印尼煤粉爐爐體的選擇

1cpbahari項目印度尼西亞是世界上最大的煤炭出口國之一，擁有豐富的煤炭資源。其中，棕櫚樹占57%，其次是27%，煙草樹地占15%。屬于高水分、高蒸發、低灰燼和低硫。針對此類煤種,選擇何種類型鍋爐及制粉系統才能保證電廠正常運行,并滿足業主提出的性能要求成為當務之急,本文即對承建的CPBAHARI項目進行探討。CPBAHARI項目為2×30MW燃煤純凝孤網發電廠。專門為泰國正大集團在印尼LUMPUNG省的蝦場供電,根據蝦養殖業對用電特殊要求,該電廠的年利用率必須達到7500h以上,并且用電負荷變化率在50%～100%。工程所用燃料為印尼最大的煤炭公司PTBumiResourceTBK的Ecocoal煤,此煤即為典型的高水分、高揮發分、低灰分、低硫分褐煤。煤質主要參數如表1。2鍋爐和輸粉系統的選擇2.1電廠煙氣排放計算為確保電廠滿足業主要求,首先應根據煤質資料對鍋爐形式進行比較如選用流化床鍋爐則存在以下問題:(1)根據國內運行經驗,循化流化床鍋爐年運行時間很難達到業主要求的7500h。(2)循化流化床特點之一是通過爐內添加石灰石可以保證自身有較高的脫硫效率,無需另設脫硫裝置。而本工程收到基含硫量僅0.13%,經計算不需脫硫即可滿足印尼當地環保部門對電廠SO2排放濃度的要求(750mg/m3)。(3)根據國內運行經驗,流化床機組的廠用電率要高于煤粉鍋爐廠用電率的1%～2%,從而會增加整個電廠的供電熱耗。(4)由于本工程用煤的灰分很低,收到基灰分為2.81%,無法保證流化、高物料循環,床溫床壓更加無法保證,因此需單獨設置1套加砂系統以保證物料流化,加砂量必須達到相當于收到基灰分為10%以上時才能達到循環流化床鍋爐正常運行的條件。加砂系統的設置不但增大了電廠初投資,而且由于砂的磨損性很強,加砂將加速受熱面及耐磨材料的磨損、降低部件的使用壽命,會進一步降低機組可用率并增加運行維護費用。(5)通常循環流化床鍋爐效率會略低于煤粉鍋爐,從而降低整個電廠的發電效率,增大運行成本。如果選用煤粉爐,則可以避免上述磨損量大、廠用電率高、可靠性低等缺點,且Ecocoal煤儲量很大足以保證本電廠燃料的穩定性避免了煤粉鍋爐因燃料適應性較差而帶來的問題。根據以上比較,選用130t/h高溫高壓煤粉爐更加適合本項目的實際情況。2.2次風機制粉系統煤粉爐確定后,根據本工程燃料特性,制粉系統的選型成為了關鍵。目前常見的制粉系統有:鋼球磨煤機貯倉式制粉系統、BBD型雙進雙出鋼球磨煤機直吹式制粉系統、中速磨煤機直吹式制粉系統及風扇磨煤機多介質直吹式系統。由于本工程燃煤含水量較大,揮發份較高,并且本電廠負荷波動較大,故鋼球磨煤機貯倉式制粉系統及BBD型雙進雙出鋼球磨煤機直吹式制粉系統不適用于本工程。以下僅對中速磨煤機直吹式制粉系統及風扇磨煤機多介質直吹式制粉系統分別進行介紹并比較。1)中速磨煤機直吹式制粉系統。又分為熱一次風機制粉系統及冷一次風機制粉系統,二者除一次風機的安裝位置不同外,工作原理完全相同:各種中速磨都有兩組相對運動的碾磨部件,碾磨部件在彈簧力、液壓力或其它外力作用下,將其間的原煤擠壓和碾磨,最終破碎成煤粉。通過碾磨部件旋轉,把破碎的煤粉甩到風環室,利用一次風機流經風環室的熱風流將這些煤粉帶到中速磨上部的煤粉分離器,過粗的煤粉被分離下來重新再磨。在這個過程中,熱風還伴隨著對煤粉的干燥。在磨煤過程中,同時被甩到風環室的還有原煤中夾帶的少量石塊和鐵器等雜物,它們最后落入雜物箱,被定期排出。2)風扇磨煤機多介質直吹式制粉系統。其工作原理:原煤進入煙氣管道中,借助熱煙氣的作用進行預熱,然后進入磨機。煙氣和煤進入大門,煤即沿著沖擊輪內徑分部,煤在沖擊和摩擦下被粉碎。同樣又依靠葉片的鼓風作用把用于干燥和輸送煤粉的熱空氣或高溫爐煙吸入磨煤機內,一邊進行煤的干燥,一邊把合格的煤粉帶出磨煤機經燃燒器噴入爐膛內燃燒。3)中速磨煤機直吹式制粉系統及風扇磨煤機直吹式制粉系統比較見表2。根據表2對比可以看出,從二者對煤質的適應性角度分析,本工程均可以適用。根據相關規范,對于高水分褐煤應優先選用風扇磨煤機多介質直吹式制粉系統,但是考慮到風扇磨煤機檢修比較頻繁,尤其是打擊板等易損易磨件,堆焊耐磨層厚度在50mm左右。由于本工程在印尼,該國不具備條件,備品備件均需向國內廠家訂貨,周期較長,成本較高。而且風扇磨煤機需要從鍋爐抽取高溫爐煙,使得制粉系統變得復雜,并增加鍋爐的耗煤量,最關鍵的是業主要求的年運行小時數很難保證。而中速磨煤機直吹式制粉系統在檢修維護方面的工作量要大大低于風扇磨煤機,并且系統相對簡單;根據國外經驗,對某些水分較高(全水分為40)的褐煤,也可采用中速磨煤機。故建議選用中速磨煤機直吹式制粉系統。2.3兩種熱壓磨方法的對比目前常用的磨煤機型式主要有哈爾濱重型機械廠及北京電力機械總廠生產的輥式磨,上海重型機械廠生產的碗式磨,西安電力機械廠生產的球形磨。究竟選用那種類型的磨煤機更加合理,為此與上述公司均進行了技術交流。哈爾濱重型機械廠認為由于原煤水份太高,不適用于輥式中速磨而另外兩個公司均表示在印尼有高水份褐煤的運行業績,認為產品可以滿足本工程的實際需要。經與這2家公司的技術人員探討計算得出對比見表3和表4。從技術角度看,二者均能滿足本工程要求。但是共同存在的問題是一次風溫較高,由于鍋爐容量較小,對于鍋爐空氣預熱器的設計要求較高,經與鍋爐廠多次探討,鍋爐廠同意將本工程鍋爐空氣預熱器為一、二次風分開布置,預熱器出口一次熱空氣溫度約410℃,二次熱空氣溫度約為325.6℃,另有一股一次旁路冷風,約占一次風量的9%,與一次熱風混合后保證磨煤機所需的一次風溫從經濟性角度看,盡管球形中速磨的總價高于碗式中速磨,但由于其制粉系統總耗電量較低,設備總價高出部分在不到兩年即可回收。根據以上探討,本工程擬選用球形中速磨煤機直吹式制粉系統。3煤粉粒度及爐稈匹配原則在選擇磨煤機型式和制粉系統時,應結合工程項目實際情況根據煤