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干式排渣机对锅炉运行效率影响的研究

  【摘要】本篇论文研究了采用干式排渣机对锅炉运行效率的影响,通过理论计算和试验研究表明干式排渣机炉渣冷却风量控制在合理范围内,合理调整进入炉膛漏风的温度,可以有效优化干式排渣机对锅炉运行效率的影响。
  【关键词】干式排渣机炉渣冷却风锅炉效率
  中图分类号: TF524 文献标识码: A 文章编号:
  1干式排渣工作原理及系统简介
  干式排渣机设置在锅炉零米,高温炉渣连续落在输渣机的输送带上,高温灰渣在输送带上低速运动,在负压作用下,受控的少量环境冷空气逆向进入风冷干式除渣机内部, 使灰渣在输送钢带上逐渐被风冷却,并逐渐完成燃烧。冷空气与高温灰渣进行充分的热交换,空气将锅炉辐射热和灰渣显热吸收,空气温度升高到300~400℃左右(相当于锅炉二次送风温度),进入炉膛,渣的冷却温度则降至100℃左右。
  干式排渣机系统由三部分组成,分别是钢带输渣系统、出渣破碎系统和干渣输送系统。钢带输送系统包括:挤压关断门、机械密封或水密封、液压碎渣机和钢带输渣机等。出渣碎渣系统包括:碎渣机、和中间渣仓等。干渣输送系统包括:输送管道、风机(负压输送系统)、仓泵(正压输送系统)和布袋除尘器等,现在多采用二级钢带输送系统。
  2干式排渣机影响锅炉效率的研究
  2.1测点设置及试验方法
  两次试验均依据电力行业标准(GB10184-88)《电站锅炉性能试验标准》执行,试验主要记录及测量的参数有锅炉排烟温度、炉渣冷却风入炉温度、排渣温度、排渣量等项目:
  锅炉排烟温度:利用空预器出口烟道上的测点用K型热点偶网格法测量,每个工况进行期间间隔10分钟测量一次,取记录数据算数平均值作为该工况排烟温度;炉渣冷却风入炉温度。利用渣斗观察孔,采用抽气电热偶测量炉渣冷却风入炉温度。热电偶引出端接温度显示仪表。在相关试验工况中,测量一次各渣斗冷却风入炉温度;排渣温度。在中间渣仓处利用抽气热电偶测量,每个工况进行期间间隔测量,取记录数据的平均值作为该工况排渣温度;炉渣冷却风量。利用渣斗现有观察孔,采用靠背管及电子微压计进行测量,如冷却风量超出仪器测量范围,则炉渣冷却风量利用渣量、炉底排渣初始温度、斗轮机入口处渣量、环境温度以及炉底冷却风入炉温度进行测量;其它。表盘数据:每个工况进行期间间隔10分钟记录一次锅炉主要运行参数与各辅机的运行参数。
  试验测试数据处理:试验测量及记录数据均取其算数平均值;锅炉效率的计算按照ASME4.0标准进行,并按照相关条件修正。
  2.2试验测量结果
  2.2.1华电国际邹县发电厂#6机组试验
  为进一步研究干式排渣机对锅炉运行和经济性的影响,接下来对华电国际邹县发电厂(600MW)机组干式除渣机对锅炉效率的影响专项测试数据进行分析(数据来源于西安热工研究院)。
  1)通过对干式排渣机正常投运以及模拟干式排渣机停运两种工况分析可知:干式排渣机系统炉底进风吸收炉渣的物理显热后温度升高,在炉渣量一定、炉底除渣温度一定时,炉底进风量越大,炉底进入锅炉的风温就越低,对锅炉效率负方面影响就越大。
  2)在不同炉底进风量情况下,对锅炉效率影响进行了测试,可知:影响锅炉效率升高或降低的临界炉底进风温度为247.3℃;炉底进风率为1%时,炉底进风温度为264℃,此时锅炉效率升高0.0073%;要使排烟温度变化在2℃以内,炉底进风量必须小于总风量的1.07%。
  3)干式排渣机系统实际运行对锅炉效率影响:在锅炉燃烧试验煤种时,通过干渣机系统进入炉内冷却风量占总风量的0.90%,锅炉效率净增加了0.1069%。
  从华电国际邹县发电厂600MW机组以上试验可以得出:合理地组织炉底进风,使炉底进风与炉底渣充分进行热交换是干式排渣机效果的关键,如果炉底进风组织不好,那么要吸收同样的炉底渣物理显温就需要大量的炉底冷却风,最终造成锅炉效率的下降。
  2.2.2华能伊敏发电厂#1机组试验
  为全面研究干式排渣机对锅炉运行和经济性的影响,接下来再以华能伊敏发电厂#1机组干式除渣机对锅炉效率的影响专项测试数据进行分析(数据来源于西安热工研究院)。
  1)通过对干式排渣机正常投运时关断门开启和关闭两种工况分析,分析干式排渣机对锅炉效率的影响主要实验参数可知:由于干式排渣机冷却风量偏大且风温低,关断门开启后,锅炉排烟温度平均升高3℃,排烟温度损失增加了0.2%。
  2)将干式排渣机漏风点进行一定堵漏后,进行了试验,分析锅炉主要运行参数变化趋势得出:炉渣冷却风量的变化对锅炉的燃烧工况的影响轻微,当炉渣冷却风量变化由23000 Nm3/h增加到56000 Nm3/h,排烟温度升高1℃,排烟热损失略有升高;转向室烟温则降低了1.5℃。说明此工况下,冷却风量变化对火焰中心高度影响较小。
  3)将干式排渣机漏风点进一步堵漏后,进行了试验,分析锅炉主要运行参数变化趋势可知:在满足碎渣机入口炉渣温度100℃,进一步加强对干式排渣机壳体的密封的前提下,关断门开、关状态所引起风量和风温变化对炉内燃烧和排烟温度的影响轻微。
  从华能伊敏电厂以上试验可以看出,只要在小风量的情况下,冷却风才能被加热到较高的温度,此时冷却风量为13200 Nm3/h,冷却风被加热的温度为310-370℃之间,这部分冷却风吸收的热量为6000×103kj/h,锅炉效率增加0.125%,同时由于空预器空气侧流量的减少13200 Nm3/h,排烟温度约上升1.12℃,锅炉效率降低0.074%,两者相差0.051%,锅炉效率变化细微。
  当关断门全开时,冷却风量为26800 Nm3/h,冷却风被加热到210℃以上,这部分冷却风吸收的热量约为7270×103kj/h,锅炉效率增加了0.151%,同时由于空预器空气侧流量减少了26800 Nm3/h,排烟温度约上升2.27℃,锅炉效率降低0.152%,两者基本抵消,锅炉效率无变化。
  3干式排渣机影响锅炉效率的结论
  1.在干式排渣机设备内部,由于冷却风吸收了热炉渣的物理显热和炉渣可燃物燃烧释放出来的热量,能够使热炉渣从锅炉带走的热量返回炉内,可减少锅炉的热量损失,从而提高锅炉效率。
  2.锅炉实际运行时,为保证干式排渣设备的排渣温度不致过高,在保持空预器二次风出口风量、燃烧器热二次风量不变前提下,干排渣系统无组织的漏风进入锅炉炉膛,炉膛辐射吸热减少,对流吸热增加,同时烟气流量增大,空预器入口烟温增加,排烟温度将会增加,锅炉排烟热损失将增加,相应的锅炉效率会有所减少。
  3.从锅炉吸热量平衡的角度分析,炉渣冷却风进入炉膛的温度存在着一个影响锅炉效率变化趋势的转折点,如果冷却风进入炉膛的温度低于转折点温度,将会造成锅炉排烟温度上升,锅炉效率降低;如果冷却风进入炉膛的温度高于转折点温度,锅炉排烟温度下降,在维持吸热量不变的前提下,燃料消耗量减少,锅炉效率升高。
  4.为通过干式排渣机系统进一步保障或提高锅炉效率,干式排渣机冷却风量要控制在锅炉总风量的1%以下,入炉膛冷却风温控制在转折点温度以上。
  参考文献:
  [1]张爱玲、李岚、梅丽风.电力拖动与控制.[M].机械工业出版社,2008
  [2]曹丰文、刘振来、祁春清.电力电子技术基础及应用.[M].中国电力出版社,2007

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