热电站机组选型报告

唐山旭阳热电站机组选型报告一、锅炉选型（一）循环流化床锅炉相比煤粉锅炉的优点1、对燃料适应性特别好。各种煤几乎都可在流化床锅炉中燃烧，用来烧各种劣质燃料最好不过。对于燃料煤质量供给不稳定的企业是一种比较好选择。而煤粉炉对煤质的要求较高，实际燃煤与设计煤种偏差较大，存在炉膛喷燃器、过热器结焦，给煤机断煤等现象,使锅炉无法正常运行，煤粉炉对煤种适应性差的现象比较明显，实际燃用煤种的挥发份、水分、灰分、灰熔点、热值与设计煤种偏差一般不宜大于5%。2、燃料系统比较简单流化床锅炉燃料的制备破碎系统大为简化。所以，循环流化床锅炉本体造价高于同容量的煤粉炉，省去了复杂的制粉系统，整体投资含土建仍低于煤粉炉。3、燃烧效率高。循环流化床锅炉采用飞灰再循环系统，燃烧效率可达到97%，基本与煤粉炉燃用设计煤种时燃烧效率相当。对常规的煤粉锅炉，若煤种达不到设计值，效率一般达到85〜95%。4、负荷的调节范围宽，调节性能好。煤粉锅炉的负荷调节范围通常在60〜110%,在低负荷时煤粉炉需投油枪进行助燃；而循环流化床锅炉由于炉内有大量床料，蓄热能力强，采用了飞灰再循环系统，调节范围要比煤粉炉宽得多，一般为30〜110%,负荷调节速率可达5〜10%B-MCR/min。故循环流化床特别适应于热电联产、热负荷变化较大的供热锅炉或调峰机组锅炉使用。5、燃烧污染物排放低。向循环流化床锅炉内加入石灰石脱硫剂，可以脱去燃烧过程中产生的二氧化硫。和煤粉炉比较流化床锅炉在烧高硫煤时有较大的优势，可以采用炉内喷钙+炉外脱硫形式保证超净排放。流化床锅炉最佳的燃烧温度在850〜950℃,在这个范围适合脱硝反应，NOx生成量明显减少，采用低氮燃烧技术，排放浓度在100Ppm左右,低于煤粉炉的400ppm左右，循环流化床锅炉的其它污染物排放如CO、HCl、HF的排放也低于煤粉炉，采用低氮燃烧技术，循环流化床锅炉采用SNCR脱硝工艺即可保证NOx超净排放，煤粉炉燃烧温度高不适宜采用SNCR技术脱硝，需采用SCR脱硝工艺。对煤粉炉而言，要从烟气中脱除NOx，造价比循环流化床锅炉脱硝的费用还要大得多，除脱硝催化剂消耗，采用氨水工艺氨水消耗也是循环流化床锅炉的4倍。6、燃烧热强度大，炉内传热能力强。由于循环流化床锅炉采用飞灰再循环系统，燃烧热强度比较高，截面热负荷可达3〜8MW/m2,接近或高于煤粉炉，，炉膛容积热负荷为1.5〜2MW/m3是煤粉炉的8〜10倍。与煤粉炉相比较，可大幅节省受热面的金属耗量。7、给煤点数量少，布置简单。循环流化床锅炉横向混合特性较好，给煤点较煤粉炉少，如220T/H只有4个给煤点，给煤点的减少简化了给煤装置的布置，使给煤点不易结焦，运行可靠。8、易于实现灰渣的综合利用。流化床的底渣含碳量一般为1〜3%,飞灰含碳量4〜15%,流化床锅炉最佳的燃烧温度在850〜950℃,与煤粉炉相比较属中低温燃烧，产生的灰渣不会软化和黏结，活性较好，可用作制造水泥的掺和料或者建筑材料，综合利用前景广阔。9、掺烧兰炭可行性较大。循环流化床锅炉由于采用飞回再循环，燃料燃烧时间较长，提高旋风分离器分离效率可增加兰炭掺烧比例，锅炉厂家承诺正常掺烧30-40%比例可行。煤粉炉目前无掺烧兰炭实例，只有实验室装置的试烧试验数据表明烟煤锅炉可以掺烧兰炭，掺烧比例为20%以下。另外兰炭制粉困难，需要单独设置钢球磨制粉中间仓储系统。10、掺烧苯乙烯焦油可能性大循环流化床锅炉可在炉膛设计单独的燃烧器试烧苯乙烯焦油，煤粉炉基本没有掺烧可能性，煤粉炉对于炉内动力场燃烧组织要求相当严格，另外煤粉炉飞灰占灰分95%比例，炉内燃烧时间短，一旦焦油燃烧不完全，很容易造成尾部受热面积灰堵塞。（二）循环流化床锅炉相比煤粉炉的缺点1、循环流化床锅炉风机电耗大、烟风道阻力高。一般循环流化床锅炉用电比率比煤粉炉至少高4〜5%以上。2、锅炉部件的磨损较严重。由于流化床锅炉内的物料成高浓度、高风速的特点，故锅炉部件的磨损比较严重。虽然采取了耐火耐磨浇注料处理、喷涂处理、密稀相区让管等防磨措施处理，但实际运行中循环流化床炉膛内的受热面磨损速度仍远大于煤粉锅炉。煤粉炉受热面使用寿命主要受高温腐蚀影响，与流化床锅炉相比受热面损坏的原因侧重点不同。循环流化床锅炉的飞灰份额比煤粉炉小，但飞灰粒径比煤粉炉大得多，在运行中如果分离器效果差或烟气流速大，将导致过热器、省煤器等受热面磨损严重。循环流化床锅炉的核心部件风帽较易磨损，风帽通风孔之间的横向冲刷，及高速床料对风帽的磨损容易引起风室漏渣、流化效果恶化、结焦、沟流现象，影响锅炉负荷。煤粉炉就不存在风帽磨损问题。3、点火启动时间长。循环流化床锅炉点火启动时间除受汽包升温速率的影响外，还受到耐火防磨层内衬材料温升和能承受的热应力限制。汽冷旋风分离器的循环流化床锅炉从冷态启动到带满负荷的时间一般控制在6〜8小时。而煤粉锅炉因无大面积的耐火防磨内衬材料，点火启动只考虑汽包升温速率，点火时间相对较短，冷态在5〜6小时就可达到设计负荷。4、循环流化床锅炉对燃料适应性广，但对燃煤粒径要求严格。循环流化床锅炉燃煤粒径一般在0〜10mm之间，平均粒径在2.5〜3.5mm之间，如果达不到这个要求，将带来运行中的不良后果，锅炉达不到设计蒸发量，主汽温度难以保证，灰渣含碳量高，受热面磨损严重。煤粉炉制粉成本较高，存在煤粉经济细度之说。若掺烧兰炭，煤粉细度越小越有利于燃尽。5、运行维护费用较高，运行周期短。循环流化床锅炉本体，包括耐火防磨层，金属受热面和风帽磨损严重，导致流化床日常维修费用较煤粉炉高。由于本体及辅机事故比煤粉炉多，循环流化床锅炉连续累计运行时间比煤粉炉短，煤粉炉年运行时间可以达到8000-8200h/y以上。循环流化床锅炉对适应化工系统安全、稳定、长周期运行的要求有一定的差距，需要保证安装检修施工质量、燃料破碎质量，满足燃料筛分特性要求，采用低氮燃烧技术，降低一次风流化速度，燃用优质烟煤，方可达到7000-7500h/y。6、循环流化床锅炉实现自动化控制难度大。循环流化床锅炉的燃烧系统较煤粉炉复杂得多，自动化控制较煤粉炉难得多。而煤粉炉通过调试可以达到燃烧系统自动控制，减少了操作人员的工作量。（三）结论综上说述，循环流化床锅炉相对于煤粉锅炉在运行中的问题较多，连续运行小时数较短，在化工行业选型中，如果燃料煤质供应可靠，燃料含硫量低，供热负荷相对稳定可考虑煤粉锅炉，它具有燃烧稳定，辅机技术成熟自动化程度高，易于操作，运行周期长，维修量相对较小的优点，适合化工系统长周期安全稳定运行的特点。反之，若立足于燃烧劣质煤，供煤质量不稳定，且煤质含硫量高，环境排放要求苛刻，属于供热、调峰、热电联产类的供热形式（负荷调节范围大，调节频繁），良好的脱硝成本，对各种煤质良好的适应性（较大比例掺烧兰炭）考虑循环流化床锅炉是好选择。我公司热电站锅炉主要用途是为化工生产装置供热，若能满足以下条件：锅炉燃煤采用京唐港烟煤，保证采购煤质长期稳定，锅炉象征性掺烧兰炭，不掺烧苯乙烯焦油；化工装置建设尽可能同步，锅炉负荷在较短时间内达到60%以上，生产准备及操作人员培训充分，结合以上锅炉优劣对比，建议优先考虑选用煤粉锅炉。煤粉炉掺烧兰炭需另外单独增加一套钢球磨制粉系统。选用煤粉锅炉，为保证其长周期连续稳定运行，需每年定期计划检修一次。二、汽轮机组选型我公司化工生产装置热负荷供应要求需要以下四种等级蒸汽：4.0MPa55t/h；2.5MPa60t/h（包括1.5MPa15t/h）；1.3MPa65t/h；0.35MPa55t/h。建议采用以下两种汽轮机型及供热方案：第一种方案：设置一台抽背式汽轮机，主蒸汽235t/h，抽4.0MPa过热蒸汽100t/h,背压1.5MPa过热蒸汽135t/h,外供4.0MPa和1.5MPa两种等级过热蒸汽。第二种方案：设置两台抽背机组，分别为抽4.0MPa过热蒸汽55t/h,背压1.3MPa过热蒸汽65t/h；抽2.5MPa过热蒸汽60t/h，背压0.35MPa过热蒸汽55t/h。外供4.0MPa、2.5MPa、1.5MPa和0.35MPa四种等级过热蒸汽。通过咨询南汽、杭汽、青岛捷能等厂家技术人员，针对我公司四种热负荷等级及使用情况，经讨论建议选用一台通用抽背式汽轮机CB2-8.83/4.0/1.5。该机额定工况附近机组主蒸汽进气235t/h，抽过热蒸汽100t/h，抽汽压力4.0MPa、抽汽温度435℃；背压排汽135t/h，排汽压力1.5MPa、排气温度320℃，机组发电量约19MW。若选用两台抽背机组CB10-8.83/4.0/1.5、CB15-8.83/2.5/0.35,发电量能增加约5MW，但容量相近的小型汽轮机组价格相差不大，而且两台机组运行费用也相对较高。另我公司热用户属多个化工装置，使用热负荷流量及使用时间有不确定性，无法使各等级蒸汽同步与抽背机组匹配，配置两台抽背机组外供四种蒸汽，易发生某一个化工装置停车就会造成一台汽轮机停运，需切换减温减压器供汽，所以建议热电站选用一台抽背式汽轮发电机组。常规通用的20MW和25MW汽轮机组机型一样，汽缸大小相同，转子叶片略小一些，价格相近，若考虑将来锅炉负荷会增加，建议选用CB2.5-4.0/1.5机组，留下余量，但这可能会和当前较小的生产用汽量冲突。抽背式汽轮机组最低安全负荷蒸汽流量为额定负荷蒸汽流量的30%，汽轮机在设计制造的时候，为保证机组通流部分安全，排气汽缸通流能力几乎与主汽流量相同，机组最低安全蒸汽流量即纯背压运行工况（抽汽为零），排气流量不能低于机组额定蒸汽流量的30%。汽轮机组不宜频繁启停，也不宜长期低负荷运行，低负荷运行机组内效率降低，抽汽温度、排气温度都会上升。经厂家技术人员初步计算，我公司以上选定机组在最低安全负荷下（纯背压工况）运行，排气量80t/h，背压排汽参数为1.5MPa、355℃。在抽汽小流量运行工况下抽汽参数可达到为4.0MPa、450℃。在机组启动升速到额定转速后，背压排空结束，机组背压排汽供热用户，但机组仍处于升负荷暖机过程中，这种情况下蒸汽流量较小，排气温度最高可达380℃。后工段热用户选购减温减压器时需考虑以上蒸汽温度要求。结论：针对目前热负荷需求，结合110KV电站主变压器（2X25MW）配置实际，目前汽轮发电机组选用1XCB2-8.83/4.0/1.5。减温减压站设置两种压力等级蒸汽减温减压器，按照目前最大热负荷并兼顾最小热负荷时减温减压器调节灵敏准确，选用1XWY120-9.81/540-4.0/450+1义WY160-9.81/540-1.5/360。减温减压器二次蒸汽温度需设计院进行抽背式汽轮机详细热力计算时进一步确认。考虑苯乙烯二期及50万吨/年轻烃裂解项目，预留一台汽轮发电机组扩建位置，预留两种压力等级减温减压器各一台的安装位置。三、辅机选型煤粉锅炉制粉系统燃用烟煤选用中速磨直吹式，掺烧兰炭另外单独增加一套钢球磨，兰炭煤粉采用中间仓储式。汽轮机厂房若不做封闭，给水泵及减温减压站搭建临时厂房。锅炉房露天布置，炉前原煤仓及粉煤仓室内布置。选用高压除氧器，汽轮机缓建，且属于背压供热机组，不设置高压加热器。除尘器采用电袋联合除尘，除灰系统采用正压浓相除灰。一炉一塔，加湿式电除尘，烟塔一体，烟囱80米高度。脱硫、输煤、除尘除灰控制室另外集中布置。煤粉锅