第35卷第1期

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锅炉在设计时,应准确计算过热器受热面 积,并适当增大减温装置焓降,可考虑在低温过热
器入口设置面式减温器,高、低温过热器中间布 置喷水减温器,过热蒸汽温度调节有足够的富裕 量。喷水减温器作为主调节手段投入自动控制, 确保过热蒸汽温度的稳定。 3.2灰量不平衡
由于入炉煤细颗粒所占比例过大,加上实际 燃用燃料灰分含量与设计燃料相差较大,旋风分 离器收集的灰量无法全部返回炉膛wenku.baidu.com燃烧(否则 床温无法维持或过热蒸汽超温),就出现了较严 重的灰量不平衡问题,多余的灰最终随烟气经分 离器排到尾部烟道。
为了弥补由于增加炉膛卫燃带区域而造成 的水冷壁蒸发受热面的减少,该炉没有在密相区 布置埋管受热面,而在炉膛出口段(标高24 290 mm至28 690mm)布置了蒸发管束、高温过热器、 低温过热器等受热面。运行实践证明,与在密相 区布置竖埋管的DG 75/3.82—17型锅炉相比, 该炉有以下主要优点:
(3)有效地吸收煤粒燃烧释放的大量热能, 让更多的细颗粒参与循环燃烧,保持炉膛中上部 较大的燃烧份额;
(4)可以使炉膛设计更紧凑。 2.4风力播煤结构
DG 75/3.82—1l型锅炉采用增压风气力播 煤,克服了绞笼给煤易崩煤、堵煤的缺点,解决了 正压给煤的密封难题,又能将煤均匀播散,有利 于燃料的迅速加热和着火,并易于实现燃料系统 的精确计量和自动控制。 2.5风道点火器
(4)安全稳定运行性能好。年运行时间均 在6 500h以上,连续运行达到近3 000h(无压 火),创造了燃用纯福建无烟煤CFB锅炉连续、安 全运行的最好业绩。
图1 DG 75/3.82--11型CFB锅炉主视图
因此,总结分析DG 75/3.82—11型CFB锅 炉的设计特点及其存在问题,论述适合燃烧福建 无烟煤CFB锅炉的性能特点,是非常有必要的。
2 DG 75/ 3。 82—11型 CFB锅炉设计特点
2.1中物料循环倍率 目前,燃用福建无烟煤的CFB锅炉绝大部分
采用“低物料循环倍率”设计,以降低流化速度, 从而降低炉膛高度,并减轻磨损。
福建无烟煤细粉含量大,粒径lmm以下的 粒子重量百分比占50%以上;并且煤质脆,强度 很低,在高温下会爆裂成很多细片、细粉。针对 这些特性,DG 75/3.82—1l型锅炉将物料循环 倍率K设计值提高到18.22[3a,属于中循环倍率 CFB锅炉[4],这是一个新的突破。循环倍率高对 提高燃烧效率有明显的作用:
收稿日期:2003一08—31
作者简介:吴剑恒(1975-),男,工程师,1997年毕业于中国矿业大学机电学院,现任石狮热电有限责任公司生产技术部副主任,主 要从事电厂生产运行和技术管理工作。
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吴剑恒:DG 75/3.82--1l型循环流化床锅炉设计特点
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同时,对燃用福建无烟煤CFB锅炉的设计与发展 具有重要参考意义。
该炉针对福建无烟煤的特性提高了炉膛高 度,即布风板至烟气出口转向室中心垂直高度为 25.9m[3],比DG 75/3.82—17型CFB锅炉提高 了8m;同时,根据床料颗粒筛分特性及炉膛上部 颗粒浓度的要求,选取了较低的运行烟速,布风 板处设计烟速为3.8m/s,炉膛烟速4.0m/s。经 粗略计算,煤粒在炉膛内停留时间可达5s[5],使 小于临界粒径的细颗粒在炉膛有足够的燃尽时 间,这些旋风分离器无法分离下的颗粒仅经过炉 膛一次即可燃尽变为飞灰。因此,足够的炉膛高 度可有效提高燃料的燃尽率,降低飞灰含碳量, 保证较高的燃烧效率。
(5)循环倍率高,可及时、不断地把密相区 的热量带出,有利于炉床的热平衡。
这是该炉燃烧效率高的最主要因素之一,多 年的运行实践已经验证了这一点:该炉的机械不 完全燃烧热损失q。比DG 75/3.82—17型锅炉 (物料循环倍率K一4~5)降低了3.5个百分点。
由于磨损量基本与灰浓度成正比[4],循环倍 率的提高将加剧炉内受热面和砌体的磨损。该 炉在设计时已经充分考虑到这一点,在蒸发管 束、高温过热器、低温过热器等受热面迎风面设 有防磨片、对落煤口、回料口和二次风口都采取 了有效的防磨措施,在炉膛密相区炉墙和炉膛顶 部水冷壁处均采用了较好的耐火防磨材料 。 [3] 运行几年来,上述部分的磨损正常,没有发生锅 炉爆管而造成故障停炉。 2.2高炉膛低流速
第35卷第1期 2004年1月
锅炉技术 BOILER TECHNOLOGY
V01.35。NO.1 Jan.,2004
文章编号: CN31一1508(2004)01一0028—04
DG 75/3.82—11型循环流化床锅炉设计特点
吴剑恒
(石狮热电有限责任公司,福建石狮362700)
关键词:CFB锅炉,福建无烟煤;DG 75/3.82--11型CFB锅炉;设计特点 摘要:燃用福建无烟煤之DG 75/3.82--11型循环流化床(CFB)锅炉在运行中表现出燃料适应性广、负 荷调节性能好、燃烧效率高、连续运行时间长等优点,在设计上采取了以下设计特点:中物料循环倍率、高炉 膛低流速、炉膛出口段布置蒸发受热面、风力播煤结构、风道点火器,同时也存在炉膛挂焦、过热蒸汽温度、灰 量不平衡等问题。对燃用福建无烟煤CFB锅炉的设计与发展具有参考意义。 中图分类号:TK229.6+6 文献标识码:A
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Design Features of DG 75/3.82-11 CFB Boiler
WU Jian-heng (Shishi Thermal Power Co. Ltd. , Shishi 362700, China)
Key words: CFB boiler; Fujian anthracite; DG 75/3.82--11 CFB boiler; design features Abstract: DG 75/3.82--11 Circulating Fluidized Bed (CFB) boiler burning Fujian anthracite has these advantages as wide adaptability with fuels, ideal adjustability with load, high operation efficiency, long successfully running capacity. In design, it has the follows peculiarities: adopting middle-recycles-muhiple, high furnace & low speed, setting evaporateheated-surface to furnace exit, supplying coal into furnace with pressed-air, laying ignitor in air duct, and so on. But those problems include slagging in the chamber of boiler, superheated steam temperature fluctuation, unbalanced quantity of recycles-substance, etc. , are also not resolved. The paper has reference value for the design and development of CFB boiler whose fuel is Fujian anthracite.
针对福建无烟煤而设计的DG 75/3.82一11 型CFB锅炉(见图1),以其多年的运行实践证 明,CFB锅炉能够高效燃用福建无烟煤:
(1)燃 料 适 应 性 广 。 该 炉 对 低 位 发 热 量 13.58~27.46MJ/kg、含碳量35.8%~86.14% 范围内的煤均能稳定燃烧并保持正常负荷。
(1)在一次点火风道上并联布置2个风道点 火器,供锅炉床下油点火启动用。与配置直径达 1 776mm的预燃筒的DG 75/3.82—17型锅炉相 比,该炉的优点主要体现在:
(1)不占据零米层的地面与空间,降低了布 风板的标高,在汽包中心标高不变的情况下,增 加了燃料在炉内的有效燃烧时间;
(2)具有较大的调节比,热利用率高,大大 地缩短锅炉启动时间;
(3)点火方便、费用低,操作简单灵活,成功 率高,运行人员的劳动强度低。
3存在问题及改进建议
3.1过热蒸汽温度 锅炉调试时曾出现过热蒸汽超温现象,影响
出力。根据生产厂家建议,把低温过热器面积割 除75.2m2,占低温过热器总面积的24.5%。但 是,低负荷运行时(55t/h以下),过热蒸汽温度有 时偏低,一般在415~430~:左右。这主要是燃料 颗粒度分布和烟气物料浓度发生变化,影响过热 器传热效果而造成的。
参考文献: [1]江枫.提高大型循环流化床锅炉效率的建议措施[J].福建热
能动力,2002,(14):35--37. [2]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. [3]刘德昌、阎维平.流化床燃烧技术[M].北京:中国电力出版
社,1998.
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吴剑恒:13(3 75/3.82—11型循环流化床锅炉设计特点
炉膛设计是保证燃烧效率的关键。根据燃 烧理论[4],CFB锅炉的燃烧效率主要取决于燃料 的机械不完全燃烧损失q4即燃尽率,而燃尽率取 决于炉膛燃烧室的燃烧强度以及煤粒在炉膛内
的停留时间。 DG 75/3.82—11型锅炉整个炉膛采用全悬
吊结构,受热时向下自由膨胀,其四壁由膜式水 冷 壁 组 成 , 前 后 墙 水 冷 壁 自 标 高 +儿 787mm以 下呈倒锥形,炉膛横截面由4 645mm×5 905ram 缩小为布风板截面2 501mm×5 905mm,这有助 于在布风板附近区域提高流化风速,以防止床内 分层和大颗粒沉底[4]。
锅炉设计时应充分考虑燃料特性及其对传 热的影响,合理布置蒸发、过热受热面的比例,使 炉膛中、上部温度控制在1 050'C以下。
4 结束语
多年的运行效果证明,DG 75/3.82一11型 CFB锅 炉 设 计 是 成 功 的 , 表 明 CFB燃 烧 技 术 能 够实现福建无烟煤高效利用及清洁燃烧,提高了 燃用福建无烟煤的CFB锅炉的设计与应用水平。
同时,采用分级燃烧技术,二次风分为上下 两层从前后炉墙高速射入炉膛,提高空气与煤粒 的接触机率,增加煤粒在炉内的停留时间,强化 稀相区细煤粒及可燃气体的燃烧。 2.3炉膛出口段布置蒸发受热面
根据试验[2]可知,煤粒表面温度越高,其燃 尽时间越短。为使在密相区未燃尽的细小颗粒 能够进入稀相区后强化燃烧,该炉在布风板(标 高+4 700mm)至炉膛上部(标高+18 500mm)段 炉膛敷设厚度为70mm耐磨挂砖作为卫燃带13]。 13.8m长的卫燃带,使燃料在密、稀相区处于近 似绝热状态下燃烧,保证炉膛内有充分均匀的较 高的燃烧温度,使煤粒在此能充分燃烧,燃尽度 高,机械不完全燃烧热损失q4低。
1 前言
福建无烟煤具有挥发分极低、热稳定性差、
着火和燃尽均十分困难。灰熔点低、易结焦等劣 性,在传统锅炉上燃烧效率普遍偏低,煤粉炉还 需掺油助燃和稳燃,因而长期得不到广泛应用。
浙江大学热能工程研究所和厦门电厂的试 验[2]表明,福建无烟煤极难着火,即使温度达到 900℃也很难稳定着火,正常运行床温一般为950 ~1 050℃。福建无烟煤不仅燃烧化学反应性能 差、热传导能力低、燃烧速度低、燃烧表面观察不 到明显的火焰,并且煤粒加热后只有极少的孔 隙、氧气很难进入、燃烧产物(C02)等不易扩散出 去、整个燃烧过程进行得很缓慢,因而燃尽时间 长,如o.4mm的煤粒在试验炉内从着火后到燃 尽至少需要4s。
(1)物料在炉内循环次数增加,延长了燃烧 时间;
(2)高浓度循环物在循环过程互相碰撞,使 灰壳破碎,改善了灰核的燃烧条件;
(3)增加了悬浮空间的颗粒浓度,增加炉膛 上部的燃烧份额,并大大改善炉内的传热,节省 受热面[4];
(4)循环物料量增大,使部分细灰滞留密相 区,增大排渣份额,而渣中含碳量小于3%;
为使尽可能多的细颗粒返回炉膛参与循环 燃烧,应考虑将回料温度由目前的550~C左右提 高到750℃,即选用次高温分离器,这既有效防止 可燃物在分离器内再燃烧引起结焦,又能避免灰 量不平衡问题,并使回料灰在炉膛内迅速加热和 燃烧,从而提高燃烧效率。 3.3炉膛挂焦
由于实际运行床温(990土30)℃高于设计值 850~930~C,致使蒸发、过热受热面的吸热量发 生变化,加上部分燃料灰燃点较低,造成大量焦 块粘附在炉膛中、上部卫燃带上,对安全运行构 成威胁。
(2)负荷调节性能好。该炉最大出力超过 90t/h,并能够安全、稳定、连续运行;最低出力小 于40t/h,而无需油助燃。
(3)燃烧效率高。该炉采用“高炉膛、低烟
速、高炉膛燃烧温度、中物料循环倍率”设计方 案,煤粒燃尽度高,燃烧效率高。2002年度锅炉 平均热效率达到84.36%,2003年l~6月份平均 热效率达到84.52%,比同容量燃用福建无烟煤 的煤粉炉高出2%~3%以上[1]。
(1)可以在较大的烟速下运行,保证了炉膛 内有较高的物料浓度,能够提高炉膛中上部的燃 烧强度,有利于煤粒的燃尽;
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锅 炉 技术
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(2)将密相区的大量热量源源不断地从炉 膛底部带到上部,保证炉膛上部有足够的热容 量,从而使整个炉膛维持均衡的960~1020℃高 温,加大挥发分的析出速度,加快煤粒的着火及 燃烧,提高煤粒在炉膛内的燃烧强度;
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