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摘要:
      本文簡單介紹了為某電廠設計和制造的130噸燃燒生物質燃料鍋爐的整體布置。該鍋爐利用可再生能源作為燃料,比常規的燃煤鍋爐更環保和節能,并能實現CO2零排放。
      長期以來,煤炭在我國的一次能源消費中一直占主導地位,其在能源消費結構中所占的比例是70%左右,而煤在世界平均能源消費結構中所占比例僅為25%。我國的能源消費結構明顯失衡。現階段,我國又正處在經濟高速全面發展的時期,能源消耗量與日俱增,能源消費的失衡更加明顯。在燃燒煤炭獲得能源的同時,也伴隨環境的日益惡化。尋找能夠替代煤炭的可再生能源,就成為我們實現可持續發展的經濟模式的關鍵。
      我國是個農業大國,農作物秸稈作為一種農業生產的副產品,產量大、分布廣,據統計,我國年產農作物秸稈6.2億噸,其數量相當于北方草原打草量的50多倍,資源擁有量居世界首位。秸稈為低碳燃料,硫含量僅為0.12%~0.18%,其它元素含量平均為氮0.6%、磷0.3%、鉀10%、碳45%。據專家介紹,農作物秸稈是一種很好的清潔可再生能源,每兩噸秸稈的熱值就相當于一噸煤。煤炭作為一次性能源,用一噸少一噸,而農作物秸稈是可再生資源,具有取之不盡的資源優勢和低廉的成本優勢。
      為應對能源緊張的這種局面,開拓產品類型,哈爾濱鍋爐廠有限責任公司與龍基電力有限公司為某電廠聯合設計并制造了HG-130/9.2-S.JG1鍋爐。鍋爐是引進丹麥的技術,采用高溫、高壓參數,自然循環爐,單鍋筒、單爐膛、平衡通風、室內布置、固態排渣、全鋼構架、底部支撐結構型鍋爐。設計燃料:玉米和小麥秸稈。該鍋爐已于2007投運,至今機組運行穩定,鍋爐運行狀況良好，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
1?鍋爐主要參數
鍋爐主要參數如表1所示
2?鍋爐典型結構簡介
      鍋爐主要由3部分組成:由水冷壁圍成的爐膛、煙井2、煙井3,尾部煙道,空氣預熱器。
      鍋爐的燃燒室(即爐膛)位于鍋爐的前部,由膜式水冷壁圍成。爐膛的下部布置水冷振動爐排,燃料從鍋爐水冷壁前墻給料口處給入,在爐排上燃燒,通過爐排的往復運動將燃盡生成的灰從底部排出。爐膛上部在爐膛出口處布置屏式?級過熱器。在由膜式水冷壁圍成的煙井2、煙井3中分別布置置?、?、?級過熱器。
      尾部煙道是由鋼板圍成的,依次布置H型鰭片式省煤器和H型鰭片式煙氣冷卻器。
      本臺鍋爐的空氣預熱器采用的是螺旋鰭片管,它單獨布置在風道中。空氣預熱器管內介質是鍋爐的給水,管外介質為冷空氣。
      鍋內采用單段蒸發系統,下降管采用集中與分散相結合的供水方式。過熱蒸汽溫度采用三級給水噴水減溫調節。
      鍋爐構架采用全鋼焊接結構。
      鍋爐采用支撐式的固定方式,汽包的重量由兩個集中下降管支撐,水冷壁及內部布置的受熱面通過四周的膜式壁固定在3.65米的鋼架上。
      鍋爐的膨脹:水平方向為各個部件的幾何中心為膨脹原點,鉛垂方向為各個部件的支撐面為膨脹原點。
      為防止因爐內爆炸引起水冷壁和爐墻的破壞,本鍋爐設有剛性梁。采用蒸汽吹灰系統吹灰。本工程采用前墻給料,配有點火油系統。
3?鍋爐設計的主要特點
3.1?爐膛及振動水冷爐排系統
      爐膛及振動水冷爐排系統是專為燃用生物質燃料而設計的,具有維護成本低,可靠性高的特點。由于配備了合理的一、二次風和OFA系統,在保證燃燒效率的基礎上,可有效防止結渣、高溫腐蝕等問題的發生,并能夠降低NOx的生成。
3.2?過熱器系統
      根據生物質燃料的特點,以及管壁金屬溫度的獨特設計,選用合理的結構形式和特殊的金屬材料,避免了因生物質顆粒燃料灰成分中堿金屬含量過高,而引起的高溫腐蝕和堵灰現象。
3.3?尾部低溫受熱面系統
      在尾部低溫受熱面的布置上,采用煙氣冷卻器和空氣預熱器代替傳統的管式空氣預熱器,采用鍋爐給水加熱空氣的方式,使尾部低溫受熱面的外表面溫度高于煙氣露點溫度,避免了傳統的管式空氣預熱器易于發生低溫腐蝕和堵灰等問題,因而能夠采用較低的排煙溫度,減少鍋爐的排煙熱損失。
3.4?除塵系統
      鍋爐采用干式回轉反吹布袋除塵器,具有結構緊湊、占地面積小、布置靈活等特點。經過除塵后的煙氣,排放完全滿足環保要求。
3.5?鍋爐膨脹中心和底部支撐及導向裝置
      鍋爐設置膨脹中心點。通過水平和垂直方向的導向與約束,實現以膨脹中心點為中心的三維膨脹。膨脹中心設在爐底部水冷壁前墻中心線和爐膛前后方向中心線交叉處。采用膨脹中心,可進行精確的膨脹量計算,作為膨脹補償、間隙預留和管系應力分析的依據，CO含量升高,爐膛整體溫度降低,使NOx的生成量由改造前的648mg/Nm3,降至改造后的430mg/Nm3。且進一步深化爐膛內的空氣分級,NOx還有降低的空間。
4   空氣分級燃燒會對鍋爐產生一些副作用,例如爐膛出口飛灰含碳量升高,爐膛壁面的腐蝕。但這些可通過合理分配爐內氧量分布、提高煤粉細度來避免。
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