国内局部CFB锅炉制作企业在炉膛内安置屏式受热面

发布时间：2012/7/24 发布人：管理员

      循环流化床(circulating fluidized bed，CFB)焚烧技能作为一种洁净煤技能，由于具有燃料适应性广、炉内脱硫功率高、NOx排放量低、煤种适应性强、负荷调理比大及其灰渣可综合使用等长处[1-4]，在国表里得到了越来越广泛的使用，并不断向更大容量和超临界参数方向开展[5-8]。当前，世界最大容量460MW超临界CFB锅炉已经在波兰的Lagisza电厂投入商业运转。中国首台600MW超临界CFB锅炉将装置在中国的四川白马演示电站，当前正处于装置段落。跟着CFB锅炉容量的添加，炉内四周水冷壁受热面积与炉膛容积之比减小，还，所需蒸腾受热面的面积与锅炉容量的份额逐步下落。为包管CFB锅炉炉膛的温度处于合理水平，必须在热灰的循环回路安置更多的受热面。热灰的循环回路安置受热面的方式有多种[9]，Lurgi型CFB锅炉安置外置换热器(fluidized bed heat exchanger，FBHE)[10]，FW公司选用“INTREX”一体化返料换热器[11-13]，国内局部CFB锅炉制作企业在炉膛内安置屏式受热面[14]。
    FBH E内可以安置蒸腾器、过热器和再热器[15-16]。经过调理进入FBHE和直接回来炉膛的循环物料流量的份额，调理床温文汽温。FBHE具有磨损低、传热性能好等长处[17]，还，还有如下杰出特色：
    1）可以将安置在炉膛内的受热面安置到FBHE内，使受热面安置愈加合理[18]；
    2）经过FBHE灰量调理完成汽温调理，防止了再热器选用喷水调温而对机组的功率产生影响；
    3）床温调理灵敏[19]，且可以加大床温的调理规模[20]；
    4）可进步燃料的适应性，使燃料的焚烧更充沛；
    5）可调理热循环回路内的吸热份额，改善低负荷工况，使低负荷运转时锅炉床温操控愈加灵敏牢靠[21]。关于FBHE的运转特性，如FBHE对CFB锅炉床温文汽温的调理特性、传热特性以及锥型阀开度与负荷变化的联系等，有关研讨人员在实验室进行了很多的研讨任务，并取得了相应效果，但在实践运转的CFB锅炉上进行测验研讨却鲜有报导，为此，在2台实践运转的300MW CFB锅炉上，对FBHE的运转特性进行了测验和分析研讨。
    1·实验研讨
    1.1 300MW CFB锅炉热循环回路
    FBHE的运转特性实验是在实践运转的300MW CFB锅炉上进行的，该锅炉的热循环回路见图1，首要包罗裤衩腿型炉膛、安置在炉膛两边的4个高温绝热旋风分离器、每个分离器下的一个回料阀和一个FBHE。4个FBHE对称安置于炉膛下部两边，挨近炉前的2个FBHE内安置高温再热器和低温过热器。挨近炉后的2个FBHE内安置中温过热器I和中温过热器II。每个FBHE有独立的进料口和返料口，别离与回料阀及炉膛相连。高温循环物料在锥型阀的调理下进入FBHE，与埋管受热面进行热交流，然后以低温状况回来炉膛，然后完成床温与汽温的调理。

    1.2 FBHE布局
    挨近炉前的每个FBHE由3个分室组成，榜首分室为空室，不安置受热面，第二、三分室内安置埋管式受热面，高温再热器安置在第二分室内，低温过热器安置在第三分室。炉前2个FBHE的首要作用是，经过调整进料锥型阀的开度调理再热汽温。挨近炉后的每个FBHE相同由3个分室组成。榜首分室为空室，第二分室安置中温过热器I，中温过热器II安置在第三分室。炉后2个FBHE的首要作用是经过调整进料锥型阀的开度调理炉内床温。FBHE各分室由水冷隔墙分隔而成，FBHE布局见图2。

    1.3实验原理及办法
    1.3.1炉膛温度散布的丈量
    为研讨FBHE对炉内温度散布的影响，在2台不同炉型300MW CFB锅炉上选用高温耐磨热电偶进行了沿炉膛高度方向炉膛温度散布的丈量，其间一台锅炉为无FBHE的单布风板炉膛，另一台锅炉为带有FBHE的双布风板炉膛，选定不同的运转工况，沿炉膛不同高度，分5层安置温度测点，其间关于双布风板炉膛，测点在左右裤衩腿侧别离安置，为防止由于给煤和某个循环回路任务特性的改动而惹起炉膛温度动摇，不同高度的温度取层内一切测点的均匀值。
    1.3.2 FBHE传热的丈量和核算
    经过丈量FBHE内的受热面进出口工质的温度和压力，可取得每个分室内受热面工质的进出口焓值，过热器受热面的工质流量使用锅炉汽水系统上安置的给水流量计和减温水流量计丈量和核算，再热器流量经过机组运转时汽机的热平衡核算取得。在已知FBHE内各受热面工质焓增和流量的基础上，可核算出每个分室内受热面的吸热量，经过公式(1)求得每组受热面的均匀传热系数。在FBHE的每个分室的进出口均设有高温耐磨热电偶，丈量进出口灰温。

    2·成果和评论
    2.1不同负荷炉膛温度的散布
    表1为带FBHE锅炉不同负荷下的运转首要参数，图3是其炉膛的左裤衩腿侧和右裤衩腿侧的温度沿炉膛高度的散布。


    从图3可见，在不同的锅炉负荷下，左、右裤衩腿侧的床温不同不大；当锅炉运转在60%锅炉最大接连蒸腾量(boiler maximum continue rate，BMCR)以上时，床温随锅炉负荷改动没有显着变化，且沿炉膛高度方向温度变化很小，最大温差不超越30℃；当锅炉运转在更低负荷时，如图3中的28%BMCR负荷和34%BMCR负荷时，床温全体较低，上下温差在50℃左右。
    床温沿炉膛高度变化较小是由于带有FBHE的锅炉取消了坐落炉膛上部的屏式受热面，这使得水冷壁沿高度方向吸热较均匀；此外，由于FBHE经过冷、热灰的份额可以灵敏地调理床温，包管了锅炉在60%BMCR负荷以上床温根本坚持不变。当锅炉在更低负荷下运转时，入炉热量大起伏削减，还，由于炉内流化速度下落，被送至炉膛上部的物料量削减，招致了表里循环量还下落，炉内的物料返混和FBHE的调理才能削弱，结尾体现出炉内床温下落，还床温与炉膛出口温度差值添加。表2是单布风板无FBHE的300MW CFB锅炉在不同测验工况下的锅炉首要参数，图4是其炉膛沿高度方向的温度散布。

    从图4可以看出，跟着锅炉负荷的下落，床温下落，这是由于跟着锅炉负荷的下落，燃料入炉热量削减，床温随之下落。在锅炉较高负荷时，沿炉膛高度方向温度不同较小。在91%BMCR负荷运转时，沿炉膛高度方向温差不超越20℃，这是由于锅炉满负荷时烟气量较大，较高的气体流速可以把更多的固体物料和能量携带到炉膛上部，由于炉膛内存在很多的内循环物料量，使循环流化床内发作激烈的热量和质量交流。颗粒团在携带着弥散颗粒的接连气流中运动，这在壁面处的下落环流中体现得稀奇显着，强化了炉内传热和传质进程，使整个炉内的温度散布非常均匀，而锅炉在低负荷运转时，由于炉膛内循环量相对削减，还由于上部较多的屏式受热面的吸热，使得炉膛上部温度显着低于下部，沿炉膛高度方向构成较大的温度梯度，在52%BMCR负荷运转时，炉膛出口温度与床温温差挨近100℃，而在25%BMCR负荷运转时，此温差到达130℃。
    2.2 FBHE的运转调理特性
    为得到不同运转工况下，FBHE对床温文汽温的调理特性，还进行了如下测验：
    1）当锅炉的运转工况改动时，FBHE的进灰量随之改动。为研讨不同负荷下FBHE的进灰量变化状况，丈量了锥型阀开度与锅炉负荷的联系，成果见图5。1、2、3、4号锥型阀别离对应于图1热循环回路的FBHE。由图5可见，跟着锅炉负荷的添加，FBHE内受热面的吸热量添加，还热循环回路内的循环物料量添加，为包管热循环回路内满意的传热量并坚持合理的床温，锥型阀的开度需相应添加。但当锅炉从发动至20%负荷之间，锥型阀处于全关状况，这是由于在发动初期，锅炉的外循环物料量较少，为坚持分离器立管内恰当的料柱高度，且锅炉在发动进程中，再热器内没有工质冷却，为包管受热面不处于干烧状况，也恳求FBHE内不进入热灰。

    2）在锅炉运转进程中，FBHE对床温的调理及对再热汽温的调理是相互影响的。FBHE在调理床温的还，为满意过热蒸汽及再热蒸汽参数的恳求，必将对过热器系统的喷水量和高温再热蒸汽的吸热份额产生影响；反之，FBHE在调理再热汽温的还，也会对床温文过热器喷水量产生影响，这三者之间动态耦合。为探求三者之间的相互影响规则，在实炉运转进程中，选定锅炉负荷为91%BMCR(发电功率为300MW)，在燃用褐煤且使锅炉入炉燃料量、风量以及主蒸汽温度坚持不变，还包管锅炉安稳运转的工况下，调整锥型阀的开度，使床温在840~873℃之间变化。
    在床温变化的进程中，过热器喷水量也在不断变化，测验成果见图6。由图6可知，跟着床温的升高，过热器喷水量逐步下落，可是，虽然床温的变化起伏较大(33℃)，喷水量的变化并不非常显着，变化起伏仅为3t/h。这是由于在床温添加的进程中，进入FBHE中过热器床的循环灰量削减，但由于灰温的添加，使得过热器在FBHE中的吸热量变化不非常明显，结尾体现在喷水量的变化较小。

    还，在床温添加的进程中，依据坐落高温再热器进出口集箱上的热电偶和压力表的读数，可知坐落FBHE内的高温再热器的吸热量也发作了变化，测验成果见图7。

    由图7可见，跟着床温的添加，高温再热器的吸热量逐步减小。这首要是由于床温的升高，招致炉膛出口烟温进步，然后进入尾部对流受热面的烟温升高，坐落尾部的低温再热器吸热量添加，需要在再热器高温段吸收的热量相应削减，由于再热器高温段的吸热量是由FBHE进灰量操控的，因而FBHE的进灰量削减，但由于灰温的进步，弥补了FBHE进灰量削减招致的高温再热器吸热量的减小，所以在床温从840~873℃之间变化时，高温再热器吸热量削减起伏不大。
    2.3不同负荷各受热面传热系数
    依据FBHE内各分室进出口温度以及安置各组受热面进出口温度，使用公式(2)核算各组受热面的传热温差，依据公式(1)求得各受热面的均匀传热系数，成果见图8。由图8可见，跟着锅炉负荷的添加，各受热面传热系数添加。锅炉在100%BMCR工况下，中温过热器II、中温过热器I、高温再热器和低温过热器的传热系数别离为302、262、240、253W/(m2℃)。如此高的传热系数，有用进步了受热面的使用率，削减了受热面的金属耗量，这也是FBHE得到广泛使用的缘由之一。

    3·定论
    经过300MW CFB锅炉FBHE的关联测验研讨，得出如下首要定论：
    1）带FBHE的CFB锅炉在60%BMCR负荷以上，床温变化不大，且沿炉膛高度炉膛温度散布比拟均匀；
    2）无FBHE的CFB锅炉床温随锅炉负荷下落而下落，且床温与炉膛出口温度的差值跟着锅炉负荷的下落而添加；
    3）锅炉从发动至20%BMCR负荷之间，包管旋风分离器立管内恰当的料位高度和高温再热器受热面的安全运转，锥型阀处于全关状况；跟着锅炉负荷的持续添加，锥型阀开度不断增大；
    4）在负荷不变的状况下，过热器的喷水量和再热器的吸热量随床温的升高单调递减，但削减起伏较小；
    5）跟着锅炉负荷的添加，FBHE内各受热面传热系数逐步添加。锅炉在100%BMCR工况下，中温过热器II、中温过热器I、高温再热器和低温过热器的传热系数别离为302、262、240、253W/(m2℃)。

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