循环流化床

中文名称:粗粉分离器

英文名称:mill classifier,classifier

定义:将磨煤机送出的煤粉中的不合格粗粉从气、粉混合物中分离出来,送回磨煤机继续磨碎的装置。

中文名称:细粉分离器

英文名称:cyclone collector

其他名称:旋风分离器

定义:中间储仓式制粉系统中,置于粗粉分离器之后,将制成的煤粉从气、粉混合物中分离并收集起来的装置。

旋风分离器的作用

旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴,达到气固液分离,以保证管道及设备的正常运行。

工作原理

净化天然气通过设备入口进入设备内旋风分离区,当含杂质气体沿轴向进入旋风分离管后,气流受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转,气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体,密度大的液滴和尘粒在离心力作用下被甩向器壁,并在重力作用下,沿筒壁下落流出旋风管排尘口至设备底部储液区,从设备底部的出液口流出。旋转的气流在筒体内收缩向中心流动,向上形成二次涡流经导气管流至净化天然气室,再经设备顶部出口流出。

性能指标

分离精度

旋风分离器的分离效果:在设计压力和气量条件下,均可除去≥10μm的固体颗粒。在工况点,分离效率为99%,在工况点±15%范围内,分离效率为97%。

压力降

正常工作条件下,单台旋风分离器在工况点压降不大于0.05MPa。 设计使用寿命

旋风分离器的设计使用寿命不少于20年。

结构设计

旋风分离器采用立式圆筒结构,内部沿轴向分为集液区、旋风分离区、净化室区等。内装旋风子构件,按圆周方向均匀排布亦通过上下管板固定;设备采用裙座支撑,封头采用耐高压椭圆型封头。

设备管口提供配对的法兰、螺栓、垫片等。

通常,气体入口设计分三种形式:

a) 上部进气

b) 中部进气

c) 下部进气

对于湿气来说,我们常采用下部进气方案,因为下部进气可以利用设备下部空间,对直径大于300μm或500μm的液滴进行预分离以减轻旋风部分的负荷。而对于干气常采用中部进气或上部进气。上部进气配气均匀,但设备直径和设备高度都将增大,投资较高;而中部进气可以降低设备高度和降低造价。

应用范围及特点

旋风除尘器适用于净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较高(80~160毫米水柱)的净化设备,旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。 改进型的旋风分离器在部分装置中可以取代尾气过滤设备。

一.循环流化床锅炉结构?

锅炉采用单锅筒,自然循环方式,总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构,四周有膜式水冷壁组成。自下而上,依次为一次风室、密相床、悬浮段,尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。尾部竖井采用支撑结构,两竖井之间由立式旋风分离器相连通,分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬,前部竖井用敖管炉墙,外置金属护板,尾部竖井用轻型炉墙,由八根钢柱承受锅炉全部重量。

锅炉采用床下点火(油或煤气),分级燃烧,一次风比率占50—60%,飞灰循环为低倍率,中温分离灰渣排放采用干式,分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键,采用湍流床,使得流化速度在3.5—4.5m/s,并设计适当的炉膛截面,在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬(高铝质砖),即使锅炉燃烧用不同燃料时,燃烧效率也可保持在98—99%以上。

分离器入口烟温在800℃左右,旋风筒内径较小,结构简化,筒内仅需一层薄薄的防磨内衬(氮化硅砖)。其使用寿命较长。循环倍率为10—20左右。

循环灰输送系统主要由回料管、回送装置,溢流管及灰冷却器等几部分组成。

床温控制系统的调节过程是自动的。在整个负荷变化范围内始终保持浓相床床温850-950℃间的某一恒定值,这个值是最佳的脱硫温度。当自控制不投入时,靠手动也能维持恒定的温床。

保护环境,节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题,循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来,其高可靠性,高稳定性,高可利用率,最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性,特别是对劣质燃料的适应性,越来越受到广泛关注,完全适合我国国情及发展优势。

二.循环流化床锅炉简介

(circulating fluidized bed)

是在鼓泡床锅炉(沸腾炉)的基础上发展起来的,因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高,因此称作快速循环循环床锅炉。快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间,形成了一定的理论。要了解循环流化床的原理,必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床→湍流床→快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性以及传热特性。

1. 流态化:

当固体颗粒中有流体通过时,随着流体速度逐渐增大,固体颗粒开始运动,且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大,当流速达到一定值时,固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等,每个颗粒可以自由运动,所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象,这种现象称为流态化。

对于液固流态化的固体颗粒来说,颗粒均匀地分布于床层中,称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说,气体并不均匀地流过床层,固体颗粒分成群体作紊流运动,床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化,这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。

固体颗粒(床料)、流体(流化风)以及完成流态化过程的设备称为流化床。

2. 临界流化速度

1. 对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中,在固定床通过的气体流速很低时,随着风速的增加,床层压降成正比例增加,并且当风速达到一定值时,床层压降达到最大值,该值略大于床层静压,如果继续增加风速,固定床会突然解锁,床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话,其特性为:在大颗粒尚未运动前,床内的小颗粒已经部分流化,

床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显,而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度,称为临界流化速度。随着风速的进一步增大,床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是2-3倍的临界流化速度。

2. 影响临界流化速度的因素:

(1)料层厚度对临界流速影响不大。

(2)料层的当量平均料径增大则临界流速增加。

(3)固体颗粒密度增加时临界流速增加。

(4)流体的运动粘度增大时临界流速减小:如床温增高时,临界流速减小。床温与临界流速的关系如图所示。

循环流化床锅炉节能改造技术

① 加装燃油节能器;

经燃油节能器处理之碳氢化合物,分子结构发生变化,细小分子增多,分子间距离增大,燃料的粘度下降,结果使燃料油在燃烧前之雾化、细化程度大为提高,喷到燃烧室内在低氧条件下得到充分燃烧,因而燃烧设备之鼓风量可以减少15%至20%,避免烟道中带走之热量,烟道温度下降5℃至10℃。燃烧设备之燃油经节能器处理后,由于燃烧效率提高,故可节油

4.87%至6.10%,并且明显看到火焰明亮耀眼,黑烟消失,炉膛清晰透明。彻底清除燃烧油咀之结焦现象,并防止再结焦。解除因燃料得不到充分燃烧而炉膛壁积残渣现象,达到环保节能效果。大大减少燃烧设备排放的废气对空气之污染,废气中一氧化碳(CO)、氧化氮(NOx)、碳氢化合物(HC)等有害成分大为下降,排出有害废气降低50%以上。同时,废气中的含尘量可降低30%—40%。安装位置:装在油泵和燃烧室或喷咀之间,环境温度不宜超过360℃。

② 安装冷凝型燃气锅炉节能器;

燃气锅炉排烟中含有高达18%的水蒸气,其蕴含大量的潜热未被利用,排烟温度高,显热损失大。天然气燃烧后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。减少燃料消耗是降低成本的最佳途径,冷凝型燃气锅炉节能器可直接安装在现有锅炉烟道中,回收高温烟气中的能量,减少燃料消耗,经济效益十分明显,同时水蒸气的凝结吸收烟气中的氮氧化物,二氧化硫等污染物,降低污染物排放,具有重要的环境保护意义。

③ 采用冷凝式余热回收锅炉技术;

传统锅炉中,排烟温度一般在160~250℃,烟气中的水蒸汽仍处于过热状态,不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知,锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得,未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%~91%。而冷凝式余热回收锅炉,它把排烟温度降低到50~70℃,充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热,提升了热效率;冷凝水还可以回收利用。

④ 锅炉尾部采用热管余热回收技术;

余热是在一定经济技术条件下,在能源利用设备中没有被利用的能源,也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查,各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%,可回收利用的余热资源约为余热总资源的58%。

循环流化床锅炉的爆燃及预防

1 发生爆燃的几种情况

锅炉爆燃是由于炉膛内可燃物质的浓度在爆燃极限范围内,遇到明火或温度达到了燃点发生剧烈爆燃,燃烧产物在瞬间向周围空间产生快速的强烈突破。以下介绍几种循环流化床锅炉易发生爆燃的情况。

1.1 压火爆燃

如果压火时燃料加得多或停的晚,使压火后床料内燃料的含量过多,这时燃料中的碳在缺氧状况下不充分燃烧产生大量的CO,同时燃料在炉内高温干熘挥发出甲烷、氢等可燃性气体。由于压火后床料表面温度降低,这些可燃性气体遇不到明火,便在锅炉炉膛内积聚。压火时,随着风机的启动,床料开始流化,高温的床料从下面翻出,这时可燃性气体与明火接触,瞬间发生燃烧,如果可燃物的浓度在爆燃极限范围内,就会发生爆燃。个别司炉工在扬火时怕床温降得过快造成灭火,在启风机前先加入少量的燃料,新进入炉膛的燃料不但会挥发出可燃性气体,同时会有大量的煤粉参与燃烧,这样不但会增大产生爆燃的机率,还会加剧爆燃的强度。

1.2 大量返料突然爆燃

循环流化床锅炉都有物料循环系统。循环流化床锅炉运行时,大量固体颗粒在燃烧室、分离器和返料装置等组成的循环回路中循环,一般循环流化床锅炉的循环倍率为5~20,也就是说有5~20倍给煤量的返料灰需要经过返料装置返回燃烧室再次燃烧,循环物料是直径在0.1mm左右的细灰,有很好的流动性,在返料风的吹送下,连续不断地进入炉膛。运行中如果返料风过小,返料器内的物料就会停止流化或流动,从而造成返料器堵塞,细灰会在返料器内堆积,当细灰积累到一定时,细灰在自身重量的作用下

产生流动或者由于操作调整增大风量使物料再次流化,这时成吨的细灰在短时间内进入炉膛。由于细灰的表面积大,此时返料风与空气快速混合充满炉膛,且细灰中一般含有20%左右的碳,在炉内高温环境下极易发生爆燃。

1.3 油气爆燃

流化床锅炉一般采用柴油点火,点火过程中因为油中的杂质、点火风的调配、油压太低等因素常会发生油枪灭火。灭火后,如果没及时发现、关闭油阀,被雾化的燃油会继续喷进炉膛内,这样从炉膛到尾部烟道甚至到烟囱出口都充满了油雾。这时如果再次点火或遇到其它明火,就会产生整个系统的爆燃。

2000年8月19日5点14分,平煤集团公司一自备电厂的35t/h循环流化床锅炉开始点火,油压在1.2~1.6MPa时,两支点火油枪雾化着燃油喷燃进入炉膛,450~500mm厚的底料开始流化预热,5点24分,即点火10min后,发现床温开始下降,司炉工检查发现两支点火枪已熄火,立即又用火把再次点火,随后就发生了炉膛内及燃烧系统爆燃和炉门窜出火舌伤人的事故。

事后检查发现,锅炉保温少部分振脱,密封与膨胀缝部分发生泄漏,由于正压大的作用尾部烟道的麻石块振掉,造成烟风系统短路,需进行停炉处理。

事后分析产生爆燃的原因有以下几方面:

(1)司炉工责任心不强。点火前没有认真试验点火枪的雾化情况,在发生点火中断的情况下,没进行认真检查处理而再次点火,是造成炉膛内超标的油烟浓度遇到明火发生爆燃事故的直接原因。

(2)点火风的调配不适与油压太低,造成喷油中断灭火,灭火后没有及时发现或发现后没有采取措施再次点火而发生爆燃的原因。

(3)油枪雾化不良,喷咀堵塞,油燃烧不充分,炉膛内有大量的油蒸汽。

所以,这次爆燃是由油枪供油中断灭火,大量油气充满燃烧于烟风系统中,可燃气体温度达到了燃点,遇到明火发生的剧烈爆燃。

1.4 烟道内可燃物再燃

在循环流化床锅炉运行中,有时可能发生烟道内可燃物再燃事故,这时会出现以下现象:排烟温度急剧增加,一、二次风出口温度也随之升高,烟道内及燃烧室内的负压急剧变化甚至变为正压;烟囱内冒黑烟,从引风机壳体不严处向外冒烟或向外喷火星等。

出现这种问题的原因主要有:燃烧调整不当,配风不合理,导致可燃物进入烟道;炉膛负压过大,将未燃尽的可燃物抽入烟道;返料装置堵灰使分离器效率下降,致使未燃尽颗粒填接进入烟道。

2 锅炉爆燃的预防

针对以上几种常见爆燃发生的原因,循环流化床锅炉操作中应采取下列措施防止爆燃。

(1)压火时一定要先启动引风机通风5min后再启动送风机,以保证炉内积聚的可燃性气体排出,防止遇到明火。

(2)锅炉压火时一定要先停止给煤。当床温趋向稳定或稍有下降趋势时,再停送风机,防止压火后床料内煤量太多,产生大量可燃性气体及干燥的煤粉。

(3)压火后,扬火前尽量避免有燃料进入炉内,不可在扬火时先给燃料后启风机。

(4)当运行中发生返料堵塞存灰较多时,通过放灰系统将灰放掉。

(5)点火过程中如果发生油枪灭火,应先关闭油阀,保持风机运行通风5min后,再次点火。

(6)点火过程中,如果油枪喷咀堵塞,油枪雾化不良,导致床温上升困难,达不到加煤温度,应停止点火,对油枪喷咀进行清洗或更换后再点火。

(7)点火过程中,一定要控制好加煤量,一般总加煤量不能超过床料量的20%。

(8)如发现烟温不正常升高时,应加强燃烧调整,使风煤比调整到合适的范围内;若是由于返料装置堵灰造成的应立即将返料装置内的堵灰放净;若烟道内可燃物再燃烧使排烟温度超过300℃以上,应立即压火处理,严密关闭各人行孔门和挡板,禁止通风,然后在烟道内投入灭火装置或用蒸汽进行灭火,当排烟温度恢复正常时可再稳定一般时间,然后再打开人行孔检查、确认烟道内无火源并经引风机通风约15min后方可启动锅炉。

三、CFB石灰石制备系统细碎设备设计

摘要:

石灰石系统是CFB机组非常重要的一个辅助系统,近年来,随着外购成品粉的成本越来越大,并且石灰石粉粒度控制越来越差,更多的电厂选择自己制备石灰石粉,而制备系统中的细碎环节是首要关键的环节,因此做好细碎环节的设计,设备选型尤为重要,本篇将以白马600MW CFB电厂细碎系统设计选型为基础,重点论述石灰石粉制备中细碎环节的合理设计。

关键词:

石灰石;破碎;粉磨;级配;出力

引言

发展低碳经济已成为全球性共识,我国已把发展低碳经济,应对气候变化作为国家经济社会发展的重大战略,到2020年的行动目标,单位GDP的CO2排放强度比2005年下降40-50%。在实现这一目标的过程中,电力行业,尤其是火力发电领域承担着及其重要的责任。

当前,我国清洁煤发电技术和装备有了巨大的进步,大容量CFB锅炉技术已臻于成熟,300MW等级CFB锅炉在国内已全面普及,600MW等级机组已经开始研究并已实施。为了满足脱硫环保的要求,CFB机组的运行需要掺烧石灰石粉,进入膛内的石灰石粉品质,粒径及级配,石灰石粉量等都有严格的要求,石灰石粉一旦达不到要求,就会影响炉内脱硫的效果,甚至影响其它系统。

目前国内CFB很多电厂石灰石粉直播系统的运行还不够理想,其中最重要的原因之一就是粉碎设备,尤其是细碎设备的设计和选型不当,因此做好石灰石粉细碎设备系统的设计,是一项非常迫切和重要的工作。

1、粉碎的基本概念,方式和原则

1.1粉碎的基本概念

固体物料在外力作用下克服其内聚力使之破碎的过程称为粉碎。因处理物料的尺寸大小不同,可大致分为破碎和粉磨两个过程:使大块物料碎裂成小块物料的加工过程称之为破碎;使小块物料碎裂成细粉末状物料的加工过程称为粉磨。

1.2粉碎的方式

基本的粉碎方式有:挤压粉碎,冲击粉碎,摩擦剪切粉碎和劈裂粉碎等,如下图:

循环流化床脱硫

[1]

1.3粉碎的基本原则

对于物料的粉碎,经过大量理论研究和运行实践证明,存在一个破碎和粉磨最佳经济点即至某一粒度以上宜采用破碎,至某一粒度以下宜采用粉磨,也就是常说的分段破碎原则。破碎机运行时,破碎用的锤头或者刀具处于高速运动状态,通过撞击或者切削的作用力方式,更适合将大块的原料破碎成为较粗的物料;磨机运行时,速度相对慢得多,通过较为笨重的碾辊等大质量金属件碾磨挤压物料,更适合将小块物料进一步粉碎,有利于制备系统的节能,提高经济性。部分学者通过研究得出自己的研究结果:①诺尔斯及法栾特从碎矿和磨矿能耗降低的角度出发,用邦德公式计算结果作图,得出碎至12.7mm交给磨矿时能耗最低。②前苏联研究者从碎磨成本最低的角度出发测算出大型选厂碎矿最终粒度4-8mm最好,小型选厂最终10-15mm.。

综合下来,目前国内物料粉碎基本可按以下粒度选择粉碎设备型式:

[2]

2、CFB机组石灰石粉出力及粒度级配的需求

2.1石灰石粉耗量要求

CFB机组的石灰石耗量主要与以下3个因素有关:①煤质中的含硫量,②机组的容量,③烟气排放标准。我国的煤质硫分偏高,单位发热量低,随着烟气排放标准越来越高,所需石灰石耗量也越来越大。

2.2粒度,级配要求

CFB机组对石灰石粒度,级配有着严格的要求。掺烧的石灰石粉偏粗时,石灰石粉在炉膛内反应的表面积不足,会导致脱硫效率偏低;掺烧的石灰石粉偏细时,石灰石粉会因为在膛内停留的时间过短,也会导致脱硫效率

偏低。目前阶段CFB机组要求石灰石成品粉粒径小于等于1mm,下图是某工程炉内要求的石灰石粉粒度级配曲线::

[3]

3、石灰石粉碎设备的选择

电厂购买的石灰石原料,往往都是矿山初步破碎后的石灰石原料,电厂石灰石制备系统设计时,可根据原料进厂粒度,按照分段破碎的原则,选择采用破碎+磨制或者直接采用磨制的方式。

3.1石灰石的粗碎

石灰石原料进厂粒度一般在100mm左右,经过粗碎机破碎后粒度要求在30mm以下,相对容易实现,一般采用国产破碎机即可。

3.2石灰石的细碎

根据CFB锅炉厂要求,石灰石成品粉粒径小于等于1mm,宜采用粉磨方式制备,也有个别厂家采用进口破碎机。

以下是国内电厂常用的粉磨设备:

CFB机组要求石灰石粒径在0—1mm这个区间,这个区间的粒度和粒度分布要求实际是难以达到的。

国外绝大多数破碎机公司包括美国钢莱克机械制造有限公司、德国的FAM、美国宾夕法尼亚州破碎机公司、美国破碎机公司、德国奥贝玛破碎技术有限公司等,现在一般都不做这种粒度的破碎,国内用过破碎机的经验告诉我们,实际上运行效果也很难以保证成品粉的粒径要求,如安徽淮北临焕电厂等,采用美国钢莱克破碎机,设计要求1mm,但实际运行平均粒径是3mm,最大粒径5mm;德国奥贝玛公司采用破碎机加机械筛分的闭式系统,后面介绍对比情况。

钢球磨是制粉系统常用的设备之一,可靠性较高,出力大。但是它的

出料粒径偏细,控制手段少,不能满足设计要求,另外他耗电量较大,噪音大、粉尘污染较大,设备价格也较高。

雷蒙磨达不到这个级配要求,另外出力也较小,不适宜用于大型CFB

机组石灰石粉制备。

棒磨机磨石灰石粉通常是在传统的棒磨机的基础上增加了选粉系统。

由于制造等方面的原因,其筛板的制造还达不到原设计要求,带来的问题是出力下降,可靠性降低。同时,他的出力也较小(20t/h),耗电量较大,噪音大、粉尘污染也比较大、设备价格较高。

冲旋式破碎机是国内近几年来开发的一种新型破碎机,但虽然它具有

破碎性能好、体积小、电耗低等特点,但冲旋式破碎机刀片磨损很快,使用寿命大约500h,更换频率高,维护量大,另外出力也较小(20t/h),不能满足设计要求。

柱磨机是近年来在石灰石粉破碎上普遍采取的一种磨机,采用反复滚

压原理生产石灰石粉,具有产量高、噪音小、磨损小、耗电量低、控制调节手段较多等优点,尤其是易损件辊轮由耐磨合金铸铁经过特殊热处理生产的,其使用寿命时间长,衬板为2年,辊轮3年。另外可以调节转速、碾辊与衬板的间隙、下料筒高度等方式来控制出料的粒径,技术性能指标(加上后续闭式系统)是目前各种细碎设备里最接近设计要求的(后面介绍测试数据)。

综合对比下来,柱磨机占有明显的优势,推荐采用柱磨机。

3.3锤式破碎机和柱磨机系统的试验测试

为切实做好石灰石粉碎设备的选型工作,我们对全国范围内采用石灰石粉制备电厂进行了广泛的调研,在此基础上对四川白马300CFBMW电厂和云南巡检司电厂的石灰石粉制备系统开展了重点调研、测试试验和分析工作。白马电厂300MW CFB机组石灰石制备采用的是两级破碎机+机械筛分系统的闭式系统,二级破碎机德国奥贝玛锤击式破碎机;云南巡检司电厂2*300MW CFB机组石灰石粉制备采用的是一级破碎机+柱磨机+气力风选系统的闭式系统。经测试国网白马电厂石灰石制备,设计出力65t/h,实际出力30t/h;华电云南巡检司电厂石灰石制备,设计出力50t/h,实际出力50t/h.

根据试验测试的结果,柱磨机系统在出力和级配方面数据明显优于锤击式破碎机系统,更能满足大型CFB机组的要求。

3.4白马电厂石灰石粉制备系统的应用

白马600MW CFB工程为1*600机组,石灰石粉耗量为85.94t/h,石灰石入厂粒径《=30mm,要求成品粉粒径《=1mm。安工程需要,设置3套50t/h制备系统。设计时,按两级破碎机和柱磨机两个方案拟定,两种方案经济比较如下:

经济性上来看,柱磨机占有明显的优势。

白马电厂最终采用柱磨机方案。

4结论

综上所述,CFB机组石灰石粉碎系统设计和设备的选择推荐原则如下: 1, 应遵循分级粉碎原则,粗碎采用破碎机,细碎采用柱磨机。 2, 当石灰石来料粒度《=30mm时,可直接采用磨机。

3, 石灰石粉的细碎设备推荐采用柱磨机。

余热锅炉

中文名称:余热锅炉

英文名称: heat recovery boiler

其他名称:废热锅炉(waste heat boiler)

定义:利用各种工业过程中的废气、废料或废液中的显热或(和)其可燃物质燃烧后产生的热量的锅炉。或在燃油(或燃气)的联合循环机组中,利用从燃气轮机排出的高温烟气热量的锅炉。

简介

英文名HRSG,即Heat Recovery Steam Generator的简称,直译成中文为热回收蒸汽发生器。是燃气-蒸汽联合循环发电的主设备之一。

和常规锅炉不同,余热锅炉中不发生燃烧过程,也没有燃烧相关的设备,从本质上讲,它只是一个燃气—水/蒸汽的换热器。

其与燃气轮机配合,燃气轮机的排气(温度约在500~600℃)进入余热锅炉,加热受热面中的水,水吸热变为高温高压的蒸汽再进入汽轮机,完成联合循环。

工作原理

燃烧设备出来的高温烟气经烟道输送至余热锅炉入口,再流经过热器、蒸发器和省煤器,最后经烟囱排入大气,排烟温度一般为 150~180℃,烟气温度从高温降到排烟温度所释放出的热量用来使水变成蒸汽。锅炉给水首先进入省煤器,水在省煤器内吸收热量升温到略低于汽包压力下的饱和温度进入锅筒。进入锅筒的水与锅筒内的饱和水混合后,沿锅筒下方的下降管进入蒸发器吸收热量开始产汽,通常是只用一部分水变成汽,所以在蒸汽器内流动的是汽水混合物。汽水混合物离开蒸发器进入上部锅筒通过汽水分离设备分离,水落到锅筒内水空间进入下降管继续吸热产汽,而蒸汽从锅筒上部进入过热器,吸收热量使饱和蒸汽变成过热蒸汽。根据产汽过程的三个阶段对应三个受热面,即省煤器、蒸发器和过热器,如果不需要过热蒸汽,只需要饱和蒸汽,可以不装过热器。当有再热蒸汽时,则可加设再热器。

锅筒

锅筒上开设有供酸洗、热工测量、水位计、给水、加药、连续排污、紧急放水、安

余热锅炉

全阀、空气阀等的管座,以及人孔装置等。

锅筒设有两只弹簧安全阀;水位计两只,采用石英管式双色水位计,安全可靠,便于观察,指示正确。

在锅筒进水管孔以及其它可能出现较大温差的管孔采用套管式管座,防止管孔附近因热疲劳而产生裂纹。 锅筒内部装置设置有供汽水分离的分离装置,以及锅炉给水、加药等连接管。

锅筒配置有两个支座,一个为固定支座,一个为活动支座。

活动烟罩

给水分配集箱由配水集箱和连接管组成;锅炉给水从锅筒引出由下降管引出入给水集箱,为了使集箱各部位温度不出现偏差,给水分配集箱与下集箱进水采用多根分散下降管引入。

汇集集箱由出水集箱和连接管组成,为了使集箱各部位温度不出现偏差,汽水混合物由多根连接管引入出水集箱,再由上升管引入锅筒。

活动烟罩管组由上集箱、下集箱、管组组成,上下集箱间用180根φ45³5无缝钢管连接,管间用扁钢焊接组成下部烟罩。

由于工艺的原因,活动烟罩经常需要上下移动,活动烟罩和炉口段间就存在间隙,为防止高温烟气向外泄露,在活动烟罩上部制作水封槽,采用水封的形式进行密封,为防熔渣溅入密封槽,在密封槽端部设置有挡渣板,为便于清理水箱中的杂物,在水封槽上还开设有清理手孔。

炉口段烟道

由分配集箱、下集箱、管组、上集箱组成。

余热锅炉

锅炉给水从锅筒引出入分配集箱,为了使集箱各部位温度不出现偏差,分配集箱与下集箱进水采用分散下降管引入,水进入下集箱后分散进入132根φ42³4无缝钢管和6mm厚扁钢组成的节圆为φ2400mm的圆形烟道受热面,然后产生汽水混合物进入上集箱,由上升管引入锅筒。

为使集箱避开火焰区,管束低部为U型弯管,炉口段烟道与水平夹角为55度。

为了防止烟道发生变形,在烟道上适当位置设置有加固环。

集箱、管子材质均为20(GB3087-1999)。

斜一段烟道、斜二段烟道、末一段烟道、末二段烟道各段烟道管组由分配集箱、下集箱、管组、上集箱组成。

锅炉给水从锅筒引出进入分配集箱,为了使集箱各部位温度不出现偏差,分配集箱与下集箱进水采用分散下降管引入,水进入下集箱后分散进入132根φ42³4无缝钢管和6mm厚扁钢组成的节圆为φ2636mm的圆形烟道受热面,然后产生汽水混合物进入上集箱,由上升管引入锅筒。

为了防止烟道发生变形,在烟道上适当位置设置有加固环。为了方便检修,在烟道还设有人孔。集箱、管子材质均为20(GB3087-1999)。

氧枪口

在炉口段烟道上设有氧枪口,氧枪口由管束、上下集箱组成,由于此处温度较高,为防止入口处结构变形,均采用了可卸式水冷套结构,氧枪入口处为防止烟气外喷,还设置氧枪口氮封装置(含氮封塞)。

下料管

在炉口段烟道上设有下料管,下料管由管束、上下集箱、防磨板组成。 ZG系列针形管余热回收装置,是专为烟气余热回收而设计的专用高效节能产品。采用针形管强化热元件扩展受热面,水管烟侧的受热面可大大增加,同时烟气流经针形管表面时形成强烈的紊流,起到提高传热效率和

减少烟灰积聚的作用。该余热回收装置具有结构简介、热效率高、运行寿命长、安全可靠、运行寿命长、安全可靠、维护方便等优点。

目前国内余热锅炉的主要生产厂家:杭州锅炉、南通万达锅炉、郑锅、泰锅、川润动力等。

再热器

中文名称:再热器

英文名称:reheater,RH

定义:将汽轮机高压缸或中压缸的排汽再次加热到规定温度的锅炉受热面。

再热器实质上是一种把作过功的低压蒸汽再进行加热并达到一定温度的蒸汽过热器,再热器的作用进一步提高了电厂循环的热效率,并使汽轮机末级叶片的蒸汽温度控制在允许的范围内。

好处

1.降低水蒸气的湿度,有利于保护汽轮机的叶片

2.可以提高汽轮机的相对内效率和绝对内效率

作用

为了提高大型发电机组循环热效率,广泛采用中间再热循环。从锅炉过热器出来的主蒸汽在汽轮机高压缸作功后,送到再热器中再加热以提高温度,然后送入汽轮机中压缸继续膨胀作功,称为一次中间再热循环,可相对提高循环效率4~5%。有些大型机组,在中压缸后再次将排汽送回锅炉加热,称为两次中间再热循环,可再相对提高循环效率的2%左右。个别试验机组甚至采用三次中间再热循环。采用再热循环后,锅炉-汽轮机装置的热力系统、结构和运行调节都变得复杂,造价增加,故在100兆瓦以上的发电机组中才采用,通常只采用一次中间再热。

结构和类型

再热器由管子和集箱组成。蒸汽和烟气分别在管内、外流过。按传热方式的不同,再热器可分为对流式和辐射式。对流式再热器布置在对流烟道内;辐射式再热器布置在炉膛内(见过热器)。

工作特点

蒸汽在再热系统中的流动阻力对机组循环热效率影响较大,每增加0.1兆帕阻力,循环热效率就降低0.2~0.3%。因此,常用较大的管子直径(42~60毫米)和较低的蒸汽质量流速〔250~400千克/(米2²秒)或更低〕,以

控制再热器本体阻力不超过其进口蒸汽压力的5~7%。再热蒸汽的压力比主蒸汽的低,管内蒸汽对管壁的对流传热较差,所以管壁金属温度较高,需采用较好的耐高温钢,甚至铬镍奥氏体钢。再热蒸汽的温度可以调节(见锅炉汽温调节)。

保护措施

在锅炉启动和事故停机时,再热器中没有蒸汽流过,或者蒸汽流量很小。为了防止再热器超温损坏,除采用耐高温合金钢材料外,还应有保护措施,常用的有:控制锅炉启动速度;将再热器布置在低烟温区域;启动和事故时引入主蒸汽冷却(见汽轮机旁路系统)等。

水冷壁

中文名称:水冷壁

英文名称:water cooled wall

定义:敷设在锅炉炉膛四周,由多根并联管组成的水冷包壳。主要吸收炉膛中高温燃烧产物的辐射热量,工质在其中做上升运动,受热蒸发

简介

水冷壁是锅炉的主要受热部分,它由数排钢管组成,分布于锅炉炉膛的四周。它的内部

水冷壁

为流动的水或蒸汽,外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。

水冷壁最初设计时,目的并不是受热,而是为了冷却炉膛使之不受高温破坏。后来,由于其良好的热交换功能,逐渐取代汽包成为锅炉主要受热部分。

敷设在锅炉炉膛内壁、由许多并联管子组成的蒸发受热面。水冷壁的作用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量,在管内产生蒸汽或热水,并降低炉墙温度,保护炉墙。在大容量锅炉中,炉内火焰温度很高,热辐射的

强度很大。锅炉中有40~50%甚至更多的热量由水冷壁所吸收。除少数小容量锅炉外,现代的水管锅炉均以水冷壁作为锅炉中最主要的蒸发受热面。

分类

光管式水冷壁

由一般的锅炉钢管组成。管子排列越密对炉墙保护效果越好。炉墙广泛采用轻质耐火材料和保温材料。这些材料可以砌成炉墙,也可敷设在水冷壁上成为敷管式炉墙以便于安装。

膜式水冷壁

将鳍片管(或扁钢与光管)相互焊接在一起组成的整块管屏。它的优点是气密

水冷壁

性好;管屏外侧仅需敷以较薄的保温材料,炉膛高温烟气与炉墙不直接接触,有利于防止结渣;管屏可在制造厂成片预制,便于工地安装。

水冷壁材料

一般用碳素钢。锅炉压力在14兆帕以上时也有部分用合金钢的。管子外径:自然循环

水冷壁

锅炉一般用51~83毫米;多次强制循环锅炉和直流锅炉一般用22~60毫米。直流锅炉的水冷壁不像自然循环锅炉那样一定是直立式的,也可以是水平围绕或其他形式的。参数高时,尤其在直流锅炉中,为了在炉膛高热负荷区防止传热恶化,常采用内螺纹管或在管内装设扰流子

过热器

中文名称:过热器

英文名称:superheater,SH

简介

锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件,又称蒸汽过热器。大部分工业锅炉不装设过热器,因为许多工业生产流程和生活设施只需要饱和蒸汽。在电站、机车和船用锅炉中,为了提高整个蒸汽动力装置的循环热效率,一般都装有过热器。采用过热蒸汽可以减少汽轮机排汽中的含水率。过热蒸汽温度的高低取决于锅炉的压力、蒸发量、钢材的耐高温性能以及燃料与钢材的比价等因素,对电站锅炉来说,4兆帕的锅炉一般为450℃左右;10兆帕以上的锅炉为540~570℃。少数电站锅炉也有采用更高过热汽温的(甚至可达650℃)。

类型和特点

过热器按传热方式可分为对流式、辐射式和半辐射式; 按结构特点可分为蛇形管式、 屏式、墙式和包墙式。它们都由若干根并联管子和进出口集箱组成。管子的外径一

过热器

般为30~60毫米。对流式过热器最为常用,采用蛇形管式。它具有比较密集的管组,布置在 450~1000℃烟气温度的烟道中,受烟气的横向和纵向冲刷。烟气主要以对流的方式将热量传递给管子,也有一部分辐射吸热量。屏式过热器由多片管屏组成,布置在炉膛内上部或出口处,属于辐射或半辐射式过热器。前者吸收炉膛火焰的辐射热,后者还吸收一部分对流热量。在10兆帕以上的电站锅炉中,一般都兼用屏式和蛇形管式两种过热器,以增加吸热量。敷在炉膛内壁上的墙式过热器为辐射式过热器,较少采用。包墙式过热器用在大容量的电站锅炉中构成炉顶和对流烟道的壁面,外面敷以绝热材料组成轻型炉墙。图为几种过热器的布置。装有过热器的小容量工业锅炉一般只用单级管组的对流式过热器即能满足要求。

性能

锅炉运行工况的变化,例如负荷高低、燃料变化、燃烧工况变动等,都对过热器出口汽温有影响,所以在电站锅炉中都有调节锅炉出口汽温使其稳定在规定值的手段。常用手段有:①用喷水式或表面式减温器直接调节汽温;②用摆动燃烧器改变炉膛出口烟气温度;③用烟气再循环调节过热器吸热量(见锅炉汽温调节)。锅炉负荷升高时,对流式过热器的进出口蒸汽温度升高值增大,辐射式过热器的温度升高值减小。若将对流式、辐射式和半辐射式过热器合理组合配置,则可在负荷、燃烧工况等变化时使出口汽温变化较小。过热器管组中各并联管子的吸热量和蒸汽流量在运行中都会有差别。为避免个别管子中温度过高,在大型锅炉中把过热器分成若干管组,用炉外的集箱对各管组蒸汽进行混合并用导汽管使各管组换位,以避免各管间出现过大的温度差。

材料

过热器管壁金属在锅炉受压部件中承受的温度最高,因此必须采用耐高温的优质低碳钢和各种铬钼合金钢等,在最高的温度部分有时还要用奥氏体铬镍不锈钢。锅炉运行中如果管子承受的温度超过材料的持久强度、疲劳强度或表面氧化所容许的温度限值,则会发生管子爆裂等事故。

省煤器

中文名称:省煤器

英文名称:economizer

定义:利用低温烟气加热给水的受热面。

基本信息

省煤器(英文名称Economizer)就是锅炉尾部烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面,由于它吸收的是比较低温的烟气,降低了烟气的排烟温度,节省了能源,提高了效率,所以称之为省煤器.

省煤器

钢管式省煤器不受压力限制,可以用作沸腾式,一般由外径为32~51毫米的碳素钢管制成。有时在管外加鳍片和肋片,以改善传热效果。钢管式省煤器由水平布置的并联弯头管子(习称蛇形管)组成.

省煤器

分类

省煤器的分类有多种方式,可按如下几种方式分类:

1、按给水被加热的程度:可分为非沸腾式和沸腾式两种。

2、按制造材料分:有铸铁和钢管省煤器两种。非沸腾式省煤器多采用铸铁制成的,但也有用钢管制成的,而沸腾式省煤器只能用钢管制成。铸铁省煤器多应用于压力≤2.5MPa的锅炉。如压力超过2.5MPa时,应当采用钢管制成的省煤器。

3、按装置的形式分:有立式及卧式两种。

4、按排烟与给水的相对流向分:有顺流式、逆流式和混合式三种。

5、按结构形式分:光管省煤器和翅片式省煤器。翅片式省煤器包括:H型省煤器(用得较多)和螺旋翅片省煤器。

作用

1、吸收低温烟气的热量,降低排烟温度,减少排烟损失,节省燃料。

2、由于给水进入汽包之前先在省煤器加热,因此减少了给水在受热面的吸热,可以用省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。

3、给水温度提高了,进入汽包就会减小壁温差,热应力相应的减小,延长汽包使用寿命。

节能原理

给循环增加一个回热过程。提高吸热平均温度。从而增加循环效率

省煤器

在锅炉(汽包锅炉)的启动过程中,由于其汽水管道的循环没有建立,即锅炉给水处于停滞状态,此时省煤器内的水处于不流动的状态,随着锅炉燃烧的加强,烟气温度的提高,省煤器内的水容易产生汽化,使省煤器的局部处于超温状态.为了避免这个情况的出现,从汽包的集中下水管再接一管道到省煤器的入口,作为再循环管道,使省煤器内的水处于流动状态.避免其汽化。

空气预热器

中文名称:空气预热器

英文名称:air preheater

定义:利用锅炉尾部烟气的热量加热燃料燃烧所需空气以提高锅炉效率的热交换设备。

目录

介绍

附带系统

空气预热器的分类

空气预热器掉闸分析

空气预热器着火的预防措施

空气预热器漏风治理

介绍

附带系统

空气预热器的分类

空气预热器掉闸分析

空气预热器着火的预防措施

空气预热器漏风治理

展开介绍

air pre-heater

空气预热器就是锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的受热面。用于提高锅炉的热交换性能,降低能量消耗。

一般简称为空预器。多用于燃煤电站锅炉。可分为管箱式、回转式两种,其中回转式又分为风罩回转式和受热面回转式两种。目前电站锅炉较常采用受热面回转式预热器。在锅炉中的应用一般为两分仓、三分仓、四分仓式,其中四分仓较常用于循环流化床锅炉中。

管箱预热器工作原理:较为简单,烟气从管箱外部流经,空气从管箱内部通过,通过温差不同传热。与省煤器、过热器等原理相同。

回转式预热器的工作原理是:预热器转子部件由数万计的传热元件组成,当空预器缓慢旋转,烟气和空气逆向交替流经空气预热器。蓄热元件在烟气侧吸热,在空气侧放热,从而达到降低锅炉排烟温度,提高热风温度的预热作用。

附带系统

回转式预热器主要有火灾报警(热点探测)、间隙调整、变频控制、润滑油系统、转子停转报警系统、吹灰和清洗系统等。

影响回转式空气预热器性能的关键问题是:漏风、腐蚀和堵灰。在设计

空气预热器 管式空气预热器时,应合理地选用空气流

速和管箱尺寸,或者沿气流方向加装防振隔

板,以防止引起空腔共振。防振隔板还有消除

噪声的作用。回转式空气预热器的漏风是一个

重要问题,应从设计、制造、安装和运行等方

面采取措施,使其在热状态下动静组件之间保

持合理的密封间隙。燃用高硫燃料时,管式和回转式预热器均易产生腐蚀和堵灰。防止的措施有:在空气进口处加装暖风器或采用热风再循环;采用低氧燃烧或掺烧添加剂,以减少烟气中SO2 气体的生成量;定期吹灰,以保持受热面清洁;受热面采用耐腐蚀的材料等。

空气预热器的分类

按空气预热器的传热方式可将空气预热器分为导热式和再生式两大类。在导热式空气预器中最常用的是管式空气预热器。随着锅炉参数的提高和容量的增加,管式空气预热器的受热面也增大,这给尾部受热面的布置带来了困难。因此,在大容量机组中多数采用结构紧凑、质量较轻的回转式空气预热器。

管式空气预热器

管式空气预热器的主要传热部件是薄壁

钢管。管式空气预热器多呈立方形,钢管彼此

之间垂直交错排 列,两端焊接在上下管板上。

管式空气预热器在管箱内装有中间管板,烟气

顺着钢管上下通过预热器,空气则横向通过预热

器,完成热量传导。

管式空气预热器的优点是密封性好、传热

效率高、易于制造和加工,因此多应用在电站锅炉和工业锅炉中。管式空气预热器的缺点是体积大、钢管内容易堵灰、不易于清理和烟气进口处容易磨损。

回转式空气预热器

回转式空气预热器是再生式空气预热器最常见的形式,它是利用烟气和空气交替地通过金属受热面来加热空气。回转式空气预热器按运动方式可分为受热面转动和风罩转动两种,本炉的两台空气预热器为三分仓受热面旋转式空气预热器。

转子旋转式空气预热器由圆筒形转子和固定的圆筒形外壳及驱动装置组成。 空气预热器掉闸分析

一、故障原因

(1) 经解体检查发现接触器内部同一槽内主接点(B相)与辅助接点(A相)在送电时引起短路,触头烧毁,分析在减速机油泵热偶动作时,接触器内部已因过热而烧损,送电时引起短路。

(2) 空预器减速机油泵接线为螺丝压紧线头的方式,受外力作用容易脱开,造成电机缺相运行。

(3) 运行人员在送电时仅摇测电机绝缘,而未摇测接触器的绝缘(接触器上还有空气开关)。

(4) 原设计上存在问题,空预器为2路电源,正常运行时分别带1台空预器及其辅助设备运行,2路电源互为暗备用,且为互联动,这样在一路电源发生永久性故障的情况下,另外一路电源自投于故障点上,致使2路电源均失电,造成空预器均停,直接威胁机组正常运行。

二、采取措施

(1) 同一槽内主接点与辅助接点接为同一组。

(2) 对空预器电机电缆在离接线盒10 cm处进行固定,其它电机有类似情况也同样加固。

(3) 对有接触器和空气开关的接线,在故障掉闸后检测绝缘时,同时检测接触器上下口绝缘,都合格后方可送电。

(4) 运行方式上原2路电源各带1个空预器,2路电源为暗备用,应改为明备用或取消自动互联(在1台空预器故障情况下,查明情况后手动送电)。

(5) 对掉闸设备,检修人员进行处理时应同时检查开关或接触器切断故障后有无烧损等情况。

通过对空预器回路的改造以及运行检修方面采取措施后,空预器未发生类似情况,从而有效地防止了因此导致的停机。

空气预热器着火的预防措施

1 、着火原因分析

大量未燃尽的可燃物沉积在传热元件上是空预器着火的必要条件,也是关键所在。空预器的传热元件由薄板组成,排列很密,单位体积受热面很高,在其下部金属温度低,低负荷运行时最低,很容易积灰。在锅炉最初调试阶段,在点火(油点火)以及长期低负荷运行的情况下(投油),因燃烧不完全,从炉膛带来的凝结油雾和未燃尽的可燃物堆积在空预器中层下部及冷端传热元件上,这是着火的根源。

造成大量油雾和未燃尽可燃物堆积在空预器上的主要原因有:

(1)机组设备故障多,运行调试人员经验不足,造成调试周期过长,烧油过多,而且燃烧不好;

(2)油压或雾化汽压不适当,汽孔、油孔堵塞,雾化不佳;

(3)配风不当;

(4)点火器漏油;

(5)长期低负荷运行,锅炉启停次数多;

(6)空预器吹灰器未能有效投入。在锅炉启动和低负荷运行时,由于冷端金属温度低,使空预器易积灰,这时应加强吹灰。然而由于某些原因启动初期吹灰介质的汽压和汽温不足,过热度低,吹灰效果不理想。

2、着火的预防措施

2.1 尽量减少在空预器上沉积未燃尽可燃物

其关键是使燃料完全燃烧。用油点火及低负荷投油时,油温、油压、汽压应合适,使油雾化良好,配风正确;油枪不堵塞,不漏油;燃烧稳定、充分,以尽量减少未燃尽的可燃物。

2.2 加强对空预器的监视

机组启动前应对空预器全面检查,若发现或判断空预器有较多未燃尽的可燃物堆积时,决不能投入热态运行,一定要进行水清洗,然后烘干。应保证吹灰器能正常投入,吹灰介质参数合格。

运行过程中,特别是启动、热备用后再启动以及空预器突然停转和停炉后,应严密监视空预器的端点温度(空预器烟风进、出口温度)。若其中的一点或多点温度不正常升高,则应立即分析研究,以便即时发现着火。例如,运行时排烟温度超过正常值30℃左右就预示可能着火,若继续升高就认为已着火,若温度继续升高肯定着火。当停炉后,空预器已停止转动,入口烟温不变或变化很小时,而出口烟温起初缓慢增加,后急剧上升,也表示空预器着火。运行人员应监视炉膛火焰,定期观察烟囱。空预器转子停转后,应观察传动电机电流。

经验表明,着火最有可能发生在停炉后的几小时之内,而此时大部分运行人员已撤离现场,留守人员往往不注意空预器的端点温度,当突然发现着火时,一般已烧了1h以上,使损失增加。因此,熟悉预热器性能和操作规程是监视空预器的前提。

2.3 装设着火探测系统

红外线着火探测系统:在空预器空气侧入口或出口安装数个红外线探头,探头做直线运动,在预热器转动时,对所有传热元件进行1次扫描约需10min。若空预器局部着火,发出的红外线超出正常水平,系统就发出报警信号。该系统的优点是灵敏度高,能早期探测出着火情况。这时立即投入大量水灭火,一般很快就能将火扑灭。

2.4 有效吹灰

大量的积灰除容易产生着火外,还会降低传热效率、增加空预器的阻力。因空预器冷端最容易积灰,所以通常在空预器出口烟气侧装有吹灰器。为防止着火必须有效吹灰,正常运行时一般8h吹1次;启动期间每4h吹1次;停炉前也应吹灰;点火期间、长期低负荷运行或堵灰严重时应增加吹灰次数。

启动初期,若吹灰蒸汽参数达不到要求,可用压缩空气吹扫。

2.5 正确水清洗

空预器吹灰器的作用是有限的,例如空预器中间层下部传热元件易堵灰,吹灰器一般不能清除。因此进行正确的水清洗也很重要。另外,某些可燃物结垢也只能用水冲洗来清除。一般水清洗周期为1~2次/年。水清洗后一定要烘干空预器,否则空预器将很快发生腐蚀、堵灰。

2.6 增设消防水系统

在空预器的烟气侧、一次风和二次风侧均装有环行消防水管道,管道上安装数十个喷咀。

3、 空预热器着火处理

空预器的着火常起源于中间层下部和冷端传热元件。从局部极小面积着火到大面积燃烧需要较长时间,通常需1~2h,有时更长。为了减少损失,就尽快判断是否着火。通常从空预器端点温度着手,有时通过空预器空气

出口入的观察孔观测是否着火,如发现着火应立即关闭观察孔,着火严重时有烟气泄漏或明显辐射,烟囱冒黑烟。

当发现空预器已着火,应立即手动MFT,停止引风机运行,隔离空预器,关闭空预器进、出口挡板。空预器保持转动,消防水和多喷咀清洗水管路立即投入灭火,同时打开烟风道上的排水口。经验表明,用泡沫、化学物或蒸汽来闷熄火焰效果均不好,此时保证消防水量很关键。空预器着火后绝不能打开入孔,防止空气进入助燃。万不得已时,如消防水和清洗水管道故障而没有水投入,可以打开入孔,用电厂消防水灭火。注意灭火一定要彻底,并认真检查决不留后患。

空气预热器漏风治理

1、漏风的原因分析

1) 由于转子转动,必然会将格仓中的空气带入烟气中而形成携带漏风。

2) 由于转子转动,动静之间必然存在间隙,烟气侧为负压,空气侧为正压,因此由压差的存在而使空气漏向烟气负压侧而形成直接漏风。

①空预器漏风控制系统(LCS)一直工作不正常,运行中热端扇形密封挡板不能自动跟踪转子的 蘑菇状变形以减小漏风间隙,而且带灰空气漏向烟气侧时造成扇形密封挡板严重磨损,进一步增大了漏风间隙,而漏风量的大小与漏风区域面积成正比,因此空预器漏风剧增。

②由于锅炉燃用热值低、灰份高的广旺贫煤和空预器换热元件特别是低温段换热元件的低温腐蚀等原因,造成空预器换热元件积灰、堵灰严重,流道堵塞后增大了流通阻力,造成空气侧与烟气侧压差增大,而漏风量的大小与压差的平方根成正比,因此堵灰又加剧漏风。

2、漏风治理措施

1) 漏风治理措施的探索。空预器配有漏风控制系统(LCS),由于扇形密封挡板可以调节,在空预器外壳和可调扇形密封挡板之间设有滑片密封条。长时间运行后,这些密封条被磨损, 形成一条缝隙,使空气和灰尘可以在扇形密封挡板背后通过,这样一方面增加了空预器的漏风,另一方面随着灰尘的积累,限制了扇形密封挡板的移动。因此,从其工作环境就决定了空预器漏风控制系统(LCS)工作的不可靠性,换句话说,投入大量人力、物力恢复漏风控制系统(LCS)得不偿失。

相反,豪顿华工程有限公司的容克式空预器 VN 设计技术则取消漏风控制系统(LCS),在扇形密封挡板、轴向密封挡板和外壳之间焊接新的板条,将扇形密封挡板和轴向密封挡板固定在某一位置,形成完整的焊接结构,从而消除了二次漏风的可能。当然,在固定之前应预先计算出扇形密封挡板和轴向密封挡板固定的位置,以保证在任何负荷情况下扇形密封挡板和轴向密封挡板均能适应转子热态变形。同时,采用“双道密封”来加强现

有空预器的径向和 轴向密封效果,它是通过加倍掠过径向轴向密封板上的密封片的数量来实现的。这样,烟气 空气流压力之间有一个中间压力,使得两股气流之间压差减小一半,也可以理解为迷宫式的 “双道密封”增大了空气流向(漏向)烟气侧的流动阻力,这样可以有效地降低漏风率。

经反复研究、比较,决定采用豪顿华工程有限公司的 VN 设计技术对容克式空预器密封系统进行改造,以控制空预器的漏风。

2) 利用空预器换热元件已到使用寿命应全部更换的机会,委托豪顿华工程有限公司采用其容克式空预器的 VN 设计技术,以锅炉在燃用广旺煤并掺烧4 000 Nm/h天然气的 M CR 工况为改造设计基础进行改造设计。

①改造前后设计参数对比(见表1);

②改造前后换热元件变化的对比(见表2);

③取消漏风控制系统(LCS),固定所有的扇形密封板、轴向密封板,并加装二次径向隔板,使径向和轴向密封片加倍;

④根据转子隔仓变化选用豪顿华工程有限公司换热元件板型重新设计换热元件外形尺寸;

⑤因扇形板和热端中心筒密封盘的重量转移到上连接板上,因此取消四根悬吊螺杆,将热端中心筒密封盘固定在上连接板上,并把中心筒密封盘轴封焊死。

3) 校核推力轴承承载能力。空气预热器底部推力轴承为 45 BV 型可倾瓦式滑动轴承,其承载能力为 263 083 kg,即 263 t。改造前空气预热器转子重量为 190 t,改造后转子重量 为 200 t,比推力轴承设计的最大支撑重量低得多,因此不会影响轴承使用。

3、漏风治理经济性分析

由于改造前后锅炉使用的燃料等条件不可能完全相同,以下仅以机组在空预器改造前后满 负荷工况下作粗略对比分析。

1) 空预器改造前后满负荷工况下主要性能参数比较(见表3)

2) 空预器换热元件已到使用寿命,库房内换热元件备件已用完,此时进行空气预热器改造即改造了密封装置,又更换了换热元件,可谓一举两得。

3) 漏风率降低,可保护锅炉燃烧氧量充足,减少锅炉不完全燃烧热损失和排烟热损失,排烟温度降低了19 ℃,锅炉效率大致提高1%,每年可节约标煤7 200 t。同时,热风温度 提高了30 ℃,有力地保证了广旺贫煤的着火和稳定燃烧。

4) 漏风率降低,减少了空气和烟气流量,降低送风机、引风机电耗 300kW²h,每年大约可 节省厂用电 180万kW²h,同时也避免了因风机出力不足而影响整台机组的出力。

5) 漏风率降低,减少了空预器出口烟气流量,降低了烟气流速,从而使静电除尘器的效率增加,同时所有在空预器下游的设备磨损降低,其维修、维护量大大减少。

6) 对空预器本身,漏风率减小,空气侧漏向烟气侧的流量下降,流速降低,各易磨损件的寿命也延长,维修、维护工作量减少。

7) 取消漏风控制系统(LCS),径向滑片密封条、轴向正滑片密封条、各密封挡板的位置校正 等维修工作可完全取消,简化了检修工作,同时减少了空预器的检修工作量。

空气预热器排烟温度高的主要原因:

目前,电站锅炉的空气预热器普遍排烟温度较高,较高的排烟温度造成锅炉效率下降,制粉系统干燥出力不足,长期运行,很不经济。这是预热器行业普遍共性的问题,目前各大预热器公司,特别是豪顿华公司、哈锅公司空气预热器排烟温度均超标严重,甚至达到超过设计值50℃的情况。通过对电厂调研,可以看到预热器排烟温度高的主要原因是:

1) 设计缺陷严重,如对锅炉实际设计参数的分析,对预热器选型计算的疏忽,错误的选用传热元件板型和预热器型号等造成了预热器存在先天不足。这是预热器换热能力不足的主要原因。

2) 制造质量太差,预热器内部传热元件有严格的尺寸要求,几何学上微小的差异也会造成预热器换热能力的天壤不同,因此,在制造时由于传热元件板厚的变化、元件之间内部组合尺寸的差异,均会大副影响预热器的换热能力。这也是预热器换热能力不足的主要原因。

3) 制粉系统的漏风过大,制粉系统的漏风过大,造成进入预热器的有组织风量减少,造成预热器排烟温度高。

4) 炉底漏风的增加,原理同制粉系统,都是经过预热器的有组织风风量减少。

5) 其他原因。

解决办法:针对具体原因进行分析后,进行性价比较高的改造,如果预热器先天不足,则需重新更换。所以对于预热器的设计问题的重视,才是其性能的有力保障。

高压加热器

中文名称:高压加热器

英文名称:high pressure feedwater heater

定义:在回热给水系统中位于给水泵至锅炉之间的加热器。

应用学科:电力(一级学科);汽轮机、燃气轮机(二级学科) 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

高压加热器,该装置由壳体和管系两大

部分组成,在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段,

下部设置疏水冷却段,进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热,蒸汽凝结为水后,凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热,被利用后的凝结水经疏水出口1被疏流出体外。本装置具有能耗低,结构紧凑,占用面积少,耗用材料省等显著优点,并能够较严格控制疏水水位,疏水流速和缩小疏水端差。

除氧器

中文名称:除氧器

英文名称:deaerator

定义:给水回热系统中,使给水加热到

饱和温度,能去除给水中溶解气体的混

合式加热器。

除氧器

旋膜式除氧器是喷雾填料式除氧器

的替代产品,是一种最新型热力式除氧器,旋膜除氧器原理是补水经起膜管呈螺旋状按一定的角度喷出与加热蒸汽进行热交换除氧,给水加热到对应除氧器工作压力下的饱和温度,除去溶解于给水的氧及其它气体,防止和降低锅炉给水管、省煤器和其它附属设备的腐蚀。电力部GB1576-2001《电站压力式除氧器安全技术监察规程》。

目录 基本资料 除氧器结构原理 除氧器工作原理 除氧器的工作步骤 除氧器的停运 除氧器种类

基本资料

除氧器是锅炉及供热系统关键设备之一,如除氧器除

氧能力差,将对锅炉给水管道、省煤器和其它附属设备的腐

蚀造成的严重损失,引起的经济损失将是除氧器造价的几

十或几百倍,

国家电力部因此对除氧器含氧量提出了部颁

标准,即大气式除氧器给水含氧量应小于15цɡ/L,压力式除氧器给水含氧量应小于7цɡ/L。

除氧定律,盖吕萨克定律

在压强不变时,一定质量的气体的温度每升高1℃,其体积的增加量等于它在0°c时体积的1/273;或在压强不变时,一定质量的气体的体积跟热力学温度成正比。由法国科学家盖吕萨克在实验中发现,故名。适用于理想气体,对高温、低压下的真实气体也近似适用。 亨利定律,在一定温度下,气相总压不高时,对于稀溶液,溶质在溶液中的浓度与它在气相中的分压成正;比道尔顿分压定律,在温度和体积恒定时,混合气体的总压力等于组分气体分压力之和,各组分气体的分压力等于该气体单独占有总体积时所表现的压力。

除氧器结构原理

除氧设备主要由除氧塔头、除氧水箱两大件以及接管和外接件组成,其主要部件除氧器(除氧塔头)是由外壳、新型旋膜器(起膜管)、淋水篦子、蓄热填料液汽网等部件组成.下面向您着重介绍除氧塔头的结构原理.

1.外壳:是由筒身和冲压椭圆形封头焊制成.,中、小低压除氧器配有一对法兰联接上下部,供装配和检修时使用,高压除氧器留配有供检修的人孔.

2.旋膜器组:由水室、汽室、旋膜管、凝结水接管、

补充水接管和一次进汽接管组成.凝结水、化学补水、

经旋膜器呈螺旋状按一定的角度喷出,形成水膜裙,并

与一次加热蒸汽接管引进的加热蒸汽进行热交换,形

成了一次除氧,给水经过淋水篦子与上升的二次加热

蒸汽接触被加热到接近除氧器工作压力下的饱和温度即低于饱和温度

2-3℃,并进行粗除氧.一般经此旋膜段可除去给水中含氧量的90-95%左右.

3.淋水篦子:是由数层交错排列的角形钢制作组成,经旋膜段粗除氧的给水在这里进行二次分配,呈均匀淋雨状落到装在其下的液汽网上.

4.蓄热填料液汽网:是由相互间隔的扁钢带及一个圆筒体,内装一定高度特制的不锈钢丝网组成,给水在这里与二次蒸汽充分接触,加热到饱和温度并进行深度除氧目的,低压大气式除氧器低于10ug/L、高压除氧器低于5ug/L(部颁标准分别为15ug/L、7ug/L).

5.水箱除过氧的给水汇集到除氧器下部容器即水箱内,除氧水箱内装有最新科学设计的强力换热再沸腾装置,该装置具有强力换热,迅速提升水温,更深度除氧,减小水箱振动,降低口音等优点,提高了设备的使用寿命,保证了设备运行的安全可靠性.

除氧器工作原理

凝结水及补充水首先进入除氧头内旋膜器组水室,在

一定的水位差压下从膜管的小孔斜旋喷向内孔,形成射流,

由于内孔充满了上升的加热蒸汽,水在射流运动中便将大

量的加热蒸汽吸卷进来(试验证明射流运动具有卷吸作

用);在极短时间很小的行程上产生剧烈的混合加热作用,

水温大幅度提高,而旋转的水沿着膜管内孔壁继续下旋,

形成一层翻滚的水膜裙,(水在旋转流动时的临界雷诺数下降很多即产生紊流翻滚),此时紊流状态的水传热传质效果最理想,水温达到饱和温度。氧气即被分离出来,因氧气在内孔内无法随意扩散,只能上升的蒸汽从排汽管排向大气(老式除氧器虽加热了水,分离出了氧但氧气比重大于加热蒸汽,部分氧又被下流的水带入水箱,也是造成除氧效果差的一种原因)。经起膜段粗除氧的给水及由疏水管引进的疏水在这里混合进行二次分配,呈均匀淋雨状落到装到其下的液汽网上,再进行深度除氧后才流入水箱。水箱内的水含氧量为高压0-7 цɡ/L,低压小于15цɡ/L达到部颁运行标准。

因旋膜式除氧器在工作中使水始终处于紊流状态,并有足够大的换热表面积,所以传热传质效果越好,排汽量小(即用与加热的蒸汽量少,能源损失小带来的经济效益也可观)除氧效果好产生的富裕量能使除氧器超负荷运行(通常可短期超额定出力的50%)或低水温全补水下达到运行标准。

除氧器的工作步骤

(1)确认除氧器启动排气电动门、连续排气旁路门在开启位置。

(2)当凝结水系统冲洗合格后,开启除氧器冲洗放水门,除氧器上水冲洗.

(3)除氧器水质合格后,将水位降至-900mm,关闭除氧器冲洗放水门。

(4)投除氧器辅汽加热,开启辅汽至除氧器调门前后隔离门,缓慢开启辅汽至除氧器压力调节阀,控制除氧器给水温升率不大于4.26℃/min,加热过程中注意除氧器振动情况,如振动大时,应减缓加热速度

(5)除氧器投加热过程中,继续用凝结水泵将除氧器上水至正常水位。

(6)当除氧器水温达到100℃以后,关闭启动排气电动

门,将辅汽至除氧器压力调节阀投入自动,检查除氧器温升

率不大于4.26℃/min,除氧器压力逐渐上升到0.147MPa。

(7)辅汽加热过程中,应控制除氧器水位,如凝汽器未

建立真空,禁止开启溢流、放水至凝汽器电动阀

(8)凝结水系统启动后,根据需要,除氧器水位调节投

自动。

(9)当四抽压力达到0.147MPa,检查除氧器压力、水位正常,开启四段抽汽至除氧器电动阀,除氧器由辅汽切至四抽供汽,辅汽至除氧器压力调节阀关闭,除氧器由定压运行变为滑压运行。

(10)当四段抽汽电动阀后逆止阀已开后,应检查四段抽汽至除氧器电动阀前气动疏水阀关闭。

(11)根据给水含氧量调节除氧器的连续排气电动门。

除氧器的停运

(1)当负荷小于20%额定负荷时,除氧器由四抽切换为辅汽加热,维持0.147MPa定压运行。

(2)当机组停止运行后,根据具体情况决定是否停止除氧器上水。

(3)除氧器若停运两个月以上,应采用充氮保护,切断一切汽源、水源,放尽水箱余水,关闭放水阀,全面隔离后开启充氮总门和隔离门,对除氧器充氮并维持一定压力。

除氧器种类

根据除氧器工作压力分为大气式除氧器、高压除氧器

根据除氧器构造分为:旋膜式除氧器、填料式除氧器、淋水盘除氧器等。

汽包

目录 汽包的概念 汽包 汽包的作用 汽包的工作流程 汽包中的水循环

汽包的概念

汽包的概念是指气压通过水循环导致气压下降或上升,也可以理解为汽包是气体和水分融合后形成的气压变化,极限压力中的空气与水分子会提高气体的压力上升,导致高压达到一定数值后产生的压力集分子。工业中汽包罐是能够承受汽包产生的空气压力和水位压力的一种工业设备。

汽包

(亦称锅筒)是自然循环锅炉中最重要的受压元件,重要用于电力生产中中

压高压亚临界锅炉中。

汽包的作用

汽包的作用主要有:

1:是工质加热、蒸发、过热三过程的连接

枢纽,保证锅炉正常的水循环。

2:内部有汽水分离装置和连续排污装置,保证锅炉蒸汽品质。 3:有一定水量,具有一定蓄热能力,缓和汽压的变化速度。

4:汽包上有压力表、水位计、事故放水、安全阀等设备,保证锅炉安全运行。

汽包的工作流程

汽包工作流程如下

1、从水冷壁来的汽水混合物经过汽包上部引入管进入汽包内部,沿着汽包内壁与弧形衬板形成的狭窄的环形通道流下,使汽水混合物以适当的流速均匀的传热给汽包内壁,这样克服了锅炉启停时汽包上下壁温差过大的困难,可以较快的启动。

2、进入汽包的汽水混合物分别进入汽水旋风分离器,利用改变流动方向时的惯性进行惯性分离,这是汽水混合物的第一次分离。

3、被分离出来的蒸汽仍带有不少水分,从分离器顶部进入波形板分离器,它装在旋风分离器顶部,带有部分水滴的蒸汽在波形板间的缝隙中流动,利用使水黏附在金属壁面上形成水膜往下流

4、二次分离后的蒸汽最后经过蒸汽清洗,利用水的密度差进行重力分离,这是三次分离。

5、蒸汽经过三次分离后,达到了蒸汽质量标准,再由汽包顶部饱和蒸汽管引往屏式过热器。

汽包中的水循环

1、汽包中通常是属于汽水共存的。在一定压力的情况下,汽包内水汽的温度也不同(可参解水的特性表,即额定压力下的额定饱和温度),如果是在饱和状态,水的温度与汽的温度是相同的。

2、汽包中水的循环是一种对流热循环(除却汽包外壁的热辐射及烟管或外壁直接热传递外),热的水由于质量轻往上走的过程中将热量进行交换,达到一定的热量后,部分水转化为气态。

扩展阅读:

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气泡是指气体和液体相互作用形成的圆形形体,其存在气体和液体中,当温度或是体态发生变化,气泡会变化成气体或液体物质。

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