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國(guó)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(shí)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(qiáng)、負(fù)荷調(diào)理比大及其灰渣可綜合使用等長(zhǎng)處[1-4]，在國(guó)表里得到了越來(lái)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(dāng)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(yùn)轉(zhuǎn)。中國(guó)首臺(tái)600MW超臨界CFB鍋爐將裝置在中國(guó)的四川白馬演示電站，當(dāng)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(guó)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(guò)熱器和再熱器[15-16]。經(jīng)過(guò)調(diào)理進(jìn)入FBHE和直接回來(lái)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(zhǎng)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(guò)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(duì)機(jī)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(jìn)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(fù)荷工況，使低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)鍋爐床溫操控愈加靈敏牢靠[21]。關(guān)于FBHE的運(yùn)轉(zhuǎn)特性，如FBHE對(duì)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(fù)荷變化的聯(lián)系等，有關(guān)研討人員在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了很多的研討任務(wù)，并取得了相應(yīng)效果，但在實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)的CFB鍋爐上進(jìn)行測(cè)驗(yàn)研討卻鮮有報(bào)導(dǎo)，為此，在2臺(tái)實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)的300MW CFB鍋爐上，對(duì)FBHE的運(yùn)轉(zhuǎn)特性進(jìn)行了測(cè)驗(yàn)和分析研討。
1·實(shí)驗(yàn)研討
1.1 300MW CFB鍋爐熱循環(huán)回路
FBHE的運(yùn)轉(zhuǎn)特性實(shí)驗(yàn)是在實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)的300MW CFB鍋爐上進(jìn)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(gè)高溫絕熱旋風(fēng)分離器、每個(gè)分離器下的一個(gè)回料閥和一個(gè)FBHE。4個(gè)FBHE對(duì)稱安置于爐膛下部?jī)蛇叄そ鼱t前的2個(gè)FBHE內(nèi)安置高溫再熱器和低溫過(guò)熱器。挨近爐后的2個(gè)FBHE內(nèi)安置中溫過(guò)熱器I和中溫過(guò)熱器II。每個(gè)FBHE有獨(dú)立的進(jìn)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(jìn)入FBHE，與埋管受熱面進(jìn)行熱交流，然后以低溫狀況回來(lái)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(gè)FBHE由3個(gè)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(guò)熱器安置在第三分室。爐前2個(gè)FBHE的首要作用是，經(jīng)過(guò)調(diào)整進(jìn)料錐型閥的開度調(diào)理再熱汽溫。挨近爐后的每個(gè)FBHE相同由3個(gè)分室組成。榜首分室為空室，第二分室安置中溫過(guò)熱器I，中溫過(guò)熱器II安置在第三分室。爐后2個(gè)FBHE的首要作用是經(jīng)過(guò)調(diào)整進(jìn)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(shí)驗(yàn)原理及辦法
1.3.1爐膛溫度散布的丈量
為研討FBHE對(duì)爐內(nèi)溫度散布的影響，在2臺(tái)不同爐型300MW CFB鍋爐上選用高溫耐磨熱電偶進(jìn)行了沿爐膛高度方向爐膛溫度散布的丈量，其間一臺(tái)鍋爐為無(wú)FBHE的單布風(fēng)板爐膛，另一臺(tái)鍋爐為帶有FBHE的雙布風(fēng)板爐膛，選定不同的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，沿爐膛不同高度，分5層安置溫度測(cè)點(diǎn)，其間關(guān)于雙布風(fēng)板爐膛，測(cè)點(diǎn)在左右褲衩腿側(cè)別離安置，為防止由于給煤和某個(gè)循環(huán)回路任務(wù)特性的改動(dòng)而惹起爐膛溫度動(dòng)搖，不同高度的溫度取層內(nèi)一切測(cè)點(diǎn)的均勻值。
1.3.2 FBHE傳熱的丈量和核算
經(jīng)過(guò)丈量FBHE內(nèi)的受熱面進(jìn)出口工質(zhì)的溫度和壓力，可取得每個(gè)分室內(nèi)受熱面工質(zhì)的進(jìn)出口焓值，過(guò)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(jì)和減溫水流量計(jì)丈量和核算，再熱器流量經(jīng)過(guò)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)汽機(jī)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(gè)分室內(nèi)受熱面的吸熱量，經(jīng)過(guò)公式(1)求得每組受熱面的均勻傳熱系數(shù)。在FBHE的每個(gè)分室的進(jìn)出口均設(shè)有高溫耐磨熱電偶，丈量進(jìn)出口灰溫。
2·成果和評(píng)論
2.1不同負(fù)荷爐膛溫度的散布
表1為帶FBHE鍋爐不同負(fù)荷下的運(yùn)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(fù)荷下，左、右褲衩腿側(cè)的床溫不同不大；當(dāng)鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)在60%鍋爐最大接連蒸騰量(boiler maximum continue rate，BMCR)以上時(shí)，床溫隨鍋爐負(fù)荷改動(dòng)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(dāng)鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)在更低負(fù)荷時(shí)，如圖3中的28%BMCR負(fù)荷和34%BMCR負(fù)荷時(shí)，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(guò)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(fù)荷以上床溫根本堅(jiān)持不變。當(dāng)鍋爐在更低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(fēng)板無(wú)FBHE的300MW CFB鍋爐在不同測(cè)驗(yàn)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(fù)荷的下落，床溫下落，這是由于跟著鍋爐負(fù)荷的下落，燃料入爐熱量削減，床溫隨之下落。在鍋爐較高負(fù)荷時(shí)，沿爐膛高度方向溫度不同較小。在91%BMCR負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，沿爐膛高度方向溫差不超越20℃，這是由于鍋爐滿負(fù)荷時(shí)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(tuán)在攜帶著彌散顆粒的接連氣流中運(yùn)動(dòng)，這在壁面處的下落環(huán)流中體現(xiàn)得稀奇顯著，強(qiáng)化了爐內(nèi)傳熱和傳質(zhì)進(jìn)程，使整個(gè)爐內(nèi)的溫度散布非常均勻，而鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于爐膛內(nèi)循環(huán)量相對(duì)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(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，爐膛出口溫度與床溫溫差挨近100℃，而在25%BMCR負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此溫差到達(dá)130℃。
2.2 FBHE的運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)理特性
為得到不同運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，F(xiàn)BHE對(duì)床溫文汽溫的調(diào)理特性，還進(jìn)行了如下測(cè)驗(yàn)：
1）當(dāng)鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)工況改動(dòng)時(shí)，F(xiàn)BHE的進(jìn)灰量隨之改動(dòng)。為研討不同負(fù)荷下FBHE的進(jìn)灰量變化狀況，丈量了錐型閥開度與鍋爐負(fù)荷的聯(lián)系，成果見圖5。1、2、3、4號(hào)錐型閥別離對(duì)應(yīng)于圖1熱循環(huán)回路的FBHE。由圖5可見，跟著鍋爐負(fù)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(jiān)持合理的床溫，錐型閥的開度需相應(yīng)添加。但當(dāng)鍋爐從發(fā)動(dòng)至20%負(fù)荷之間，錐型閥處于全關(guān)狀況，這是由于在發(fā)動(dòng)初期，鍋爐的外循環(huán)物料量較少，為堅(jiān)持分離器立管內(nèi)恰當(dāng)?shù)牧现叨龋义仩t在發(fā)動(dòng)進(jìn)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(jìn)入熱灰。
2）在鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中，F(xiàn)BHE對(duì)床溫的調(diào)理及對(duì)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(guò)熱蒸汽及再熱蒸汽參數(shù)的懇求，必將對(duì)過(guò)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(huì)對(duì)床溫文過(guò)熱器噴水量產(chǎn)生影響，這三者之間動(dòng)態(tài)耦合。為探求三者之間的相互影響規(guī)則，在實(shí)爐運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中，選定鍋爐負(fù)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(fēng)量以及主蒸汽溫度堅(jiān)持不變，還包管鍋爐安穩(wěn)運(yùn)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(jìn)程中，過(guò)熱器噴水量也在不斷變化，測(cè)驗(yàn)成果見圖6。由圖6可知，跟著床溫的升高，過(guò)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(jìn)程中，進(jìn)入FBHE中過(guò)熱器床的循環(huán)灰量削減，但由于灰溫的添加，使得過(guò)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(jìn)程中，依據(jù)坐落高溫再熱器進(jìn)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(cè)驗(yàn)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(jìn)步，然后進(jìn)入尾部對(duì)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(jìn)灰量操控的，因而FBHE的進(jìn)灰量削減，但由于灰溫的進(jìn)步，彌補(bǔ)了FBHE進(jìn)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(shí)，高溫再熱器吸熱量削減起伏不大。
2.3不同負(fù)荷各受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)
依據(jù)FBHE內(nèi)各分室進(jìn)出口溫度以及安置各組受熱面進(jìn)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(fù)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(guò)熱器II、中溫過(guò)熱器I、高溫再熱器和低溫過(guò)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(jìn)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(guò)300MW CFB鍋爐FBHE的關(guān)聯(lián)測(cè)驗(yàn)研討，得出如下首要定論：
1）帶FBHE的CFB鍋爐在60%BMCR負(fù)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(wú)FBHE的CFB鍋爐床溫隨鍋爐負(fù)荷下落而下落，且床溫與爐膛出口溫度的差值跟著鍋爐負(fù)荷的下落而添加；
3）鍋爐從發(fā)動(dòng)至20%BMCR負(fù)荷之間，包管旋風(fēng)分離器立管內(nèi)恰當(dāng)?shù)牧衔桓叨群透邷卦贌崞魇軣崦娴陌踩\(yùn)轉(zhuǎn)，錐型閥處于全關(guān)狀況；跟著鍋爐負(fù)荷的持續(xù)添加，錐型閥開度不斷增大；
4）在負(fù)荷不變的狀況下，過(guò)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(fù)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(guò)熱器II、中溫過(guò)熱器I、高溫再熱器和低溫過(guò)熱器的傳熱系數(shù)別離為302、262、240、253W/(m2℃)。 |
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