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國內(nèi)局部CFB鍋爐制作企業(yè)在爐膛內(nèi)安置屏式受熱面 |
| 發(fā)布時間：2012/7/24 發(fā)布人：管理員 |
循環(huán)流化床(circulating fluidized bed，CFB)焚燒技能作為一種潔凈煤技能，由于具有燃料適應(yīng)性廣、爐內(nèi)脫硫功率高、NOx排放量低、煤種適應(yīng)性強、負荷調(diào)理比大及其灰渣可綜合使用等長處[1-4]，在國表里得到了越來越廣泛的使用，并不斷向更大容量和超臨界參數(shù)方向開展[5-8]。當前，世界最大容量460MW超臨界CFB鍋爐已經(jīng)在波蘭的Lagisza電廠投入商業(yè)運轉(zhuǎn)。中國首臺600MW超臨界CFB鍋爐將裝置在中國的四川白馬演示電站，當前正處于裝置段落。跟著CFB鍋爐容量的添加，爐內(nèi)四周水冷壁受熱面積與爐膛容積之比減小，還，所需蒸騰受熱面的面積與鍋爐容量的份額逐步下落。為包管CFB鍋爐爐膛的溫度處于合理水平，必須在熱灰的循環(huán)回路安置更多的受熱面。熱灰的循環(huán)回路安置受熱面的方式有多種[9]，Lurgi型CFB鍋爐安置外置換熱器(fluidized bed heat exchanger，F(xiàn)BHE)[10]，F(xiàn)W公司選用“INTREX”一體化返料換熱器[11-13]，國內(nèi)局部CFB鍋爐制作企業(yè)在爐膛內(nèi)安置屏式受熱面[14]。
FBH E內(nèi)可以安置蒸騰器、過熱器和再熱器[15-16]。經(jīng)過調(diào)理進入FBHE和直接回來爐膛的循環(huán)物料流量的份額，調(diào)理床溫文汽溫。FBHE具有磨損低、傳熱性能好等長處[17]，還，還有如下杰出特色：
1）可以將安置在爐膛內(nèi)的受熱面安置到FBHE內(nèi)，使受熱面安置愈加合理[18]；
2）經(jīng)過FBHE灰量調(diào)理完成汽溫調(diào)理，防止了再熱器選用噴水調(diào)溫而對機組的功率產(chǎn)生影響；
3）床溫調(diào)理靈敏[19]，且可以加大床溫的調(diào)理規(guī)模[20]；
4）可進步燃料的適應(yīng)性，使燃料的焚燒更充沛；
5）可調(diào)理熱循環(huán)回路內(nèi)的吸熱份額，改善低負荷工況，使低負荷運轉(zhuǎn)時鍋爐床溫操控愈加靈敏牢靠[21]。關(guān)于FBHE的運轉(zhuǎn)特性，如FBHE對CFB鍋爐床溫文汽溫的調(diào)理特性、傳熱特性以及錐型閥開度與負荷變化的聯(lián)系等，有關(guān)研討人員在實驗室進行了很多的研討任務(wù)，并取得了相應(yīng)效果，但在實踐運轉(zhuǎn)的CFB鍋爐上進行測驗研討卻鮮有報導(dǎo)，為此，在2臺實踐運轉(zhuǎn)的300MW CFB鍋爐上，對FBHE的運轉(zhuǎn)特性進行了測驗和分析研討。
1·實驗研討
1.1 300MW CFB鍋爐熱循環(huán)回路
FBHE的運轉(zhuǎn)特性實驗是在實踐運轉(zhuǎn)的300MW CFB鍋爐上進行的，該鍋爐的熱循環(huán)回路見圖1，首要包羅褲衩腿型爐膛、安置在爐膛兩邊的4個高溫絕熱旋風分離器、每個分離器下的一個回料閥和一個FBHE。4個FBHE對稱安置于爐膛下部兩邊，挨近爐前的2個FBHE內(nèi)安置高溫再熱器和低溫過熱器。挨近爐后的2個FBHE內(nèi)安置中溫過熱器I和中溫過熱器II。每個FBHE有獨立的進料口和返料口，別離與回料閥及爐膛相連。高溫循環(huán)物料在錐型閥的調(diào)理下進入FBHE，與埋管受熱面進行熱交流，然后以低溫狀況回來爐膛，然后完成床溫與汽溫的調(diào)理。
1.2 FBHE布局
挨近爐前的每個FBHE由3個分室組成，榜首分室為空室，不安置受熱面，第二、三分室內(nèi)安置埋管式受熱面，高溫再熱器安置在第二分室內(nèi)，低溫過熱器安置在第三分室。爐前2個FBHE的首要作用是，經(jīng)過調(diào)整進料錐型閥的開度調(diào)理再熱汽溫。挨近爐后的每個FBHE相同由3個分室組成。榜首分室為空室，第二分室安置中溫過熱器I，中溫過熱器II安置在第三分室。爐后2個FBHE的首要作用是經(jīng)過調(diào)整進料錐型閥的開度調(diào)理爐內(nèi)床溫。FBHE各分室由水冷隔墻分隔而成，F(xiàn)BHE布局見圖2。
1.3實驗原理及辦法
1.3.1爐膛溫度散布的丈量
為研討FBHE對爐內(nèi)溫度散布的影響，在2臺不同爐型300MW CFB鍋爐上選用高溫耐磨熱電偶進行了沿爐膛高度方向爐膛溫度散布的丈量，其間一臺鍋爐為無FBHE的單布風板爐膛，另一臺鍋爐為帶有FBHE的雙布風板爐膛，選定不同的運轉(zhuǎn)工況，沿爐膛不同高度，分5層安置溫度測點，其間關(guān)于雙布風板爐膛，測點在左右褲衩腿側(cè)別離安置，為防止由于給煤和某個循環(huán)回路任務(wù)特性的改動而惹起爐膛溫度動搖，不同高度的溫度取層內(nèi)一切測點的均勻值。
1.3.2 FBHE傳熱的丈量和核算
經(jīng)過丈量FBHE內(nèi)的受熱面進出口工質(zhì)的溫度和壓力，可取得每個分室內(nèi)受熱面工質(zhì)的進出口焓值，過熱器受熱面的工質(zhì)流量使用鍋爐汽水系統(tǒng)上安置的給水流量計和減溫水流量計丈量和核算，再熱器流量經(jīng)過機組運轉(zhuǎn)時汽機的熱平衡核算取得。在已知FBHE內(nèi)各受熱面工質(zhì)焓增和流量的基礎(chǔ)上，可核算出每個分室內(nèi)受熱面的吸熱量，經(jīng)過公式(1)求得每組受熱面的均勻傳熱系數(shù)。在FBHE的每個分室的進出口均設(shè)有高溫耐磨熱電偶，丈量進出口灰溫。
2·成果和評論
2.1不同負荷爐膛溫度的散布
表1為帶FBHE鍋爐不同負荷下的運轉(zhuǎn)首要參數(shù)，圖3是其爐膛的左褲衩腿側(cè)和右褲衩腿側(cè)的溫度沿爐膛高度的散布。
從圖3可見，在不同的鍋爐負荷下，左、右褲衩腿側(cè)的床溫不同不大；當鍋爐運轉(zhuǎn)在60%鍋爐最大接連蒸騰量(boiler maximum continue rate，BMCR)以上時，床溫隨鍋爐負荷改動沒有顯著變化，且沿爐膛高度方向溫度變化很小，最大溫差不超越30℃；當鍋爐運轉(zhuǎn)在更低負荷時，如圖3中的28%BMCR負荷和34%BMCR負荷時，床溫全體較低，上下溫差在50℃左右。
床溫沿爐膛高度變化較小是由于帶有FBHE的鍋爐取消了坐落爐膛上部的屏式受熱面，這使得水冷壁沿高度方向吸熱較均勻；此外，由于FBHE經(jīng)過冷、熱灰的份額可以靈敏地調(diào)理床溫，包管了鍋爐在60%BMCR負荷以上床溫根本堅持不變。當鍋爐在更低負荷下運轉(zhuǎn)時，入爐熱量大起伏削減，還，由于爐內(nèi)流化速度下落，被送至爐膛上部的物料量削減，招致了表里循環(huán)量還下落，爐內(nèi)的物料返混和FBHE的調(diào)理才能削弱，結(jié)尾體現(xiàn)出爐內(nèi)床溫下落，還床溫與爐膛出口溫度差值添加。表2是單布風板無FBHE的300MW CFB鍋爐在不同測驗工況下的鍋爐首要參數(shù)，圖4是其爐膛沿高度方向的溫度散布。
從圖4可以看出，跟著鍋爐負荷的下落，床溫下落，這是由于跟著鍋爐負荷的下落，燃料入爐熱量削減，床溫隨之下落。在鍋爐較高負荷時，沿爐膛高度方向溫度不同較小。在91%BMCR負荷運轉(zhuǎn)時，沿爐膛高度方向溫差不超越20℃，這是由于鍋爐滿負荷時煙氣量較大，較高的氣體流速可以把更多的固體物料和能量攜帶到爐膛上部，由于爐膛內(nèi)存在很多的內(nèi)循環(huán)物料量，使循環(huán)流化床內(nèi)發(fā)作激烈的熱量和質(zhì)量交流。顆粒團在攜帶著彌散顆粒的接連氣流中運動，這在壁面處的下落環(huán)流中體現(xiàn)得稀奇顯著，強化了爐內(nèi)傳熱和傳質(zhì)進程，使整個爐內(nèi)的溫度散布非常均勻，而鍋爐在低負荷運轉(zhuǎn)時，由于爐膛內(nèi)循環(huán)量相對削減，還由于上部較多的屏式受熱面的吸熱，使得爐膛上部溫度顯著低于下部，沿爐膛高度方向構(gòu)成較大的溫度梯度，在52%BMCR負荷運轉(zhuǎn)時，爐膛出口溫度與床溫溫差挨近100℃，而在25%BMCR負荷運轉(zhuǎn)時，此溫差到達130℃。
2.2 FBHE的運轉(zhuǎn)調(diào)理特性
為得到不同運轉(zhuǎn)工況下，F(xiàn)BHE對床溫文汽溫的調(diào)理特性，還進行了如下測驗：
1）當鍋爐的運轉(zhuǎn)工況改動時，F(xiàn)BHE的進灰量隨之改動。為研討不同負荷下FBHE的進灰量變化狀況，丈量了錐型閥開度與鍋爐負荷的聯(lián)系，成果見圖5。1、2、3、4號錐型閥別離對應(yīng)于圖1熱循環(huán)回路的FBHE。由圖5可見，跟著鍋爐負荷的添加，F(xiàn)BHE內(nèi)受熱面的吸熱量添加，還熱循環(huán)回路內(nèi)的循環(huán)物料量添加，為包管熱循環(huán)回路內(nèi)滿意的傳熱量并堅持合理的床溫，錐型閥的開度需相應(yīng)添加。但當鍋爐從發(fā)動至20%負荷之間，錐型閥處于全關(guān)狀況，這是由于在發(fā)動初期，鍋爐的外循環(huán)物料量較少，為堅持分離器立管內(nèi)恰當?shù)牧现叨龋义仩t在發(fā)動進程中，再熱器內(nèi)沒有工質(zhì)冷卻，為包管受熱面不處于干燒狀況，也懇求FBHE內(nèi)不進入熱灰。
2）在鍋爐運轉(zhuǎn)進程中，F(xiàn)BHE對床溫的調(diào)理及對再熱汽溫的調(diào)理是相互影響的。FBHE在調(diào)理床溫的還，為滿意過熱蒸汽及再熱蒸汽參數(shù)的懇求，必將對過熱器系統(tǒng)的噴水量和高溫再熱蒸汽的吸熱份額產(chǎn)生影響；反之，F(xiàn)BHE在調(diào)理再熱汽溫的還，也會對床溫文過熱器噴水量產(chǎn)生影響，這三者之間動態(tài)耦合。為探求三者之間的相互影響規(guī)則，在實爐運轉(zhuǎn)進程中，選定鍋爐負荷為91%BMCR(發(fā)電功率為300MW)，在燃用褐煤且使鍋爐入爐燃料量、風量以及主蒸汽溫度堅持不變，還包管鍋爐安穩(wěn)運轉(zhuǎn)的工況下，調(diào)整錐型閥的開度，使床溫在840~873℃之間變化。
在床溫變化的進程中，過熱器噴水量也在不斷變化，測驗成果見圖6。由圖6可知，跟著床溫的升高，過熱器噴水量逐步下落，可是，雖然床溫的變化起伏較大(33℃)，噴水量的變化并不非常顯著，變化起伏僅為3t/h。這是由于在床溫添加的進程中，進入FBHE中過熱器床的循環(huán)灰量削減，但由于灰溫的添加，使得過熱器在FBHE中的吸熱量變化不非常明顯，結(jié)尾體現(xiàn)在噴水量的變化較小。
還，在床溫添加的進程中，依據(jù)坐落高溫再熱器進出口集箱上的熱電偶和壓力表的讀數(shù)，可知坐落FBHE內(nèi)的高溫再熱器的吸熱量也發(fā)作了變化，測驗成果見圖7。
由圖7可見，跟著床溫的添加，高溫再熱器的吸熱量逐步減小。這首要是由于床溫的升高，招致爐膛出口煙溫進步，然后進入尾部對流受熱面的煙溫升高，坐落尾部的低溫再熱器吸熱量添加，需要在再熱器高溫段吸收的熱量相應(yīng)削減，由于再熱器高溫段的吸熱量是由FBHE進灰量操控的，因而FBHE的進灰量削減，但由于灰溫的進步，彌補了FBHE進灰量削減招致的高溫再熱器吸熱量的減小，所以在床溫從840~873℃之間變化時，高溫再熱器吸熱量削減起伏不大。
2.3不同負荷各受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)
依據(jù)FBHE內(nèi)各分室進出口溫度以及安置各組受熱面進出口溫度，使用公式(2)核算各組受熱面的傳熱溫差，依據(jù)公式(1)求得各受熱面的均勻傳熱系數(shù)，成果見圖8。由圖8可見，跟著鍋爐負荷的添加，各受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)添加。鍋爐在100%BMCR工況下，中溫過熱器II、中溫過熱器I、高溫再熱器和低溫過熱器的傳熱系數(shù)別離為302、262、240、253W/(m2℃)。如此高的傳熱系數(shù)，有用進步了受熱面的使用率，削減了受熱面的金屬耗量，這也是FBHE得到廣泛使用的緣由之一。
3·定論
經(jīng)過300MW CFB鍋爐FBHE的關(guān)聯(lián)測驗研討，得出如下首要定論：
1）帶FBHE的CFB鍋爐在60%BMCR負荷以上，床溫變化不大，且沿爐膛高度爐膛溫度散布比擬均勻；
2）無FBHE的CFB鍋爐床溫隨鍋爐負荷下落而下落，且床溫與爐膛出口溫度的差值跟著鍋爐負荷的下落而添加；
3）鍋爐從發(fā)動至20%BMCR負荷之間，包管旋風分離器立管內(nèi)恰當?shù)牧衔桓叨群透邷卦贌崞魇軣崦娴陌踩\轉(zhuǎn)，錐型閥處于全關(guān)狀況；跟著鍋爐負荷的持續(xù)添加，錐型閥開度不斷增大；
4）在負荷不變的狀況下，過熱器的噴水量和再熱器的吸熱量隨床溫的升高單調(diào)遞減，但削減起伏較小；
5）跟著鍋爐負荷的添加，F(xiàn)BHE內(nèi)各受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)逐步添加。鍋爐在100%BMCR工況下，中溫過熱器II、中溫過熱器I、高溫再熱器和低溫過熱器的傳熱系數(shù)別離為302、262、240、253W/(m2℃)。 |
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