液態(tài)排渣鍋爐爐體選擇

液態(tài)排渣鍋爐爐體選擇

1回收煤調(diào)濕風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)天津能干楊柳青處理廠從德國(guó)巴氏公司引進(jìn)了兩個(gè)蒸發(fā)量為2025噸、可執(zhí)行100%碳灰粉的態(tài)驅(qū)動(dòng)器，并于1998年12月和1999年7月先后建成。這是中國(guó)制造和開發(fā)業(yè)務(wù)的最大儲(chǔ)存容量。華能北京熱電廠亦為同類型的鍋爐,設(shè)計(jì)容量為76t/h,系同一公司設(shè)計(jì)制造。液態(tài)排渣鍋爐是為了適應(yīng)難著火而又容易結(jié)渣煤的燃燒而發(fā)展起來(lái)的一種爐型。從燃燒學(xué)角度來(lái)講,為了改善著火條件,必須創(chuàng)造一個(gè)高溫的燃燒環(huán)境,而高溫的燃燒環(huán)境對(duì)低熔點(diǎn)的煤種又容易造成爐內(nèi)結(jié)渣而影響鍋爐的正常運(yùn)行。液態(tài)排渣鍋爐正是把高溫與結(jié)渣兩者較好地統(tǒng)一起來(lái),由于燃燒器區(qū)域溫度高,燃燒強(qiáng)烈,煤種適應(yīng)性廣,尤其是對(duì)高灰分煤種具有較好的適應(yīng)性,而且化學(xué)不完全燃燒熱損失和固體不完全燃燒熱損失均比固態(tài)爐明顯減少,過量空氣系數(shù)也可以取較低值,這樣排煙損失較低,因此燃燒效率較高。同時(shí),由于液態(tài)排渣鍋爐的爐膛容積熱負(fù)荷比固態(tài)排渣鍋爐高,爐膛容積可以設(shè)計(jì)得小一些;溶渣室具有較高的捕渣率,可以大幅度地降低煙氣中飛灰的濃度,有效地減輕煙氣中飛灰對(duì)受熱面的磨損。在同等條件下可以提高受熱面的煙速,對(duì)流受熱面的煙速取較高值可以有利于增強(qiáng)傳熱效果,節(jié)省對(duì)流受熱面,以上兩者均可以達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。其次,液態(tài)排渣鍋爐的?；捏w積只有固態(tài)排渣鍋爐飛灰的1/3,這樣便于灰渣的運(yùn)輸和貯存,液態(tài)渣冷卻后成玻璃狀,不僅對(duì)環(huán)境的污染較小,而且?；蕊w灰具有更加廣泛的用途,溶渣還可以制成礦渣棉或其它建筑材料。但是,液態(tài)排渣鍋爐也有一些缺點(diǎn)。如爐底析鐵,高溫腐蝕以及氮氧化物生成較高等,美國(guó)就曾一度停止發(fā)展這種爐型。液態(tài)排渣鍋爐在我國(guó)起步較晚,而在歐洲的發(fā)展較早,特別是德國(guó)從1930年就己開始研制液態(tài)排渣鍋爐,到目前已有七十多年的歷史。液態(tài)排渣鍋爐之所以由小到大不斷得到發(fā)展,到今天已發(fā)展到單爐蒸發(fā)量在1000t以上,還是由于前述的優(yōu)點(diǎn)決定的。隨著燃燒條件的優(yōu)化,爐內(nèi)脫氮、脫硫技術(shù)的發(fā)展,爐底析鐵,高溫腐蝕以及氮氧化物生成等均可以得到有效控制。在國(guó)內(nèi),大型液態(tài)排渣鍋爐的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)并不多,許多技術(shù)和設(shè)備尚在積累階段,該鍋爐配備的飛灰復(fù)燃系統(tǒng)就有一定的特殊性,該飛灰復(fù)燃系統(tǒng)由集灰倉(cāng)、4條飛灰復(fù)燃管道和旋轉(zhuǎn)給料機(jī)等組成,為了提高燃燒效率,保護(hù)燃燒室面的保溫層,防止大流量煙氣的沖刷破損渣膜,將飛灰送回燃燒室繼續(xù)燃燒,可將全部飛灰送回燃燒室,所以又稱為100%飛灰復(fù)燃系統(tǒng)。在運(yùn)行過程中,可根據(jù)鍋爐負(fù)荷和集灰倉(cāng)料位決定飛灰復(fù)燃系統(tǒng)的投停。因此,分析飛灰復(fù)燃系統(tǒng)對(duì)液態(tài)排渣鍋爐運(yùn)行的影響,摸索飛灰復(fù)燃系統(tǒng)在液態(tài)排渣鍋爐運(yùn)行的成功經(jīng)驗(yàn),可以為大容量液態(tài)排渣鍋爐技術(shù)的消化吸收以及增加設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化份額提供必要的技術(shù)支持。2鍋爐爐稈結(jié)構(gòu)及燃燒特性鍋爐系德國(guó)BABCOCK公司生產(chǎn),為雙渣室液態(tài)排渣、塔式直流爐,采用一次中間再熱,亞臨界參數(shù),設(shè)計(jì)燃用神木煙煤,直吹式制粉系統(tǒng),100%飛灰復(fù)燃,每個(gè)渣室布置2臺(tái)磨煤機(jī),每臺(tái)磨煤機(jī)供4個(gè)旋流燃燒器,燃燒器對(duì)沖布置,單渣室運(yùn)行時(shí)鍋爐的最大負(fù)荷為195MW。每臺(tái)鍋爐配2臺(tái)電除塵器,除塵效率為99.7%,當(dāng)燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí),除塵器出口煙氣飛灰小于100mg/m3,除灰采用正壓氣力除灰系統(tǒng)。表1為鍋爐主要運(yùn)行參數(shù),圖1為鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu)圖。為了維持爐內(nèi)的高溫環(huán)境,爐膛設(shè)計(jì)為雙室爐膛結(jié)構(gòu),將液渣段和冷卻段分開布置,可以更有利于創(chuàng)造液渣段的高溫環(huán)境,以便盡量在較小的空間使?fàn)t膛的平均熱負(fù)荷達(dá)到較高的水平。鍋爐燃燒室布置成雙U型,將燃燒室一分為二,鍋爐無(wú)論在高負(fù)荷、還是低負(fù)荷時(shí)都能在一定的空間內(nèi)保持較高的熱負(fù)荷。例如:當(dāng)鍋爐負(fù)荷為50%時(shí),其單室爐膛的負(fù)荷仍為100%,顯然,與單燃燒室布置的鍋爐相比,單位空間內(nèi)其燃燒熱負(fù)荷提高了一倍。因此,在同樣的負(fù)荷下可以達(dá)到較高的爐膛溫度,其次,在燃燒室的受熱面上敷設(shè)SIC隔熱層以控制傳熱,不僅起到良好的保溫作用,而且可以保證燃燒室達(dá)到較高的溫度,爐膛溫度最高能達(dá)到1560℃以上。另外,在燃燒室出口設(shè)置擋渣屏,以提高飛灰的捕渣率,降低飛灰濃度。液態(tài)排渣鍋爐可以比固態(tài)爐的爐膛出口過量空氣系數(shù)低0.05左右,大型液態(tài)排渣鍋爐的爐膛出口過量空氣系數(shù)一般控制在1.10~1.18之間,該液態(tài)排渣鍋爐在實(shí)際運(yùn)行過程中的過?？諝庀禂?shù)一般維持在1.10左右。3飛灰復(fù)燃燒3.1對(duì)鍋爐排渣的影響鍋爐在運(yùn)行過程中采取飛灰復(fù)燃方式,可以延長(zhǎng)鍋爐燃燒室保溫層的壽命,使鍋爐的排渣條件得以改善。該鍋爐燃用的煤種灰分低而且揮發(fā)分高,通常灰分含量在7.56%左右,揮發(fā)分在35.30%左右。在高負(fù)荷工況下鍋爐爐膛溫度較高,通常在1300℃以上。在燃燒室中,部分熔融的液態(tài)渣像水膜一樣,形成附著在燃燒室壁面保溫層上的液態(tài)渣膜,渣膜隨著渣室溫度的升高流動(dòng)性增強(qiáng),加之燃用煤種的灰分低,因此在高負(fù)荷下渣膜會(huì)變得很薄。在高溫大流量煙氣的沖刷下甚至?xí)霈F(xiàn)渣膜破損現(xiàn)象,致使煙氣直接沖刷燃燒室的保溫層。在此工況下長(zhǎng)期運(yùn)行,保溫層將變薄,影響鍋爐燃燒室的保溫效果,低負(fù)荷下的排渣將變得較為困難,嚴(yán)重時(shí)將使某些部位的保溫破損,影響鍋爐的安全運(yùn)行。如果將鍋爐的飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投入,燃燒室中的灰量將增加一倍左右,同樣負(fù)荷工況在保溫層上形成的飛灰渣膜厚度將增加,可以使保溫層受到良好的保護(hù),減少煙氣對(duì)保溫層的沖刷,從而有效地減輕上述的危害,延長(zhǎng)燃燒室的使用壽命。一般液態(tài)排渣鍋爐通常都是以高灰分煤種作為燃料,此類問題并不突出,但該鍋爐設(shè)計(jì)燃用的煤種為低灰分、高揮發(fā)分煤,無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外相應(yīng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)都較少,盡管在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)相應(yīng)調(diào)整了受熱面的比例和位置,以適應(yīng)新煤種,但未能從根本上解決問題。特別是,如果長(zhǎng)期運(yùn)行,問題將變得越來(lái)越突出,因此投入飛灰復(fù)燃系統(tǒng)具有重要的意義。其次,鍋爐投入飛灰復(fù)燃系統(tǒng),還可以改善鍋爐的液態(tài)排渣性能。在高負(fù)荷下,爐膛的溫度較高,若投入飛灰復(fù)燃系統(tǒng)后,爐膛內(nèi)的灰量增加了一倍,可以保證在爐膛的保溫層上形成一層均勻的渣膜,在高負(fù)荷下渣的流動(dòng)性強(qiáng),因此渣膜不至于過厚;當(dāng)負(fù)荷降低時(shí),爐膛的溫度也將降低,灰渣的流動(dòng)性變?nèi)?渣膜的厚度會(huì)不斷增加,可以使?fàn)t膛的保溫性能提高,在爐膛內(nèi)部保持一個(gè)相對(duì)較高的溫度,從而改善鍋爐低負(fù)荷下的排渣性能。3.2飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投放產(chǎn)品能耗計(jì)算在實(shí)際運(yùn)行中,若機(jī)組負(fù)荷不變,則飛灰復(fù)燃系統(tǒng)的投入必然會(huì)使燃料量和風(fēng)量有所增加,才能使飛灰加熱到灰的熔化點(diǎn)溫度,這樣一來(lái)機(jī)組的供電煤耗將有所增加,因此,有必要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。設(shè)飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投入后,機(jī)組能耗的增加值為Q,其經(jīng)濟(jì)性可用如下簡(jiǎn)化公式分析計(jì)算:Q=W+Q1-Q2式中:W——飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投入后單位復(fù)燃液態(tài)灰渣的設(shè)備電耗增加值,kJ/kg;Q1——飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投入后用于復(fù)燃的液態(tài)灰渣所含的熱值,kJ/kg;Q2——復(fù)燃的飛灰中所含帶的可燃物的熱量,kJ/kg。顯然,對(duì)該鍋爐而言,飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投入后機(jī)組能耗的增加值Q比較小,其原因可總結(jié)如下:在飛灰中通常含有一定量的可燃物,一般在5%左右,而液態(tài)灰渣中所含可燃物更少,與此同時(shí),鍋爐燃用煤種的灰分含量較低(平均在8%左右),即使全部飛灰復(fù)燃,所增加的燃料量(飛灰)也是有限的。因此,飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投入后用于復(fù)燃的液態(tài)渣所含的熱值很小。鍋爐本身設(shè)置了飛灰復(fù)燃燃燒器,即使在不投入飛灰復(fù)燃系統(tǒng)時(shí),為了保護(hù)設(shè)備,也要通入一定量的冷卻風(fēng)。當(dāng)飛灰復(fù)燃燃燒器投用時(shí),僅需要稍微增加進(jìn)風(fēng)量(即風(fēng)量增加值僅占很小的份額),因此,由此產(chǎn)生的風(fēng)機(jī)電耗增加值較小。在飛灰輸送方面,只是增加了飛灰給料系統(tǒng)的電量,而給料系統(tǒng)電機(jī)本身的容量很小,所以上述設(shè)備電耗的增加值W值也是有限的。飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投入運(yùn)行后,飛灰復(fù)燃也要放出一部分熱量,可以抵消飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投入運(yùn)行后單位復(fù)燃液態(tài)渣的設(shè)備電耗增加值和飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投入后用于復(fù)燃的液態(tài)渣所含熱值的一部分,所以在公式中應(yīng)該減去Q2值。正如前面所講的?；捏w積為同質(zhì)量飛灰體積的1/3,因此在運(yùn)輸和貯存上都將提高經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí),如果加強(qiáng)粒化渣的開發(fā)利用,用于制造礦渣棉或其它建筑材料,其經(jīng)濟(jì)效益將更為可觀,又可以進(jìn)一步降低飛灰復(fù)燃系統(tǒng)投用后所帶來(lái)的損失。由此可見:隨著我們對(duì)液態(tài)排渣鍋爐認(rèn)識(shí)水平的不斷提高以及控制技術(shù)手段的不斷完善,投入飛灰復(fù)燃系統(tǒng)將大幅度地增加經(jīng)濟(jì)效益。4飛灰復(fù)燃系統(tǒng)運(yùn)行注意事項(xiàng)如前所述,我廠燃用煤種的灰量較低,所以燃燒產(chǎn)物的飛灰含量也很少,在飛灰復(fù)燃系統(tǒng)的運(yùn)行控制方面要加以注意,盡量使飛灰投入均勻。否則,不但難以發(fā)揮較好的效果反而增加運(yùn)行成本。自我廠5號(hào)、6號(hào)機(jī)組投產(chǎn)以來(lái),飛灰復(fù)燃連續(xù)投運(yùn)的時(shí)間并不很長(zhǎng),在今后的運(yùn)行中還應(yīng)該不斷摸索,逐步積累經(jīng)驗(yàn),提高飛灰復(fù)燃系統(tǒng)的可用率。其次,如果在機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)生異常情況,應(yīng)盡快判明情況,采取相應(yīng)的措施,必要時(shí)應(yīng)該果斷將飛灰復(fù)燃系統(tǒng)解列,尤其是鍋爐在降負(fù)荷速率較大時(shí),應(yīng)及時(shí)將飛灰復(fù)燃切除,以免增加事故處理的難度。例如:在低負(fù)荷時(shí),如果鍋爐的1號(hào)燃燒室單獨(dú)運(yùn)行,10號(hào)磨煤機(jī)將自動(dòng)跳閘,此時(shí)如果不首先將飛灰復(fù)燃系統(tǒng)切除,那么第10排的油槍將因飛灰燃燒器的干擾而很難成功投運(yùn),這樣一來(lái),鍋爐將降到本生點(diǎn)以下,給汽水系統(tǒng)造成很大的擾動(dòng),增加運(yùn)行人員的處理難度,極有可能造成停機(jī)事故。因此,對(duì)飛灰復(fù)燃投入后的事故處理上,還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。5對(duì)同類型鍋爐的運(yùn)行效果液態(tài)排渣鍋爐適應(yīng)難著火而又容易結(jié)渣的煤種,燃燒室的