摘要：本文簡單介紹了為某電廠設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)CO2零排放。
關(guān)鍵詞：生物質(zhì)鍋爐；可再生能源；特點(diǎn)
0、引 言
長期以來，煤炭在我國的一次能源消費(fèi)中一直占主導(dǎo)地位，其在能源消費(fèi)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(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比例僅為25%。我國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)明顯失衡。現(xiàn)階段，我國又正處在經(jīng)濟(jì)高速全面發(fā)展的時(shí)期，能源消耗量與日俱增，能源消費(fèi)的失衡更加明顯。在燃燒煤炭獲得能源的同時(shí)，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(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)模式的關(guān)鍵。
我國是個(gè)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(jì)，我國年產(chǎn)農(nóng)作物秸稈6.2億噸，其數(shù)量相當(dāng)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(dāng)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，
秸稈顆粒機(jī)秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料如下所示：
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(jì)并制造了HG-130/9.2-S.JG1鍋爐。鍋爐是引進(jìn)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(jì)燃料：玉米和小麥秸稈。該鍋爐已予2007投運(yùn)，至今機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，鍋爐運(yùn)行狀況良好。
1、鍋爐主要參數(shù)
鍋爐主要參數(shù)如表1所示。
表1 鍋爐主要參數(shù)
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鍋爐額定蒸發(fā)量t/h |
過熱蒸汽出口壓力/MPa |
熱過蒸汽溫度/℃ |
給水溫度/℃ |
鍋爐效率/% |
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130 |
9.2 |
540 |
210 |
≥92 |
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(yùn)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Ⅲ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Ⅳ、Ⅱ、I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(dú)布置在風(fēng)道中。空氣預(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(gè)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?yàn)楦鱾�(gè)部件的幾何中心為膨脹原點(diǎn)，鉛垂方向?yàn)楦鱾�(gè)部件的支撐面為膨脹原點(diǎn)。
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(diǎn)火油系統(tǒng)。
3、鍋爐設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)
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(jì)的，具有維護(hù)成本低，可靠性高的特點(diǎn)。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(diǎn)，以及管壁金屬溫度的獨(dú)特設(shè)計(jì)，選崩合理的結(jié)構(gòu)形式和特殊的金屬材料，避免了因生物質(zhì)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(diǎn)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(diǎn)。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(diǎn)。通過水平和垂直方向的導(dǎo)向與約束，實(shí)現(xiàn)以膨脹中心點(diǎn)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(jìn)行精確的膨脹量計(jì)算，作為膨脹補(bǔ)償、間隙預(yù)留和管系應(yīng)力分析的依據(jù)，并便于與設(shè)計(jì)院所設(shè)計(jì)的各管道的受力情況相配合，也為鍋爐本體的剛性梁，密封結(jié)構(gòu)和吊桿的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，膨脹中心的設(shè)置對保證鍋爐的可靠運(yùn)行和良好的密封有重大的作用。
鍋爐采用底部支撐結(jié)構(gòu)，在鍋爐底部設(shè)有膨脹中心用固定和導(dǎo)向裝置，確保鍋爐由膨脹中心向三維方向膨脹，以及支撐鍋爐本身的重量。確保該裝置的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度、剛度要求，使該裝置能夠承擔(dān)各種受力狀態(tài)下的組合內(nèi)力。所使用材料的強(qiáng)度和硬度等性能指標(biāo)滿足要求，導(dǎo)向裝置不發(fā)生永久變形和斷裂。鍋爐本體的大部分重量通過水冷壁和下降管傳遞到底部支撐裝置，再傳遞到地面的鍋爐基礎(chǔ)部分。部分過熱器管束和集箱以及部分汽水管道的重量通過吊掛裝置將荷載傳遞到鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的梁和柱上。
4、結(jié)束語
本文主要介紹了某臺130噸高溫高壓燃燒生物質(zhì)燃料的鍋爐的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和主要特點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)C02零排放。鍋爐現(xiàn)在運(yùn)行穩(wěn)定，業(yè)主非常滿意，是性能優(yōu)良，安全可靠的產(chǎn)品。
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