黑龙江省建三江农垦三江热电有限责任公司8#、9#、10#锅炉全燃综合型生物质燃料技术改造总结

方逸庆 (扬州神州新能源科技有限公司　江苏 扬州　225100 )

张令东 管红新(黑龙江省建三江农垦三江热电有限责任公司 建三江 156300)

　　摘要：通过对8#、9#、10#锅炉全燃综合型生物质燃料技术改造，再次证明：对原有循环流化床(CFB)燃煤电站锅炉进行全燃生物质技术改造，既可节省时间，又可节约大量资金 ，是燃煤电厂迅速转型为生物质电厂，实现生物质直燃发电的一条短、平、快的便捷之路｡同时该技术对非电站锅炉利用生物质代替原煤，改烧生物质燃料，同样具有重要借鉴意义｡

　　关键词：燃煤CFB锅炉　全燃生物质　技术改造

　　前言

　　黑龙江省建三江地处三江平原腹地，隔黑龙江、乌苏里江与俄罗斯相望｡总控制面积1.23万平方公里，耕地1000万亩，尚有可垦荒地300万亩，林地196万亩，牧草地70万亩，水面76万亩｡40多年来，经过两代北大荒人的努力，昔日的北大荒已经变成了今天的绿色北大仓，以盛产绿色优质水稻而闻名于世｡建三江地区具有丰富的生物质燃料资源｡其中以稻草、稻壳、玉米杆、玉米芯、大豆秸秆、柳条、紫穗槐树枝条等尤其丰富｡

　　建三江农垦三江热电有限公司热电锅炉，一直大量掺烧稻壳生物质燃料，努力为减少二氧化碳排放，保护绿水青山作出积极贡献｡但仅依靠建三江地区单一稻壳资源，并不能满足电厂大量掺烧乃至全燃生物质的需求｡在这种情况下，只有改变锅炉生物质燃料结构，大量燃烧建三江地区丰富的综合型生物质原料：稻草、玉米杆、玉米芯、稻壳、生物质压块、大豆秸秆、柳条、紫穗槐、树枝条等，才是彻底解决办法｡为了做到生产和技术改造工作两不误，三江热电公司决定分三期对其8#、9#、10#锅炉进行全燃综合型生物质燃料技术改造｡

　　按照三江热电公司布署，扬州神州新能源科技有限公司2015年首次对8#锅炉进行了全燃综合型生物质燃料技术改造｡在取得成功经验的基础上，2016年和2017年又分别对9#锅炉和10#锅炉进行了全燃综合型生物质燃料改造｡并且每次改造的方案，都依椐前一台锅炉实际使用的效果，在前一台锅炉改造方案的基础上再次进行优化，从而使技术改造取得了更好的效果｡

　　一、锅炉设备规范

　　整体概述

　　本锅炉采用中温、中压参数、单汽包自然循环、分散下降管、平衡通风、绝热旋风分离器、一级喷水减温器以及一级面式减温器调节蒸汽温度的结构｡锅炉采用支吊结合的固定方式，室内布置｡锅炉运转层标高为7000mm｡锅炉采用位于炉膛前墙水冷壁下部给料，采用位于炉膛底部布风板上的两点排渣｡

　　锅炉采用两级配风，一次风从炉膛底部布风板进入炉膛，二次风从炉膛前后墙进入炉膛｡

　　旋风分离器位于炉膛出口和尾部竖井烟道之间，旋风分离器下的返料器将分离下来的物料送回炉膛｡

　　高温过热器、低温过热器、省煤器和空气预热器依次布置在尾部竖井烟道之中｡

　　锅炉基本尺寸(单位：mm)

　　锅筒中心标高　　　　　33500mm

　　锅炉运转层标高　　　　7000mm

　　锅炉左、右柱中心宽度　8560mm

　　锅炉前、后柱中心深度　13434mm

　　炉膛布风板尺寸　　　　5440×1600mm²

　　炉膛上部尺寸　　　　　6400×3600mm²

　　尾部过热器下降烟道　　5960×2600mm²

　　尾部省煤器下降烟道　　5960×2600mm²

　　尾部空器预热器下降烟道　5960×2600mm²

　　二、全燃生物质技术改造方案

　　1.各类生物质燃料有关特性：

　　2、技术改造主要新增设备(以10#炉为例)：

　　(1)、生物质料库螺旋卸料机(1台)：

　　2XK65JA螺旋卸料机(2根螺旋变频调速)1台、

　　HJS10-02进料斗1只、

　　HJS10-DK电控柜1台、

　　(2)、生物质炉前上料系统(2台套)，每套含：

　　炉前料仓上部落料管、

　　炉前料仓总成(含：30M3料仓箱体、雷达料位计、变频一级输料螺旋4套、一级输料螺旋前端防爆门、一级输料螺旋中部料仓出口处留有稻壳排出口，并配手电动稻壳专用翻板门，稻壳排出口下接稻壳给料仓泵、消防蒸汽系统、消防水系统等)、

　　落料斗(含：测温热电偶及自动蒸汽灭火装置)、

　　非金属补偿器、

　　电动防火翻板门、

　　悬吊装置

　　落料管、

　　变频二级入炉输料双螺旋(配有：空气吹扫装置、排水阀)(双螺旋入炉口处悬有自重下垂式自动正压防火挡板)｡

　　电控柜

　　(3)、锅炉本体：

　　进料口风冷套(含风冷套及水冷壁让管部件)(2套)、

　　高压密封风机(风冷套用)、

　　本体防爆门(4套)及烟道防爆门(9套)(含有关让管部件)、

　　进料口上部环炉膛下扫二次风管组件(含有关让管部件)、原二次风管改造组件(含有关让管部件)、

　　原落煤管道改造

　　空气预热器管改造(增加管板3块)｡

　　3.技术改造方案简述(以10#炉为例)：

　　10#炉为75t/h中温中压循环流化床生物质混燃稻壳锅炉，现拟改造为全燃综合型生物质燃料锅炉｡在充分利用原有设备系统的同时，对炉前给料系统、炉本体及部分辅助设施进行改造，改造后可以不再掺烧煤炭｡

　　对炉前给料系统进行改造：增加生物质料仓系统及一级给料双螺旋等，并进行相应电气热控DCS配套，同时配套相应消防栓等设施｡对炉本体进行改造：炉本体上开二个进料口，采用二级双螺旋进料｡增加进料螺旋风冷套和测温测压装置，并增设返料风机，增设炉膛及烟道防爆门｡

　　技术改造方案具体描述如下：

　　1、10#循环流化床锅炉现有的上料系统保留备用，但给料机和落料管都需适当移位｡

　　2、 新增加的设备和系统如下：

　　(1)在主厂房10#循环流化床锅炉炉前，新增16米平台，并在其上部相应位置重新制作二台生物质料仓｡24M层皮带对应10#炉生物质料仓入料口处应设置导料分料装置，以保证皮带对炉前生物质料仓的物料输送(必要时落料口处需扩大)｡

　　(2)每台生物质料仓底部采用变频调速一级双螺旋出料系统，给炉前二级双螺旋系统供料｡一级双螺旋出料系统前端上部设有防爆门装置｡料仓底部前端留有稻壳排出口，并配手电动稻壳专用翻板门，稻壳排出口下接稻壳专用给料仓泵｡

　　(3)生物质二级输送入炉膛采用变频双螺旋上料装置，螺旋直径约φ560mm｡在11米处新增设操作用钢平台｡

　　(4)二级双螺旋入炉给料装置分：入炉螺旋，入炉风冷套｡入炉螺旋外端面布置观察孔，并配有：空气吹扫装置、排水阀；入炉螺旋在进入炉膛处悬有自重下垂式自动正压防火挡板｡入炉风冷套内径约1000X630mm｡

　　(5)风冷套内侧输入高压风，配罗茨风机一台｡风冷套外侧接入二次风、二次风接入风量4000~8000 m3/h直接从原二次风管接入｡风冷套装有测压装置｡

　　(6)风冷套上端布置热电偶，测量风冷套炉膛入口处工作烟温｡在输送装置距入炉口800mm处另布置热电偶，正常工作时，如该热电偶温度大于240℃时，应联动控制关闭下料电动挡板｡

　　(7)一级双螺旋出料系统与入炉双螺旋给料装置间布置落料管(1000X800mm)，落料管布置电动挡板门，蒸汽灭火装置，金属膨胀节，金属膨胀节膨胀量大于150mm｡

　　(8)一级输送装置应布置平台(16米平台)并与锅炉前钢架连接｡二级输送装置应布置平台(11米平台)并与锅炉膜式壁上方用斜吊杆固定｡

　　(9)在炉膛标高11080处开二个孔(630*1000)，炉膛开孔内侧浇注耐磨耐温混凝土｡

　　(10)对锅炉本体二次风管重新布局改造，以便调整压低火焰中心｡对二次风管对侧水冷壁进行保护｡

　　(11)锅炉本体原设有的返料风机尽量利用，以防返料器堵塞｡

　　(12)增设炉膛及烟道防爆门

　　(13)电气、热控，DCS配套等｡

　　(14)完善配套相应位置消防栓等设施｡

　　4.技术改造方案简图：

　　(1)、炉前给料系统示意图

　　(2)、炉本体技改示意图：

　　(3)炉前给料系统和炉本体总布置简图

　　(4)锅炉本体进料口风冷套施工图片

　　三、技术改造工程预算

　　全燃综合型生物质燃料技改项目设备投资估算表(以10#炉为例)：

　　四、技术改造工程调试

　　1、技术改造工程周期：

　　10#炉全燃综合型生物质燃料技改工程历时约6个月时间：

　　2017年3月下旬，技改工程设计人员考察10#炉现场，开始进行现场设计；同时，电厂和设备厂家签定设备订购合同，设备厂家开始安排生产制造｡

　　2017年6月，非标设备生产制造完成，有关设备陆续到达现场；安装施工单位正式进场，技改工程进入安装阶段｡

　　2017年8月，技改工程安装完毕，进入单机调试阶段｡

　　2017年9月，进入点火联合调试阶段，完成 72+24小时试运行后，10#炉技术改造工程正式投运｡

　　2、技术改造工程调试：

　　(1)、10#炉全燃生物质技改工程，分别对稻壳原料、混合秸秆原料和稻草压块原料燃烧工况进行了调试，现抽取混合秸杆原料调试工况列表如下：

　　(2)、另将9#炉全燃生物质技改工程，稻草秸秆调试工况列表如下｡9#炉工程分别对稻壳原料、玉米秸秆和稻草秸秆燃烧工况进行了调试｡

　　3、调试建议：

　　(1)、关于生物质原料输送系统：

　　1.1、应确保生物质原料库至27M层炉顶料仓的生物质原料输送能力，以满足全燃生物质锅炉生物质入料需求，否则应对该部分进行改造｡

　　1.2、建议对敞开式生物质输送皮带等扬尘设备进行封闭，并增加粉尘治理设备｡同时，要注意防范粉尘燃爆事故｡

　　(2)、关于引风机：

　　10#炉改造前在原来掺烧稻壳工况下，引风机变频开度已接近最大，炉膛负压已不富裕｡若全部燃用生物质原料，烟气量会进一步增加，而此时引风机变频开度无法再增大，则炉膛负压不能满足全燃生物质原料要求｡此时若引风机风量有些富裕，可适当关小引风机入口风门挡板，通过节流效应可部分提高引风机负压｡但若要完全不因负压不够而影响锅炉负荷，不减少生物质燃烧量，则应对引风机进行叶轮和壳体升级改造，以从根本上提高引风机负压头｡

　　五、结语

　　8#、9#、10#锅炉改造实践证明，燃煤锅炉改造后可以不掺烧煤炭，全部燃用生物质原料｡但生物质燃料的组成结构，必须确保入炉燃料的热值达标｡为此，全部燃用生物质原料时应该燃烧混合型生物质原料｡其中：

　　硬料≥70%(稻壳、风干秸杆致密压块、破碎树枝条、破碎树皮、木片等)

　　软料≤30%(稻草、玉米秸杆等)

　　另外，为确保生物质原料能够顺利入炉，还应控制生物质原料切削加工标准：

　　稻草秸杆切断标准：长度≤15cm｡

　　树枝条或木片切削控制标准：长≤5 CM，宽≤4 CM，厚≤2 CM｡

　　[参考文献]

　　个人有关专利

　　[1] 发明专利：一种大量输送生物质入炉直接燃烧发电的输料方法和系统

　　专利号：ZL 2006　1　00409856　发明人： 方逸庆

　　[2] 实用新型专利： 生物质炉前无底可调复式料仓 

　　专利号：ZL 2009　　2　0041591.1　发明人：方逸庆

　　[3] 实用新型专利： 高效脱硫除尘器　　

　　专利号：ZL　02　2　18404.X　发明人：方逸庆

　　作者简介：

　　方逸庆：男，高级工程师，长期从事于热电厂以及生物质电厂的基建、技改和营运工作；同时也致力于光伏发电等新能源建设、开发、技改工作｡

　　手　机：13815636088　邮　箱：13815636088@139.com