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關於國外循環流化牀鍋爐的技術特點分析比較論文

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在社會的各個領域,大家肯定對論文都不陌生吧,透過論文寫作可以提高我們綜合運用所學知識的能力。怎麼寫論文才能避免踩雷呢?以下是小編幫大家整理的國外循環流化牀鍋爐的技術特點分析比較論文,希望能夠幫助到大家。

關於國外循環流化牀鍋爐的技術特點分析比較論文

概述

國外自70年代石油危機以來,能源研究的重點就轉到節約能源和廣泛利用各種燃料方面。這一時期西方國家對環境治理提出了更高的強制的要求。而爲解決燃燒電廠脫硫建造的 全脫硫裝置有着與電廠本體相近的價格,在建種情形下,各種流化牀燃燒技術得以迅速發展。循環流化牀鍋爐具有適應多種燃料,低溫燃燒控制NOX和燃燒加入石灰石脫硫等優點,這是傳統煤粉爐和鏈條爐所達不到的。

目前世界上循環流化牀鍋爐有兩種流派,第一種是在傳統鍋爐基礎上發展,代表廠家有AHLSTOM和FW等,另一種是將鍋爐作爲一種燃燒工況盡善盡美的燃燒裝置來設計,代表廠家有魯奇(LURGI),美國拜特爾實驗室等(日本三井公司利用其專利生產的MSFB爐),後者的主要特點是設計有外部熱交換器(EHE),三井的MSFB爐80%多的蒸發量在EHE內完成。國內鍋爐類似於第一類,因此本文只分紹AHLSTROM和FW的特點。

(1)AHLSTOM於1975年開發流化牀鍋爐,1976年建起中間試驗廠,1979年第一臺商業化鍋爐出廠,92年其在世界市場上按蒸發量計佔45%。

AHLSTOM的百爐寶系統(PYROFLOW)具有尖爐底,膜式水冷壁,爐膛中部佈置有Л管過熱器,爐膛出口連接旋風分離器9CYCLONE)分離出的物料透過J型閥與加煤及石灰石一同返回爐膛,使得物料和牀料很快混合燃燒並脫硫。

一次風由流化格板送入燃燒室,同帽出口風壓8000PA,二次風由不同高度送入燃燒室,爐膛風速310M/S正常5M/S風溫1960C。

CYCLONE 排出的熱煙氣徑對流尾部受熱面排出,尾部佈置有過熱器,省煤和空氣預熱器,排煙溫度140℃。爐底排灰使用風冷卻熱回收裝置,鍋爐底灰溫度250℃,底部,尾部煙道和除塵器的排灰比例35:30:35,鍋爐效率90.6%。

2)FW公司在1979年執行了第一臺流化牀鍋爐,該公司的技術是在長期製造鼓泡的經驗上發展起來的,到目前已生產了四十多臺我鼓泡牀及十多臺循環流化牀鍋爐。

FW的鍋爐爐膛爲平底,用蒸發水管圍成風箱,配定向風帽,膜式水冷壁。爐膛出口接蒸汽管旋風分離器,其又作爲第一級過熱器分離出的物料透過J型閥返回到爐膛給煤及石灰石在爐前由熱風送入,便於擴散開和燒溼煤一次風由燃燒底部送入,爐膛風速4M/S,二次風在爐膛中部加入,此處爐膛風速5-6M/S。

旋風分離器排出的熱煙氣經過對流尾部受熱面排出,尾部佈置有過熱器,省煤器及空氣預熱器,排煙溫度1490C鍋爐效率90%。鍋爐底部和除塵器的排灰比例爲80:20。爐底排灰應用了灰冷卻器(STRLPPER COOLER)其中由水冷壁構成的灰箱,鍋爐主給水引出一分支來冷卻,出水再併入主給水,底部進風將爐膛排入的灰流化,使用定向噴嘴將粗粒排出,細灰返回爐膛。

兩家公司的產品有一個共同點均使用外置旋風分離器,根據AHLSTROM的統計92年西方市場銷售的CFB爐均爲外置式旋風分離器。AHLSTROJM攻FW在其他方面的獨到之處現分述如下。

2、鍋爐受熱面的統計

根據美國拜特爾(BATTELLE)實驗室的研究,無外部熱交換器的CFB鍋爐牀溫主度要由下列因素決定,1)燃料的釋熱率,2)燃燒中煙氣帶走熱量,3)燃燒室中的受熱面佈置,主要是水冷壁,4)煙氣或固體顆粒對受熱面的傳統係數,5)煙氣或固體顆粒與燃燒室的溫度差,上述各項中1)與2)隨鍋爐容量增大而上升,3)卻不然,鍋爐容量增大,總輸入熱量與受熱面的比例倒反而下降,可採用如下方法解決,增加燃燒室高度改變長寬比,爐頂採用過熱器,擴展受熱面,改變循環倍率。

當鍋爐設計定型後,其負荷燃燒的調整由下式決定。

Q=H0×F0×ΔT0

Q-傳熱量

H0-傳熱率

F0-傳熱面積

ΔT0-傳熱溫差

鍋爐膛的面積是不變的,執行中力求ΔT穩定,因此負荷的調整主要改變H0,也就是改變一二次風,使密相區增大或減少,風速加快改變熱傳導率。AHLSTROM對不同負荷作出的模型如圖6,滿負荷時牀層界線不明顯,低負荷時相當於鼓泡牀執行。

AHLSTROM和FW公司在某項目220T/H爐的報價中具有明顯的上述特徵。

特徵公司名稱 AHLSTROM FW

汽包中心線高度 33.7M 43.7M

燃燒室截面 9.9M×4.97M 10.67M.4.27M

爐頂吸熱 爐膛中部佈置管過熱器 爐膛出口佈置加熱蒸汽 旋風分離器

擴展受熱面 膜式水冷壁 膜式不冷壁 蒸發受熱面吸收排灰熱量

調節負荷 調節風速,改變換熱率 調節風速,改變 換熱率

3、燃料粒度的決定

國內流化牀爐執行的一個問題是燃料粒度達不到要求,而按多少來設計,特別是分級的要求往往確定不準確。一般來說對燃用低灰份的煤可採用較大顆粒尺寸,燃用高灰份的煤宜採用較小的粒度。對某種AY=38.6%的煤。

AHLSTROM提出的煤粒 徑爲0-10MM最佳的分級要求應爲S型中間多,兩頭少,粒徑大的不能多,因大粒徑在爐膛底部易引起超溫結焦和缺氧產生較多的。FW公司提出了分級曲線。從中可看出粒徑<5MM的佔80%。

爲了達到這一粒度,在破碎系統中選擇了美國一家公司生產的環錘破碎機,一段破碎,破碎機中大於篩孔的大粒石頭由機內可排出。

燃燒中加入石灰石的粒度分級是影響脫硫率的一個重要因素,但石灰石的優劣及燃燒溫度也將影響CA/S和脫硫率。AHLSTROM曾對含鈣(CаO)及孔隙率不同的石灰石作了試驗要保證同樣的脫硫率,不同質量的石灰石需要不同的CA/S。

執行時對爐內溫度的控制對鈣硫化的影響如圖9,一般均選擇CA/S=2的數值作爲額定值,但在執行中應注意石灰石質量的變化和控制爐膛溫度,AHLSTROM提出的石灰石分級如圖10。FW公司提出的分級要求見圖11。從圖中可見石灰石粒徑的要求均<1.1MM,AHLSTROM爲<0.7MM這在電廠解決是麻煩的,他們的習慣做法是買合格的石灰石粉,用氣力輸送到石灰石倉。

4、受熱面的磨損及防止

流化牀鍋爐的燃燒工況中,固體顆粒對受熱面的磨損是一個十分重要的問題。國外各個鍋爐廠商都經歷了不斷改進完善的過程。目前防磨技術日趨成熟。保證了穩定運 行。快速牀要比慢速牀磨損厲害,試驗表明磨損量與煙速的三次以上成正比,目前有的製造廠在易磨損的部位應用噴塗或堆焊技術,在鋼管表面加上CR或STELITE鎢鉻鑽合金。AHLSTROM和FW公司在爐膛底部的密相區,爐膛頂煙氣轉彎處,旋風分離器及J閥等部位主要應用了防磨銷釘和專用防磨耐火材料的技術.

有着生產鼓泡牀燒劣質煤的FW公司在防磨技術上有如下特點。

(1) 爐膛設計成平底,爐膛內無 突出的部件煙氣流上升及大物料下落均垂直。

(2) 在爐膛底部的密相區四周水冷壁上焊接不鏽鋼防磨銷釘,數量90-100個/M2,釘高38MM在銷釘與水冷壁之間充填防磨導熱材料,烘爐時燒結成型。

(3) 旋風分離器也在內部焊有防磨銷釘,銷釘高51MM銷釘與水冷壁之間充填防磨導熱材料。製作時整個旋風分離器分成4塊,焊完銷釘後,充填防磨材料,烘乾成型運到現場組裝。由於是汽冷壁結構,減少了保溫厚度,與傳統結構相比有明顯優點。大大減少了啓動時間。

(4) 開發專門的防爐材料,在爐內使用的防磨導熱材料中摻有細的不鏽鋼絲。

AHLSTROM在爐膛中部設有Л管過熱器這種設計雖然對吸收熱量,減少鍋爐整體尺寸有利(同是220t/h爐比FW的低10米), 但也面臨磨損問題。在早期的鍋爐出現問題,一是在穿牆部位,二是在管的下部,現在設計做了改進,在管穿牆位置循環物料流動的通路無任何變形或突出部位。防 止了喘動,在管的四周壁上使用一種堅硬的防磨材料,防止了磨損,這對目前國內在爐膛內佈置有受熱面的爐型是很好的借鑑。

5、爐膛幹排灰系統

爐底部的排灰是控制牀層厚度,調節燃燒的需要,回收8500C排灰中的熱量又提高鍋爐效率的手段,幹排灰又是綜合利用的要求,國內目前沒有一套應用在CFB爐上的幹排渣系統執行,國外在早期設計大多采用水冷螺旋輸送機,目前仍在執行,由於這是種熱的轉動設備易出現磨損和其他機械故障,設計中一般都考慮設備或出力備用,現在經改進的第二代風冷卻幹排灰裝置已使用,這一設備的主要設計思想就是設計成熟狀態下工作的機械設備。

AHLSTROM設計的底灰冷卻器如圖16整個灰冷卻器是一個隔熱的小室,底部佈置風箱及風帽,爐膛內的灰由位差流入到灰冷卻器,由底部進風使灰流化,粗粒徑的灰由底部的旋轉星型閥控制排放,閥門有空氣密封,防止氣體迴流,細灰可返回到爐膛,排灰溫度2500C左右。

結構上與爐膛底部相似,相當於一個小鼓泡牀由小冷壁圍成STRIPPER的冷卻區。鍋爐主給水的一旁路接入,出水再併入主給水,整個裝置內壁襯有防磨材料,底部是定向噴嘴及風箱。STRIPPER分成三個區,一區是排放回收區,二、三是冷卻區,每一個區有獨立調節的風系統,接自一次風,爐膛的灰先進入一區,粗粒排出,細灰回收返回爐膛,進入二三區的灰徑鼓泡及移動將熱量轉到水及風中,落灰管由旋轉閥控制,排灰及送風協調動作,控制整個排灰量。

STRIPPER具有如下的功能

1)將大粒徑的灰渣清除並且控制密相區濃度,以免大粒徑煤不易流動而升溫,使牀層發生深渣結焦。破壞了執行工況。

2)適合循環較細的灰再返回,參加循環。

3)起到控制牀層厚度的作用。

4)加入的水吸收熱量,加入的風也吸收熱量,並作爲整個燃料――空氣平衡的一部分,排出的熱風作爲二次風吹入爐膛。

6、結束語

綜上所述,國外當前水平的循不流化牀鍋爐在技術上的一些特點是值得我們參考的,要求鍋爐穩定可靠地執行,就要保證鍋爐整體設計的完善。我們應努力改變目前國內CFB爐 在某些方面的不足,選擇合適的破碎設備及流程,達到燃煤粒度要求,應用防磨技術,保證鍋爐連續可靠執行,儘快設計出先進的排渣設備,便於灰渣的綜合利用並 能提高鍋爐的熱效率,而完成上述工作必需的重要的一環是;工廠設計與鍋爐設計在某些方面應協調一致,保證鍋爐系統的完整統一,真正發揮出CFB鍋爐的優越性。