冷渣器原理及比较ppt课件.ppt

冷渣器原理及结构 马永洋 1 冷渣器的作用 循环流化床锅炉炉膛下部排放的大渣温度在850 950 之间 具有大量的物理显热 如果处理不当 既浪费了能源 又恶化了现场运行条件 灰渣中残留的硫和氮仍可以在炉外释放二氧化硫和氮氧化物 造成环境污染 为了提高锅炉效率并保证排渣运行人员的安全 必须把炉渣冷却至一定的允许温度之内 一般在100 左右 这样锅炉应设置冷渣器 综上所述 冷渣器作用主要有1 回收热量 加热给水 起省煤器作用 2 加热空气 起空气预热器作用 3 同时加热水和空气 4 保持炉膛灰平衡和床料的良好流化 5 细颗粒分选回送 提高燃烧和脱硫效率 2 冷渣器分类 按介质分 水冷 风冷 及风水联合 按冷却原理分 机械式 非机械式 其中机械式 水冷绞笼式 水冷滚筒式 高强钢带式等 其中非机械式主要以流化床式为代表 按灰渣运动方式 流化床式 移动床式 混合床以及螺旋输送式等 高温灰渣与冷却介质相互流动方式 顺流 逆流 交叉流和混合流动方式等 3 几种常用的典型冷渣器 目前国内按引进技术设计的几种典型冷渣器为HG型风水联合冷渣器 SG型风水联合冷渣器 DG型风水联合冷渣器 前两种冷渣器在二 三室之间设有隔墙 流化渣从隔墙溢流到下一个仓室 故又称溢流式 后一种DG型风水联合冷渣器各室之间也有隔墙 但在隔墙的底部左侧或右侧设有流渣口 渣流呈S形 又可称为迷宫式 此外 还有滚筒式冷渣器 钢带风冷式冷渣器 气垫床冷渣器和射流床冷渣器 钢带风冷式冷渣器为进口产品 价格较高 目前只有徐州贾旺电厂使用 其中 国内最常用的是风水联合冷渣器及滚筒冷渣器 下面分别给予详细说明 4 风水联合冷渣器 工作原理风水联合冷渣器是一种多床式冷渣器 是在单床式冷渣器的基础上发展起来的 实质上是一个布置有埋管式水冷管束和水冷换热表面的小鼓泡床 一般分为多个分室 冷空气通过高压风机输送到冷渣器的风室 冷风均匀地穿过布风板 与布风板上的炉渣混合 使得灰渣呈现流化状态 在流态化的状态下 一方面冷空气与炉渣进行混合接触式换热 冷空气被加热后返回炉膛 炉渣被冷却 另一方面 和冷渣器内布置水冷受热面进行表面式换热 有效地吸收炉渣热量 降低渣温 5 风水联合冷渣器 1 HG型风水联合冷渣器HG型风水联合冷渣器通过锥型阀或L阀与锅炉本体相连 通过调节锥型阀或L阀来控制排渣量 其结构见图 通常每台锅炉装有两台风水联合式冷渣器 当后墙给煤时 它们位于炉前 冷渣器呈矩形 内衬耐磨 耐火材料 共分三个室 第一室没有布置受热面 主要是利用流化风冷却热渣 并起到一个缓冲的作用 以便从炉膛排出的渣在这里经过缓冲以后能沿冷渣器宽度方向均匀分配 确保冷却效果 第二 三室装有蛇形管束 一 二室相通 二 三室由风冷隔墙隔开 冷渣器底部有布风板和风箱 每台冷渣器有一个进渣管 位于第一室侧面 在第三室后面有一个排渣口和一个返料口 排渣口与排渣系统相连接 返料口与炉膛相连 6 当炉膛下部床压升高时 底渣通过炉膛前墙底部的两个出渣口从侧面进入冷渣器第一室内 在流化风的作用下 首先在第一室内得到冷却 再经过第二室翻过隔墙溢流到第三室 底渣不断被风和水冷管束冷却 冷却到150 以下的底渣再溢流到排渣口 进入排渣系统 流化空气及所携带的细灰通过返料管重新送回炉膛 冷渣器通过构架支在零米地面上 与炉膛的膨胀差是通过安装在进渣管及返料管中间的膨胀节来解决的 该种形式的冷渣器的优点是 对煤种的适应性强 在运行时 冷渣器内存有大量的冷渣 可承受大量热渣涌入造成的热冲击 通过溢流的方式排渣 当进渣量增加时溢流量也增加 进渣量减少时溢流量 7 也随之减少 运行稳定 采用30 40 的 级除盐水和冷风作为冷却介质 可获得较大的传热温差 采用埋管式受热面 传热系数可达200W m2K以上 单台冷却能力可达20 30t h 采用较低的流化速度 1m s 埋管受热面的磨损较轻 可运行一个大修周期 运行维护量小 注 其中有个膨胀差的问题 值得考虑 8 2 SG型风水冷流化床冷渣器 FBAC 对于较大容量和燃料灰分较高的锅炉 上锅采用风水冷流化床冷渣器 FBAC 见图9 2 风水冷流化床冷渣器内部由2个冷却仓组成 其上设有一个装有ACV阀的进渣口 一个溢流排渣管和一个排气口 炉膛排出的热渣由ACV阀控制调节进入FBAC的第一个冷却仓 在第一个冷却仓前部留有足够的空间 称为平衡室 使热渣均匀地通过水冷管束 每个仓中布置有水冷管束 仓与仓之间用分隔墙隔开 固体颗粒溢墙均匀地进入下一个冷却仓 在每个仓有管束和没有管束的区域均有其独立的布风装置 布风装置为钢板式结构 在布风板上布置有 T 型风帽 运行时 通过各自独立的配风风管风量的调节来保证冷渣器的冷却效果 冷渣通过设在第二冷却仓的溢流排渣口排出 每一个冷却仓布风板上还设有检修用排渣口 9 根据具体情况 管束内冷却水可以是给水 也可以是凝结水 10 3 DG型风水联合冷渣器DG型选择性流化床冷渣器简图见图9 3 床底大渣通过位于每个侧墙上的排料管输送到选择性排灰冷渣器 每个冷渣器配一个排渣口和一个进渣管 在每个进渣管上布置有导向风帽 通过风帽的定向布置来保证渣从炉膛至冷渣器顺利输送 进渣管所需空气由 J 阀回料风机提供 冷渣器分为3个小室 沿渣走向分别为选择室和冷却室 各小室分别有各自独立的布风装置 选择室尚有部分燃烧 流化速度设计较高 防止结渣 每个小室用分隔墙隔开 在进入下一个小室之前 固体绕墙流过 延长了停留时间 冷却效果好 大渣温度可控制在200 以下 所有空气均来自一次风机出口的冷 热 风道 11 冷渣器布风装置为钢板式 在布风板上布置有 型导向风帽 选择室的排气从炉膛侧墙单独引回炉膛 冷却室排气在隔墙顶部附近排出 从炉膛侧墙返回炉膛 冷渣器中设置有事故自动喷水系统 用于紧急状态下的灰冷却 系统水源为 0 35 0 42MPa 水温小于33 12 冷渣器进渣管 冷渣器内部的堵塞现象及解决措施 冷渣器的排渣控制方式 目前国内的冷渣器有进渣机械控制和出渣控制两种方式 见下图 13 14 冷渣器进渣管 冷渣器内部的结渣和堵塞是相互影响的 当出现结渣时 可造成堵塞 反过来 堵塞也可加剧结渣现象的发生 所以除了措施外 在冷渣器的设计和运行中还可采取以下措施防止在冷渣器进渣管 冷渣器内部出现堵塞 冷渣器进渣管的口径选取要合理 不能太小 冷渣器进渣管采用合适的倾角斜度 通常与水平夹角a 5 10 进渣管采用渐扩形式 有利渣的流动 15 进渣管入口处 进渣管中部布置有风嘴 风嘴不宜伸入排渣管内太长 伸入太长也容易造成堵塞 当排渣管内出现堵塞时 将吹扫风切换为高压吹扫风 用于防堵 冷渣器的每个冷却室设置排大渣口 定期排放大渣 冷渣器隔墙开孔 绕流孔 大小合理 不宜太小 不利渣的流动 16 滚筒冷渣器 工作原理滚筒式冷渣器灰渣采用机械输送 工作时在驱动装置的带动下低速转动 筒体内部的灰渣在旋转叶片或其它作用力作用下缓慢向低温端移动 冷却水由旋转水接头 水冷简体及简体外部回水管形成的回路中流动 将热量带走 17 滚筒冷渣器 1 灵式滚筒冷渣器下面以山东白杨河电厂的出力为5 20t h型号为GTL15D 20灵式冷渣器为例进行介绍 进 出渣管中心线距离8m 滚筒内径1 5m 内 外壁间隙20mm 中间通以冷却水 冷却水来自凝结水泵出口 回至末级低加出口 冷却水量达到70 100t h 进口水温40 出口水温60 80 炉内的热渣经过进渣管进入冷渣器 进渣管上有密封 膨胀补偿装置 冷渣器进渣端有独特的防漏渣专利技术 滚筒内壁上焊有200 250mm高的螺旋叶片 螺旋叶片之间还有许多纵向叶片 热渣在螺旋叶片的推动下向出渣口移动的过程中 被纵向叶片携带到滚筒顶部然后才下落 增强换热效果 另外 冷渣器进 出渣处各有一条负压吸尘管接到引风机入口烟道 既防止扬尘 又起到一定风冷作用 18 灵式滚筒冷渣器在结构方面的主要特点有 滚筒内部叶片形式进行了进一步改进 增加了纵向叶片密度 换热冷却效果更好 进渣端防漏渣结构是新型专利 密封效果好 使用寿命长 滚筒外部的两个支撑圈和大链轮是用螺栓紧固在滚筒上的 长期运行磨损失效后可以方便的更换 连接进 出水管道的灵式旋转水接头密封好 不漏水 检修方便 更换 维护费用低 滚筒高度在支承圈和支承轮磨损而下降超限后能进行滚筒高度调整 专利技术 可以有效延长支承圈和支承轮寿命而长期保持设备正常运行 19 松灵公司的滚筒冷渣器轮廓及剖面图 20 21 5 多管滚筒 蜂窝 式滚筒式冷渣器 多管滚筒 蜂窝 式滚筒式冷渣器以山东章丘圣火科技公司的产品为代表 特点是滚筒倾斜15 左右 筒内布置多根相互平行的六棱管 各管间隙中通冷却水 靖江合金钢厂的峰窝式为水平布置圆管 内有螺旋叶片 采用合金钢管 不易泄漏堵塞 22 冷渣器的综合对比 1 风水冷渣器的优缺点优点 1 没有任何机械传动部件 有效地避免了机械传动部件在高温固体工作环境下容易出现的磨损和卡涩现象 并且冷却能力也较大 2 可以有效地将大渣里面所夹带的细的颗粒重新送回炉膛 提高碳的燃尽度和石灰石的利用率 并还可以将大渣的物理显热有效回收 提高整个机组的经济性 在正确运行的条件下 可以确保锅炉连续稳定运行 23 缺点 1 对燃料入炉粒度的要求比较高 如果燃料入炉粒度偏大 由于采用流化冷却的原理 势必影响到冷渣器里面渣的流化 从而容易带来结焦现象 引起排渣不畅 2 如果在锅炉底渣量特别大的情况下 为了确保冷却效果 则采用的冷却风量必然较大 造成风帽及受热面的磨损 3 冷渣器进渣量无法精确控制 冷渣器运行中经常发生大量过渣的现象 很容易堵塞冷渣器 另外排渣量过大 还造成冷渣器出口排渣温度偏高 影响输渣泵的正常工作 严重时造成输渣泵输送不及或输渣管路堵塞 造成冷渣器被迫停运 24 按引进技术设计制造的CFB锅炉目前在电厂的运行情况分为三种 1 燃料制备系统能够保证燃煤粒度符合设计要求的电厂 风水联合冷渣器运行基本正常 如云南循检司电厂 广州双水电厂 河南平桥电厂及广东东糖电厂等 2 燃料粒度超过设计要求的电厂 经过电厂对设备的改进和运行方式的改进 仍坚持风水联合冷渣器的运行 但是设备维护及劳动强度很大 这些电厂目前还很多 3 燃料粒度超标严重 风水联合冷渣器运行事故很多 又有经济实力的电厂 将风水联合冷渣器改为滚筒冷渣器 如河南新乡电厂 开封电厂 山东白杨河电厂 济宁电厂 河北石家庄电厂等 25 滚筒冷渣器的优缺点 优点 1 滚筒冷渣器在排渣量的准确 可靠控制方面拥有各种排渣控制阀所无法比拟的优势 比如原先的锥形阀 它的开度和出渣量之间没有确定的比例关系 而滚筒冷渣器的转速与出渣量之间基本是一一对应的线性关系 2 在此基础上 投入了床压自动控制 调节品质非常好 负荷 煤质发生变化时都能够自动维持床压在一定的范围内 运行人员的监盘工作量因此进一步减轻 3 结构简单 系统简单 与机组的其它系统关联度小 4 由于炉渣在滚筒式冷渣器内由机械驱动 不存在死区 不易出现堵塞 结焦等现象 对灰渣的筛分特性不敏感 只要能从落渣管落下 就可以被冷却输送出去 26 5 炉渣废热回收利用率较高 当冷却水量充足时 可将排渣冷却到较低温度 部分设备可以把灰渣冷却到90 6 进渣控制简单可靠 进渣利用炉膛与冷渣器内的压力差 使炉渣自动通过落渣管进入冷渣器 27 缺点 1 由于冷渣器的换热方式为表面式换热 换热系数较小 冷渣器比体积较大 2 由于滚筒冷渣器主要依靠水冷 风冷比较微弱 而且热风是送到引风机入口前的烟道 热量不能回收 细的物料也不能回收 在燃用某些特定煤种时可能会造成炉内细料不足 因此可以考虑进一步增强风冷作用 并将热风送入炉内 从而实现细料返送 3 由于存在转动部件及机械输送 磨损及密封问题较为突出 存在漏水 漏渣等问题 设备的寿命较短 4 因整个换热装置处于旋转当中 筒体中换热面冷热交替 金属热疲劳损伤较大 这些缺陷使得滚筒式冷渣器在大型化发展方向上需要克服较多困难 28 目前冷渣器的选择状况 由于风水联合和滚筒冷渣器的特点 有的制造厂在新设计100 150MWeCFB锅炉时 已决定采用滚筒冷渣机 而在采用引进技术设计300MWe锅炉时 仍用风水联合冷渣器 原因是风水联合冷渣器在国外是一种成熟的技术 传热效果好 细渣回收 而且占地面积小 排渣温度低 而滚筒冷渣机目前尚无适用的产品 需要改进冷渣机内冷却方式 否则在零米处布置发生困难 这就要求在燃料制备上下功夫 电厂要肯于投资 建立干煤棚或干燥设备 采用两级破碎加一级筛分系统 以保证要求的颗粒度 29 对冷渣器选择的建议 1 小容量锅炉1 对于原煤粒度小 灰分不大的燃料 能够保证设计要求的入炉煤粒度 建议采用风水联合冷渣器 并消除运行上发现的问题 改进设计 提高产品性能 2 对于原煤灰分大 矸石多 无法保证要求的颗粒度 为了减少劳动强度 提高运行经济性 建议采用滚筒冷渣器 青岛松灵公司的冷渣器 单机出力大 运行效果较好 可供选用 平顶山宇青厂也有一定生产规模 3 对于原煤灰分大 矸石多 而又要求采用风水联合冷渣器的电厂 必须改进燃料制备 包括耐磨的两级破碎机 筛分 干燥设备 以保证