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CFB垃圾焚烧炉外置式换热器启动及运行特性分析点击：1890 日期：[ 2014-04-26 21:58:05 ] |
| CFB垃圾焚烧炉外置式换热器启动及运行特性分析 马长永 北京中科通用能源环保有限责任公司,北京 100080 [摘要]介绍了日处理量为500 t的循环流化床垃圾焚烧炉外置式换热器(EHE)的设计特点, 以及启动和运行特性。在焚烧炉起动过程中,较大的风量不利于EHE的启动;降低 EHE循环灰积量,以及通过料腿反串进入分离器的流化风会降低分离器效率。随着循 环灰量的增加,EHE内的料层高度增加,在DCS上反映出风室压力增加,热灰进出口 温差降低。 [关键词] 循环流化床;垃圾焚烧炉;外置式换热器;分离器;样层;运行特性 [中图分类号] TK229 [文献标识码] B [文章编号] 1002-3364(2010)01-0046-03 [DOI编号] 10.3969/j.issn.1002-3364.2010.01.046 1 外置式换热器运行原理 慈溪市生活垃圾焚烧发电厂日处理生活垃圾 1 500 t,选用3台单台日处理500 t生活垃圾的次高 温次高压、带外置式换热器(EHE)的循环流化床 (CFB)垃圾焚烧炉,配备2台C12 MW抽凝式汽轮发 电机组。CFB垃圾焚烧炉主要技术参数见表1。 EHE为由一个或几个仓室组成的非燃烧鼓泡流 化床[4],是布置在锅炉分离器料腿下部高温热灰循环 回路中的气固换热装置,其内部布置有过热器、再热器 或蒸发受热面。锅炉运行时分离器分离下来的高温热 灰通过料腿进入EHE,在流化状态下与布置在EHE 内的受热面进行换热,换热后的低温灰和流化风通过 溢流孔(返灰口)及返灰管进入炉膛,重复进行物料循 环及换热过程。 EHE内布置有高温过热器管,在焚烧炉尾部烟道 低温过热器内的蒸汽通过喷水减温器减温调节后进入 EHE内,高温过热器管束内5.5 MPa、310℃的蒸汽 通过与循环热灰进行换热后达到额定蒸汽参数5.3 MPa,485℃,然后通过主蒸汽管道进入汽轮机做功。 目前非机械式返料器和EHE的进料管(料腿)普 遍设计为移动床或低速流化床,为了更方便地控制 EHE流化风量,其配风装置为一台升压29.4 kPa、55 m3/min风量的变频调速的罗茨风机,其输出压力随 EHE循环灰料层高度的变化而变化。 2 外置式换热器设计特点 由于在EHE内部只布置高温过热器管束,为了 强化循环热灰的流动和换热能力,采用了2个进灰管 和1个返灰管的结构。EHE顶部左右侧通过2个 DN350耐热耐磨浇注进灰管与旋风分离器料腿相连, EHE前侧布风板中心底部通过1个DN550耐热耐磨 浇注返灰管与炉膛水冷壁返灰口相连。锅炉左右2个 旋风分离器分离下来的高温循环热灰全部进入EHE 内进行换热,然后再通过返灰管返回炉膛。 外置式换热器结构如图1所示。罗茨风机送来的 高压返料风先进入EHE下面的均压风室,然后通过 布置在布风板上面的小风帽进入返料室。由于采用小 孔径的流化风帽,因此整个床面布风均匀,流化质量 高。另外,床面靠近布风板处采取收缩截面形式,即布 风板处床面积小于上部换热空间横截面积,这种设计 提高了下部松动流化风速,对整个料层下部的少量粗 颗粒的流化有较好的效果。 3 起动及运行特性 (1)焚烧炉起动初期,整个循环系统还没有达到起 动运行条件,循环灰量少,在EHE内的灰积量不多, 此时起动EHE返料(罗茨)风机。随着风量的加大, EHE流化室内的循环灰从鼓泡化转为低速流态化,然 后逐渐为正常流态化。此时分离器下部料腿还未形成 稳定的物料腿(密封灰柱),因此穿过EHE灰层高度 的流化空气直接通过分离器料腿进入旋风分离器负压 区,并在分离器料腿内形成气固反向流。分离器分离 下来的热灰通过料腿往下流动进入EHE,而EHE返 料流化风在料腿内向上流动,因此,热灰在往下流动的 同时受到向上流动的气流影响,有部分热灰细颗粒往 上带走的气流脉动及局部气流旋涡现象。 (2)由于EHE内布置的过热器管束与高温热灰 进行气固换热,因此当循环灰量增加时,换热器流化室 内的灰层高度增加,同时,随着循环灰量的增加,返料 罗茨风机压力增加,EHE进灰管和出灰管内的进出口 灰温差降低(图2)。当焚烧炉循环灰量增加时,分离 器分离下来进入EHE的循环灰量增加,因此EHE内 的料层高度也同时增加。由于料层高度增加,返料风 压值也随之增加。此时,如果蒸汽负荷没有大的变化, EHE内高温过热器吸热量基本保持不变,其整个 EHE进出口灰温差逐渐变小。 (3)由于采用非分流返灰式结构,因此当起动返料 风机并开始投运EHE后,由于大量的较低温度的循 环灰返回炉膛,并从炉膛密相区带出更多的热量,使炉 膛密相区温度有所下降。但是,随着循环灰量的增加 和增加少量辅助燃煤等调整后,炉膛温度可逐渐恢复 至EHE投运前的温度水平。 (4) EHE运行期间,整个床层区域并非理想的完 全均匀的流化状态, EHE内的热灰与过热器管束之 间的换热强度也不完全均匀,通常靠近床面中心处的 换热强度要高于四周墙壁及角落等区域。停炉检查发 现,靠近EHE后墙的过热器管束弯头处及两侧检修 人孔等处由于流化状态不好出现了少量松散性的循环 灰堆积物,但对于整个床层面积来讲,此类区域所占的 比例较小,不会对整个床面的换热造成明显的影响。 (5)焚烧炉运行期间,偶尔出现EHE两侧进灰管 (料腿)进料不畅,甚至出现短时间的堵塞情况,这与运 行操作、循环灰浓度、颗粒粒径及返料风参数等密切相 关。当整个循环灰系统正常时,分离器分离下来的热 灰非常均匀、稳定地向下高速流动,基本没有向上反串 气流的影响(图3)。 4 结 论 (1)焚烧炉点火起动时,不能立即起动返料风机 待焚烧炉运行一段时间,EHE及分离器料腿内积攒一 定量的循环灰后才可起动返料罗茨风机;返料风机未 起动前,没有正常的物料循环,焚烧炉只在鼓泡床状态 下运行。 (2)焚烧炉运行期间,通过EHE均压风室内的返 料风压力值,可判断出流化换热室的循环灰料层高度。 随着循环物料量的增加,EHE内的循环灰料层高度增 加,相应风室内的返料风压力值也提高,同时由于高温 过热器内蒸汽侧所需的吸热量基本保持不变,因此其 进出口循环灰温差值变小,反之亦然。 (3)焚烧炉运行中炉膛差压(反映炉膛上部物料浓 度)值是监测EHE正常的一个重要参数。当物料循 环停止,或物料发生断续的返灰情况,则炉膛差压会突 然降低或波动很大,在运行中需要特别注意。 [参 考 文 献] [1] 阿世孺,张洪波.国内生活垃圾焚烧技术进展概况[J].特 种设备安全技术,2008(6):10-15. [2] 袁克,萧惠平,李晓东.中国城市生活垃圾焚烧处理现状 及发展分析[J].能源与环境,2008(5):43-46. [3] 曹玉春,吴金星,李言钦,等.流化床垃圾焚烧技术及其污 染物排放特性[J].电站系统工程,2008,24(5):31-36. [4] 刘朝化,郭强,廖加学,等.125MW CFB锅炉外置换热器 试验[J].东方锅炉,2001(3):17-26. |
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