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生物质电厂发电流程及其
设备简介
时间::欧阳科
单位简介
五河县凯迪绿色能源开发有限公司隶属于阳光凯迪新
能源集团有限公司,凯迪集团是我国从事生物质能综合开
发利用的专业化公司。公司利用国际先进的生物质直燃发
电技术和中国丰富的生物质资源,投资建设生物质发电项
目,并上下延伸产业链,生产、加工生物质能燃料以及灰
份的再循环利用等。目前,公司致力于发展成为全球最大
的生物质发电专业公司。
公司的发展目标是:奉献环保,造福人类。以可再生
能源为主体,生物质发电为基础,建立生物质循环体系,
延伸产业链,加快生物质资源的综合开发利用和农林电一
体化发展步伐,致力于发展成为世界先进的可再生能源企
业。
我厂发电流程
生物质发电厂是利用桔梗、树皮等燃料的化学能产出电
能的工厂,即为燃料的化学能→蒸汽的热势能→机械能→
电能。在锅炉中,燃料的化学能转变为蒸汽的热能,在汽
轮机中,蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能,在发电机
中机械能转变为电能。炉、机、电是生物质发电厂中的主
要设备,亦称三大主机。辅助三大主机的设备称为辅助设
备简称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系
统。国能生物发电集团的原料就是桔梗、树皮。桔梗、树
皮用车运送到发电厂的草料场,再用输料输送草料。最后
送入锅炉的炉膛中燃烧。燃料燃烧所需要的热空气由送风
机送入锅炉的空气预热器中加热,预热后的热空气,经过
风道一部分送入料仓作干燥以及送料粉,另一部分直接引
至燃烧器进入炉膛。燃烧生成的高温烟气,在引风机的作
用下先沿着锅炉的倒“U”形烟道依次流过炉膛,水冷壁管,
过热器,省煤器,空气预热器,同时逐步将烟气的热能传
给工质以及空气,自身变成低温烟气,经除尘器净化后在
排入大气。桔梗、树皮燃烧后生成的灰渣,其中大的灰子
会因自重从气流中分离出来,沉降到炉膛底部的冷灰斗中
形成固态渣,最后由排渣装置排入灰渣沟,再由灰渣泵送
到灰渣场。大量的细小的灰粒(飞灰)则随烟气带走,经
除尘器分离后也送到灰渣沟。炉给水先进入省煤器预热到
接近饱和温度,后经蒸发器受热面加热为饱和蒸汽,再经
过热器被加热为过热蒸汽,此蒸汽又称为主蒸汽。经过以
上流程,就完了燃料的输送和燃烧、蒸汽的生成燃物
(灰、渣、烟气)的处理及排出。由锅炉过热气出来的主
蒸汽经过主蒸汽管道进入汽轮机膨胀做功,冲转汽轮机,
从而带动发电机发电。从汽轮机排出的乏汽排入凝汽器,
在此被凝结冷却成水,此凝结水称为主凝结水。主凝结水
通过凝结水泵送入低压加热器,有汽轮机抽出部分蒸汽后
再进入除氧器,在其中通过继续加热除去溶于水中的各种
气体(主要是氧气)。经化学车间处理后的补给水与主凝
结水汇于除氧器的水箱,成为锅炉的给水,再经过给水泵
升压后送往高压加热器,汽轮机高压部分抽出一定的蒸汽
加热,然后送入锅炉,从而使工质完成一个热力循环。循
环水泵将冷却水(又称循环水)送往凝结器,这就形成循
环冷却水系统。经过以上流程,就完成了蒸汽的热能转换
为机械能,电能,以及锅炉给水供应的过程。因此生物质
发电厂是由炉,机,电三大部分和各自相应的辅助设备及
系统组成的复杂的能源转换的动力厂。
一、锅炉部分
1、整体概况
锅炉是生物质发电厂的三大主要设备之一,他的作用
是将水变成高温高压的蒸汽。锅炉是进行燃料燃烧、传热
和使水汽化三种过程的总和装置。
2、锅炉系统
(1)汽水系统:给水加热、蒸发、过热的整个过程中
的设备。由省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再
热器等设备组成。
(2)风烟系统:风经过加热,与燃料燃烧生成烟气,
烟气放热,排入大气整个过程经过的设备。
(3)制粉系统:桔梗、树皮磨制成料粉,再送入粉
仓,炉膛整个过程中经过的设备。
3、锅炉本体设备结构
(1)汽包的结构和布置方式
汽包(亦称锅通)是自然循环及强制循环锅炉最终要
的受压组件,无汽包则不存在循环回路。汽包的主要作用
有:是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽,用它
来保证过路正常的水循环。汽包内部装有汽水分离器及连
续排污装置,用以保证锅炉正常的水循环。存有一定的水
量,因而具有蓄热能力,可缓和气压的变化速度,有利于
锅炉运行调节。
(2)下降管,炉水泵,定期排污
汽包底部焊有5根下降管管接头,下降管安装在汽包
最底部,其目的是使下降管入口的上部有最大的水层高
度,有利于下降管进口处工质汽化而导致下降管带汽
(3)水冷壁的结构,管径,布置方式
炉膛四周炉墙上敷设的受热面通常称为水冷壁。中压
自然循环锅炉的水冷壁全部都是蒸发受热面。高压、超高
压和亚临界压力锅炉的水冷壁主要是蒸发受热面,在炉膛
的上部常布置有辐射式过热器,或辐射式再热器。在直流
锅炉中,水冷壁既是水加热和蒸发的受热面,又是过热器
受热面,但水冷壁仍然主要是蒸发受热面。
(4)省煤器和空气预热器的结构和布置方式
省煤器和空气预热器通常布置在锅炉对流烟道的最后
或对流烟道的下方。进入这些受热面的烟气温度较低,故
通常把这两个受热面称为尾部受热面或低温受热面。
省煤器是利用锅炉尾部烟气的热量来加热给水的一种
热交换装置。它可以降低排烟温度,提高锅炉效率,节省
燃料。由于给水进入锅炉蒸发受热面之前,先在省煤器中
加热,这样可以减少了水在蒸发受热面内的吸热量,采用
省煤器可以取代部分蒸发受热面。而且,省煤器中的工质
是水,其温度要比给水压力下的饱和温度要低得多,加上
在省煤器中工质是强制流动,逆流传热,传热系数较高。
此外,给水通过省煤器后,可使进入汽包的给水温度提
高,减少了给水与汽包壁之间的温差,从而降低了汽包的
热应力。因此,省煤器的作用不仅是省煤,实际上已成为
现代锅炉中不可缺少的一个组成部件。
空气预热器不仅能吸收排烟中的热量,降低排烟温
度,从而提高锅炉效率;而且由于空气的余热,改善了燃
料的着火条件,强化了燃烧过程,减少了不完全燃烧热损
失,这对于燃用难着火的无烟煤来说尤为重要。使用预热
空气,可使炉膛温度提高,强化炉膛辐射热交换,使吸收
同样辐射热的水冷壁受热面可以减少。较高温度的预热空
气送到治煤粉系统作为干燥剂。因此,空气预热器也成为
现代大型锅炉机组中不可缺少的重要组成部件。
二、汽轮机
1、整机概况
汽轮机是以蒸汽为工质的旋转式热能动力机械,与其
他原动机相比,它具有单机功率大、效率高、运转平稳和
使用寿命长的优点。
汽轮机的主要用途是作为发电用的原动机。汽轮机必
须与锅炉、发电机、以及凝汽器、加热器、泵等机械设备
组成成套装置,共同工作。具有一定压力和温度的蒸汽来
自锅炉,经主气阀和调节气阀进入汽轮机内,一次流过一
系列环形安装的喷嘴栅和动叶栅而膨胀做功,将其热能转
换成推动汽轮机转子旋转的机械功,通过联轴器驱动其他
机械,这里指发电机做功。在生物质发电厂中,膨胀做工
后的蒸汽有汽轮机排气部分被引入冷凝器,想冷却水放热
而凝结。凝结水再经泵输送至加热器中加热后作为锅炉给
水,循环工作。
汽轮机按工作原理分为两类:冲动式汽轮机和反动式
汽轮机。
喷嘴栅和与其相配的动叶栅组成汽轮机中最基本的工
作单元“级”,不同的级顺序串联构成多级汽轮机。蒸汽在级
中以不同方式进行能量转换,便形成不同工作原理的汽轮
机,即冲动式汽轮机和反动式汽轮机。
(1)冲动式汽轮机。主要有冲动级组成,在级中蒸汽
基本上再喷嘴栅中膨胀,在动叶栅中只有少量膨胀。
(2)反动式汽轮机。主要有反动级组成,蒸汽在汽轮
机的静叶栅和动叶栅中都有相当适度的膨胀。
2、转子静子等部分组成及功能
汽轮机的转动部分称为转子,他是汽轮机最重要的部
件之一,担负着工质能量转换和传递扭矩的任务。转子的
工作条件相当复杂,他处于高温工质中,并以高速旋转,
因此他承受着叶片、叶轮、主轴本身质量离心力所引起的
巨大盈利以及由于温度分布不均匀引起的热应力。另一方
面,蒸汽作用在动叶栅上的力矩,通过转子的叶轮、主轴
和联轴器传递给电机。
汽缸即汽轮机的外壳。其作用是将汽轮机的通流部分
与大气隔开。以形成蒸汽热能转换为机械能的而封闭气
室。气缸内装有喷嘴(静叶)、隔板、隔板套(静叶持
环)、气封等部件。他们统称为静子。
汽轮机运转时,转自高速旋转,汽缸、隔板等静体固
定不动,因此转子与静子之间需要留有适当的空隙,从而
不相互碰撞。然而间隙的存在就要导致露气,这样不仅会
包壳板密闭。过热蒸汽在一组隔板的导向下以适当的线速
度和质量速度均匀的流过管子,并使蒸汽留有足够的过热
度以保证蒸汽离开该段时呈干燥状态,这样,当蒸汽离开
该段进入凝结段时,可防止湿蒸汽冲蚀和水蚀的损害。凝
结段是利用蒸汽冷凝时的潜热加热给水,一组隔板使蒸汽
沿着加热器长度方向均匀的分布,起支撑传热管作用。进
入该段的蒸汽,根据气体冷却原理,自动平衡,直至由饱
和蒸汽冷凝成饱和的凝结水,并汇集在加热器的尾部或底
部,收聚非凝结气体的排气管必须置于管束最低压力处以
及壳体内容易聚非冷凝气体处。非冷凝气体的集聚影响了
有效传热,因而降低了效率并造成腐蚀。疏水冷却段是把
离开凝结段的疏水的热量传给进入加热器的给水,而使疏
水温度降至饱和温度以下。疏水冷却段位于给水进口流程
侧,并有包壳板密闭。疏水温度降低后,当流向下一个压
力较低的加热器时,减弱了在管道内发生汽化的趋势。包
壳板在内部与加热器壳侧的总体部分隔开,从端板和吸入
口或进口端保持一定的疏水水位,使该段密闭。疏水进入
该段,由一组隔板引导流动,从疏水出口管输出。
4、系统和辅机
1、泵
泵是把机械能转变成液体压力势能和动能的一种动力
设备,他是维持生物质电厂蒸汽动力循环的不可缺少的设
备,是生物质电厂的主要辅助设备之一。在生物质发电厂
中应用泵的地方非常多,例如,用给水泵向锅炉提供给
水,用凝结水泵从凝汽器热井中抽送凝结水,用循环水泵
向凝汽器供应冷却水。生物质发电厂中的泵都直接或间接
的参与生产过程,他们的安全直接影响到生物质发电厂的
生产安全
2、风机
风机是把机械能转变成气体压力势能和动能的一种动
力设备,是生物质电厂的主要辅助设备之一。在生物质电
厂中的风机主要使用在锅炉的烟风系统和制粉系统中,用
于输送空气、烟气和空气料粉混合物等,主要有送风机、
引风机、一次风机和排粉风机。
生物质发电厂中的这些风机都直接参与生产过程,他们
的安全可靠直接影响道生物质发电厂的安全生产。这些风
机消耗的电能也很大,他们的轴功率下则几百千瓦,大则
上千千瓦,其用电量与生物质发电厂的泵大体相当。所
以,对风机的安全、经济运行必须引起足够的认识,对风
机的维修保养也应予以高度的重视,才能确保电厂的总体
安全与经济。
时间::欧阳科