超临界循环流化床锅炉(精选12篇)
超临界循环流化床锅炉 篇1
摘要:锅炉内衬设计质量是600MW CFB电站锅炉能否正常运行的一个重要影响因素。在四川白马投产的世界首台600MW超临界循环流化床电站锅炉于2013年通过168h试运行的基础上,对其内衬材料和厚度的选择、敷设内衬材料部位的具体性能要求进行了研究总结,对今后600MW级超临界循环流化床锅炉内衬的设计和安装具有良好的借鉴意义。
关键词:循环流化床锅炉,内衬,设计
0引言
在循环流化床锅炉中,炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升,经炉膛出口进入旋风分离器,在旋风分离器中进行气固两相流的分离,被分离出的固体粒子经回料阀再返回炉膛下部。在循环流化床锅炉运行时,含有燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料,在炉膛—旋风分离器—回料阀—炉膛这一回路中不停的高速循环流动,在炉内进行高效率燃烧及脱硫反应。床料除在这一回路中作外循环流动外,还在重力作用下,沿炉内四壁不断地进行内循环。另外,由于超临界循环流化床锅炉还布置外置床,床料还有一部分通过连接灰 道在回料 器—外置床—炉膛 间形成一 个支路。
燃料中的灰分和石灰反应产物一部分由烟气携带离开锅炉,另一部分烟气带不走的较粗颗粒,经冷却后进入排渣系统,排出炉外。
由于高倍率循环灰的流动,使流化床锅炉炉内磨损十分严重,因此在磨损严重区必须设置防磨内衬,耐磨材料的性能和内衬结构的优劣直接影响锅炉的安全、正常运行。耐磨内衬的基本作用在于对锅炉进行防磨耐火保护与绝热保温,从而提高锅炉和电厂的安全性和经济性。
1电站锅炉各部位内衬分析
1.1600MW超临界循环流化床锅炉内衬主要形式
600MW超临界循环流化床锅炉内衬主要有以下4种形式:
(1)单纯的耐磨内衬:一般是用于受热面管屏处,内衬厚度较薄。内衬材料为耐磨可塑料或SiC自流式耐磨浇注料。主要有炉膛水冷壁下部密相区、炉内屏式受热面管屏下部、炉膛出口区域、分离器进口烟道、旋风分离器区域。
(2)内保温式的耐磨内衬:一般是用于钢板壳体内表面,内衬厚度较厚,内衬材料根据类型分为耐磨、绝热、保温材料,根据材料品种分为有制品和浇注型。主要部位有分离器出口烟道、回料器、外置床以及外置床的进/出口灰道。
(3)不需耐磨的内衬:一般用于炉底风室、后竖井转向室、炉内集箱等处,内衬敷设在受热面管屏或集箱上,内衬厚度较薄。内衬材料不需要耐磨性,仅需耐火、绝热。
(4)不需耐磨的内保温式内衬:一般指钢板壳体式的炉底点火风道等处,内衬厚度较厚,内衬材料有耐火、绝热、保温材料。
1.2点火风道
1.2.1内衬材料作用于点火风道的目的:耐火、绝热、保温
该区域特点是锅炉正常运行时风温在300℃左右,点火时油枪后的温度约为1000℃,点火燃烧器点火瞬时温度高达1500℃左右,风速较高(可达约25m/s)。升温迅速、瞬间温度高,无磨损现象。对耐火材料要求有高的使用温度、抗热震稳定性好,不易脱落。
1.2.2存在问题的处理及探讨
点火风道预燃室是立式布置,圆形截面,耐高温纤维模块是柔性结构,避免了热冲击对内衬材料的影响,使得内衬结构更为稳固可靠,其使用温度约为1425℃,按正常工况使用温度是满足要求的,在实际运行中,若存在调试或风量控制不合理,造成点火段的火焰阻截在高温区域,火焰温度过高,点火时油枪漏油及雾化不均匀等问题存在,将引起燃油喷到内衬材料表面贴壁燃烧,这些情况的发生将造成陶瓷纤维模块烧焦、脱落,引起风道壳体烧红变形。该处有待采用耐火度高的新型轻质耐火材料。
1.3炉底水冷风室
1.3.1内衬材料作用于炉底水冷风室的目的:耐火、绝热
该区域内的风温约为900℃,要保持热风的温度,需减少管屏的吸热,因此需在管屏内壁敷设一层内衬材料,在布风板上采用钟罩式风帽,风室内基本没有漏渣情况。因此,内衬材料采用具有一定强度的耐火浇注料即可。
1.3.2存在问题的处理及探讨
风室顶部(布风板下表面)面积大,布风板处管子分为上下2层,两层间距180mm,若该部位施工内衬材料,存在内衬材料耗量太大,现场施工难度大的问题,若该处采用捣打的耐磨可塑料,其内衬材料用量约为130t,建议该处不设计内衬材料。
1.4炉膛下部密相区
1.4.1内衬材料作用于炉膛下部密相区的目的:防磨
该区域的工作环境为还原性气氛,工作温度达900℃左右,烟气流速约为5m/s,炉膛密相区是CFB锅炉的主要燃烧区域,这里的床料密度高,煤灰颗粒大,磨损严重,且集中了各种开孔,如给煤口、返料口、二次风口等,这些局部开孔会使物料产生扰动、涡流,容易造成局部严重磨损。对内衬材料要求有良好的抗磨性、热震稳定性,且不易脱落。另外,为了尽量减少对受热面吸热的影响,对耐磨材料的导热系数有一定的要求。
1.4.2存在问题的处理及探讨
在实际运行中发现下降粒子流在炉膛四角也会造成磨损,炉膛从上往下,随着粒子流速的增加,其冲击力也增强,故炉膛四角在稀相区沿高度方向每隔5m设置了耐磨浇注料制作的凸台结构,使粒子堆积在凸台上,以减缓粒子流速,改善磨损情况。
在炉膛分叉处集箱和集箱上连接的双面水冷屏,受到两面炉膛密相区颗粒的横向冲刷,床料在该处剧烈扰动,容易造成局部严重磨损,又因双面水冷壁承受的载荷大,工作时工况恶劣,解决该处的防磨有待实际运行后观察总结。
1.5炉内屏式受热面和炉膛出口区域
1.5.1内衬材料作用于炉内屏式受热面和炉膛出口区域的目的:防磨
该区域的颗粒粒径及浓度相对密相区要小,但由于屏式受热面下部处于烟气的迎风面,炉膛出口区域的烟气流发生转向,烟气流通截面发生变化,因此还是存在磨损较为严重的问题,这就要求内衬材料具有一定的耐磨性和导热性。
1.5.2存在问题的处理及探讨
对于炉内屏式受热面下部迎风面,一般是敷设耐磨可塑料,由于屏式受热面是悬吊在炉内,相对来说其稳固性要差一些,底部是仰面的圆弧面,在捣打耐磨可塑料时,其施工性较差,不易捣打密实,故现在有的锅炉在该处改为用自流式耐磨浇注料支模浇灌。但该处管子上密布销钉,由于销钉的阻挡浇注料能否很好地流动到位、浇灌密实,还有待实际运行一段时间的检验。
1.6旋风分离器进口烟道
1.6.1内衬材料作用于旋风分离器进口烟道的目的:防磨
该部位烟速较高(15~25m/s)、工作温度900℃左右,灰浓度较高,磨损严重,耐磨材料要求有良好的抗磨损性能及抗热震性能,防止脱落,对耐磨材料的热导性也有一定要求。
1.6.2存在问题的处理及探讨
由于风速高,高温灰粒的冲击力很大,要求内衬结构具有一定的抗磨损性,热稳定性要好,抗冲击性强,特别是注意选用抗压强度和抗折强度指标较高的耐磨材料。
1.7旋风分离器
1.7.1内衬材料作用于旋风分离器的目的:防磨
白马工程采用汽冷式旋风分离器,旋风分离器是循环流化床锅炉重要的部件,其性能好坏直接影响锅炉的性能,分离器筒体部位工作温度900℃左右,烟气流速高(20~30m/s),灰浓度高,磨损严重,特别是靶区(入口弧向约80°范围)更为严重,顶部耐磨材料施工困难易脱落,分离器锥体部位结构较稳定,锥段下部烟气折返处磨损严重,内衬材料要求有良好的抗磨性能及抗热震性能,防止脱落。对于管屏式的内衬,其耐磨材料的热导性有较高要求。
1.7.2存在问题的处理及探讨
在顶面采用耐磨可塑料,存在现场施工时,由于仰面捣打,可塑料受重力的影响附着力减小,施工困难,这就要求现场施工采用合理的施工工艺,严把质量关,保证内衬材料施工质量。
1.8回料器
1.8.1内衬材料作用于回料器的目的:防磨、绝热、保温
回料器主要作用是把分离器分离下来的物料送到炉膛下部密相区,同时还防止炉内的烟气从返料腿反窜进入回料器。回料器的工作环境也是较为恶劣的,其内是高温渣块,流动的速度较低,要求内衬材料具有一定的抗磨损性。特别是在阀体处,要充分考虑其膨胀对于耐磨内衬的影响,在阀体底板有温度较低的流化风进入回料器,因此该处的耐磨内衬材料还要考虑具有一定的抗结焦能力。
1.8.2存在问题的处理及探讨
因回料器为圆筒结构,内衬材料采用定形的耐磨砖结构,可充分利用圆筒的自锁性来固定耐磨砖,大量减少Y型锚固件的使用,减少锚固件引起的多点传热,改善钢板的受热膨胀,提高内衬材料的稳固性。在回料器直筒部分采用全部砌筑式内衬结构,现场施工方便。耐磨砖和保温砖需经过烧结处理,减少耐磨砖与保温砖的热变形,尽量避免因材料线变化率不同影响保温效果。
1.9分离器出口烟道
1.9.1内衬材料作用于分离器出口烟道的目的:防磨、绝热、保温
该部位处于分离器之后,灰浓度低、灰粒较小、磨损较轻。工作温度900℃左右,内衬材料要求有较好的抗磨损性能及热震性能,防止脱落。
1.9.2存在问题的处理及探讨
600MW超临界循环流化床工程分离器出口烟道尺寸很大,旋风分离器出口到出口烟道顶部的总高度有15.11m,长度约为37.2 m,宽度约为6.8 m,出口烟道流通截面高度为8.52m,整个旋风分离器出口烟道用内衬材料载荷太大,要求对内衬材料分区域设计、分段卸载,对托架的分层高度/承载分析、止推墙的布置、耐磨砖缝及预留膨胀缝的设计均是一个新的课题。
1.10后竖井转向室
1.10.1内衬材料作用于后竖井转向室的目的:绝热保护
该部位内衬主要是保护受热面管屏,特别是在启、停炉时,防止受热面管屏过量吸热。
1.10.2存在问题的处理及探讨
因该处烟气温度高,烟气流动发生转向,气流扰动,易引起金属内护板变形,保温材料也变形脱落,要注意金属内护板膨胀变形的处理。
2内衬材料中膨胀伸缩缝的设置
膨胀伸缩缝的作用在于预留间隙(保证锅炉部件受热后自由地膨胀)、减少炉衬材料本身的热胀应力和限制耐磨层中裂纹继续扩展,因此在浇注型耐磨(火)层中必须留设膨胀缝,保温层中则可不留膨胀缝。在耐磨(火)层中每隔600mm左右设置一条膨胀缝,膨胀缝应呈“T”形交错布置。对于耐磨(火)砖墙中,由于砖缝可吸收一定的膨胀量,仅需在砖墙两端、角部、顶端等处留设一定间隙的膨胀缝。
膨胀缝宽的留设应依据内衬材料的热膨胀率和线变化率2项指标来确定,以免缝宽留设不当,造成耐磨(火)材料挤压损坏或缝宽过大,使灰粒进入膨胀缝,损毁里面的保温材料。整台锅炉膨胀缝材料有硅酸铝耐火纤维毡、硅酸铝耐火纤维绳等。
3内衬材料导热系数在 600 MW超临界循环流化床锅炉设计中的重要性
内衬材料导热系数在锅炉内衬运用中分下面两种情况:
(1)在循环流化床锅炉中对于管屏式受热面上敷设的耐磨材料,为了尽量减少对受热面吸热的影响,同时尽量与锅炉热力计算采用数据一致,要求在其上敷设耐磨(火)材料的导热系数在一定的范围内,同时满足锅炉热力计算和传热的要求。
(2)对于内保温式的绝热内衬结构,内衬材料导热系数的大小直接影响锅炉的内衬结构情况,要求在保证内衬材料强度、容重、使用温度的情况下尽量采用小的导热系数,可减少锅炉内衬厚度,大大降低锅炉载荷,使锅炉的吊挂布置等方面得到改善,并且能够降低外壁温度,减少锅炉的散热损失,提高电厂的经济性。
4结语
对于循环流化床锅炉来说,合理的炉衬结构、优良的材料品质、良好的施工及养护、科学的运行和维护,这几方面结合起来才能使锅炉内衬更好地起到保证锅炉正常运行的作用。锅炉设计单位、耐磨材料生产厂家、电厂及安装施工单位应加强横向联系,为解决循环流化床锅炉的防磨、绝热、保温提供理论依据,以保证循环流化床锅炉长期稳定安全的运行。
超临界循环流化床锅炉 篇2
一、填空:
1、循环流化床锅炉简称CFB锅炉。
*
2、型号YG75-5.29/M12的锅炉,其额定蒸发量75t;其额定蒸汽压力5.29MPa。
3、流体的体积随它所受压力的增加而减小;随温度的升高而增大。4、1工程大气压=9.80665×104Pa。
5、流体的流动性是流体的基本特性。
6、流体是液体和气体的总称。
7、管道产生的阻力损失分为沿程阻力损失和局部阻力损失两种。
8、管道内流体的流动状态分为层流和紊流两种。
9、锅炉受热面表面积灰或结渣,会使管内介质与烟气热交换时的传热量减小,因为灰渣的热导率小。
10、朗肯循环是由等压加热、绝热膨胀、定压凝结放热、等熵压缩四个过程组成。
11、液体在管内流动,管子内径增大时,流速降低。
12、标准状态是指压力为1物理大气压、温度为0℃的状态。
13、比热是指单位质量的物质温度升高1℃所吸收或放出的热量。
14、热电偶分为普通型热电偶和铠装热电偶两种。
15、热电阻温度计是应用金属导体的电阻随温度变化的规律制成的。
16、饱和温度和饱和压力是一一对应的,饱和压力越高,其对应的饱和温度越高。若水温低于水面上压力所对应的饱和温度,这样的水称为不饱和水;若水温高于水面上压力所对应的饱和温度,这样的水称为过热水。
17、水蒸汽凝结放热,其温度保持不变,主要放出汽化潜热。
18、蒸汽锅炉按其用途可分为电站锅炉和工业锅炉。
19、锅炉设备包括本体和辅助设备两大部分。
20、火力发电厂生产过程的三大设备是锅炉、汽轮机和发电机。
*
21、燃料在炉内的四种主要燃烧方式是层状燃烧、悬浮燃烧、旋风燃烧和流化燃烧。
22、煤的成分分析有元素分析和工业分析两种方法。
23、煤的发热量的高低是由碳、氢元素成分决定的。
24、煤的元素分析成分中的可燃元素是碳、氢、硫。
25、根据燃料中的挥发分含量,将电厂用煤划分为无烟煤、烟煤和褐煤。
26、煤灰的熔融性常用三个温度表示它们是变形温度、软化温度、融化温度。在通常情况下控制炉膛出口烟温比变形温度低50-100℃。
27、氢是煤中单位发热量最高的元素,硫是煤中可燃而又有害的元素。
28、灰分是煤中的杂质成分,当其含量高时,煤的发热量降低燃烧效率降低。*
29、发生燃烧必须同时具备三个条件可燃物质、氧化剂和着火热源。
30、单位数量的燃料完全燃烧时所需的空气量称为理论空气量。
31、实际空气量与理论空气量之比值称为过量空气系数。
*
32、煤在炉内的燃烧过程大致可分为三个阶段着火前的准备阶段、燃烧阶段和燃尽阶段。
*
33、所谓锅炉热效率,就是锅炉的有效利用热量占输入锅炉热量的百分数。
34、计算锅炉热效率有两种方法,即正平衡法和反平衡法,火力发电厂一般采用
反平衡法。
35、在室燃炉的各项热损失中排烟热损失是其中最大的一项。
36、与锅炉热效率有关的经济小指标有排烟温度、氧量值(二氧化碳值)、一氧化碳值、飞灰可燃物、炉渣可燃物等。
37、锅炉所用阀门按其用途可分为截止阀、调节阀、逆止阀、减压阀。
38、逆止阀是用来自动防止管道中的介质倒流。
39、截止阀是用于接通和切断管道中的介质。
40、电气除尘器是利用电晕放电,使烟气中的灰粒带电,通过静电作用进行分离的装置。
41、燃煤锅炉的烟气中含有大量的飞灰,若飞灰随烟气直接排入大气将严重污染环境,为此电厂锅炉中都要装设除尘器。
42、发电厂常用的除尘器有湿式除尘器、电气除尘器、陶瓷多管除尘器。
43、电厂的除灰方式分为水力除灰和气力除灰两种。
44、风机按其工作原理分为离心式和轴流式两大类。
45、后弯叶片可以获得较高的效率,噪声也较小;前弯叶片可以获得较高的压力。
46、风机特性的基本参数是流量、风压、功率、效率和转速等。
47、如果风机故障跳闸,而在跳闸后未见异常,应重合闸一次。
48、离心泵启动前,应关闭出口门,开启入口门。
49、锅炉水循环可分为自然循环和强制循环。
*50、在自然循环锅炉中,蒸发设备是由汽包、水冷壁管、下降管、联箱所组成。其中汽包和下降管不受热。
51、循环流速是表示自然循环的可靠性的主要特性参数。
52、自然循环锅炉的主要故障:上升管中工质产生循环停滞、循环倒流和汽水分层下降管带汽等。
53、蒸汽中杂质主要来源于给水,是以机械携带和选择性携带两种方式进入蒸汽中。
*
54、锅炉的水处理分为锅内水处理和锅外水处理。
55、锅炉负荷增加,蒸汽温度增加。
*
56、锅炉排污分为连续排污和定期排污两种。
57、锅炉的排污率是指排污量占锅炉蒸发量的百分数。
58、影响汽包内饱和蒸汽带水的主要因素有锅炉负荷、蒸汽压力、蒸汽空间高度和炉水含盐量。
*
59、根据换热方式,过热器分为对流式过热器、辐射式过热器和半辐射式过热器。
60、对流过热器按烟气与蒸汽的流动方式可分为顺流、逆流、双逆流和混流。61、热偏差产生的原因是工质侧的流量不均和烟气侧的热力不均。62、对流过热器的汽温特性是负荷增加,过热器出口汽温升高。63、过热器管内工质吸热不均的现象,称过热器的热偏差。64、喷水减温器具有结构简单,调节灵敏,易于自动化的优点。65、在锅炉起动时,为保护省煤器,在汽包与省煤器之间装设省煤器再循环。66、省煤器的出水管与汽包的连结采用加装套管的方式。*67、安全门分为控制安全门和工作安全门,其作用是当蒸汽压力超过规定值,安全门能自动开启,将蒸汽排出使压力恢复正常。
68、轻型炉墙一般由耐火粘土层、硅藻土砖层和绝热材料组成。69、锅炉的水压试验是锅炉在冷状态下对锅炉承压部件进行的一种严密性检查。
70、水压试验分为工作压力下的水压试验和超压水压试验。71、燃烧室和烟道的严密性试验分为正压试验法和负压试验法。72、烘炉是利用一定的热量将炉墙内的水分从炉墙表面排除出去。
73、烘炉分为两个阶段:炉墙在施工期间的自然干燥阶段和加热烘烤阶段。*74、煮炉是利用碱性溶液,清除锅炉内壁产生的铁锈、沾染的油脂、水垢及其它脏物。
75、煮炉常用的碱性溶液有氢氧化钠、磷酸三钠和无水碳酸钠。76、蒸汽吹洗时汽流对异物的冲刷力与额定工况时汽流的冲刷力之比称为吹管系数。
77、锅炉设备安装完毕并完成分部试运行后必须通过72h整套试运行。*78、根据锅炉起动前所处的状态的不同,起动分为冷态起动和热态起动。
79、锅炉上水的水质应为除过氧的除盐水。
80、锅炉上水完毕后,若汽包水位继续上升,说明进水阀未关严,若水位下降,说明有漏泄的地方。
*81、在锅炉起动过程中,当汽压升至0.1~0.2MPa时,应关闭所有的空气门,汽压升至0.2~0.3MPa时,应冲洗 汽包水位计。
82、锅炉起动并汽时,起动锅炉的汽压低于母管0.05~0.1MPa,汽温比额定值低30~60℃;汽包水位低于正常水位30~50mm。
*83、锅炉的停运分为正常停炉和事故停炉。
84、为防止停炉后汽包壁温差过大,应将锅炉上水至最高水位。85、停用锅炉的保养方法有湿法防腐和干燥保护法两种。86、干燥保护法是使停用锅炉内部金属表面经常保持干燥或使金属表面与空气隔绝,达到防腐的目的。
87、保持运行时蒸汽压力的稳定主要取决于锅炉的蒸发量和外界负荷。*88、引起水位变化的主要因素是锅炉负荷、燃烧工况、给水压力。
89、沿着烟气的流动方向,烟道负压逐渐增加。
90、汽压变化时,无论是外部因素还是内部同位素,都反映在蒸汽流量上。*91、若在水位计中看不见水位,且用叫水法叫不上来,称严重缺水应紧急停炉。*92、锅炉的燃烧事故包括炉膛灭火和烟道再燃烧。
93、循环流化床锅炉的物料是由应床料,锅炉运行中加入的燃料和脱硫剂,返送回来的飞灰以及燃料燃烧后产生的其它固体物质等组成,其中飞灰和炉渣是锅炉的料。
94、物料循环倍率的大小主要决定于物料回送量。95、循环流化床内的传热主要通过物料对受热面的对流传热和固体、气体间的辐射换热实现的。
96、床温升高,循环流化床炉内传热系数增大。
97、物料循环倍率增加,炉内物料浓度增大,传热系数增大。98、循环流化最大特点是燃料通过物料循环系统在炉内循环反复燃烧,使燃料颗粒在炉内停留时间增加,达到完全燃烧。99、影响循环流化床锅炉物料浓度分布的因素有流化速度、物料颗粒特性、循环倍率、给料口高度、回料口高度、二次风口位置等。
100、循环流化床锅炉最低风量是指热态下保证料层不结焦的最低流化风量。*101、循环流化床锅炉受磨损的受热面有进埋管、水冷壁、空气预热器和省煤器。
102、布风板的结构型式主要有V字型、回字型、水平型和倾斜型。103、布风板均匀性检查有三种方法:火钩探测、脚试法和沸腾法。*104、虚假水位现象是由于负荷突变造成压力变化引起炉水状态发生改变而引起的。
*105、当省煤器损坏时,排烟温度降低,给水流量不正常的大于蒸汽流量,炉膛负压减小。
106、停炉冷却过程中汽包上、下壁温差不应超过50℃,否则应降低降压速度。107、锅炉热平衡中,表示化学不完全燃烧热损失。
108、锅炉的启动过程包括启动前的准备、上水、点火、暖管和升压、并汽。109、锅炉发生严重缺水时,此时向锅炉进水会引起汽包和水冷壁产生较大热应力,甚至导致水冷壁爆破。
110、物料循环系统包括物料分离器、立管和回料阀三部分。
111、气流速度一定,随着物料颗粒直径的减小,炉膛上部物料浓度增加。112、在火力发电厂中,实现化学能向热能转变的设备是锅炉。
二、判断:
*
1、排烟温度越低,排烟热损失越大。(×)
2、循环流化床锅炉正常运行时的一次风量低于临界风量。(×)
3、炉内加入石灰石粉后,可除去炉内的SO2,降低NOX的含量。(√)*
4、循环流化床锅炉几平可以燃用所有固体燃料,包括劣质燃料。例 如泥煤、油页岩等。(√)
5、二次风口大多数布置在给煤口和回料口以上的某一高度。(√)
6、循环流化床锅炉装设了物料分离器,使烟气中飞灰浓度减小,受热面基本不存在磨损问题。(×)
7、循环流化床锅炉炉床结焦时,减小一次风量,使之低于流化风量,炉内平均温度降低,结焦减轻。(×)
8、若锅炉发生微满水,应适当减小给水量,必要时,可开启事故放水门。(√)
9、锅炉缺水时,应严禁向锅炉进水,立即熄火停炉。(×)
10、在汽包水位计中不能直接看到水位,但用叫水法仍然使水位出现时,称轻微缺水。(√)
*
11、给水流量不正常地大于蒸汽流量,汽包水位降低,说明省煤器损坏。(×)
12、锅炉负荷增加,汽压升高,汽温降低。(×)
13、锅炉严重满水时,应立即放水,尽量恢复正常水位。(×)
14、锅炉的排污率越大,蒸汽的品质越高,电厂经济性越好。(×)*
15、连续排污的目的是连续地排除炉水中溶解的部分盐分,使炉水含盐量和其它的水质指标保持在规定范围内。(√)
16、自然循环的循环倍率越大,水循环就越安全(但不能过大)。(√)
17、机械不完全燃烧热损失是最大一项热损失。(×)
18、煤中挥发分的析出是在燃烧阶段完成的。(×)
19、燃料在炉内燃烧时,送入炉内的空气量是理论空气量。(×)20、送入炉内的空气量越多,燃烧越完全。(×)
21、对同一台锅炉而言,随着锅炉负荷的增加,锅炉的散热损失增大。(×)
22、用热电偶温度计测量的温度与制作热电偶用的材料没关系。(×)
23、处于平衡通风的锅炉,炉膛内的压力略低于外界的大气压力。(√)
24、闸阀允许流体两个方向流动。(√)
25、当发现风机轴承温度过高时,应首先检查油位、油质和轴承冷却水的运行情况。(√)
26、锅炉经过大修或检修后必须消除“七漏”。(√)
27、省煤器吸收烟气的热量,将水加热成饱和蒸汽。(×)
28、对流受热面的低温腐蚀是由于烟气中的水蒸汽在管壁上凝结造成的。(×)
29、锅炉水压试验降压时,速度均匀缓慢,一般降压速度为0.3-0.5MPa/min。(√)
30、锅炉起动时,上水至最高水位,锅炉停炉后,保持最低可见水位。(×)
31、过热蒸汽压力过高,会使安全门动作,造成大量排汽损失,影响电厂的经济性。(√)
32、汽压的变化,对汽包的水位没有影响。(×)
33、停炉后30min,开启运热器疏水门,以冷却过热器。(×)
34、锅炉水冷壁结渣,排烟温度升高,锅炉效率降低。(√)
35、炉膛的负压越小越好。(×)
36、水分的蒸发和挥发分的析出是在着火前的准备阶段完成的。(√)
37、过量空气系数越大,说明送入炉内的空气量越多,对燃烧越有利。(×)
38、受热较弱的上升管,容易出现循环停滞。(√)
*
39、锅炉连续排污地点是水冷壁下联箱,定期排污是从汽包蒸发面附近引出。(×)
40、煮炉是为了清除锅炉在长时间运行过程中出现的盐垢。(×)
41、锅炉起动时,需打开向空排气门及过热器出口疏水门,以便排出过热器内的积水,保护过热器。(√)
42、当过热器受热面本身结渣和严重积灰时,蒸汽温度降低。(√)
43、在定期排污前,应将水位调整至低于锅炉正常水位。(×)
44、循环流化床内煤粉颗粒尺寸对炉内传热量没有影响。(×)
*
45、循环流化床的布风板能够合理分配一次风,使通过布风板和风帽的一次风流化物料,使之达到良好的流化状态。(√)
46、水分的蒸发和挥发分的析出是在着火前的准备阶段完成的。(√)
47、锅炉升温升压过程中,多次进行排污、放水,其目的是为了提高蒸汽品质。(×)
*
48、二次风的作用一是补充空气量,二是对烟气进行横向扰动,消除局部温度过高。(√)
49、锅炉的热平衡是指锅炉在正常运行时,输入锅炉的热量与从锅炉输出的热量相平衡。(√)
50、在锅炉停用期间,为防止汽水系统内部遭到溶解氧的腐蚀,应采取保养措施。(√)
51、非机械回料阀靠回料风气力输送物料,运行中通过改变通风量来调节回料量。(√)
52、氧是煤中的杂质,其含量越高,煤的放热量也越高。(×)
三、选择填空:
1、锅炉的给水含盐量越高,排污率(A)。A、越大 B、不变 C、越小
2、在锅炉起动过程中,为了保护省煤器的安全,应(A)。A、正确使用省煤器的再循环装置 B、控制省煤器出口烟气温度 C、控制给水温度
3、锅炉正常停炉一般是指(A)。
A、计划检修停炉 B、非计划检修停炉 C、因事故停炉 *
4、在锅炉排污前,应(A)给水流量。
A、增加 B、减小 C、不改变
5、所有的水位计损坏时,应(B)。A、继续运行 B、紧急停炉 C、故障停炉
6、炉膛负压表的测点装在(B)处。A、炉膛上部靠近前墙 B、炉膛上部靠近炉膛出口 C、省煤器后
7、锅炉煮炉时,炉水不允许进入(C)。A、汽包 B、水冷壁 C、过热器
8、锅炉煮炉时,只使用(A)水位计,监视水位。A、一台 B、所有的 C、临时决定
9、新安装锅炉的转动机械须进行(B),以验证其可靠性。A、不少于4h的试运行 B、不少于8h的试运行 C、不少于30min的试运行
10、锅炉校正安全门的顺序是(B)。A、先低后高(以动作压力为序)B、先高后低(以动作压力为序)C、先简后难
11、云母水位计表示的不位(A)汽包中的真实水位。A、略低于 B、略高于 C、等于
*
12、省煤器的磨损是由于烟气中(C)的冲击和摩擦作用引起的。A、水蒸汽 B、SO3 C、飞灰颗粒
*
13、最容易发生低温腐蚀的部位是(C)。A、低温省煤器冷端 B、低温空气预热器热端 C、低温空气预热器冷端
14、工质入口端的烟气温度低于出口端的烟气温度的过热器是(B)布置的。A、顺流 B、逆流 C、双逆流
15、降低炉内过量空气系数,排烟热损失(B)。A、增加 B、减小 C、不变
16、在正常运行中,若发现电动机冒烟,应(C)。A、继续运行 B、申请停机 C、紧急停机
17、风机运行时,如因电流过大或摆动幅度大的情况下跳闸,(C)。A、可强行起动一次 B、可在就地监视下起动 C、不应再强行起动
18、进行水压试验时,环境温度应高于(C)。A、10℃ B、20℃ C、5℃
*
19、锅炉检验用的照明电压应为(C)伏。A、36 B、24 C、12 20、转动机械起动前,油箱油位为油箱高度的(B)。A、1/3~1/2 B、1/2~2/3 C、2/3~3/3
21、陶瓷多管式除尘器属于(C)。
A、湿式除尘器 B、电气除尘器 C、干式除尘器
22、碳的发热量(B)氢的发热量。A、大于 B、小于 C、等于
23、导致锅炉受热面酸性腐蚀的元素是(B)。A、碳 B、硫 C、氧
*
24、(A)负责把炉膛内的烟气排出炉外,保持炉内的压力。A、引风机 B、送风机 C、二次风机
25、过热蒸汽的过热度越高,则过热热(A)。A、越大 B、越小 C、不变
26、气体的内动能主要决定于气体的(A)。A、温度 B、压力 C、比容
27、不含水分的饱和蒸汽称为(B)。
A、湿饱和蒸汽 B、干饱和蒸汽 C、过热蒸汽
28、排烟温度一般采用(C)测量。
A、压力式温度计 B、热电偶温度计 C、热电阻温度计
29、煤的化学成分中可燃元素有碳〈C〉、硫〈S〉一部分和(C)。A、氧(O)B、氮(N)C、氢(H)
30、在燃烧低挥发分煤时,为加强着火和燃烧,应适当(A)炉内温度。A、提高 B、降低 C、不改变
31、自然循环系统锅炉水冷壁引出管进入汽包的工质是(C)。A、蒸汽 B、饱和水 C、汽水混合物
32、若流入上升管的循环水量等于蒸发量,循环倍率为1,则产生(A)现象。
A、循环停滞 B、循环倒流 C、汽水分层
33、在正常运行状态下,为保证蒸汽品质符合要求,运行负荷应(B)临界负荷。
A、大于 B、小于 C、等于
34、随着蒸汽压力的增加,蒸汽的湿度(A)。A、增加 B、减小 C、不变
35、锅炉负荷增加,对流过热器出口汽温(A)。A、升高 B、降低 C、不变
36、省煤器内壁腐蚀起主要作用的物质是(B)。A、水蒸汽 B、氧气 C、一氧化碳
37、锅炉进行超压水压试验时,云母水位计(B)。A、也应参加水压试验 B、不应参加水压试验
C、是否参加试验无明确规定
38、锅炉暖管的温升速度大约控制在(A)。A、2~3℃/min B、4~5℃/min C、6~7℃/min
39、锅炉在升温升压过程中,为了使锅炉水冷壁各处受热均匀,尽快建立正常水循环,常采用(B)。
A、向空排汽 B、定期排污、放水 C、提高升温速度 *40、(C)开启省煤器再循环。
A、点火前 B、熄火后 C、锅炉停止上水后
41、需进行大修的锅炉停炉时,原煤斗中的煤应(A)。A、用尽 B、用一半 C、装满
42、锅炉停止供汽4~6h内,应(A)锅炉各处门孔和有关风门档板,以免急剧冷却。
A、严密关闭 B、半开半关 C、打开
43、水冷壁管内壁结垢,会导致过热器出口汽温(C)。A、升高 B、不变 C、降低
44、饱和蒸汽的带水量增加,过热器出口汽温(C)。A、升高 B、不变 C、降低
*
45、汽包正常水位允许变化范围是(B)。A、±40mm B、±50mm C、±60mm
46、一次水位计的连通管上的汽门泄漏,水位指示值(A)。A、升高 B、降低 C、不变
47、一次水位计的连通管上的水门和放水门泄漏,则水位计指示值(B)。A、升高 B、降低 C、不变
*
48、当锅炉燃烧系统发生异常时,最先反映出来的是(C)的变化。A、汽压 B、汽温 C、炉膛负压
49、锅炉送风量增加,烟气量增多,烟气流速增大,烟气温度升高,过热器吸热量(B)。
A、减小 B、增大 C、不变
50、当过量空气系数不变时,锅炉负荷变化,锅炉效率也随之变化。在经济负荷以下,锅炉负荷增加,锅炉效率(C)。
A、不变 B、降低 C、提高
51、送风量增大,CO2指示值(C),O2指示值增高。A、增高 B、不变 C、降低
*
52、水冷壁、省煤器泄漏时,应(B)。A、紧急停炉 B、申请停炉 C、维持运行
*
53、给水流量不正常地大于蒸汽流量,排烟温度降低,烟道有泄漏的响声,说明(C)。
A、水冷壁损坏 B、过热器损坏 C、省煤器损坏
54、炉膛负压摆动大,瞬时负压到最大,一、二次风风压不正常,降低汽温,汽压下降,说明此时发生(B)。
A、锅炉满水 B、锅炉灭火 C、烟道再燃烧
55、锅炉发生满水现象时,过热蒸汽温度(C)。A、升高 B、不变化 C、降低
56、在煤粒的整个燃烧过程中(C)燃烧所占的时间较长。A、氢 B、挥发分 C、焦炭
57、回料立管中流动的介质是(C)。A、空气 B、物料 C、气体与物料混合物
58、循环流化床的一次风通常是(A)。A、空气 B、烟气 C、气粉混合物
59、循环流化床的床温超过其允许温度会使脱硫效果(C)。A、更好 B、没影响 C、下降
60、循环流化床锅炉磨损较严重的受热面是(B)。A、水冷壁 B、埋管 C、过热器
61、随着蒸汽压力的提高,蒸汽的溶盐能力(A)。A、增加 B、不变 C、减小
62、通过(C)可减少炉水含盐量。A、汽水分离 B、蒸汽清洗 C、锅炉排污
63、烟气走廊的形成导致过热器的热偏差(A)。A、严重 B、减轻 C、没有影响 64、运行记录应(A)h记录一次。A、1 B、2 C、3 65、当汽压降低时,由于饱和温度降低,使部分水蒸发,将引起炉水体积的(A)。
A、膨胀 B、收缩 C、不变
66、在锅炉蒸发量不变的情况下,给水温度降低时,过热蒸汽温度升高,其原因是(B)。
A、过热量增加 B、燃料量增加 C、加热量增加
67、防止空气预热器低温腐蚀的最根本的方法是(A)。A、炉前除硫 B、低氧运行 C、末级空气 预热器采用玻璃管 68、V字形布风板中间风速(A)周边风速。A、高于 B、低于 C、等于
69、若床料颗粒直径相同,气流速度增加,流化床的料层高度(C)。A、不变 B、减小 C、增加
70、循环流化床锅炉在起动时,由(A)供给燃烧所需的空气量。A、一次风 B、二次风 C、播煤风
71、循环流化床锅炉回料阀突然停止工作时(B)。A、汽温、汽压急剧升高,危及正常运行
B、炉内物料量不足,汽温、汽压急剧降低,危及正常运行 C、不影响正常运行
72、循环流化床锅炉,流化速度小于临界流化速度后,增加流化速度,料层高度
(A)。A、增加 B、不变 C、减小
四、问答题:
1、运行中对锅炉进行监视和调节的主要任务是什么? 答:(1)使锅炉的蒸发量适应外界负荷的需要。(2)均衡给水,维持汽包水位正常。(3)保证正常的汽压和汽温。(4)保证蒸汽品质合格。
(5)维持经济燃烧,尽量减少热损失,提高锅炉效率。
(6)注意分析锅炉及辅机运行情况,如有失常应及时处理,以防止事故的发生和扩大。
2、何谓实际水位,指示水位和虚假水位?
答:实际水位是汽包内真实的水位。它是观察不到的。
指示水位是水位计中所看到的水位。由于水位计放在汽包外部向外散热,使水位计内水柱温度低于汽包内饱和温度,造成水位计中水柱的密度增加,使指示值偏
低。
虚假水位是在锅炉负荷突然变化过程中出现的不真实水位。锅炉负荷急剧增加时,汽包压力突降,此压力所对应的饱和温度降低,低于汽包内炉水温度,使炉水和汽包壁放出大量热量,这些热量又来蒸发炉水,于是炉水内汽泡增加,汽水混合物体积膨胀用,促使水位很快上升,形成虚假水位。当炉水产生的汽泡逐渐逸出水面后,汽水混合物的体积又收缩,水位又下降。
3、简述影响循环流化床锅炉出力不足的因素。
答:(1)分离器效率低,物料分离器的实际运行效率达不到设计要求。(2)燃烧份额的分配不够合理。(3)燃料的粒径份额与锅炉不适应。(4)受热面布置不合理。
(5)锅炉配套辅机的设计不合理。
4、循环流化床锅炉结焦的原因有哪些?
答:(1)操作不当,造成床温超温而产生结焦。
(2)运行中一次风量保持太小,低于最低流化风量,使物料不能很好流化而堆积,导致炉内温度降低,锅炉出力减小,这时盲目加大给煤量,必然造成炉床超温结焦。
(3)燃料制备系统选择不当,燃料级配过大,粗颗粒份额较大,造成密相床超温而结焦。
(4)燃煤煤种变化太大。
5、简述锅炉自然循环的形成。
答:利用工质的密度差所形成的水循环,称为自然循环。在冷态时,管中的工质(水)是不流动的。在锅炉运行时,上升管接受炉膛的辐射热,产生蒸汽,管中的工质是汽水混合物。而下降管布置在炉外不受热。管中全是水。由于汽水混合物的平均密度小于水的密度,这个密度差促使上升管中的汽水混合物向上流动,进入汽包,下降管中的水向下流动进入下联箱,补充上升管内向上流出的水量,只要上升管不断受热,这个流动过程就会不断地进行下去。这样,就形成了水和汽水混合物在蒸发设备循环回路中的连续流动。
6、炉膛水冷壁管的磨损机理。答:因为YG75-5.29/M12的布风板结构为V型,因此在循环流化床锅炉炉膛内,是典型的流体动力学结构“环一核”。在内部核心区内,颗粒团向上流动,而在外部环状区,固体物料沿炉膛水冷壁面往下回流。环状区的厚度从床底部到顶部逐渐减薄,环状区的平均厚度从实验室装置的几毫米到变化为大型循环流化床锅炉的几十厘米,固体物料沿炉膛水冷壁面向下回流是水冷壁管产生磨损的主要原因,炉膛水冷壁管的严重磨损通常与回流物料突然改变方向有关,突然改变方向的部位有:(1)水冷壁与卫燃带的分界面处。(2)膜式水冷壁的表面缺陷和焊接缺陷处。(3)水冷壁其它有凸出的部位。
7、简述循环流化床的工作原理?
答:燃料由给煤器进入炉内,而助燃的一次风由炉床底部送入,二次风由二次风口送入,燃料在炉内呈流化状态燃烧,燃烧产物——烟气携带一部分固体颗粒离开炉膛进入物料分离器。物料分离器将固体颗粒分离出来返送回炉床内再燃烧,烟气排出进入烟道。如此反复循环,形成循环流化床。
8、物料循环系统必须具备的条件是什么? 答:(1)保证物料高效分离。(2)稳定回料。
(3)防止炉内烟气由回料系统窜入分离器。(4)回料量应连续并可调。
9、造成循环流化床锅炉物料流化不良,回料系统发生堵塞的原因有哪些? 答:(1)回料阀下部风室落入冷灰,使流通面积减小。
(2)风帽小孔被灰渣堵塞,造成通风不良。
(3)风帽的开孔率不够,不能满足流化物料所需的流化风。(4)回料系统发生故障。(5)风压不够。
循环流化床锅炉磨损问题浅析 篇3
关键词:流化床锅炉 磨损 防磨措施
1 概述
20世纪中期,随着工业的迅猛发展,煤燃烧技术的更广泛应用,由燃煤锅炉产生的污染问题日益严重,迫切要求发展洁净煤技术。在这样一个历史背景下,流化床煤燃烧技术应运而生。流化床锅炉技术作为一种先进的清洁煤燃烧技术,因其特有的优点而得到广泛的发展与应用。其主要优点有:可以进行低温燃烧,保证了燃烧的稳定性;脱硫效率高,烟气中NOx的排放浓度低,有利于环境保护;燃烧强度大,保证了生产的高效性;燃料适应性广,几乎可以燃烧各种煤。
循环流化床锅炉采用介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的流态化燃烧方式,即通常所讲的半悬浮燃烧方式。炉内进行的是一种流态化反应,即高速运动的烟气与其所携带的固体颗粒密切接触,并有大量颗粒返混的过程;炉外,绝大部分高温的固体颗粒被捕集并送回至炉内再次燃烧,如此反复循环。这种燃烧特性导致炉内磨损十分严重,影响锅炉正常使用,甚至会导致生产事故。所以,磨损问题是循环流化床锅炉发展的重要研究课题。
2 磨损的分类及影响因素
物体工作表面的材料在机械、化学和电等作用下,在相对运动中出现不断磨耗的现象即为磨损。根据磨损机理的不同,磨损分为磨料磨损、接触疲劳磨损、冲蚀磨损以及腐蚀磨损等。其中,材料表面受到流体或固体颗粒以一定速度和角度的冲击而造成的磨损为冲蚀磨损。在循环流化床锅炉中,耐火材料受到煤灰颗粒的磨损即为颗粒流的冲蚀磨损。
2.1 烟气流速与飞灰浓度的影响:研究表明,磨损量与烟气流速的三次方成正比。流动飞灰的运动动能和单位时间内冲击到炉内壁的灰粒量受到烟气流速的直接影响。含灰烟气流在较高的循环流化床锅炉的循环率下,会造成炉内壁的严重磨损。此外,磨损量还会随着煤质变差以及灰分和燃煤量的增加而增大。
2.2 颗粒尺寸、形状以及硬度的影响:随着颗粒尺寸的增大,磨损量会随之增大,在锅炉磨损过程中起主要作用的是飞灰中那些尺寸较大的颗粒;燃料颗粒表面越光滑,磨损程度越轻。与被磨材料相比,当颗粒硬度很低时,磨损率通常会十分低;当颗粒硬度接近或高于被磨材料时,磨损率会迅速增加。
2.3 颗粒撞击表面可能性系数的影响:对表面有冲击作用的颗粒份额是决定管壁磨损程度的关键因素。
2.4 受热面及内衬材质的影响:在同等条件下,磨损量随着材料耐磨性能的增加而减小。
2.5 供料量多少的影响:随着供料量的增加,颗粒浓度也会增大。冲击管壁的磨损在其他条件相同的情况下,会随着颗粒浓度的增大而加重磨损。
3 循环流化床锅炉运行中的易磨损部件
3.1 风帽磨损:由于风帽处于沸腾床料激烈的摩擦中,因此磨损较为严重。
3.2 水冷壁磨损:如图1所示,在受热面的磨损当中,水冷壁与耐火材料的交接处是磨损最严重的部位之一。因此,我们将冷水壁的耐磨材料交接处的设计做了图2的修改,以改进磨损严重区的磨损状况。
我队建于2008年,锅炉年连续运行时间约为4320小时,发现锅炉受热面管道磨损严重,为了防止受热面因磨损发生爆管事故,对锅炉水冷壁管、埋管及膜式壁受热面喷涂耐磨镍铬基高硬度高强度耐磨型热喷涂粉芯丝材料进行重新喷涂。
3.3 炉内受热面的磨损:影响炉内受热面磨损的主要因素包括受热面的具体结构和固体物流的流动特性两方面。
3.4 对流烟道受热面的磨损:省煤器、过热器和空气预热器是尾部对于流烟道的三个受热面。进入尾部较多的飞灰颗粒会加剧受热面的磨损,这是影响流烟道受热面磨损的主要原因。
4 防磨的技术措施
4.1 选择合适的防磨材料:防磨材料包括很多,耐火材料、包括碳钢和合金钢在内的金属材料、对金属表面进行喷头处理的材料等。在对耐火材料性能进行分析时,可以从以下四方面进行:第一,分析耐火材料敷设和锅炉性能的相关影响;第二,锅炉的系统热点和整体性能;第三,敷设耐火材料的目的和功能;第四,耐火材料敷设点的工作环境。
4.2 采用合理的结构设计:在对锅炉的不同部位进行优化设计时,应当根据燃烧性能、锅炉运行状况以及各部位的磨损机理等有针对性的进行。
4.3 对材料工作表面进行特殊处理:进行金属表面处理的技术有很多,包括热处理、热浸镀以及电镀和热喷涂等,但是,行之有效的防磨措施当属热喷涂技术。
5 耐火材料的种类及其失效原因
目前,国内的循环流化床锅炉用的耐火材料按照作用可以分为耐磨耐火材料的砖、浇注料以及可塑料和灰浆;耐火保温材料的砖、浇注料和灰浆;耐火材料的砖浇注料和灰浆三类。通常采用磷酸盐砖和浇注料、碳化硅砖和浇注料、耐磨耐火砖和浇注料、硅线石砖和浇注料、刚玉砖和浇注料,以及还有较高档的氮化硅结合碳化硅产品等。
但是,耐火材料的破坏随着大量循环流化床锅炉的相继投入运行,造成了越来越多的事故。据统计,由于耐火材料破坏造成的事故仅次于受热面磨损的第二大事故,占锅炉设备事故率的17%左右。因此,人们越来越重视耐火材料的问题。循环流化床锅炉要想保证正常、经济的运行,关键是合理的维修耐火材料。
通常,耐火材料的失效有以下两方面的原因:
5.1 耐火材料的剥落。耐火材料随着温度的变化会发展膨胀或者收缩,材料的膨胀或者收缩在受到约束后就会在内部产生应力。耐火材料与金属制品相比属于非均质的脆性材料,因此,耐火材料的热导率和弹性较小,除了抗拉强度低、抵抗热应力的破坏能力差外,抗热震性也不高。因此,在热冲击循环的作用下,耐火材料容易开裂剥落而导致整体损坏,这是循环流化床锅炉耐火材料提前失效的重要原因。
5.2 耐火材料的磨损。当耐火材料受到固体物料的冲刷时,耐火材料就会发生破坏,这就是耐火材料的磨损。在循环硫化床内,边角区、旋风分离器以及回送固体物料的管路属于耐火材料的易磨损区。物料从汽包到锥形筒转弯处的冲击区是发生磨损较严重的部位,通常有圆形边缘和光滑明亮的表面是易磨损的锅炉区域。由于随着冲击角的增大也会加重其磨损程度,因此,在设计旋风分离器和烟道等时,应当尽量减小冲击角。
6 结语
在循环流化床锅炉的设计、安装以及运行的过程中,需要考虑的一项十分重要的工作就是磨损问题,同时,磨损问题也应当引起领导高度重视。除了我们从理论上的分析研究外,尚需深入实际进行科学分析,使防磨技术进一步充实、完善。
参考文献:
[1]岳志娟.循环流化床锅炉磨损的原因及及其解决方法[J].能源技术,2009(03).
[2]岳志娟.循环流化床锅炉磨损原因及解决方法[J].电力安全技术,2009(10).
超临界循环流化床锅炉 篇4
CFB锅炉出口烟气中含尘量大, NOx排放相对煤粉炉要低的多, 采用SCR工艺时, 脱硝催化剂飞灰磨损严重, 炉内脱硫产物易导致催化剂中毒, 此外省煤器出口烟温相对较低, 须对省煤器进行分级, 布置难度较大, SCR脱硝工艺应用在CFB锅炉上整体技术经济性不佳。反而SNCR脱硝工艺的反应温度窗口和CFB锅炉炉膛烟气出口温度范围比较吻合, CFB锅炉旋风分离器中的烟气流场的情况非常有利于喷入的还原剂和烟气的良好混合, 并保证了充分的反应时间, 使SNCR脱硝工艺成为CFB锅炉最为适合的烟气脱硝工艺, 并可获得非常较高的脱硝效率, 进而实现CFB锅炉NOx的超低排放。
1 河曲电厂技术特点
河曲电厂锅炉为东方锅炉厂生产的循环流化床、超临界参数, 一次中间再热直流锅炉、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构。
锅炉主要技术参数如下:
锅炉采用床下风道燃烧器的点火方式。
烟气脱硝采用SNCR脱硝工艺, 还原剂采用工业级合格品质的尿素, 设计脱硝效率不小于75%, 排放浓度小于50mg/Nm3。该锅炉炉膛出口BRL工况下烟气温度约为850℃左右, 满足SNCR脱硝工艺800~1100℃最佳反应温度窗口的要求。SNCR喷枪布置在旋风分离器入口, 能够保证还原剂和烟气在旋风分离器内充分混合和反应停留时间。
2 SNCR工艺原理
尿素SNCR的工艺原理是在没有催化剂的情况下, 向800℃~1100℃炉膛中喷入尿素溶液, 尿素溶液与烟气中的NOx反应并生成无危害的N2和H2O。
其反应表示为:
在SNCR系统中, 影响脱硝效率的因素主要有反应温度、NH3与NOx的化学计量比、混合程度、NOx排放浓度、反应时间、氨逃逸率等。SNCR工艺的温度控制至关重要, 若温度过低, NH3的反应不完全, 容易造成氨逃逸;而温度过高, NH3则容易被氧化为NO, 抵消了NH3的脱硝效果。温度过高或过低都会导致还原剂损失和NOx脱除率下降。
3 SNCR脱硝系统说明
电厂购买的袋装颗粒尿素储存在尿素储存间内, 经斗提机送入尿素溶解罐, 与尿素溶解罐中按比例补充除盐水中充分混合溶解, 配制成50%Wt浓度的尿素溶液。溶解罐中溶液通过蒸汽加热维持在40~50℃, 并设置有搅拌器。合格的尿素溶液通过输送泵送入尿素溶液储罐中。
尿素溶液通过多级离心式循环泵输送至锅炉区域进行稀释及尿素溶液计量, 根据锅炉负荷调节尿素溶液供应量, 多余尿素溶液通过环形回路返回尿素溶液储罐。稀释水泵出口的稀释水管路分别与循环泵出来的尿素溶液管路连接, 通静态混合器混合后配置成浓度约为15~20%的尿素溶液输送至锅炉区域。稀释水系统设置压力调节阀, 以保证喷枪入口的尿素溶液压力, 达到要求的喷射效果。
尿素溶液稀释与计量系统通过流量控制阀和压力调节阀自动调节进入每个锅炉注入区域的尿素溶液浓度和流量, 以响应烟气中NOx的浓度、锅炉负荷的变化。
尿素溶液通过稀释与计量之后进入分配系统, 由分配系统分配到各旋风分离器SNCR喷枪区域, 根据运行需要, 对需要不同控制的区域的SNCR喷枪分别进行流量分配, 每支管道上设置流量调节阀及电动控制阀。
尿素溶液管道上设置手动调节阀, 在脱硝系统调试时调整各个喷射器的尿素溶液流量。
尿素溶液支管设置就地流量计, 并设置就地压力表, 监测压力情况。
4 应用分析
众所周知, 影响SNCR脱硝效率的因素主要包括反应温度、氨与烟气的混合程度、停留时间、NOx排放浓度、氨与NOx的摩尔比和氨逃逸率等。以下结合SNCR在河曲电厂的应用情况, 对各影响因素进行分析。
4.1 电厂不同负荷工况的运行参数
通常循环流化床锅炉SNCR脱硝的最佳反应温度在800~1100℃, 由于350MW超临界循环流化床锅炉采用了低床温低床压的技术, 该厂在50%~100%负荷工况下旋风分离器入口运行的烟气温度为在700~880℃之间, 75%负荷以下实际运行烟温均低于上述的最佳反应温度。从上述的运行效果来看, NOx排放也能实现较好的效果, 主要原因是温度降低时, 虽然脱硝反应效率有所下降, 通过分级燃烧的有效控制, 锅炉NOx的生成量也会相对较少。
4.2 NOx排放量与喷氨量的关系
图1为该厂300MW负荷下NOx随喷氨量变化的曲线。
从图1可见, 尿素溶液喷入量从0.22m3/h增加到0.35m3/h时, NOx排放浓度从61.8mg/Nm3多减小到42.7 mg/Nm3, 基本成线型关系。可以将NOx排放浓度作为脱硝系统控制的反馈信号, 用于跟为精确的调节脱硝系统的运行。单从表1显示的情况来看, 低负荷时喷氨量的增加对NOx脱除效果的影响并不十分明显, 反而会造成氨逃逸量的增加, 主要原因为低负荷时烟气温度相对较低, 此时的脱硝效率也较低。
4.3 烟道出口的含氧量与NOx浓度的关系
图2为175MW负荷相同尿素喷入量的情况下, 出口烟道含O2量变化与NOx排放量关系的曲线。
从图2可见, 随出口烟道含氧量的增加, NOx排放量也随之增大, 因此SNCR脱硝系统的运行应控制好出口烟道的含氧量, 即控制好循环流化床过量空气系数、一二次风的分配以及二次风的分级和燃烧组织等。SNCR脱硝在低负荷时, 氧量对NOx排放的影响更为突出。
4.4 氨逃逸与温度的关系
图3为达到相同的NOx排放浓度时氨逃逸随温度的变化曲线。
从图3可见, 达到同样的NOx排放浓度的情况下800℃以上氨逃逸随温度变化较小, 而800℃以下随温度的降低氨逃逸逐渐增加, 700~750℃低温时表现的更为明显。这说明反应温度越低脱硝效率降低的越多, 因此低负荷时应在保证排放达标的情况下更为注意氨逃逸的控制。
5 结论
根据河曲电厂350MW超临界循环流化床锅炉实际的运行情况, 350MW超临界循环流化床锅炉虽然实际的运行温度区间略低于最佳的反应温度区间, 但采用低氮燃烧+SNCR脱硝工艺实现NOx超低排放仍是可行的。350MW超临界循环流化床锅炉通过分级燃烧优化技术, 控制燃烧温度, 调整配风方式, 控制优化燃烧过程, 尤其是低负荷时有效控制烟道中的含氧量, 从而有效降到NOx的排放浓度, 实现NOx的超低排放。
摘要:结合350MW超临界循环流化床锅炉的NOx控制的特点, 本文对河曲电厂350MW超临界循环流化床锅炉SNCR脱硝工艺进行研究, 根据该厂调试、运行期间的技术数据, 对实现NOx超低排放的影响因素进行了分析和总结。
关键词:350MW超临界,循环流化床锅炉,SNCR脱硝工艺,超低排放
参考文献
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循环流化床锅炉的优点 篇5
1、燃料适应性广
这是循环流化床锅炉的主要优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计,燃料仅占床料的1~3%,其余是不可燃的固体颗粒,如脱硫剂、灰渣等。因此,加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。由于床内混合剧烈,这些灼热的灰渣颗粒实际上起到了无穷的“理想拱”的作用,把煤料加热到着火温度而开始燃烧。在这个加热过程中,所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几,因而对床层温度影响很小,而煤颗粒的燃烧,又释放出热量,从而能使床层保持一定的温度水平,这也是流化床一般着火没有困难,并且煤种适应性很广的原因所在。
2、燃烧效率高
循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高,通常在95~99%范围内,可与煤粉锅炉相媲美。循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点:气固混合良好;燃烧速率高,其次是飞灰的再循环燃烧。
3、高效脱硫
由于飞灰的循环燃烧过程,床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内再利用;另外,已发生脱硫反应部分,生成了硫酸钙的大粒子,在循环燃烧过程中发生碰撞破裂,使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。这样循环流化床燃烧与鼓泡流化床燃烧相比脱硫性能大大改善。当钙硫比为1.5~2.0时,脱硫率可达85~90%。而鼓泡流化床锅炉,脱硫效率要达到85~90%,钙硫比要达到3~4,钙的消耗量大一倍。与煤粉燃烧锅炉相比,不需采用尾部脱硫脱硝装置,投资和运行费用都大为降低。
4、氮氧化物(NOX)排放低
氮氧化物排放低是循环流化床锅炉另一个非常吸引人的特点。运行经验表明,循环流化床锅炉的NOX排放范围为50~150ppm或40~120mg/MJ。循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因:一是低温燃烧,此时空气中的氮一般不会生成NOX;二是分段燃烧,抑制燃料中的氮转化为NOX,并使部分已生成的NOX得到还原。
5、燃烧强度高,炉膛截面积小
炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点。其截面热负荷约为3.5~4.5MW/m2,接近或高于煤粉炉。同样热负荷下鼓泡流化床锅炉需要的炉膛截面积要比循环流化床锅炉大2~3倍。
6、负荷调节范围大,负荷调节快
当负荷变化时,只需调节给煤量、空气量和物料循环量,不必像鼓泡流化床锅炉那样采用分床压火技术。也不像煤粉锅炉那样,低负荷时要用油助燃,维持稳定燃烧。一般而言,循环流化床锅炉的负荷调节比可达(3~4):1。负荷调节速率也很快,一般可达每分钟4%。
7、易于实现灰渣综合利用
循环流化床燃烧过程属于低温燃烧,同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣含炭量低(含炭量小于1%),属于低温烧透,易于实现灰渣的综合利用,如作为水泥掺和料或做建筑材料。同时低温烧透也有利于灰渣中稀有金属的提取。
8、床内不布置埋管受热面
循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面,因而不存在鼓泡流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问题。此外,由于床内没有埋管受热面,启动、停炉、结焦处理时间短,可以长时间压火等。
9、燃料预处理系统简单
循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm,因此与煤粉锅炉相比,燃料的制备破碎系统大为简化。
10、给煤点少
循环流化床锅炉烘炉技术优化实践 篇6
关键词 75t/h循环流化床锅炉;耐火耐磨材料特性分析;节能经济;烘炉方案
1 前言
循环流化床锅炉(简称CFB锅炉)除了高效节能、低污染地清洁燃烧优点以外还有一个最大的特点就是燃料适用的广泛性。正因为如此,大多的循环流化床锅炉都燃用了高水份、含灰量极大的劣质煤,燃烧时,烟气中含有大量的飞灰颗粒,这些灰粒以极高的速度冲刷炉壁及其设备,使其表面受到剧烈的磨损,发生局部的严重破坏,甚至导致事故停炉。因此高强度的耐火耐磨材料,在循环流化床锅炉上得到了广泛的应用。这些耐火耐磨材料都在现场施工,不可避免的存有游离水、结晶水等不同形态的湿分。在锅炉升温过程如果水分大量迅速蒸发,产生的蒸汽压力超过内衬的结合力,不均匀的膨胀过快,可能使内衬爆裂脱落,直至大面积坍塌。因此,新施工的不定型耐火耐磨材料的初次烘干即烘炉,是直接关系到循环流化床锅炉启动运行前的一项重要工作,烘炉效果的好坏对于耐火耐磨材料的使用性能和寿命,至关重要。
2 锅炉本体概述
淮南矿业集团电力公司新庄孜电厂#6炉(UG-75/3.82-M44)是无锡华光锅炉股份有限公司开发的产品。其结构简单、紧凑,与传统的煤粉炉炉型相似,锅炉本体由燃烧设备、给煤装置、床下点火装置、分离和返料装置、水冷系统、过热器、省煤器、空气预热器、钢架、平台扶梯、炉墙等组成。布风板以上浓相区炉内墙采用浇注高强度耐磨可塑料;水冷壁外墙采用敷管炉墙结构,外加外护板。高温旋风筒、水平烟道及尾部烟道采用轻型炉墙、护板结构,其中高温旋风筒的设计受现场尺寸条件限制,把原炉型的两个高温旋风筒改造为一个内径达4600mm大的高温旋风筒。针对循环流化床锅炉的特点,在炉室、高温旋风筒等部位选用高强度耐磨可塑料、高强度耐磨砖,以保证锅炉安全可靠运行。
3 烘炉的目标
循环流化床锅炉内部在安装时浇注的耐火耐磨材料,经自然风干,其内部仍存在大量的水分。在干燥过程中,为避免水分快速蒸发而导致内衬损坏,必须使耐火耐磨材料内的水分缓慢析出,充分干燥。然后继续加热到一定温度,使耐火耐磨材料固化,保证耐火耐磨层的高强度,使得锅炉点火启动时耐火耐磨层能缓慢均匀地膨胀,从而达到烘炉的目标。总之,缓慢均匀的加热是保证烘炉质量的关键。
4 烘炉的方案
一般烘炉有木材加小油枪烘炉和热烟气烘炉。新庄孜电厂#6炉在全部施工结束后,进入烘炉阶段,按照施工单位提供的烘炉方案,总共需费用约40万元。其烘炉过程为:烘炉首先采用专供烘炉用的小油枪进行养护,然后用管道油燃烧器对燃烧室进行烘干,最后使用大油枪及启动燃烧器油枪进行旋风分离器和返料器的烘干。第一阶段为110℃低温养护阶段,常温为起点,按10℃/h速率,升温到110℃,恒温24小时;第二阶段为250℃~530℃中温养护阶段,从110℃开始,按10℃/h速率,升温到250℃,恒温24小时;第三阶段为850℃高温养护阶段,从250℃开始,按15℃/h速率,升温到380℃,恒温36小时;在380℃,恒温36小时后,按30℃/h速率进行降温,降到250℃时应逐步停止燃烧器,炉膛温度下降到50℃开启人孔门,自然降温。检查浇注料有无脱落、开裂等现象。该方案经新庄孜电厂技术人员综合讨论后,认为费工、费时,安全性和经济性较差。在组织进行现场工艺分析后,提出了一套新的烘炉方案。
首先布置临时烟气隔断系统,在炉膛出口和旋风分离器出口装设用槽钢,白铁皮和耐火纤维毡等制成的临时隔墙,隔墙上预留50~80mmk孔洞供烟气流通。然后在旋风分离器、进出口烟道侧面、返料器等外部筒体开一定数量的排汽孔以排出湿汽。炉膛内参照密相区的平均温度,分离器参照分离器出口的平均温度,返料器参照返料床的平均温度,作为预定的烘炉曲线比较。
由于新庄孜电厂为煤矿坑口电站,利用煤矿废弃的木材作为烘炉的燃料,使得燃料成本大大降低。6月4日,在联系汽机停运高加后,待给水温度在100℃左右时开始上水,热水烘炉正式开始。在水烘炉过程中定时换水,随后逐步投用高加,保持给水温度在140℃左右,并定期排污,到6月6日热水烘炉结束。目的对炉墙进行内部热烘。在启动燃烧室和水冷风室加入木材后,6月6日点火开始烘烤,维持底部风室温度在350℃左右,启动燃烧室维持温度在300℃左右,7日结束。目的对启动燃烧室和水冷风室的一些轻质耐火材料中少量在施工时加入的水,进行烘干。6月12日,在布风板上铺约200厚的炉渣并加入木材后,烘炉开始。前三天保持炉膛密相区的温度在500℃左右,进行低温烘烤,返料腿处开的排汽孔开始有水汽排出,6月15日,为了提高密相区的温度,启动引风机,同时加大了木材的投入量,返料床的温度逐步升高到300℃,炉膛密相区温度达到约700℃,返料筒及上部的排汽量明显增大,随着时间的延长,木材的投入量的增加,后期的返料床温度已能达到500℃,炉膛密相区温度达到约1000℃,21日烘炉结束。此外,现场人员采用手持式的红外线测温仪监测旋风筒和返料腿的外壁温度,发现温度逐渐升高,在排汽孔出汽量最大时,温度达到90~100℃。实际烘炉温度曲线如下:
#6炉烘炉实际升温曲线
5 小结
循环流化床锅炉热偏差整治 篇7
1 改造前的设备概况
粤嘉公司5、6号炉蒸汽流程如下:饱和蒸汽从汽包引出后, 引入AB侧包覆过热器上集箱, 下行至AB侧包覆过热器的下集箱, 再通过∩型集箱把蒸汽汇合在前墙包覆过热器下集箱, 蒸汽依次流经前墙包覆过热器、炉顶包覆过热器、后墙包覆过热器、并联布置的悬吊管过热器和隔墙包覆过热器, 汇合于隔墙包覆过热器上集箱, 然后至屏式过热器冷段进口集箱, 蒸汽流经屏式过热器冷段受热面 (炉右侧) 加热后进入一级减温器, 然后进入屏式过热器热段受热面 (炉左侧) , 受热后的过热蒸汽经过布置在AB侧管道上的喷水减温器进行二级减温后, 再送至高温过热器加热后, 从高温过热器出口集箱两侧引出, 进入汽轮机高压缸, 做功后的蒸汽再送至锅炉再热器加热, 最后送至汽轮机中低压缸。
其中屏式过热器是由10排管屏并列组成的管组左边为热段右边为冷段, 热段的B侧、冷段的A侧处于炉膛中部。
各根管子由于结构、在烟道中的位置和运行条件不同, 造成各管子中蒸汽的焓增量不同, 这样各管的蒸汽温度和管壁温度就有高有低。严重的时候, 偏差管的壁温甚至超过管材的允许温度, 造成高温损坏, 从而严重威胁锅炉安全运行。过热器内工质的焓增等于每千克蒸汽的吸热量。其大小取决于受热面的热负荷、受热面面积和管内蒸汽流量, 它们之间的关系是
在炉膛中, 由于火焰中心向四周辐射热量给水冷壁, 因此炉膛中间的温度高, 靠近水冷壁的温度低。当烟气离开炉膛进入对流烟道后, 仍然是烟道中间温度高, 两侧温度低。这样, 烟道中间的管子热负荷大, 两侧的管子热负荷小, 因此烟道中间的管子吸热量必然大于烟道两侧管子的吸热量。这种受热不均匀的程度可达10%~30%, 而且离炉膛越近, 不均匀程度越大。对于屏式过热器, 中间管屏的受热最强, 两侧的屏受热较弱。对同一片屏, 最外管圈由于直接接受火焰的辐射受热最强, 而越往里圈的管子由于受外围的遮挡, 受热越弱。因此, 屏式过热器最外管圈是偏差管。工质密度越小, 管内工质流量也越小。当热负荷不均匀时, 还会引起蒸气流量不均匀。因为热负荷高的管子吸热多, 蒸汽温度高、密度小, 蒸汽流动阻力增加, 使流量减少, 进一步加大了热偏差程度。在锅炉运行调整中, 采取尽量保持炉膛两侧燃烧工况、温度分布和烟气流量分布比较均匀但5号炉热屏壁温差达50℃, 为避免偏差管的壁温超过管材的允许温度, 一级减温水用量达17吨多, 总减温水用量约22吨左右, 由此造成经济性下降。
2 设备改造的情况
1) 由于屏式过热器冷段A侧靠近膛中间的温度高, B侧靠近水冷壁的温度低造成冷屏过热器出口A/B侧温差大, 屏式过热器热段B侧靠近膛中间的温度高, A侧靠近水冷壁的温度低造成屏式过热器A/B侧温差大, 如果减少靠炉膛中间的过热器管特别是外圈过热器管的的吸热, 即可缩小A/B侧的壁温汽温差值。同时考虑到主汽减温水用量大 (合计20多吨) , 再热汽温有时达不到额定至的状况, 决定在原5号炉屏式过热器 (热屏) B侧起第1屏进、出口管屏段下弯头部位的耐火耐磨可塑料向上加高3米;采用在管屏外部用网格形式焊制抓钉 (用规格为Φ10, 材质为1Cr18Ni9Ti的圆钢制作而成) , 然后在网格上敷设耐磨耐火铬钢玉可塑料, 敷设厚度约为60mm;同时在原5号炉屏式过热器B侧起第2屏进、出口管屏段下弯头部位的耐火耐磨可塑料向上加高1米;相当于减少了局部过热热的受热面积, 并且由于有弯头外圈过热器管受热面面积减少比内圈多, 在蒸汽流量不变的条件下, 即可有效减少热偏差。
2) 改造后屏式过热器热段壁温差减少了25℃, 减少汽温偏差15℃, 减温水用量明显减少 (10吨 / 时左右) , 机组经济性得到了较大的提高, 在机组常态运行负荷90MW工况运行时可降低煤耗约0.95g/kwh。主再平均汽温的升高5℃, 可降低煤耗0.5g/kwh。
3) 给水调整门开大后, 给水泵转速和给水压力降低, 减少了节流损失, 降低给水泵电耗, 单台月可增上网电量1.5142万kwh, 折算可降低煤耗0.2g/kwh。在燃用同煤种的情况下, 风机电耗有一定的降低。避免因屏式过热器金属壁温超限影响锅炉升温升压, 缩短启动时间, 减少锅炉启动燃油。
4) 由于5号炉过热器减温水取自给水泵出口, 减温水分流部分不经过高压加热器, 减少减温水量提高回热程度, 必然使经济性升高引起的机组煤耗率降低量为:
式中△b机组煤耗率降低量g/KWh,
b机组煤耗率, g/KWh,
△H减温水量减少引起的抽汽做功量的, 减少值, g/KWh,
△Q减温水量减少引起的吸热量减少值;
机组热功率;
Hσ新蒸汽等效热降。
5) 对于具有过热的朗肯循环, 主汽温度升高则吸热平均有效温度T1升高, 放热平均有效温度T1不变, 循环热效率G必然升高
对于5号机组90MW负荷运行时循环效率
标准煤耗的变化
6) 给水泵电耗的降低计算根据改造前后各15天 (8月17日至8月31日及改造后10月17日至10月31日) 的给水泵电耗、主蒸汽流量累计值相除获得给水泵单耗 (k Wh/t汽) 的变化, 然后进行月化、年化计算。
3 结论
1) 炉内受热面受热特性和受热面积的改变:根据屏式过热器布置特点通过调整局部耐磨可塑料的高度, 有针对性减少过热热的同时使各部分受热更加均匀实现减小热偏差, 避免金属管壁超温、减少减温水的用量, A、B侧汽温差缩小。
2) 减温水用量减少后, 通过全开给水调整门降低给水压力已可满足减温水需要, 有效降低给水泵电耗实现节能。
3) 在主再汽温能满足要求的前提下, 配风调整弹性增大, 低负荷时降低风量汽温仍可达到要求, 降低风机电耗。
4) 避免因屏式过热器金属壁温超限影响锅炉升温升压, 缩短启动时间, 减少锅炉启动燃油。
摘要:本文介绍440t/h循环流化床锅炉的结构特点, 针对锅炉过热器热偏差较大问题, 对热屏进行局部增加耐磨料以调整各过热器受热面的受热来成功解决了这一难题。
关键词:循环流化床锅炉,结构特点,热偏差
参考文献
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[2]容銮恩, 骆仲泱, 严建华等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京:中国电力出版社, 1997.
循环流化床锅炉的燃烧控制 篇8
1 循环流化床锅炉的工作原理
循环流化床锅炉正常运行的时候, 炉前给煤系统将燃料送到炉膛里面, 一般送风设有一次风和二次风, 有的厂家会设三次风。一次风是为了保证料层流化和床温控制, 一般通过布风板下方进入到炉膛里面;二次风则是增加炉膛里面的总分量, 保证燃料充分燃烧。
炉膛内的物料在一定的流化风速作用下, 发生剧烈扰动, 形成气固两相流, 部分固体颗粒在高速气流的携带下离开密相区进入稀相区, 其中较大颗粒因重力作用沿炉膛内壁向下流动, 一些较小颗粒随烟气飞出炉膛进入物料分离装置, 进入分离装置的烟气经过固气分离, 被分离下来的颗粒沿分离装置下部的返料装置送回到炉膛, 经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后, 离开锅炉。循环流化床锅炉设有分离效率很高的分离装置, 被分离下来的颗粒经过返料器, 重新进入到炉膛里面, 这样既可以保证燃料的充分燃烧还可以保证炉膛内灰的粒径、浓度保持在一个合适的程度, 所以和传统锅炉相比较, 循环流化床锅炉不仅有辐射传热方式, 还增加了对流以及传热等传热方式, 这样锅炉炉膛里面的导热系数会大大提高。
2 燃烧控制的具体措施
1) 控制料层温度。料层温度又被称为床温, 指的是燃烧密相区内流化物料的温度, 这个参数直接关系到锅炉能否安全稳定运行。测定床温的时候一般采用不锈钢套管热电偶作一次元件, 将其布置在燃烧室密相层中, 距离布风板200~500mm, 插入炉墙深度维持在15mm~25m m之间, 且数量必须大于等于2只。锅炉运行过程中不能忽视料层温度的监视, 通常情况下需要将温度控制在850~950摄氏度, 这是因为温度过低锅炉会出现灭火以及燃烧不稳等情况, 并且这个温度区间也是最佳脱硫脱销温度, 温度过高则容易出现高温结焦, 造成锅炉出现停止运行的事故。所以物料层的温度不能低于800摄氏度, 最高则不能超过970摄氏度。
2) 控制料层厚度。循环流化床有着密相区与稀相区的分别, 密相区内静止物料厚度就是料层厚度, 当煤种一定的时候, 一定的料层差压意味着一定的料层厚度。一般情况下, 通常将风室与密相区上界面之间的差压值减去布风板阻力作为料层差压的监测数值, 料层厚度和差压值之间成正比, 也就是料层厚度越大, 差压值越高。
3) 控制物料浓度。反映炉膛内固体物料浓度参数的就是炉膛差压。一般情况下炉膛差压的监测数值就是测量密相区上界面与炉膛出口之间的压力差值。炉膛差压值、物料浓度、传热系数以及锅炉负荷四者之间成正比, 炉膛差压越大, 锅炉的负荷就越高。在锅炉正常运行的时候, 可以根据负荷调节炉膛差压, 而炉膛差压的控制则是通过煤质、煤粒、石灰石量、物料量及风量等实现的, 通常情况下炉膛差压控制在500~2000Pa区间之间。
4) 控制运行风量。一次风和二次风有着各自的作用, 前面笔者也提到过, 一次风主要是控制锅炉流化和床温的, 二次风则是为了控制总风量。当一次风满足流化和床温需求, 且总风量不足的时候, 可以逐步加大二次风, 二次风随着锅炉负荷的增加而增加。调整一二次风的配比, 也有利于控制NOX的排放。最低流化风量是为了保证和限制流化床启动及低负荷运行的下限风量, 是为了避免风量过低造成流化不良, 锅炉结焦情况的出现。当锅炉点火时, 让一次风量大于最低流化风量, 尽量避免低温结焦情况的出现。当锅炉低负荷运行的时候, 要保证其大于最低流化风量, 一般在冷态试验的时候确定最低流化风量, 测量风量时需加温度补偿。
5) 控制返料温度。通过返料器送回到燃烧室中的循环灰的温度就是常说的锅炉返料温度, 控制返料温度可以起到调节料层温度的作用。返料器是循环流化床锅炉的一个主要部件。它工作的好坏直接影响着锅炉的安全、稳定、经济运行, 首先要保证返料器有稳定流化气源, 启动时调整好返料器的流化风量。在运行中, 要加强监视和控制返料器温度, 防止超温结焦, 一般返料器处的温度最高不宜大于950℃, 当返料器温度过高时, 应及时查明原因并消除。温度过高的时候容易造成返料器结焦, 特别是将无烟煤作为燃料的时候, 无烟煤相比于普通煤更为难燃, 而且存在燃料后燃的情况, 如果不控制好温度, 很容易出现结焦的情况。当温度太高时, 加大返料风量并调整风煤配比、一二次风配比及煤质, 同时需要检查返料器有没有堵塞的情况, 如果有的话, 需要及时进行清除, 以达到保证返料器通畅的目的。
6) 调整锅炉出力。当锅炉运行负荷增加的时候, 这时候应该在少量增加一次、二次风量之后, 在增加煤, 按照少量多次的调整原则调节, 直到出力达到相关要求为止。增加负荷率的速度一般维持在2MW~5MW;当减负荷时, 首先要做的就是减少给煤量, 接着减少一次、二次风量, 同时将一部分底渣放掉, 保证固体物料循环, 必须维持一定的灰平衡, 最终达到降低炉膛差压、改善床料的目的, 直到达到所需出力为止。
3 结束语
运行循环流化床锅炉的时候, 需要结合锅炉当时的负荷情况以及燃用煤质, 对料层差压等多参数情况进行严格监控, 然后不断结合实际情况调整风量、煤量以及返料量, 保证锅炉运行过程中始终保持最佳运行效果, 保证循环流化床锅炉的功效得到最大程度的发挥。
参考文献
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循环流化床锅炉数值模拟研究 篇9
关键词:循环流化床,燃烧,数值模拟
0 引言
循环流化床锅炉具有煤种适应性广、燃烧效率高、满足环境排放标准等诸多优点, 在电站锅炉领域应用广泛, 如何有效地进行CFB锅炉设计和系统性能的预测, 是发展循环流化床锅炉所面临的首要问题。随着计算机数学模型的发展, 在对大型CFB锅炉进行设计和改进时, 利用CFD模拟技术来反映流化床内部和外部的主要物理化学过程, 并预测其静态和动态性能, 逐步成为流化床锅炉设计与研究的一项重要手段并得到迅速发展。
许多研究专家利用CFD模拟技术对循环流化床锅炉进行了不同的模拟研究。雍玉梅等[1]建立流化床燃烧“小室模型”, 对国产130 t/h循环流化床锅炉设计工况的性能进行预测;周新宇等[2]将基于能量最小多尺度方法 (EMMS) 的曳力模型耦合到双流体模型中, 并针对循环流化床内的气固两流动进行了模拟研究;Yang等[3]采用曳力模型为Gidaspow经验关联式的标准双流体模型过度预测了提升管的出口颗粒循环量;Agrawal等[4]认为粗网格模拟由于忽略了亚网格尺度的非均匀流动结构导致曳力被高估。
1 CFB锅炉数值模拟过程
1.1 锅炉数学模型的建立
本文选取某设计公司设计的130 t/h的锅炉, 炉膛本体高度为28.538 m, 宽度为4 m, 深度为7.68 m, 一层风由底部经风帽均匀喷入炉膛, 二次风在炉膛的两侧墙2.8 m和4.2 m高度处分两层布置, 每层设8个风口, 采取前后墙对称的布置方式。锅炉主要设计参数见表1。
在对该锅炉进行数学模型时, 主要是利用GAMBIT软件将炉膛划分为一个个小的计算单元, 并对其分别进行模拟计算。在进行模拟计算时, 为提高网格质量, 采用分区域划分的方式, 将炉膛分为密相区、稀相区和过渡区, 并对燃烧反应集中发生的密相区进行加密处理, 以提高模拟准确性。同时, 由于实验条件限制, 对一次风口进行简化处理, 设置一次风由底部均匀喷入炉膛, 整个模拟对象共划分网格约130万。
1.2 计算模型的选取
本文重点模拟煤粉在循环流化床炉膛内部的燃烧过程, 主要考虑煤颗粒中的组分在气流作用下发生的一系列物理化学反应, 而忽略气固之间的耦合作用。因此在选取计算方程时, 对于气流场的求解采用SIMPL方法求解N-S方程;气固两相间的湍流计算采用RNG k-ε湍流模型;煤粉颗粒的轨迹场采用基于拉格朗日的随机颗粒轨道方法;对于炉内燃烧时的辐射和对流换热采用P1辐射模型;对煤粉挥发份的释放采用双匹配速率模型 (Two Competing Rates Model) ;对于气相的湍流燃烧采用混合分率一概率密度函数 (mixture-fraction/PDF) 模型;对于焦炭的燃烧采用了运动/扩散控制燃烧模型 (kinetics/diffusion-limited char combustion model) ;对于氮氧化物的生成主要考虑了燃料氮和热力氮的生成以及氮氧化物的再燃效应, 采用后处理的方法 (pos-processing) , 其中主要所涉及的模型方程可用数学形式表示如下:
2 结果分析
通过运用fluent软件对炉膛的燃烧过程进行数值模拟计算, 经1 500步计算, 残差曲线收敛。截取炉膛中心截面, 用tecplot进行数据处理, 得到炉膛中央气流速度、温度分布情况见图1、图2。
设置边界条件时, 本文对一次风进行了简化, 由炉膛底部均匀喷入, 二次风由前后墙对称喷入炉膛, 整个炉膛速度最高区域出现在二次风口处;一次风速度较小, 与实际运行中, 一次风经风帽作用, 风速较小相一致。由二次风向上炉膛中央存在一定范围的高速区, 在到达顶端时向炉膛出口方向偏斜, 与实际气流流动状况一致。从上到下依次截取炉膛各个横截面, 对每个截面求取速度加权平均, 结果如图1所示, 炉内气流速度在炉膛底部一、二次风入口处明显较大, 高速区主要集中在密相区部分, 与实际锅炉运行中密相区流动以湍流为主相一致。密相区以上速度明显降低, 与稀相区的的层流运动相一致。
由于本文所选取的循环流化床锅炉为前墙给煤设置, 因此燃烧时前墙温度略高。利用fluent软件模拟的炉膛燃烧, 高温区整体向前墙偏移, 符合实际燃烧。同时, 由图2中的加权平均曲线图看出, 在整个炉膛的高温区集中在二次风口以上的位置, 与实际锅炉燃烧过程中燃烧反应主要发生在密相区相一致。因炉膛底部以冷一次风吹入, 因此炉膛底部温度较低, 在燃烧反应剧烈发生的密相区达到最大, 最后到达炉膛出口时降至1 080 K左右, 与实际运行过程中炉膛的出口烟温接近。
3 结语
结果表明, 利用FLUENT软件模拟出的循环硫化床锅炉炉内燃烧状况与实际运行的循环流化床锅炉的燃烧状况相一致, 说明FUNENT软件基本能反映锅炉的实际燃烧, 是一种较为有效的计算模型, 能够为循环流化床锅炉的设计和改进提供可靠依据。
参考文献
[1]雍玉梅, 吕清刚.75T/H循环流化床燃烧系统数值模拟[J].热力发电, 2004 (1) :11-14.
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循环流化床锅炉特点及发展 篇10
循环流化床锅炉是近年来发展起来的一种新型锅炉, 这种锅炉以其特有的节能、环保的优势, 被广泛应用于电力、石油、化工以及垃圾处理等领域, 带来了巨大的经济、社会效益。
2 循环流化床燃烧技术简介
循环流化床锅炉与其他燃用固体燃料的锅炉最主要的区别是其燃料 (包括惰性炉料) 颗粒处于流态化的燃料反应与热交换的过程。以煤为例, 其颗粒度大小介于层燃炉块煤和粒煤与煤粉炉的煤粉之间 (一般为1~10mm) 。在气流的作用下, 气流的吹托力和颗粒在气流中的浮力之和大于或等于颗粒的重力时, 颗粒就可漂浮起来, 颗粒间的距离扩大, 并能在一定的高度范围内作一定程度的移动。随着气流速度的提高, 颗粒层高度增加, 颗粒运动加剧, 上下翻滚, 好象液体在沸点时的沸腾现象, 燃料在这种状态下燃烧称为流化燃烧。燃料颗粒在炉膛中, 质量密度较大的颗粒被气流带到一定高度, 因为力的平衡关系而悬浮在一定的空间区域内。由于流动结构因素, 颗粒间碰撞等而引起向四面八方运动, 形成横向或纵向翻滚返混。质量密度大的颗粒在炉膛下部 (密相区) 燃烧、分解与破碎, 形成小颗粒;质量较小的颗粒被气流托向炉膛上部 (稀相区) 继续燃烧。对于循环流化床来讲, 一般的流化速度较高, 小颗粒被吹起很多, 在稀相区产生很高的颗粒浓度, 以致于炉膛出口烟气物料浓度依然很高, 大量的细物料被带到炉膛出口, 而经分离器捕集后, 由回料装置送到炉膛。简要的说, 有大量的物料在炉膛→分离器→回料器→炉膛之间循环, 这就是循环流化床锅炉燃烧区域二相流的重要特征。
3 循环流化床锅炉的特点
3.1 燃料适应性广
循环流化床锅炉的炉膛中存在大量由固体颗粒构成的床料。这些炽热的固体颗粒可以是沙子、砾石、石灰石及煤灰。加入的燃料按质量分数计算只占床料总量的1%~3%。由于循环流化床是快速床, 不存在鼓泡床工况中出现的气泡, 炉膛内温度能均匀地保持在850℃左右, 加入炉膛中的燃料颗粒迅速加热到炉膛温度并着火燃烧, 因而循环流化床可以不需辅助燃料而燃用各种燃料, 具有极好的燃料适应性。
3.2 锅炉的效率高
由于该炉具有循环分离装置, 加之国内生产厂家对分离装置的不断改进和完善, 使得分离器的效率高达99%以上, 该炉型的锅炉热效率也达到了85%以上, 燃烧效率在98%以上。
3.3 锅炉负荷调节范围宽
由于炉内大量热床料的储备, 使流化床锅炉具有良好的负荷调节性能, 负荷调节幅度大, 在25%额定负荷下也能保持稳定燃烧。
3.4 污染物排放低
流化床锅炉低温燃烧的特点, 有效地抑制了SO2、NOx的生成, 而通过采用分级燃烧又可控制燃料型NOx的排放, 根据煤中的含硫量, 向流化床锅炉炉膛内投入适量的石灰石, 还可以达到90%左右的脱硫效率。所以, 流化床是一种经济有效的低污染煤燃烧技术, 这也是它在全世界受到重视并发展很快的最根本原因。
3.5 易于实现灰渣综合利用
循环流化床锅炉燃烧温度低, 灰渣一般不会软化和黏结、活性较好。另外, 炉内加入石灰石后, 灰渣的成分也有变化, 含有一定的Ca SO4和未反应的Ca O。循环流化床锅炉的灰渣可以作为水泥的掺和料或建筑材料, 同时低温烧透也有利于灰渣中稀有金属的提取[1]。
4 循环流化床锅炉的发展现状概述
4.1 国外循环流化床锅炉发展现状
目前国外虽然开发研制、生产循环流化床锅炉的公司、厂商较多, 但从设计结构特点上主要可分为几大流派:以鲁奇公司为代表的绝热旋风筒带有外置换热床的循环流化床锅炉技术;以美国FW公司为代表的带有Intrex的汽冷旋风分离循环流化床锅炉技术;以原芬兰Alhstrom公司为代表的燃烧室内布置翼形受热面的高温绝热旋风分离的循环流化床锅炉技术等。上世纪90年代中期, 又迅速崛起了由前Alhstrom公司开发出的冷却式方型分离紧凑式循环流化床锅炉技术。循环流化床锅炉从热电用小中型低参数容量发展到高参数大型电站锅炉。目前世界上在运行的最大容量循环流化床锅炉为美国佛罗里达300MW燃用石油焦的循环流化床锅炉。
另有近10台200~300MW循环流化床锅炉正在安装或制造。一般认为, 目前的技术水平制造600MW循环流化床锅炉是有把握的。当前全世界 (除中国外) 100MW以上循环流化床锅炉运行台数约60台。其中已经投产运行的40余台。这些循环流化床锅炉主要在欧美, 只有20%左右在亚洲。单台连续运行最高记录为13个月, 可用率达到98%。
4.2 国内循环流化床锅炉发展现状
我国能源以煤为主, 煤炭储量相对丰富, 但煤炭种类繁多, 品质差别较大, 其中相当一部分为高灰或高硫煤。煤炭的大量使用给环境带来了相当严重的污染, 发展高效、低污染的清洁燃煤技术是当今亟待解决的问题。综合比较各种清洁煤技术, 循环流化床燃煤技术是相对较为简单、污染控制成本较低、可以大规模推广并达到规模性减排的一项技术。同时, 由于循环流化床对煤质的适应性好, 适合我国煤炭供应变化大的实际情况, 因此循环流化床燃煤技术在我国快速发展起来[2]。
我国循环流化床锅炉在快速发展的同时, 也存在一些问题和隐患。我国目前大型循环流化床锅炉技术品种单一, 技术水平亟需提高。另外, 对大型循环流化床锅炉的应用范围的认识存在偏差。项目审批部门将循环流化床锅炉仅仅作为劣质燃料利用的手段, 使用劣质燃料存在的一些固有问题常常会被当成循环流化床锅炉自身的技术问题。事实上, 即使对于常规燃料, 循环流化床锅炉机组的造价也略低于煤粉炉加湿式脱硫的机组, 大大低于煤粉炉加湿式脱硫加脱销的机组[3]。
结语
世界工业迅速发展、人口增多, 由此引起化石燃料枯竭、燃料价格上涨和环境恶化问题日益暴露。循环流化床锅炉的发展趋势必然是向大型化、高蒸汽参数和增压循环流化床方向发展。目前国家有关部门已经注意到超临界循环流化床锅炉的必要性, 正在组织实施超临界循环流化床锅炉示范工程。但是超临界循环流化床锅炉需要解决的关键技术问题还很多。相比之下, 循环流化床燃烧技术成熟, 现行和运行成本都比较低, 在保证高效燃烧的甚而上能显著降低废弃物排放, 可以满足目前世界上最严格的环保标准。所以, 无论是新电厂还是旧厂改造, 循环流化床锅炉都是我国现阶段切实可行的技术选择。
循环流化床锅炉是一门比较年轻的技术, 它正在发展之中。引进国外的先进技术, 能使我们及时跟上国际上技术进步潮流, 缩短与发达国家的技术差距。在引进技术的基础上, 要加大科研开发的力度。只有在引进技术的基础上, 在消化吸收引进技术同时, 加大科研开发的力度, 并在某种程度上有所创新, 才能探索出适合我国技术发展条件和煤资源特点的循环流化床锅炉发展道路。
摘要:本文从结构和特点两方面对循环流化床锅炉进行了介绍, 阐述了循环流化床锅炉技术上的优势及国内外循环流化床锅炉的发展现状。最后分析了循环流化床锅炉存在的问题及发展趋势。
关键词:循环流化床锅炉,特点,发展
参考文献
[1]岑可法, 倪明江等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京:中国电力出版社, 1998.
[2]岳光溪.循环流化床燃煤技术在中国的快速发展.中国科技产业[M].
超临界循环流化床锅炉 篇11
【摘 要】循环流化床锅炉近些年来得到广泛推广,研究其原因是循环流化床锅炉有着传统粉炉所不具有的主要优点是节能环保,对煤的质量要求比较低,可以燃烧劣质煤,本文着重分析了影响循环流化床锅炉正常运行的因素,提出一些解决影响循环硫化锅炉正常运行的有效措施,浅析循环流化床锅炉运行中的常见问题。
【关键词】循环流化床锅炉;额定出力;锅炉受热面;原因分析
循环流化床锅炉在运行中有时达不到额定出力,分析原因,主要有两方面的问题,即设计制造方面的问题和运行调整方面的问题,设计制造方面的问题如分离器、受热面参数或燃烧份额的设计以及风机的选择不合理;运行调整方面的问题如燃料粒度分布或运行参数不合适等,下面就以下几个方面进行简要分析。
1.锅炉达不到出力的主要原因
1.1分离器达不到设计效率
锅炉达不到额定出力的一个重要原因是分离器运行效率低于设计要求值。实际运行中分离器效率受很多因素影响,例如气体速度、温度、颗粒浓度与大小及负荷变化等,一旦某个因素发生变化,就可能影响到分离器的运行效率。若运行效率低于设计值,将导致小颗粒物料飞灰损失增大和循环物料的不足,因而造成悬浮段载热质及其传热量不足,使锅炉出力达不到额定值。分离器效率下降可能造成飞灰可燃物含量增大,使锅炉效率下降。
1.2受热面布置不匹配
悬浮段受热面与密相区受热面布置不恰当或有矛盾,特别是燃烧煤种和设计煤种差别较大时,受热面布置会不匹配,锅炉负荷变化时导致循环灰各处温度变化从而影响安全运行,因此,也就限制了锅炉出力,带不上负荷。
1.3燃料的粒径分布不合理
循环流化床负荷的调整,从某种意义上来说就是对循环物料的调整即:煤,床料,返料量。锅炉点火后需要相对长的时间才能带满负荷,其根本原因就是锅炉点火后,炉内料层较薄,蓄热量小和炉内内衬材料的制约,是循环物料少,循环倍率低,物料难以建立有效地的循环。当循环物料达到一定的浓度,床温比较稳定时,锅炉内物料建立了正常的循环,燃烧效率就高,飞灰和炉底渣的可燃物就少,锅炉运行就越经济,负荷也就带得上去,这就要求我们控制入炉煤粒度。例如我厂的#3炉设计的入炉煤粒度为1~~8mm,但是我们厂的煤粒度,从排出的渣料来看,最大渣料粒度大约50mm。缔造电力行业最具权威的技术交流平台|热电|火电|核电|水电|标准|能源|节能9 k# \5 由于煤质得不到保证,煤中大颗粒和矸石含量多。床料粒度不均,大颗粒偏多,反映在燃烧上则表现为密相区床温高,锅炉达不到额定出力,由于大颗粒或煤粒不能被流化风扬析到更高的床层上燃烧,只能在中下部燃烧,炉膛上部燃烧的份额较小,从而导致密相区床温较高,炉膛上下部床温温差偏大,锅炉出力因床料粒度达不到要求而受到了限制。
1.4一次风使用不合理
由于入炉煤颗粒度太大,造成部分床料沉积,局部床温高,为了保证不会局部结焦,采用了增大一次风量的方法,但是这样会造成炉膛内部流化紊乱,打乱了正常的物料的内循环;并且将较大的颗粒带到了旋风分离器,造成返料器内部返料的颗粒度增大,在返料风压力不变的情况,使物料在返料器内沉积,使返料量减少,破坏了物料的外循环,最后有可能将返料器堵塞。而回料的减少更加剧了床温的不平衡。所以在燃劣质煤时应在保证流化的同时尽量减小一次风量,适当加大二次风量。
1.5给煤系统断煤频繁,达不到设计要求
我厂自#3炉投运以来,给煤系统堵煤、断煤频繁,远远没有达到设计要求,特别近段时间我厂煤质下降,进厂原煤湿度大,更加剧了给煤机断煤的频率。给煤机断煤,对负荷的影响就更大了。
1.6影响锅炉出力的其它原因
尾部烟道积灰严重,使导热系数降低,最终会降低锅炉负荷。电力联盟|热电|床压不合理,在燃用大颗粒劣质煤应该采用较高的床压,从而加大热容量。
现阶段针对我厂燃煤情况应该保持床温高限运行,增加入炉煤粒的爆裂程度。
2.锅炉达不到额定出力的解决途径
如何使锅炉达到满负荷运行,在这里笔者主要针对我厂已经投入生产运营的3#炉谈谈运行调整的问题。
2.1合理配风
在燃用劣质煤时,保证一次风流化的前提下,适当加大二次风份额。
2.2调整床压
在燃用劣质煤时,应该采用较高的床压,从而加大热容量。
2.3调整运行床温
在燃用劣质煤时,应该保持床温高限运行,流化床温度运行一般在750-830℃之间,尽量保持高限运行。增加入炉煤粒的爆裂程度。
综合以上分析,循环流化床锅炉在运行中有时达不到额定出力,主要原因有两方面,也就是设计制造方面的问题和运行调整方面的问题,设计制造方面的常见问题有分离器、受热面参数或燃烧份额的设计参数不合理,以及风机的选则不合理;运行调整方面的问题比较容易解决,改变燃料粒度分布或调整运行参数。这就要求我们专业技术人员在运行中找出可遵循的规律。认真分析研究后逐渐应用到实践当中。
【参考文献】
[1]赵宗峰.循环流化床锅炉运行技术[M].中国电力出版社,2007.6.
[2]朱全利.锅炉设备及系统[M].中国电力出版社,2006.
大型循环流化床锅炉汽包施工 篇12
1 锅炉简介
准能矸电二期工程2x300MW (CFB) 机组扩建工程配置2台东方锅炉集团股份有限公司设计制造的1177t/h CFB锅炉。该锅炉的整体设计为循环流化床、亚临界、一次中间再热自然循环汽包炉、锅炉紧身封闭布置。
锅炉钢架共分5段。采用高强螺栓连接。锅炉受热面由1个膜式水冷壁炉膛, 3台冷却式旋风分离器和1个汽冷包墙包覆的尾部竖井 (HRA) 三部分组成, 炉膛内前墙布置12片屏式过热器管屏、6片屏式再热器管屏、后墙布置2片水冷蒸发屏, 炉膛底部由水冷壁管弯制围成水冷风室, 风室左右两侧布置一次热风道, 在一次热风道内各布置一个燃烧器, 六个排渣口布置在炉膛后水冷壁下部, 对应安装6台滚筒式冷渣器。炉膛与尾部竖井之间布置3台冷却式旋风分离器, 尾部烟道采用双烟道结构, 前烟道布置三组低温再热器后烟道从上到下依次布置有两组高温过热器、两组低温过热器, 向下前后烟道合成一个, 在其中布置有两组螺旋鳍片管式省煤器和卧式空预器, 卧式空气预热器沿炉宽方向双进双出布置, 汽包为悬吊式结构, 布置在炉前B4与B6排柱大板梁上。受热面管屏整体支吊在钢架上。
2 施工机械的配置
该锅炉结构特点和现场条件为:空气预热器在锅炉钢架卧式空气预热器单独布置在炉后钢架 (KD~KF) 与 (B3~B4) 之间标高为12.8m的4根钢架上。钢架顶部标高68.3m, 钢架上有12根大板梁, 其中最重一根为107T布置在KD列上, 汽包悬挂在施工现场狭小, 组合场比较远, 只能采用大面积组合吊装, 宜选用中等吊机。关键是要解决吊机覆盖范围和吊装速度问题。综合各方面的因素。锅炉主力吊选用DBQ4000/125型轨道吊 (塔式工况) 和LT40/7027塔吊, 同时配备50t履带吊和汽车吊作为辅助吊机。DBQ4000/125吊机布置在炉右侧, DBQ4000/125吊机可以吊装钢结构、大板梁、旋风分离器、尾部竖井及水冷壁和配合卷扬机吊装汽包。DBQ4000/125吊机布置与炉右KCKE之间, KD~B9柱缓装。LT40/7027吊机具有回转半径大、吊装速度快的特点, 65m回转半径时, 可吊装3.4t, 最大起重量为16t, 布置在钢架KF-B8B9之间, 主要用于吊装钢架次梁、平台、扶梯和尾部烟道竖井内受热面等吊装。在吊装钢架期间, 以DBQ4000/125吊机为主, 需要变换2次工况。DBQ4000/125吊机主臂69.2m副臂51m工况先吊装钢架柱和梁, 待吊107T大板梁吊装时改为主臂69.2m副臂30m工况, 等大板梁吊装完毕后, 把缓装部分在进行吊装;钢架全部安装完毕后, 再把DBQ4000/125吊机改为主臂69.2m副臂51m工况, 用于吊装炉膛水冷壁、旋风分离器、尾部包墙、吊挂装置、连通管、支吊架、吹灰器、大层顶、消音器排汽管等。DBQ4000/125吊机在炉右侧移动。
3 施工方案
施工的总思路是多点平行施工, 其关键是尽量错开上下工序的交叉。炉膛水冷壁区域, 尾部竖井区域, 外围烟风管道同步施工。
3.1 钢结构钢结构分段吊装, 其中最重的立柱为29.
5t, DBQ4000吊机布置在炉右侧, 可全回转, 满足吊装需要。炉后开口位置采用临时加固措施, 保证左右侧钢架的稳定性。吊装验收完1层后再继续上1层的吊装, 穿插安装预热器, 除缓装件之外, 梯子平台同步安装, 确保有安全的施工通道。
3.2 大板梁大板梁共12根, 最重件为107.
6t。钢架吊装结束后, DBQ4000吊机改为主臂69.2m副臂30m塔式工况, 先从炉前大板梁开始吊装, 直到完成整个大板梁的吊装工作。
3.3 汽包汽包是锅炉最重的特殊大件, 悬挂在两大板梁之间上, 汽包中心标高为56.
7m, 距KA柱4594.5mm, 在KA′柱上方, 因此是施工的难点。通过方案比较, 决定采用传统的卷扬机滑车组方案。在大板梁上做2个8m高的门型支架, 其前后位置安装临时承重梁.用于悬挂定滑车组。2台15t卷扬机布置在炉顶后部大板梁之间的次梁上。汽包拖运到炉内, 用2套200t滑车组和卷扬机水平起吊, 再往炉前移动一定距离后下就位。
3.4 旋风分离器钢架吊装的同时, 把旋风分离器的回料阀、回
料管进行预存, 旋风分离器分段组合成圆形, 采用DBQ4000/125T塔吊从下组件至上组件的吊装顺序依次从事先预留的K-C—K-D的空挡吊入, 从钢架上横担两根假梁临时支撑固定或采用钢丝绳临时吊挂, 存放与每件的相应标高位置, 待最上件吊挂与吊挂梁上找正后, 利用倒链提起下部组件依次安装就位。
3.5 受热面受热面施工期间, 机具分配是保证工期的关键, 必
须既能满足水冷区域、外置床内和尾部竖井内的受热面施工, 又能满足外围系统同步施工。由于水冷壁下部和延伸水冷壁以及布风板等需要浇注耐磨耐火材料, 造成施工周期长。首先, 水冷壁采用局部组合、分段吊装的方式, 联箱单独穿装。采用炉顶开口吊装和炉内起吊相结合的吊装方式。水冷壁总体从上至下分4段吊装, 每段又分别组合成3件进行吊装, 上段最大尺寸为30189mm~9831mm, 重量大约25t。中段水冷壁相对长一些, 可考虑在龙门内组合, 部分水冷壁也可在炉膛内用汽车吊组合。水冷壁组合时, 先要将固定刚性梁的挂钩焊好, 以减少高空安装的工作量, 刚性梁提前存放在相应标高点。水冷壁主要采用DBQ4000吊机吊装, 用50t汽车吊配合吊装。在地面应预先将高空对口的安全设施做完, 一起吊装。吊装主通道在炉顶开口处, 上段全部用DBQ4000吊机吊装就位。当吊装中段或下段时, 在炉顶还应布置2台5t卷扬机配2套16t滑车组, 作为备用。水冷壁组合时应当把对应段的延伸水冷壁临时加固在上面, 减少吊装次数。前、后水冷壁的上联箱要事先找正、加固。延伸水冷壁的进出口集箱先临时存放在安装位置, 水冷壁对口完成后立即安装临时存放的刚性梁, 将集箱固定在刚性梁上。
尾部受热面, 在KD和KF 2根大板梁之间的吊挂梁缓装, 并将KF~B3B5标高在51.23m~64.33m次梁缓装作为吊装开口, 在KF~B3B5标高64.33m梁下的安装一台10t电动葫芦, 用作吊装省煤器、低温过热器、低温再热器、高温过热器。再把省煤器进口集箱、出口集箱和临时吊装用的2个5T电动葫芦轨道、省煤器护板风门等预存, 包墙过热器分段组合吊装, 前后包墙分上、下2段组合, 联箱和刚性梁一起组合, 高空只需完成1道焊口。用DBQ4000吊先将前包墙下段存放于大板梁下面, 再将上段存放于上部。待吊挂装置安装之后, 先就位上段, 接着提升下段对VI焊接。左包墙同样分上下2段组合 (含刚性梁、下联箱) , 中隔墙、顶棚集箱和中隔墙下集箱组成1件吊装, 也先存放在大板梁下面, 右侧包墙为吊装口, 等省煤器、低温过热器、低温再热器、高温过热器安装完毕后也分2段进行吊装就位。后顶棚组分单件吊装。吊挂装置安装后, 用DBQ4000吊先把中隔墙从纵向的大板梁下面换1次钩就位;前包墙、后包墙、左包墙上段用10T手拉葫芦从纵向的大板梁下面换1次钩就位, 下段换钩之后直接悬挂在上段下面。然后。将前后顶棚过热器分散件用LT40/7027塔吊逐片依次从左向右安装, 待前后顶棚过热器的就位后, 将两台5t电动葫芦安装分别安装在前后顶棚过热器下面就位。此时可把炉顶全部封口, 等末级过热器、低温再热器、高温省煤器吊装之后, 把右包墙过热器分片从KF~B3B5标高在51.23m~64.33m预留口吊人, 完成整个包墙过热器的安装。只是在预存时使用DBQ4000/125塔吊因此不会影响对水冷壁的吊装。在水冷壁吊装的同时, 进行竖井烟道内的省煤器、低温过热器、低温再热器、高温过热器采用安装在在KF~B3B5标高64.33m梁下10t电动葫芦和尾部竖井内的2台电动葫芦配合吊装。可将管排用拖车从除尘器前面的通道送到锅炉后, 用LT40/7027塔吊从炉后标高64330mm和51230m m之间吊入。用10T电动葫芦接钩送入包墙右侧, 然后再用2台5T电动葫芦接钩送入包墙竖井内就位。
摘要:根据大型循环流化床锅炉的设计、结构特点, 以准能矸电厂为背景, 从机械布置、施工方案、吊装、顺序、衔接工序等方面阐述了此类锅炉的施工, 力图确保安装质量, 节约施工场地, 缩短施工周期。
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