1、概述
目前隨著城市中的舊城改造和國(guó)家節(jié)能減排政策的出臺(tái)，供暖負(fù)荷越來越大，但是由于熱電廠的建設(shè)和城市供暖負(fù)荷的發(fā)展不能同步，而供暖用戶又急于用熱，在熱電廠建成前，必須先建設(shè)鍋爐房以滿足供暖用戶的用熱要求，當(dāng)熱電廠建成后將由熱電廠供熱，所建鍋爐房可以作為熱電廠的調(diào)峰或備用供熱熱源。傳統(tǒng)的鏈條爐排高溫?zé)崴仩t受爐排限制，熱功率增大受限（目前投入運(yùn)行的大功率鏈條爐排高溫?zé)崴仩t以70 MW為主），鏈條爐排高溫?zé)崴仩t已經(jīng)不能滿足供暖負(fù)荷高速發(fā)展的需要。循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)是：鍋爐熱效率較高，運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，燃料適應(yīng)性廣，污染物排放量低。國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要指出“發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。鼓勵(lì)企業(yè)充分利用劣質(zhì)煤、煤炭洗選加工副產(chǎn)品。”因此，大型循環(huán)流化床鍋爐隨之進(jìn)入供熱市場(chǎng)。現(xiàn)以山西省孝義市集中供熱鍋爐房工程(5×116 MW)為例，對(duì)大型供熱循環(huán)流化床鍋爐房的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。
2、工程實(shí)例
2.1 工程概況
山西省孝義市集中供熱鍋爐房廠區(qū)占地面積為89 530 m2。安裝5臺(tái)116 MW循環(huán)流化床熱水鍋爐，其中一期工程安裝3臺(tái)，預(yù)留2臺(tái)位置。運(yùn)煤、煙囪等公用設(shè)施按5臺(tái)設(shè)計(jì)。單臺(tái)循環(huán)流化床熱水鍋爐額定產(chǎn)熱量為116 MW，額定供水溫度為130℃，額定回水溫度為70℃，循環(huán)流化床熱水鍋爐額定設(shè)計(jì)壓力為1.6 MPa。
2.2水系統(tǒng)
熱水供熱系統(tǒng)由熱源處的循環(huán)流化床熱水鍋爐、外網(wǎng)供回水管及熱用戶組成一個(gè)封閉的熱水循環(huán)系統(tǒng)。孝義市城區(qū)較為平坦，鍋爐房地面標(biāo)高為744 m，市區(qū)地面最高點(diǎn)標(biāo)高為766 m。可采用變頻補(bǔ)水泵補(bǔ)水定壓的方式。補(bǔ)水泵定壓設(shè)備簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，是目前國(guó)內(nèi)集中供熱系統(tǒng)最常用的定壓方式。
熱網(wǎng)循環(huán)泵的選擇：一期循環(huán)流化床熱水鍋爐房總供熱負(fù)荷為3 x116 MW，一級(jí)熱網(wǎng)的供／回水溫度為130℃/70℃，供熱半徑為8 km。系統(tǒng)循環(huán)水量的計(jì)算公式為：
熱力系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，計(jì)算循環(huán)水泵的揚(yáng)程時(shí)，只考慮克服整個(gè)系統(tǒng)的阻力，可按式(2)計(jì)算。供回水管網(wǎng)阻力為0.8 MPa，鍋爐房?jī)?nèi)部管網(wǎng)阻力為0.15 MPa．熱力站阻力為0.1 MPa，總阻力為1.05MPa。循環(huán)水泵揚(yáng)程的計(jì)算公式為：
h=1.2(Hi+ H2+ H3)=1.26 MPa (2)式中H-循環(huán)水泵揚(yáng)程，MPa
Hi——熱源廠內(nèi)部阻力，MPa
H2——外網(wǎng)供回水管道阻力，MPa
H3——熱力站阻力，MPa
根據(jù)供熱系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的量調(diào)節(jié)及循環(huán)流化床鍋爐特點(diǎn)，確定每臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐配1臺(tái)循環(huán)水泵，再備用l臺(tái)。根據(jù)3臺(tái)循環(huán)水泵并聯(lián)運(yùn)行的總性能曲線與管道性能曲線，確定單臺(tái)循環(huán)水泵循環(huán)水量為2 160 t/h，揚(yáng)程為1.262 MPa，功率為1 000kW。
2.3燃燒系統(tǒng)
①系統(tǒng)概況
每臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐爐前設(shè)置有效容積為500 m3原煤倉1臺(tái)，容納鍋爐額定負(fù)荷下10 h的耗煤量，每臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐配3臺(tái)刮板給煤機(jī)，將煤從原煤倉給人鍋爐。鍋爐點(diǎn)火用-10號(hào)輕柴油，輕柴油由油泵房送至鍋爐房，循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火采用油槍床下點(diǎn)火，燃油采用壓縮空氣霧化。
每臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐配置一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)各1組，分別采用羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)，1用1備。冷風(fēng)經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱，一次熱風(fēng)送入爐膛底部風(fēng)室，二次熱風(fēng)送入爐膛中部風(fēng)箱，循環(huán)流化床鍋爐返料采用高壓羅茨風(fēng)機(jī)。循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過布袋除塵器，由引風(fēng)機(jī)送入脫硫裝置后進(jìn)人煙囪。
②燃料系統(tǒng)
DTⅡ型帶式輸送機(jī)選型：本鍋爐房的運(yùn)煤系統(tǒng)按二班工作制，每班實(shí)際有效工作時(shí)間按5h計(jì)。
輸煤系統(tǒng)運(yùn)輸量：
選用運(yùn)輸量為400 t/h，寬度為1000 mm的DTⅡ型帶式輸送機(jī)2條。其中l(wèi)條運(yùn)行，1條備用，且有2條同時(shí)運(yùn)行的可能。 循環(huán)流化床鍋爐燃料一般粒度為0.8 mm，以使燃料顆粒在流化床中有較長(zhǎng)的平均停留時(shí)間。
三門峽富通新銷售的生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑制粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
破碎機(jī)選型：破碎機(jī)的主要形式有雙輥式、環(huán)錘式和錘擊式。
雙輥式破碎原理為碾壓，通過調(diào)整兩輥間距來調(diào)整出料粒度。這類破碎機(jī)不易產(chǎn)生過細(xì)粒度，燃燒時(shí)要求鼓風(fēng)量小，粉塵小，對(duì)環(huán)境污染小，在煤中含有鐵件、矸石等難破碎雜物時(shí)，有自我保護(hù)功能，缺點(diǎn)是維護(hù)量大。
環(huán)錘式破碎機(jī)在出料口處設(shè)有破碎篩篦，篦孔的尺寸根據(jù)要求的出料粒度在出廠時(shí)一次確定，運(yùn)行時(shí)無法調(diào)整出料粒度。由于煤質(zhì)水分比較大，加上業(yè)主沒有投資干煤棚，在燃煤較濕的情況下，易導(dǎo)致粘堵。如果在這種工況條件下使用環(huán)錘式破碎機(jī)，勢(shì)必影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
對(duì)于錘擊式破碎機(jī)，當(dāng)煤進(jìn)入破碎機(jī)后，受到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的沖擊作用而被初碎，此時(shí)的煤獲得動(dòng)能，高速?zèng)_向破碎板（齒板），再次被破碎，經(jīng)過破碎板的反彈，再次彈向錘頭。如此反復(fù)，煤在破碎腔中多次破碎，在此過程中，煤還受到煤塊之間的沖擊以及碾壓。最后，煤從排料口排出。錘擊式破碎機(jī)對(duì)除鐵件外的其他雜物相對(duì)敏感性不大。但該類破碎機(jī)鼓風(fēng)量大，粉塵大，對(duì)環(huán)境污染大。
結(jié)合本工程煤質(zhì)特點(diǎn)，選用雙輥式破碎機(jī)，破碎量為350 t/h。
③除塵、脫硫系統(tǒng)
根據(jù)鍋爐大氣污染物排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)評(píng)報(bào)告要求，確定鍋爐煙氣中塵排放質(zhì)量濃度為50 mg/m3，鍋爐煙氣中S02排放質(zhì)量濃度為200mg／m3。目前煙氣除塵常用的方式有靜電除塵器和布袋除塵器。
布袋除塵器比靜電除塵器有更高的除塵效率，尤其對(duì)嚴(yán)重影響人體健康的重金屬粒子及亞微米級(jí)塵粒的捕集更為有效。通常除塵效率可達(dá)99.99%以上，排放煙塵濃度能穩(wěn)定低于50 mg/m3。從設(shè)備造價(jià)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用上分析后，選用布袋除塵器。
脫硫工藝的選擇應(yīng)根據(jù)鍋爐的容量和冬季運(yùn)行的要求、煤質(zhì)含硫量、環(huán)評(píng)要求、脫硫工藝成熟程度、脫硫劑的供應(yīng)條件、水源情況、脫硫副產(chǎn)物的綜合利用條件、廠址布置條件等因素，經(jīng)過全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定，本工程采用爐外脫硫，選用技術(shù)較為成熟的濕法石灰石一石膏法工藝，脫硫效率能保證在90%以上。
④布袋除塵器下的細(xì)灰處理
根據(jù)布袋除塵器的效率，計(jì)算得每臺(tái)鍋爐的產(chǎn)灰量為15～16 t/h。布袋除塵器距灰?guī)斓木嚯x為300 m。根據(jù)輸送距離、灰量、灰的特性及除塵器的布置情況，考慮目前孝義市附近電廠的細(xì)灰處理方式，選用正壓濃相氣力除灰系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，正壓輸送系統(tǒng)除灰能力應(yīng)有不小于鍋爐排灰量的20%的余量，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)除灰能力為20 t/h，每臺(tái)布袋除塵器下設(shè)2排灰斗，每排4個(gè)灰斗，共計(jì)8個(gè)灰斗。每排4個(gè)灰斗為1個(gè)輸送單元，1臺(tái)鍋爐有2個(gè)輸送單元。壓縮空氣作為干灰輸送動(dòng)力和控制氣源。在系統(tǒng)末端設(shè)2座700m3的干灰?guī)欤蓛?chǔ)存3臺(tái)鍋爐約24 h的排灰量。干灰?guī)煜略O(shè)干灰裝車、濕灰裝車裝置。
3、結(jié)語
隨著城市集中供熱的不斷發(fā)展壯大，大型循環(huán)流化床熱水鍋爐在供熱行業(yè)已經(jīng)成為一種重要的爐型，這種清潔的燃燒技術(shù)正在迅速推廣，116 MW循環(huán)流化床鍋爐在供熱工程上將得到廣泛應(yīng)用。
