循环流化床机组和褐煤机组的强弱对比.docx

平顶山物理工业企业集团有限责任公司,四川德阳455133)从结构、运行状况、对燃料的适应性及环保等多方面对循环流化床机组和褐煤机组进行了比较,展现出采用循环流化床机组的优越性。褐煤机组;循环流化床机组;变负荷运行;制煤系统2004)0620005205ComparisonluidizedbedboilerPowderedcoaboilerSUNnyangemicanyang455133,bstraboileturethroghopacceptabililyfols,eniromentarotecresultshowlythirculaluidizededboilepowderedcoboileKeywordpowderdcoboileirculaluidizededboilelternteload;co1967-循环流化床机组具备低燃烧、脱硫工艺简略实用、燃烧效率高、对煤种适应性广、灰渣可综合运用等特点,较选用常规褐煤燃烧技术的湖南常德人,安装工程的运用;相关催化剂的开发与生产;成熟经济的二甲苯分离和纯化技术。焦化纵横,2002,11～151romen1996,161raefG1ijtsemngSc1986,41:28831贾美林,氯仿空气催化部份氧化制合成气与含氮合成气制二甲苯的研究天然汽化工,2001,26合成气一步法治二乙酯反应宏观动力学石油焦化,2003,32478～4821彭立群山东焦化,1997,18～1911CN11724681172468A燃料物理学报,1998,321～3251物理反应安装工程与工艺,2001,17233～2371CO制氢制二甲苯的工艺1112第二卷)业出版社,1989:1771上海:物理工13化工时刊,2002,新型清洁燃料——二甲苯的开发与发展前天然气与石油,2003,2135～381Gaoshidong,KankyoGakng12001,3678～871二甲苯(DM气雾剂通信,2002,1CN1322704A20011莱茵河烟煤动力燃料联CN1013619910136199AA1516171815161718天然汽化工,1997,2234～391CO制氢制二甲苯的工艺条件的研究天然汽化工,2001,25鼓泡塔一步法合成二甲苯工艺条件的研究煤焦转换,2002,2582～861201CN11800641180064AA1998119981费永康,王一兆小化肥设计技术,2003,57～5912110机组具备这些优越性。

本文按照循环流化床机组和褐煤机组在我公司的应用状况,从机组结构特运行剖析、变负荷运行、煤纯化系统等方面对两种机组功耗进行对比,以供参考。停滞或倒流等不正常现象,严重时并且出现爆管车祸。因而,从水循环安全性考虑,烟煤机组最好不要在50%额定负荷以下常年运行。而循环流化床机组则完全不同,其体温和热负荷较烟煤均匀得多,不存在低温火焰中心,取代它的是一个较均匀的富有低温颗粒的流化燃烧层。并且不论机组负荷怎样变化,其体温依然保持稳定均匀,其热负荷分布的均匀性不随机组负荷而变,这对水循环及金属的安全性非常有利。有一份研究资料报导了对某台流化床机组从100%额定负荷降30%额定负荷时的水循环特征进行的研究,研究阐明,当机组负荷增加时,运行压头相应的阻力也降低,有效压头反倒减小,流速和循环倍率加强,使蒸发受热面管子得到好的冷却,低负荷时水循环是安全的。213低负荷时的燃烧状况低负荷时,烟煤炉窑炉气温低,体积热负荷截面热负荷都比较低,燃烧极不稳定,负荷低定负荷50%时就应当助燃,但是机组燃烧效不经济。燃用低质煤时,问题将愈加严重。燃烧无褐煤的机组最低稳燃负荷通常在额定出力70%以上,我公司机组便是这么,很难适应蒸气负荷大降幅变化的还要。

循环流化床机组则完全不同。流化床本来是一个蓄热量巨大的热源,积累了大量炙热的床料,燃烧区的体积热负荷和截面热负荷都比较高,新加入的冷燃料提供了足够的糖分而快速加热到大火气温以上,所以能燃用劣质煤。只要保持床层室温稳定,较低的负荷下也能保证稳定燃烧和较高的燃烧效率。我公司电厂PC75流化床机组在30(额定负荷的40%仍可稳定运行。30～150室燃炉相比,循环流化床机组在尾部烟道等方面有近似的基本构成,但其燃烧系统迥然不同,它是由一个紊流燃烧室及其后的物料搜集系统构成的。燃料及空气踏入燃烧室后,料的量纲量大并强烈地掺混,快速加大火燃烧。被烟气带揭晓膛的细小物料由旋风离装置搜集,返回窑炉进行再燃。因设计观念燃烧成因的重大突破,循环流化床机组与褐煤及其他炉型相比,在燃烧工艺方面有着显著的优势。烟煤机组窑炉通常为正六边形,烟煤燃烧器布窑炉四周密布风冷壁。窑炉出口布置折焰角,尾部烟道则布置有过热器、省煤器和空气预热器分离器、循环固体物料回赠装置、给料装置和尾部受热面组成。燃烧室外布置有布风装置、运行剖析211燃料适用性循环流化床机组燃料踏入窑炉后,细小烟煤被吹拂燃烧,被烟气带揭晓膛的物料有90%会被旋风分离装置搜集捕捉,送回窑炉再次参与燃烧,较大颗粒(并且是煤矸木块)950的烟气、底料的大幅烘干下,因内部水份的气化、爆裂而逐渐燃烧完全,所以对燃煤的水份、灰分、挥发分等条件不敏感。

运行经验阐明,循环流化床机组的确可燃烧多种煤种,如烟煤、无褐煤并且煤矿渣。212低负荷时的水循环状况烟煤机组因为受安调试、调整等诱因的影响,炉内空气动力场达不到设计要求,焰中心位置常常发生偏移,热负荷分布不均,负荷时尤其这么,因而窑炉四周放热不均,非常是四角的风冷壁受热更差,常导致管内工质发生负荷时,均可稳定运行。214低负荷时的蒸气参数状况烟煤机组在低负荷时,蒸发放热和过热放热无法匹配,过热蒸气气温无法满足运行要求,未能控制。循环流化床机组床层气温以及埋管的合理布置和料层高度决定了窑炉和尾部受热面之间的传热面积的分配,踏入尾部的烟气的热焓值足以使过热蒸气和再热蒸气达到设计值,并且能通过循环物料来保证传质硬度,使蒸发放热和过热放热较差地匹配。因而,流化床机组有较差的汽控温制方式,保证了低负荷时蒸气的气温质量。215升降负荷速度状况褐煤机组和流化床机组的升降负荷速度差距不大。褐煤机组负荷调节范围窄,在低负荷时可较快达到额定负荷;流化床机组负荷调节长度大,与褐煤机组相比较,从低负荷达到额定负荷还要时间要长。流化床机组良好的水循环特征、燃烧特征和汽温调节特征,使流化床具备较大的负荷升降速负荷调节灵敏度好,不存在负荷变化时需加和冷却床料的问题。

当负荷快速变化时,变给煤量、空气量和飞灰循环量的方式便能实现对负荷的调节,且能维持适量空气系数和床温不216热备用压火特征循环流化床机组具备独以便机组的临时检修。循环流化床机组可暂时停止运行而踏入其特有的热备用压火状态。先停给煤机,待流化床温升高50左右时,快速把风门关严,停水泵,踏入热备用压火状态。通常压火可维持后边若启动养火增加床温后再压火,热备用压火时间将更长。进行热备用启动,在正常状况下很快,几分钟即可完成。压火和启动过程不消耗助燃用燃料,操作劳动强度较小。烟煤机组的启动过程应当消耗大量的点膛气温高达污染问题较难解决,未能满足日渐严苛的环保要求。流化床机组床温低,般控制在950左右,脱硝疗效佳,对环境污染较轻,是其在国外得以快速发展的一个重要诱因。因为流化床机组燃烧气温稳定在950可以借助石灰石推行炉内脱硝,视石灰的反应功耗和燃煤含磷量,可实现90%的脱硝;料回收效率高,脱硝剂可以做得很细脱硝效率在85%以上,可大大减少SO的排放量。之外,因为选用高温燃烧及空气的分级供应,燃烧室外产生了“还原性氢气环境”,大大增加了排放量可达到200以下。

由此看出,流化床机组的环保功耗十分突出。值得一提的是,增加SO的排放,国家已有新政颁布,并在国外部份地区开始推行,预计不久的今后,SO排放达标的问题将进一步凸现下来,据报导,现在国外只有流化床机组可以施行简略的炉内石灰石脱硝工艺,它除了完全符合国家的环保要求,净化的燃烧方法。219运行周期机组的燃烧载荷在巨大程度上影响着机组设备和公司焦化系统的经济性和安全性,燃烧载荷调整适当——燃料燃烧完全、炉内燃烧中心适中、火焰分布均匀等,是保证机组达到额定参数、免结渣及设备损坏的必要条件。烟煤机组因窑炉气温在200左右,稍高于灰的硬度,严重限制着机组的运行周期。流化床机组控制温度通常在850～900远远高于灰硬度,不易结大大延长了机组运行时间。2110防磨举措方式多样,运行靠谱流化床机组运行的安全靠谱性是人们最关心的问题,无此也就无何谓高效、经济和清洁可言。而受热面的锈蚀因而爆管停炉则是对安全的主要恐吓。能够妥善解决锈蚀问题,直接影响到流化床机组的应用和发展。先期投产的流化床机组此类问题发生较差,锈蚀主要部位是埋管部份。

设计受热面时,改变布置形式,取消埋管,为无埋管受热,锈蚀问题其实就得以解决,忽略了因为流化床机组的烟速高,物料含量大,会形成新的锈蚀问题。火燃料,临时停航,哪怕只几分钟,或油打火,操作劳动硬度大。217机组效率也应当投气循环流化床机组窑炉内底料颗粒之间掺混剧摩擦充分,燃煤不存在“灰包”现象,因此燃烧均匀、完全,燃烬率高达98%以上,避开了尾矿的二次污染。同时,当外界用汽量变化较大煤块炉因负荷调节范围窄,为了保证燃烧稳和机组的安全运行,必要时需排放多余蒸气,随着燃烧控制水平的增加,当负荷降至额定负荷的30%并且更低时,具备较高的机组效率。218环保要求依然能安全稳定运行,烟气中的硫氧化物均来自燃料中硫分。因为硫析出的活化能通常较低,所以硫的析出对气温的敏感性较大。800有机硫迅速析出;850二氧化碳析出可达70%～80%左右;850～析出率提升到90%以上。褐煤机组炉度大的窑炉内风冷壁和对流受热面。对于循环倍率较高的机组,在熔池出口后的受热面仍会形成严重的锈蚀。文献报告,磨蚀与速率的三次方成反比,可见增加烟速的重要性。

不同的循环流化床对烟速有不同要求。足燃烧和传热的条件下,应尽或许增加烟速。于一些小容量机组,取较低的烟速和物料携带率,以提高磨蚀是可取的。我公司75机组便是选用增加烟速的形式,疗效明显。其实,对循环流化床机组,采取合适的防磨施同样重要。经过多年的发展及建立,我公司现在选用的主要防磨举措有:改装防磨管涂装防磨材料,旋风筒内衬龟甲网加碳化硅耐火材料,选用耐热耐寒钢百叶窗片,窑炉选用时常常出现燃烧不稳、爆燃、火焰上移并且灭火车祸。另外,窑炉气温增加后,燃烧速率与气温成反比增长,其结果与上述相似。31112增加窑炉气温对幅射能力的影响因炉内火交换以热幅射为主,如炉内气温由燃烧湿度减小的同时,蒸发受热面面积不变,其放热能力改变速率仅与气温成反比,果体温升高过大,整个炉内火平衡将被破坏,易发生灭火车祸。31113减少机组负荷减少机组负荷就是提高给适当加强送风量,增加褐煤气流的含量和窑炉气温,那样对燃烧起到了积极的作用。但随着褐煤含量的增机械不完全燃烧损失会减小,影响机组的燃钢纤维耐寒水泥及高铝耐热砖等,了部件锈蚀严重的问题。

较差地解决烧效率和热效率,当窑炉气温接近或超出t3就会出现褐变的或许,使机组的安全运行遭到威因而,烟煤机组的负荷应在经济负荷区域内运行,这只是烟煤机组负荷调节面窄的主要成因之一。312流化床机组的变负荷运行流化床机组的热交换模式以对流传热为主,流化床调节负荷,意味着改变机组蒸发受热面产生的蒸气量,因而改变蒸发受热面的放热量。化床机组的放热量变化除了与受热面的传质系数有关,还与蒸发受热面的面积以及流化床的床温有关。影响负荷变化的最大诱因是改变蒸发受热面的面积,常规设计有埋管的流化床机组中,管的传热面积为蒸发受热面积的50%以下,机组埋管的面积占蒸发受热面的41%但满负荷时,埋管的蒸发量占到总蒸发量31211机组负荷的微调改变给煤量,使床温在一定范围850～900内波动变化,温差变化(同时传质系数略有变化)放热量也逐渐改变循环流化床,使得床温达到新的平衡点,稳定运行。简略地说,就是高负荷时增加给煤量,低负荷时提高给煤量,风量则配合给煤量维持床温在某个容许的范围内,负荷调节范围较小,约占额定蒸发量的5%机组的变负荷运行机组的变负荷运行就是按照外界用汽量的改对机组的蒸发量进行调整,它是一个动态的值稳定调到另一个所需值。

在这个变化过程要求机组蒸气参数稳定,流化状态良好,膛湿度保持在容许变化的范围内,气温也不低于烧蚀体温。311褐煤炉的变负荷运行既不高于打火褐煤机组的炉内火交换模式以幅射为主。体的幅射能力除与质点性质有关外,起决定作用的是水温。褐煤机组通常要求褐煤气流在离开燃烧器出口200～300mm处开始起火,其目的是保证既不损坏燃烧器又不使火炬失衡,导致燃烧不稳定。31111减少机组负荷对煤泥燃烧速率的影响低机组负荷,也就是增加窑炉湿度,应当提高机组给粉量,以保证良好的空气动力场,喷烧器出口气流速率不得高于设计值,否则气流丧失刚性,炉内燃烧载荷失恒,也就是说风量减受限,因此增加了褐煤气流的含量。过程是氧和碳的物理反应过程,其反应速率与出席反应物的含量成反比,褐煤的燃烧速率随煤粉含量的增加而增加,然而,褐煤机组在低负荷31212改变床料密度实验阐明,当床温和粉粒规格不变时,数与粒子的含量呈反比。在保证床料流化的前用排料和加料的方式调整床料密度,可以达到调整机组负荷的目的。不调整床料量,适当复查。无论煤纯化是一级破碎系统还是两级破碎系均未能解决煤炭中的水份对破碎系统的影响,因此就有了带有烘干分选装置的制煤系统。

该系统是在简略的一级破碎系统中去除震动筛,提高一个烘干分选装置。烘干分选装置可多种多样。这里给出选用热烟气作为烘干介质的“烟气烘干分选装置”和以蒸气做为烘干热源的“蒸汽烘干分选装置”。411烟气烘干分选装置实际上烟气烘干分选装置就是一个烘干流化床。其原理:煤炭由落煤管引进烘干室,热烟气由管线引进风室,通过布风板和风帽,流化、干燥煤炭,流化速率由烟气与烘干室出口差大小来调整、控制。412蒸气烘干分选装置蒸气烘干分选装置因为选用蒸气作烘干热源并以空气流化分选矿粒,因此该装置除了可布置于机组内,亦可布置在输煤间,并且可在储煤厂。带有烘干分选装置的制煤系统对流化床机组来说是一个比较理想的制煤方案,它布置灵活,运行式破碎机可以不受石块、水分的影响,其出力量也可按照分选出煤量多少而定。该制煤系统管比一级、二级破碎制煤系统投资大且较复杂,但它可以保证制煤细度符合机组要求,运行靠谱,维护工作量也小。从总体效益来看,选用该系统制煤要比简略地选用一级、二级破碎系统要经济得多。调整运行风量来改变床料密度,负荷的目的。

31213调节密相料层高度可达到调整机组这是一种既提高给煤量又增加传质系数的办只是流化床机组大降幅调节机组负荷的主要方式。改变密相层高度,部份受热面踏入稀相区,该受热面颗粒含量显著变小,受热面与颗粒撞击速率相对减少,因而改变了受热面的传质系数放热量急剧改变。另外,部份受热面仍在密相区,该受热面放热量不变,维持机组低负荷运行。31214改变床料细度结构质点的比表面积与粒度有关,在质点净重不变的状况下,比表面积与粒子的半径成正比,排出大颗粒床料和调整循环灰量的方式改变床料的细度结构,也就是改变受热面的传质系数,到改变机组负荷的目的。制煤系统对于煤纯化系统,二者的差别只是是制出的成品煤的粒径大小不同。流化床机组燃煤粒径要比粉炉粗得多。几年的运行实践证明,简略的制煤系统满足不了流化床机组原本对燃煤细度的技术要求。其主要成因如下。引起震动筛筛孔堵塞,清除困难,运行维护工作出力增加,无法维持机组负荷循环流化床,严重时或许造通过以上对比不难听出,循环流化床机组低负荷时水循环安全靠谱,燃烧功耗稳定,燃烧效过热蒸气气温质量合格,调节便于,负荷调节范围大,能满足大降幅变负荷的要求,并且短时启、停或低负荷运行无需助燃,有突出的经制煤系统现存在的缺陷是可以通过改变局部设备而建立的。因为选用简略的破碎,较困难。尤其是当煤种变化时,着煤种的变化而变化。机械细度调整比燃煤细度未能随当煤炭比较烘干时,该制煤系统的烟尘污染较大。操作人员常常难以进行正常的维护与