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摘要:
      本文簡單介紹了為某電廠設(shè)計和制造的130噸燃燒生物質(zhì)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(guī)的燃煤鍋爐更環(huán)保和節(jié)能,并能實現(xiàn)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(dǎo)地位,其在能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比例是70%左右,而煤在世界平均能源消費結(jié)構(gòu)中所占比例僅為25%。我國的能源消費結(jié)構(gòu)明顯失衡�，F(xiàn)階段,我國又正處在經(jīng)濟高速全面發(fā)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(huán)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(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟模式的關(guān)鍵。
      我國是個農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)作物秸稈作為一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品,產(chǎn)量大、分布廣,據(jù)統(tǒng)計,我國年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈6.2億噸,其數(shù)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(jù)專家介紹,農(nóng)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(nóng)作物秸稈是可再生資源,具有取之不盡的資源優(yōu)勢和低廉的成本優(yōu)勢。
      為應(yīng)對能源緊張的這種局面,開拓產(chǎn)品類型,哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司與龍基電力有限公司為某電廠聯(lián)合設(shè)計并制造了HG-130/9.2-S.JG1鍋爐。鍋爐是引進丹麥的技術(shù),采用高溫、高壓參數(shù),自然循環(huán)爐,單鍋筒、單爐膛、平衡通風(fēng)、室內(nèi)布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、底部支撐結(jié)構(gòu)型鍋爐。設(shè)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(wěn)定,鍋爐運行狀況良好，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
1?鍋爐主要參數(shù)
鍋爐主要參數(shù)如表1所示
2?鍋爐典型結(jié)構(gòu)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(yù)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(fù)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(yù)熱器采用的是螺旋鰭片管,它單獨布置在風(fēng)道中�？諝忸A(yù)熱器管內(nèi)介質(zhì)是鍋爐的給水,管外介質(zhì)為冷空氣。
      鍋內(nèi)采用單段蒸發(fā)系統(tǒng),下降管采用集中與分散相結(jié)合的供水方式。過熱蒸汽溫度采用三級給水噴水減溫調(diào)節(jié)。
      鍋爐構(gòu)架采用全鋼焊接結(jié)構(gòu)。
      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(nèi)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(nèi)爆炸引起水冷壁和爐墻的破壞,本鍋爐設(shè)有剛性梁。采用蒸汽吹灰系統(tǒng)吹灰。本工程采用前墻給料,配有點火油系統(tǒng)。
3?鍋爐設(shè)計的主要特點
3.1?爐膛及振動水冷爐排系統(tǒng)
      爐膛及振動水冷爐排系統(tǒng)是專為燃用生物質(zhì)燃料而設(shè)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(fēng)和OFA系統(tǒng),在保證燃燒效率的基礎(chǔ)上,可有效防止結(jié)渣、高溫腐蝕等問題的發(fā)生,并能夠降低NOx的生成。
3.2?過熱器系統(tǒng)
      根據(jù)生物質(zhì)燃料的特點,以及管壁金屬溫度的獨特設(shè)計,選用合理的結(jié)構(gòu)形式和特殊的金屬材料,避免了因生物質(zhì)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(xiàn)象。
3.3?尾部低溫受熱面系統(tǒng)
      在尾部低溫受熱面的布置上,采用煙氣冷卻器和空氣預(yù)熱器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管式空氣預(yù)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(tǒng)的管式空氣預(yù)熱器易于發(fā)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(tǒng)
      鍋爐采用干式回轉(zhuǎn)反吹布袋除塵器,具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、布置靈活等特點。經(jīng)過除塵后的煙氣,排放完全滿足環(huán)保要求。
3.5?鍋爐膨脹中心和底部支撐及導(dǎo)向裝置
      鍋爐設(shè)置膨脹中心點。通過水平和垂直方向的導(dǎo)向與約束,實現(xiàn)以膨脹中心點為中心的三維膨脹。膨脹中心設(shè)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(yù)留和管系應(yīng)力分析的依據(jù)，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(nèi)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(chǎn)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(nèi)氧量分布、提高煤粉細度來避免。
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