循环流化康铸炉紧凑式分流回灰换热器的试验研究

点击：1714 日期：[ 2014-04-26 22:13:51 ]

循环流化康铸炉紧凑式分流回灰换热器的试验研究孙献斌李志伟时正海党黎军王智微肖平 (西安热X-研究院有限公司，陕西西安710032) 摘要：外置换热器是CFB (循环流化床)锅炉大型化的关键技术。为发展我国具有自主知识产权的大型CFB锅炉技术，针对国产200MWCFB锅炉及大型化的需要，开发了一种新型外置换热器—— 紧凑式分流回灰换热器(CHE)专利技术，该换热器采用气动方式控制循环灰的分流量，同时兼有循环灰的冷却和回送功能，且为整体化结构。在一台4MW循环流化床热态试验台上对紧凑式分流回灰换热器的分流、调节、传热特性进行了系统的试验研究，并建立了传热计算模型，可用于实际锅炉的设计，为实现锅炉的模型化设计奠定了基础。研究结果可用于指导国产200MW CFB锅炉的设计。关键词：循环流化床锅炉；紧凑式分流回灰换热器；换热系数中图分类号：TK229．6+6 文献标识码：A 文章编号：1004—9649(2006)07-0027．04 1 紧凑式分流回灰换热器技术国外为解决大型CFB 锅炉炉内受热面布置空间不足或虽可布置但磨损倾向严重等问题，广泛采用外置换热器(EHE)，即在CFB锅炉的灰循环回路上布置外置换热器。在外置换热器内，一般布置有再热器、过热器或蒸发受热面。其中外置换热器采用机械阀控制循环物料的分流量，从而控制过热器、再热器汽温和炉膛温度。用于分流循环灰的锥形阀采用水冷却，结构复杂，且容易被磨损。此外，上述布置方式还存在占用高度较大，往往使旋风分离器下部的立管高度较短，难以形成足够的料封，影响分离器的分离效率和循环回路的工作特性。外置换热器是CFB锅炉大型化的关键设备，西安热工研究院通过试验研究开发了一种新型外置换热器—紧凑式分流回灰换热器专利技术。该换热器采用气动控制方式控制循环物料的分流量，调节方式简单可靠，便于布置，且同时兼有循环灰的分流、冷却和回送功能，在结构上易实现整体化。分流回灰换热器的结构见图l，其工作原理是灰分配室利用合理的结构和配风控制将来自分离器的循环灰分流成2部分，一部分流向高温回灰管作为高温循环灰(850-950℃)返回炉膛；另一部分则流向布置有受热面的换热床，在其内循环灰和受热面进行热交换，然后经隔墙流入低温回料室，被冷却至490～620℃ 的灰颗粒通过低温回灰管返回炉膛。 2 试验装置分流回灰换热器热态试验台主要技术规范见表1；相关系统见图2，试验台最大燃烧热功率为4 MW，燃烧室高度为9m ，下部横截面积1．5mxO．4m ，上部横截面积1．5 mxO．8 m。燃烧室布置有可伸缩的水冷枪，用以调节燃烧室温度和热负荷。分离器采用绝热旋风分离器，分离器下端的立管和分流回灰换热器相连接。尾部烟道依次布置有2级省煤器和2级一次风空气预热器。燃烧室、分流回灰换热器和烟道内衬耐火砖，外壳为密封钢板。一次风主要作为流化风，经过空气预热器加热后从燃烧室底部的布风板进入燃烧室，空气预热器的一部分冷风作为必要的播煤密封风由落煤管进入燃烧室。二次风没有预热，从燃烧室下部分2级送入炉内。分流回灰换热器的高压流化风单独由高压风机提供。分流回灰换热器的总风量通过与一次风道的旁路阀门调节，每个小风室的风量可单独调节。烟气经管式除尘器后通过引风机由烟囱排人大气。试验用煤由2台螺旋给料机送入炉膛。底渣通过排渣口排放渣桶，飞灰通过螺旋绞龙送入灰池。沿燃烧室高度共布置20个温度测点、12个压力测点和4个测量孔，可测量沿高度和截面方向上的温度、压力分布。分离器进出口设置有温度压力测点、灰取样口和观察孔，可实现对分离器进灰质量浓度、分离效率、分离器压降和烟气成分的测量。分流回灰换热器试验模型是经冷态试验优化后确定的结构。分流回灰换热器试验模型上布置有温度压力测点，换热床内布置水冷受热面，可对水的流量、压力和温度测量，进行分流回灰换热器的传热特性试验。试验台系统采用循环水冷却，由水泵加压后分别流经燃烧室水冷枪、分流回灰换热器和省煤器，最后进入冷水塔，冷却后返回贮水箱。试验台采用床下热风点火系统，由油枪加热流化风，实现对床料的加热。 3 试验结果及分析 3．1 分流特性室的均流风量9，从25 m3／h上升到46 m3／h时，分流循环倍率线性增加，而此过程中的给煤量没有明显变化，说明进入换热床的循环灰量线性增加；当分流室的风量9，进一步增大，从46 m ／h增加到66m3／h时，分流循环倍率的增加幅度减小，说明在此范围内通过调节p，来调节进入换热床的循环灰量的作用不明显，因此在实炉设计和运行时，均流风量p 的调节范围应控制在25-46 m3／h。 (2)高温回料风对分流特性的影响。图4试验结果表明：当维持均流风量p，不变，高温回料风量9，从12m3／h上升到48m3／h时，分流循环倍率呈线性减小，而此过程中的给煤量没有明显变化，说明进入换热床的循环灰量呈线性减小。随着9 的增大，通过高温回料室的物料流量增大，通过换热床的灰流量相应减小。

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