循環流化床鍋爐結構與點火順序控制能源問題畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 鍋爐壓火時能防止布風板受熱變形，風帽不燒損，檢修清理方便。布風板布風板作為布風裝置重要的組成部分，其在流化床中的作用為：①支撐床料；②使空氣均勻的分布在爐膛的橫截面上，并提供足夠的動壓頭，使床料均勻流化；③維持床層穩定，避免出現勾流、騰涌等流化不良現象；④及時排出沉積在布風板區域的大顆粒，避免流化分層，維持正常流態化。風帽風帽是流化床鍋爐實現均勻布風以及維持爐內合理的氣固兩相流動和鍋爐的安全經濟運行的關鍵部件。隨著循環流化床鍋爐的發展，出現了多種結構形式的風帽，主要有小孔徑風帽、大孔徑風帽及定向風帽等。在我國發展鼓泡流化床鍋爐初期，多采用大直徑風帽，這類風帽會造成流化質量不良，飛灰帶出量很大。經過多年實踐，目前循環流化床鍋爐趨向于采用小直徑大孔徑風帽，帽頭直徑約為40～50mm。圖2－20示出了目前應用最廣泛的幾種形式的風帽。圖中(a)為帶有帽頭的風帽，這種風帽阻力大，但氣流的分布均勻性較好，連續運行時間較長后，一些大塊雜物容易卡在帽沿底下，不易清除，冷渣也不易排掉，積累到一定程度，需要停爐進行清理。（b）、(c)為無帽頭風帽，這種風帽阻力較小，制造容易，但氣流分配性能略差。耐火保護層為避免布風板受熱而撓曲變形，在布風板上必須有一定厚度的耐火保護層，如圖2－20所示。保護層厚度根據風帽高度而定，一般為100～150mm。風帽插入布風板以后，布風板自下而上涂上密封層、絕熱層和耐火層，直到距風帽小孔中心線以下15～20mm處。這一距離不宜超過20mm，否則運行中容易結渣，但也不宜離風帽小孔太近，以免堵塞小孔。涂抹保護層時，為了防止堵塞小孔，事先應用膠布把小孔封閉，待保護層干燥以后做冷態試驗前把膠布取下，并逐個清理小孔，以免堵塞而引起布風不均。風室與風道風室連接在布風板下部，起著穩壓和均流的作用，使從風管進入的空氣降低速度，動壓轉化為靜壓。因此可使風室中的氣流有較好的分布，以便在一定的布風板壓降下使布風板上的氣流分布更為均勻。 外置換熱器部分循環流化床鍋爐采用外置換熱器。外置換熱器的作用是，使分離下來的物料部分或全部(取決于鍋爐的運行工況和蒸汽參數)通過它，并將其冷卻到5000C左右，然后通過返料器送至床內再燃燒。外置換熱器內可布置省煤器、蒸發器、過熱器、再熱器等受熱面。外置換熱器的實質是一個細粒子鼓泡流化床熱交換器，～／s，它具有傳熱系數高、磨損小的優點。采用外置換熱器的優點如下：①可解決大型循環流化床鍋爐床內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節提供了很好的手段；③增加循環流化床鍋爐的負荷調節范圍；④增加同一臺鍋爐對燃料的適應性；⑤節約鍋爐受熱面的金屬消耗量。其缺點是它的采用使燃燒系統、設備及鍋爐整體布置方式比較復雜。德國魯奇型和美國巴特爾型、Fw型和Alstom．CE型循環流化床燃燒系統均采用了外置換熱器。我國目前開發的220t／h以下的循環流化床鍋爐均沒有采用，大型循環流化床鍋爐擬采用。循環流化床鍋爐的爐墻部分包括：爐膛部分的敷管爐墻，爐膛與旋風分離器之間的煙道，旋風分離器出口處的水平煙道，旋風分離器內襯，旋風分離器下部的料腿、返料器內襯，返料器與爐膛之間的連接管路，外置換熱器內部爐墻以及爐墻外護板。從范圍看與煤粉爐爐墻有區別很大。循環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，對爐墻的沖刷嚴重。早期的循環流化床鍋爐很大一部分采用常規材料作為爐墻的主要砌筑材料，如高鋁質和粘土質耐火磚等，用礬土水泥耐火混凝土澆筑爐頂、衛燃帶等部位。這種材料構成的爐墻往往在半年甚至三個月內就發生混凝土沖刷剝落，甚至外部護板被磨穿的現象。后來的循環流化床鍋爐采用磷酸鹽高鋁質材料，其性能比常規材料好，但存在施工工藝復雜，冷態強度低等缺點，長期運行后發現有混凝土松懈現象，雙混凝土基質材料剝落，表面只留下大顆粒骨料，某些墻體出現貫穿性裂縫現象，甚至局部倒塌。循環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有三個垂直膨脹中心，膨脹零點設在爐頂頂部，膨脹中心可以設置在各部分中心線上。鍋爐深度和寬度方向上的膨脹零點一般設置在爐膛深度和寬度的中心線上，通過與水冷壁相連的剛性梁上的承剪件與鋼架的導向裝置相配合形成膨脹零點。垂直方向的所有受壓件吊桿的位移量均是相對于膨脹零點而言的，對位移量大的吊桿需要設置預進量，以改善鍋爐運行時的吊桿應力狀態。各點的膨脹量均以膨脹中心為基點準確計算，作為密封系統設計的依據。鍋爐輔助系統鍋爐除上述本體設備以外，還需要一些輔助系統來配合工作，才能保證生產過程的正常進行。主要的輔助系統有：給煤/給石系統、送風/排煙系統、給水系統、除渣/除灰系統等以及一些鍋爐附件。煤及石灰石系統即制備入爐煤及石灰石粉的系統。它的任務原來是將原煤和石灰石破碎成以一定粒徑分布的煤粒和石灰石粉，并分別送入爐膛。煤粒及石灰石粉的粒徑分布，對鍋爐運行經濟性以及脫硫效率影響很大。油燃燒器投入運行后，床層溫度逐步升高。當床溫大于450℃后，可以少量投煤，當床溫大于600℃后，可以逐漸增大投煤。按床溫要求或排放限制，將石灰石給料系統投入運行，隨后在滿足一定條件后投運除塵器。床溫繼續升高到某一溫度(如750℃)時切除油燃燒器。油燃燒器的切除過程與啟動過程相似，既可由程序控制，也可手動操作，只是動作順序與啟動過程相反。送風/排煙系統是為維持爐內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。它主要包括送風機、引風機、高壓風機、點火風機、石灰石粉輸送風機、儀用空壓機等，還包括風道、煙道、煙囪等。給水系統由給水泵、給水管道和閥門等組成，它的任務是向鍋爐供應給水。由于給水泵安裝在汽輪機車間內，故在發電廠中通常將給水泵及一部分給水管道劃歸汽輪機車間管理。除渣/除灰系統包括除渣裝置、除塵器、輸灰管路、防灰空壓機、渣/灰庫等。除渣裝置是用來清除燃料燃燒后從燃燒室排出的灰渣（底渣）。除渣裝置具有冷卻底渣、回收底渣余熱和輸送底渣的作用。除灰設備主要是除塵器，其作用是清除煙氣中攜帶的飛灰，盡量減少隨煙氣從煙囪排出的飛灰量，以減輕飛灰對環境的污染和對引風機的磨損。渣/灰庫的作用是臨時存放渣/灰，并可以通過輸渣/灰機將渣/灰卸到渣/灰車上。整個除渣/除灰系統的任務就是排除鍋爐排出的底渣和由除塵器分離出的細灰，并將其送往儲灰場。大型循環流化床電站鍋爐大多采用機械干式除灰（渣），將渣/灰從渣庫（或灰庫）中卸到運渣/灰車上。第二章 循環流化床鍋爐的工作原理和技術特點燃煤和空氣進入一個流態化燃燒室，發生摻混和著火燃燒，夾帶著大量細顆粒物料的煙氣在爐膛出口以后的氣固分離器中把所夾帶的固體物料分離下來，煙氣進入尾部受熱面，而被分離器收集下來的物料通過返料器被送入燃燒室循環在燃燒。循環流化床鍋爐獨特的流體動力特性和結構使其具有許多獨特的優點。這是循環流化床鍋爐的主要優點之一。在循環流化床鍋爐中，按質量百分比計，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。這些熾熱物料為新加人燃料提供了穩定充足的點火熱源。循環流化床鍋爐的特殊流體動力特性使得氣一固和固一固混合非常好，因此燃料進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。循環流化床鍋爐既可燃用優質煤，也可燃用各種劣質燃料。不同設計的循環流化床鍋爐，可以燃燒高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、低揮發分煤、煤矸石、煤泥、石油焦、尾礦、煤渣、樹皮、廢木頭、垃圾等。 燃燒效率高國外循環流化床鍋爐，燃燒效率一般高達99％。我國自行設計、投運的流化床鍋爐效率也可高達95％一99％。該爐型燃燒效率高的主要原因是煤粒燃盡率高。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，在飛出爐膛前就完全燃盡了，在爐膛高度有效范圍內，它們燃燒的時間是足夠的；對于較大一些的煤粒(0．6mm)，其終端速度高，只有當通過燃燒或相互摩擦而碎裂，其直徑減小時，才能隨煙氣逸出，較大顆粒則停留在燃燒室內燃燒；對于中等粒度的顆粒，循環流化床鍋爐通過分離裝置將這些顆粒分離下來，送回燃燒室進行循環燃燒，給顆粒燃盡提供了足夠時間，以達到燃盡的目的。運行鍋爐的實測數據表明，該型鍋爐的爐渣可燃物僅有1％～2％，鍋爐效率可達88％～90％。流化床低溫燃燒的特點使其能夠與多數天然石灰石的最佳燃燒脫硫、溫度相一致。普通鼓泡流化床鍋爐添加石灰石后有較好的爐內脫硫效果，循環流化床鍋爐的脫硫比鼓泡流化床鍋爐更有效。循環流化床鍋爐在結構設計合理、運行操作適當以及添加合適品種和粒度的石灰石等條件下，脫硫劑化學當量比(鈣硫比)。，可以達到90％的脫硫效率，而鼓泡流化床鍋爐和其他燃燒方式的鍋爐則很難達到該指標。與燃燒過程不同，脫硫反應進行得較為緩慢。為了使氧化鈣(石灰石煅燒后的產物)充分轉化為硫酸鈣，煙氣中的二氧化硫氣體必須與脫硫劑有充分長的接觸時間和盡可能大的反應比表面積。事實上，脫硫劑顆粒的內部還不能完全反應，越小的顆粒越能得到高的利用率。鼓泡流化床鍋爐中，氣體在燃燒區域的平均停留時間為1～2s，在循環流化床鍋爐中則為3～4s。～0．3mm，而鼓泡流化床鍋爐中則為0．5～1mm～，再加上石灰石顆粒也參與循環，可反復使用，因此，無論是脫硫劑的利用率還是二氧化硫的脫除率，循環流化床鍋爐都比鼓泡流化床鍋爐優越。 (NOx)排放低氮氧化物排放低是循環流化床鍋爐另一個非常吸引人的特點。運行經驗表明，循環流化床鍋爐的NO。排放范圍為50—150ppm或40—120mg／MJ。循環流化床鍋爐NO。排放低的主要原因是：一低溫燃燒，燃燒溫度一般控制在850～950℃左右，此時空氣中的氮一般不會生成NO，；二分段燃燒，抑制燃料中的氮轉化為NOx，并使部分已生成的NO。得到還原。，爐膛截面積小爐膛單位截面積的熱負荷高是循環流化床鍋爐的主要優點之一。循環流化床鍋爐的截面熱負荷約為3—6MW／m2，接近或高于煤粉爐。同樣熱負荷下鼓泡流化床鍋爐需要的爐膛截面積要比循環流化床鍋爐大2～3倍。循環流化床鍋爐的給煤粒度一般小于13mm，因此與煤粉鍋爐相比，燃料的制備破碎系統大為簡化。此外，循環流化床鍋爐能直接燃用高水分煤(水分可達到30％以上)，當燃用高水分燃料時也不需要專門的處理系統。循環流化床鍋爐的爐膛截面積較小，同時良好的混合使所需的給煤點數量大大減少。在循環流化床鍋爐中，燃料還可以加入返料管內，這樣在進入爐膛前經歷一個預熱過程，既有利于燃燒，也簡化了給煤系統。，調節速度快當負荷變化時，只需調節給煤量、空氣量和物料循環量，不必像鼓泡流化床鍋爐那樣采用分床壓火技術。一般而言，循環流化床鍋爐的負荷調節比可達30～40％。此外，由于截面風速高和吸熱控制容易，循環流化床鍋爐的負荷調節速率也很快，一般可達每分鐘4％～5％。 易于實現灰渣綜合利用循環流化床的燃燒過程屬于低溫燃燒，同時爐內優良的燃盡條件使得鍋爐的灰渣含碳量低，低溫燃燒的灰渣易于實現綜合利用，如灰渣作為水泥摻和料或建筑材料。同時低溫燃燒也有利于灰渣中稀有金屬的提取。脫硫后含有硫酸鈣的灰渣還可以用來制作膨脹水泥。第三章 循環流化床鍋爐存在的問題及結構特點經過十多年不斷深入的研究、實踐和改進，我國的循環流化床鍋爐已經進入穩步發展階段。早期普遍存在的磨損、結渣、出力不足等問題現在已經基本得到解決。但隨著鍋爐自身的發展以及鍋爐容量的增大，用戶對鍋爐可靠性、可控性、自動化程度等要求越來越高，同時也出現了一些新的問題。循環流化床鍋爐自身的缺點有：(1)N20排放較高。流化床燃燒技術可有效地抑制NOX、SOX的排放，但是，又產生了另一個環境問題，即N20的排放問題。N20俗稱笑