【正文】 現(xiàn)有熱負(fù)荷就是根據(jù)用汽報(bào)表，并結(jié)合各單位用熱特點(diǎn)、工藝需要整理而得。 設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 中電洪澤熱電有限公司對(duì)外供汽參數(shù)仍為兩種： P= t=300℃ P= t=340℃ 工業(yè)熱負(fù)荷匯總表 以核實(shí)后的近期熱負(fù)荷作為設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，經(jīng)調(diào)查核實(shí)后的工業(yè)熱負(fù)荷經(jīng)焓值折算至汽輪機(jī)抽汽口后見表 23。 由于各熱用戶較為分散，且各熱用戶用汽性質(zhì)不一，用熱方式多為直接用熱，回水質(zhì)量無法 保證，因而本期工程仍不考慮回收凝結(jié)水。但有條件的熱用戶可自行利用回水，以利節(jié)能。 考慮到熱用戶用熱的波動(dòng)性與熱負(fù)荷有折減問題，因而不考慮熱網(wǎng)散熱損 5 失所造成的熱負(fù)荷增加。最大熱負(fù)荷同時(shí)率取 ，平均熱負(fù)荷同時(shí)率取 ，經(jīng)整理得設(shè)計(jì)熱負(fù)荷見表 24。 表 24 設(shè)計(jì)熱負(fù)荷表 (t/h) 時(shí)間 參數(shù) 采暖期 非采暖期 最大 平均 最小 最大 平均 最小 300℃ 340℃ 合計(jì) 年持續(xù)熱負(fù)荷曲線 根據(jù)各用熱單位不同時(shí)期的用汽量，結(jié)合生產(chǎn)班制、生產(chǎn)天數(shù)進(jìn)行繪制，形成工商業(yè)熱負(fù)荷年持續(xù)曲線見圖一，綜合典型生產(chǎn)日負(fù)荷曲線見圖二。 15 3. 電力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)概況 原熱電廠 3發(fā)電機(jī)出口電壓均為 10kv，其中 2發(fā)電機(jī)連接為單母線分段，由 10kvⅠ、Ⅱ分別經(jīng)主變壓器升壓至 35kv， 通過 35kv 電城線接入 110kv 洪澤變電所并入電網(wǎng)運(yùn)行， 35kv 為單母線不分段。 3發(fā)電機(jī)經(jīng)主變壓器升壓至 110kv，接入 110kv 新城變電所，與電網(wǎng)并列運(yùn)行。 熱電廠本期擬擴(kuò)建規(guī)模為一臺(tái) 75t/h 燃秸桿 (和枝條 )流化床鍋爐配一臺(tái)15MW 出線為 10kv 電壓等級(jí)的發(fā)電機(jī)組，仍以升壓至 110kv 的方式上網(wǎng)。 接入系統(tǒng)方案 聯(lián)網(wǎng)方案有待供電部門作接入系統(tǒng)論證。本可研提供 附圖 三種聯(lián)網(wǎng)方案供參考。 方案一 : 接線最簡單 , 基本上不改變熱電廠原有 110kv 系統(tǒng)接線與設(shè)備 , 但需要架設(shè)新線路 , 被接入變電所還需要有間隔或擴(kuò)建間隔 。 方案二 : 不需要架設(shè)新線路 , 也不增加被接入變電所的間隔數(shù)量 , 即基本上不改變接入變電所的接線與設(shè)備 , 但熱電廠側(cè)需在原 110kv 升壓站預(yù)留斷路器及隔離開關(guān)的位置上將斷路器及隔離開關(guān)實(shí)施安裝 , 而且與本期 110kv 母線連接較困難 。 方案三 : 接線較為合理 , 但投資最大 , 既需要架設(shè)新線路 , 也需要增加被接入變電所的間隔數(shù)量及一應(yīng)配套設(shè)備 , 而且熱電廠側(cè)不但需在原 110kv 升壓站預(yù)留斷路器及隔離開關(guān)的位置上將斷路器及隔離開關(guān)實(shí)施安裝 , 同樣存在與本期 110kv 母線連接較為困難的問題。 具體方案有待有關(guān)各方面作進(jìn)一步的論證。 16 4．燃料供應(yīng) 燃料供應(yīng) 燃料來源及燃料特性 燃料來源 本期生物質(zhì)熱電工程擬建設(shè)一臺(tái) 75t/h 中溫中壓流化床鍋爐，年需燃料 萬噸，主要燃用本地區(qū)秸稈和枝條，秸桿和枝條的摻燒質(zhì)量比為 4： 1。并留有一臺(tái)相同爐型擴(kuò)建余地。 熱電廠本期工程燃用秸稈、枝條量見表 4－ 1。 表 41 燃 料 一 臺(tái) 爐 秸稈 80％ 枝條 20％ 小時(shí)燃料量 (t) 日燃料量 (t) 年燃料量 (t) 92544 23136 注：① 日燃料量按 20 小時(shí)計(jì)算 ② 年燃料量按 6000 小時(shí)計(jì)算。 燃料特性 根據(jù)洪澤地區(qū)各類生物質(zhì)的分布現(xiàn)狀，本期工程主要設(shè)計(jì)燃料種類有水稻秸稈、小麥秸稈、楊樹修剪枝條和桑樹修剪枝條。這幾種生物質(zhì)原料典型的元素分析及工業(yè)分析見表 4－ 2。 表 4－ 2 生物質(zhì)原料分析 成分 單位 楊樹枝 桑樹枝 稻秸 麥秸 設(shè)計(jì)燃料 Car % Har % Oar % Nar % Sar % Mar % Aar % Var % FCar % Qar kJ/kg *生物質(zhì)水分含量受采集貯存條件影響極大，為便于比較和計(jì)算，取表中所有生物質(zhì)的名義水分為 20%。 燃料廠外運(yùn)輸 洪澤縣地處蘇北平原，位于淮安市西南部，西鄰洪澤湖，是蘇北灌溉總渠的起點(diǎn)，水陸交通便利。 中電洪澤熱電有限公司位于洪澤縣縣城城北，東面緊鄰人民北路，西距蘇北灌溉總渠約 160 米。 本期生物質(zhì)熱電工程所需燃料（秸稈和枝條）由洪澤縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分點(diǎn)集中儲(chǔ)存運(yùn)輸，目前擬定設(shè)置五個(gè)分堆場，集中收集儲(chǔ)存秸稈、枝條，收集的秸桿在分堆場內(nèi)進(jìn)行壓縮、打捆，每捆的規(guī)格約為 17 800*420*320mm，枝條在分堆場內(nèi)進(jìn) 行切割，成品枝條的長度在 70mm 左右。經(jīng)處理后的燃料用汽車由各分堆場運(yùn)至廠區(qū)內(nèi)燃料棚，交通極為便利。 點(diǎn)火、助燃系統(tǒng) 鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火及助燃投入 0 輕柴油， 在鍋爐啟動(dòng)和固態(tài)燃料未投入之前帶負(fù)荷，有一個(gè)燃油床下點(diǎn)火風(fēng)道燃燒器系統(tǒng)，風(fēng)道燃燒器也可用于在低負(fù)荷運(yùn)行中維持床溫在 800℃之上。 1）啟動(dòng)燃燒器 啟動(dòng)燃燒器位于延伸至布風(fēng)板下水冷風(fēng)箱的耐火內(nèi)襯風(fēng)道內(nèi)，是一個(gè)安全、易控的氣 /汽霧化油槍系統(tǒng)。 點(diǎn)火油槍的主要目的是加熱床料，使其達(dá)到固體燃料的著火溫度，以便開始加入固體燃料。 2）油管系統(tǒng) 燃油進(jìn)入啟 動(dòng)燃燒器，每根管道進(jìn)口裝有獨(dú)立的流量測量計(jì)和壓力計(jì)。 燃油槍噴嘴的設(shè)計(jì)滿足出口油壓達(dá)到 20bar。 目前熱電廠已設(shè)有＃ 0 柴油油庫 V＝ 10m3，能滿足本期工程點(diǎn)火油量，＃ 0 柴油數(shù)據(jù)見表 4－ 3。 表 4－ 3 閃點(diǎn)（閉口） ≮ 70℃ 凝固點(diǎn) 0℃ 密度 103 ㎏ /m3 粘度 熱值 10284kcal/㎏ 系統(tǒng)啟動(dòng)用床料（石英砂） 石英砂成分見表 4－ 4。 表 4－ 4 SiO2 75～ 85％ Al2O3 5～ 15％ Fe2O3 1～ 5％ CaO 0． 5～ 2％ Na2O 1～ 2％ K2O 2～ 3％ H2O 0～ 1％ 18 5. 機(jī)組選型及供熱方案 機(jī)組選型 選型原則 中電洪澤熱電有限公司生物質(zhì)熱電工程是擴(kuò)建工程，為了與原有機(jī)組的初參數(shù)保持一致，以便于運(yùn)行及管理，本期工程鍋爐和汽輪機(jī)的初參數(shù)仍選擇中溫中壓參數(shù)。 根據(jù)前述設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，鍋爐和汽輪機(jī)的選型按照“以熱定電、熱電結(jié)合、節(jié)約能源、降低造價(jià)”的原則進(jìn)行 鍋爐選型 本期生物質(zhì)工程鍋爐以 80%質(zhì)量份額的軟質(zhì)稻麥秸稈和 20%質(zhì)量份額的硬質(zhì)生物質(zhì)（枝條）為設(shè)計(jì)燃料，需充分考慮鍋爐在異種生物 質(zhì)摻混比例發(fā)生變化條件下的燃料適應(yīng)性。 作為生物質(zhì)原料，無論是軟質(zhì)秸稈還是硬質(zhì)枝條，在燃燒利用的過程中都會(huì)表現(xiàn)出一些共有的性質(zhì)，例如高揮發(fā)份、高氧含量、低灰分、低能量密度等，在燃燒裝置的設(shè)計(jì)中需要充分考慮這些性質(zhì)；除此之外，特定品種的生物質(zhì)燃料還有自身的特點(diǎn)，特別是以稻秸、麥稈為主體的軟質(zhì)秸稈由于堿金屬鉀含量很高，且富含氯，往往會(huì)在燃燒利用中引發(fā)各種問題，突出體現(xiàn)在堿金屬和氯引發(fā)的高溫腐蝕方面。由于秸稈鍋爐中鉀濃度很高，秸稈燃燒后產(chǎn)生的灰渣熔點(diǎn)很低，在燃燒中容易在受熱面上生成難以去除的融渣，增加傳熱阻力并可 能造成煙氣流通截面堵塞。同時(shí)含氯的秸稈燃燒產(chǎn)生的煙氣對(duì)金屬是一種腐蝕性氣體，特別是在高溫環(huán)境下（高于 450℃），溫度越高腐蝕速度越快。 基于上述幾方面因素，本期生物質(zhì)熱電工程鍋爐選用由浙江大學(xué)熱能工程研究所開發(fā)和設(shè)計(jì)的 100%燃用生物質(zhì)燃料的 75t/h 中溫中壓鍋爐的流化床鍋爐。 該鍋爐采用流態(tài)化燃燒技術(shù)，流態(tài)化燃燒技術(shù)是目前在燃燒異種燃料中靈活性最高的一種，為燃用多種燃料設(shè)計(jì)的流化床鍋爐可以不經(jīng)任何改動(dòng)順利改用新的燃料，這種獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是在同時(shí)需要燃用兩種或多種燃料場合中最關(guān)鍵的能力。根據(jù)流態(tài)化燃燒理論設(shè)計(jì)的 流化床鍋爐可以順利燃用各種固體、半固體乃至液體燃料，唯一的要求是燃料的熱值能夠加熱燃料本身和空氣并蒸發(fā)出燃料中的水分。這種特性在燃用通常具有較高水分，較低熱值且物理特性多變的生物質(zhì)燃料時(shí)顯得尤為可貴。另外，流化床燃燒是一種低溫燃燒方式，燃燒溫度可以穩(wěn)定可靠地控制在比煤粉爐或爐排爐低得多的水平上，這種特性不但有利于減少常規(guī)煙氣中的氣體污染物排放水平，對(duì)于緩解生物質(zhì)燃燒過程中堿金屬造成的結(jié)渣和煙氣對(duì)受熱面的高溫腐蝕也有一定的作用。不但如此，流態(tài)化燃燒可以提供一個(gè)非常獨(dú)特且優(yōu)良的氣 固或固 固反應(yīng)場所和條件，這對(duì) 于利用化學(xué)方法控制和緩解有害元素的特定轉(zhuǎn)化遷徙途徑有非常積極的意義。 考慮到生物質(zhì)原料的燃燒特性和燃料中高鉀軟質(zhì)秸稈引起的堿金屬相關(guān)問題，該流化床鍋爐采用了變截面爐膛結(jié)構(gòu)的低循環(huán)倍率循環(huán)流化床方案。該鍋爐設(shè)計(jì)方案繼承了常規(guī)循環(huán)流化床鍋爐 清潔高效和燃料品種適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，在生物質(zhì)燃料的燃燒利用過程中還具有下述優(yōu)點(diǎn)： （ 1）燃燒效率高：在循環(huán)流化床鍋爐中，氣、固混合良好，燃燒速率高，床料和未燃盡的生物質(zhì)半焦之間存在強(qiáng)烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有利于生物質(zhì)半焦顆粒的破碎和燃盡，配合鍋爐設(shè)計(jì)中低流速、高燃燒室的特點(diǎn)，可以有效提 高半焦的一 19 次燃凈率，解決常規(guī)設(shè)計(jì)方案中飛灰含碳量高的問題，達(dá)到較高的燃燒效率； （ 2）燃料適應(yīng)性廣，燃料制備和給料系統(tǒng)簡單。循環(huán)流化床鍋爐而且可以燃用煤粉爐、層燃爐難以燃用和各種劣質(zhì)燃料，入爐燃料幾何物理特性特殊和各種燃料的混合物均能適應(yīng)，正是由于這一點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中結(jié)合生物質(zhì)的收集貯存要求，采用捆狀軟秸稈直接入爐，并采用了軟秸稈捆與枝條類硬質(zhì)生物質(zhì)共用給料口的方案，不但能大大降低入爐燃料預(yù)處理費(fèi)用，還簡化了鍋爐設(shè)計(jì)，提高了燃料供喂系統(tǒng)的冗余可靠性。 （ 3）由于燃料及床料在循環(huán)流化床系統(tǒng)回路中多次循環(huán)、反復(fù)地燃 燒和反應(yīng)，且爐內(nèi)氣、固紊流運(yùn)動(dòng)混合強(qiáng)烈，因而提供了一個(gè)理想的氣 固、氣 氣反應(yīng)環(huán)境，有利于采取措施控制和緩解爐膛、受熱面中可能存在的堿金屬問題。 根據(jù)統(tǒng)計(jì)的熱負(fù)荷以及熱電廠建設(shè)的實(shí)際情況，為了優(yōu)化裝機(jī)方案，本院提出二個(gè)裝機(jī)方案進(jìn)行比較。 方案一：一臺(tái) 壓流化床鍋爐。 方案二：一臺(tái) 流化床鍋爐。 裝機(jī)方案汽水平衡及熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算 由于本期工程為生物質(zhì)熱電工程，是生 物質(zhì)資源綜合利用項(xiàng)目，燃料特性及年利用小時(shí)數(shù)等參數(shù)與熱電廠前二期工程均不一致，因而熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算是以本期工程一臺(tái)生物質(zhì)鍋爐的額定蒸發(fā)量為基準(zhǔn)，計(jì)算兩種方案在鍋爐蒸發(fā)量同為75t/h 時(shí)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，裝機(jī)方案一和方案二的熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和汽水平衡計(jì)算結(jié)果見表 5表 52。表 51 中的發(fā)電年均標(biāo)準(zhǔn)煤耗、供熱年均標(biāo)準(zhǔn)煤耗等指標(biāo)暫按燃用標(biāo)煤進(jìn)行計(jì)算，在第 15 章再根據(jù)生物質(zhì)燃料的熱值進(jìn)行折算。 裝機(jī)方案比較 根據(jù)表 5表 52 計(jì)算結(jié)果的比較，可看出方案二雖然在供電燃料消耗等方面優(yōu)于方案一，但因南風(fēng)元明粉集 團(tuán)等幾家用熱量大的企業(yè)熱負(fù)荷波動(dòng)較大，如南風(fēng)元明粉集團(tuán)因生產(chǎn)工藝要求，用熱量會(huì)在 1 小時(shí)內(nèi)從 50t/h 減少至 0t/h，又在 1 小時(shí)內(nèi)從 0t/h 增加到 50t/h，每天這種現(xiàn)象可重復(fù)三次，因而方案二所選的背壓機(jī)無法正常運(yùn)行；因此，推薦方案一作為本期生物質(zhì)熱電工程的裝機(jī)方案。 推薦裝機(jī)方案的機(jī)、爐設(shè)備規(guī)范 ① .汽輪機(jī) 型號(hào) : 額定功率 : 15000kW 額定轉(zhuǎn)速 : 3000r/min 額定進(jìn)汽流量 : 額定進(jìn)汽壓力 : 額定進(jìn)汽溫度 : 435℃ 額定抽汽壓力 : MPa 額定抽汽溫度 : 302℃ 額定抽汽流量 : 50t/h 最大抽汽流量 : 80t/h 排汽壓 力 : 給水溫度 : 150℃ ② .發(fā)電機(jī) 20 型號(hào) : QF152 一臺(tái) 額定功率 : 15000kW 額定轉(zhuǎn)速 : 3000r/min 功率因素 : 出線電壓 : ③ .鍋爐 型號(hào) : 生物質(zhì)流化床鍋爐 一臺(tái) 主要設(shè)計(jì)參數(shù)為： 名 稱 單位 數(shù) 值 額定蒸發(fā)量 t/h 75 主蒸汽溫度 ℃ 450 主蒸汽壓力 MPa 給水溫度 ℃ 150 冷風(fēng)溫度 ℃ 20 排煙溫度 ℃ ～ 154 鍋爐排污率 % 1 汽包額定工作壓力 MPa 鍋爐額