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75T/h溫度過高進行高壓鼓風爐煤氣灶生產發三相電超臨界鍋爐設計的概念解決方案探析
推送日期:2014-05-19 07:57 種類:錯誤
一、概述
某鋼廠高爐車間現有兩座600m3高爐,經過除塵處理的高爐煤氣主要用于熱風爐,饒石灰、烘烤鎳水包和烘干螢石等,剩余7 x104m 3/h為煤氣鍋爐的主要燃料。另外焦化廠提供焦爐煤氣(熱值4000大F./Nm3)作為輔助燃料。
為了綜合利用高爐剩余煤氣,同時解決公司生產、生活等用電缺口,本工程l臺75t/h高溫高壓高爐煤氣鍋爐,配置一套15M W凝汽式汽輪發電機,使用焦爐煤氣點火。
二、主機選型
本工程選用純燒高爐煤氣的高溫高壓鍋爐,高爐煤氣鍋爐近幾年在我國發展很快,具有燃饒效率高、負荷調節范圍寬等優點,特別適合本電廠高爐煤氣燃燒。
為了提高整個發電廠的發電效率,蒸汽的溫度和壓力越高越好,從國內類似項曰的建設情況看,采用中溫中壓的煤氣國內的較多。通過咨詢相關主機制造廠家,本工程選用國產高溫高壓機組。
高溫高壓機組的經濟性能主要體現在汽輪機的熱耗率值低,熱耗率越低機組的經濟效益越高。機組的參數越高,其熱耗率值也越低。在相同的蒸汽流量及工況下,高溫高壓機組汽輪機熱耗約為9815KJ/(KW.h).而中溫中壓機組熱耗約為12025K J/(K W.h)。在相同的高爐煤氣消耗量情況下,中溫中壓機組發電量為15760 KW.h*若采用高溫高壓機組,發電量為19300K W.h,若機組按每年6000小時計算,本工程每年可多發電21.24x106K W.h節,若按每度電價0.5元/tKW.h,每年可多創造產值約1060h元左右。
富通新能源銷售生物質鍋爐,生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
綜上所述,本期工程擬選用1x 75t/h高溫高壓的高爐煤氣鍋爐+ 1x15MW凝汽式汽輪發電機組。
主機設備參數如下:
(1)鍋爐
型號:UG-75/9.8-Q
爐型:單鍋筒、集中下降管,自然循環n型布置的高爐煤氣爐
額定蒸發量 75t/h
額定蒸汽溫度 540℃
額定蒸汽壓力(表壓) 9.8 MPa
給水溫度 215℃
排煙溫度—156℃
鍋爐設計效率 86%
(2)汽輪機
型號:N15--8.83
型式:高溫高壓、單缸、單軸、凝汽武汽輪機
額定功率:15MW
汽輪機額定進汽量: 70t/h
額定轉速: 3000r/min
(3)發電機
型號:QF-20
額定功率:20MW
功率因素:0.8
冷卻方式:空氣冷卻
勵磁方式:自并勵靜止勵磁
三、電廠設計方案的研究
燃氣管道
高爐煤氣的供氣母管引進后依此進入壓力調節閥、電動蝶閥、水封閥、流量調節閥、氣動快關閥等。供氣坶管分出兩條支管,沿著鍋爐的兩
引至爐瞠,每個燃饒器入口配供一個手動閘閥和氣動快關閥。
由于高爐煤氣來氣壓力較高,在進入鍋爐房燃氣管道上均設置有壓力調節閥,根據燃燒器進氣壓力要求及時調整管壓。安裝的調節閥可根據鍋爐負荷調整進氣量,管道上設置有流量測量裝置,保證進氣量準確。
燃燒系統
本項目的高爐煤氣鍋爐采用先進的低氮燃燒器,燃燒器兩側墻布置。鍋爐采用平衡通風方式,煙氣由引風機經煙道送入煙囪。由送風機將冷空氣經空氣預熱器加熱后送至燃燒器,提供高爐煤氣燃燒所需空氣。
(1)鍋爐結構
本工程高爐煤氣鍋爐采用高溫高壓.單鍋筒、集中下降管,自然循環n型布置的高爐煤氣爐,半露天布置。鍋爐前部為爐膛,四周布置膜式水冷壁。水平煙道裝設了高溫和中溫對流過熱器,尾部豎片煙道上部布置低溫對流過熱器。尾部單級布置省煤器和空氣預熱器。
鍋爐采用雙旋流煤氣燃燒器,兩側墻布置,共6只。
(2)煤氣燃饒器
鍋爐煤氣燃燒器采取有焰燃燒方式,水平布置在爐膛下部絕熱燃燒室的兩側墻上,每側布置三只,共六只。燃燒器為雙旋流式結構。空氣和高爐煤氣流經導向旋流葉片噴出,卷吸高溫煙氣后被點燃并穩定燃饒。點火用焦爐煤氣,點火裝置須配帶焦爐煤氣氣槍的高能點火裝置,氣槍能量按4%額定負荷設計,共6支氣槍。
為了發熱值極低的高爐煤氣的著火和穩燃,在燃燒器區域未布置受熱面,這樣能提高燃燒器區域的煙氣溫度,使高爐煤氣在“絕熱”的燃燒室內穩定燃饒。
輔助設備
(1)煙風系統
煙風系統設置單臺送風機,單臺引風機,平衡通風,微負壓運行,調節方式采用液力耦合器的方式進行調速,以節省廠用電。單臺引送風機設計110%容量。
(2)氮氣系統
鍋爐及高爐煤氣管道系統采用氯氣吹掃,為此在外部煤氣管道上敷設氮氣管道,氮氣管接自電廠外部氮氣管道。
(3)煙囪
本工程新混凝土煙囪一座,高80m,出口內徑2.8m,滿足環保要求。
四、高爐煤氣安全防護
針對高爐煤氣易燃易爆有毒等特點,本工程將采取以下措施:
(1)在煤氣供氣母管及爐前各組燃燒器入口處設置快速臼J斷閥,并與爐膛滅火保護系統相連接。為防止回火,嚴格控制爐內負壓及煤氣壓力。設置煤氣低壓報警及保護裝置。當煤氣壓力過低或爐膛突然熄火時能迅速切斷供氣,以免引起爆炸。在煤氣管路設計時設置氮氣吹掃放散系統。
(2)為防止煤氣設備和管道泄漏的煤氣聚集,鍋爐房采用半露天布置,煤氣調壓站布置于爐后的運行轉上,以利于璉散。
(3)在煤氣易泄漏處附近裝設co檢測報警裝置,當co含量超標時報警,便于人員疏散。鍋爐房運行層調壓站處、底層和煤氣管道穿過的封閉區域加強通風,使得空氣中的C0不大干0.03mg/kg。
(4)在尾部煙道中設置co及02在線檢測報警裝置。
(5) 在經常檢修的部位設置可靠的盲板法蘭組合隔斷裝置。
(6)煤氣管道設有靜電保護裝置。
(7) 在煤氣管道的最高、煤氣管道以及臥式設備的末端、煤氣設備和管道隔離裝置前等處設置氮氣吹掃放散系統及取樣裝置。
(9)在鍋爐本體制造也采取相應措施:
a.鍋爐設計應符合有關的防爆標準的要求,提高鍋爐本體的抗爆能力,并需要在爐內每一個火嘴處設置火焰探測器,與爐前快速切斷閥聯鎖,瞬間必須關閉,防止爐膛熄火爆炸。另外電阻
RB=2*UD/IMN(公武2.1)
其中U D為制動電壓準位,1MN為三相異步電機的額定電流。另外,當流過制動電阻的電流與額定電流相同時,需要限定電阻的最小值,保證制度電阻的阻值不能低于這個最小值,以免變頻器損壞。電阻最小值RBmjji=UD/IMN。
由上,得出制動電阻阻值R介于U D/IMN和2*U D/IMN之間:
(UD/IMN) <R《(2*L'D/IMN) (公式2.3)
當制動電阻工作于直流電壓位是,其耗用功率為
PO-L D2/R (公式2.4)
耗用功率意指電阻功率取此值時,該電阻可長時間工作。但E Do/,決定了現場中使用的電阻功率,主要原因在于系統制動時間很短,電阻溫升不足以穩定,因此在不超過額定溫升(制動電阻的溫升允許值)的前提下,可盡量減小制動電阻的容量,其算法為:
PB= A*P*ED%=r*(UD2/R)十ED% (公式2.5)
其中^為降額系數,
A=l-IR-RBI/RB (公/t2.6)
其中R是實際電阻值,PB是制動電阻功率。
2.2設計方案示例
由前段分析可以推算出大致需要的制動電阻阻值及功率。下面設例進行說明:7.5K W三相異步電機,額定電流:18A,輸入電壓:AC460,由公式2.1 R B=2*UD/IM N=2*800/18=88.9Ω,由公式2.2RBmin=UD/IMN=800/18=44.4Ω。由公武2.3可知制動電阻阻值范圍為44.4≤R≤88.9,在此范圍內選用市場常用型號和功率段的電阻,阻值為75Ω。再根據公式2.5 PB=A*P*ED%=A*(U D2/R) *ED%=0+84*(8002/75)*0.1=716W.基于此計算結果可在實際中根據情況適當擴大。
3、結語
對于智能變頻器來說,設計良好的啟動電路能夠保證三相異步電機的任意負載平穩啟動,而制動電路則能快速準確響應剎車制動。日前人工智能已經廣泛用于各個領域,智能變頻也在不斷發展。本文啟停電路的設計儀是智能變頻器設計的一個組成部分,筆者相信,隨著工業自動化控制科技的發展和廣大業界同仁的努力,智能變頻器技術一定能有更廣闊的應用前景,