試論350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)

翟小俊　宋海峰　趙耀興

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)力也在不斷的提高，傳統(tǒng)的鍋爐生產(chǎn)技術(shù)滿足不了生產(chǎn)的需求。基于此，本文通過(guò)對(duì)350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)可行性的分析，詳細(xì)的介紹了350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，包括水動(dòng)力的安全性、啟動(dòng)系統(tǒng)的選擇性分析、緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)、SNCR脫硝系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：350MW；循環(huán)流化床；鍋爐技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.144

0 前言

在我國(guó)，鍋爐一直是我國(guó)火力發(fā)電的中堅(jiān)力量，隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)生產(chǎn)力的要求不斷提高，傳統(tǒng)的鍋爐生產(chǎn)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)效率造成非常不利的影響。目前，煤炭的利用率持續(xù)下降，直接影響著火力發(fā)電的生產(chǎn)效率，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)對(duì)火力發(fā)電事業(yè)的影響是巨大的，它完善了傳統(tǒng)鍋爐生產(chǎn)技術(shù)上的缺陷。

1 350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)可行性分析

隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)技術(shù)也在不斷的革新，現(xiàn)代工業(yè)追求低消耗、低成本、高效能。350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐的不僅完善了技術(shù)上的缺陷，同時(shí)也促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。首先，在傳統(tǒng)的鍋爐中，因?yàn)殄仩t內(nèi)部的熱量密度比較大，所以水冷壁在對(duì)其進(jìn)行冷卻時(shí)的要求會(huì)更高，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部的熱量密度相比較傳統(tǒng)的鍋爐要低，有效的提高了水冷壁的冷卻能力。其次，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐的爐膛內(nèi)部物料的濃度以及它的傳熱系數(shù)是非常大的，在爐膛高度增加的過(guò)程中逐漸變小，而在爐膛底部熱流是最大的，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐的這個(gè)特性使?fàn)t膛內(nèi)部的熱流密度的區(qū)域出現(xiàn)在爐膛下部，有效的避免了鍋爐爐膛內(nèi)的熱流最大值出現(xiàn)在爐膛上部。最后，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐相較于傳統(tǒng)鍋爐，在低溫燃燒時(shí)，它的溫度水平要低于煤灰的灰熔點(diǎn)，而且鍋爐燃燒過(guò)程中，爐膛內(nèi)部固體物料濃度較高，使得爐膛內(nèi)壁受到固體物料的沖刷，所以導(dǎo)致水冷壁上不會(huì)有灰渣的積存，有效的提高了水冷壁的吸熱能力。傳統(tǒng)的鍋爐溫度擴(kuò)散不是很均勻，水冷壁在冷卻時(shí)吸熱也不是很均勻，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐改善了傳統(tǒng)鍋爐的缺陷。由此可見(jiàn)，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高鍋爐的工作效率，為工業(yè)生產(chǎn)提供了有力的保障。

2 350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)

2.1 水動(dòng)力安全性

在對(duì)350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要考慮的因素就是它的水動(dòng)力安全性。由于350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐獨(dú)有的特性，因此在鍋爐正常的運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐內(nèi)會(huì)有很多的循環(huán)灰，鍋爐會(huì)利用這些循環(huán)灰對(duì)鍋爐的水冷壁不斷的沖刷，所以350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐無(wú)法向傳統(tǒng)鍋爐一般采用圈形的水冷壁結(jié)構(gòu)，它只能用垂直管圈的結(jié)構(gòu)，另外，在350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部的內(nèi)流化以防磨裝置滿足了鍋爐大規(guī)模生產(chǎn)的需求，所以水冷壁采用的是中、低流速。

350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐的汽水系統(tǒng)的壓力以及節(jié)點(diǎn)有明確的計(jì)算方法，這對(duì)鍋爐安全運(yùn)行起到很大的作用，例如：在對(duì)水流量進(jìn)行非線性方程求解過(guò)程中，能夠獲取BMCR負(fù)荷的數(shù)值，BMCR負(fù)荷又分為75%和30%兩種，在這兩種情況下，水流量回路的各個(gè)節(jié)點(diǎn)以及壓力是不相同的，經(jīng)過(guò)計(jì)算之后，我們可以確定350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)水冷壁在采用低質(zhì)量流速垂直管圈的時(shí)候，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐安全性最高[1]。

2.2 啟動(dòng)系統(tǒng)的選擇性分析

350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)配置容量為30%BMCR

，這是350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)水冷壁直流負(fù)荷最低的時(shí)候，所以350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)的配置要與直流負(fù)荷進(jìn)行匹配。截止到目前為止，我國(guó)的超臨界鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)，都是帶有再循環(huán)系統(tǒng)或者是帶有大氣擴(kuò)容器的系統(tǒng)，這兩種方式在350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐中的運(yùn)行業(yè)績(jī)都比較成熟。具有再循環(huán)的啟動(dòng)系統(tǒng)，它的工質(zhì)以及熱量的回收功能比較突出，但是除氧器的設(shè)計(jì)是沒(méi)有要求的，它的運(yùn)行方式比較適合人員兩班倒或者停機(jī)時(shí)，這樣就導(dǎo)致他的投資成本較高，操作過(guò)于復(fù)雜，部件轉(zhuǎn)動(dòng)以及運(yùn)行維護(hù)比較困難；帶有大氣擴(kuò)容器的啟動(dòng)系統(tǒng)，它的投資成本比較小，運(yùn)行時(shí)操作簡(jiǎn)單，有效的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，相應(yīng)的維修的工作量也大大減少，由于系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，它在剛剛啟動(dòng)時(shí)需要消耗很多的染料，熱量回收效率大大降低。350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況選擇啟動(dòng)系統(tǒng)，保證鍋爐正常的運(yùn)行。

2.3 緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)

傳統(tǒng)的鍋爐爐內(nèi)由于有大量燃燒物料的存在，使得爐內(nèi)無(wú)法將熱量傳遞給水冷壁，導(dǎo)致鍋爐尾部包墻等受熱面無(wú)法完成補(bǔ)水功能。350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐在這方面有著自身獨(dú)特的魅力。例如：在廠區(qū)的用電突然停用的情況下，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)設(shè)有緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，能夠有效的提高受熱面冷卻的效率[2]。緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)鍋爐的供水系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，保證350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行。

2.4 SNCR脫硝系統(tǒng)

由于350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部是分級(jí)燃燒的，第一級(jí)風(fēng)是從鍋爐底部給入的，第二級(jí)風(fēng)是從鍋爐爐膛的下半部給入的，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐通過(guò)控制這兩種風(fēng)的給入比例來(lái)控制鍋爐內(nèi)部的燃料燃燒以及氮氧化物的生成。對(duì)于350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐來(lái)說(shuō)，氮氧化物的排放量一般能夠控制在100mg/Nm3以下，因?yàn)樵跔t內(nèi)裝有SNCR脫硝系統(tǒng)，SNCR脫硝系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，它的反應(yīng)溫度處于850～1050oC之間，這也正是350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐的燃料燃燒溫度的范圍。因此，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐在正常運(yùn)行過(guò)程中能夠很好的利用SNCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行脫硝。

3 結(jié)論

綜上所述，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)在我國(guó)有很大的發(fā)展空間。經(jīng)過(guò)上文分析可得，水動(dòng)力安全性能夠保證鍋爐安全有效的運(yùn)行；啟動(dòng)系統(tǒng)的選擇性分析影響著鍋爐運(yùn)行的成本、效率；緊急補(bǔ)給水系統(tǒng)能夠保障鍋爐的正常運(yùn)行；SNCR脫硝系統(tǒng)有效的減少了氮氧化物的排放。因此，350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)應(yīng)該大力普及，推動(dòng)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]司瑞才，鄭媛，王長(zhǎng)利，王夢(mèng)琦，劉希聞.350MW超臨界機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐主保護(hù)分析[J].發(fā)電設(shè)備，2016，30（04）：274-277.

作者簡(jiǎn)介：翟小俊（1973-），男，山西文水人，本科，工程師，研究方向：項(xiàng)目整體安裝及調(diào)試。