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燃煤电站锅炉干式与湿式排渣系统对比分析

  摘要:本文主要介绍了大型电站锅炉近年应用较多的风冷干式排渣机系统。进行了干式排渣系统与湿式排渣系统的对比试验。通过对锅炉排烟温度、灰渣可燃物含量和锅炉效率的对比,掌握采用干式排渣系统对锅炉的影响。为大型机组排渣系统的选择提供参考和借鉴。
  关键词:干式排渣;湿式排渣;排烟温度;锅炉效率;灰渣可燃物
  中图分类号:TM412
  目前,国内大型机组排渣系统主要采用2种形式:风冷干式排系统和湿式刮板捞渣机排渣系统。干式排渣技术与水力排渣系统相比,具有系统维护简单、节水环保、干渣活性好等优点,为燃煤电站排渣系统在节水、节能及综合利用方面开辟了新的途径,在国外燃煤电站已有广泛应。本文以某电厂1 000 MW机组为例,通过试验说明干式排渣系统对锅炉运行效率的影响。
  1、 系统介绍
  1.1设备简介
  干式排渣系统主要由以下几个部分组成,即渣井、液压关断门、斗式提升机、贮渣仓等。布置炉渣会被运输到锅炉房外,主要通过两级钢带排渣机进行输。之后,会被输送到贮渣仓中进行贮存,使用的机械设备是斗士提升机。在额定出力工况下,当炉渣被排渣机输渣时会冷却到100℃以下。当在最大出力工的情况下时,会冷却到150℃以下。
  1.2工作的原理
  燃煤电厂固态排渣锅炉会定期排出一定量的热炉渣,这些热炉渣会通过以下的设备被输送到钢带上,这些设备有渡渣斗以及液压关断门。之后,会随着缓缓移动的输送钢带同时移动。进风口一般都会在钢带式排渣机两侧侧壁以及排渣机头尾部设置,通过炉膛负压就可以实现就地吸入冷空气。有的炉渣并未完全燃烧完,因此当这些炉渣时,就会和输送钢带上进一步燃烧。之后,会和吸入的冷空气实施逆向热交换。这样,其就会被冷空气冷却成为冷渣。加热冷空气,那么热炉渣温度就会下降,一般温度不会超过100℃。炉渣的热量会被冷却风迅速的回收到炉中。干渣在冷却之后,会经过一级以及二级的破碎。破碎后的干渣会经过机械以及气力输送系统的处理,被运输到渣仓中进行储存。
  1.3结构特点
  为实现安全、可靠运行,钢带式排渣机除装设必要的监控装置外,在结构设计上采取如下主要措施。(1)输送钢带是钢带式排渣机的关键输送部件和主要受力部件,其抗拉、抗压和抗断裂能力很强。其使用寿命可超过10万h,甚至可达到30万h。(2)输送钢带的尾部滚筒设有自动张紧装置,可使输送钢带各点受到同样的张紧力。(3)整台钢带式排渣机安装时只有1个固定点,可沿固定点向四周自由膨胀。(4)输送钢带为平带,不会有卡死现象。(5)高温热渣在输送钢带上冷却和输送,不会直接与壳体接触,不会对人身造成伤害。(6)钢带式排渣机采用空气冷却热渣,不会出现像水浸式刮板捞渣机那样的汽爆现象,不会造成熄火、设备和人身事故。(7)钢带式排渣机可适应大块渣输送。针对国内火电厂燃煤来源较杂、煤质较差、易结焦等特点,为防止大渣进入钢带式排渣机直接冲击输送钢带,国内自主研制开发的钢带式排渣机入口设计有液压破碎、隔栅和监视器等装置,可对100 lnlll或200 mln以上的大渣拦截、预破碎,保护输送钢带正常运行。
  2、试验方法及过程
  2.1模拟湿式排查系统
  该试验场所使用的锅炉排渣系统是干式排渣系统,在于式排渣系统上模拟湿式排渣系统,即模拟湿渣时将炉底液压关断门全部关闭,此时的锅炉环境
  相当于湿式排渣系统的工况。
  2.2排烟温度的测量
  在空气预热器出口按等截面网格法标定后,选取较多的代表点布置校验合格的II级精度K型铠装热电偶。最终热电偶信号由校验合格的K型补
  偿导线接入分散式数据采集IMP(Isolated MeasuremeritPod)系统。数据采样周期为2 S,每20 S系统自动记录一次该时间段内的平均值。
  2.3飞灰采样
  采用等速取样枪在电除尘器入口烟道上进行连续等速取样,每15 rain取样一次。试验结束后,样品混合均匀,缩分为2份,一份送电厂实验室化验,一份留底备用。
  2.4炉渣采样
  炉渣在干排渣机侧面的观察孔处收集取样,每15 min取样一次。试验工况结束后,全部样品混合均匀,缩分为2份,一份送电厂实验室化验,一份留底备用。
  3、试验结果及分析
  3.1排烟温度对比
  机组在l 000 MW电负荷下运行,试验期间燃用煤质稳定,钢带机转速保持在35Hz(2.8m/rain),冷却风占总风量的比例为0.92%。由于不同工况下环境温度不同,所以实测的排烟温度需要对环境温度进行修正,将环境温度修正到20℃。干渣工况修正后排烟温度为131.5℃。模拟湿渣时将炉底液压关断门全部关闭,对环境温度修正后排烟温度为128.3℃。在当前设备条件下。采用干式排渣比采用湿式排渣排烟温度偏高3.2℃。
  3.2灰渣可燃物含量对比
  当锅炉采用干式排渣系统时,炉渣在钢带机上存在继续燃烧现象。采用干式排渣系统比采用湿式排渣系统炉渣可燃物低0.17个百分点,飞灰可燃物含量略微偏高。由于试验期间氧量充足,灰渣可燃物含量整体较低,因此变化不明显。另外,灰渣可燃物含量受煤质和锅炉运行参数变化的影响可能比少量冷却风变化带来的影响要大些。
  3.3锅炉效率对比
  机组在1 000 MW电负荷下运行,试验期间燃用煤质稳定,将炉底液压关断门全部关闭。渣斗蒸发率按照73.238 kg/(m2・h)计算,蒸发水量为3.48t/h,蒸发的水蒸气导致排烟损失增加约0.002个百分点。根据GB 10184--1988(电站
  锅炉性能试验规程》,计算时排渣温度取800℃。该工况下修正后锅炉效率为94.17%,当干渣冷却风比例为0.92%时,修正后锅炉效率为94.00%。可见,在当前设备运行条件下,采用干式排渣与采用湿式排渣相比,锅炉效率低0.17个百分点。
  4、结论
  通过以上的分析和对比,可以得出以下几点结论。
  从当下的设备运行状况和条件出发,可以看出冷却风占总风量的比例较低,为0.92%。将干式排渣和湿式的排渣进行对比发现,锅炉的效率比较低,一般会低0.17个百分点。我们可以使用干式排渣系统来对风量进行调节和控制,因此可以将锅炉的效率大大的提高。需要注意的是,临界炉底进风温度也会影响锅炉的效率,会让锅炉的效率增加或降低。要对炉底的进风进行合理的组织和调整,这样就可以让炉底的进风和炉底的渣进行充分的热交,这样做也是为了干式排渣系统着想。假如炉底的进风组织欠佳,那么在吸取一样炉底渣热量的情况下,炉底冷却风就会大量的增加,这样锅炉的效率就会大大的降低。
  此外,在现有的设备状况下,和湿式排渣对比,干式排渣的排烟温度会高一些,一般会高出3.2摄氏度左右。如果干式排渣系统的冷却风量得到增加,那么排烟的温度也就会明显的增强。这样,排烟的热损失就会明显的增强,锅炉的效率也就会大大的降低。钢带上存在继续燃烧的现象是干式排渣系统炉渣的特征之一,因此和湿式的排渣系统相比,干式的飞灰可燃物含量会稍微有些偏高。
  结束语:
  使用干式排渣系统在某些情况下,其锅炉的热效率可能会比湿式的排渣系统低一些。但是,干式排渣系统可以通过调节冷却的风量,来降低排烟热量的损失。
  参考文献:
  [1]刘岩,葛斌,王培红.联合循环热电冷三联供系统的热经济性分析[J].燃气轮机技术.2012 (2).
  [2]唐爱坤,魏琪,杨志坚,等,燃气一蒸汽联合循环热电冷三联供系统用分析[J].机电信.2012(3).
  [3]周大汉,柳建华,王瑾,等.吸收式制冷应用于冷热电三连产系统的能耗特性分析[J].上海理工大学学报.2011(26).

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