振动式炉排秸秆直燃锅炉介绍-裘迅斌

振动式炉排秸秆直燃锅炉介绍

摘要：国能浚县生物发电工程1X30MW机组控制系统使用的是中控WebField ECS-100 控制系统，实现现场数据的实时采集、控制方案实施和信息化管理。本文简要介绍了生物发电技术在国内的现状、发展和WebField ECS-100控制系统在本工艺上的成功应用效果，重点叙述了生物发电锅炉本体的主要结构设计。关键字：中控、ECS-100、DCS、生物发电、清洁能源、丹麦、秸秆锅炉

一、生物质发电的现状：

根据国际上通行的能源预测，石油在未来40年左右步入枯竭，天然气将在60年左右被用光，煤炭也只能用220年左右。丹麦BWE公司率先研发秸秆生物燃烧发电技术，1988就诞生了世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂，如今已有130多家秸秆发电厂遍及丹麦，秸秆发电等可再生能源占到全国能源消费量的24％以上。据资料显示，目前在丹麦、荷兰、瑞典、芬兰等欧洲国家，利用植物秸秆作为燃料发电的机组已有300多台。

从能源生产和消费来看，目前我国已经成为世界上第二大能源生产国和第二大能源消费国，大量生产和使用化石能源所造成的环境污染已经十分严重。生物质直接燃烧发电（简称生物质发电）是目前世界上发展条件及技术条件仅次于风力发电的可再生能源发电技术。

据专家估算，我国目前每年废弃的农作物秸秆约有1亿吨，折合标准煤5000万吨。但是目前，在我国广大农村地区，这些宝贵的生物质资源并没有被很好地利用，每年都有大量的秸秆被废弃或就地焚烧，不仅浪费了宝贵的资源，还污染了环境，干扰公路通车和飞机起降，对人们的生产生活产生了不利影响。因此，加大能源结构调整力度，加快可再生能源发展势在必行。国家制定了清洁能源的强制要求：2008年前，生物质燃烧发电达到20万千瓦；2010年前，生物质燃烧发电达到400万千瓦。

国内的各大电力集团，都在开展各种清洁能源的建设，到2006年底，通过国家和地方发展改革委核准的秸秆发电项目已达50处，总装机容量超过150万

千瓦，主要分布在山东、吉林、江苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等地。国内的各种研究机构，都在进行秸秆直燃技术的引进及开发，并且已经在固定床上有了业绩：山东单县等项目已经投入正常运行。在流化床方面，已有浙江大学热能所、无锡华光锅炉厂等一批单位在进行工业化方面的试用及推广工作。

二、秸秆直燃发电的主要炉型及特点：

生物质发电主要由直接燃烧发电及气化燃烧发电两种类型：直接燃烧发电与燃煤发电十分相似，两者都是燃料在锅炉内燃烧产生蒸汽、汽轮机将蒸汽的热能转化为机械能、发电机再将机械能转化为电能的过程。气化燃烧发电是通过对生物质进行气化，生成可燃烧性气体，通过蒸汽锅炉、燃气轮机或内燃机将化学能最终转化为电能的过程。

生物质燃料具有高氯、高碱、挥发分高、灰熔点低等特点，燃烧时易腐蚀锅炉，并产生结渣、结焦等，因此，对锅炉设计有特殊的技术要求。直接燃烧发电的锅炉主要根据燃烧方式分成固定床或流化床：固定床燃烧方式多采用往复式炉排、振动式炉排、链条式炉排、马丁炉（多见于垃圾炉）等炉型；流化床燃烧方式多采用流化床、循环流化床、二级流化床等炉型。在生物质直燃的锅炉中，固定床的锅炉采用较多，技术水平较高，流化床的锅炉在国内正处于工业化方面的试用及推广阶段。

在秸秆直燃锅炉的大型化方面，振动式炉排使用比较合适，往复式炉排及链条式炉排使用较少。因为振动式炉排活动件较少，动作时间短，设备可靠性及自动化水平高，维护量远远小于往复式炉排及链条式炉排。

国能公司投产的7套秸秆直燃锅炉+抽汽凝汽式发电机组中的锅炉就是引进丹麦ＢＷＥ公司的技术，采用振动式炉排锅炉。与燃煤机组相比，从锅炉蒸汽出口开始，汽轮机部分基本相同。这7套秸秆直燃锅炉锅炉本体部分基本一样，只有上料部分不同。在单县、高唐、垦利电厂采用散料上料系统，进入锅炉上料线的是破碎后的散料；在浚县、鹿邑、望奎、辽源电厂采用料包上料系统，进入锅炉上料线的是完整料包。

采用丹麦BWE技术的振动式炉排锅炉与常规的燃煤锅炉在燃料的选用上不同外，在其它地方设计有很多的不同：全钢结构，炉内没有防火涂料，安装完毕马上可以投运；采用振动式炉排；大量采用光电信号进行料包位置的判断；上料

线设计复杂的消防水系统；单元机组控制方案采用机跟炉方式进行等。

图1 锅炉岛的系统图

三、秸秆锅炉项目的工艺及控制要求：

1、锅炉概述：

锅炉采用单锅筒自然循环锅炉，包括振动炉排及4个烟气回程。锅炉安装在锅炉基座上。前3个回程的水冷壁及炉排水冷壁共同组成了锅炉的蒸发系统。这些水冷壁包围并形成了布置过热器的封闭空间。

锅筒内设置档板，档板位于水－蒸汽连接管的上方；下降管位于底部，用于水循环的供水；汽水分离器位于顶部，用以保证干燥的饱和蒸汽被输送至过热器。

锅筒通过左右两根下降管向左右两侧水冷壁下集箱和烟井2后墙水冷壁下

集箱供水，并分配到炉排水冷壁下集箱和烟井3后墙水冷壁下集箱内，通过两侧水冷壁以及炉排水冷壁、前水冷壁和烟井2、3后墙水冷壁的吸热上升到上集箱最后进入锅筒。

在锅炉第3回程中，过热器是管束卧式布置；在第1回程及第2回程中，是屏式垂直布置；第一级过热器及第二级过热器在第3回程中，第三级过热器在第1回程即炉膛的上部；第四级过热器位于第2回程中。

省煤器、烟气冷却器安装在省煤器－烟气冷却器塔内，在锅炉中形成第4

个回程。锅炉这个部分没有受热面。省煤器和烟气冷却器是由方形鳍片蛇形管组成。省煤器位于第四回程的上部，分为两级。烟气冷却器位于省煤器的下方，分为五级。

空气预热器单独立式布置在炉外，空气预热器是由一组圆形鳍片蛇形管组成。

空气预热器是通过给水与冷空气的热交换，来加热空气的。

汽水系统的流程图见图2。

图2 汽水系统的流程图

２、炉前给料装置：

炉前给料装置安装在锅炉前面，共有4套，分别对应4个锅炉前墙的给料口，与振动炉排的4个区域相匹配。

在全部给料系统内设有多处密封门、消防安全挡板和消防水喷淋设施。

炉前给料装置投运应该具备以下条件：

●燃料以料包的形式传送，料包的各种数据符合设计要求；

●料包从储料棚输送线配送到每一条秸秆给料燃烧线；

●在传送过程中，料包的中心线应与称重机等输送设备中心线对齐；

●炉膛压力保持微负压；

●冷却水、消防水等辅助系统可用；