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正文內(nèi)容

循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)與點(diǎn)火順序控制能源問題畢業(yè)論文-文庫吧資料

2025-07-04 03:55本頁面
  

【正文】 緩慢。循環(huán)流化床鍋爐在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行操作適當(dāng)以及添加合適品種和粒度的石灰石等條件下,脫硫劑化學(xué)當(dāng)量比(鈣硫比)。流化床低溫燃燒的特點(diǎn)使其能夠與多數(shù)天然石灰石的最佳燃燒脫硫、溫度相一致。煤粒燃盡率分三種情況分析:較小的顆粒(0.04mm)隨煙氣一起流動(dòng),在飛出爐膛前就完全燃盡了,在爐膛高度有效范圍內(nèi),它們?nèi)紵臅r(shí)間是足夠的;對(duì)于較大一些的煤粒(0.6mm),其終端速度高,只有當(dāng)通過燃燒或相互摩擦而碎裂,其直徑減小時(shí),才能隨煙氣逸出,較大顆粒則停留在燃燒室內(nèi)燃燒;對(duì)于中等粒度的顆粒,循環(huán)流化床鍋爐通過分離裝置將這些顆粒分離下來,送回燃燒室進(jìn)行循環(huán)燃燒,給顆粒燃盡提供了足夠時(shí)間,以達(dá)到燃盡的目的。我國自行設(shè)計(jì)、投運(yùn)的流化床鍋爐效率也可高達(dá)95%一99%。不同設(shè)計(jì)的循環(huán)流化床鍋爐,可以燃燒高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、低揮發(fā)分煤、煤矸石、煤泥、石油焦、尾礦、煤渣、樹皮、廢木頭、垃圾等。循環(huán)流化床鍋爐的特殊流體動(dòng)力特性使得氣一固和固一固混合非常好,因此燃料進(jìn)入爐膛后很快與大量灼熱床料混合,燃料被迅速加熱至高于著火溫度,而床層溫度沒有明顯降低。在循環(huán)流化床鍋爐中,按質(zhì)量百分比計(jì),新加入燃料僅占床料的1%~3%,其余是未燃盡焦炭和不可燃的固體顆粒,如脫硫劑、灰渣或砂。循環(huán)流化床鍋爐獨(dú)特的流體動(dòng)力特性和結(jié)構(gòu)使其具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。大型循環(huán)流化床電站鍋爐大多采用機(jī)械干式除灰(渣),將渣/灰從渣庫(或灰?guī)欤┲行兜竭\(yùn)渣/灰車上。渣/灰?guī)斓淖饔檬桥R時(shí)存放渣/灰,并可以通過輸渣/灰機(jī)將渣/灰卸到渣/灰車上。除渣裝置具有冷卻底渣、回收底渣余熱和輸送底渣的作用。除渣/除灰系統(tǒng)包括除渣裝置、除塵器、輸灰管路、防灰空壓機(jī)、渣/灰?guī)斓?。給水系統(tǒng)由給水泵、給水管道和閥門等組成,它的任務(wù)是向鍋爐供應(yīng)給水。送風(fēng)/排煙系統(tǒng)是為維持爐內(nèi)燃燒工況所需空氣以及排出燃料燃燒后所生成的煙氣的 系統(tǒng)。床溫繼續(xù)升高到某一溫度(如750℃)時(shí)切除油燃燒器。當(dāng)床溫大于450℃后,可以少量投煤,當(dāng)床溫大于600℃后,可以逐漸增大投煤。煤粒及石灰石粉的粒徑分布,對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性以及脫硫效率影響很大。煤及石灰石系統(tǒng)即制備入爐煤及石灰石粉的系統(tǒng)。鍋爐輔助系統(tǒng)鍋爐除上述本體設(shè)備以外,還需要一些輔助系統(tǒng)來配合工作,才能保證生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行。垂直方向的所有受壓件吊桿的位移量均是相對(duì)于膨脹零點(diǎn)而言的,對(duì)位移量大的吊桿需要設(shè)置預(yù)進(jìn)量,以改善鍋爐運(yùn)行時(shí)的吊桿應(yīng)力狀態(tài)。循環(huán)流化床鍋爐一般在爐膛部分、分離器部分和尾部煙道部分設(shè)有三個(gè)垂直膨脹中心,膨脹零點(diǎn)設(shè)在爐頂頂部,膨脹中心可以設(shè)置在各部分中心線上。這種材料構(gòu)成的爐墻往往在半年甚至三個(gè)月內(nèi)就發(fā)生混凝土沖刷剝落,甚至外部護(hù)板被磨穿的現(xiàn)象。循環(huán)流化床鍋爐的典型特征是煙氣流速較高,煙氣中灰的濃度大,顆粒粒度大,對(duì)爐墻的沖刷嚴(yán)重。循環(huán)流化床鍋爐的爐墻部分包括:爐膛部分的敷管爐墻,爐膛與旋風(fēng)分離器之間的煙道,旋風(fēng)分離器出口處的水平煙道,旋風(fēng)分離器內(nèi)襯,旋風(fēng)分離器下部的料腿、返料器內(nèi)襯,返料器與爐膛之間的連接管路,外置換熱器內(nèi)部爐墻以及爐墻外護(hù)板。德國魯奇型和美國巴特爾型、Fw型和Alstom.CE型循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)均采用了外置換熱器。采用外置換熱器的優(yōu)點(diǎn)如下:①可解決大型循環(huán)流化床鍋爐床內(nèi)受熱面布置不下的困難;②為過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)提供了很好的手段;③增加循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍;④增加同一臺(tái)鍋爐對(duì)燃料的適應(yīng)性;⑤節(jié)約鍋爐受熱面的金屬消耗量。外置換熱器內(nèi)可布置省煤器、蒸發(fā)器、過熱器、再熱器等受熱面。 外置換熱器部分循環(huán)流化床鍋爐采用外置換熱器。風(fēng)室與風(fēng)道風(fēng)室連接在布風(fēng)板下部,起著穩(wěn)壓和均流的作用,使從風(fēng)管進(jìn)入的空氣降低速度,動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓。這一距離不宜超過20mm,否則運(yùn)行中容易結(jié)渣,但也不宜離風(fēng)帽小孔太近,以免堵塞小孔。保護(hù)層厚度根據(jù)風(fēng)帽高度而定,一般為100~150mm。(b)、(c)為無帽頭風(fēng)帽,這種風(fēng)帽阻力較小,制造容易,但氣流分配性能略差。圖2-20示出了目前應(yīng)用最廣泛的幾種形式的風(fēng)帽。在我國發(fā)展鼓泡流化床鍋爐初期,多采用大直徑風(fēng)帽,這類風(fēng)帽會(huì)造成流化質(zhì)量不良,飛灰?guī)С隽亢艽蟆oL(fēng)帽風(fēng)帽是流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)均勻布風(fēng)以及維持爐內(nèi)合理的氣固兩相流動(dòng)和鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵部件。對(duì)布風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)要求是:①能均勻、密集地分配氣流,避免在布風(fēng)板上面局部形成死區(qū);②風(fēng)帽小孔出口氣流具有較大的動(dòng)能,能使布風(fēng)板上的床料與空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)和混合;③空氣通過布風(fēng)板的阻力損失適當(dāng),既要保證穩(wěn)定、良好的流態(tài)化,又不能消耗太多風(fēng)機(jī)壓頭;④具有足夠的強(qiáng)度和剛度,能支承本身和床料的重量,鍋爐壓火時(shí)能防止布風(fēng)板受熱變形,風(fēng)帽不燒損,檢修清理方便。在我國流化床鍋爐中使用最廣泛的是風(fēng)帽式布風(fēng)板。風(fēng)帽式布風(fēng)裝置由風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)帽和隔熱層組成。布風(fēng)裝置是流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)流態(tài)化燃燒的關(guān)鍵部件。但此類閥的物料回送量有一個(gè)最大值。流動(dòng)密封閥在一定的運(yùn)行工況下,具有可控閥的特性。因而,流動(dòng)密封閥運(yùn)行中,當(dāng)充氣狀態(tài)一定時(shí),料位高度可以自動(dòng)適應(yīng),隨時(shí)變化的。當(dāng)由于某種原因使顆粒循環(huán)流率下降,則進(jìn)入料腿中的物料量減少,若回料裝置仍以原來的流率輸送物料,則必然使料腿中的料位高度降低,從而導(dǎo)致輸送流率減少,直到與循環(huán)流率相一致,建立新的平衡狀態(tài)。但過多的充氣可能會(huì)使氣流反竄,破壞循環(huán)流化床的正常運(yùn)行。在料腿內(nèi)可以充氣,以利于固體顆粒的流動(dòng)。流動(dòng)密封閥(也稱U型閥)由一個(gè)帶溢流管的鼓泡流化床和分離器料腿組成,二者之間有一個(gè)隔板,采用空氣流化。流動(dòng)密封閥可控式非機(jī)械閥有比較好的控制和調(diào)節(jié)作用,但是在循環(huán)流化床鍋爐實(shí)際運(yùn)行中如果操作不當(dāng),可能導(dǎo)致料腿不穩(wěn)定、吹空,以至通過料腿大量竄氣,使分離器無法工作等。由于循環(huán)流化床鍋爐中分離裝置多采用旋風(fēng)分離,即使少量的氣體從料腿中漏入分離器,也會(huì)對(duì)分離器內(nèi)的流場(chǎng)造成不良影響,降低分離效率。料腿料腿的任務(wù)主要有:①將固體顆粒從低壓區(qū)送到高壓區(qū);②防止氣體向上竄氣。料腿的主要作用是形成足夠的壓力來克服分離器與爐膛之間的負(fù)壓差,防止氣體反竄;而閥則起調(diào)節(jié)和開啟或關(guān)閉固體顆粒流動(dòng)的作用。循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)很大程度上依賴于循環(huán)物料量的變化,這就要求返料裝置能夠穩(wěn)定地開啟或關(guān)閉固體顆粒的循環(huán),同時(shí)能夠調(diào)節(jié)或自動(dòng)平衡固體物料流量,從而適應(yīng)鍋爐運(yùn)行工況變化的要求。對(duì)于旋風(fēng)分離器,如果有氣體從返料裝置反竄進(jìn)入,將大大降低分離效率,從而影響物料循環(huán)和整個(gè)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行。(2)氣體不反竄。固體物料返料裝置應(yīng)當(dāng)滿足以下基本要求:(1)物料流動(dòng)穩(wěn)定。而返料量的大小直接影響到鍋爐的燃燒效率、床層溫度以及鍋爐的負(fù)荷。一般循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)倍率為5~20,也就是說有5~20倍給煤量的返料灰需要經(jīng)過返料裝置返回燃燒室再次燃燒。返料裝置是關(guān)系鍋爐燃燒效率和運(yùn)行調(diào)節(jié)的一個(gè)重要部件,其工作的可靠性對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要影響。按布置方式分內(nèi)循環(huán)分離器和夾道循環(huán)分離器和爐外循環(huán)分離器。一般來說,旋風(fēng)分離器效率較高,體積大,而慣性類分離器效率稍為遜色,但尺寸小,使鍋爐結(jié)構(gòu)較為緊湊。循環(huán)流化床的氣固分離器必須滿足下列幾個(gè)要求:①能夠在高溫情況下正常工作;②能夠滿足極高濃度載粒氣流的分離;③具有低阻力特性;④具有較高的分離效率;⑤與鍋爐整體上適應(yīng),使鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊。雖然分離器是CFB必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié),但它又具有相對(duì)的獨(dú)立性和靈活性,在結(jié)構(gòu)與布置上回旋余地很大。其主要作用是將大量高溫固體物料從氣流中分離出來,送回燃燒室,保證燃料和脫硫劑多次循環(huán)、反復(fù)燃燒和反應(yīng)。可以認(rèn)為循環(huán)流化床鍋爐的爐膛更類于一個(gè)低溫的化學(xué)反應(yīng)器,它內(nèi)部的火焰特征要比常規(guī)煤粉爐差得多,因此,它更加注意的是對(duì)爐膛內(nèi)的床溫、床壓、分離器入/出口溫度以及風(fēng)煤比的監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)和聯(lián)銷保護(hù),注意的是對(duì)影響物料流化、循環(huán)、燃燒及脫硫反應(yīng)的各股風(fēng)量的監(jiān)控,以此來確保建立一個(gè)平穩(wěn)、足夠的熱物料循環(huán),從而完成鍋爐燃燒側(cè)的燃料燃燒、物料平衡以及熱量傳遞過程。暖爐燃燒器燃用0號(hào)輕柴油,其油槍采用機(jī)械霧化方式,使用蒸汽吹掃,配用高能點(diǎn)火器,點(diǎn)火槍/油槍分別配有伸縮機(jī)構(gòu),同時(shí)6只暖爐燃燒器均配有1只火焰檢測(cè)器。此外,在鍋爐合適的位置上,還設(shè)置有啟動(dòng)床料等入口。鍋爐物料制備系統(tǒng)采用一級(jí)破碎、一級(jí)篩分方案,破碎好的給煤由稱重式給煤機(jī)和刮板給煤機(jī)送到鍋爐給煤口;石灰石為購買成品石灰石粉,并通過旋轉(zhuǎn)密封閥和輸送絞龍等由氣力輸送到鍋爐石灰石給料口。 鍋爐機(jī)組系統(tǒng)采用單元制設(shè)計(jì),運(yùn)行要求鍋爐帶基本負(fù)荷并可進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié),以滿足不同時(shí)期電負(fù)荷量的變化要求。但是,CFB鍋爐的燃燒系統(tǒng)及其控制和常規(guī)煤粉爐有較大的差異,同時(shí),根據(jù)其工藝系統(tǒng)的特點(diǎn),還設(shè)計(jì)有其它一些獨(dú)特的控制回路。一個(gè)典型的循環(huán)流化床鍋爐的模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括以下功能:? 負(fù)荷指令回路 ? 主汽壓調(diào)節(jié) ? 床溫調(diào)節(jié) ? 給煤量調(diào)節(jié) ? 總風(fēng)量調(diào)節(jié) ? 石灰石量調(diào)節(jié) ? 一次風(fēng)量調(diào)節(jié) ? 二次風(fēng)量調(diào)節(jié) ? 二次風(fēng)壓調(diào)節(jié) ? 高壓風(fēng)壓力調(diào)節(jié) ? 主汽溫調(diào)節(jié) ? 汽包水位調(diào)節(jié) ? 燃油母管壓力調(diào)節(jié) ? 啟動(dòng)燃燒器風(fēng)量調(diào)節(jié) ? 啟動(dòng)燃燒器燃油壓力/流量調(diào)節(jié) ? 床槍燃油壓力/流量調(diào)節(jié) ? 爐膛壓力調(diào)節(jié) ? 料床差壓調(diào)節(jié) ? 底灰壓力、溫度調(diào)節(jié)(采用流化床冷灰器)其中,CFB鍋爐的汽水系統(tǒng)與常規(guī)煤粉爐差異不大,因此,控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也大同小異。至此,新華公司已經(jīng)通過消化吸收和實(shí)際應(yīng)用國外成熟的大型CFB鍋爐控制技術(shù),采用XDPS400實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)外幾種主要的大中型CFB鍋爐完整的熱控系統(tǒng)。其中,河北保定熱電廠采用的東方鍋爐廠按福斯特?惠勒公司技術(shù)生產(chǎn)的DG450/。功能更為完整,覆蓋了數(shù)據(jù)采集、模擬量控制、順序控制和爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)。整個(gè)DCS系統(tǒng)的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)達(dá)到2000點(diǎn)。同時(shí),新華控制工程有限公司也采用XDPS400分散控制系統(tǒng)成功完成了大屯煤礦自備電廠275t/h和江蘇沛縣熱電公司275t/h CFB鍋爐的數(shù)據(jù)采集、模擬量控制和順序控制系統(tǒng)。單臺(tái)鍋爐的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)超過1000點(diǎn)。隨著國內(nèi)安裝投運(yùn)的循環(huán)流化床鍋爐容量增大和中小熱電廠自動(dòng)化水平的提高,計(jì)算機(jī)分散控制系統(tǒng)DCS開始真正應(yīng)用于整個(gè)CFB鍋爐的控制。輸入/輸出點(diǎn)數(shù)僅100~300點(diǎn)左右。一些設(shè)計(jì)采用了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的75t/h循環(huán)流化床鍋爐也只是將其作為常規(guī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輔助監(jiān)控手段。從CFB鍋爐的控制方面看,這些年國內(nèi)大多數(shù)已投運(yùn)的中小型循環(huán)流化床的自動(dòng)化水平同大型電站煤粉鍋爐相比,仍相當(dāng)落后。并具備了生產(chǎn)更大容量CFB鍋爐的能力。通過這些鍋爐的研制、生產(chǎn)和運(yùn)行,積累了不少經(jīng)驗(yàn)。國外在CFB鍋爐的發(fā)展過程中也形成了幾種技術(shù)流派,比較有代表性的有芬蘭奧斯龍公司(Ahlstrom,現(xiàn)被福斯特?惠勒公司并購)的Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐;德國魯奇公司開發(fā)的Lurgi型循環(huán)流化床鍋爐;德國巴布科克公司的Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐;福斯特?惠勒公司的整體化換熱床(Intrex);美國貝特爾實(shí)驗(yàn)室(Battele)的多固體型(Multisolid)循環(huán)流化床鍋爐等等。1982年,德國魯奇(Lurgi)公司的第一臺(tái)50t/h循環(huán)流化床鍋爐投入運(yùn)行宣告了循環(huán)流化床鍋爐的誕生。并在技術(shù)日趨成熟的同時(shí)逐漸向更大容量發(fā)展。這是我對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)的應(yīng)用和發(fā)展的一些認(rèn)識(shí),雖然可能并不全面,還有挺多問題沒有包括,在此,還請(qǐng)老師多多指點(diǎn)和糾正,使我能對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒技術(shù)有更好的了解和認(rèn)識(shí)。但由于運(yùn)行水平問題,國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐很難保證鍋爐啟停時(shí)對(duì)溫度變化速率的要求,從而導(dǎo)致熱慣性大的絕熱旋風(fēng)筒損壞,降低了鍋
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