CN102809150A - 一种基于外置式换热器的循环流化床锅炉排渣方法 - Google Patents

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邱亚林
赵明
严正波
自云江
李明亮
陈红
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一种基于外置式换热器的循环流化床锅炉排渣方法，在外置式换热器低温受热面循环灰出口处布置排渣口，通过该口将低温循环灰排出，不仅有效降低了冷渣器入口平均渣温，保证了冷渣效果，而且有效回收了灰渣物理显热。本发明的有益效果是：设计简单、不增加排渣费用，有效回收热量，减少冷却水量、降低排渣温度。

Description

一种基于外置式换热器的循环流化床锅炉排渣方法
技术领域
本发明属于电力设计技术领域，适用于带外置式换热器的循环流化床锅炉排渣设计及改造。
技术背景
循环流化床锅炉排渣能有效降低床压，维持炉内物料平衡，当前循环流化床锅炉排渣为炉膛排渣，由于炉膛温度高，进入冷渣器的灰渣初始温度高，导致冷渣器热负荷高，排渣温度超过设计值。
为解决排渣温度高的问题，各研究机构及冷渣器生产厂家从冷渣器本身的冷却能力提升入手，对风水联合冷渣器、滚筒式冷渣器、绞龙式冷渣器都进行了相关改进，也取得了很大的效果，但由于冷渣器入口渣温并没有降低，降低排渣温度的途径基本都为加大冷却介质流量，造成了能源的浪费。
要降低冷渣器入口渣温，首先得了解锅炉灰渣的构成及分布位置，锅炉灰渣来源主要有入炉煤内的灰分、煤矸石、不可燃杂质、石灰石及其产物等。这些灰渣中颗粒较小的容易流化，称为循环灰，颗粒较大的物质无法流化或仅在炉内循环，称为颗粒灰。循环灰一部分通过尾部烟道被除尘器收集，另一部分通过炉膛排渣排出。
炉膛排出的灰渣有循环灰、颗粒灰及杂质三种，根据燃煤煤质的不同循环灰在炉膛排渣灰渣中的比例不一，一般为60~90%。颗粒灰及杂质由于自身重量无法流化，只能通过炉膛排出，但比例较大的循环灰则在炉膛、分离器、返料器、外置式换热器均有分布，而且不断循环，具体见附图1。
表1：图1中循环灰在各处的温度
  位置   A   B   C   D   E
  温度(℃)   800～900   800～950   800～950   550～700   400～500
注：D、E为其出口处温度。
其中位于外置式换热器低温受热面出口的循环灰温度最低，约400℃～500℃，将此低温循环灰排出至冷渣器，则有效降低了冷渣器入口平均渣温。
发明内容
本发明提供一种简单易行的辅助排渣方法，解决单一炉膛排渣存在的问题。
本发明采用如下技术方案实现。
一种基于外置式换热器的循环流化床锅炉排渣方法，本发明特征是，
1.对循环流化床锅炉灰渣进行分类排渣，炉渣中的循环灰通过外置式换热器排出，降低了冷渣器入口平均渣温；
2.将灰渣中800℃～900℃的高温循环灰利用锅炉外置式换热器冷却至400℃～500℃，有效回收了灰渣物理显热；
3.将单一的炉膛排渣，变为外置式换热器与炉膛联合排渣；
4.在外置式换热器低温受热面区域开排渣口，将温度较低的循环灰排至冷渣器。
本发明采用基本原理如下：
由传热学原理可知，换热主要形式为对流换热和传导导热，纯炉膛排渣时传热量Q为：
Q=F×α×(t0-t1)+F×β×(t0-t1)
式中：
F——冷渣器换热面积，m2。
α——冷渣器对流换热系数，W/(m2·K)。
t0——灰渣初始温度，即炉膛密相区平均温度，℃或K。
t1——排渣温度，℃或K。
β——冷渣器传热导热系数，W/(m2·K)。
简化式为：
Q=F×s×(t0-t1)
式中：
s——冷渣器总体换热系数。
在灰渣初始温度一定的情况下，要使排渣温度最小，应使其换热量最大，即增大F，通常采用的方法是增加冷渣器内换热面积F，而该发明则采用灰渣中循环灰在循环过程中温度的不同，直接降低入冷渣器渣温。传热量Q'为：
式中：
Figure BDA00002067456600022
——外置式换热器排出的循环灰占排渣的比例，%。
F'——外置式换热器换热面积，m2。
s'——外置式换热器总体换热系数，W/(m2·K)。
t'——外置式换热器排渣口处渣温，即循环灰温，℃或K。
t2——排渣温度，℃或K。
由于受热面积的增大，传热量Q'大于传热量Q，相对于纯炉膛排渣的冷渣器入口温度tin，即t0来说，外置式换热器排渣与炉膛辅助排渣的方式产生的冷渣器入口温度t′in要比tin小。
Figure BDA00002067456600031
由于总的传热量增大，冷渣器入口渣温降低，因此在冷渣器一定的条件下，排渣温度t2必然比t1小。
本发明采用如下方法：根据循环流化床物料循环的规律，采用锅炉外置式换热器，将灰渣中的循环灰冷却至400℃～500℃，然后通过外置式排渣口将循环灰排至冷渣器，具体见附图2。
本发明实施依据能量分级利用的原则，将外置式换热器视为冷渣器前处理装置，这样不仅能有效回收了循环灰中的物理显热，而且也降低了冷渣器入口平均渣温，保证了较低的排渣温度。
本发明的有益效果是：设计简单、不增加排渣费用，有效回收热量，减少冷却水量、降低排渣温度。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步解释。
附图说明
图1循环灰分布示意图。
图2排渣口设计示意图。
具体实施方式
本发明具体实施方式为：
（1）外置式换热器排渣口布置数量根据外置式换热器布置形式而定，左右对称布置时，可左右分别布置一个，布置在受热面蒸汽温度较低的外置式换热器内。
（2）外置式换热器排渣形式有三种：
1.1外置式换热器至炉膛通道处设置排渣口，通过排渣管将循环灰排至冷渣器，在排渣管上设置排渣阀，排渣管采用耐高温合金材料制作，排渣口位置见附图2中A点。
1.2在外置式换热器低温受热面循环灰下游侧墙底端设置排渣口，设置锥形阀，通过锥形阀控制循环灰排出量，将循环灰排至冷渣器，排渣管采用金属管，内壁采用耐火浇注材料，排渣口位置见附图2中B点。
1.3在外置式换热器低温受热面循环灰下游底部中间位置处设置排渣口，通过排渣管将循环灰排至冷渣器，在排渣管上设置排渣阀，排渣管采用耐高温合金材料制作，排渣口位置见附图2中C点。
（3）炉膛内仍需保留一定的排渣口，侧墙排渣的可左右各保留一个，底部排渣的可均匀保留2~4个。
（4）排渣管布置时与水平面的夹角尽量大于60°，受特殊限制时，可采用一次风或压缩空气为风源布置松动风。

Claims (1)

1.一种基于外置式换热器的循环流化床锅炉排渣方法，其特征是：
（1）对循环流化床锅炉灰渣进行分类排渣，炉渣中的循环灰通过外置式换热器排出，降低了冷渣器入口平均渣温；
（2）将灰渣中800℃～900℃的高温循环灰利用锅炉外置式换热器冷却至400℃～500℃，有效回收了灰渣物理显热；
（3）将单一的炉膛排渣，变为外置式换热器与炉膛联合排渣；
（4）在外置式换热器低温受热面区域开排渣口，将温度较低的循环灰排至冷渣器。
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