生物质锅炉新闻动态
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60MW纯烧石油焦CFB锅炉设计
发布时间：2013-05-24 08:08 来源：未知
石油焦是以原油蒸馏所产的重质油或石油沥青、渣油、焦油为原料经焦化处理（热裂过程）转化而成的产品，是石油深度加工产生的一种副产品。作为燃料使用的石油焦售价约在300元／t左右，仅是具有相同热量的重油价格的四分之一左右，燃煤价格的二分之一左右。由于石油焦的挥发分含量低，不适合传统的煤粉炉燃烧。目前国内循环流化床(CFB)锅炉也没有纯烧石油焦的商业运行业绩。
华西能源工业集团有限公司2006年承担了苏丹Garri 4 2×60 MW CFB锅炉纯烧石油焦的设计和制造，该锅炉为国内首台自主设计、制造和出口纯烧石油焦CFB锅炉，预计2008年投入商业运行。锅炉主要设计参数见表1，石油焦元素分析见表2。
1、锅炉结构
Garri 4 60 MW纯烧石油焦CFB锅炉结构见图1。
锅炉主要由全膜式壁炉膛、2台高温绝热式分离器、2台阀回料器、1个汽冷包墙包覆形成尾部对流竖井烟道组成。
炉膛蒸发受热面采用膜式水冷壁，水循环采用单汽包自然循环单段蒸发系统。水冷布风板、钟罩式和工型风帽结合布置，使布风板风压均匀，不易堵塞、漏渣、结焦，且便于检修。炉膛中上部布置有水冷蒸发屏和屏式过热器，以提高水冷系统和过热系统的辐射传热特性，使锅炉汽温具有良好的调节特性。
富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
炉膛上部出口烟窗处布置2个直径约5m的高温旋风分离器，布置在燃烧室与尾部对流烟道之间，外壳由钢板卷制而成，内衬绝热材料及耐磨耐火材料，防磨绝热材料采用拉钩、支撑板、托板砖固定。
高温分离器上部为圆筒形，下部为锥形。每个分离器下部布置有阀回料器，以实现料位自平衡。为防止结渣，沿料腿高度方向布置几层充气口，回料器用风由单独的罗茨风机提供。
石油焦燃烧产生的烟气经分离器净化后进入尾部竖井烟道。尾部竖井烟道中烟气依次流经高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器。高、低温过热器由膜式壁包墙包覆在烟道内，省煤器、空气预热器部分烟道采用护板结构。
2、吊挂、支承及燃油系统
整台锅炉共设置7个膨胀中心（或称膨胀零点），其中炉膛后墙中心线1个，旋风分离器中心线2个、J阀回料器支座中心2个、尾部包墙(HRA)前墙中心线1个、空气预热器支座中心1个。各膨胀系统通过限位、导向装置使其以各自的中心为零点向外膨胀，热膨胀导向装置还可将风和地震的水平荷载传递至钢结构。
锅炉的炉膛水冷壁、尾部包墙全部悬吊在顶板上，由上向下膨胀；炉膛左右方向通过刚性梁的限位装置使其以锅炉中心线为零点向两侧膨胀；尾部受热面则通过刚性梁的限位装置使其以锅炉对称中心线为零点向两侧膨胀。回料器和空气预热器均以各自的支承面为基准向上膨胀。
考虑到锅炉的密封和运行的可靠性，炉膛和分离器之间采用非金属膨胀节相接；回料器与炉膛和分离器温差大，材质不同，故被单独支撑于构架上，用金属膨胀节与炉膛回料口和分离器锥段出口相连，隔离相互间的胀差。分离器出口烟道与尾部竖井间胀差也较大，且尺寸庞大，故采用非金属膨胀节连接，以确保连接的可靠性。吊挂的对流竖井与支撑的空气预热器间因胀差较大，而采用膨胀节连接。
所有穿墙管束均与该处管屏之间，或封焊密封固定，或通过膨胀节形成柔性密封，以适应热膨胀和变负荷的要求。
除汽包吊点、水冷壁前墙吊点、水冷壁及蒸发管屏上集箱、饱和蒸气引出管、旋风分离器及其出口烟道、包墙上集箱和后包墙吊点为刚性吊架外，蒸汽系统的其它集箱和连接管为弹吊或通过夹紧、支撑、限位装置固定在相应的水冷壁和包墙管屏上。
此外，对炉内容易磨损的部位，如炉膛下部密相区、炉膛上部出口烟窗处、旋风分离器入口处、旋风分离器筒体及锥段、阀回料器内部均敷设有非金属防磨材料。
燃油系统采用床上、床下燃烧器，床下燃烧器用于点火，其热量占20%B - MCR锅炉所需热量，床上燃烧器用于低负荷稳燃，其热量占40%B-MCR锅炉所需热量。采用中心回油式机械雾化油枪，床下2只，床上4只，单只出力均为1 600 kg/h。采用压缩空气吹扫，吹扫压力(0. 4～0. 8)MPa。
3、与燃煤CFB锅炉设计中的几点差异
(1)炉膛下部密相区扩展段提高。石油焦属高含碳量(90.17%)、低挥发分(8.79%)的燃料，着火稳定系数Rw=3. 59+0, 054×V=4.065，属4～4.65的难着火稳定燃烧区；燃尽指数Rj =1. 22+0. 11×Vzx一2.187，属<2.5的极难燃尽燃料。因此，与燃煤CFB锅炉相比，纯烧石油焦的CFB锅炉在设计中适当提高了炉膛下部密相区扩展段的高度，选择较小的扩展段断面，敷设以耐磨可塑料，增加密相区蓄热能力，提高密相区断面热负荷，适当提高床温，利于着火燃烧，延长石油焦在密相区的停留时间。
(2)增加回料器充气层，防止阀结焦。石油焦是一种低灰分(1.23%)的燃料，其不可燃质主要由钒、镍及微量的其它金属构成。燃烧后的灰渣几乎是100%的石灰石衍生物。当石油焦燃烧时，其中部分钒最终转化为V2 05．V205熔点为675℃，远低于CFB锅炉的正常燃烧温度。另外，钒与石油焦中的其它成分及石灰石中的钙反应能生成低共熔点的合金。当石油焦中钒的含量较高时，灰渣中这些低共熔点的合金会引起回料器结渣。为了更好地解决这一问题，回料器设计时较燃煤CFB锅炉增加了充气层的数量，增强了物料在J阀中的流动性，可防止热量聚集引起的结焦。
(3)高温过热器顺流布置。石油焦燃烧过程中产生的V205是一种两性氧化物，酸性大于碱性，溶于强碱生成钒酸盐，溶于强酸形成钒氧离子VO或V03+，其熔点相对较低(675℃)。为了避免其对高温过热器管的腐蚀，设计过程中将高温过热器管中蒸汽的流向与尾部烟道中烟气的流向布置为一致，这样蒸汽温度较高的高温段管子处于低烟温区，蒸汽温度较低的管子处于高烟温区，整个高温过热器管子金属壁温低于V205的熔点，很好地避免了V205对管子的腐蚀。
