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行业知识

沸腾炉燃烧在电站锅炉中的应用

沸腾炉燃烧在电站锅炉中的应用

    由于捷克的主要燃料是高灰粉的褐煤和无烟煤,因此自六十年代以来对电站锅炉中应用沸腾燃烧极为重视。前面所说的4吨/时沸腾燃烧试验炉是按40:1缩小的,在该试验台取得经验数据后就开始设计160吨/时的电站锅炉。1968年捷克又设计了一台350吨/时沸腾炉。

    据捷克有关杂志1969年报导:把沸腾燃烧应用于大容量锅炉上还有一些技术问题没有解决,但可以肯定,在最近几年内,沸腾燃烧将被普遍采用。

沸腾炉燃烧装置的某些结构

    一、沸腾床飞灰重燃装置

    一般飞灰重燃的方法都是将收集起来的飞灰送至同一炉膛中重燃,但是飞灰中的可燃物比未燃煤中的可燃物挥发性差,所以燃烧较缓慢,而常是重复地排出和送入,既增加除尘器负担,又增加风机负担,且降低炉膛热效率,很不经济。

    本重燃系统能将收集起来的飞灰送入另一与主沸腾床并列的沸腾燃尽室中燃烧,使飞灰中的可燃物有充分时间燃尽,燃尽室的温度应高于飞灰中可燃物的着火点,但低于其熔点。

    图1为飞灰燃尽室的示意图。图2为主沸嘴睐燃烧室与飞灰燃尽室裴在一起的示意图。

    在飞灰燃尽室10中放入颗粒状物11.它应是一种耐磨惰性物质,其熔点至少应高如飞灰。例如煤灰、碎石、硅砂、矾土等均可。经试验,比重为

2.2左右的普通煤灰颇为适用。(见图1)

    空气由鼓风机13送入飞灰燃尽室内。空气经过预热器14(仅在点火时用).进入风室15中,经过孔板12和沸腾床,然后由管16逸出。

    从主沸晦床燃烧室出来的烟气(含有飞灰)进入除尘器18,经除尘的烟气由19逸出,飞灰则沉积于灰斗20中。19 -般为旋风式除尘器。

    一股讲来,一E灰中的可燃物随飞灰颗粒大小的增加而增加,飞灰颗粒愈大,可燃物愈多。所以除尘器的效率对逸人大气中的飞灰可燃物的影响极大,效率愈高,逸出可燃物愈少。大干325筛孔(直径为0 .044毫米)的飞灰需要再循环,比这小的可用静电除尘器除去。

    沉积在灰斗20中的飞灰可用旋转式给煤器21经管道23送入压缩空气给煤管22。压缩空气24将飞灰送入沸腾床11下部的入口25。

    飞灰进入沸腾床后,可燃物立即着火燃烧。飞灰中可燃物燃烧后产生的热,一般可以将沸腾床维持在着火温度,而不必另外加燃料。离开沸腾床的烟气可以流经任何型式的对流一辐射热交换器26.用以产生蒸汽。离开飞灰燃尽室10的烟气,经管子16.可以直接排人烟囱,或送入烟气流17中再循环。

    空气预热器14仅在启动时应用。启动时,经过27喷入液体或气体燃料,以提高沸腾床的温度)f:保证飞灰着火燃烧。在沸腾床达到飞灰的着火温度(一般为约760。C)后,随即将飞灰送入床内,空气

预热器中的燃料供应即停止。如果飞厌中可燃物较少,不足以使床维持在着火温度,可经过管22加入一些辅助燃料(煤)以维持沸腾床的适当温度。

    具有汽包32、集箱33,和蒸发管34的锅炉,用抛煤机35将煤36抛入燃烧区37及孔板38上2)。空气从风室39经由孔板38进入燃烧区37。燃烧空气也由风室39经孔板40使飞灰重燃床41处于沸腾燃烧状态。床41的运行已如图1所示。床的预热和启动可按图1进行,也可应用处于床上面的燃烧器42,在床中加一些煤使之预先燃烧。

    带有飞灰43的烟气从沸腾燃烧区37经过蒸发管34.绕过尾部44而进入除尘器45中。烟气经除尘后从46逸出,飞灰则聚集于灰斗47中。飞灰山给灰装置49控制,进入管道48.然后山压缩空气管50吹入沸腾床的底部。为了控制沸腾床41的温度,可由煤斗52.经过给煤装置53和匝缩空气营圈2主沸腾床燃烧室与飞灰燃尽室总装示意图50,向沸腾床递进少鼠的煤。

    运行时,含育可燃物的b灰与少量为控制温度用的煤混合雷,在沸腾床中会立刻燃烧。发出的热量将由床上面的蒸发管34吸收。燃尽室中有一些蒸发营54直接与沸腾床接触吸取热量。燃尽室中的烟气含有大小不等的飞灰,较大的将和主燃烧室中的较大飞灰在旋风式除尘器中分离出来再循环重燃,较小的将由静电式除尘器除去。

    经试验,如不用飞灰重燃装置,在主沸腾床燃烧室燃烧后,飞灰中含碳量为70%,等于加入煤的热值的15%(飞灰损失)。采用本重燃系统后,飞灰中含碳量为14%.这还不到加入煤热值的1%(飞灰损失)。

    二、将较细煤送进沸腾床的方法

    在沸腾床给煤装置中常常遇到困难,例如容易结块的粘性煤,有的在350-. 380。C左右就软化了,因此常结成块,使给煤中断,或者将块状煤送入沸腾床中而沉于床底,影响沸腾。

    以往的办法,有的用抛煤机将较细煤抛于沸腾床的上面,但是这种办法有其缺点,就是较细煤将被空气带走而达不到沸腾床内部。另一办法就是用螺旋式给煤机向沸腾床内部送煤,但这办法也有其缺点,就是给煤机暴露于高温中,煤极易结块。

    本结构的曰的就是消除这些缺点,可以将较细的煤,顺利地送入沸腾床内。

    由图3可见煤从煤斗1经过出口2进入给煤转轮3,然后经过导管4进入由离心式转轮5和外壳6组成的给煤装置。离心式转轮5由水冷却屏7保护,使不受燃烧室11内的沸腾床12的辐射热的照射,只留有一较小的出煤孔隙16。煤来至槽道8.由水冷却管9及10保护。沸腾床12在孔板1 3的上面,沸腾床中装有蒸发管14,为了不妨碍进煤。在正对出煤口的地方,不装设管子。空气由鼓风机1 5经管道17由喷嘴18喷向槽道8的底部,这样,既可避免经孔板13进入沸腾床的空气进入给煤装置,又可使槽道8底部不积煤。

    为使楷道8不积煤,楷道的底部向沸腾味的方向倾斜。图3右上角系槽道8的正视图。从沸睛床向外看,槽道8为梯形,7为冷却屏,16为出煤孔,18为喷嘴。喷嘴处于转轮5的后面,这样布置能使转轮S得到空气的冷却,外壳6亦可得到冷却。槽道8根据实际情况还可做得短些,但至少应与冷却屏7与燃烧室11的外壁处LT同一平面.

    三、沸腾床的风帽和孔板结构

    1.沸腾床用的风帽

    本风帽用于化学工业高温(600~1600。C)沸腾床。当沸媵床因故停止运行时.应用此种风帽可以防止沸睛颗粒落入下面的风室中。

    图4中1为沸腾颗粒,2为耐火砖.3为钢板外壳。二同心管4及5由沸腾床底部伸出.6为螺纹联接管。支承环7用螺栓8固定于法兰10上,支持外管重量。外管4由耐高温垫圈11衬托于支承环7上。垫圈9将法兰10及支承环7密封。波纹钢管12密封固定于支承环7及法兰13之间。另有一支承环14,由螺栓15固定于法兰1 3上,以支持内管的重量。垫圈16既作为内管的支承,又作为密封之用。内外管如因温度差异而产生位移时,波纹管12可起补偿作用。外壳17与法兰10连接,这样同心管的下部和它们的支撑部件都被封闭了。沸腾用空气经管18引入壳体17中。

    内管5的二端都是敞开的,外管4的下端是敞开的,上端是封闭的,内管5置于外管4之内。外管4的四周开有若干气孔19.在内管5的顶部之下。沸腾用空气先经过管18,将外壳17充满,然后向上流入内管5,从内管5的顶部流入内管5与外管4的环形空间内,再经过外管4上的小孔流到沸腾床内。

    外管4上面的小孔数目,一般3~4个就可以了。为了保持沸睛床中的稳定沸腾,外管4上的小孔最好在管子四周均匀布置。孔的大小,要视实际情况而定,既不应太小使空气压降过大,也不应太大以损害管壁的强度。举例来讲.80毫米外径的管子,管壁厚13毫米,四个6.4毫米直径的孔就可适用。这样大的四个孔,试验时流过的空气量约为19.8 - 31.2标米3/时。

    当沸腾因故中断时,沸腾颗粗即下沉于床底.有一小部分可能进入孔内而落入两管间的环形空间内,但是总不会高于横孔。入时仍不受阻碍。

    2.改进的沸腾床孔板

    本结构能在沸腾床停止运行时防止腾沸颗粒落人气室内

    图5系沸腾床孔板的剖面图。孔板11上有气孔22.气孔上端有盖板31.图上所示的正处于封闭状态。孔口装有凸耳32,向内凸出部份33可以限制盖板31向上移动。盖板可以做成平的,也可以做成碟形或圆锥形。孔口22的上端可以做成锯齿形成具有凹口,盖板的底面可挖有径向槽。这样,当盖板关闭时,有空气可从四周流出,将盖板四周的颗粒吹去,空气流速更大,将盖板顶开时,可不受四周聚积颗粒的阻碍。

    在沸腾床正常运行时,空气流将盖板向上顶起,由凸耳32的向内凸出部份33将其限制住。当气流速度降低,或气流自上向下例流时,盖板即落下将孔口封住,沸腾颗粒就不致落入风室。

    孔口22的形状如图6所示。进口部分向上收敛.33为圆柱形,高度为内径的二倍,或略大于此值。

由于气流的低速或倒流为时甚短,盖板亦可制成固定式的,见图7和8。盖板34为圆形,用支撑35将其支撑于孔口之上,在二者间有拱形孔36.用以通空气。(英国专利№911,903j Jxfg 919. 308)

    3.沸腾床用的孔板

    美国爱梭研究及工程公司用于化学工业的沸腾床孔板,以往效果不佳,孔板进气不均匀,常易结块,而且燃料常易从孔中落下,随着气流又复上升,遂将孔眼堵塞,所以沸腾效果不好。    ,

    该公司经过试验,得出一种新方法,据称陡用较为满意。

    图9中平板214上钻有许多均匀布置的孔,孔的下面接喷嘴,喷嘴不凸出于平板顶面,喷嘴的内径为圆柱形,高为内径的10 .20倍。

    孔的上部,形成环绕孔眼的隆起部分,呈一倒置的金字塔形,斜度为30~80。。  (英国专利№1,069,729)

    4.改进的沸腾床风帽

    西德巴迪氐苯胺及苏打制造公司以往用的孔板,若孔眼太小,会使压降很大,若孔眼太大,沸腾颗粒常易落下。落下后随气流再向上吹时,常将孔板下面部分磨损,不需多久,就需更换,为此设计如下结构。

    5.改进的沸腾床孔板

    一般沸腾床孔板都常遇到以下困难:孔眼太小,清理困难;孔眼太大,沸腾颗粒易落入。

    最下面的一块板1钻有许多圆孔4.中间一块板2‘开有同样数目的方孔5.方孔5的边长比圆孔4的孔距的一半略长。圆孔4的位置处于方孔5的中心。中间板2的厚度约为圆孔4直径的二倍。板1和3的厚度可根据整个孔板的刚度而定。最上面一块板3也开有同样数目的方孔6.孔的边长和间距和方孔5-样。但是方孔6和方孔5摆的位置正好错开半个孔距。这样,就可以得到四个出气孔7。如果开的是三角形孔,则可以得到三个出气孔。

    这种孔板的优点是它既不会堵塞又不会使颗粒落入风室,而且气流的分布非常均匀。另一优点就是制造,拆卸和维修都很方便。(英国专利№1,093,706)

    6.用于沸腾床的组装式风箱

    本组装式风箱能使沸腾床中的孔板便于清理、拆卸和安装。

    普通的孔板,都是整整一大块,其下面为风室。这样气流分布不均匀,而且需待整台炉子冷却后,方可进行修理。由于孔板大而重,需特殊工具才能将其取下,炉边占地亦很大。

    本结构中孔板及风室分成许多小单元,做成抽屉式,可以抽出和推人。

    但是这种结构亦带来了新问题,单元与单元之间需要防止漏风,丽且还需要考虑热胀冷缩的问题。

    上述许多单元,可以从墙中抽出或推入。风箱(单元)的上面开有气孔,作均匀布置。风箱为长方形,由于每只风箱较长,为使气压和温度不变,所以孔径沿长度方向有所变化。每只风箱装有单独的进风口,风箱的上部最好用陶瓷材料制造。

    沸腾用空气经过进气管8和喷嘴9进入气室10.然后经小孔均匀地喷入燃烧室。

    由于风箱3系交错放入,所以安装、拆卸极为便利。风箱3不一定制成长方形,可以视需要做成其他形状。炉膛如为圆形,风箱3可以做成扇形。

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点击次数:  更新时间:2018-09-02 20:36:01  【打印此页】  【关闭