自由循環(huán)發(fā)電機_自循環(huán)發(fā)電機視頻教程

　　電力百科第 28 期：流化床

　　1 循環(huán)流化床鍋爐簡介

循環(huán)流化床中自由循環(huán)發(fā)電機， 燃燒室、分離器及返料器組成主循環(huán)回路。燃料燃燒產(chǎn)生的灰分及脫硫石灰石在系統(tǒng)中累積自由循環(huán)發(fā)電機，在燃燒室下部形成鼓泡床或湍流床自由循環(huán)發(fā)電機， 上部形成快速床。

下部的大量熱物料為燃料著火提供足夠的熱源， 因此對燃料要求比較寬松。流化過程氣固混合強烈， 降低了燃燒或脫硫化學(xué)反應(yīng)的傳質(zhì)阻力， 加速了反應(yīng)速度。

在800~900 ℃條件下， 燃燒比較穩(wěn)定， 加入石灰石顆粒， 石灰石中的碳酸鈣可以分解成高孔隙率的氧化鈣， 進而吸收燃燒產(chǎn)生的二氧化硫； 此溫度下氮氧化物的生成量顯著下降， 另外， 低溫燃燒形成的多孔灰顆粒對重金屬有很強的吸附能力， 煙氣中重金屬排放低。

　　2 增壓循環(huán)流化床鍋爐

　　2.1 增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)的原理

增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)是以一個增壓的(1.0 ～ 1.6 MPa)流化床燃燒室為主體, 以蒸汽、燃氣聯(lián)合循環(huán)為特征的熱力發(fā)電技術(shù)。

增壓流化床聯(lián)合循環(huán)燃燒系統(tǒng)一般是將煤和脫硫劑制成水煤漿, 用泵將其注入流化床燃燒室內(nèi)(或用壓縮空氣將煤粉吹入燃燒室內(nèi)), 空氣經(jīng)壓力風(fēng)室, 從布風(fēng)板吹入爐膛, 使燃料流化、燃燒, 并在流化床燃燒室中部流入二次風(fēng)使燃料燃盡。

流化床內(nèi)燃燒溫度一般在850 ～ 920℃。爐膛出口的高溫高壓煙氣除塵后驅(qū)動燃氣輪機, 使燃氣輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。同時, 鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽進入汽輪機, 帶動發(fā)電機發(fā)電。其基本系統(tǒng)如圖1所示。

2.2 增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)的特點及問題

(1)增壓循環(huán)流化床鍋爐取消了受熱面埋管, 增加了自由空間的受熱面;取消了床料儲罐和料層控制裝置, 增加了分離器和回料器。所以可以認為, 增壓循環(huán)流化床聯(lián)合循環(huán)和鼓泡型增壓流化床聯(lián)合循環(huán)相比價格基本相同或更少。

(2)出口煙溫較鼓泡增壓流化床高, 由于爐膛內(nèi)溫度分布均勻, 且在爐膛的下部沒有布置受熱面, 因此, 在滿負荷至低負荷(40%)的范圍內(nèi)均可以維持爐膛出口煙溫的設(shè)計值。

(3)增壓循環(huán)流化床鍋爐爐膛容積熱強度和截面熱強度也高于增壓鼓泡流化床, 表1給出了幾種燃燒方式的爐膛截面熱強度的數(shù)據(jù)。

從表1可知, 增壓流化床截面熱強度遠大于煤粉爐和常壓流化床鍋爐。增壓循環(huán)流化床鍋爐截面熱強度也遠大于增壓鼓泡流化床鍋爐。壓力容器截面積更小, 占地面積更少。

(4)在增壓鼓泡流化床鍋爐運行時, 燃燒所需的全部空氣都經(jīng)布風(fēng)板進入爐膛, 過量空氣系數(shù)為1.2 ～ 1.3。而在增壓循環(huán)流化床中, 可以采用分級配風(fēng)方式, 床層的過量空氣系數(shù)在0.6 ～0.7, 能使NOx進一步降低。

(5)負荷調(diào)節(jié)性好。在增壓循環(huán)流化床鍋爐中, 可以通過調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)配比改變爐膛傳熱,從而進行負荷調(diào)節(jié), 不需要改變爐膛內(nèi)固體物料量。同時, 增壓循環(huán)流化床鍋爐保溫物料量和耐火防磨材料用量較少。因此, 其負荷調(diào)節(jié)速度較快, 啟、停時間較短。

　　2.3 增壓循環(huán)流化床鍋爐的基本結(jié)構(gòu)

增壓循環(huán)流化床鍋爐主體結(jié)構(gòu)由壓力殼及位于壓力殼內(nèi)的流化床燃燒室、旋風(fēng)分離器、回料器等組成。

蒸發(fā)受熱面由爐膛內(nèi)的水冷壁組成,過熱器和再熱器布置在爐膛內(nèi), 過熱蒸汽采用兩級噴水減溫。由于不具備對再熱蒸汽的其自由循環(huán)發(fā)電機他調(diào)節(jié)手段, 所以對再熱蒸汽也采用噴水減溫。此外,還有再熱蒸汽啟動旁路系統(tǒng)。

增壓循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)板風(fēng)速為5 m/s, 與常壓循環(huán)流化床鍋爐大致相當(dāng)。

　　3 第二代增壓循環(huán)流化床聯(lián)合發(fā)電技術(shù)

增壓流化床聯(lián)合循環(huán)的研究開發(fā)已經(jīng)取得了很大的成績, 但在技術(shù)上仍存在其局限性。為了克服增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)動力裝置中燃氣輪機入口溫度較低(850 ～ 920℃)的問題, 提出了第二代增壓循環(huán)流化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。

在這個系統(tǒng)中, 主要增壓了一個增壓氣化裝置, 將原煤分解為煤氣和焦炭, 焦炭送入增壓流化床燃燒鍋爐作為原料, 經(jīng)過凈化的煤氣被送入燃氣輪機的前置式燃燒室, 與來自增壓流化床燃燒鍋爐的熱煙氣混合并提高溫度后送入燃氣輪機做功發(fā)電。圖3為增壓循環(huán)流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)裝置燃燒部分示意圖。

與第一代增壓流化床聯(lián)合循環(huán)相比, 第二代增壓流化床聯(lián)合循環(huán)的效率相對提高15% ～ 20%(從第一代的39% ～ 41%提高到44% ～ 47%)。增壓流化床聯(lián)合循環(huán)前置燃燒室的高溫燃燒對降低CO, N2O和碳氫化合物的排放具有重要意義。

因此, 第二代增壓流化床聯(lián)合循環(huán)具有更優(yōu)良的環(huán)保性能。

　　4 增壓流化床鍋爐整體化發(fā)電技術(shù)

基于富氧燃燒技術(shù)提出的燃煤增壓流化床鍋爐整體化發(fā)電的概念, 仍然采用富氧燃燒與煙氣再循環(huán)方式。

當(dāng)整體系統(tǒng)壓力提高到6.0 ～8.0 MPa, 鍋爐排煙中的水分凝結(jié)溫度會提高到167 ～ 222 ℃。因此, 可以采用鍋爐排煙冷凝器,將原本無法利用的水分低溫凝結(jié)熱量變成了有利用價值的較高溫度的凝結(jié)熱量。

如果在火力發(fā)電的蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)中利用這部分煙氣水分凝結(jié)熱量加熱鍋爐給水, 部分代替加熱鍋爐給水的汽輪機抽汽, 可使汽輪機的輸出增加約8%。

另一個突出的優(yōu)點是CO2 的液化工藝大大簡化, 因為, 對應(yīng)的6.0 MPa的煙氣壓力, 其對應(yīng)的CO2 凝結(jié)溫度只有20 ～ 25℃ (見圖4)。

在環(huán)境溫度下(20℃)回收液態(tài)CO2 , 比常壓富氧技術(shù)采用的工藝節(jié)約了大量的電能。由于煙氣中的水分已經(jīng)凝結(jié), 鍋爐的排煙損失較常壓富氧燃燒進一步降低, 鍋爐效率可以提高到94% ～ 96%。

同時再循環(huán)回到爐膛的煙氣也被脫去了水分, 煙氣中的大部分灰分也會隨水分被除去, SO2 與SO3也被同時除去, 不必設(shè)置煙氣脫濕凈化設(shè)備, 大大簡化了富氧燃燒設(shè)備與系統(tǒng)。

由于系統(tǒng)全過程整體增壓, 提高了鍋爐熱效率, 增加了汽輪機的輸出功率及機組熱效率, 減少了CO2 冷卻壓縮液化的電能消耗, 因此可以部分抵消系統(tǒng)增壓所增加的功率消耗, 降低捕獲CO2 的成本。

　　參考文獻：王彥彥, 盛金貴, 霍志紅,等. 增壓流化床燃煤聯(lián)合循環(huán)技術(shù)特點及環(huán)保特性[J]. 電力科學(xué)與工程, 2010, 26(6):38-43.

　　岳光溪, 呂俊復(fù), 徐鵬,等. 循環(huán)流化床燃燒發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析[J]. 中國電力, 2016, 49(1):1-13.

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