循環(huán)流化床鍋爐底渣顯熱回收工藝優(yōu)化畢業(yè)論文

1、論文題目：循環(huán)流化床鍋爐底渣顯熱回收工藝優(yōu)化摘 要隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源過度消耗與環(huán)境保護(hù)之間的問題日益嚴(yán)峻，循環(huán)流化床（簡稱cfb）鍋爐技術(shù)作為一種高效低污染潔凈燃燒技術(shù)，得到了迅猛發(fā)展。但cfb鍋爐爐底排渣量大，并帶有大量的物理顯熱，如何高效回收利用這部分余熱，對提高cfb鍋爐效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排有著重大意義。論文以唐山開灤東方發(fā)電有限責(zé)任公司490t/h cfb鍋爐為研究對象，在cfb鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及煤種特性分析的基礎(chǔ)上，研究了現(xiàn)有滾筒冷渣器的運(yùn)行狀況，提出了將冷渣器原有冷卻水源閉式工業(yè)水改造成凝結(jié)水，凝結(jié)水吸收完熱量后再通過水泵進(jìn)入低壓加熱器進(jìn)行循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對底渣顯熱的回收利用的工藝改造方

2、案，并對改造方案進(jìn)行了熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)計算。結(jié)果表明：改造方案雖然使汽機(jī)絕對內(nèi)效率有所下降，但提高了鍋爐效率，全廠熱效率最終提高了0.26%。其研究結(jié)果可為cfb鍋爐的運(yùn)行和設(shè)計提供借鑒和參考。關(guān)鍵詞: cfb鍋爐；滾筒冷渣器；底渣顯熱；高效回收；工藝優(yōu)化abstractwith the development of the global economy, the contradiction between excessive consumption of energy and environmental conservation is becoming increasingly serious.

3、 as a greatly efficient, environment-friendly and clean-burning technology, circulating fluidized bed (cfb for short)has been developing rapidly. but cfb boiler has nuch slag, which at the same time takes away a lot of physical sensible heat. how to recover this part of the wasted thermal energy eff

4、iciently is of great significance to the improvement of the economy of the boiler and realizing the conservation of energy and the reduction of emission. thesis makes the kailuan tangshan co. ltd. orient power 490t / h cfb boilers the object of studying. based on the analysis of the structural featu

5、res of circulating fluidized bed boiler and the coal properties, the thesis studies the state of the operating rolling-drum slag cooler, puts forward a project of improving the technology, which makes use of the physical heat of slag in the slag cooler to heat the water from the condenser, and calcu

6、lates the thermal economic index of the reform program. the result indicates that: although the reform program decreases the absolute efficiency of the turbine, but increases the boiler efficiency, eventually the thermal efficiency of the whole plant rises 0.26%. the results of the research can prov

7、ide reference for the operation and design of the cfb boiler.keywords: cfb boiler, rolling-drum slag cooler, thermal energy of the slag, greatly efficient recovery, optimizing of the technology目錄引 言11 緒論21.1 cfb鍋爐應(yīng)用背景21.2國內(nèi)外大型cfb鍋爐發(fā)展概況31.2.1 國外發(fā)展動態(tài)31.2.2 國內(nèi)發(fā)展動態(tài)41.3 大型循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中的主要問題41.4 cfb鍋爐冷渣器的研究現(xiàn)

8、狀51.4.1 冷渣器的作用61.4.2 冷渣器的主要類型71.4.3 國內(nèi)外流化床冷渣器的技術(shù)特點(diǎn)91.5 課題研究意義111.6 課題研究內(nèi)容及技術(shù)路線121.6.1 研究內(nèi)容121.6.2 技術(shù)路線121.6.3 研究目標(biāo)122 東方電廠cfb鍋爐技術(shù)特點(diǎn)分析132.1 東方電廠cfb鍋爐簡介132.2 東方電廠cfb鍋爐燃燒系統(tǒng)132.2.1 床料及物料循環(huán)系統(tǒng)132.2.2 除渣除灰系統(tǒng)142.2.3 煙風(fēng)系統(tǒng)153 東方電廠cfb鍋爐底渣顯熱回收工藝163.1 cfb鍋爐滾筒冷渣器結(jié)構(gòu)163.1.1 滾筒冷渣器及其特點(diǎn)163.2 滾筒冷渣器存在的問題173.2.1 東方電廠cfb鍋

9、爐煤種特性分析173.2.2 東方電廠cfb鍋爐底渣冷卻工藝分析184 東方電廠cfb鍋爐底渣顯熱回收改造方案194.1 底渣冷卻水系統(tǒng)設(shè)計194.1.1 冷卻水源選擇194.1.2 冷卻水系統(tǒng)設(shè)計194.2 鍋爐熱效率計算214.3 汽機(jī)絕對內(nèi)效率計算244.4 全廠熱效率計算264.5 計算結(jié)果分析27結(jié) 論29參考文獻(xiàn)30致 謝31附 錄i 改造后的部分熱力系統(tǒng)圖32附 錄ii 改造前后鍋爐熱效率計算33附 錄iii 改造前后汽機(jī)絕對內(nèi)效率及全廠熱效率計算35附 錄 補(bǔ)充計算37引 言目前cfb鍋爐存在的主要問題之一是排渣系統(tǒng)中冷渣器運(yùn)行故障常導(dǎo)致降負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組停運(yùn)，給電廠造成了很大的

10、經(jīng)濟(jì)損失。冷渣器排渣溫度過高是冷渣器的主要問題之一，排渣溫度較高，不僅會造成后續(xù)除渣設(shè)備故障，同時高溫爐渣帶走大量物理顯熱，造成環(huán)境熱污染，降低鍋爐熱效率，浪費(fèi)能源。 隨著cfb鍋爐的日益大型化，高溫灰渣的冷卻和熱量回收問題越來越受到人們的重視。cfb鍋爐的燃料一般為劣質(zhì)燃料，發(fā)熱量低，灰分高，因此底渣熱損失較大，一般為0.5%1.8%，熱渣的溫度約為900到1000，每噸渣所含的熱量大約與1t蒸汽的熱值相當(dāng)，若能將底渣熱量進(jìn)行回收，則可大大地提高電廠正常運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性。因此，研究cfb鍋爐底渣熱量的回收具有非常重要的意義。本課題以唐山開灤東方發(fā)電有限責(zé)任公司（簡稱東方電廠）490t/h超高壓

11、cfb鍋爐為背景，通過對cfb鍋爐結(jié)構(gòu)及其冷渣器運(yùn)行特性的分析研究，優(yōu)化改造底渣余熱回收方案，并對改造方案進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性計算分析。課題來源于導(dǎo)師與唐山開灤東方發(fā)電有限責(zé)任公司合作的橫向課題。1 緒論1.1 cfb鍋爐應(yīng)用背景能源與環(huán)境是人類社會進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩大要素，而能源是人類社會存在與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。其中，煤炭是世界上普遍利用的一次能源資源，利用煤炭燃燒產(chǎn)生的熱能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)二次能源-電能，推進(jìn)了世界文明與技術(shù)進(jìn)步，燃煤發(fā)電技術(shù)在上個世紀(jì)得到了快速發(fā)展。但在利用煤炭獲得電能的同時，煤炭燃燒產(chǎn)生大量二氧化硫（so2）、氮氧化物（nox）、二氧化碳(co2)等氣體對大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。能源與環(huán)

12、境問題日益嚴(yán)峻，尋求一種清潔高效安全可靠能源開發(fā)機(jī)制成為當(dāng)今世界面臨的熱點(diǎn)問題。1980年以來，中國的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對能源的需求越來越大。中國的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭是主要的一次能源。目前，我國已經(jīng)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國；煤炭在我國電力工業(yè)中占有舉足輕重的地位，發(fā)電裝機(jī)容量中火電裝機(jī)容量占70%以上，火電機(jī)組又以燃煤機(jī)組為主。近年來，中國政府大力發(fā)展水電和核電，但是，在可以預(yù)見的未來，很難改變煤炭的絕對重要地位。2010年，中國能源構(gòu)成中煤仍占2/3，在今后相當(dāng)長的時期內(nèi)，煤炭還將是中國的主要能源。盡管中國是一個煤炭資源比較豐富的國家，但是煤炭資源的分布呈現(xiàn)了嚴(yán)重不均勻性，大部分位于西北，

13、遠(yuǎn)離發(fā)達(dá)的東南沿海，出現(xiàn)了煤炭運(yùn)輸問題；優(yōu)質(zhì)煤被運(yùn)輸走后，遺留了大量的劣質(zhì)煤甚至矸石。如何經(jīng)濟(jì)合理利用這些低質(zhì)量燃料，成為一個推動中國cfb燃燒技術(shù)發(fā)展的重要動力之一。與此同時，中國燃煤種類繁多，包括褐煤、煙煤、貧煤和無煙煤，熱值變化很大，硫含量普遍較高，利用煤炭發(fā)電成為燃煤污染物的主要來源。因此，發(fā)展?jié)崈裘喊l(fā)電技術(shù)，提高能源利用率，提高發(fā)電效率，降低污染排放，是我國能源戰(zhàn)略的重要方面。循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)是在爐內(nèi)燃用顆粒煤，并在低溫（850900）燃燒狀況下向爐內(nèi)加入適量石灰石實(shí)現(xiàn)高效脫硫的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，其發(fā)電效率與同容量、同參數(shù)常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組基本相同。它具有煤種適應(yīng)性強(qiáng)、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍

14、大、燃燒穩(wěn)定、爐內(nèi)燃燒中添加石灰石低成本脫硫、分級燃燒有效降低nox排放、灰渣綜合利用等優(yōu)點(diǎn)。特別是適應(yīng)燃用高灰分、低揮發(fā)分等其他燃燒設(shè)備難以適應(yīng)的劣質(zhì)燃料方面及低負(fù)荷要求較高、負(fù)荷變化頻繁的調(diào)峰電廠和負(fù)荷波動較大的自備電站中，cfb鍋爐是最佳選擇。應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域的常壓cfb燃燒技術(shù)始于七十年代末，作為一項高效、低成本的清潔燃燒技術(shù)，它具有接近或達(dá)到同容量煤粉爐的燃燒效率；燃料適應(yīng)性強(qiáng)，不僅可以燃用煙煤等優(yōu)質(zhì)煤，而且可燃用各種劣質(zhì)燃料如洗中煤、泥煤、矸石、石油焦、油頁巖、廢木屑甚至工業(yè)廢棄物和城市垃圾等；負(fù)荷調(diào)節(jié)比寬，在25%額定負(fù)荷下仍能穩(wěn)定燃燒；負(fù)荷調(diào)節(jié)方便快捷；污染物排放少，低溫燃燒使n

15、ox生成量少，可用石灰石作脫硫添加劑低成本實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫；灰渣便于綜合利用等優(yōu)勢，是國際上公認(rèn)的商業(yè)化程度最好的潔凈煤技術(shù)之一。自從二十世紀(jì)80年代，該技術(shù)商業(yè)化過程中顯示出其優(yōu)良的環(huán)境排放特性，其污染控制成本是目前其它技術(shù)無法匹敵的。為了將低成本污染控制與高效發(fā)電相結(jié)合，目前國內(nèi)外正展開高參數(shù)、大容量cfb鍋爐的研究。超臨界cfb鍋爐綜合了cfb低成本污染控制及高供電效率兩個優(yōu)勢，在燃料價格、材料成本、制造水平上，具有巨大的商業(yè)潛力，是一個具有明顯優(yōu)勢的燃煤發(fā)電技術(shù)。1.2國內(nèi)外大型cfb鍋爐發(fā)展概況1.2.1 國外發(fā)展動態(tài)cfb燃燒技術(shù)是國際上70年代興起的新型燃燒技術(shù)，這項技術(shù)的應(yīng)用成功使

16、cfb鍋爐得到了迅速的發(fā)展。cfb鍋爐具有高效、低污染、燃料適應(yīng)性強(qiáng)、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大等一系列優(yōu)點(diǎn)。cfb鍋爐以其優(yōu)越的環(huán)保特性、燃料適應(yīng)性和良好的運(yùn)行性能受到廣泛歡迎，并得到了迅猛發(fā)展，已經(jīng)形成幾個技術(shù)流派：以魯奇公司為代表(包括alstom)的絕熱旋風(fēng)筒帶有外置cfb換熱器的cfb鍋爐技術(shù)；以德國b&w公司為代表的采用塔式布置中溫旋風(fēng)分離器的cfb鍋爐技術(shù)；以原芬蘭alhstrom公司為代表的燃燒室內(nèi)布置翼形受熱面的高溫絕熱旋風(fēng)分離器的cfb鍋爐技術(shù)；以美國fw公司為代表的帶有整體式再循環(huán)換熱器的汽冷旋風(fēng)分離器的cfb鍋爐技術(shù)。九十年代中期，又迅速崛起了由前alhstrom公司開發(fā)出的帶冷卻式

17、方型分離器的緊湊式cfb鍋爐技術(shù)。尤其是最近十年，機(jī)組大型化發(fā)展取得了突破性的進(jìn)展。世界上100300mw級的各種類型的大型cfb鍋爐有100多臺在運(yùn)行中， 600mwcfb鍋爐的方案設(shè)計已經(jīng)完成，800mw的cfb鍋爐也開始進(jìn)入人們的視野。國外cfb鍋爐的先進(jìn)性主要有以下幾點(diǎn)：（1）基礎(chǔ)工作扎實(shí)。國外對cfb鍋爐的基礎(chǔ)理論研究深入，設(shè)計方法科學(xué)先進(jìn)。在cfb鍋爐的設(shè)計中，利用相應(yīng)的計算軟件進(jìn)行冷態(tài)、熱態(tài)實(shí)驗(yàn)，對燃料進(jìn)行試燒等。另外，國外是在較低容量的cfb鍋爐上進(jìn)行12年的性能測試，在掌握全部的特性曲線、建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型后，才向大型發(fā)展的，這樣就保證了較大容量cfb鍋爐的安全、文明，經(jīng)濟(jì)運(yùn)

18、行。（2）鍋爐的可用率較高。國外cfb鍋爐的可用率可以達(dá)到90%左右。由于國外cfb鍋爐設(shè)計制造技術(shù)先進(jìn)合理，安裝質(zhì)量有保證，有專用的循環(huán)硫化鍋爐配套設(shè)備，而且輔機(jī)、給煤系統(tǒng)等可靠性高。（3）鍋爐的燃燒技術(shù)效率較高。國外cfb鍋爐的燃燒技術(shù)效率均在97%以上，較高的可達(dá)98%99%。飛灰含碳量可達(dá)13%。（4）大型步伐快。國外250mw等級的cfb鍋爐已經(jīng)投運(yùn)，300400mw等級的cfb鍋爐已經(jīng)開始設(shè)計。1.2.2 國內(nèi)發(fā)展動態(tài)中國是世界上cfb鍋爐裝機(jī)容量最多的國家，自1995年首臺50mwe cfb鍋爐投運(yùn)以來，到2005年，中國通過合作生產(chǎn)、設(shè)備進(jìn)口、制造許可證、自主開發(fā)等多種形式，完

19、成了從高壓、超高壓到亞臨界300mwcfb鍋爐技術(shù)的飛躍。在鍋爐技術(shù)進(jìn)程中，典型的是：哈鍋引進(jìn)ppc公司220t/hcfb鍋爐制造技術(shù)；東鍋引進(jìn)f.w公司220410 t/h非再熱cfb鍋爐設(shè)計制造技術(shù)；哈鍋引進(jìn)alstom公司(evt)220440t/h非再熱和再熱cfb鍋爐設(shè)計制造技術(shù)；上鍋引進(jìn)alstom公司(ce)220440 t/h非再熱和再熱cfb鍋爐設(shè)計制造技術(shù)；武鍋引進(jìn)alstom公司(evt)220440t/h非再熱和再熱cfb鍋爐設(shè)計制造技術(shù)；哈鍋、東鍋、上鍋同時引進(jìn)alstom公司(ce)200350mwe再熱cfb鍋爐設(shè)計制造技術(shù)。目前中國已經(jīng)掌握了100300mw級c

20、fb鍋爐設(shè)計制造與運(yùn)行技術(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，到現(xiàn)在中國100mwe以上到200mwe級的cfb已經(jīng)設(shè)計制造了200多臺；300mwe的cfb鍋爐30多臺。超臨界600mwecfb鍋爐正在高校與制造廠聯(lián)合設(shè)計研發(fā)之中。毫無疑問，中國是世界上最大的cfb燃燒技術(shù)市場。1.3 大型循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中的主要問題隨著cfb鍋爐的大型化發(fā)展，國內(nèi)外面臨很多重大技術(shù)問題。cfb鍋爐大型化中的問題主要是燃燒室內(nèi)受熱面的布置，燃燒室深度對二次風(fēng)穿透深度的限制，大型高效低阻耐磨分離器的研制及多個分離器的布置，循環(huán)灰回送系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)的可靠性，外置式換熱器的研制，鍋爐負(fù)荷與床溫的快速控制，大型燃燒室和大型旋風(fēng)分離

21、器內(nèi)空氣動力特性的不確定性等。這些問題對300mw級的cfb鍋爐已不再是障礙，但對600、1000mw級的cfb鍋爐尚需進(jìn)一步研究解決。由于大型循環(huán)床鍋爐氣-固混合和氣-固兩相流動的復(fù)雜性，要求對氣-固兩相流反應(yīng)流體力學(xué)，以及床內(nèi)煤、床料、石灰石和回料的混合特性和燃燒過程特征、物料平衡及熱平衡等問題進(jìn)行深入的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)研究，以掌握放大規(guī)律、指導(dǎo)設(shè)計。但是，目前中國的cfb鍋爐，尤其是大容量cfb鍋爐，最大的問題是可用率。統(tǒng)計表明，通常的大容量cfb鍋爐的可用率平均為80%左右，少量的甚至低于70%。自然地，這些大容量cfb鍋爐的投資上普遍認(rèn)為cfb鍋爐的可用率無法與煤粉爐相比。研究發(fā)現(xiàn)輔機(jī)

22、設(shè)備（主要為冷渣器）運(yùn)行問題和爐膛中水冷壁與耐火材料交接面附近的磨損是影響cfb機(jī)組可用率低的兩大因素。仔細(xì)分析cfb鍋爐非計劃停爐的原因，發(fā)現(xiàn)主要原因并非鍋爐本體，而主要是流化床冷渣器的結(jié)焦（占事故的70%）。由于國內(nèi)的鍋爐燃料使用原煤，其中不可避免的含有一定量的矸石。矸石的破碎特性與煤相差很大，因此經(jīng)過破碎的爐前煤中，存在一定比例的超過入爐煤粒度要求的大顆粒。這些大顆粒在cfb鍋爐中燃燒，一般沒有問題；但是燃燒后形成的大顆粒將以底渣的形式排出鍋爐，進(jìn)入冷渣器。由于冷渣器是按著一定的底渣粒度要求設(shè)計的，這些大渣在流化床式冷渣器中沉積，影響了正常的流化和流動，在流化風(fēng)的作用下，底渣中的未燃盡碳

23、將發(fā)生燃燒，導(dǎo)致結(jié)焦，從而引起機(jī)組停機(jī)。另外，由于國內(nèi)煤源緊張，入爐煤的發(fā)熱量、灰分和底渣的粒度（底渣粒度（030mm）及渣量遠(yuǎn)大于設(shè)計值、份額變化范圍大、灰分高、煤質(zhì)差，發(fā)熱量低；煤制備系統(tǒng)不過關(guān)，無或不投篩選系統(tǒng)，這些都會造成渣粒度偏大，使冷渣器運(yùn)行不穩(wěn)定。因此，進(jìn)一步研究與開發(fā)性能優(yōu)良的冷渣器成為cfb鍋爐開發(fā)利用的一個重點(diǎn)問題。除此之外，cfb鍋爐的廠用電率較高也是一個值得關(guān)注的問題。通常，cfb鍋爐的廠用電率高于同容量等級煤粉爐的3%左右，cfb鍋爐的初投資和維護(hù)費(fèi)用較高。這些都直接影響cfb鍋爐的推廣與使用。1.4 cfb鍋爐冷渣器的研究現(xiàn)狀隨著cfb鍋爐的發(fā)展，高溫灰渣的冷卻問題

24、越來越受到人們的重視。作為cfb鍋爐的重要輔機(jī)，灰渣冷卻裝置的正常運(yùn)行至關(guān)重要，特別是隨著鍋爐容量的增大，已直接關(guān)系到鍋爐的連續(xù)可靠和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。1.4.1 冷渣器的作用典型cfb鍋爐主要由燃燒室、高溫分離器、返料裝置和尾部對流煙道四部分組成，如圖1所示。流化床鍋爐的最基本特征就是有一定量的物料在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，這些物料來自于給煤中灰分和脫硫劑，它們是惰性的。cfb鍋爐的運(yùn)行性能主要依賴于床料的品質(zhì)，諸如顆粒粒徑分布、沿爐膛的濃度分布等。cfb鍋爐的循環(huán)方式不斷推陳出新，但燃燒形成的大顆粒底渣能否順利排出，是cfb鍋爐大型化過程中必須解決的重要課題。爐底渣的排放與冷卻裝置已成為cfb鍋爐不可分割

25、的組成部分。 圖1 典型cfb鍋爐結(jié)構(gòu)圖cfb鍋爐密相區(qū)灰渣直接排放溫度高達(dá)800c 以上，高溫灰渣帶走了大量的物理顯熱，灰渣中殘留的硫仍可以在爐外釋放出二氧化硫，造成環(huán)境污染；灰渣中的殘?zhí)吭诟邷叵陆佑|到空氣繼續(xù)燃燒，由于接觸面積較小，會產(chǎn)生co氣體，危及運(yùn)行工人的安全。對灰分高于30%的中低熱值燃料，如果灰渣不經(jīng)冷卻，灰渣物理顯熱損失較大，可達(dá)2%以上，這一部分熱量通過適當(dāng)?shù)膫鳠嵫b置是可以回收利用的。另一方面，熾熱灰渣的處理和運(yùn)輸十分麻煩，不利于機(jī)械化操作。一般的灰處理機(jī)械可承受的溫度限大多在150300c 之間，故灰渣冷卻是必需的。此外，為了控制爐膛床壓，防止大渣沉積，保持良好流化條件，避

26、免結(jié)焦，必須適時地放渣。而cfb鍋爐沒有溢流渣，主要以底渣形式進(jìn)行放渣。此外，底渣中的細(xì)顆粒床料，對爐內(nèi)熱量傳遞極為有利，為進(jìn)一步提高燃燒和脫硫效率，有必要使這部分細(xì)顆粒床料返回爐膛參與二次循環(huán)。因此，在大容量cfb鍋爐中，一般配置有冷渣器，在將爐渣排至灰處理系統(tǒng)之前需要安全可靠的將高溫爐渣冷卻至一定的允許溫度之內(nèi)（100c左右），并盡可能的回收高溫灰渣的物理顯熱以改善鍋爐的熱效率。具體歸納起來，冷渣器的作用主要有以下幾點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)鍋爐底渣排放連續(xù)均勻可控，保持爐膛存料量。一方面排掉大渣改善流化質(zhì)量，另一方面若能同時實(shí)現(xiàn)細(xì)顆粒分選和回送，將有利于提高燃燒和脫硫效率，同時選擇性排渣是實(shí)現(xiàn)鍋爐物料平

27、衡的重要手段之一； 有效回收高溫灰渣的物理顯熱，提高鍋爐的熱效率和整個機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。例如，加熱給水，起省煤器的作用；加熱空氣，起空氣預(yù)熱器的作用； 將高溫灰渣冷卻至可操作的溫度以下（通常為150c以下），以便采用機(jī)械或氣力方式輸送灰渣； 保持灰渣活性，便于灰渣的綜合利用； 盡可能減少高溫灰渣的熱污染，改善勞動條件，消除安全隱患。1.4.2 冷渣器的主要類型隨著cfb鍋爐的不斷發(fā)展和完善，國內(nèi)外先后出現(xiàn)了多種形式的灰渣冷卻裝置，按爐渣運(yùn)行方式的不同，冷渣器可分為流化床式、移動床式、混合床式及螺旋給料機(jī)等。按冷卻介質(zhì)的不同，冷渣器可分為水冷、風(fēng)冷及風(fēng)水聯(lián)合冷卻式；按照顆粒運(yùn)動機(jī)理可為兩大技術(shù)流派，

28、一為機(jī)械式冷渣器（以滾筒式冷渣器、水冷絞龍冷渣器、高強(qiáng)鋼帶冷渣器為代表）；二為流化床式冷渣器（以流化床冷渣器為代表）。下面將簡單介紹幾種常見的冷渣器。1 滾筒式冷渣器滾筒式冷渣器的外形如圖2所示，其原理是通過水冷通體的轉(zhuǎn)動和風(fēng)的作用將灰渣冷卻和輸送。內(nèi)外筒夾套內(nèi)通過冷卻水與熱渣進(jìn)行表面逆向換熱，具有使用壽命較長，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，對冷卻水水質(zhì)要求不高，對灰渣的粒度適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于其對細(xì)顆粒無法回收利用，在一定程度上會影響鍋爐主床的燃燒效率和脫硫效率，同時更無法滿足超臨界cfb鍋爐爐膛內(nèi)較高的細(xì)顆粒濃度的要求。圖2 滾筒冷渣器外形示意圖滾筒式冷渣器主要由我國一批中小型企業(yè)自主開發(fā)，在

29、我國中小容量cfb鍋爐上獲得了大量應(yīng)用，包括大批135mw容量等級的cfb鍋爐。在300mwcfb鍋爐上也有配套業(yè)績，但從其技術(shù)特點(diǎn)看，滾筒冷渣器用于大容量cfb鍋爐的能力尚待檢驗(yàn)。2 水冷絞龍冷渣器水冷絞龍冷渣器的原理是通過水冷軸、水冷葉片的轉(zhuǎn)動將灰渣冷卻和輸送，（如圖3所示）。其優(yōu)點(diǎn)是換熱量較大，再燃性小，運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，外形尺寸較小。缺點(diǎn)是主軸、葉片磨損量大，易泄漏，每年需要換葉片、防磨護(hù)瓦，維護(hù)量大。圖3 水冷絞龍冷渣器示意圖3 風(fēng)冷式冷渣器風(fēng)冷式冷渣器主要是利用流化介質(zhì)（空氣或煙氣）與灰渣逆向流動完成熱量交換，從而使灰渣冷卻，屬于接觸式冷渣器。風(fēng)冷式冷渣器種類很多，但主要是流化床

30、冷渣器、移動床冷渣器、混合床冷渣器和氣力輸送式冷渣器等四種。其中，根據(jù)系統(tǒng)布置的不同，流化床冷渣器又有單室流化床和多室流化床之分。風(fēng)冷式單流化床冷渣器的冷卻介質(zhì)通常由冷風(fēng)和再循環(huán)煙氣組成，加入煙氣的目的是為了防止殘?zhí)吭诶湓鲀?nèi)繼續(xù)燃燒。風(fēng)冷式單流化床冷渣器有多種形式，其中主要有帶z型落渣槽的流化床冷渣器和塔式流化床冷渣器。多室選擇性排灰流化床冷渣器通常被分隔成若干個分室，每一個分室都是一個鼓泡流化床，第一室為選擇性排灰室（篩選室），其余則為冷渣室（冷卻室）。從爐膛下部排除的爐渣經(jīng)輸送短管進(jìn)入冷渣室的第一室進(jìn)行選擇性排灰。來自飛灰回送裝置送風(fēng)機(jī)的高壓空氣被注入輸送短管以幫助灰渣送入冷渣器，冷風(fēng)作

31、為各個風(fēng)室的流化介質(zhì)，而且每個冷卻床獨(dú)立配風(fēng)。為提供足夠高的流化速度來輸送細(xì)料，對篩選室內(nèi)的空氣流速采取單獨(dú)控制以確保細(xì)顆粒能隨流化空氣（作為二次風(fēng)）重新送回爐膛。4 風(fēng)水共冷式流化床冷渣器流化床冷渣器利用流化床的氣固兩相流特性傳熱，氣固間以及床層與受熱面間的傳熱強(qiáng)烈，以風(fēng)、水聯(lián)合冷卻，傳熱效率高，冷渣效果好。其原理是：冷空氣通過高壓風(fēng)機(jī)輸送到冷渣器的風(fēng)室，然后冷風(fēng)均勻地穿過布風(fēng)板，與布風(fēng)板上的爐渣接觸。在流態(tài)化的狀態(tài)下，冷空氣與爐渣進(jìn)行換熱，冷空氣被加熱，爐渣被冷卻。另外，冷渣器內(nèi)布置水冷受熱面，能更有效地吸收爐渣熱量，降低渣溫，提高鍋爐效率。風(fēng)水共冷式流化床冷渣器的冷卻效果好，但系統(tǒng)卻較風(fēng)

32、冷式流化床冷渣器復(fù)雜。另外，對于風(fēng)水共冷式冷渣器，由于灰渣粒度大，流化速度較高必須采取嚴(yán)格的防磨措施，以防止埋管受熱面的磨損。流化床式冷渣器主要特點(diǎn)有：傳熱系數(shù)高（70250w/(m2k)），適用范圍廣，單臺出力可達(dá)3.540t/h；灰渣物理顯熱可有效利用，并且可使?fàn)t渣進(jìn)一步燃盡。同時風(fēng)水共冷式流化床冷渣器無機(jī)械設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)費(fèi)用低，熱能回收利用性好，節(jié)能效果佳，使配套的輸渣設(shè)備工作安全可靠，密封性好。缺點(diǎn)是體積略大。是一種很有發(fā)展前途的灰渣冷卻設(shè)備，應(yīng)廣泛推廣應(yīng)用。目前國內(nèi)外大容量cfb鍋爐多采用這種冷渣器。1.4.3 國內(nèi)外流化床冷渣器的技術(shù)特點(diǎn)流化床冷渣器實(shí)質(zhì)上是一個布置有省煤器埋

33、管組和水冷換熱表面的小型鼓泡床，有效地利用了流化床鍋爐成熟的兩相流技術(shù)，傳熱效率高，成為國內(nèi)外主要鍋爐制造廠商傳統(tǒng)配套的主流冷渣器技術(shù)。為了滿足燃用高灰分、低熱值燃料的需要，流化床冷渣器出現(xiàn)了多種形式，結(jié)構(gòu)上各有特點(diǎn)。1 單流化床冷渣器 早期的大型cfb鍋爐采用的是并聯(lián)單流化床冷渣器（如圖4所示）。國內(nèi)四川高壩電廠從芬蘭ahlstrom公司引進(jìn)的首臺pyroflow型410t/h cfb鍋爐就采用了6個并聯(lián)的單流化床冷渣器。在單流化床冷渣器中，灰渣由冷風(fēng)或低溫?zé)煔饬骰?，并將熱量傳遞給流化介質(zhì)，冷卻后的灰渣通過排渣管排出。每套底渣冷卻系統(tǒng)都采用了兩級串聯(lián)冷渣，第一級采用單流化床冷渣器，第二級采用

34、水冷螺旋冷渣器。圖4 單流化床冷渣器示意圖由于單室流化床只能將熱渣冷卻至風(fēng)渣平衡溫度，且熱渣停留時間分布接近全混流狀態(tài)，故單流化床冷渣器冷渣能力有限，并容易出現(xiàn)尚未充分冷卻的紅渣。這樣導(dǎo)致單流化床冷渣器排出的底渣溫度仍較高，因此需要采用兩級冷卻系統(tǒng)，在單流化床冷渣器后再串聯(lián)一個其他形式的冷渣器（如水冷螺旋冷渣器），對灰渣繼續(xù)進(jìn)行冷卻；第二級冷渣器往往也起到一個調(diào)節(jié)排渣量的作用。但是，兩級冷卻系統(tǒng)的布置在結(jié)構(gòu)上增加了排渣系統(tǒng)的復(fù)雜性。 多床式流化床冷渣器近年來，為滿足cfb鍋爐大型化發(fā)展的需求，適應(yīng)燃煤煤種的變化，提高鍋爐底渣冷卻處理能力，國內(nèi)外大型cfb鍋爐大多采用多床式布置的流化床冷渣器。目

35、前其主要分為兩種技術(shù)流派：一種是美國foster wheeler公司生產(chǎn)的多倉選擇式流化床冷渣器；另一種是法國alstom公司生產(chǎn)的多床溢流式流化床冷渣器。但是，這種多床式的串聯(lián)布置結(jié)構(gòu)使鍋爐底渣流動特性更加復(fù)雜，當(dāng)?shù)自谢煊休^大尺寸的渣塊、石頭或爐內(nèi)脫落的耐火材料時，冷渣器中底渣的流動不暢、結(jié)焦堵塞等問題就成為影響流化床冷渣器安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素之一。 多室選擇性排灰流化床冷渣器多室選擇性排灰流化床冷渣器設(shè)置四個小流化床倉室，呈長方形結(jié)構(gòu)，按爐底渣的冷卻行程串聯(lián)排列，即爐底渣依次進(jìn)入第一級選擇倉、第二級冷卻倉、第三級冷卻倉和第四級排渣倉（如圖5所示）。冷渣器內(nèi)設(shè)有一個進(jìn)渣口、一個排渣管和兩

36、個出氣口。相鄰兩級倉室之間用分隔墻隔開，在進(jìn)入下一級倉室之前，底渣從分隔墻底部側(cè)面開孔繞流流過，以延長停留時間；每個倉室均有其獨(dú)立的布風(fēng)裝置，在布風(fēng)板上布置有定向風(fēng)帽。圖5 多室選擇性排灰流化床冷渣器所謂選擇性排灰，就是將爐渣進(jìn)行風(fēng)力篩選，粗顆粒冷卻后排放掉，而細(xì)顆粒則被送回爐內(nèi)作為循環(huán)物料。該種冷渣器的作用主要有：選擇性的排除爐膛內(nèi)的粗床料，以控制床層的固體床料量并避免爐膛密相區(qū)流化質(zhì)量的惡化；將進(jìn)入冷渣器的細(xì)顆粒進(jìn)行分離，并重新送回爐膛，維持爐內(nèi)循環(huán)物料量；將粗床料冷卻到排渣設(shè)備允許的溫度；用冷空氣回收床料中的物理顯熱，并將其作為二次風(fēng)送回爐膛。選擇性排灰流化床冷渣器采取分室結(jié)構(gòu)，形成逆流

37、換熱器布置的形式，各分室以逐漸降低的溫度工況運(yùn)行，可以最大限度的提高待加熱空氣得溫度，使冷卻空氣量減少，有利于提高冷卻效果，分室越多效果越明顯，但系統(tǒng)的復(fù)雜性隨之增加，通常以三到四個分室為宜。1.5 課題研究意義能源是國家國民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能源問題關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。節(jié)約能源是我國更好地進(jìn)行社會主義現(xiàn)代化建設(shè)、發(fā)展市場經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵問題，因此有必要研究提高能源利用率的方法。鍋爐目前是中國主要的熱能動力設(shè)備，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源消耗日益增加，城市大氣質(zhì)量日益惡化的問題越發(fā)突出。鍋爐的節(jié)能改造項目能夠減少鍋爐柴油消耗，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，鍋爐可有條件地選擇實(shí)施合適的節(jié)能方案

38、，能達(dá)到較大幅度地減少燃料的作用，不僅可帶來經(jīng)濟(jì)效益，而且減少了溫室氣體的排放，有利于緩解地球氣候變暖，同時減少酸雨氣體和總懸浮顆粒物的排放量，有益于改善地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。論文基于cfb鍋爐結(jié)構(gòu)、冷渣系統(tǒng)特點(diǎn)和冷渣器的運(yùn)行特性進(jìn)行分析研究，進(jìn)而得出cfb鍋爐高溫爐渣余熱回收優(yōu)化方案并對其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評價，從而使余熱得到充分利用，節(jié)省能源。1.6 課題研究內(nèi)容及技術(shù)路線本課題以東方電廠490t/h cfb鍋爐及底渣余熱回收系統(tǒng)作為研究對象，主要對底渣余熱回收方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性研究，并且提出優(yōu)化改造方案。其研究成果可大大地提高電廠運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排，降低能耗，取得良好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)

39、境效益，具有重大的理論價值和現(xiàn)實(shí)意義。1.6.1 研究內(nèi)容 東方電廠cfb鍋爐結(jié)構(gòu)、煤種特性及低壓加熱器系統(tǒng)特點(diǎn)分析對東方電廠cfb鍋爐結(jié)構(gòu)及機(jī)組低壓加熱器系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行研究分析，在了解這些特點(diǎn)的基礎(chǔ)之上對鍋爐冷渣器的運(yùn)行過程進(jìn)行分析。 cfb鍋爐高溫爐渣余熱回收方案優(yōu)化改造根據(jù)東方電廠490t/h cfb鍋爐的冷渣器的研究分析以及底渣余熱回收存在的問題，對余熱回收方案進(jìn)行優(yōu)化改造，并對比改造前后電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。1.6.2 技術(shù)路線論文采用“理論-實(shí)踐-再理論”的研究方法，在畢業(yè)論文進(jìn)行中通過檢索閱讀國內(nèi)外cfb鍋爐和冷渣器方面的文獻(xiàn)，結(jié)合東方電廠490t/h cfb機(jī)組熱力系統(tǒng)特點(diǎn)以及冷渣器的

40、運(yùn)行參數(shù)，對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對電廠鍋爐爐渣余熱回收方案進(jìn)行改造，并對改造前后的方案進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性評價。1.6.3 研究目標(biāo)在畢業(yè)論文的撰寫期間，通過檢索國內(nèi)外的相關(guān)文章，結(jié)合在東方電廠所得的相關(guān)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，通過綜合分析和學(xué)習(xí)cfb鍋爐冷渣器運(yùn)行特性，了解cfb鍋爐底渣余熱回收中所存在的問題，且具有針對性的對鍋爐底渣顯熱回收問題進(jìn)行分析，研究東方電廠鍋爐機(jī)組的熱力系統(tǒng)，對其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，并對改造前后的系統(tǒng)進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性評價，進(jìn)一步提高cfb鍋爐運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性。2 東方電廠cfb鍋爐技術(shù)特點(diǎn)分析2.1 東方電廠cfb鍋爐簡介東方電廠490t/h cfb鍋爐是超高壓中間再熱、單鍋筒自然循環(huán)

41、鍋爐，該鍋爐采用平衡通風(fēng)，集中下降管布置。爐膛是膜式水冷壁設(shè)計，其下部采用耐火爐襯。鍋爐前墻設(shè)有4各給煤點(diǎn)，4個石灰石給料口。鍋爐采用床上點(diǎn)火方式，床上布置4只大功率點(diǎn)火油槍。鍋爐燃燒采用cfb燃燒技術(shù)，循環(huán)物料的分離采用絕熱式旋風(fēng)氣固分離器。爐膛底部4臺滾筒式冷渣器，后煙井內(nèi)布置對流受熱面，過熱器采用兩級噴水調(diào)節(jié)蒸汽溫度，再熱器采用以煙氣擋板調(diào)節(jié)蒸汽溫度為主，事故噴水裝置調(diào)溫為輔。東方電廠490t/h cfb鍋爐主要技術(shù)參數(shù)如表一所示。表1 490t/h cfb鍋爐主要技術(shù)參數(shù)項目單位 數(shù) 值過熱器出口蒸汽流量過熱器出口蒸汽壓力過熱器出口蒸汽溫度再熱蒸汽流量再熱器進(jìn)口蒸汽壓力再熱器出口蒸汽壓

42、力再熱蒸汽進(jìn)口溫度再熱蒸汽出口溫度給水溫度49013.8540396.842.82.8/2.613285402512.2 東方電廠cfb鍋爐燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)包括燃燒室（爐膛）、布風(fēng)裝置、物料循環(huán)系統(tǒng)、給料系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、除渣除灰系統(tǒng)、點(diǎn)火啟動裝置等。其中，爐膛、循環(huán)灰分離器和飛灰回送裝置（有時包括外置流化床換熱器）構(gòu)成物料循環(huán)回路。在鍋爐設(shè)備主體結(jié)構(gòu)上，cfb鍋爐與煤粉鍋爐的主要區(qū)別就在于燃燒系統(tǒng)及設(shè)備。2.2.1 床料及物料循環(huán)系統(tǒng)鍋爐在兩個“u”型返料器的上升立管處均留有啟動床料的給入口，啟動床料倉布置在鍋爐本體構(gòu)架內(nèi)，其高度在啟動床料的給入口的標(biāo)高之上，保證床料能夠自流到返料器內(nèi)。通常采

43、用河沙作為啟動床料，或者采用燃燼程度高的煤灰。石灰石系統(tǒng)可采用在鍋爐內(nèi)設(shè)置破碎設(shè)備或直接采購石灰石粉，應(yīng)根據(jù)石灰石的含水量選用不同的破碎系統(tǒng)。4個石灰石口布置在水冷壁前墻，石灰石噴管插入播煤風(fēng)管中，使煤和石灰石在進(jìn)入爐膛前進(jìn)行預(yù)混合。石灰石粉采用氣力輸送，石灰石粉采用氣力輸送，石灰石噴口規(guī)格為，噴口處壓力不小于12kpa。爐膛、旋風(fēng)分離器和“u”型返料器三大部件形成鍋爐的物料循環(huán)系統(tǒng)，一次風(fēng)從布置在水冷布風(fēng)板上的風(fēng)帽進(jìn)入爐膛底部的密相區(qū)，使?fàn)t膛內(nèi)的物料流化，高溫物料與煤粒和石灰石充分混合，在密相區(qū)內(nèi)完成燃燒和脫硫過程。大顆粒物料被流化懸浮到一定高度后，沿爐膛四周水冷壁流回到底部的密相區(qū)，細(xì)小顆

44、粒物料則被煙氣攜帶離開爐膛，通過變截面的旋風(fēng)分離器進(jìn)口煙道時被提速后，高速切向進(jìn)入旋風(fēng)分離器。煙氣在旋風(fēng)分離器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，受離心力的作用煙氣中質(zhì)量較大的固體粒子被拋向旋風(fēng)分離器壁面，順著壁面向下流入返料器，而質(zhì)量較小的固體粒子經(jīng)過旋風(fēng)分離器頂部的中心筒，進(jìn)入鍋爐后煙井。2.2.2 除渣除灰系統(tǒng)燃煤中的灰分由爐膛下部以灰渣形式和鍋爐尾部以飛灰形式排出。根據(jù)燃煤粒度、煤的成灰特性不同，各類灰分所占份額會有所不同。就鍋爐的設(shè)計煤種和入爐煤粒度而言，灰渣占總灰量的，平均粒度為左右；飛灰占總灰量的，平均粒度為左右。本鍋爐共設(shè)置四臺滾筒冷渣器，分布于爐膛下部。在爐膛底部設(shè)有排渣口，排渣量通過變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速控

45、制，進(jìn)渣量受控于爐底熱一次風(fēng)風(fēng)室的入口風(fēng)壓與爐膛出口風(fēng)壓之間的差壓值，床壓超過13.5kpa時則排渣。進(jìn)渣管采用耐高溫不銹鋼管，設(shè)有膨脹節(jié)，冷卻介質(zhì)以循環(huán)閉式冷卻水水冷為主，風(fēng)冷為輔；筒體采用了螺旋滾筒，傳動機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速、減速機(jī)系統(tǒng)，即可手動調(diào)速，又可實(shí)現(xiàn)隨爐床料層厚度而自動調(diào)節(jié)冷渣機(jī)出力；同時其對多塵環(huán)境的適應(yīng)性高。鍋爐吹灰系統(tǒng)采用北京嘉德興業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的jd智能單元并聯(lián)鍋爐脈沖吹灰系統(tǒng)。該系統(tǒng)由軟件和硬件兩部分組成。其中軟件由plc軟件、上位機(jī)集控軟件組成，硬件由中央控制柜、分配器、脈沖引發(fā)柜、脈沖發(fā)生器及發(fā)射噴口等組成。由于cfb鍋爐的爐膛水冷壁具有較強(qiáng)的自清灰能力，因此，在爐

46、膛內(nèi)不設(shè)置吹灰器。鍋爐僅在后煙井對流受熱面中安裝吹灰器，整臺鍋爐共36只，其中在過熱器各管組進(jìn)口處安裝吹灰器6支；在二級省煤器管組進(jìn)口處安裝吹灰器4支；在再熱器各管組進(jìn)口處安裝吹灰器10支；在一級省煤器管組進(jìn)口處安裝吹灰器4支；在管式空氣預(yù)熱器各管組進(jìn)口處安裝吹灰器12支。智能脈沖吹灰器選擇乙炔作為燃料。配燃料的空氣為壓縮空氣。2.2.3 煙風(fēng)系統(tǒng) 鍋爐采用平衡通風(fēng)，爐膛的壓力零點(diǎn)設(shè)置在旋風(fēng)分離器進(jìn)口煙道內(nèi)。cfb鍋爐內(nèi)物料的循環(huán)是由送風(fēng)機(jī)（包括一、二次風(fēng)機(jī)）和引風(fēng)機(jī)啟動和維持的。從一次風(fēng)機(jī)出來的助燃空氣先后經(jīng)由暖風(fēng)器、一次風(fēng)空氣預(yù)熱器回?zé)岷笠宦愤M(jìn)入爐膛底部一次風(fēng)室，通過布風(fēng)板上的鐘罩式風(fēng)帽使

47、床料流化，并形成向上通過爐膛的固體循環(huán)；第二路從一次風(fēng)室引出一根總風(fēng)道至爐前，再從該總風(fēng)道上引出4根支管至落煤管作為播煤風(fēng)，播煤風(fēng)總風(fēng)量為；第三路則從一次風(fēng)機(jī)出口后的冷風(fēng)道上引出一股高壓冷風(fēng)作為爐前落煤管和給煤機(jī)的密封風(fēng)，給煤機(jī)密封風(fēng)總風(fēng)量為，落煤管密封風(fēng)總風(fēng)量為。二次風(fēng)經(jīng)由暖風(fēng)器、二次風(fēng)空氣預(yù)熱器加熱后引至爐前，由二次風(fēng)箱引出若干根支管，分兩層從爐膛前后墻、密相區(qū)的上部進(jìn)入爐膛燃燒室，同時二次風(fēng)作為床上油槍點(diǎn)火和油槍冷卻用風(fēng)。攜帶固體粒子的煙氣離開爐膛后，通過旋風(fēng)分離器進(jìn)口煙道，分別切向進(jìn)入兩個旋風(fēng)分離器。在分離器內(nèi)，粗顆粒從煙氣中分離出來，而煙氣流則通過分離器中心筒進(jìn)入后煙井，煙氣被對流受

48、熱面冷卻后，通過管式空氣預(yù)熱器進(jìn)入除塵器去除煙氣的細(xì)顆粒成分，最后，由引風(fēng)機(jī)送入煙囪，并排入大氣。高壓流化風(fēng)一路作為“u”型返料器流化用風(fēng)；一路作為返料器立管和返料管的潤滑風(fēng)。3 東方電廠cfb鍋爐底渣顯熱回收工藝根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研分析，東方電廠中的鍋爐底渣顯熱全部排到大氣中耗散掉，沒有有效的加以利用，造成了很大的熱損失。因此，需結(jié)合鍋爐燃燒狀況對鍋爐底渣顯熱進(jìn)行有效地回收，并對改造前后的系統(tǒng)進(jìn)行了合理的熱經(jīng)濟(jì)性評價。3.1 cfb鍋爐滾筒冷渣器結(jié)構(gòu)3.1.1 滾筒冷渣器及其特點(diǎn)cfb鍋爐滾筒冷渣器作用是冷卻底渣，保持灰渣的活性有利于底渣余熱回收和底渣的綜合利用。通過研究分析，cfb鍋爐底渣顯熱的處

49、理方式有以下幾種： 作單獨(dú)的循環(huán)系統(tǒng)，回收底渣余熱用于冬季供暖。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是對系統(tǒng)沒有影響，但受季節(jié)和地域的限制，還需設(shè)有輔助供熱系統(tǒng)。 利用風(fēng)水聯(lián)合冷渣器，高溫段冷卻介質(zhì)采用給水，作為給水旁路送入省煤器中，低溫段冷卻介質(zhì)采用凝結(jié)水，送入回?zé)嵯到y(tǒng)中。渣中的大部分熱量被送回鍋爐本體，減少了熱量損失。 從冷凝器取水，冷卻介質(zhì)被加熱后再送回到鍋爐的回?zé)嵯到y(tǒng)。采用凝結(jié)水冷卻回收方式，冷渣器起到了一個加熱器的作用，灰渣物理顯熱被充分利用，可提高系統(tǒng)的熱利用率，降低了機(jī)組的熱耗，提高了機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。 回收熱量代替工業(yè)用抽汽。如某造紙廠化學(xué)水處理車問將回收的熱量用于加熱生水以減少抽汽的消耗量。東方電

50、廠cfb鍋爐裝有四臺滾筒冷渣器主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。表2 東方電廠冷渣器主要技術(shù)參數(shù)內(nèi)容單位數(shù)據(jù)出力進(jìn)渣最高溫度出渣最高溫度有風(fēng)冷時每噸渣耗水量無風(fēng)冷時每噸渣耗水量每噸渣冷卻風(fēng)量冷卻水進(jìn)出口水溫冷卻水進(jìn)口壓力t/ht tm3mpa410001504750030/601.63.2 滾筒冷渣器存在的問題3.2.1 東方電廠cfb鍋爐煤種特性分析東方電廠cfb鍋爐的設(shè)計煤種為范各莊洗煤#3+15%原煤，校核煤種1為范各莊洗煤#3+70%原煤，校核煤種2為呂家坨洗煤#4+25%原煤。燃煤的揮發(fā)分含量較高，低位發(fā)熱量低，控制燃煤入爐粒度范圍為010mm，50%切割粒徑d50=1.5mm，其中小于1mm

51、以下顆粒重量比不小于50%。燃煤灰分含量高，運(yùn)行中應(yīng)實(shí)時監(jiān)控床存量，控制排渣量；灰的變形溫度和軟化溫度均大于1500（見表3），床溫控制在850950范圍內(nèi)不易造成結(jié)渣。表3 唐山開灤東方發(fā)電有限責(zé)任公司490t/hcfb鍋爐設(shè)計及校核煤種分析序號名稱符號單位燃煤分析設(shè)計煤種校核煤種1校核煤種21收到基全水分mar%2.902.401.402收到基灰分aar%52.7640.7952.783干燥無灰基揮發(fā)份vdaf%39.8435.2839.494低位發(fā)熱量qnet.arkj/kg1371717690131005高位發(fā)熱量qnet.arkj/kg1439818481137436收到基碳car%

52、33.8446.1534.807收到基氫har%2.713.252.708收到基氧oar%5.675.386.719收到基氮nar%0.850.870.6710收到基全硫sar%1.271.160.9411合計%100.00100.00100.0012哈氏可磨指數(shù)hgi%70736713灰變形溫度dt15001500150014灰軟化溫度st15001500150015灰流動溫度ft150015001500對三種煤種的灰分分析如下：設(shè)計煤種：aar=52.76% 折算灰分aar,red=4190aarqar,net=16.12% 校核煤種1aar=40.79% 折算灰分aar,red=4190

53、aarqar,net=9.66% 校核煤種2aar=52.78% 折算灰分aar,red=4190aarqar,net=16.88% 由此可得，cfb鍋爐通常燃用高灰份燃料，因此排渣量大，鍋爐底渣中的顯熱含量大。3.2.2 東方電廠cfb鍋爐底渣冷卻工藝分析爐膛下部裝有四臺滾筒冷渣器，進(jìn)渣管采用耐高溫不銹鋼管，設(shè)有膨脹節(jié)，冷卻介質(zhì)以循環(huán)閉式水水冷為主，風(fēng)冷為輔；筒體采用了螺旋滾筒，傳動機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速、減速機(jī)系統(tǒng)，即可手動調(diào)速，又可實(shí)現(xiàn)隨爐床料層厚度而自動調(diào)節(jié)冷渣機(jī)出力；同時其對多塵環(huán)境的適應(yīng)性高。東方電廠實(shí)際運(yùn)行中通過閉式循環(huán)冷卻水吸收底渣顯熱，水中的熱能全部通過板式換熱器排放到大氣中耗散掉

54、，浪費(fèi)能源，污染環(huán)境，若能將鍋爐排渣的熱量進(jìn)行回收并加以有效利用，則可大大提高電廠正常運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。4 東方電廠cfb鍋爐底渣顯熱回收改造方案4.1 底渣冷卻水系統(tǒng)設(shè)計4.1.1 冷卻水源選擇 采用工業(yè)水工業(yè)水水質(zhì)差，若循環(huán)使用，則應(yīng)控制出水溫度小于60度，出水溫度較高時，需定期除垢，檢修維護(hù)工作量大，維護(hù)成本高，灰渣物理顯熱不能利用。 采用軟化水軟化水水質(zhì)好，允許出水溫度高達(dá)90，一般不需要除垢，可長期運(yùn)行。軟化水需經(jīng)水處理，運(yùn)行成本較高，由于軟化水水質(zhì)不符合汽機(jī)補(bǔ)水要求，故灰渣物理顯熱不能利用。 采用除鹽水除鹽水水質(zhì)比較好，允許出水溫度高達(dá)90，不需要除垢，可長期運(yùn)行

55、。除鹽水需經(jīng)水處理，運(yùn)行成本較高，由于除鹽水水質(zhì)符合汽機(jī)補(bǔ)水要求，故灰渣物理顯熱可部分利用。 采用凝結(jié)水凝結(jié)水水質(zhì)很好，允許出水溫度高達(dá)90，不需要除垢，可長期運(yùn)行，凝結(jié)水從軸封加熱器后通過冷卻水泵升壓后進(jìn)入冷渣器冷卻灰渣，加熱后的凝結(jié)水回到#7低壓加熱器凝結(jié)水出口母管，進(jìn)入汽水循環(huán)系統(tǒng)，故灰渣物理顯熱可全部利用。但進(jìn)水溫度高，吸熱溫差降低。綜上所述，改造方案采用凝結(jié)水回收底渣顯熱。4.1.2 冷卻水系統(tǒng)設(shè)計滾筒式冷渣器在大型cfb上采用凝結(jié)水進(jìn)行冷卻時，減少了鍋爐的排渣顯熱損失，同時提高了凝結(jié)水的溫度，對于整個機(jī)組的性能提高是有利的。因此，對滾筒式冷渣器的冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，一方面能夠盡可能多地回收熱量，另一個方面要滿足冷渣器安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，特別是要防止冷渣器發(fā)生爆炸、泄露和高溫細(xì)渣自流等問題。采用機(jī)組的凝結(jié)水作為滾筒式冷渣器的冷卻水源，原則上要考慮冷渣器的運(yùn)行方式和汽機(jī)凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行方式的不同，確保冷渣器的冷卻水運(yùn)行不影響汽機(jī)側(cè)凝結(jié)水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此在設(shè)計冷渣器凝結(jié)水冷卻系統(tǒng)時，需要考慮冷渣器間