生物质直燃锅炉培训教材.doc

燃生物质振动炉排锅炉燃生物质振动炉排锅炉序言随着世界经济持续快速地发展和人口数量迅速地增长，人类对能源的需求必然不断地增加，然而目前人类赖以生存的化石能源却正在迅速地减少。据预测，地球上蕴藏的可以开发利用的煤和石油化石能源将分别在200年、40年以内耗竭，而天然气也只能用60年左右。与此同时，由于化石能源的过度开发利用带来环境污染和全球气候变暖的问题也日益突出。因此，寻找和开发新型可再生能源迫在眉睫。而生物质能恰恰能满足这些要求，因为它具有不断的可再生性、对环境的友好性和能够抑制全球气候变暖。目前生物质能已成为仅次于煤、石油和天然气的第四大能源，约占全球总能耗的14。据预测，到2050年，生物质能用量将占全球燃料直接用量的38，发电量占全球总电量的17。在我国农村地区,生物质能的消耗量约占农村总能耗的39，占全国能量消耗总量的17.4。但是，目前我国生物质的利用存在着很大的弊端，一方面是在经济落后的边远地区，能源严重缺乏，农民为了获得生活能源，对森林进行掠夺性地采伐，森林资源遭到破坏，自然生态日趋恶化；另一方面农民开始抛弃传统的秸秆燃烧，转向使用化石燃料，大部分农业废弃物就地焚烧，致使资源浪费和环境污染。无论是从环保角度，还是从社会可持续发展角度考虑，改革生物质传统的使用方式，寻求和开发生物质合理的能量转化技术，将是建立可持续能源结构的战略举措。第一章 生物质的概述一、生物质的定义和资源状况广义的生物质能包括一切由植物光合作用转化和固定下来的太阳能，生物质作为生物质能的载体有许多种定义，美国能源部（DOE）把生物质定义为：生物质是来源于植物和动物的有机物质。生物质资源十分丰富，目前全球每年水、陆生物质产量约为全球总能耗量的610倍左右。据统计，生物质资源潜力可达100亿吨，仅森林、草原和耕地这三项的产量就达50亿吨干生物质，相对于20亿吨标准煤。我国可以开发利用的生物质能源有：各种农业废弃物（秸秆和谷壳等）、薪柴、林业废弃物（树叶和枝桠等）、有机垃圾和人畜粪便等。统计表明，我国秸秆、薪柴、粪便和垃圾四项资源分别为3.08、1.3、0.77和1.43亿吨标准煤，总计约6.58亿吨标准煤。根据“九五”规划，我国薪材林面积应达到650万公顷，到2010年将达到860万公顷。二、生物质的种类和特点 一般而言，生物质主要有三类：木质、非木质和动物粪便。从这三大类可以细分为七种：森林、农业的种植物（木质）、森林之外的树木（木质）、农作物（非木质）、庄稼的废弃物（非木质）、加工过程的废弃物（非木质）和动物粪便（粪便）。通常用作能量转化的生物质可以分为四大类：木材残余物（涵盖所有来源于木材和木材产品的物质，主要包括：燃料木材、木炭、废弃木材和森林的残余物）、农业废弃物（所有与种植业和庄稼处理过程有关的废弃物。例如：稻谷壳、秸秆和动物的粪便）、能源庄稼（专门用于能量生产的庄稼。如：甘蔗杆和木薯）和城市固体垃圾（MSW）。生物质的组成成分包括：纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、单糖、淀粉、水分、灰分和其它化合物。每一种组分的含量比例是由生物质种类、生长时期和生长条件等因素决定的8。与化石燃料相比，生物质具有以下特点：（1）生物质是一种二氧化碳零排放的能源资源（利用转化过程中排放的二氧化碳量等于生长过程中吸收的量），可以在提供能源的同时而不增加二氧化碳排放量；（2）生物质的硫、氮和灰分含量少，在利用转化过程中可以减少硫化物、氮化物和粉尘的排放；（3）生物质的挥发份含量大（折算挥发份约为烟煤的六倍以上），氧含量高，有利于生物质的着火和燃烧；（4）生物质的水分含量大，影响着火和燃烧的稳定性，同时在燃烧时造成大量的能量损失，并且可能引起燃料储存问题；（5）单位质量生物质的热值低，要求能量转化设备有足够的空间投入原料；（6）生物质的分布分散，能量密度低，收集运输和预处理过程（例如粉碎、压缩成型和干燥）费用高； （7）生物质具有可再生性，原料具有多样性和广泛性，资源开发潜力大。三、生物质的利用转化方式生物质的利用转化方式主要有三种：热化学法、生物化学法、提取法。热化学法是指高温下将生物质转化为其它形式能量的转化技术。主要包括四种方式：直接燃烧（直接将生物质完全燃烧放出热量）；气化（在气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下对生物质进行部分氧化而转化成气体燃料的过程）；热解（在没有气体介质氧气、空气或蒸汽参与的情况下，单纯利用热使生物质中的有机物质等发生热分解从而脱除挥发性物质，常温下为液态或气态，并形成固态的半焦或焦炭的过程）；直接液化（在高温高压和催化剂作用下从生物质中提取液化石油等）。生物化学法是指生物质在微生物的发酵作用下产生沼气、酒精等能源产品。提取法是利用生物质提取生物油。生物质转化为电能的技术包括：直接燃烧（包括与煤混和燃烧）、气化和热解。气化和直接燃烧是利用生物质原料发电的主要方式。直接燃烧发电的过程是：生物质与过量空气在锅炉中燃烧，产生的热烟气和锅炉的热交换部件换热，产生出的高温高压蒸汽在蒸汽轮机中膨胀做功发出电能。气化发电的过程是：生物质通过热化学转化为气体燃料，净化后的气体燃料直接被送入锅炉、内燃发电机和燃气轮机的燃烧室中燃烧来发电。四、生物质的燃烧过程1. 生物质燃烧的总体方程式燃烧是包含有传热和传质过程，并且伴随有化学反应和流体流动的一种综合现象。对于任何一种生物质燃料在空气中燃烧时的综合反应，可以用以下方程式表示： （1）其中第一个分子式表示任一种生物质燃料，这个经验分子式中只包含了15种元素，实际上这是近似处理，完整的生物质组分还应包含更多的元素。第二个分子式表示的是燃料中的水分，但是其数值变化很大。第三个分子式表示的是空气，它是按氧气和氮气分别占总体积的21%和79%的混合物来表示的。方程式的另一边是反应生产物，主要生成物是那些在式中首先表示的物质，生成物中有些化合物是大气的污染物（如：CO、N和S的氧化物），同时有些生成物（如：碱金属的氯化物和硅酸盐等）会导致燃烧设备的积灰和结渣问题。2. 生物质燃烧的基本过程由于不同种类的生物质在化学组成成分和物理特性上有差别，所有它们的燃烧过程是有些不同。但是一般认为，生物质的燃烧通常可以分为三个阶段，即预热起燃阶段、挥发分燃烧阶段、炭燃烧阶段。（1）预热起燃阶段在该阶段，生物质（湿物料）被加热，水分逐渐蒸发后变为干物料。当生物质被加热到160时，开始释放出挥发分。挥发分的组成为：二氧化碳、一氧化碳、低分子碳氢化合物（如：甲烷、乙烯等）、还有氢气、氧气和氮气等气体。挥发分中的氢气、低分子碳氢化合物和一氧化碳是可燃成分，二氧化碳和氮气是不可燃成分。（2）挥发分燃烧阶段生物质经加热所释放出的挥发分在高温下开始燃烧，同时释放出大量热量，由于挥发分的成分比较复杂，其燃烧反应也比较复杂。几种主要挥发分气体的燃烧反应方程式如下： （3）炭燃烧阶段挥发分在燃烧初期将固定碳包裹着，氧气不能接触到炭的表面，因而炭在挥发分的燃烧初期是不燃烧的，经过一段时间以后，挥发分燃烧结束，剩下的炭与氧气接触并发生燃烧反应。炭燃烧时的反应方程式如下： 对于生物质燃烧的基本过程的认识，其他研究人员有不同的观点。如：A.Williams等认为，生物质的水分对燃烧过程影响很大，甚至主宰整个燃烧过程，所以将水分的干燥作为一个独立的过程，并将生物质燃烧的基本过程分为三步：生物质脱挥发分、挥发分燃烧和炭的燃烧。3. 影响生物质燃烧的因素影响生物质燃烧的因素有很多，其中燃料的水分含量、空气供给量、燃料的颗粒尺寸和反应时间是主要因素。下面具体分析它们对燃烧过程的影响：（1）水分含量燃烧反应是放热反应，而水分的蒸发却要强烈地吸收热量。大多数生物质燃料自维持燃烧（self-supporting combustion）要求燃料中的水分含量不超过65（湿基下的质量百分比值），如果超过这个值，则燃烧过程释放的热量不能满足水分蒸发所需的热量，会导致燃烧反应的结束。实际上，当生物质的水分含量超过5055（湿基下的质量百分比值）时，就需要加入辅助燃料来助燃。（2）空气供给量所有的燃烧反应都是燃料与空气中的氧进行的，所以空气供给量决定着燃烧反应的过程。如果空气供给量太小，燃烧反应进行得不完全。而如果空气供给量太大，则加热空气需要热量，结果会导致燃烧温度的降低，使燃烧的稳定性变差。因此要确定一个最佳的过量空气系数，保证燃烧稳定和完全彻底地进行。一般情况下，过量空气系数值在1.21.5之间。（3）燃料颗粒尺寸燃烧反应一般是在燃料颗粒的表面进行，如果颗粒表面大的话，这样就会有利于燃烧反应的进行。燃料颗粒尺寸决定着参与燃烧反应的颗粒总表面积，颗粒尺寸越小，则燃料颗粒的总面积就越大。因而，燃料颗粒尺寸小一些，有利于燃烧反应的进行。（4）反应时间燃料的燃烧是一种化学反应，凡是化学反应，均需要一定的时间才能完成。因此，足够的反应时间是燃料完成燃烧反应的重要条件之一。第二章 燃生物质振动炉排锅炉的结构生物质直燃发电技术与常规火力发电技术的区别主要有两点，同时也是两大技术难点，一是燃烧设备，二是上料系统。生物质的燃烧设备主要有：堆状燃烧锅炉、炉排式燃烧锅炉、悬浮燃烧锅炉和流化床燃烧锅炉。目前，国能生物发电有限公司全部采用从丹麦BWE公司引进的燃生物质振动炉排锅炉的，该技术在国外被广泛应用，有成功的运行经验。在国内已经建成和投运了五台130t/h的燃灰色秸秆锅炉机组，且目前运行良好。下面将重点对130t/h高温高压、燃灰色秸秆、水冷式振动炉排锅炉进行详细的介绍和说明。第一节 概述一、总体介绍130t/h高温高压、燃灰色秸秆、水冷式振动炉排锅炉为自然循环、单汽包、单炉膛、平衡通风、室内布置、固态排渣、全钢构架、底部支撑结构型锅炉。设计燃料为棉花秸秆、可掺烧木片、树枝等。因为生物质中含有如氯化物的盐分，所以它是一种侵蚀性燃料。其侵蚀性取决于盐分的含量和种类。生物质燃烧后产生的灰通常是低熔点的，这使得灰容易附着在锅炉的受热面上，并形成一个灰渣层。这将会减少受热面的吸热量，甚至会有灰渣覆盖整个受热面的危险。锅炉设计充分考虑了生物质燃料的这些特性。高温区的屏式过热器上的灰允许堆积到一定的量，并在重力作用下会从受热面滑落。过热器受热面上积灰量的变化会导致受热面的吸热量发生较大变化，所以，过热器和减温器的设计已经考虑了这一点。因此，在高温受热段的管系采用特殊的材料与结构，以及有效的除灰措施，防止腐蚀和大量渣层产生。本锅炉采用振动炉排的燃烧方式。锅炉汽水系统采用自然循环，炉膛外集中下降管结构。该锅炉采用“M”型布置，炉膛和过热器通道采用全密封的膜式壁结构，很好的保证了锅炉的密封性能。过热蒸汽采用四级加热，三级喷水减温方式，使过热蒸汽温度有很大的调节裕度，以保证锅炉蒸汽参数。尾部竖井内布置有两级省煤器、一级高压烟气冷却器和两级低压烟气冷却器。空气预热布置在烟道以外，采用水冷加热的方式，有效的避免了尾部烟道的低温腐蚀。锅炉采用轻柴油点火启动，在炉膛右侧墙装有启动燃烧器。锅炉室内布置，构架全部为金属结构，按7度地震烈度设计。二、主要技术经济指标和有关数据1. 锅炉的主要参数额定蒸发量：130t/h额定蒸汽压力：9.2Mpa（A）额定蒸汽温度：540额定给水温度：2102. 设计燃料：棉花秸秆和树枝燃料种类含碳量（）含氢量（）含氧量（）含氮量（）含硫量（）含灰量（）水分（）挥发分（）应用基低位发热量（kJ/kg）棉花秸秆46.115.935.010.320.182.579.9271.1164603. 技术经济指标冷风温度 35一次风温度 190二次风温度 190一、二次风占总风量之比 1:1排烟温度 124锅炉热效率 92燃料消耗量 22266.02 kg/h燃料粒度要求 100mm 100%5mm 50%3mm 5% 排污率 24. 锅炉外形尺寸宽度（锅炉钢架中心线） 24687mm深度（锅炉钢架中心线） 32388mm汽包中心线 标高 23450mm锅炉本体最高点标高 26074mm5. 水质要求 锅炉的给水、炉水、蒸汽品质均应符合GB12145-1989火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准且符合用户的特殊要求。6. 负荷调节 允许的负荷调节范围：40100 调节方法： 风燃料比调节7. 其它技术指标灰与渣的比率：6：4NOx排放量 450mg/Nm3CO排放量 650mg/Nm3第二节 振动炉排锅炉燃烧过程和燃烧调整的方法一、生物质在振动炉排上的燃烧过程生物质的燃烧通常可以分为三个阶段，即预热起燃阶段、挥发分燃烧阶段、炭燃烧阶段。生物质在振动炉排上的燃烧过程分为预热干燥区、燃烧区和燃尽区，这可以与振动炉排的高、中和低端相对应。根据各区的燃烧特点，各区需要的风量有差别，预热干燥区和燃尽区的风量少一些，燃烧区的风量要大一些。燃料颗粒在振动炉排锅炉中燃烧可以分为两种类型：颗粒大的在炉排上燃烧，颗粒特别小的燃料颗粒，在气力播撒的过程中，在炉排上部空间发生悬浮燃烧。二、生物质在炉排上完全燃烧的条件炉内良好燃烧的标志就是在炉内不结渣的前提下，尽可能接近完全燃烧，同时保证较快的燃烧速度，得到最高的燃烧效率。1. 供应充足而有合适的空气量如果过量空气系数过小，即空气量供应不足，会增大固体不完全燃烧热损失q4和可燃气体不完全燃烧热损失q3，使燃烧效率降低；如果过量空气系数过大，则会降低炉膛温度，增加不完全燃烧热损失。最佳的过量空气系数使q2+q3+q4之和为最小值。2. 适当提高炉温根据阿累尼乌斯定律，燃烧反应速度与温度成指数关系。在保证炉膛不结渣的前提下，尽量提高炉膛温度。3. 炉膛内良好的扰动和混合在着火和燃烧阶段，要保证空气和燃料的充分混合，在燃尽阶段，要加强扰动混合。4. 燃料在炉排上和炉膛中有足够的停留时间5. 保持合理的火焰前沿位置。火焰前沿应该位于高端炉排与中部炉排的之间区域，火焰在炉排上的充满度好。三、振动炉排锅炉的燃烧调整方法1. 调整振动炉排的振动频率和振动周期（振动时间和停止时间）振动炉排的振动频率一般不随负荷的变化而进行调整，最佳的振动频率是通过观察低端炉排的挡灰板处的灰渣堆积厚度来决定的。当燃料的粒度、水分和负荷发生变化时，只是对振动时间和停止时间进行调整，振动频率一般不进行调整。1.1 振动炉排的频率应该由下面两个因素来决定：其一是低端炉 排的挡灰板处的灰渣堆积厚度，应该维持在1015cm；其二是在一定振动频率下，不能使炉膛负压发生剧烈变化；其三是检测1号捞渣机出口的灰渣含碳量，正常的含碳量应该为510。根据实际运行经验可知，振动炉排的频率应该为4045赫兹。1.2 炉排的振动时间决定燃料颗粒在炉排上的行走速度（或每一 振动周期内燃料在炉排上的行程），振动时间越长，其破坏焦渣的能力强，但料层内部的翻动性能差，行走速度加快；炉排的停止时间在很大程度上决定燃料颗粒在炉排上的停留时间。振动炉排的振动周期应根据燃料粒度、水分和锅炉负荷变化进行相应的调整。2. 调整炉排各区一次风的风量以及相互间匹配2.1 在一次风中，中端炉排的一次风量最大，高、低端炉排的一次风量相对较少。随着锅炉负荷增加，一次风的风量占总风量的比例逐步减少。如果从炉前观察到落渣口积存较多的未燃尽的小颗粒燃料，则可以适当提高低端炉排的一次风量。2.2 如果高端、中端炉排的炉排风量都增大，则炉排上火焰前沿向炉排高端移动；如果高端炉排的炉排风量减少、中端炉排的炉排风量增大，则炉排上火焰前沿向炉排低端移动；如果低端、中端炉排的炉排风量都增大，则炉排上火焰前沿向炉排中端移动；如果低端炉排的炉排风量减少、中端炉排的炉排风量增大，则炉排上火焰前沿向炉排低端移动。3. 调整二次风和火上风随着锅炉负荷增加，二次风的风量占总风量的比例逐步增加。各个二次风和火上风的作用如下所述。前、后墙的火上风，作为上二次风的分级配风，主要是向未燃尽的气体和燃料颗粒提供补充氧气，同时起到降低氮氧化物的作用（适当可以降低炉膛温度，因为炉膛的温度测点与火上风距离比较近）；前、后墙的上二次风，主要是起到扰动和补充氧量的作用。前墙的下二次风，可以起到增强燃料流刚性和有助于均匀播撒燃料的作用。后墙下二次风，不仅起到扰动和补燃的作用，而且还可以影响燃料抛撒的长度，。4. 建立合适的炉膛负压，组织好合理的炉内燃烧空气动力场炉膛负压的正常运行值的范围：50pa250Pa，当炉膛负压大于0Pa（延时30秒）或大于50Pa（延时5秒）或小于2KPa时，锅炉的MFT动作。如果炉膛负压大于0 Pa甚至更高，首先造成高温烟气和火焰回火到给料机的落料管，引发燃料着火，对给料机、落料管和逆止挡板造成损害；其次，造成高温烟气和火焰回火到二次风的管道中，烧坏二次风的喷口，还有可能烧坏火焰监视器。还有，炉膛内的高温烟气会从人孔门或启动燃烧器的活动门的缝隙喷出，损坏设备或对人造成伤害。如果炉膛负压很低，首先，会缩短细小的燃料颗粒和未完全燃烧气体在炉膛中的停留时间，造成固体不完全热损失和可燃气体不完全燃烧热损失增大，降低了锅炉的燃烧效率和热效率；其次，造成锅炉的漏风量增大，造成排烟温度升高，排烟热损失增大，降低锅炉的热效率；还有，炉膛负压太低，则会使炉膛的水冷壁变形，拉裂焊口，对水冷壁造成损坏。第三节 振动炉排系统一、作用振动炉排作为炉膛底部，存放、振动和输送生物质燃料、焦炭和灰渣。通过炉排下三个独立的风室将一次风送到三个燃烧区，即加热/干燥、燃烧和燃尽区。在灰渣进入捞渣机前，冷却灰渣。同时，作为蒸发受热面的一部分，通过水来冷却炉排，水从炉排低端流入，从炉排高端流出。二、结构整个炉排分为四块。中间两块一起振动，外侧两块与中间两块的振动方向相反。炉排与水平面的夹角为5，振动方向与水平面夹角为20。炉排是由膜式水冷壁构成，水冷壁带有气封（密封空气）法兰和支持部件。膜式水冷壁与静止的进口联箱相连，通过柔性管与静止后一前水冷壁连接。柔性管能够承受振动引起的应力和应变，同时低端炉排（落渣口）处装有特殊的耐磨弯管。振动装置设置为一个带有皮带传动的电动机、一根传动轴、和四根独立的炉排驱动杆。振动驱动装置由混凝土台支承。因电动机在其使用期限中有多次启动，为了保护电动机，振动驱动装置的启动采用逐渐加载的方式， 炉排的承压部件由炉排托架来支撑，托架直接与振动驱动装置连接。通过不锈钢的薄的重叠片形成气封，这些重叠片安装在静止和活动的部件之间。在相邻炉排块的结合处，安装有特殊的弹簧支撑密封件，为的是形成气封和料封，这样燃料、沙子、灰渣和焦炭等不会掉入风室中。在驱动杆处，四个钢波纹管补偿器和密封盒构成了密封，将热空气与外界隔离，这四个波纹管补偿器可以承受振动引起的应力和应变。在风室的四周，网式补偿器构成密封，网式补偿器可以承受一次风的高温。三、工作原理生物质燃料通过播料机播散在炉排上，主要落在中端和高端炉排之间。在第一个燃烧区，生物质燃料被加热和干燥。当振动炉排驱动装置大约运行五秒后（也就是炉排振动5秒），生物质燃料移向第二个燃烧区，大部分燃烧过程在此区域进行，并产生烟气。驱动装置继续运行（炉排继续振动），生物质燃料移向第三个燃烧区，焦炭的燃尽在此过程中进行。最后，灰渣落入捞渣机。上面提及的生物质燃料的输送是连续进行的。根据不同的生物质燃料特性，采用不同的振动时间/停止时间和振动频率。同时，各个燃烧区的风量也各不相同。炉排下的风室中有从炉排上风孔落入的灰和沙子。所以，风室需要经常清理。四、启动和停运启动时，手动操作振动驱动装置。当从观火孔看到初始燃料燃烧良好时，振动两秒钟。这可能在初次投料510分钟后进行。再次投料后，燃烧加剧。观察后再次振动。当连续低负荷投料时，振动也切换为自动运行。燃烧停止后，振动驱动装置继续运行15分钟，将炉排清空。如果锅炉长时间停运，锅炉冷却后，三级过热器和水冷壁上的灰渣将掉落在炉排上。振动驱动装置的连续运行使这些灰渣疏松，同时疏松的灰渣将从炉排上输送到灰渣斗中。五、炉排设计参数炉排数量： 4振动方向： 0-180-180-0度炉排与水平倾角： 5度振动方向与水平倾角： 20度炉排与振动方向之间角度： 25度振动强度： 10mm(5mm)50hz时振动轴功率： 450rpm频率调节范围： 30-55hz振动电机功率：37振动时间： 5s停止时间： 200s孔径： 4.5mm第四节 汽水系统一、汽水系统的流程锅炉正常运行时，不但要保证蒸发受热面水循环可靠，而且还必须保证给水及省煤器不发生水击，过热蒸汽不发生偏流等，本锅炉的汽水系统针对上述问题进行了合理设计。1、给水流程锅炉给水分高压给水和低压给水，高压给水经给水调节阀后分为两路：一路直接进入省煤器，另一路经由高压空气预热器、高压烟气冷却器后进入省煤器，最后从省煤器进入汽包。低压给水从除氧器经过两台循环水泵进入低压空气预热器、低压烟气预热器后再回到除氧器。2、蒸汽流程蒸汽由汽包引出后依次经过：一级过热器、一级减温器、二级过热器、二级减温器、三级过热器、三级减温器、四级过热器，最后由主蒸汽管进入汽轮机。3、为了保证锅炉运行，锅炉汽水系统还布置了由排污、疏水、加药、取样等系统。锅炉的汽水系统图见附件。二、汽包汽包放置在炉膛的上方，由两根下降管支撑，汽包两端各有一根下降管，由立柱支撑。立柱顶部带有球形滑动支座，允许下降管和立柱（静止的）之间的膨胀。为防止低温的给水与温度较高的汽包壁直接接触，在管子与汽包壁的连接处装有套管接头。给水进入汽包后，进入给水分配管，使给水沿汽包纵向均匀分布，这能够消除由于大量过冷水进入汽包而引发汽包的热变形，并沿着汽包长度方向获得一致的产汽量。汽包低低水位之下的水容积起到蓄水作用，可以保证发生紧急停炉时汽包不会蒸干。这个水容积的水量能够满足蒸发受热面的产汽量和停炉后的产汽，这可通过蒸干尾迹来显示。如果锅炉汽包水位低于低低水位，锅炉必须切断燃烧。汽包的最高水位和最低水位之间的容积必须能够容纳运行过程中发生的水容量波动，特别是蒸发受热面产汽引起的水容量波动。汽包正常水位在汽包中心线处，最高、最低安全水位距正常水位分别为上下各115和85mm。汽包出现高水位（超出给水调节的范围）时，紧急放水量由紧急放水阀来控制。汽包内部装置有孔板分离装置、钢丝网分离器、连续排污管组成。由孔板分离装置出来的蒸汽经过钢丝网分离器分离后，由蒸汽引出管进入过热器系统。在集中下降管进口处布置了十字挡板，改善下降管带汽及抽汽现象。为提高蒸汽质量，降低炉水的含盐浓度，汽包装有连续排污管。连续排污率为2%。 汽包中心标高: 23450毫米 正常水位标高: 汽包中心线处水位0mm 长度(包括封头、人孔盖): 12120毫米 内径壁厚: 1600100毫米 饱和水温度: 316 汽包内分离装置: 孔板分离装置、钢丝网分离器 材料：P355GH三、水冷壁系统水冷系统受热面由炉排水冷壁、侧水冷壁、前水冷壁、后一、后二、后三水冷壁、后三中间水冷壁及炉顶水冷壁组成。炉排水冷壁由386mm的管子和623mm和611mm的扁钢焊制而成，扁钢上钻有不同间距4.5mm的小孔，最为一次风的通风口。侧水冷壁由577mm的管子和623mm和611mm的扁钢焊制而成。前墙水冷壁、后一、后二、炉顶水冷壁由575mm的管子和623mm和611mm扁钢焊制而成。后三及后三中间水冷壁由384mm和642mm扁钢焊制而成。整个水冷壁受热面形成三个烟气通道，分别为炉膛、烟气通道二和三。汽水引出管由16810mm及13310mm钢管组成，2根40628mm大直径下降管由汽包引出后布置在炉侧，再由13310mm管子引入两侧下集箱。在两集中下降管上分别装有加酸、加碱、取样装置。集中下降管由底部装置支撑在基础上，在其上方与侧墙下集连接，起加固作用。水冷壁两侧下集箱由27350mm的管子制成，通过其下方的支座支撑在底部支撑装置上。两集箱之间有连接管，作为前后水冷壁的下集箱和连通集箱。四、过热器过热器分为四级，饱和蒸汽由汽包上的饱和蒸汽连接管引入饱和蒸汽汇集集箱，沿连接管进入一级过热器，一级过热器逆流顺列布置，从一级过热器出来后经过一级减温器减温后进入二级过热器，然后再经过二级减温器、三级过热器、三级减温器、四级过热器后进入主蒸汽管。一、二级过热器管系均由384.5的管子组成，顺列布置，位于第三烟气通道。三、四级过热器均由33.75.6的管子组成，顺列混流布置，分别位于炉膛出口和第二烟气通道。过热器系统采用喷水减温，这样既可保证汽轮机获得合乎要求的过热蒸汽，又能保证过热器管不致于因工作条件恶化而烧坏，使过热器的辐射吸热份额增加，可使锅炉在10070负荷范围内汽温特性不随负荷变化，喷水调节量大大减少。为保证安全运行，一、二级过热器采用15CrMoG、12Cr1MoVG（GB53101995）的无缝钢管，三、四级过热器采用TP347H的不锈钢管，防止高温腐蚀对管子造成大的损害，增加了运行的可靠性。五、省煤器和烟气冷却器省煤器和烟气冷却器由384的20G管子弯制而成的方形鳍片蛇形管组成，支撑在尾部竖井内的两侧支撑板和通风梁上。给水沿蛇形管自下而上与烟气成逆向流动，可将管内可能产生的气体及时带出。管子沿烟气方向顺列布置，纵横节距均为79mm。省煤器分为两组，烟气冷却器有高低压之分。高压烟气冷却器与省煤器串连，低压烟气冷却器与低压空气预热器形成单独的回路，用来冷却尾部烟气，使达到理想的排烟温度。各组蛇形管每组之间布置了人孔门，便于检修、清灰。省煤器和烟气冷却器处设有内护板，起到密封和防低温腐蚀的作用。蛇形管穿墙处采用严格密封结构，保证管子热膨胀时炉墙的密封性。第五节 给料系统一、系统组成锅炉给料系统分为两条配料、给料线，每条配料线向三台给料机供料。该系统的设备包括两个炉前筒仓、两台筒仓底部取料机、两台输料机、两台配料机、六台带有缓冲料箱的给料机和六台播料机组成，六台给料机与六台播料机并行连接，没有交叉。下面详细介绍系统中的设备：1. 筒仓筒仓呈圆柱形，直径为5.3m，高为4m，有效容积为76m3。在筒仓顶部和筒体底部各有一开孔，顶部开孔为进料口，用来接收炉前上料系统传输来的燃料，底部开孔为取料机的安装位置，可以通过取料机将筒仓中储存的燃料传输到输料机中。筒仓配有CO分析仪、防爆管、料位计以及高低料位报警系统。CO分析仪是用来分析筒仓空气中CO的含量，可以提前发现燃料的自燃；防爆管位于筒体上部外侧，当筒仓中压力过大时会自动打开，防止因筒仓内部压力过大而造成设备的损坏；料位计用来测量筒仓中燃料的料位，当料仓中料位过高或过低时，报警系统会起作用，并联锁控制相应的设备。2取料机每个筒仓配有一台取料机。取料机位于筒仓底部中心孔位置，主要用来收集分散在料仓中的燃料，并将其输送到输料机的入口。取料机的螺旋杆进行自身轴向旋转的同时，还围绕筒仓中心作匀速的圆周运动，在这两种运动的共同作用下，散布在仓底的燃料不断地向中心集中并被输送到输料机入口处。取料机的出力为14140m3/h，螺旋杆的转速为440rpm，螺旋杆直径为550mm。3输料机输料机主要用来将取料机输送来的燃料输送到配料机内。整台设备由半圆形的长槽体、螺旋轴、端轴承、进料口、卸料口以及驱动装置等部分组成。在半圆形长槽体上方，配有密封盖板，以防止料尘飞扬；密封盖板上配观察孔，用以观察设备工作时螺旋运行情况；在长槽体下部装有固定支腿，用螺栓与平台相紧固。另外，本设备还配有堵塞报警和速度检测装置。4配料机配料机用来接收输料机输送来的燃料，然后将燃料按照合适的比例进行分配和供给螺旋给料机，一台配料机分别配有3台给料机。配料机与输料机的基本结构大体相同，所不同的是配料机共有三个卸料口，其中前两个卸料口分别通过一手动插板门与给料机相连，而最远端卸料口则是直接与螺旋给料机连接。同输料机一样，配料机也配有堵塞报警和速度检测装置。5给料机给料机的作用是将燃料输送到给料管中。给料机的进料口处是一个缓冲料箱，它可以储存一定数量的燃料，给料机运行时，燃料可以持续不断地通过给料管输送到播料机中。缓冲料箱上配有料位计和低料位报警装置。在壳体进料口下方是一配有手动插板门的紧急卸料口，该插板门在给料机正常运行时处于常闭状态。给料机的卸料口与给料管相接，两者之间配有膨胀节和气动插板门。同其它螺旋输送机一样，给料机也配有堵塞报警和速度检测装置。燃料进入给料管后，在自身重力的作用下，沿管路进入播料机。在给料管下方有一气动逆止挡板，在气缸的作用下，能够不断的打开、闭合，在给料管上端的气动挡板共同作用下，可以防止锅炉运行中压力变正时，回火到给料管和螺旋中而引起燃烧。此外，在给料管的中间段还设置了一个消防水进口管。6播料机播料机是气力式，在燃料侧与邻接的给料机的给料管连接，播料机的入口空气侧装有旋转挡板阀（脉冲阀），空气侧的末端装有喷嘴，喷嘴口布置在播料机的料盘初始段的上方。喷嘴口是一个窄口，空气从此处高速地吹向播料机的料盘。燃料从给料管落下时通过并打开逆止挡板，燃料最终落到播料机的料盘上，然后被空气流吹入炉膛。通过手动调节调整螺杆可以调节播料机的料盘与水平面的夹角。燃料的播散距离取决于播料风的速度、燃料流量及其粒度分布。播料机自身不能进行调节负荷，只能通过调节给料机的转速和脉冲阀前的空气压力来调节负荷。播料机的设计燃料流量为7.2t/h。二、系统的控制方式1配料系统的控制方式由一条配料线中相应的三个给料机的总转速按比例控制该条配料线中的取料机、转臂装置、输送机和配料机的转速。同时，配料系统总转速的减少或增加取决于配料机下游的最后一个工作给料机的缓冲料箱的料位。配料机与三个给料机相连接，如果三台相应的给料机都工作，则在正常情况下，前两个缓冲料箱总是满的，第三个缓冲料箱的料位用来控制（增加或降低）配料系统的转速。如果缓冲料箱的料位下降，则增加配料系统的转速；如果缓冲料箱的料位接近于满料，必须降低配料系统的转速。如果第三台给料机没有投运，则由第二个缓冲料箱的料位来控制，依此类推。总之，配料系统的转速是由该配料系统中相应三个给料机的转速和给料机的缓冲料箱的料位来联合进行控制的。2. 给料系统的控制方式锅炉负荷信号转化为每条给料线负荷分配的设定值，该设定值转化为每条给料线中给料机的实际转速，最终实现给料量的调节控制。三、系统运行方式1配料系统的启停配料系统启动时，首先启动储料仓的取料机的润滑油泵和配料机。然后，启动输料机和取料机。最后，启动取料机的转臂装置。配料系统停运时，首先停运转臂装置和取料机。过段时间后，停运输料机和配料机。在停运取料机五分钟后，停运取料机的润滑油泵。2给料系统的运行方式虽然正常情况下，投运四台给料机和四台播料机就可以使锅炉在额定负荷下运行。但是为了锅炉可靠、安全运行，最可靠的运行方式应该为六台给料机和六台播料机全部低负荷运行。如果六台给料机中有一台发生故障停运，则应该停运该台给料机连接的播料机，并且相应对称地停运另一台给料机和与其连接的播料机，并增大其它工作给料机和播料机的负荷，即增大给料机转速和增加脉冲阀前的播料风压力。第六节 空气预热器系统空气预热器布置在烟气通道之外，为水加热空气的形式，分为高压空气预热器和低压空气预热器。高压空气预热器中的水冷却后进入高压烟气冷却器中加热，再并入给水管进入省煤器。低压空气预热器在低压循环管路上，由两台低压循环水泵从除氧器中给水。空气与水成逆流布置。空气预热器由253.2的螺旋鳍片蛇形管组成，横向排列在空气通道内，由两侧的钢板支撑。高低压空气预热器在厂内组装完毕，方便安装。空气预热器设计的水流速和空气流速都控制在合理的范围内，提高了空气预热器的换热效率。高低压空气预热器之间设有人孔门，便于检修。低压空气预热器进出口设有水旁路，当出口水温过低时开启旁路阀门，可以有效的避免低温腐蚀的发生，有利于保护低压烟气冷却器出口管子。第七节 灰渣系统一、作用灰渣掉入水中后，部分着火的灰渣被冷却和熄灭，同时在锅炉的排灰渣口和锅炉本体间建立空气密封，并将振动炉排、第二和三回程的灰渣输送到灰渣间，并散布到灰渣间的地面上。二、结构锅炉设置有两个捞渣机，1号捞渣机布置在振动炉排的出口，2号捞渣机布置在锅炉第二、三回程的下部。所有的捞渣机都是湿式刮板捞渣机。在水槽的底部输送灰渣。灰渣斗底端浸入水中。捞渣机的结构允许灰渣斗底端内的水面比捞渣机内的水面高100mm或低50mm，以保证水不会流进或流出系统。为了获得最大的排渣出力，必须将捞渣机的链条和刮板调整到需要的速度，尽可能选择较低的速度。为此，电动机采用了变频器。在驱动轴和传动轴之间安装了过载安全离合器。捞渣机与灰渣间的分配输送机相衔接。灰渣间设有一个没有底部的灰渣分配输送机，当灰渣堆的高度超过分配输送机的刮板时，刮板会将灰渣摊平。分配输送机的链条定速转动。每个捞渣机都设置带关断阀的排净管和溢流管。所有的管道都引到灰渣水池。三、工作原理振动炉排的灰渣掉入位于锅炉前端的1号捞渣机的水中，灰渣被冷却、加湿后沉淀在捞渣机水槽的底部。捞渣机的刮板将沉淀的灰渣输送到灰渣间的分配输送机上。带水的灰渣落到灰渣间地面上形成渣堆，产生的废水返回到捞渣机的水槽中。捞渣机的工作速度与锅炉的负荷成比例。2号捞渣机布置在锅炉第二、三回程的下部，采用与1号捞渣机类似的方法处理灰渣。2号捞渣机和1号捞渣机的安装和装配方法相同。2号捞渣机和灰渣间的分配输送机相衔接。灰渣水池中的污水通过潜水泵打回到捞渣机中，潜水泵通过液位开关来控制。第三章 燃生物质振动炉排锅炉的运行操作第一节 启动前的检查准备一、启动前的准备1. 在锅炉启动前，需要对每个设备进行检查，以确保每个系统都能够启动。2. 在启动准备阶段，锅炉及其辅助设备处于准备就绪状态。 3. 通过手动操作使锅炉处于准备就绪状态。也就是说，所有的手动阀门、挡板及其它部件都不能通过DCS来操作，而是通过手动设定在预定位置。4. 由DCS控制的系统也应该预先设定，准备正常启动运行。5. 锅炉装置的启动主要通过DCS来执行，但是，一些手动操作，如：疏放水阀和空气门的开启/关闭，必须预先进行。二、启动准备工作1启动时要进行通知，并确保人员不滞留于存在危险的区域内。2所有的检查（人）孔都确认已经关闭。3辅助系统，如：辅助蒸汽、压缩空气、仪表空气、冷却水、冷凝液、水处理、分析仪器及设备的性能测试完毕。4仪表及分析设备的校对。5投运除尘器的电加热器（在除尘器的旁路上）。6疏放水阀及空气门处于正确位置。（所有的空气门开启）7冷却水系统处于运行状态。8辅助系统可以使用。9锅炉中不存在影响启动的灰渣。10耐火材料完好。11燃料系统可以运行但处于停运状态。12灰渣系统可以运行但处于停运状态。13捞渣机的液位控制和新鲜水供应系统可以运行。14储渣间可以接受新的灰渣。15消防系统投入运行，报警系统处于运行状态。16空气及烟气系统可以运行，调整-控制-关断挡板处于正确位置。炉排下面的所有灰渣斗清理干净。人孔和检查孔关闭。17锅炉和烟气系统的保护设备已拆除。 18承压部件上的阀门处于正确位置，可以运行。19给水箱中水位满足要求。20给水经过除氧处理，温度和压力符合要求。21给水的化学处理设备可以运行。22汽轮机可以启动。三、锅炉上水在锅炉上水之前，除氧水箱必须建立正常的运行工况，而且给水品质必须符合指定标准。除氧器必须已经运行。给水泵必须可以运行。锅炉在常压下上水时，水将在给水调节阀后发生闪蒸，产生的蒸汽会在低温管道中凝结。上水流速必须要缓慢的，这样可以避免管道发生汽锤。所有空气门都打开。当水从汽包上的空气门流出时，将空气门关闭。锅炉上水至汽包的低水位时（715mm），停止上水。四、低压空气预热器循环回路上水在低压空气预热器-烟气冷却器循环回路上水之前，除氧水箱必须建立正常的运行工况，而且给水品质必须符合指定标准除氧器必须已经运行。低压循环水泵必须是可以运行的，但没有启动。打开低压循环水泵进、出口截止阀，启动低压循环水泵。五、给料系统室内燃料系统包括两个筒仓，每个筒仓与一个取料机、输料机、配料机和三个给料相连。在锅炉启动之前，筒仓必须上料。缓冲料箱、取料机、输送机和配料机必须注入燃料。六、灰渣系统锅炉配有两台湿式捞渣机和一台分配输送机。湿式捞渣机将灰渣冷却并加湿，同时能够形成水封隔绝空气进入炉膛，确保炉膛的负压。在锅炉启动之前，湿式捞渣机必须先注水，水位控制必须投入运行。储渣间内的分配输送机必须可以运行，且储渣间必须有存放新灰渣的空间。在锅炉开始点火之前，灰渣系统必须启动。第二节 锅炉启动一、锅炉吹扫1、打开布袋除尘器的旁路，关闭通向除尘器的挡板。2、通向炉排风（一次风）系统的挡板设为自动模式。3、通向二次风系统的挡板设为自动模式。4、如果室外温度低于0C，则启动低压空气预热器的循环泵，全开进入除氧水箱的调节阀（现在改为全开汽水分离器出口的进入除氧水箱的阀门），以防止启动过程中冷空气冻坏低压空气预热器。5、在入口挡板关闭情况下，启动引风机。引风机设置的控制模式为调节炉膛的压力。 6、在入口挡板关闭情况下，启动送风机。送风机设置的控制模式为调节燃烧空气的流量。当送风机的入口空气温度高于5C时（此温度值需要进一步的澄清，或许应该更高一些），低压空气预热器设定为正常运行（此正常运行指的是进入除氧水箱的阀门的开度为正常开度，但是此开度为多少，要在调试中确定）。6、在DCS 之中设置“锅炉吹扫请求”。这会将送风机和燃烧空气的控制器设置为预先的设定值，确保烟气通道的正确吹扫。（根据欧洲规定，吹扫的时间至少为锅炉50%负荷时的燃烧空气流量通过三倍烟气通道容积的时间。）注意! 炉排上有燃烧的燃料时不能进行吹扫。二、锅炉的冷态启动1. 当锅炉满足启动允许条件时，将触发下列动作：1.1关闭炉排风（一次风）。1.2 锅炉二次风系统的流量设置为最小值或将其关闭。1.3 蒸汽的温度控制投入运行。1.4 启动燃烧器投入为运行。1.5锅炉升温时，应密切监视汽包的温升速率。如果汽包的温升速率超过规定值，则应减少燃烧器的输入热量。1.6 当汽包压力大于2 bar，且持续时间超过5分钟时，则应关闭锅炉蒸汽侧的空气门（指过热器管路上的空气门）。蒸汽压力的升高由启动阀（对空排汽阀）控制，应该有最小蒸汽量流经过热器来确保过热器的冷却。1.7 当过热器的疏水阀冒出的仅仅为蒸汽时，关闭疏水阀。1.8 当布袋除尘器前的烟气温度高于最低温度时，打开布袋除尘器的挡板，关闭旁路。（在启动燃烧器退出之后，才可以投运布袋除尘器。）1.9 当蒸汽压力达到6 bar时，通过六个播料机将生物质燃料播散在炉排上。最初的播料量大约为1200 kg，相对应于播料机在40负荷下持续运行5分钟。当炉排上燃料层达到足够厚度时（估计100mm左右），播料机停止运行。1.10 炉排风（一次风）量和二次风量设定为30负荷值1.11 打开主汽阀旁路，主蒸汽管道升压（暖管）。当主蒸汽管道温度达到规定值时，打开主汽阀。1.12 当炉排上的生物质燃料开始燃烧时，振动炉排开始以30%负荷振动（即锅炉30负荷时振动炉排的振动时间和停止时间）。1.13 当炉排上燃料的燃烧状况良好时，播料机和给料机逐个以最小负荷启动。1.14 当第三级过热器下面的炉膛温度达到500 C 时，最小蒸汽流量应该为2 kg/s左右。1.15 当蒸汽品质可以被汽轮机接受时，可以开始暖机，汽轮机投入运行。1.16 逐步地关闭点火排汽阀后，由汽轮机取代点火排汽阀进行压力调节。1.17 当第三级过热器下面的炉膛温度超过450C，且生物质燃料燃烧比较稳定时，启动燃烧器可以停运，它将从炉膛中退出，然后用闸门覆盖燃烧器孔。1.18 当蒸汽压力已经达到100%（额定）值时，可以按允许的增加速率来提高负荷。三、锅炉的热态启动1. 当锅炉满足启动允许条件时，将触发下列动作：1.1 关闭炉排风（一次风）。 1.2 锅炉二次风系统的流量设置为最小值或将其关闭。1.3 蒸汽的温度控制投入运行。1.4 启动燃烧器投入为运行。2. 锅炉升温时，应密切监视汽包的温升速率。如果汽包的温升速率超过规定值，则应减少启动燃烧器的输入的热量。3. 当过热器的疏水阀冒出的仅仅为蒸汽时，关闭疏水阀。4. 当布袋除尘器前的烟气温度高于最低温度时，打开布袋除尘器的挡板，关闭旁路。（在启动燃烧器退出之后，才可以投运布袋除尘器。）5. 当蒸汽压力达到6 bar时，通过六个播料机将生物质燃料播散在炉排上。最初的播料量大约为1200 kg