑。1234号机组分别在20059月、200512月、20065月和20069月通过96小时满负荷试运行。

锅炉专业设计简介

2.1  燃料及脱硫剂

2.1.1  煤质:福建龙岩无烟煤。

2.1.2  点火及助燃用油

点火和低负荷助燃油为0号轻柴油。

2.1.3  脱硫剂

掺烧石灰石进行炉内脱硫,石灰石来自福建省龙岩市,采用汽车运输方式。

2.2  锅炉规范

型式:超高压中间再热循环流化床锅炉

台数:4

主要设计参数:(括号内为34号机)

                                            B-MCR       

过热蒸汽流量          t/h                     440    

过热蒸汽出口压力      MPa(g)                 13.7        

过热蒸汽出口温度      ℃                    540   

再热蒸汽流量          t/h                  354.54(360.67) 

再热蒸汽进口压力      MPa(g)                 2.74(2.82) 

再热蒸汽进口温度      ℃                  322.7 (332.3)

再热蒸汽出口压力      MPa (g)                 2.56 (2.64)

再热蒸汽出口温度      ℃                  540

给水温度:            ℃                  249(252.4)

热风温度              ℃                      220  

排烟温度              ℃                      142   

锅炉计算热效率(设计煤种,低位发热量) %     88.62

锅炉保证热效率(设计煤种,低位发热量) %     88

2.3  燃烧系统及辅助设备选择

a.采用新型高效洁净燃烧的循环流化床锅炉,在炉内掺烧石灰石进行炉内脱硫。

b.采用二级点火系统,即由高能点火油枪点燃轻油,再点燃煤,油枪采用简单机械雾化。

c.点火及助燃用油为0号轻柴油。

d.烟风系统设250%容量一次风机;250%容量二次风机;2100%容量冷渣器风机,一运一备;350%容量的高压流化风机,两运一备;250%容量吸风机;1台五电场除尘器。

e.给煤为后墙二级给煤,每条给煤线容量为120%BMCR的耗煤量。

f.飞灰再循环系统设2台飞灰再循环风机。

g.启动用烟煤点火,每炉设一个烟煤仓和一台烟煤给煤机。

设计优缺点小结

 目前,四台锅炉能稳定连续运行,从设计的角度来看,锅炉厂的锅炉设计和设计院的辅机选型、烟风煤系统设计总体是合理的,有许多的优点可以肯定的,如锅炉选型合适,燃烧稳定,能连续运行;设置烟煤仓主要为加快启动时间和节省燃油起到应有作用;给煤系统煤仓设置疏松机起到一定作用;耐压刮板给煤机的给煤口经改进不堵煤。也存在部分不足之处,如锅炉厂配套的风水联合冷渣器无法连续运行;炉床温度运行比设计低;过热器温度偏低;一次风运行风量与风压比设计值小,风门开度很小等问题,有待以后改进。

3.1  锅炉选型

福建无烟煤煤质干燥无灰基挥发份(Vdaf)低,难着火、难稳燃、难燃烬,灰熔点低,属典型的劣质无烟煤。因煤质的特殊性,燃用福建无烟煤锅炉的大型化,是摆在大家面前的一个课题,锅炉选型是否合适,对整个工程意义重大,直接影响到整个电厂是否能连续稳定运行,全厂的热效率和经济性是否能维持在一个较高水平(相对燃福建无烟煤电厂),我院对此极为关注,从可研一开始就会同业主进行调研,征集各个锅炉厂的意见,编写了《锅炉选型专题报告》,对135MW级循环流化床锅炉和“W”火焰煤粉锅炉进行比选,推荐采用循环流化床锅炉,在招标阶段,会同省内锅炉方面的专家,极力推荐循环流化床采用汽冷旋风分离器。

目前,从四台锅炉运行的情况来看,燃烧稳定,床温控制在920℃-950℃,炉床和回料腿基本不结焦,能稳定连续运行,锅炉热效率可达86(除尘器第一电场收集的飞灰,其飞灰再循环未投),不投油最低稳燃负荷约50%,基本达到预期目标,相信经过不断摸索,各指标还会提高,因此,我们认为锅炉选型是合适的,适宜燃用福建无烟煤,为300MW级锅炉选用循环流化床锅炉提供有力的支撑。

3.2  设置烟煤仓

福建无烟煤着火难,要在650℃以上,有时高达900℃才能稳定着火燃烧,加上来煤的多样性,入炉煤煤质和粒度难以保证,因此,设置了烟煤仓,几何容积35m3,主要是启动时用烟煤点火,另外烟煤可在锅炉压火运行用,也可用烟煤仓上启动床料。

一台锅炉冷态启动时:投油——投无烟煤(650℃时投)——断油:实际耗油量约25吨。而采用投油到450℃时投烟煤,750℃时投无烟煤的启动方案,实际耗油量约15吨,耗烟煤约20吨。

启用点火煤系统可以节省燃油消耗,节省运行费用,每次启动节省费用计算如下:

1) 投油到投无烟煤(650℃时投)点火实际耗油量约25吨。

燃油耗费:

燃油消耗:25吨(一台炉)

燃油价格:0.495万元/

燃油耗费:0.495×25 = 12.375(万元)

2) 投油到450℃时投烟煤,750℃时投无烟煤,实际耗油量约15吨,烟煤约20吨。

燃油耗费:

燃油消耗:15吨(一台炉)

燃油价格:0.495万元/

燃油耗费:0.495×15 = 7.425(万元)

烟煤耗费:

假定点火烟煤低位发热量为21300KJ/kg

标煤价格:460/吨;

燃煤消耗:20吨(一台炉);

折算到标煤:20×21300/7000×4.1868=14.5t

标煤耗费:14.5×4606670

总点火耗费:7.4250.6678.092万元

每点火一次启用烟煤系统比直接点燃无烟煤节省费用: 12.375-8.092=4.283万元

从以上可以看出,锅炉冷态启动一次采用油和烟煤联合启动比只采用油启动节省费用4.283万元,而增加烟煤系统初投资将增加约40万,估计在一年时间就能收回投资,可见将来运行将节省不少运行费用。

3.3  给煤系统

锅炉给煤为后墙二级给煤,无烟煤从无烟煤仓经电动插板门后落到耐压称重皮带给煤机,由皮带给煤机送至刮板给煤机后送入炉膛,每条给煤线容量为120%BMCR的耗煤量。                                                

每台炉设两个几何容积348m3无烟煤仓,无烟煤仓内忖不锈钢,在煤斗入口(大小800mmx800mm)至上部3m处安装煤斗疏松机,刚开始运行时,煤斗时有堵煤,主要在混凝土煤斗出口至耐压称重给煤机入口约1.5米的长度,煤斗疏松机能疏松到的位置不堵。堵煤主要原因是煤比较潮湿,后来,上煤注意上干燥一些的煤,这样,运行基本顺畅。安装的煤斗疏松机是有效果的。

在耐压刮板给煤机的落料口,取消了常规的容易堵煤的旋转给料阀,安装一道手动插板门和一道电动可调插板门,并且采纳哈锅厂的意见,对直接接入的二次风密封风直接连接接口进行处理,改为风箱连接,解决了许多同类电厂在此堵煤的问题。下图为直接开孔图1和风箱连接图2

 

                             

3.4  冷渣器

本工程一号机使用的冷渣器为风水联合冷渣器,由锅炉厂供货,1号机从一开始运行就会堵煤、结焦,都是从事故排渣口进行排渣,造成热量损失,操作运行困难,锅炉底层灰渣污染严重。主要原因是福建无烟煤的煤层较薄,煤矿较小,矿点多,来煤煤质具有多样性且参有石块和矸石,输煤破碎系统运行困难,入炉煤粒度难以保证;有时来煤煤质灰分较大也是一个原因。

  对风水联合冷渣器无法正常运行情况,在234号炉安装时,改用滚筒冷渣器,取消冷渣器冷却风机,其冷却水仍用凝结水,接一根抽空气管到烟道。滚筒冷渣器运行状况良好,能保持连续稳定运行,目前,1号炉也改为滚筒冷渣器,需要解决的是冷渣器排渣至渣仓的输送问题。

3.5  仪用压缩空气

本工程共设置530Nm3/min螺杆空压机,仪用压缩空气设计为:4台机组用气量最大时运行330Nm3/min螺杆空压机。按锅炉厂家提供的压缩空气量加上各仪表阀门用气全厂共3576 Nm3/h,考虑微热再生损失10%,另外考虑20%裕量,需要容量4720 Nm3/h3台机组运行时共5400 Nm3/h。每台机组仪用压缩空气量如下:

1)油枪和点火器套管用压缩空气量为720Nm3/h(可用高压流化风或二次风代替)。

2)火焰检测器套管用仪用压缩空气量为72 Nm3/h

3)料位监视器、锥形阀、防堵型测压元件和其它气动阀门仪用气量250 Nm3/h

4)汽机仪用气量50 Nm3/h

5)化水用气量300 Nm3/h(全厂)

实际运行,全厂需要约530Nm3/min空压机运行才能满足其用量,其原因主要是锅炉用气点多,其用气量难以提资准却、冷却用气用阀门很难控制量。

现场解决的办法是把油枪和点火器套管用压缩空气、火焰检测器套管用压缩空气改用除灰专业原气力出渣空压机提供压缩空气。

建议以后135MW级及以上循环流化床锅炉设计压缩空气量时应考虑:1、如果锅炉有连续送压缩空气冷却的量应考虑1.5~2倍的压缩空气量。2、类似油枪和点火器套管用压缩空气可用高压流化风或二次风代替的尽量考虑用其它风机。

3.6  冷一次点火风风门

冷一次风去点火筒原设计用一道调节门,在正常运行时一道调节门关闭不严,漏风大,会引起尾部排烟温度提高,炉床温度降低,降低了锅炉热效率。

现在总管上增加一道电动门,减少漏风。

3.7  锅炉运行情况

锅炉如果排除上煤和出渣的因素,基本能稳定燃烧,连续运行,例如,1号炉在额定负荷时,床温,炉膛和和回料腿的温度约920~930℃,基本不结焦,能稳定连续运行,但也存在一些问题,比如:1 .运行床温920~930℃与设计温度960℃有偏差;2.刚开始运行排烟温度约150℃,运行一段时间后排烟温度约180℃;3.主汽温度~525℃偏低;4.一次风机风量和风压值小,设计值240121Nm3/h,18.232KPa,运行约120000Nm3/h,12.0KPa,与设计值偏差较大(一次风机和风压时根据锅炉厂提供数据设计的)。这些运行参数,将为锅炉厂将来设计类似锅炉提供数据,进一步研究该如何改进锅炉设计。

结束语

本文简要介绍了福建省龙岩坑口火电厂(4×135MW)工程锅炉专业设计的原则特点,对其优缺点进行小结,介绍较为重要或较新问题的处理方法,供同类机组设计参考,还有许多的小问题不再一一罗列。

 

文章作者:福建省电力勘测设计院 杨成达