4 1 0 t／h循环流化床锅炉冷渣器流化风系统优化改造.pdf

第 4 1卷第 4期 2 O 1 O年 7月 锅 炉 技术 BOI LER TECHN0LOGY Vo1 ． 4 1 ，NO ． 4 J u 1 ．， Z 0 1 0 文章 编号 i C N3 1 1 5 0 8 2 0 1 0 0 7 0 0 6 50 3 4 1 0 t ／ h循环流化床锅炉冷渣器流化风 系统优化 改造 高建 强 ，张 伟 ， 1 ．华北 电力 大学动力工程系 ，河北 保定0 7 1 0 0 3 ； 陈鸿伟 ，陶 哲。 2 ．华北 电力大学自动化系 ，河北 保 定 0 7 1 0 0 3 关键词 循环 流化床锅炉 ；冷渣器 ；流化风 摘 要 根据某 4 1 0 t ／ h C F B锅炉实际运行情况和测试结果 ， 制定 了冷渣器 流化风 系统优化 改造方 案 ， 并 进 行了分析设计 ， 使冷渣器流化风直接取 自锅炉 的一次 风系统 ， 并将原 冷渣 器流化 风机停止备 用 ， 从 而减小 了运 行电耗 ， 并降低 了设备维护费用 。运行结果表 明 ， 改造后节 电效果显著 ， 系统运行稳定 。 中 图 分 类 号 TK2 4 7 文献 标 识 码 B 0 前 言 如 何 优 化 C F B锅 炉 配 风 系 统 ， 降低 风 机 能 耗 ， 提 高运 行经 济 性 ， 是 目前 C F B锅 炉 运 行 中需 要解决 的问 题 之 一 。C F B锅 炉 烟 风 系 统 的 合 理 设计 对降 低锅炉 自身 能耗 ， 提 高 运 行 经济 性 有 着 重要 意义 _ 3 ] 。 通 过分 析某 厂 4 1 0 t ／ h循 环 流化 床 锅炉 冷 渣 器流 化风 系统 的运 行 现状 ， 提 出 了 2个 冷 渣 器 流 化风 由锅 炉冷一 次 风 提供 、 同时 停 用 冷渣 器 高 压 流化风 机 的节能优 化 改造方 案 。 1 机 组 现 状 某 电厂 1 3 5 Mw 循 环流化 床锅 炉所配 备 的冷 渣器 的形式为 3 仓 室风水联合 混冷冷渣器 ， 冷 渣器 每个 冷却室 均 独立 配 风 ， 各 冷却 室采 用 半 分 隔墙 隔离 ， 各 室间的物 料通 过 隔墙 下部 的连 通孔 流 动 。 冷渣 器的进 渣采 用 锥 形 阀控 制 ， 排 渣 由排 渣 阀 控 制 。其 流化风 来 自独 立 配置 的冷 渣 器 流化 风机 ， 该风机 为罗茨风 机 ， 其 设 计风 流量 为 8 ． 9 m。 ／ s ， 压 头4 2 ． 2 k P a 。改造前 ， 冷 渣器流化风与 锅炉一次风 系统的流程图如图 1 所示 ， 其中 A、 B 、 c、 D为 4个 床下点火风道。该锅炉机组配置 2台一次风机， 设 计流量为 3 9 Nm。 ／ s ， 风压 为 1 5 k P a 。 机 高压流化风机 图 1 冷渣器流化风 与一次风 系统 流程 图 改前 次 风 机 2冷渣器流化风系统优化改造 2 ． 1可行 性 分析 机组 负荷 在 7 6 ． 9 ～ 1 3 5 MW 范 围 内变 化 时 ， 冷 渣 器 流 化 风 机 出 口 母 管 压 力 在 1 2 ． 1 ～ 1 3 ． 3 k P a 之 间 ， 流化风 量为 4 ． 9 Nm。 ／ s 左右 ， 系统 相关 参数 的数 据 变 化 记 录 如 表 1所 示 。单 台一 次风 机设 计 出 口流 量 为 3 9 Nm。 ／ s ， 满 负荷 出力仅 为 3 1 Nm。 ／ s 左右 ， 还 有 比较 大 的余量 。 表 1 部 分运 行参 数统 计表 收稿 日期 2 0 0 90 5 0 6 作者简介 高建强 1 9 6 6 一 ， 男， 河北省定州市人 ， 华北电力大学博士， 教授 ， 主要从事洁净煤燃烧技术 、 系统仿真的教学和科研工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 锅 炉 技术 第 4 1 卷 从 表 1的运 行 数 据分 析 看 ， 如果 将 冷 渣 器流 化 风改 为 由锅 炉冷 一 次风 系 统 提供 ， 机 组 高 负荷 运行 时 ， 锅 炉炉 膛 4个 流化 风 管 的风 门都 维持 在 全开 状态 ， 一次 风机 的风压 达到 1 3 ． 5 k P a ， 可满足 冷渣 器 的 流 化 风 压 ； 低 负 荷 如 7 3 ． 5 MW 运 行 时， 主流化风管风 门全开时 ， 一 次风机压力降 为 1 1 ． 5 k P a ， 此 时 ， 一次风 压将 不能 满足冷 渣器 的流 化风压 ， 但通 过关 小 炉膛 流 化 风管 的调 整风 门开 度 ， 可 将一次 风 压调 高 到 1 2 k P a以上 ， 则 仍 能 满 足冷渣 器流 化风压 要求 。 总之 ， 将 原 冷 渣 器 流化 风 机 停 止 备 用 ， 冷 渣 器 流化 风 改用 一 次 风 提供 ， 在 各 种 运 行 工 况 下 ， 通 过一次 风机 进 E l 挡板 调 节 ， 满 足一 次 风 量 和风 压 随负荷 变化 要求 。因此 ， 冷 渣 器 流化 风 改 为 由 锅 炉冷一 次风 系统提 供具 有可行 性 。 2 ． 2 改造 方案 设计 为 使 改造 后 一 次 风 量 和 风 压 都 能满 足 冷 渣 器运 行 的需 要 ， 综合 考 虑 风管 空 间布 置 与 施工 便 利 ， 确定 了如下 的改 造 方 案 即 ， 冷 渣 器 流 化 风从 锅炉 燃烧 室 水 冷 风 室 下 部 的点 火 用 冷 一 次 风 管 母管 引 出 ， 两 侧 对 称 布 置 进 入 冷 渣 器 流 化 风 母 管 ， 之 后 分 别 进 入 两 冷 渣 器 流 化 风 室 。改 造 后 ， 冷渣 器流化 风 与锅炉一 次 风系统 的流程 图 如 图 2 所示 ， 其中 A、 B 、 c、 D为四个床下点火风道 。 A厂 l 空气 I 点 一 I 堡 垫 墨厂 炉 L _ 火 炉 膛 ‘ 冷 膛 L 流B厂 冷渣器 火 化 c厂 * 热 厂] 风 L _ 风 风 1 I 室 母 道 _ 。 冷渣器 D L 管 图 2 冷渣器流化风与一次风系统流程图 改后 次 风 机 冷渣器 流 化风 取 自床 下 点火 冷 一 次 风母 管 ， 分别从 锅炉 的南 、 北 两侧 引入 冷渣 器流 化风母 管 。 经过 烟风 阻力 计算 ， 2台冷渣 器 同时运 行时 ， 管路 阻力 损失在 4 5 5 P a以下 ； 单 台冷 渣 器运 行 时 ， 管 路 阻力损失 在 1 4 5 P a以下 。冷 渣 器 流 化 风改 用 一 次 风后 ， 能 够满足 冷渣器 流化风 压的要求 。 3 冷渣器冷态试验 在锅炉投运前 进行 了冷态试验 ， 分别做 了布风 板 阻力特性试验和最 小流化风量 试验 ， 每个试验 都 进行 了单个风室开放 、 任意 2 个风室开放 、 3 个 风室 同时开放的试验 。分析发 现彼此影 响不是很 大 ， 因 此 以下给出的数据为 3 个风室 同时开放时的。 3 ． 1 空板 阻力试验 确 定 最 小 流化 风量 首 先 要 测 定 空床 布 风 板 阻力 。在 不 同 一 次 风 量 时 ， 测 量 布 风 板 空 床 布 风板 上 未 装 床 料 阻力 ， 图 3为 冷 态试 验 时布 风 板 的阻力 特性试 验 曲线 。从 图 3中可 以看 出 ， 随 着调 门开 度 的增 大 ， 布风 板 阻 力 成 上 升 趋 势 ， 因 为调 门开 度增 大使 气 流速 度增 加 ， 导 致 布 风板 阻 力 增 加 。还 能 看 出 二 、 三 室 阻 力 特 性 比 较 接 近 ， 一 室 阻力 比较大 。由于 试验 时 受 实 际情 况 限 制 ， 风量 的改变 采 用 调 门开 度 只 有 4个 刻 度 来 控 制 ， 当调 门达 到一 定 的 开度 8 0 左 右 时风 量 趋 于稳定 ， 从图 3中可以看 出最后一段的阻力 曲线 趋于水 平 。 0 2 5 5 O 7 5 调门开度， ％ 图 3 布风板阻力特性试验 l o0 3． 2最 小流 化风量 的确 定 循 环流 化 床 锅 炉 点 火 底 料 床 层 的状 态 随 着 穿过 布风板 的一 次 风 量增 加 ， 从 固定 床 状 态 过 渡 到流 态化状 态 。在 固定 床 通 过 的风 量 很小 时 ， 床 层压 降与 风量呈 正 比增 加 ， 并 且 当风 量 达 到 一 定的值时， 床层压降达到最 大值 ， 如果再继续增 加 风量 ， 床层会 突 然“ 解 锁” ， 进 一 步增 加 风量 ， 床 层 的压 降仍 维 持不 变 ， 即 床 层 的压 降 维 持 恒 定 ， 利用床层的这一特性 ， 确定出从 固定床状态过渡 到流态 化状 态 的 这一 转 折 点 所 对 应 的风 量 即 最 小 流化 风量 ， 而床 层 的压 降 等于 风 室 压力 减 去 布 风 板 的阻 力 。最 小 流 化 风 量 试 验 曲线 如 图 4所 示 。从 图 中可 以看 出调 门开度 在 5 O 时压差 总 阻力 与布风板阻力 的差 值 已经趋 于 稳定 ， 彼 此对 应 的风量也 即最小 流化风 量一 室为 3 2 0 0 Nm。 ／ h、 二 室为 2 8 0 0 Nm。 ／ h 、 三室 为2 5 0 0 Nm。 ／ h 。通过 核 算 ， 一 次风 机开启 时 的风量 裕 量 足 以满 足 物料 流 化时最 小流 化风量 的要 求 。 7 6 5 4 3 2 1 O B d 圜 匮梧 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 期 高建强 ， 等 4 1 0 t ／ h循环流化床锅炉冷渣器流化风系统优化改造 6 7 26 室2 ．2 1． 8 1 ． 4 1 5 0 7 5 1 o o 调 门开度， ％ 图 4最 小 流 化 风 量 试 验 4改造后 的效 益分 析 改造后一 次风 机 电流 、 流 化风 母 管压 力 、 流 量 等参数 如表 2 所 示 。改造后 冷 渣器 流化 风母 管 的 风量 和风压能够满足冷 渣器正常运行 时 的需要 。 表 2 改 造前后 运行 参数 对照 表 系 统改造完成 后 ， 当机组 在低 负荷 下运 行 时 ， 为满足冷 渣器 流 化 风 的压 力 ， 需要 关 小 炉 膛 流 化 风管的调整 风门 ， 此 时 A 一次风 机的 电流从 8 2 A 上 升到 9 O A， B一 次风机 的电流从 8 1 A 上升 到 9 3 A， 电流 总共 上 升 了 2 O A。冷 渣器 流 化风 机 运行 电流为 3 7 A 左 右 ， 如冷 渣器 流 化 风机 停 运 ， 则 系 统改 造后风机 运行 电流 总计可 节省 1 7 A。一次风 机 、 冷 渣 器 流化 风 机 电机 电压 均 为 6 k V， 每 年 按 4 0 0 0 h的运行时间计算， 可省电6 3 5 9 9 0 k Wh 。 当机 组在 高负 荷 下运 行 时 ， A 一 次 风 机 的 电 流 从 9 6 A 上升 到 1 0 6 A， B一次 风机 的 电流从 9 8 A 上升 到 1 0 7 A， 电流总 共 上升 了 1 9 A。如 冷渣 器 流化风 机停 运 ， 则 系统 改 造 后 风机 运 行 电流 可 节省 2 1 A， 每年 按4 0 0 0 h的运行 时 间计 算 ， 可 省 电7 8 5 6 3 5 k Wh。 通过 上 面的计 算分 析 ， 改造 后 风 机 电 耗 下 降 明显 ， 年 节约 厂用 电 6 0万度 以上 ， 取 得 了显 著 的 经济 效益 由于 改造后 冷 渣 器流 化 风 来 自一 次风 系统 ， 在锅 炉排 渣 时 ， 冷 渣 器 仓 室 压 力 瞬 时 增 大 ， 导 致 其流 化风 室压力 也 增 大 ， 从 而使 流 化 风母 管压 力 增大 ， 使得 进 入 冷 渣 器 的 流 化 风 流 量 减 少 ， 导 致 一 次风系统压力提高 。同时 ， 因一次风系统压力 提高 ， 相应 增加 了循 环 流 化床 锅 炉 炉 膛 的 流化 风 量 ， 进 而对 床 温 度 产 生 扰 动 。因 此 在 排 渣 时 ， 应 及 时调 整 炉膛燃 烧 室 流化 风 调 节 风 门 的开 度 ， 减 小 因冷 渣器 流化 风压 力波 动对 锅炉 床温 的扰 动 。 5 结 论 运 行表 明 ， 本 文 提 出 的冷 渣 器 流化 风 系统 改 造 方案 是 可 行 的 ， 系 统 改 造 后 节 省 了 风 机 的 电 耗 ， 从而提高 了整个机组 的经 济性 ， 对存在类 似 问题 的机组优化改造具有一定的借鉴意义 。 参 考文 献 [ 1 ]宁德正．CF B锅炉 风系统 节能 优化设 计探讨 [ J ] ． 云南 电力 技术 ， 2 0 0 7 ， 3 5 6 5 1 5 2 ． [ 2 ]党黎军 ， 姚惠珍 ， 刘剑 光 ， 等． 循环 流化床锅 炉烟风 系统 的设 计优化[ J ] ． 电力设备 ， 2 0 0 6 ， 7 4 4 9 5 i ． Up d a t i n g f o r As h C o o l e r F l u i d i z e d Ai r S y s t e m o f a 4 1 0 t ／ h CF B B o i l e t GAO J i a n q i a n g ， ZHANG W e i ， CHEN Ho n g we i ， TAO Z h e 。 1 ．De p ar t me nt o f Ene r gy a n d Powe r En gi ne e r i ng，No r t h Chi na El e c t r i c Powe r Un i v e r s i t y Ba od i n g 07 1 00 3。Chi n a； 2．De pa r t me nt o f Aut o ma t i on，No r t h Chi na El e c t r i c Po we r U n i ve r s i t y，Ba o di ng 07 10 03，Chi na Ke y wor d s Ci r c u l a t i n g Fl u i di z e d Be d； b o i l e r ； a s h c o o l e r ； f l u i di z e d a i r ； o p e r a t i on Abs t r a ct The pa p e r pr e s e n t s a n u pd a t i n g s c he m e f o r a s h c o o l e r f l ui d i z e d a i r s ys t e m o f a 4 1 0 t ／ h CFB b o i l e r ．Th e a s h c o o l e r f l u i d i z e d a i r ，wh i c h i s o r i g i n a l l y d e s i g n e d，i s p r o v i d e d b y t he i n de pe nd e nt c on f i g ur a t i on of t wo f o r c e d f a ns ． By a n a l y z i n g a n d s t ud y i ng t he o pe r a t i n g da t a of t he p r i m a r y a i r a n d t h e a s h c o o l e r f l ui d i z i ng a i r s y s t e m a t va r i ou s o pe r a t i ng c o nd i t i o ns ，an op t i m u m s c he me i s pu t u p t h at f l u i d i z i ng a i r o f t he t wo a s h c o ol e r s i s p r ov i d e d b y i t s c o l d pr i ma r y a i r s ys t e m ，i ns t e a d o f t he t wo i n de pe n de nt hi g h pr e s s u r e f a n s ． The r e f or e t h e b o i l e r e l e c t r i c p o we r c o n s u mp t i o n r a t e i s d e c r e a s e d ．Th e r e s u l t o f t h e u p d a t i n g f o r a s h c oo l e r f l u i di z i ng a i r s y s t e m i S s a t i s f i e d ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m