[原创]抓好进煤与出渣两个环节，确保CFBC锅炉安全、经济运行

shbmg · 发表于 2007-12-25 14:42:40

3、炉底渣的排放装置的开发 炉底渣的排放装置对改善流化质量、提高燃烧效率、确保流化床锅炉安全与经济运行至关重要。由于它是在高温条件下工作，因而要求排渣装置能长期耐高温、耐磨损、密封、实现远动或自动控制，做到长期安全连续运行。 针对市场上供应的排渣装置存在的问题，开发出QD型气动连续自动排渣器（专利号：00 2 25582·0及2006 2005 0977·5）。 QD型气动连续自动排渣器的工作原理是利用流化床锅炉一次风作工作气源，根椐流化床锅炉风室压力的变化，对进入排渣器的风量进行控制，从而控制炉底渣的排放量。此装置于2001年在韶关钢铁集团公司热电厂140t/h流化床锅炉上的首次试验成功一直运行到现在，表明它在高温环境中可长期稳定工作，能顺利地对排渣量进行有效的控制。 QD型气动连续自动排渣器的显著优点在于： ● 结构简单，没有机械运动部件和承揷部件，无金属另部件因高温变形发生的机械故障，也不会发生结焦现象，确保排放装置长期安全稳定运行。 ● 可以连接CFBC锅炉的ADS系统，按照流化床锅炉风室压力对排渣量进行有效的控制。 ● 阀体本身带有锅炉事故排渣口。当锅炉发生事故需紧急排渣时，可方便地实施事故排渣。 现已在数十余台流化床锅炉上与本人研制的冷渣机专利产品配合使用，均取得满意的效果。

shbmg · 发表于 2007-12-25 14:46:29

4、炉底渣冷却器的开发： 为了确保流化床锅炉安全、经济与环保的要求，对其炉底渣的冷却设备应满足以下基本性能。 ● 能及时、连续、高效地把排放出来的炉底渣迅速冷却到安全温度以下。 ● 运行故障少、检修工作量少，做到长期稳定、安全、可靠地运行。 ● 能有效地回收炉底渣的余热，提高锅炉热效率； ● 能改善锅炉的流化质量，改善燃烧工况，提高锅炉燃烧效率和脱硫效率； ● 无泄漏，减少环境污染，保护环境； ● 材料消耗少、成本低，体积小、电耗低，运行费用少； ● 便于实现自动化、智能化和大型化。 一句话，要使冷渣机成为流化床锅炉整体不可分割的有机组成部分。显然，要同时满足这些性能要求，并非易事。 目前市场上供应的机械传动式和流化床式两大类冷渣设备很难达到这些要求。针对它们存在的问题，开发出气垫床系列冷渣器。现已开发出四代专利产品，它们是： ● SC型气槽式冷渣机（Spouts Bed Cooler of ash），专利号：01 2 49355.4和02 1 14069.3）。 ● SA型溢流式气垫床冷渣机（Spillover  Air-Cushion-Bed Cooler of ash），(专利号：02 2 50136.3）。 ● RA型返回式气垫床冷渣机（Return Air-Cushion-Bed Cooler of ash），（专利号： 2005 0540.7和2005 1003 1359.6）。 ● LRA型返回式气垫床冷渣机((Large-capacity Return Air-Cushion-Bed Cooler of ash)，(专利号：2006 2001 6928·X)。 为了克服流化床内温度分布均匀的缺点，笔者特设计出一种能在床内形成温度梯度的气垫床 (早期称之谓气槽床)。同时，为了避免床内结焦和清扫容易，尽量简化布风装置结构，取消风帽，形成独特的气垫床系列冷渣机的专利产品，其基本工作原理如图3-2所示，它与选择性流化床冷渣器物料冷却温度的比较示于图3-3。

图3-2  气垫床冷渣机工作原理图           图3-3 气垫床与选择性流化床物料温度降比较 气垫床系列冷渣机专利产品的基本特性与优点是：[Post=100] ● 无机械转动部件，因而没有无机械磨损与动静部件的密封等机械故障，运行安全可靠，维修工作量小，维护费用低。 ● 在床内有效地建立了了温度梯度，冷却效果好。 ● 无风帽，布风装置的结构简单，确保床内不结焦，清扫方便，运行可靠。 ● 最大限度地回收灰渣余热，可提高锅炉热效率约0.3～4％。 ● 使床层处在最佳工况下运行，并返回炉料，改善流化质量，改善燃烧，提高燃烧与脱硫效率。预计可提高燃烧效率0.2～2%。 ● 冷却用风量与水量少，可与锅炉或电厂热力系统、烟风系统和给水系统有机地结合。节省煤耗，降低运行费用。 SC型气槽式冷渣机首先在广东韶关钢厂热电站投入运行取得成功之后，到目前为止，已有二十余家三十余台锅炉上使用，均获得满意的效果。该型冷渣机在运行中也暴露出部分问题，一是渣量大时，偶尔有单个颗粒红渣排出；进渣口太高，而排渣口较低，这样与低矮锅炉及输渣设备配套安装存在一定困难。 针对气槽式冷渣机存在问题进行改进，推出了第二代专利产品——SA型溢流式气垫床冷渣机。2004年10月，四川高坝电厂选用了SA型溢流式气垫床冷渣机，改造从芬兰引进Ahlstrom公司Pyroflow型410t/h循环流化床锅炉配套的#6单流化床选择性冷渣器。运行表明，它大大提高了冷却效果，避免出红渣现象；在降低了进渣口高度的同时，提高了出渣口高度，方便了与低矮锅炉和输渣设备的现场布置等。据厂方核算，SA型溢流式气垫床冷渣机投运后，半年节约费用达9+132+147=288万元。SA型溢流式气垫床冷渣机已在三家七台锅炉上共安装八台SA型溢流式气垫床冷渣机，效果显著。 由于SC型气槽式冷渣机和SA型溢流式气垫床冷渣机均采用大气式流化床结构，不能将被加热的热空气有效地回收和返回细小颗粒，回收余热不充分，不能进一步改善流化质量和燃烧工况及脱硫工况，这对于大型CFBC锅炉提高锅炉燃烧效率和脱硫效率十分重要。四川高坝电厂要求将热风返回炉内，在他们的支持下，开发出第三代专利产品——RA型返回式气垫床冷渣机。 在2005年5月的高坝发电厂大修中，进行了底渣冷却器第二期的改造工作。即用RA-10型返回式气垫床冷渣机来替代原有的#1底渣冷却器及#1水冷螺旋冷渣器，锅炉排渣口不变。RA-10型返回式气垫床冷渣机冷却后的渣通过输渣绞龙（新配置）将渣送入现有的底渣刮板机，同时也隔离冷渣机内的正压，冷却水由工业水提供。冷却风采用一次风，冷渣机出口的热风通过原#1底渣冷却器回风口进入炉膛(参见图3-4)。 通过在四川内江高坝电厂410t/hCFBC锅炉上运行表明，它的冷却效果好，余热得到充分的利用，返回的细小颗粒能有效地提高床料浓度，改善了燃烧工况与脱硫工况，效果显著。这是从真正意义上讲实现了冷渣机成为FBC锅炉有机的不可缺少的组成部分，使炉底渣的冷却及其余热利用与流化床锅炉燃烧系统、热力系统和烟风系统有机地结合，提高锅炉整体装备的先进性和经济性。 2005年10月，高坝电厂将原有从芬兰引进的6台单流化床选择性冷渣器全部拆除，用4台RA-10型返回式冷渣机取代。至今已运行八个多月，效果显著。 2005年9月和2005年11月，四川省电力试验研究院分别对冷渣机改造前后进行热力试验，测试报告摘录见表3-3。两个测试式况下的冷却后的渣温为94℃和66℃，锅炉效率提高了1.82%。据高坝电厂核算，RA-10型返回式冷渣机取代从芬兰引进的6台单流化床选择性冷渣器，每年可节省费用达数百万元，可见，RA型返回式气垫床冷渣机的效果十分明显。 此后，又先后有数台75t/h、130/t/h、460t/hCFBC锅炉上使用RA型返回式气垫床冷渣机亦取得明显效果。 过去，曾有不少人认为这类冷渣机动力消耗大是其缺点之一。现在看来需要商榷。对于流化床锅炉整体而言，RA型返回式气垫床冷渣机加热的风返回炉内，取代了部份二次风，节省了二次风机的动力消耗，而滚筒式冷渣机无法减少二次风，它的动力消耗是净增加的消耗。 第四代大容量返回式气垫床冷渣现正在研制中，它的最大冷渣量可达50 t/h，完全可以满足大型CFBC锅炉燃烧劣质煤的要求。 总之，流化床锅炉的炉底渣排放与冷却装置应与流化床锅炉燃烧系统和热力系统有机地结合，成为CFBC锅炉整体有机的不可缺少的组成部分，提高锅炉整体装备的先进性和经济性。炉底渣排放与冷却装置选用的合理与否，直接影响流化床锅炉的安全与经济运行：可直接影响锅炉热效率达0.5～4.0%；选择不当，会增加检修工作量，增加运行费用；严重的可造成人身生命事故、锅炉停炉甚至全厂停产。  [/Post] 图3-4  RA-10型返回式冷渣机系统布置示意图

shbmg · 发表于 2007-12-25 14:47:59

表3-3 华电内江发电总厂高坝电厂#11锅炉冷渣器改造前后热力试验报告摘录
<table cellspacing="0" cellpadding="0" width="100%" border="1"><tbody><tr><td width="4%" rowspan="2"> 序号
</td><td width="18%" rowspan="2">项目名称
</td><td width="7%" rowspan="2">符号
</td><td width="8%" rowspan="2">单位
</td><td width="17%" rowspan="2">测试或计算
</td><td width="26%" colspan="3">改造前
</td><td width="17%" colspan="2">改造后
</td></tr><tr><td width="8%">100MW</td><td width="8%">80MW</td><td width="8%">50MW</td><td width="8%">100MW</td><td width="8%">100MW</td></tr><tr><td width="4%"> 
</td><td width="18%">煤元素分析
</td><td width="7%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td></tr><tr><td width="4%">1</td><td width="18%">碳
</td><td width="7%">Car</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">元素分析
</td><td width="8%">0.4318</td><td width="8%">0.4658</td><td width="8%">0.4145</td><td width="8%">0.6429</td><td width="8%">0.6438</td></tr><tr><td width="4%">2</td><td width="18%">氢
</td><td width="7%">Har</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">元素分析
</td><td width="8%">0.0231</td><td width="8%">0.0246</td><td width="8%">0.0218</td><td width="8%">0.0300</td><td width="8%">0.0301</td></tr><tr><td width="4%">3</td><td width="18%">氧
</td><td width="7%">Oar</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">元素分析
</td><td width="8%">0.0425</td><td width="8%">0.0425</td><td width="8%">0.0448</td><td width="8%">0.0126</td><td width="8%">0.0126</td></tr><tr><td width="4%">4</td><td width="18%">氮
</td><td width="7%">Nar</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">元素分析
</td><td width="8%">0.0087</td><td width="8%">0.0071</td><td width="8%">0.0069</td><td width="8%">0.0027</td><td width="8%">0.0028</td></tr><tr><td width="4%">5</td><td width="18%">硫含量
</td><td width="7%">Sar</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">元素分析
</td><td width="8%">0.0173</td><td width="8%">0.0123</td><td width="8%">0.0123</td><td width="8%">0.0427</td><td width="8%">0.0428</td></tr><tr><td width="4%">6</td><td width="18%">灰
</td><td width="7%">Aar</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">元素分析
</td><td width="8%">0.3916</td><td width="8%">0.3932</td><td width="8%">0.3859</td><td width="8%">0.3143</td><td width="8%">0.3053</td></tr><tr><td width="4%">7</td><td width="18%">水
</td><td width="7%">War</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">元素分析
</td><td width="8%">0.0850</td><td width="8%">0.0545</td><td width="8%">0.1038</td><td width="8%">0.0404</td><td width="8%">0.0391</td></tr><tr><td width="4%">8</td><td width="18%">低位发热量
</td><td width="7%">Hub</td><td width="8%">kj/kg</td><td width="17%">元素分析
</td><td width="8%">14979</td><td width="8%">14100</td><td width="8%">14317</td><td width="8%">20369.95</td><td width="8%">20809.87</td></tr><tr><td width="4%"> 
</td><td width="18%">测试数据
</td><td width="7%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td></tr><tr><td width="4%">1</td><td width="18%">过热蒸汽压力
</td><td width="7%">

D</td><td width="8%">MPa</td><td width="17%">DCS</td><td width="8%">9.02</td><td width="8%">8.90</td><td width="8%">8.92</td><td width="8%">9.28</td><td width="8%">9.13</td></tr><tr><td width="4%">2</td><td width="18%">过热蒸汽温度
</td><td width="7%">tD</td><td width="8%">℃</td><td width="17%">DCS</td><td width="8%">540.38</td><td width="8%">539.62</td><td width="8%">538.06</td><td width="8%">541.17</td><td width="8%">541.86</td></tr><tr><td width="4%">8</td><td width="18%">底灰量
</td><td width="7%">Ms</td><td width="8%">Kg/s</td><td width="17%">原始数据
</td><td width="8%">3.33</td><td width="8%">2.73</td><td width="8%">2.08</td><td width="8%">1.854</td><td width="8%">1.912</td></tr><tr><td width="4%">9</td><td width="18%">底灰温度
</td><td width="7%">ts</td><td width="8%">℃</td><td width="17%">测量
</td><td width="8%">490.28</td><td width="8%">451.15</td><td width="8%">423.69</td><td width="8%">94.17</td><td width="8%">65.50</td></tr><tr><td width="4%">10</td><td width="18%">排烟温度
</td><td width="7%">ta</td><td width="8%">℃</td><td width="17%">测量
</td><td width="8%">146.5</td><td width="8%">136.9</td><td width="8%">128.9</td><td width="8%">151.79</td><td width="8%">151.07</td></tr><tr><td width="4%"> 
</td><td width="18%">计算
</td><td width="7%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="8%"> 
</td></tr><tr><td width="4%">1</td><td width="18%">入炉煤量
</td><td width="7%">Mbo</td><td width="8%">Kg/s</td><td width="17%">假定，迭代
</td><td width="8%">19.56</td><td width="8%">17.07</td><td width="8%">10.97</td><td width="8%">14.72</td><td width="8%">14.38</td></tr><tr><td width="4%">3</td><td width="18%">烟气量
</td><td width="7%">VGTK</td><td width="8%">m3/kg</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">6.43</td><td width="8%">8.69</td><td width="8%">10.97</td><td width="8%">10.19</td><td width="8%">10.97</td></tr><tr><td width="4%">6</td><td width="18%">空气量
</td><td width="7%">uLK</td><td width="8%">Kg/kg</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">8.51</td><td width="8%">11.46</td><td width="8%">13.19</td><td width="8%">13.49</td><td width="8%">13.22</td></tr><tr><td width="4%">17</td><td width="18%">输入总热量
</td><td width="7%">Hub.ges</td><td width="8%">Kj/kg</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">15591.99</td><td width="8%">14526.19</td><td width="8%">14690.01</td><td width="8%">20864.79</td><td width="8%">21479.85</td></tr><tr><td width="4%">18</td><td width="18%">排烟损失
</td><td width="7%">La,b</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">0.0733</td><td width="8%">0.0853</td><td width="8%">0.1001</td><td width="8%">0.0882</td><td width="8%">0.0836</td></tr><tr><td width="4%">23</td><td width="18%">飞灰损失
</td><td width="7%">Lf.b</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">0.0830</td><td width="8%">0.0702</td><td width="8%">0.0641</td><td width="8%">0.0476</td><td width="8%">0.0620</td></tr><tr><td width="4%">26</td><td width="18%">输出热
</td><td width="7%">QN</td><td width="8%">Kg/s</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">255098.8</td><td width="8%">207808.4</td><td width="8%">135980.5</td><td width="8%">266889.4</td><td width="8%">265662.2</td></tr><tr><td width="4%">27</td><td width="18%">散热损失
</td><td width="7%">Lst.N</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">查表和计算
</td><td width="8%">0.0038</td><td width="8%">0.0047</td><td width="8%">0.0074</td><td width="8%">0.0038</td><td width="8%">0.0038</td></tr><tr><td width="4%">28</td><td width="18%">排烟损失
</td><td width="7%">La</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">0.0722</td><td width="8%">0.0937</td><td width="8%">0.0980</td><td width="8%">0.0868</td><td width="8%">0.0824</td></tr><tr><td width="4%">29</td><td width="18%">灰渣损失
</td><td width="7%">Lsf</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">0.0541</td><td width="8%">0.0475</td><td width="8%">0.0406</td><td width="8%">0.0285</td><td width="8%">0.0351</td></tr><tr><td width="4%">30</td><td width="18%">未燃气体CO损失
</td><td width="7%">LCO</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">0.0091</td><td width="8%">0.0009</td><td width="8%">0.0012</td><td width="8%">0.0007</td><td width="8%">0.0009</td></tr><tr><td width="4%">31</td><td width="18%">入炉煤量
</td><td width="7%">Mbo’</td><td width="8%">Kg/s</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">19.56242</td><td width="8%">17.07393</td><td width="8%">10.96888</td><td width="8%">14.72</td><td width="8%">14.38</td></tr><tr><td width="4%">32</td><td width="18%">入炉煤量相对误差
</td><td width="7%"> 
</td><td width="8%"> 
</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">-2.4E-07</td><td width="8%">1.78E-07</td><td width="8%">-4.1E-07</td><td width="8%">-2.4E-05</td><td width="8%">6.76E-07</td></tr><tr><td width="4%">33</td><td width="18%">计算热效率
</td><td width="7%">η</td><td width="8%">%</td><td width="17%">计算
</td><td width="8%">85.88</td><td width="8%">85.12</td><td width="8%">85.08</td><td width="8%">87.82</td><td width="8%">87.58</td></tr></tbody></table>2007年4月于深圳

shbmg · 发表于 2007-12-25 14:48:23

参考资料： 【1】 毛鸿禧，沸腾锅炉，湖南科技出版社，1978。 【2】 岑可发等，循环流化床锅炉理论、设计与运行，中国电力工业出版社，1998.5.。 【3】 E.B.Mathur & N.Epstein，PUTED BEDS，1974。 【4】 唐敬麟，破碎与筛分机械设计选用手册，化学工业出版社，2001.05。 【5】 吕怀安等，国产410t/h循环流化床锅炉底灰处理系统技术研究，1999.04.　中国内江。 【6】 毛鸿禧，SC型气槽式冷渣机，中国专利No.01 2 49355.4（2001)和02 1 14069.3 2001（2002)）。 【7】 毛鸿禧，气动式连续自动排渣伐，中国专利No.00 2 25582.0（2000）。 【8】 毛鸿禧，溢流式气垫床冷渣机，中国专利No.02 2 50136.3（2003）。 【9】 毛鸿禧，返回式气垫床冷渣机，中国专利，No.2005 2005 0540.7（2005）。 【10】 毛鸿禧，大容量返回式气垫床冷渣机，中国专利，No.2006 2001 6928.X（2006）。 【11】 毛鸿禧，流化床锅炉安全经济运行与炉底渣的排放与冷却第五屆国际热电联产分布式能源年会论文集，2004年10 月北京。 【12】 中国华电集团公司，新型SC型气槽式冷渣机应用研究科技项目验收意见，中国华电科函［2005］58号，2005-4-29。 【13】 游  宏李文孝蔡祯跃，内江发电总厂高坝发电厂循环流化床锅炉冷渣机改造工作情况汇报，中国华电集团公司CFB锅炉冷渣机现场会技术交流资料，2005.07.05-07，宜宾。 【14】 毛鸿禧王伟林，气垫床系列冷渣机专利产品的开发、制造与售后服务，中国华电集团公司CFB锅炉冷渣机现场会技术交流资料，2005.07.05-07，宜宾。 【15】 李文孝等，气垫床冷渣机在高坝发电厂410t/h循环流化床锅炉上的应用，中国电机工程学会2005年年会论文集，2005.8，乌鲁木齐。 【16】 王建华等，华电内江发电总厂#11锅炉冷渣机改造前热力试验报告，四川电力试验研究院，2005年11月。 【17】 王建华等，华电内江发电总厂#11锅炉冷渣机改造后热力试验报告，四川电力试验研究院，2005年11月。

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