生物质发电锅炉设备原理 - 图文

DP生物质直燃发电锅炉岛设备原理

第一章 生物质的概述 ................................................................. 2

一、生物质的定义 ................................................................ 2 二、生物质的种类 ................................................................ 2 四、生物质的利用转化方式 ........................................................ 3 五、生物质转化为电能的主要方式 .................................................. 4 六、生物质的燃烧过程 ............................................................ 4 第二章 DP生物质直燃发电锅炉岛 ....................................................... 7 第一节 概述 ......................................................................... 7

一、生物质电厂图示 .............................................................. 7 二、DP生物质锅炉设计 ............................................................ 8 1.总体设计 ...................................................................... 8 第二节 燃烧系统 .................................................................... 19

一、燃烧室及水冷壁 ............................................................. 19 二、水冷炉排 ................................................................... 20 第三节 汽水系统 .................................................................... 23

一、汽水系统的流程 ............................................................. 23 二、汽包 ....................................................................... 24 三、水冷壁系统 ................................................................. 25 四、过热器 ..................................................................... 26 五、省煤器和烟气冷却器 ......................................................... 27 六、空气预热器 ................................................................. 27 第五节 给料系统 .................................................................... 28

一、系统组成 ................................................................... 28 二、系统的控制方式 ............................................................. 31 三、系统运行方式 ............................................................... 31 第七节 灰渣系统 ................................................................... 32

一、作用 ....................................................................... 32 二、结构 ....................................................................... 32 三、工作原理 ................................................................... 33 第三章 DP锅炉燃烧过程和燃烧调整的方法 .............................................. 34

一、生物质在振动炉排上的燃烧过程 ............................................... 34 二、生物质在炉排上完全燃烧的条件 ............................................... 34 三、振动炉排锅炉的燃烧调整方法 ................................................. 35 第四章 DP锅炉存在的问题 ............................................................ 37

一、高温腐蚀 ................................................................... 37 二、低温腐蚀 ................................................................... 38 三、积灰 ....................................................................... 38

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第一章 生物质的概述

一、生物质的定义

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。 二、生物质的种类

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）。 三、生物质的特点

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。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

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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。 四、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。 1.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：

（1）直接燃烧（直接将生物质完全燃烧放出热量）；

（2）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）；

（3）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）；

（4)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）。

2.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。

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3.提取法是利用物理方法从生物质中提取生物油。 五、生物质转化为电能的主要方式

上述气化和直接燃烧是目前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。

从实际利用效果看，由于气化发电普遍规模小，效率低，因此，直接燃烧成为目前国内生物质转化为电能的主流方式。 六、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：

Cx1Hx2Ox3Nx4Sx5Clx6Six7Kx8Cax9Mgx10Nax11Px12Fex13Alx14Tix15?n1H2O

?n2(1?e)(O2?3.76N2)?n3CO2?n4H2O?n5O2?n6N2?n7CO?n8CH4n9NO?n10NO2?n11SO2?n12HCl?n13KCl?n14K2SO4?n15C?...... （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

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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：

111H2?O2?H2OCO?O2?CO2C2H6?3O2?2CO2?3H2O222

C2H4?3O2?2CO2?3H2O CH?2O?CO?2HO

4222（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

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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：

4C?3O2?2CO2?2CO 2H2?O2?2H2O

CO2?C?2CO C?H2O?CO?H2

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身维持燃烧（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50～55％（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

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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1.2～1.5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 DP生物质直燃发电锅炉岛

生物质直燃发电装备中锅炉岛（以下简称锅炉）是最关键的设备，目前该设备在国内主要分成两大类：流化床锅炉和层燃锅炉（层燃锅炉根据炉排的不同，又分为往复炉排、水冷振动炉排及链条炉排锅炉），根据现已投产生物质电厂的运营情况，以DP公司生产的水冷振动炉排锅炉运行最为成功，因此，本文将通过对DP生物质直燃发电锅炉进行阐述，更好的深入了解生物质锅炉设备原理。

第一节 概述

一、生物质电厂图示

工艺流程图

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全厂示意图

二、DP生物质锅炉设计 1.总体设计

DP锅炉采用振动炉排的燃烧方式；单汽包，汽水系统为自然循环；单炉膛，炉膛外集中下降管结构；平衡通风，整体为“M”型布置，炉膛和过热器通道采用全密封的膜式壁结构，确保锅炉的密封性能；过热蒸汽采用

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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，以避免尾部烟道的低温腐蚀；固态排渣，减少排渣热损失；室内布置，构架全部为金属结构，按7度地震烈度设计；锅炉为底部支撑结构，避免热膨胀对锅炉稳定性的负面影响；锅炉采用轻柴油点火启动，在炉膛右侧墙装有启动燃烧器。

锅炉总体布置图

2.主要技术经济指标和有关数据 （1）DP锅炉的主要参数

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额定蒸发量： 130t/h 额定蒸汽压力：9.2Mpa 额定蒸汽温度：540℃ 额定给水温度：210℃ （2）设计燃料

DP锅炉设计燃料为棉花秸秆(可掺烧木片、树枝)等灰秆或玉米、小麦秸秆等黄色秸秆。 a）燃料成分分析

燃料种类 含碳量（％） 46.11 49.9 49.4 含氢量（％） 5.9 6 6.05 含氧量 （％） 35.01 42.98 43.98 含氮量 （％） 0.32 1.09 0.42 含硫量 （％） 0.18 0.12 0.43 含灰量 （％） 2.57 8.36 5.4 水分 （％） 9.92 5.5 4.09 挥发分 （％） 71.1 79.33 80.72 应用基低位发热量（kJ/kg） 16460 19750 19.71 棉花秸秆 玉米秸秆 小麦秸秆 b）燃料灰分分析

名 称 二氧化硅 氧化铝 氧化铁 氧化钙 氧化镁 氧化钛 氧化硫 氧化磷 氧化钾 符号 Si02 AL2O3 Fe2O3 CO Mg2O3 TiO2 SO3 P2O5 K2O 单位 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ 玉米秸秆（设计值） 小麦秸秆（设计值） 棉花秸秆（设计值） 63.48 6.75 2.79 6.9 3.32 0.39 1.15 1.76 9.22 61.62 3.19 1.36 6.9 2.22 0.14 3.15 1.48 15.84 33.67 6.45 2.82 21.9 7.5 0.31 5.76 4.96 5.27 10

氧化钠 Na2O ％ 0.99 9.91 4.06 （3）技术经济指标

冷风温度 35℃ 一次风温度 193℃ 二次风温度 193一、二次风占总风量之比排烟温度 124锅炉热效率 92燃料消耗量 24.948 34.52 t/h燃料粒度要求 <100mm 100%

排污率 2（4）锅炉外形尺寸

宽度（锅炉钢架中心线）深度（锅炉钢架中心线）汽包中心线 标高 23450mm

℃ ℃ ％

t/h（水分15%，低位热值14.29MJ/Kg）（水分25%，低位热值11.74MJ/Kg）<50mm 90% >5mm >50% <3mm ≤5%

％ 11

1:1 24687mm 32388mm 锅炉本体最高点标高 26074mm 炉膛横截面 9120×5760mm2 炉膛标高 21500mm （5）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。 a）给水： PH值：＞9.3 硬度：≤2微摩尔/升 含铁量:＜0.02毫克/升 含铜量: ＜0.003毫克/升 含二氧化硅量: ＜0.02毫克/升 含纳量: ＜0.02毫克/升 含盐量: ＜100毫克/升 溶解氧: ≤0.02毫克/升 电导率: ＜0.2un/cm 有机物：无 外观：清晰无色 b）炉给水： PH值：9.0-10.5 电导率：＜100un/cm

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磷酸根：2-10毫克/升 二氧化硅量: ＜20微克/升 c）饱和蒸汽、过热蒸汽：

二氧化硅量: ＜20微克/升 含纳量: ＜10微克/升 电导率： ＜0.3un/cm （6）负荷调节

允许的负荷调节范围：40％～100％ 调节方法： 风燃料比调节 （7）其它技术指标

灰与渣的比率： 6：4

灰与渣量：为入炉量的8～10％（重量比） NOx排放量 <450mg/Nm3 CO排放量 <650mg/Nm3 （9）噪声水平 <85dBA （10）锅炉运行参数

锅炉负荷 主蒸汽流量 主蒸汽出口压力 主蒸汽出口温度

% kg/s bar ℃ 110.7 40.00 92 540 13

100.0 36.12 92 540 76.9 27.78 92 540 50.0 18.06 92 504 40.0 14.45 92 471 给水压力 给水温度 喷水流量 燃料消耗量 空气流量 空气预热器入口温度 空气预热器出口温度 过量空气系数 烟气流量 排烟温度 bar ℃ kg/s kg/s kg/s ℃ ℃ - kg/s ℃ 112 222 2.88 7.65 45.5 40 194 1.30 52.6 133 109 220 1.93 6.93 41.9 40 193 1.32 48.3 130 104 208 0.50 5.47 35.5 40 188 1.42 40.6 129 100 186 0.00 3.60 26.6 40 167 1.61 29.9 130 98 178 0.00 2.85 22.1 40 158 1.70 24.8 129 （11）工质温度 锅炉负荷 空气预热器入口 空气预热器出口 烟气冷却器出口 省煤器入口 省煤器出口 汽包 Ⅰ过热器出口 喷水减温器1出口 Ⅱ过热器出口 喷水减温器2出口 Ⅲ过热器出口 喷水减温器3出口 Ⅳ过热器出口 主汽管道出口 % ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 110.7 222 90 246 230 276 311 375 375 454 418 519 489 540 540 100.0 220 90 239 227 271 310 368 368 441 422 521 491 540 540 76.9 208 112 207 207 255 308 359 359 423 423 515 496 540 540 50.0 186 125 172 176 231 306 345 345 394 394 469 469 504 504 40.0 178 127 162 165 223 306 336 336 375 375 441 441 471 471 （12）工质压力

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锅炉负荷 空气预热器入口 空气预热器出口 烟气冷却器出口 空气预热器/烟气冷却器旁路 省煤器出口 汽包 Ⅰ级过热器出口 喷水减温器1 Ⅱ级过热器出口 喷水减温器2 Ⅲ级过热器出口 喷水减温器3 Ⅳ级过热器出口 主汽管道出口 % bar bar bar bar bar bar bar bar bar bar bar bar bar bar 110.7 111.7 108.4 107.3 107.3 100.4 99.9 97.2 96.8 95.1 94.5 94.0 93.3 92.9 92.0 100.0 108.9 106.0 105.0 105.0 99.1 98.6 96.4 96.0 94.6 94.1 93.6 93.0 92.7 92.0 76.9 104.2 101.6 100.5 100.4 96.7 96.2 94.7 94.5 93.6 93.3 93.0 92.6 92.4 92.0 50.0 99.6 97.3 96.1 96.1 94.3 93.8 93.2 93.1 92.7 92.5 92.4 92.3 92.2 92.0 40.0 97.9 96.0 94.9 94.9 93.6 93.1 92.7 92.7 92.5 92.3 92.3 92.2 92.1 92.0 （13）烟气温度 锅炉负荷 炉排上 炉膛下部 给料口 炉膛上部 Ⅲ级过热器入口 Ⅲ级过热器出口 Ⅳ级过热器入口 Ⅳ级过热器出口 Ⅱ级过热器入口 Ⅱ级过热器出口 % ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 110.7 1133 1146 1107 1544 1142 913 910 789 763 599 100.0 1115 1122 1141 1524 1098 876 873 755 730 574 76.9 1068 1065 1214 1452 987 791 789 684 662 525 50.0 974 960 1304 1231 824 664 662 576 559 453 40.0 922 900 1329 1111 747 602 600 522 507 417 15

Ⅰ级过热器出口 省煤器出口 烟气冷却器出口 ℃ ℃ ℃ 415 279 133 401 271 130 378 248 129 347 212 130 333 198 129 （14）空气分析 锅炉负荷 CO2 SO2 N2 H2O O2 Ar 空气密度 空气密度 大气压 % kg/kg kg/kg kg/kg kg/kg kg/kg kg/kg kg/Nm kg/Nm bar 33110.7 0.00046 0.00000 0.75020 0.00596 0.23062 0.01276 1.289 1.293 1.01325 100.0 0.00046 同前 同前 同前 同前 同前 同前 1.293 同前 76.9 同前 同前 同前 同前 同前 同前 同前 同前 同前 50.0 同前 同前 同前 同前 同前 同前 同前 同前 同前 40.0 同前 同前 同前 同前 同前 同前 同前 同前 同前 （15）烟气分析 锅炉负荷 CO2 SO2 N2 H2O O2 Ar 烟气含尘量 过量空气系数 湿烟气密度 干烟气密度 大气压 % kg/kg kg/kg kg/kg kg/kg kg/kg kg/kg kg/kg - kg/Nm kg/Nm bar 33110.7 0.2042 0.0004 0.6493 0.0891 0.0460 0.0110 0.0015 1.30 1.299 1.378 1.0132 100.0 0.2015 0.0004 0.6506 0.0880 0.0484 0.0111 0.0015 1.32 1.299 1.377 1.0132 76.9 0.1892 0.0004 0.6567 0.0829 0.0597 0.0112 0.0014 1.42 1.298 1.371 1.0132 50.0 0.1694 0.0003 0.6665 0.0749 0.0776 0.0113 0.0012 1.61 1.297 1.362 1.0132 40.0 0.1614 0.0003 0.6705 0.0716 0.0848 0.0114 0.0012 1.70 1.297 1.358 1.0132 16

（16）锅炉水容积 水冷壁 名称 单位 锅筒 下水管 连接管 水压时 正常运行时 M M 33过热器 及连接管 12.1 0 省煤器 及连接管 6.5 6.5 空气预热器及连接管 4.3 4.3 烟气冷却器及连接管 13.8 13.8 103.5 91.4 总计 32 16 34.8 34.8 3.选材设计 秸秆等生物质燃料还有一个重要的特征就是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。生物质燃料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。煤灰属于铝硅酸盐,其中Fe, Ca,K和Mg等造渣元素含量相对较低,难以溶解,具有较低的结渣和腐蚀趋向。秸秆灰是由石英和简单无机物(如Fe,Ca,Mg和Na等)以及S、磷酸盐和Cl组成,溶解温度较低,具有较高的结渣、结垢和腐蚀趋向。木材灰的化学成分在许多方面与秸秆灰类似,但SiO2,CaO和P2O5含量有较大不同。

DP锅炉选材设计充分考虑了生物质燃料的这些特性。选材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。

炉受压元件的规格材料汇总表 序 号 名 称 规 格 Φ168×14.5 1 2 3 4 5 6 7 给水管道 Φ168×16 空气预热器 空气预热器进口集箱 空气预热器出口集箱 空气预热器进、出口连接管 烟气冷却器入口集箱 烟气冷却器 Φ38×4 Φ140×12.5 Φ140×12.5 Φ140×11 Φ140×16 Φ38×4 SA-106B 美国碳钢 20G SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo 15CrMoG 材 料 SA-106B 美国碳钢 17

8 9 10 11 12 13 14 15 烟气冷却器出口集箱 省煤器蛇形管 省煤器进、出口集箱 省煤器连接管 汽包 下降管 下降管分配管 下水管分散管 Φ140×17.5 Φ38×4 Φ219×25 Φ219×12.5 Φ1760×80 Φ508×30 Φ508×45 Φ168×10 Φ114×20 Φ245×32 Φ219×28 SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo 20G 12Cr1MoVG SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo DIWA353 13MnNiMo5-4 SA-335P22 美国合金钢 2.25Cr1Mo SA-335P22 美国合金钢 2.25Cr1Mo SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo 15CrMoG SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 15CrMoG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 15CrMoG SA-213TP347H 美国不锈钢 18Cr8NiNb+Ta SA-335P12 美国合金钢1Cr0.5Mo 16 水冷壁入、出口及中间集箱 Φ219×20 Φ273×60 Φ168×22.2 Φ114×20 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 水冷壁管 汽水引出管 饱和蒸汽引出管 饱和蒸汽汇集集箱 汽包至Ⅰ过入口集箱连接管 Ⅰ级过热器入口集箱 Ⅰ级过热器蛇形管 Ⅰ级过热器出口集箱 Ⅰ、Ⅱ级过热器间连接管 Ⅱ级过热器入口集箱 Ⅱ级过热器蛇形管 Ⅱ级过热器出口集箱 Ⅱ、Ⅲ级过热器间连接管 Ⅲ级过热器入口集箱 Ⅲ级过热器入口小集箱 Ⅲ级过热器蛇形管 Ⅲ级过热器中间混合集箱 Φ57×6.5 Φ168×10 Φ114×7.1 Φ273×26 Φ273×20 Φ273×26 Φ38×4.5 Φ273×26 Φ273×20 Φ273×30 Φ38×4.5 Φ273×30 Φ273×20 Φ273×26 Φ114×12.5 Φ33.7×5.6 Φ114×20 18

34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 Ⅲ级过热器出口小集箱 Ⅲ级过热器出口集箱 Ⅲ、Ⅳ级过热器间连接管 Ⅳ级过热器入口集箱 Ⅳ级过热器入口小集箱 Ⅳ级过热器蛇形管 Ⅳ级过热器出口小集箱 Ⅳ级过热器出口集箱 主蒸汽管道 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级喷水减温器 Φ114×17 Φ273×30 Φ273×26 Φ273×26 Φ114×17 Φ33.7×5.6 Φ114×13.5 Φ273×22 Φ245×15 Φ325×26 SA-335P22 美国合金钢 2.25Cr1Mo 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG SA-335P22 美国合金钢 2.25Cr1Mo SA-213TP347H 美国不锈钢 18Cr8NiNb+Ta SA-335P91 美国合金钢 9Cr-1Mo SA-335P91 美国合金钢 9Cr-1Mo SA-335P91 9Cr-1Mo 美国合金钢 12Cr1MoVG 第二节 燃烧系统

一、燃烧室及水冷壁 1.结构

燃烧室断面呈矩形，深度×宽度=6480×9200mm。燃烧室各面墙全部采用膜式水冷壁，由光管和扁钢焊制而成，底部为水冷振动炉排。燃烧室四周及顶部的管子节距均为80mm。水冷壁采用Φ57×6.5mm管子(管材15CrMoG)。

燃烧室上部垂直布置有18片屏式过热器(Ⅲ级过热器)。 燃烧室壁面开有以下门孔; （1）给料口 （2）二次风口 （3）燃烧器 （4）观察孔 （5）炉排检查门 （6）墙式吹灰器孔

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（7）人孔 （8）测温、测压孔 （9）电视监控孔

DP锅炉与其它链条炉的区别也在于水冷壁的不同。水冷壁不仅仅围成燃烧室，还围成了一条烟道，形成了烟井2和烟井3，并在烟井2中垂直布置了18片屏式过热器(Ⅳ级过热器)，在烟井3中水平布置Ⅱ、Ⅰ级过热器。 2.循环回路

水冷壁分多个循环回路保证水循环安全可靠。

水冷壁下集箱左、右侧和前、后、中间水冷壁均相互连接，并且左、右水冷壁下集箱之间还有5根Φ219×20mm的连接管将两集箱相连，使集箱中的介质分布更加均匀，同时也加固了水冷壁底部，使其更坚固能够承受水冷壁上整体的重量。 3.水冷壁固定

水冷壁及其附着在水冷壁上的零部件的全部重量都通过水冷壁的前、后、左、右膜式水冷壁支撑在3650mm层梁的平面上。水冷壁顶部的过热器管屏、管束、过热器集箱、过热器连接管等，通过顶部的支撑梁、柱都传递给膜式壁。

为了减轻水冷壁振动以及防止燃烧室因爆炸而损坏水冷壁，在水冷壁外侧四周，沿燃烧室高度方向装有多层刚性梁。 二、水冷炉排 1.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区，即加热/干燥、燃烧和燃

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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(冷却水温250℃～350℃)来冷却炉排，水从炉排低端流入，从炉排高端流出。 2.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相差180°以保持平衡。炉排与水平面的夹角为5°，振动方向与水平面夹角为20°,因此振动角度与安装角度达到25°。炉排是由膜式水冷壁构成，由直径为Φ38×6.5mm、材料为15CrMoG的管子焊接成，水冷炉排的前后端分别有起柔性作用的弯管连接在集箱上。炉排节距为65mm，鳍片厚度6mm，材料15CrMo。炉排水冷壁上开有很多φ4.5的小孔，作为一次风的通风口，炉排下部是风室。

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

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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。 3.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。 4.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5～10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。

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5.设计参数

炉排数量： 4片

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： 37ｋｗ 振动时间： 5s 间隔时间： 20s 孔径： 4.5mm

炉排水冷管: Φ38×6.5mm、材料为15CrMoG 节距： 65 mm 炉排孔数： 308个/㎡ 冷却水温: 250℃～350℃

第三节 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，为了保证锅炉运行，锅炉汽水系统还布置

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了由排污、疏水、加药、取样等系统。 1.给水流程

锅炉给水分高压给水和低压给水

（1）高压给水经给水调节阀后分为两路： 高压给水——＞省煤器——＞汽包；

高压给水——＞高压空气预热器——＞高压烟气冷却器——＞省煤器——＞汽包。

（2）低压给水

低压给水——＞除氧器——＞循环水泵——＞低压空气预热器——＞低压烟气预热器——＞除氧器。 2.蒸汽流程

蒸汽由汽包——＞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——＞主蒸汽管——＞进入汽轮机。

注：烟气流程：

炉膛（含三级过热器）——＞第二烟气通道（含四级过热器）——＞第三烟气通道（含一、一二级过热器）——＞尾部对流受热面（包括省煤器和烟气冷却器）。

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

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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: 1600×100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、

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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φ38×6mm的管子和6×23mm和6×11mm的扁钢焊制而成，扁钢上钻有不同间距φ4.5mm的小孔，最为一次风的通风口。侧水冷壁由φ57×7mm的管子和6×23mm和6×11mm的扁钢焊制而成。前墙水冷壁、后一、后二、炉顶水冷壁由φ57×5mm的管子和6×23mm和6×11mm扁钢焊制而成。后三及后三中间水冷壁由φ38×4mm和φ6×42mm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φ168×10mm及φ133×10mm钢管组成，2根φ406×28mm大直径下降管由汽包引出后布置在炉侧，再由φ133×10mm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φ273×50mm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φ38×4.5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φ33.7×5.6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

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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100～70％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（GB5310－1995）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φ38×4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。 六、空气预热器

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。

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空气预热器由φ25×3.2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

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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14～140m3/h，螺旋杆的转速为4～40rpm，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。

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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。

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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

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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

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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。

经炉膛燃烧后产生的高温烟气和飞灰，流过过热器和省煤器，再流经高压烟气冷却器和低压烟气冷却器， 以降低锅炉的排烟温度， 提高了锅炉效率，同时又加热了烟气冷却器内的给水， 提高了给水温度。由于烟气冷却器入口的给水温度较高， 又避免了烟气的低温腐蚀，经过烟气冷却器的烟气和飞灰，由一台 容量引风机将烟气先吸入旋风除尘器将粗颗粒的粉尘滤除，再进入布袋除尘器净化，最后经120m的烟囱排向大气，烟囱出口内径。

本工程由于采用布袋除尘器，所以在低压烟气冷却器出口烟道和引风

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机入口烟道之间增设了烟道旁路，启动时烟气不经过布袋除尘器，直接经旁路通过引风机进入烟囱， 避免了含有油和水的烟气进入布袋除尘器。 引风机出口又接出一路烟道接到除尘器的旁路烟道，使旁路烟道在正常运行时保持有一定流量的烟气， 避免了旁路烟道正常运行时的积灰。

第三章 DP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。

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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10～15cm；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5～10％。根据实际运行经验可知，振动炉排的频率应该为40～45赫兹。

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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

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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：－50pa～—250Pa，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。

第四章 DP锅炉存在的问题

一、高温腐蚀

由于生物质燃料含有包含氯化物在内的多种盐，燃烧产生的烟气具有很强的腐蚀性。在三、四级过热器区域会对受热面管子产生高温腐蚀。根据丹麦BWE公司多年的运行经验，此处采用耐腐蚀性较强的不锈钢材料（TP347H），增加了过热器的运行可靠性。

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二、低温腐蚀

本锅炉设计规范冷风温度35℃，排烟温度124℃。如果直接把空气预热器布置在尾部烟道内，出口处的管子壁温会达到烟气的酸露点温度，造成严重的低温腐蚀现象。

因此，把空气预热器布置在烟道外，用高温给水加热冷空气。高压给水温度约为210℃，低压给水约为158℃，两级加热器可把空气加热到190℃、此时低压空气预热器的出口水温约为90℃，此温度的水再进入低压烟气冷却器加热，保证了烟气出口处管子的壁温高于酸露点以上。另外，在低压空气预热器进出口处设置有水旁路，当出口水温过低时，打开旁路阀门，保证低压烟气冷却器的给水不低于90℃。 三、积灰

受热面积灰与烟气流速、露点温度、结构布置等因素有关。根据实践经验，生物质燃料燃烧产生的灰分熔点较低，具有很强有力粘附力，容易附着在受热面管子上。因此，在各受热面烟道处设有大量的吹灰器，保证了烟道的畅通及换热。 1 水冷振动炉排技术

水冷振动炉排技术是国内生物质能发电项目选择的主流技术，尤以引进丹麦技术生产的130t/h的水冷振动炉排炉最多，国产水冷振动炉排炉主要借鉴该技术，并以75t/h炉为主，经过实践，很多地方尚需改进，从目前运行的项目来看，以引进国外技术的项目相对比较成功，一般来说成熟的水冷振动炉排技术应具有以下优点：

? 炉排由符合一定规格的管子焊接而成，一方面节约钢材，另一

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方面减轻振动轴的承重，而经过水冷还防止因为秸秆挥发会很高，进炉膛燃烧辐射发热比较快，烧坏炉排。

? 通过合理的一、二次风和OFA系统以及结构形式和特殊的金属材料，可有效防止结渣，降低NOx的生成，并避免因生物质能燃料灰成分中碱金属含量过高，引起的高温腐蚀和堵灰现象。 ? 在尾部低温受热面的布置上，采用烟气冷却器和空气预热器代替传统的管式空气预热器，采用锅炉给水加热空气的方式，使尾部低温受热面的外表面温度高于烟气露点温度，避免传统的管式空气预热器易于发生低温腐蚀和堵灰等问题，因而能够降低的排烟温度，减少锅炉的排烟热损失。

? 锅炉采用底部支撑结构，避免了悬吊结构造成炉排与水冷壁因热膨胀难于连接，致使柔性管断裂和燃烧室密封性差等问题。 然而，该技术具有来自欧洲的典型设计特点，使得锅炉的燃料适应差，锅炉只能燃烧单一种类或相接近的燃料，使得很多优点难以发挥出来，实际运行中，尚存在诸多问题：

? 燃烧效率低，由于燃烧过程不能调节燃烧，且布料不均匀，水冷炉排底层燃料存在冷态不燃现象，未燃尽燃料进入冷渣系统，导致排渣含碳量较高；（问薛总）

因为是独立炉床震动时是燃料同步前进，在高负荷运行时为了后续燃料进炉膛，还没有燃烧尽的燃料被迫震动出炉排，实际上按中国的燃料情况炉排面积设计偏小。

? 尾部烟气换热器系欧式布置特点，几乎在所有已运行锅炉中均存

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在严重的堵灰、腐蚀、磨损、泄漏等问题，一旦泄露只有停炉，被迫停炉现象频繁；（为什么，问薛总）

设置烟气冷却器是在欧洲极寒地区迫不得已而采用的二次热交换技术，在中国大多数地区根本没有必要采用这种技术，因为当循环低压水不能保证回水温度时烟气换热器更容易结露积灰堵塞，主要是由于结露后积灰板结造成烟气侧流通面积变小，烟气流速过高产生磨损，造成管子泄露，因为是水的泄露，所以不得频繁停炉，如果是空气预热器；即凡是磨损严重也不至于频繁停炉。这也就是不顾国情照搬国外所谓“先进技术”带来的后果。 ? 由于结构问题，无法避免的振动所产生的金属疲劳使连接柔性管易破裂，使用周期较短，不能保证在一个大修期内的安全运行，做不到计划检修，临时停机率高。

? 炉排振动时易使炉膛正压，检查门、看火孔不能巡视靠近，危及运行人员安全，周围环境较差。

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