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1、201012中国长沙循环流化床锅炉技术2010年会大型CFB电厂石灰石粉输送系统之设计与设备选型党楠许华易礼容中国电力顾问集团西南电力设计院，成都市610021；摘要：大型CFB机组石灰石粉输送系统设计与设备选型，由于石灰石粉输送量较大，往往可能没有 成熟的设计和运行经验，本文结合四川白马1x600M1】lCFB机组工程项目的石灰石粉输送系统的设计 与设备选型的实例，对各种类型的系统进行了理论分析与对比，得出了初步的结论，并提出进一步在实验的基础上最终确定的思路，对今后大型机组的石灰石粉输送系统的设计与设备选择提供很好 的指导意见，供同行参考借鉴。关键词： 设计设备选型；石灰石粉输送系统；大型
2、cFB机组循环流化床发电技术是煤洁净燃烧发电技术的一种，近年来在燃煤电厂得到了广泛应用。为使 循环流化床锅炉排放烟气的含硫量达到国家环保要求，需配置石灰石粉输送系统。循环流化床锅炉石灰石粉输送通常采用气力输送系统或机械输送系统。由于气力输送系统具有 能适应各种复杂的输送路径、性能稳定、设备运动部件少、系统维护量少等优点 ，目前在新建 300MWcFB电厂应用较为普遍；部分改造系统多采用机械输送系统。随着大型CFB机组的应用以及国 家环保标准的提高，锅炉对石灰石粉的需求量越来越大，石灰石粉输送系统的容量超过了现有设计 以及研究范围，如白马1x600MwCFB示范电站采用了世界首台单机容量最大的C
3、FB锅炉，用于锅炉 炉内脱硫的石灰石粉耗量达50th，输送当量距离达387米，该工况下的石灰石粉输送系统并无设 计先例。针对大容量、远距离的石灰石粉输送系统，在保证安全可靠、连续运行的前提下，如何设计出 最为可靠、经济的系统，对于进一步深入研究及优化设计具有重要意义。 1石灰石粉输送系统方案比较11气力、机械输送方案比较 气力输送系统通常采用仓泵等输送装置，利用压缩空气将石灰石粉库内成品粉通过管道输送的方式直接送入炉膛。典型的气力输送系统如图11所示。图11典型气力输送系统 目前，CFB电厂所采用的机械输送系统一般利用螺旋给料机以一定比例将石灰石料斗内石灰石粉排至输煤皮带，经过煤斗、原煤仓，最
4、后经由给煤机送入炉膛。典型的机械输送系统如图12所一108一201012中国长沙循环流化床锅炉技术20lO年会不。飞群砖灞罗图12典型机械输送系统 气力输送及机械输送方案的技术经济比较分析如表11所示。 通过对多个300MwCFB电厂的调研分析，采用石灰石粉机械输送系统的多为老厂改造系统，运行效果均不理想；且由于皮带系统为开放式输送，石灰石粉损耗、粉尘溢出现象较为严重，不符合 环保要求，新建电厂石灰石粉输送系统均采用气力输送系统。因此，虽然机械输送系统能耗较低，且仅需增加一套石灰石粉料斗及给料装置便可与输煤皮带 共用一套系统将石灰石粉送至炉膛；但由于通常存在石灰石粉粒度较粗、脱硫效率低、耗量较
5、大、输送系统应用较多。气力输送和机械输送比较分析见下表。j淤 调节控制迟后，以及影响其他如底渣系统负荷等缺点，因而在大部分机组上均不采用，相反，气力比较内容机械输送气力输送1石灰石粉输送至炉膛时，可以实现多点给料，1石灰石粉量调节滞后； 易于实现均匀给料；2不能实现炉膛多点均匀进料；2锅炉燃烧脱硫效率与3锅炉燃烧脱硫效率与石灰石粉输送系统同 石灰石粉输送系统同步性步性不易控制；易控制：4如果采用满足锅炉粒度要求的石灰石粉 3其设计水平、设备质(粒度不超过1mm)，则往往细粉逃逸较多；特点技术量、控制水平等要求比较如使用颗粒较大的石灰石粉，不仅会造成浪 高，如果某一环节不合理，费，而且会降低锅炉
6、脱硫效率；则系统出现故障的可能性5直接将石灰石粉加入皮带机或埋刮板输送 较高。机，适合大出力输送工况。经济性能耗较高，初投资较大。能耗较低。 采用管道输送，密封严密，运行环境系统处于开放环境，粉尘污染较大。 符合环保要求。占地布置方便灵活，占地较小。占地较大。 表11气力与机械输送系统方案比较12气力输送方案比较 气力输送系统通常分为一级气力输送系统及二级气力输送系统。一级气力输送系统流程为：由密封罐车将石灰石粉送至炉前粉仓，再利用仓泵将石灰石粉送至一109201012中国长沙循环流化床锅炉技术20 10年会炉膛。二级气力输送系统流程为：先由密封罐车将石灰石粉送至原料仓，再利用仓泵将石灰石粉送
7、至 煤仓间的中间粉仓，最后由中间粉仓下仓泵将石灰石粉送至炉膛；或者将中间粉仓内的石灰石粉通 过旋转给料阀送入风粉混合装置，最后由石灰石粉输送风机输送到锅炉给料口中2。以白马电厂为例，为达到石灰石粉输送系统50th的出力，可以采用单套系统出力为50th的 一级、二级气力输送系统，也可以采用两套单套出力为25th的一级、二级气力输送系统。典型的一级、二级气力输送系统流程示意图如图13、14所示，以上4种方案比较分析如表 12所示。图13一级气力输送系统示意图闷闷闷_ 黔润 I1 IrEl峙乌强强l hLlhl一图14二级气力输送系统示意图输送方案比藉崎一级气力输一级气力输送(单套二级气力输送(单二
8、级气力输送(单 送(单套出出力25th)套出力50th)套出力25th) 力50th)1单套出力为25th 1易实现远距离 1单套出力为 环节较少，的一级气力输送系统输送：25th的二级气力2分级输送，可输送系统较为常设备故障隐较为常见，可靠性较技术患较低，控高；靠性较高；见，可靠性较高； 3二级系统环节2须配置两套系制简单。2须配置两套系统，系统设备多、控制复较多，造成设备故 统，系统设备多、障隐患增加。控制复杂、故障隐杂、故障隐患较高。患过高。特设备少，初系统设备较多，初投初投资费用较大、系统设备多，初投点经济性投资费用、资、运行费、能耗较维护费用高、能耗 资、运行费、能耗 维护费用、高。
9、较高。高。能耗较低。占地占地小占地较大占地较小占地大无运行业无运行业绩，可行绩，可行性有运行业绩，可行性有运行业绩，可行 可行性需进行研究较高。性需进行研究论 性较高。证。论证。表12气力输送系统方案比较201012中国长沙循环流化床锅炉技术2010年会通过以上4种方案的技术经济比较可以看出：如采用两套单套出力为25th的一级、二级输送 方案，加上备用机组，其投资及维护费用远高于单套出力为50th的一级、二级输送系统。如采用单套出力为50th的输送系统，虽二级气力输送系统可靠性较高，但是与一级气力输送 系统相比，经济性较差，其详细经济比较如表13所示。序号比较项目二级输送系统一级输送系统 锅炉
10、房边布置一座1000m3粉库及配套一级输送直接进入炉设备(布袋除尘器、空气炮、气化装1系统占地膛，无需粉库，布置简置、电加热器、储气罐、起吊装置等)，单。增加占地至少200m2。先采用6台仓泵(4用2备)输送至采用连续输送泵直接2系统设备石灰石粉仓中转，然后用连续输送泵喷吹进入炉膛喷吹进入炉膛。540万元(含连续输送，880万元(含粉仓及附属设备150万3初投资泵3套、输送管线、中元、仓泵系统80万元)转仓及附属装置等)4年运行费2906万元、204万元22万元135万元5年维护费用620年运行费折现331284万元23256万元 表13石灰石粉二级、一级输送系统经济比较表从表13可以看出，采
11、用单套出力为50th的一级气力输送系统在经济效益方面具有巨大优势。 与二级气力输送系统相比，可节省设备初投资340万元，运行电费866万元年，维护费用85万 元年，20年运行费用折现98724万元。(按白马电厂厂用电价：0278元kwh，年运行时间5000 小时，20年折现系数为114，年维护费用为设备费用的25计算)。虽然单套系统出力为50th的一级气力输送系统在该设计工况下没有工程业绩，但如果通过进 一步的理论分析及工业试验证明该系统可行，那么该方案则具有明显优势。2气力输送设备选择气力输送系统通常采用的输送设备主要有4种，即：仓螺体、平面旋转输送装置、立式旋转输 送装置、喷射器；其结构示
12、意图分别如图15、16、17和18所示。图15仓螺体图16平面旋转输送装置201012中国长沙循环流化床锅炉技术2010年会图17立式旋转输送装置图18喷射器芨各比较献仓螺体平面旋转输送装立式旋转输送装喷射器置置1可以实现连续 给料；1根据现场调研，采1转盘不易磨损，1可以实现稳定2旋转叶片与用仓螺体的石灰石粉 密封性较好；的连续输送； 壳体接触处材料输送系统运行较为稳 2转盘较厚且通2由于风机输容易磨损，一旦技术定可靠，故障率较低；过面积较小，对石送风量较大，吹 出现磨损情况，2可实现连续输送；灰石粉的粒度要入炉膛往往会降 则会造成锁气器3对螺旋输送装置求较高；低锅炉效率。 密封不严，输送要
13、求较高。装置易出现卡、特堵现象。点输粉管道流速较高，磨损较为严布置方便灵活，布置重。为减小磨损，位置可根据现场工况 布置方便灵活，不无法实现大高喷射器往往布置布置进行调整，不需靠近 需靠近炉膛布置。差、远距离输送。在距离炉膛较近炉膛布置。的位置，不适合中远距离输送工 况。试验台有试验台，可以进行有试验台没有试验台没有试验台模拟试验。表14气力输送系统采用各种输送设备方案比较 每种输送设备的方案比较如表14所示。从表14可以看出，采用仓螺体或平面旋转输送装置可以满足如白马1x600MwCFB机组等石灰石粉远距离、连续输送的运行工况；同时，生产厂家具备进行石灰石粉输送模拟实验的技术实力。3结论针对大型CFB机组石灰石粉输送，通过对石灰石粉输送系统5种设计方案及输送设备的综合比 较分析，得到如下结论：大容量、中远距离要求的石灰石粉系统，如白马1600MwCFB项目，采用仓螺体或平面旋转输 送装置作为输送设备的石灰石粉一级气力输送系统初投资最省、运行维护费用及能耗最低，同时占 地较小、系统调节方便灵活，在理论技术分析后认为，下阶段需进行必要的输送模拟试验，如试验112201012中国长沙堡至鎏些盎塑塑垫查!竺全_-_-_-一一成果，经
