给煤系统在锅炉诸系统中占有重要地位,其安全性和可靠性,对锅炉的长期稳定运行起着决定性的作用。在循环流化床锅炉系统中尤其如此,循环流化床锅炉不需要设置制粉系统,经破碎符合一定粒度要求的煤由给煤系统直接送入炉膛,石灰石的给料量主要是根据给煤量进行调节的,给煤的精确计量和灵活调节就显得极其重要。220 t/h及以上大型循环流化床锅炉有多个给料点,分别设置在锅炉前墙和回料阀上。据此,给煤系统可以拟定出多种方案,论述如下。
1 设计方案论述
1.1 前煤仓方案
煤仓间布置在锅炉前部,前墙给料子系统为2级给煤,第1级给煤机可采用埋刮板式或电子称重皮带式,第2级给煤机采用埋刮板式;回料阀给料子系统为2级给煤(第1级给煤机可采用埋刮板式或电子称重皮带式,第2级给煤机采用埋刮板式)或3级给煤(第1级给煤机采用电子称重皮带式,第2及第3级给煤机采用埋刮板式)。 1.1.1 前墙给料子系统采用2台埋刮板给煤机串联,第1台给煤机接受煤仓落煤,将其输送到第2台给煤机(上部中间1个进料口,下部两端各1个出料口的双向输送结构),将煤送到前墙给料点进入炉膛。 回料阀给料子系统亦采用2台埋刮板给煤机串联,第1台给煤机接受另一个煤仓落煤,将其输送到第2台给煤机(上部一端1个进料口,下部中间和另一端各1个出料口的双机槽输送结构),将煤送到回料阀给料点进入炉膛。 其特点是:全采用埋刮板给煤机,系统简单,造价低,但存在计量精度低、调节灵活性差等不足。某一工程的给煤系统即采用的这种方案,所装设的核子称没有投上,没有实现计量和调节,石灰石系统也没有投上,循环流化床锅炉的脱硫等环保效益没有充分发挥出来。
1.1.2 前墙给料子系统和回料阀给料子系统都采用2台给煤机串联,第1台均为电子称重皮带给煤机,第2台均为埋刮板给煤机(其结构与1.1.1的下部给煤机相同)。 其特点是:第1级均装设了调节性能好计量精度高的电子称重皮带给煤机,可以很好地适应锅炉变工况运行和石灰石给料量的调节,提高锅炉的经济性。缺点是回料阀给料子系统的第1级电子称重皮带给煤机较长,达20 m以上,还没有运行经验。如果制造厂采取有效措施防止皮带跑偏及壳体泄漏等问题的发生,此方案是一个造价较低、调节性能好、计量精度高的给煤系统,应用前景很好。 1.1.3 前墙给料子系统为2级给煤;回料阀给料子系统为3级给煤,第1级均装设电子称重皮带给煤机,由于距回料阀给料点较远,增加了1台埋刮板给煤机,这样可使第1级电子称重皮带给煤机采用标准规格的,该给煤机接受煤仓落煤,将其输送到沿锅炉侧墙布置的第2级埋刮板给煤机,然后输送到给料点上方的第3级埋刮板给煤机,将燃料送入炉膛。此系统的布置见图2。此方案国外有大量的实际运行经验,国内的杭州热电厂二期工程采用了此系统,投产以来运行状况良好。大连香海电厂和四川涪陵电厂也采用了此系统。缺点是系统较为复杂,造价较高。
1.2 侧煤仓方案 煤仓间布置在锅炉侧面,煤仓距给料点较近,前墙给料子系统和回料阀给料子系统都采用2台给煤机串联。第1级给煤机可采用埋刮板给煤机,如前所述,计量精度低调节灵活性差;亦可采用电子称重皮带式,但价格偏高。第2级装设埋刮板给煤机,其结构型式为上部一端1个进料口,下部中间和另一端各1个出料口的双机槽输送给煤机,将煤送到给料点进入炉膛。 此方案的特点是煤仓间可以布置在锅炉的侧面,输煤栈桥可能大为缩短,前墙给料子系统和回料阀给料子系统可采用相同结构型式的给煤机,煤仓距给料点也较近,给煤系统得以简化,可提高系统的安全性和可靠性,可大幅度降低工程造价。
总之,无论哪种方案,前墙给料子系统和回料阀给料子系统都按100%出力设计,无论哪一个子系统出现故障,另一子系统都能满足锅炉最大负荷运行。正常运行方式为将60%的燃料送到回料阀给料点,而将40%的燃料送到前墙给料点,或者各将50%的燃料送到前墙给料点和回料阀给料点。
2 影响给煤系统设计的主要因素
2.1机组容量和运行条件。由于机组容量的增大,为保证燃料在燃烧室内均匀分布,应有足够的给料点,给料点数量的不同,给煤机的配置和系统设计也将不同。 2.2 燃料特性。由于燃料特性的不同决定着系统全部采用或部分采用皮带给煤机。 2.3 给煤系统出力的裕度要求。由用户提出的给煤系统出力的裕度大小,对系统设计起着决定性作用。 2.4 工程场地的限制。工程场地的情况决定着给煤机的配置和布置方案的确定。 2.5 设计者及用户对设备的偏爱或以往的运行经验。设计者及用户对设备的偏爱,对设备选择和系统拟定将产生重要影响;以往的运行经验对给煤系统的设计具有重要的指导作用。 2.6 设备、安装、运行和维护费用。建设费用高低和运行经济性,是对系统各设计方案取舍的关键。
3 给煤系统设计应注意的几个主要问题
3.1由于循环流化床锅炉为正压运行,为防止炉膛烟气沿给煤机倒流,给煤系统应设计成正压系统,要向给煤机送入密封风。因此给煤机既要承压又要有良好的密封。 3.2 由于给料点上方的给煤机结构特殊,要采取有效措施使2个给料点下料均匀。 3.3 要有效地防止给煤机出现断链、漂链(带)、卡涩等故障。对于发生断煤、堵煤、欠煤等现象时要发出报警,及时处理和适时调节,使给煤量跟随锅炉负荷的变化而改变。 3.4 在煤的磨蚀性、粘结性、腐蚀性都较严重的情况下,带式输送机的性能优于链式输送机,因此,可用一般皮带给煤机代替埋刮板给煤机。
4 对未来给煤系统设计的几点建议
4.1尽可能采用皮带给煤机,尤其是第1级给煤机,其优点是多方面的,它的维护强度也低于埋刮板给煤机,因此,不要全部采用埋刮板给煤机。 4.2 当机组容量较大、锅炉有多个给料点时,为保证燃料在燃烧室内均匀分布,并受到空间限制,可考虑采用气力输送系统。 4.3 简化整个给煤系统设计,串联的给煤机不应过多,这样可以消除潜在的故障隐患。 4.4 主厂房煤仓间最好采用钢结构,并且与锅炉第1排钢柱合并,这将使煤仓下料点与锅炉给料点距离大为缩短,回料阀给料子系统就可采用第1级电子称重皮带给煤机的两级给煤,不仅减化了系统,减少故障率,而且可以降低煤仓间高度,也可减少占地面积,大大降低工程造价。 4.5 当条件具备,技术经济合理时,可采用侧煤仓方案,这将使煤仓下料点与前墙给料点和回料阀给料点的距离接近且较短,第1级采用电子称重皮带给煤机,第2级采用埋刮板给煤机(前墙给料子系统和回料阀给料子系统给煤机结构型式相同):石灰石的出料口位置对应炉墙也近乎对称,利于石灰石料的输送。 4.6 为了适应锅炉负荷变化,控制燃料供给速度,所有带式和链式输送机都应采用变速驱动。
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