循环流化床锅炉二次风管改造

总第2 0 0期 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 1 6 0 4 0 1 4 循环 流化床 锅 炉 二次风 管改造 张 帅 ( 潞安集团 余吾热电有限责任公司， 山西 长治0 4 6 1 0 3 ) 摘要： 余吾热电厂现有 2台 WG F 4 8 0 1 3 91 循环流化床锅炉， 锅炉原设计中下二次风口距布风板距离 较近， 二次风的穿透能力较差， 煤无法充分燃烧， 飞灰含碳量较高。通过对下二次风管的改造 ， 使 匕 灰含碳 量明显降低， 提高了锅炉效率。 关键词 ： 循环流化床锅炉 ； 二次风 ； 改造 中图分类号 ： T K 2 2 9 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 5 2 7 9 8 ( 2 0 1 6 ) 0 4 0 0 4 2 0 2 余吾热电厂现有 2台 WG F 4 8 0 1 3 91循环流 化床锅炉 ， 原设计 中二次风经空气 预热器预热后进 入上 、 下环形风箱 ， 分上下两层进入炉膛 ， 其 中下二 次风风 口距布风板 1 0 0 0 m m； 上二次风风 口距布风 板 4 7 0 0 m m。由于我 厂 锅 炉燃 煤 为 屯 留矿 的原 煤 +矸石 ， 煤质较差 ， 虽经两级破碎 ， 但入炉煤粒度 仍达不到设计要求 ， 正常运行时为排出炉内大颗粒 ， 常采用高床压大风量运行方式 ， 炉 内料层厚度约在 1 1 0 01 2 0 0 mm之间 ， 而下二次风 口距布风板只有 1 0 0 0 m m， 造成下二次风 口正位于床料的密相 区， 二 次风无法穿透该区域 ， 使得位于该 区域 中部 的煤无 法和空气充分接触 ， 处于缺氧燃烧 ， 燃尽率 较低 ， 锅 炉飞灰含碳量较高 ， 最 高时达到 1 4 5 ， 对锅 炉二 次风管改造势在必行 。 1 理论计算依据 j 二次风的穿透深度是影响炉膛 内气体混合和扩 散 、 消除贫氧区、 改善燃烧的重要因素。通过提高下 二次风 口的高度 ， 增加二次风量后 ， 二次风速提高， 二次风出 口动量增大 ， 综合增 强了二次风 的穿透 与 混合能力 ， 保证二次风的穿透深度能达到 中心的缺 氧区域 ， 有助于增加炉膛核心贫氧区的含氧量 ， 炉内 烟气得到比较强烈 的混合和搅拌 ， 强化 了细颗粒 的 燃烧 ， 从而提高了细焦炭颗粒的燃尽率 ， 使得飞灰含 碳量明显减少 。二次风在炉内的射流深度取决于射 流动量 ， 计算公式为 ： 2 ： 1 7 2 2 5 ( 1 ) d Pl u 1 + p p ( 1一s) Z p ) 式中 ： 为二次风水平射程 ， 13 3 ； d为二次风喷 口 直径 ， IT I ； Z ：为 二 次 风速 ， m s ； P 为二 次 风 密度 ， k m ； 为 一 次 风 速 ， m s ； P 为 一 次 风 密 度 ， 4 2 k g m。 ； p 为颗粒表观密度 ， k g m ； 为颗粒空隙率 ； 为颗粒运动速度 ， m s 。 由式( 1 ) 可以看 出， 在炉内颗粒 、 一次风速和二 次风 口孔径不变的前提下 ， 二次风速越高 ， 二次风的 穿透能力越强。为了使二次风有更好 的穿透性 ， 二 次风应该考虑从锅炉床料的稀相区送入。 由于式 ( 1 ) 中颗粒运动速度 难 以直接测量， 需要用半经验公式算出， 认为其等于滑移速度 ， 即 “ p = “ l H 【 ( 2 ) 式 中： u 为颗粒的终端速度 A ( 1 一C 、 ) 式中 ： A 为阿基米德准则数 ； C 为颗粒体积浓 度 ； d 为颗粒的平均直径。 循环流化床 固体颗粒平 均空隙率 的 汁算方 程 为 ： 一 P P ( 3 ) 一 ，g n 式中 ： P为所研究 区段 的压降， P a ； h对应 的高度差 ， m； 为颗粒表观密度 ， k g m ； p 为流化 介质在床温下的平均密度 ， k g m。 ； 占为颗粒空隙率。 不同压力下空气的密度见式( 4 ) ： 2 73 P ， 、 P P 。 而 ( 4 ) 式中： P为在温度 t 与压力 P状态下干窄气的密 度 ， k i n ； p 。 为 0 c c、 压力为 0 1 0 1 3 MP a状态下干 空气 的密 度 ， 1 2 9 3 k g m ；P为绝 埘压 力， MP a ； ( 2 7 3+t ) 为热力学温度 ， K 。 2 具体改造方案 我厂二次风 口的尺寸为 d=2 8 0 l I 1 F f l ， 稀相 区压 收稿 日期 ： 2 0 1 6 - 0 2 - 2 4 作者简介 ： 张帅( 1 9 8 4一) ， 男， 山西长治人， 助理工程师， 从事锅炉运行管理工作。 张 帅： 循环流化床锅炉二次风管改造 第2 5卷第4期 降AP为 = 4 5 P a ， 炉膛宽度为 7 2 1 0 m m， 即 = 3 6 0 5 m m， 物料的表观密度取 P 。 =2 0 0 0 k g m ， 该 区段颗粒的平均直径取 d 。 = 4 0 0 m， 根据锅炉试验 报告 ， 一 次 风风 速 t =1 8 6 m s ， 二次 风 风速 u ： = 2 4 2 m s 。取一次风 正常运行 时 出 口风压 为 4 5 k P a ， 二次风正常运行时风压为 5 k P a ， 一次风风 温以9 0 0 ， 二 次风风温以 2 1 0 0 12 计算 ， 带入式 ( 4) 可得 ： P 1 = 0 3 1 4 k m ， P 2 = 0 7 6 7 k g m 。 为便于计算 ， 对一些参数进行以下近似处理 ： 由 于炉内稀相区内颗粒较小 ， 故假定稀相区 内颗粒运 动速度与一次风速度相同， 取 U 。 ： u ； 同时稀相区 内物料浓度较低 ， 接近空气密度且于颗粒表观密度 相差较大， 对计算结果影响较小， 取 P = 0 k m 。 将式( 3 ) 带入式( 1 ) ， 化简得 ： P ( X t 1 ) Ah= 一( 5 ) g 1 7 2 2 5 x p 2 一 P 1 ( ) 带入 已知数据计算得出下二次风 口中心距布风 板的距 离应 在 Ah=2 2 3 m， 取 整后 得到 Ah= 2 2 m。故对下二次风管进行如下改造 ： 1 ) 下二次风 口的水平相对 位置、 口径 、 轮廓 均保持不变 ， 仅改变其垂直高度 ； 2 ) 将原二次风 口和组成原二次 风 口的异形 水冷壁管上移 1 2 0 0 m m， 使改造后下二次风 口中心 距布风板的距离增加为 2 2 0 0 m m； 3 ) 二次风 的环形风箱及上二次风 口不进 行 改动 ； 4 ) 异形水冷壁管与原位置 的水冷壁 管进 行 换位， 互换时注意二次风口的轮廓形状与几何尺寸 应保持不变 ； 5 ) 按照压力容器焊接工艺 的要求切 割和焊 接水冷壁； 6 ) 炉外二次风管整体上移 ， 入 口段长度根据 现场位置进行切割； 7 ) 根据看火孔距平台的高度安装简易扶梯 ； 8 ) 二次风 口水冷壁管焊接完毕后 ， 应在水冷 壁管外部铺设一定厚度 的浇筑料 ， 并对浇筑料进行 烘干。 3 改造后参数对 比 下二次风管改造后 ， 下二次风 口位置由床料密 相区提高至稀相区， 下二次风的穿透能力增强 ， 使空 气和燃料充分混合 ， 燃料得到充分燃烧 ， 另外锅炉床 温得到提高 ， 进而提高 了锅炉效率。下二次风管改 造前和改造后锅炉主要参数的对 比见表 1 ： 表 1 下二次风管改造前后参数对 比 从表中可以看出， 通过对下二次风管改造 ， 相同 负荷下 ， 锅炉底 部床温提 高约 3 0 C， 飞灰含碳量下 降约 3 ， 排烟温度升高约 1 5 c I = 。入炉煤 的燃尽率 得到显著提高。 4 效益分析 1 ) 直接经 济效益 。通过对二次风 管改造前 后煤耗的统计 ， 发电标煤耗与去年同期相比下降约 2 9 2 k wh 。我厂购入发热量 为 2 3 0 0 0 k J k g 。 原煤的煤价为 2 5 6 t_ t ， 以全年发电 l 0亿 k w h计 算 ， 改造后可节约成本 9 5 1 3 8 9元 ： 2 ) 间接经济效益。改造后 ， 锅炉用煤量 明显 减少 ， 煤量的减少减轻 了炉 内水冷壁管的磨损程度 ， 延长了水冷壁管的使用时间， 减少了检修维护成本 ， 同时延长了锅炉的运行时间， 使机组能多发电， 增加 了发电收益。 5 结语 通过对锅炉二次风管改造 ， 煤在炉内得到充分 燃烧， 降低了锅炉的运行成本，