鈕鋒,孫英林

(國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院SNPDRI,北京100094)

華能威海電廠始建于1991年,一期工程建設(shè)的2×125MW機組,分別于1993年和1994年投產(chǎn)發(fā)電;二期工程建設(shè)2×300 MW 機組,于1998年全部投產(chǎn)發(fā)電,目前電廠總裝機容量為850 MW。電廠三期擴建工程建設(shè)兩臺660 MW超臨界燃煤凝汽式發(fā)電機組,采用固態(tài)排渣煤粉爐(水冷壁下聯(lián)箱標(biāo)高為7.25 m),第一臺機組計劃2010年4月投入運行,兩臺機組同期設(shè)計脫硝裝置,因此與以往工程相比除灰系統(tǒng)需要增加設(shè)計省煤器以及脫硝裝置SCR入口灰斗的氣力除灰系統(tǒng)。

1 灰渣量

本工程設(shè)計煤采用神華煤,校核煤采用大同混煤,見表1-表3,兩臺鍋爐設(shè)計煤種耗煤量476 t/h。鍋爐正常運行時,底渣與飛灰的配比為15∶85,石子煤量按燃煤量的0.5%計算,年運行時間5 500 h。

表1 燃煤特性及耗煤量

表2 一臺鍋爐設(shè)計煤種的灰渣量

表3 一臺鍋爐校核煤種的灰渣量

2 除灰渣系統(tǒng)的設(shè)計

機組除灰渣系統(tǒng)包括除渣、氣力除灰和粉煤灰分選3個組成部分。其中除渣部分從鍋爐底部水封插板、擋灰板出口開始,包括過渡渣斗、風(fēng)冷式鋼帶輸渣機、斗式提升機、渣倉,直到渣倉卸料設(shè)備出口為止,除渣系統(tǒng)每臺爐一套,兩臺爐的系統(tǒng)相同;氣力除灰部分從電除塵器、省煤器灰斗及SCR入口灰斗下法蘭開始,經(jīng)輸灰倉泵、氣力輸灰管道至灰?guī)煨读显O(shè)備出口為止;粉煤灰分選部分從原灰?guī)斓撞啃读瞎苁贾良?xì)灰?guī)祉敺蛛x器下出口鎖氣卸料閥為止。

2.1 除渣

每臺爐配置1套過渡渣斗及3臺液壓關(guān)斷、擠碎裝置。渣斗容積可儲存BMCR工況8 h的渣量。過渡渣斗與爐底的結(jié)合部采用水封密封,水封溢流水排至鍋爐房內(nèi)的排水溝內(nèi),排水量約為2 m3/h。渣斗底部、液壓關(guān)斷(擠碎)裝置之上設(shè)大塊隔柵,小的渣塊通過隔柵直接落到風(fēng)冷式鋼帶排渣機上,大的渣塊落到隔柵上繼續(xù)燃燒或被擠碎后落到風(fēng)冷式鋼帶排渣機上。除渣工藝流程見圖1。

每臺爐配置1臺風(fēng)冷式鋼帶排渣機,高溫爐渣在輸送鋼帶輸出的過程中溫度降到100～150℃。排渣機的部分關(guān)鍵部件采用進口產(chǎn)品或采用進口材料加工,單臺風(fēng)冷式鋼帶排渣機出力為8～32 t/h。每臺爐排渣機出口配置1臺碎渣機,可將渣破碎至粒徑25～30 mm。每臺爐配置1臺斗式提升機,將碎渣機出口的渣輸送至渣倉,出力40 t/h。每臺爐配置1臺渣倉,渣倉直徑為φ8 m,有效容積約為180 m3,可容納一臺鍋爐在MCR工況下燃用設(shè)計煤種時約67 h的渣量。

2.2 除灰

除灰系統(tǒng)采用干灰濃相氣力輸送(集中)系統(tǒng),電除塵器灰斗、省煤器灰斗及SCR入口灰斗內(nèi)的飛灰由灰斗進入倉泵,倉泵內(nèi)飛灰與空壓機出口的壓縮空氣混合,在壓縮空氣的壓力驅(qū)使下,氣灰混合物一并送至灰?guī)?灰?guī)靸?nèi)氣體經(jīng)過庫頂脈沖袋式除塵器逸出。本期工程設(shè)三座灰?guī)?一座原灰?guī)?、一座粗灰?guī)臁⒁蛔?xì)灰?guī)?。每座灰?guī)熘睆綖?φ12 m,容積約1 300 m3,有效容積約1 100 m3。三座灰?guī)炜少A存兩臺爐設(shè)計煤種BMCR工況下約87 h的灰量。省煤器、SCR入口灰斗、電除塵器一電場的灰直接送入原灰?guī)?亦可通過切換進入粗灰?guī)臁ｋ姵龎m器二電場的灰送入原灰?guī)旎虼只規(guī)?電除塵器三、四電場的灰直接送入細(xì)灰?guī)?亦可通過切換進入粗灰?guī)臁Ｔ規(guī)煜略O(shè)有三個排放口,其中一個排放口下裝設(shè)干灰卸料裝置,供罐式汽車裝運干灰,第二個排放口下裝設(shè)加濕攪拌機,供翻斗汽車裝運拌濕灰,另一個排放口下裝設(shè)變頻電動鎖氣給料機,為粉煤灰分選系統(tǒng)供料。粗灰?guī)煜略O(shè)有三個排放口,其中一個排放口下裝設(shè)干灰卸料裝置,供罐式汽車裝運干灰,第二個排放口下裝設(shè)加濕攪拌機,供翻斗汽車裝運拌濕灰,第三個排放口備用。細(xì)灰?guī)煜略O(shè)有三個排放口,其中兩個排放口下裝設(shè)干灰卸料裝置,供罐式汽車裝運干灰,第三個排放口下裝設(shè)加濕攪拌機,供翻斗汽車裝運拌濕灰。除灰工藝流程見圖2。

圖2 除灰工藝流程

每臺爐設(shè)一套輸灰系統(tǒng),其出力為67.2 t/h。灰?guī)旒訚駭嚢铏C出口拌濕灰的含水率約為25%。

原灰?guī)熘械幕铱捎梢惶追勖夯曳诌x系統(tǒng)進一步分選,由分級機分選后的粗灰經(jīng)分選機底部鎖氣給料閥進入粗灰?guī)?剩余細(xì)灰隨風(fēng)進入旋風(fēng)分離器,由旋風(fēng)分離器分離出的細(xì)灰經(jīng)分離器底部鎖氣給料閥進入細(xì)灰?guī)?。為簡化系統(tǒng),分選系統(tǒng)不單獨設(shè)置除塵器,乏氣排放進入灰?guī)?與輸灰系統(tǒng)共用庫頂布袋除塵器。鑒于此,各灰?guī)扉g設(shè)置連通管,設(shè)1套分選系統(tǒng)。

汽車散裝機、干灰濕式攪拌機、灰?guī)鞖饣L(fēng)機、氣化風(fēng)電加熱器、攪拌機加濕水泵、為分選系統(tǒng)供料的電動鎖氣給料機等布置于灰?guī)?.5 m層,布袋除塵器、分選機、旋風(fēng)分離器布置于灰?guī)祉?離心式分選風(fēng)機布置于灰?guī)焓彝獾孛?。氣力輸灰系統(tǒng)中的部分關(guān)鍵閥門、儀控件為進口。為了改善灰斗中灰的流動性,保證灰從灰斗內(nèi)順利的排出,在除灰系統(tǒng)中還設(shè)置了一套除塵器灰斗氣化裝置,該套裝置由氣化風(fēng)機、空氣電加熱器、灰斗氣化板等組成,其中氣化風(fēng)機、空氣電加熱器均布置在除灰空壓機房內(nèi)。灰斗氣化風(fēng)機的流量要求13 m3/min,壓力要求不小于78 kPa,計3臺,2運1備;灰斗氣化風(fēng)電加熱器功率為 60 kW,計3臺,2運1備。

空壓機房作為全廠配氣中心,為機務(wù)、除灰、脫硫提供儀用氣、檢修氣和氣力輸灰系統(tǒng)用氣。在空壓機房中,并聯(lián)布置了6臺螺桿式空壓機,6臺空氣凈化設(shè)備和4臺壓縮空氣儲氣罐。空壓機4運2備,流量要求47.5 m3/min,壓力要求0.75 MPa。檢修氣從空壓機并聯(lián)母管上接出。在空壓機房外,布置了除灰主儲氣罐2臺,每臺容積25 m3,布置了儀用主儲氣罐2臺,每臺容積50 m3。

為使灰?guī)煨痘伊鲿?在每臺灰?guī)斓膸斓拙O(shè)有呈放射狀布置的干灰氣化槽?；?guī)鞖饣L(fēng)機將空氣送入電加熱器加熱,加熱后的空氣吹入氣化槽,使庫底的灰處于懸浮狀態(tài)便于排出。計設(shè)置4臺灰?guī)鞖饣L(fēng)機流量要求 15 m3/min,壓力要求不小于88 kPa,其中三臺運行,一臺備用;灰?guī)鞖饣L(fēng)電加熱器功率為80 kW,計設(shè)3臺?；?guī)鞖饣L(fēng)機及電加熱器布置于灰?guī)?.5 m層。

2.3 氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計的主要技術(shù)數(shù)據(jù)

(1)各電場及省煤器灰斗輸灰灰氣比 各電場及省煤器灰斗輸灰見表4。

表4 各電場及省煤器灰斗輸灰灰氣比

(2)耗氣量和電耗 每臺機組平均輸送用氣量3 805 m3/min;最大輸送用氣量46.0 m3/min;單位出力氣耗34.2 m3/t;噸公里氣耗10.3 m3;管道始端輸送空氣壓力0.3 MPa;每臺機組儀用空氣量2.5 m3/min;每臺庫頂排氣過濾器布袋清掃用氣量1.0 m3/min。系統(tǒng)平均功率 200 kW;峰值功率275 kW,每1 t的灰輸送電耗 1.1 kWh。

(3)各電場及省煤器灰斗輸灰排灰速度 各電場及省煤器灰斗的排灰速度見表5。

表5 各電場及省煤器灰斗輸灰排灰速度 m/s

3 除灰渣系統(tǒng)控制方式

除灰系統(tǒng)采用PLC程序控制加就地控制箱的控制方式實現(xiàn)有序運行,運行人員通過LCD操作站對整個工藝系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制。飛灰處理系統(tǒng)具有自動、軟手動、就地三種操作方式,其中自動方式為經(jīng)常運行方式,軟手動方式使操作員能通過運行員工作站對控制系統(tǒng)中的子系統(tǒng)進行控制。采用就地方式時,運行人員通過就地控制箱上設(shè)置的按鈕,可以控制每個設(shè)備。自動—就地方式的切換開關(guān)設(shè)在就地控制箱上。自動運行時,操作員可以通過鍵盤發(fā)出程序“啟動”命令,使飛灰處理系統(tǒng)按程序啟動各子程序,當(dāng)條件不滿足或選擇設(shè)備故障時,屏幕上顯示出故障原因,并顯示出運行人員操作指導(dǎo)內(nèi)容。當(dāng)發(fā)出“系統(tǒng)停止”命令時或聯(lián)鎖保護動作時,系統(tǒng)程序立即停止,以免損壞設(shè)備,影響人身安全。程序的狀態(tài)顯示在LCD屏幕上。手動方式時,通過LCD鍵盤啟停某一子系統(tǒng)。聯(lián)鎖保護回路與自動方式一樣。操作人員負(fù)責(zé)選擇系統(tǒng)程序起停的設(shè)備。當(dāng)某一灰斗到達(dá)高灰位時發(fā)出報警信號,中斷正常除灰程序而首先輸送高灰位灰斗的灰。

灰?guī)煸O(shè)料位計,用于遠(yuǎn)距離連續(xù)監(jiān)視和控制料位,高/低灰位時報警,極限高灰位時終止向灰?guī)燧斔筒僮?。飛灰輸送程序結(jié)束時,輸送空壓機繼續(xù)運行一段時間,以清掃管路?；?guī)煨读?裝車為就地手控。粉煤灰分選系統(tǒng)采用PLC控制,共享氣力除灰程控系統(tǒng)的上位監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);具體分為自動程控、軟手操和就地手操,正常方式為自動程控,該方式下,系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定程序運行。兩臺機組的干式排渣具有就地控制及遠(yuǎn)方控制功能,遠(yuǎn)方控制功能采用DCS遠(yuǎn)程IO實現(xiàn)。正常運行方式為自動程控,亦可就地操作。渣倉卸料為就地手控。

4 結(jié)語

本期工程底渣輸送系統(tǒng)采用干式除渣機加斗式提升機進渣倉系統(tǒng),既減少了除渣廢水的排放,又保留了干渣的活性,提高了干渣的綜合利用率,符合國家節(jié)能減排的相關(guān)政策;在鍋爐省煤器后同步建設(shè)脫硝裝置,因此除省煤器灰斗排灰沒有取消外,還考慮對脫硝裝置前SCR入口灰斗進行排灰。現(xiàn)階段除灰渣系統(tǒng)施工圖已全部完成,現(xiàn)場正緊張施工,預(yù)計2010年上半年兩臺機組均可投產(chǎn)。