方逸慶 (揚州神州新能源科技有限公司　江蘇 揚州　225100 )

張令東 管紅新(黑龍江省建三江農墾三江熱電有限責任公司 建三江 156300)

　　摘要：通過對8#、9#、10#鍋爐全燃綜合型生物質燃料技術改造，再次證明：對原有循環流化床(CFB)燃煤電站鍋爐進行全燃生物質技術改造，既可節省時間，又可節約大量資金 ，是燃煤電廠迅速轉型為生物質電廠，實現生物質直燃發電的一條短、平、快的便捷之路?同時該技術對非電站鍋爐利用生物質代替原煤，改燒生物質燃料，同樣具有重要借鑒意義?

　　關鍵詞：燃煤CFB鍋爐　全燃生物質　技術改造

　　前言

　　黑龍江省建三江地處三江平原腹地，隔黑龍江、烏蘇里江與俄羅斯相望?總控制面積1.23萬平方公里，耕地1000萬畝，尚有可墾荒地300萬畝，林地196萬畝，牧草地70萬畝，水面76萬畝?40多年來，經過兩代北大荒人的努力，昔日的北大荒已經變成了今天的綠色北大倉，以盛產綠色優質水稻而聞名于世?建三江地區具有豐富的生物質燃料資源?其中以稻草、稻殼、玉米桿、玉米芯、大豆秸稈、柳條、紫穗槐樹枝條等尤其豐富?

　　建三江農墾三江熱電有限公司熱電鍋爐，一直大量摻燒稻殼生物質燃料，努力為減少二氧化碳排放，保護綠水青山作出積極貢獻?但僅依靠建三江地區單一稻殼資源，并不能滿足電廠大量摻燒乃至全燃生物質的需求?在這種情況下，只有改變鍋爐生物質燃料結構，大量燃燒建三江地區豐富的綜合型生物質原料：稻草、玉米桿、玉米芯、稻殼、生物質壓塊、大豆秸稈、柳條、紫穗槐、樹枝條等，才是徹底解決辦法?為了做到生產和技術改造工作兩不誤，三江熱電公司決定分三期對其8#、9#、10#鍋爐進行全燃綜合型生物質燃料技術改造?

　　按照三江熱電公司布署，揚州神州新能源科技有限公司2015年首次對8#鍋爐進行了全燃綜合型生物質燃料技術改造?在取得成功經驗的基礎上，2016年和2017年又分別對9#鍋爐和10#鍋爐進行了全燃綜合型生物質燃料改造?并且每次改造的方案，都依椐前一臺鍋爐實際使用的效果，在前一臺鍋爐改造方案的基礎上再次進行優化，從而使技術改造取得了更好的效果?

　　一、鍋爐設備規范

　　整體概述

　　本鍋爐采用中溫、中壓參數、單汽包自然循環、分散下降管、平衡通風、絕熱旋風分離器、一級噴水減溫器以及一級面式減溫器調節蒸汽溫度的結構?鍋爐采用支吊結合的固定方式，室內布置?鍋爐運轉層標高為7000mm?鍋爐采用位于爐膛前墻水冷壁下部給料，采用位于爐膛底部布風板上的兩點排渣?

　　鍋爐采用兩級配風，一次風從爐膛底部布風板進入爐膛，二次風從爐膛前后墻進入爐膛?

　　旋風分離器位于爐膛出口和尾部豎井煙道之間，旋風分離器下的返料器將分離下來的物料送回爐膛?

　　高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器和空氣預熱器依次布置在尾部豎井煙道之中?

　　鍋爐基本尺寸(單位：mm)

　　鍋筒中心標高　　　　　33500mm

　　鍋爐運轉層標高　　　　7000mm

　　鍋爐左、右柱中心寬度　8560mm

　　鍋爐前、后柱中心深度　13434mm

　　爐膛布風板尺寸　　　　5440×1600mm²

　　爐膛上部尺寸　　　　　6400×3600mm²

　　尾部過熱器下降煙道　　5960×2600mm²

　　尾部省煤器下降煙道　　5960×2600mm²

　　尾部空器預熱器下降煙道　5960×2600mm²

　　二、全燃生物質技術改造方案

　　1.各類生物質燃料有關特性：

　　2、技術改造主要新增設備(以10#爐為例)：

　　(1)、生物質料庫螺旋卸料機(1臺)：

　　2XK65JA螺旋卸料機(2根螺旋變頻調速)1臺、

　　HJS10-02進料斗1只、

　　HJS10-DK電控柜1臺、

　　(2)、生物質爐前上料系統(2臺套)，每套含：

　　爐前料倉上部落料管、

　　爐前料倉總成(含：30M3料倉箱體、雷達料位計、變頻一級輸料螺旋4套、一級輸料螺旋前端防爆門、一級輸料螺旋中部料倉出口處留有稻殼排出口，并配手電動稻殼專用翻板門，稻殼排出口下接稻殼給料倉泵、消防蒸汽系統、消防水系統等)、

　　落料斗(含：測溫熱電偶及自動蒸汽滅火裝置)、

　　非金屬補償器、

　　電動防火翻板門、

　　懸吊裝置

　　落料管、

　　變頻二級入爐輸料雙螺旋(配有：空氣吹掃裝置、排水閥)(雙螺旋入爐口處懸有自重下垂式自動正壓防火擋板)?

　　電控柜

　　(3)、鍋爐本體：

　　進料口風冷套(含風冷套及水冷壁讓管部件)(2套)、

　　高壓密封風機(風冷套用)、

　　本體防爆門(4套)及煙道防爆門(9套)(含有關讓管部件)、

　　進料口上部環爐膛下掃二次風管組件(含有關讓管部件)、原二次風管改造組件(含有關讓管部件)、

　　原落煤管道改造

　　空氣預熱器管改造(增加管板3塊)?

　　3.技術改造方案簡述(以10#爐為例)：

　　10#爐為75t/h中溫中壓循環流化床生物質混燃稻殼鍋爐，現擬改造為全燃綜合型生物質燃料鍋爐?在充分利用原有設備系統的同時，對爐前給料系統、爐本體及部分輔助設施進行改造，改造后可以不再摻燒煤炭?

　　對爐前給料系統進行改造：增加生物質料倉系統及一級給料雙螺旋等，并進行相應電氣熱控DCS配套，同時配套相應消防栓等設施?對爐本體進行改造：爐本體上開二個進料口，采用二級雙螺旋進料?增加進料螺旋風冷套和測溫測壓裝置，并增設返料風機，增設爐膛及煙道防爆門?

　　技術改造方案具體描述如下：

　　1、10#循環流化床鍋爐現有的上料系統保留備用，但給料機和落料管都需適當移位?

　　2、 新增加的設備和系統如下：

　　(1)在主廠房10#循環流化床鍋爐爐前，新增16米平臺，并在其上部相應位置重新制作二臺生物質料倉?24M層皮帶對應10#爐生物質料倉入料口處應設置導料分料裝置，以保證皮帶對爐前生物質料倉的物料輸送(必要時落料口處需擴大)?

　　(2)每臺生物質料倉底部采用變頻調速一級雙螺旋出料系統，給爐前二級雙螺旋系統供料?一級雙螺旋出料系統前端上部設有防爆門裝置?料倉底部前端留有稻殼排出口，并配手電動稻殼專用翻板門，稻殼排出口下接稻殼專用給料倉泵?

　　(3)生物質二級輸送入爐膛采用變頻雙螺旋上料裝置，螺旋直徑約φ560mm?在11米處新增設操作用鋼平臺?

　　(4)二級雙螺旋入爐給料裝置分：入爐螺旋，入爐風冷套?入爐螺旋外端面布置觀察孔，并配有：空氣吹掃裝置、排水閥；入爐螺旋在進入爐膛處懸有自重下垂式自動正壓防火擋板?入爐風冷套內徑約1000X630mm?

　　(5)風冷套內側輸入高壓風，配羅茨風機一臺?風冷套外側接入二次風、二次風接入風量4000~8000 m3/h直接從原二次風管接入?風冷套裝有測壓裝置?

　　(6)風冷套上端布置熱電偶，測量風冷套爐膛入口處工作煙溫?在輸送裝置距入爐口800mm處另布置熱電偶，正常工作時，如該熱電偶溫度大于240℃時，應聯動控制關閉下料電動擋板?

　　(7)一級雙螺旋出料系統與入爐雙螺旋給料裝置間布置落料管(1000X800mm)，落料管布置電動擋板門，蒸汽滅火裝置，金屬膨脹節，金屬膨脹節膨脹量大于150mm?

　　(8)一級輸送裝置應布置平臺(16米平臺)并與鍋爐前鋼架連接?二級輸送裝置應布置平臺(11米平臺)并與鍋爐膜式壁上方用斜吊桿固定?

　　(9)在爐膛標高11080處開二個孔(630*1000)，爐膛開孔內側澆注耐磨耐溫混凝土?

　　(10)對鍋爐本體二次風管重新布局改造，以便調整壓低火焰中心?對二次風管對側水冷壁進行保護?

　　(11)鍋爐本體原設有的返料風機盡量利用，以防返料器堵塞?

　　(12)增設爐膛及煙道防爆門

　　(13)電氣、熱控，DCS配套等?

　　(14)完善配套相應位置消防栓等設施?

　　4.技術改造方案簡圖：

　　(1)、爐前給料系統示意圖

　　(2)、爐本體技改示意圖：

　　(3)爐前給料系統和爐本體總布置簡圖

　　(4)鍋爐本體進料口風冷套施工圖片

　　三、技術改造工程預算

　　全燃綜合型生物質燃料技改項目設備投資估算表(以10#爐為例)：

　　四、技術改造工程調試

　　1、技術改造工程周期：

　　10#爐全燃綜合型生物質燃料技改工程歷時約6個月時間：

　　2017年3月下旬，技改工程設計人員考察10#爐現場，開始進行現場設計；同時，電廠和設備廠家簽定設備訂購合同，設備廠家開始安排生產制造?

　　2017年6月，非標設備生產制造完成，有關設備陸續到達現場；安裝施工單位正式進場，技改工程進入安裝階段?

　　2017年8月，技改工程安裝完畢，進入單機調試階段?

　　2017年9月，進入點火聯合調試階段，完成 72+24小時試運行后，10#爐技術改造工程正式投運?

　　2、技術改造工程調試：

　　(1)、10#爐全燃生物質技改工程，分別對稻殼原料、混合秸稈原料和稻草壓塊原料燃燒工況進行了調試，現抽取混合秸桿原料調試工況列表如下：

　　(2)、另將9#爐全燃生物質技改工程，稻草秸稈調試工況列表如下?9#爐工程分別對稻殼原料、玉米秸稈和稻草秸稈燃燒工況進行了調試?

　　3、調試建議：

　　(1)、關于生物質原料輸送系統：

　　1.1、應確保生物質原料庫至27M層爐頂料倉的生物質原料輸送能力，以滿足全燃生物質鍋爐生物質入料需求，否則應對該部分進行改造?

　　1.2、建議對敞開式生物質輸送皮帶等揚塵設備進行封閉，并增加粉塵治理設備?同時，要注意防范粉塵燃爆事故?

　　(2)、關于引風機：

　　10#爐改造前在原來摻燒稻殼工況下，引風機變頻開度已接近最大，爐膛負壓已不富裕?若全部燃用生物質原料，煙氣量會進一步增加，而此時引風機變頻開度無法再增大，則爐膛負壓不能滿足全燃生物質原料要求?此時若引風機風量有些富裕，可適當關小引風機入口風門擋板，通過節流效應可部分提高引風機負壓?但若要完全不因負壓不夠而影響鍋爐負荷，不減少生物質燃燒量，則應對引風機進行葉輪和殼體升級改造，以從根本上提高引風機負壓頭?

　　五、結語

　　8#、9#、10#鍋爐改造實踐證明，燃煤鍋爐改造后可以不摻燒煤炭，全部燃用生物質原料?但生物質燃料的組成結構，必須確保入爐燃料的熱值達標?為此，全部燃用生物質原料時應該燃燒混合型生物質原料?其中：

　　硬料≥70%(稻殼、風干秸桿致密壓塊、破碎樹枝條、破碎樹皮、木片等)

　　軟料≤30%(稻草、玉米秸桿等)

　　另外，為確保生物質原料能夠順利入爐，還應控制生物質原料切削加工標準：

　　稻草秸桿切斷標準：長度≤15cm?

　　樹枝條或木片切削控制標準：長≤5 CM，寬≤4 CM，厚≤2 CM?

　　[參考文獻]

　　個人有關專利

　　[1] 發明專利：一種大量輸送生物質入爐直接燃燒發電的輸料方法和系統

　　專利號：ZL 2006　1　00409856　發明人： 方逸慶

　　[2] 實用新型專利： 生物質爐前無底可調復式料倉 

　　專利號：ZL 2009　　2　0041591.1　發明人：方逸慶

　　[3] 實用新型專利： 高效脫硫除塵器　　

　　專利號：ZL　02　2　18404.X　發明人：方逸慶

　　作者簡介：

　　方逸慶：男，高級工程師，長期從事于熱電廠以及生物質電廠的基建、技改和營運工作；同時也致力于光伏發電等新能源建設、開發、技改工作?

　　手　機：13815636088　郵　箱：13815636088@139.com