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1、500MW超临界CFB锅炉给煤系统设计探讨DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.19.032 按照目前国内的相关政策及煤炭电力市场情况，CFB锅炉主要以燃用低热值劣质煤为主，其耗煤量往往较常规煤粉炉大很多。随着CFB技术逐渐向高参数大容量方向发展，给煤系统设计将愈来愈庞大复杂。因此本文详细分析比较了GE及FW两家国际知名公司的一台500MWCFB锅炉给煤系统设计方案，以此总结出大型流化床机组给煤系统的设计思路。 1 给煤设备简介 给煤机是连接煤斗与锅炉的输煤设备，常用种类有电子称重皮带给煤机，埋刮板给煤机及螺旋给煤机等。其中皮带给煤机采取高精度的称重传感器进行计量，计量
2、精度可以达到0.25%0.5%，其缺点是防堵能力较差，且由于流化床机组炉膛为正压运行，回料口可能会出现烟气反串从而烧毁皮带，因此出口均设置有气动关断阀以快速切断上窜火焰。埋刮板给煤机通过减速机驱动链条进而带动刮板运行，仅可实现容积计量。其防堵能力较好，且可以设计为多个进出口给煤，出口通常设置电动调节阀来保证各出口给煤均匀，其主要缺点是体积庞大，布置较为困难。螺旋给料机在国内早期小容量的流化床机组大量采用，结构简单，价格低，密封性较好，尤其比较适合锅炉给煤口区域布置，可采用电磁调速来调节给料量。由于存在变形、磨损、螺旋易卡死扭坏等问题，目前在国内大型流化床机组中已经很少采用1-4。 2 锅炉给煤
3、系统设计方案 2.1 美国FW公司给煤设计方案 FW公司兼并了芬兰Ahlstrom公司技术。在该500MW机组的设计方案中设计了6个煤斗，能够满足锅炉BMCR工况8小时耗煤量。给煤系统采用三级给煤，6个煤斗经6台埋刮板给煤机送至贯穿整个炉膛长度方向的二级埋刮板给煤机，由于炉膛长度方向约50m，为方便给煤机加工及运输，二级给煤机采用两级布置。第三级采用螺旋给煤机，前后墙各布置8台，给煤口布置在回料腿上以保证入炉煤进入炉膛前得到充分预热。详细布置见图1。 2.2 GE公司的CFB给煤设计方案 GE公司于2015年收购了法国ALSTOM的电力板块，其CFB锅炉技术源于原ALSTOM公司对Lurgi公
4、司流化床技术的引进消化及进一步发展，该技术也是我国引进的200350MW等级循环流化床技术来源。在本500MW机组设计方案中，GE共设计了6个煤斗，6台分离器。锅炉两侧由内向外分别布置了3个分离器及3个煤斗，每台煤斗分别对应两台皮带给煤机，直接经落煤管送入炉膛两侧的6个落煤口。详细布置详见图2。 3 给煤系统比较分析 3.1 设备造价比较 FW公司三级给煤系统包括14台埋刮板给煤机以及16台螺旋给料机。其中第二级给煤由于距离较长采用两级埋刮板给煤机串联，GE共设置了12台皮带给煤机。两者的给煤机参数对比见表1，可见FW公司方案给煤系统成本远高于GE，GE公司方案较为简单顺畅。 3.2 给煤均匀
5、稳定性比较 GE布置方案中，单侧6条给煤线路为平移布置，锅炉两侧关于炉膛中心线对称。因此可以较好地保证给煤均匀，床压较易控制，对保证机组安全稳定运行较为有利。但若煤斗出现异常，需要停运某条给煤线路时，锅炉给煤将会出现不均匀，很可能会引起床温偏差过大等异常。对于低负荷工况，也需要所有给煤机都投运以保证给煤均匀。FW方案通过螺旋给煤机调节各点给煤量，其每条二级给煤皮带分别间隔对应炉炉前炉后的4台落煤口，因此任何一条给煤线路停运，均可以保证锅炉各给煤点均匀。一级给煤中，有两个煤斗共同对应一条二级给煤，若该两个煤斗其中一个故障需要停运相应给煤线路，均对锅炉给煤没有影响，另外一个煤斗停运时，可通过增大另
6、外两条给煤线路出力来保证，因此FW方案在给煤系统在低负荷以及异常工况均能够保证机组安全稳定运行，能够有效缓解给煤不均匀带来的床压偏差较大等问题。但GE方案简单直接，因此运行中堵煤问题应相对较轻，而FW方案中，给煤级数较多，且较多给煤机布置有一定的倾角，堵煤发生概率较大，且二级给煤机长度较长，对给煤机的制造，安装以及运行均有较大的考验。 3.3 对除氧煤仓间影响比较。 两个锅炉厂炉膛的长度方向布置刚好相反，GE方案由炉前至炉后为炉膛长度方向，分离器及煤斗各三个分别布置在锅炉两侧。FW方案炉膛长度方向与国内常规布置一致，分离器对称布置在炉前及炉后方向。相应的锅炉房设计参数对比见表2，相比FW方案，
7、GE钢结构框架较大，承受了煤仓间及部分输煤皮带的荷载。同时由于煤斗布置在锅炉两侧，因此相应输煤栈桥布置会复杂很多。另外，GE煤斗下部区域，无法向其他工程一样，布置除氧间的设备及管道，锅炉外面还需要单独设置除氧间，高位布置的除氧器也是需要重点考虑的方面。 GE布置方案与我国常规煤仓间与锅炉房分隔布置的方案不同，煤斗及给煤机均布置于锅炉房，由锅炉钢结构承担煤斗及给煤机的荷载。而FW方案则是国内常用的分隔布置方案，但其锅炉房的方向与国内相比刚好旋转了90度，相当于拉长了炉前到炉后的距离。 3.4 对输煤栈桥布置影响 FW的方案中，输煤栈桥只需要爬升到煤斗正上方卸煤即可，类似常见的侧煤仓布置，较为简洁
8、。而GE方案中，煤斗布置在锅炉的两侧，输煤皮带需要伸长至炉前后经转运站拐弯90度布置在除氧煤仓间上方，炉前需各设置两个转运站分别再旋转90度后向炉后方向延伸至煤斗上方卸煤，此设计中末级转运站高度将高于锅炉。相比FW其输煤系统明显复杂。且本工程煤种为高水分褐煤，也加大了整个输煤系统故障的风险。 4 结论 （1）FW公司给煤系统较GE复杂，潜在的故障率较高，但某条给煤线路停运时，FW公司能够较GE更好的保证炉内给煤均匀。 （2） FW方案输煤方案较为简单方便，GE方案中煤仓间布置较为紧凑美观，但输煤方案非常复杂，输煤系统故障风险较大。 （3） GE及FW两公司炉膛布置思路有较大的差别，给煤系统设计时，应综合考虑煤仓间，输煤皮带，转运站以及除氧煤仓间的布置来确定最优的设计方案。