熱量回收對鍋爐效率的影響

在吸收熱爐渣中大部分熱量、鍋爐喉部輻射熱量和爐渣中未完全燃燒可燃物再燃燒產生的熱量等3部分熱量后,鋼帶式排渣機冷卻風被加熱成250~400℃的熱風進入爐膛并參入燃燒過程。

配鋼帶式排渣機的鍋爐,因未完全燃燒可燃物再燃燒有助于降低未完全燃燒熱損失,由此提高的鍋爐效率與渣中未完全燃燒可燃物質量分數密切相關。意大利MAGALDI曾在意大利Monfalcone電廠2×160MW機組上進行實驗,1 號爐安裝MAG-ALDI的MAC干式除渣系統,2號爐為常規濕式除渣系統。實驗表明:鋼帶式排渣機排出的渣含碳質量分數僅為濕式排渣機的25%; 采用鋼帶式排渣機后,對于不同的煤種,渣中未完全燃燒的碳質量分數降低趨勢基本是一致的。

理論計算認為:當鍋爐排渣量約6t/h、穿過鍋爐喉部的底渣溫度850℃、鍋爐喉部面積為20m和穿過鍋爐喉部的渣中未完全燃燒碳質量分數為10%條件下,且鋼帶式排渣機冷卻風量不超過鍋爐總燃燒風量的1.0%~1.5% ,則鍋爐效率可提高0.25%~0.38%。

爐渣冷卻風量和風溫對鍋爐效率的影響

從燃燒方面看,對鍋爐效率的影響還取決于鋼帶式排渣機冷卻風風量和冷卻風入爐溫度。當爐渣冷卻風吸熱量一定時,冷卻風風量越大,風溫就低。當冷卻風溫度接近二次風的熱風溫度時,在入爐總燃燒空氣量保持不變的情況下,冷卻風作為燃燒所需空氣從爐底送入,經過空氣預熱器的冷空氣量相應減少,鍋爐的排煙溫度提高,從而降低鍋爐效率。從鍋爐熱量平衡的角度分析,存在著一個影響鍋爐效率變化趨勢的爐渣冷卻風溫轉折點,如果冷卻風進入爐膛的溫度顯著低于轉折點溫度,將會造成爐膛整體溫度下降,需多消耗一些燃料,鍋爐效率降低;如果冷卻風進入爐膛的溫度高于轉折點溫度,會造成爐膛整體溫度上升,在維持吸熱量不變的前提下,燃料消耗量減少,鍋爐效率提高。

對鍋爐效率的綜合影響

采用鋼帶式排渣機后,鍋爐效率是提高還是降低取決于灰渣中未完全燃燒可燃物的質量分數、以及鋼帶式排渣機冷卻風風量和冷卻風入爐溫度等方面的綜合影響,與鍋爐型式、幾何尺寸、負荷、煤灰特性、灰渣量以及鋼帶式排渣機處理能力、冷卻風量、溫度等因素密切相關,需不斷地在各種具體工程條件下總結、驗證。

對鍋爐燃燒設計和調整的要求

為滿足鋼帶式排渣機使用中對冷卻風量、風溫和排渣溫度的要求,更好地發揮鋼帶式排渣機可回收熱渣熱量的特性以及減少對鍋爐燃燒工況、鍋爐效率和排煙溫度等的不利影響,鋼帶式排渣機干式除渣系統的選用應與新建工程中鍋爐燃燒配風設計和空氣預熱器設計及改造工程中鍋爐燃燒調整等緊密結合起來。

采用鋼帶式排渣機除渣系統時,首先應根據煤源煤質情況及實際燃用煤質變化,選擇合理的排渣機處理能力、冷卻風量等參數,并要求鍋爐供貨商將這部分熱風量納入爐膛燃燒工況考慮,有針對性地進行鍋爐燃燒設計和空氣預熱器設計等,加強鍋爐與鋼帶式排渣機供貨商之間的設計配合,以實現鍋爐燃燒工況、鍋爐效率和排煙溫度等不受影響,充分發揮和體現鋼帶式排渣機的技術優勢。

運行時間對排渣分選特性的影響

初始床料高度100mm,隔墻高度450mm,主床流化風速為0.785m/s,不同的分選室流化風速下,分別經過不同運行時間后,主床和分選室排渣的平均粒徑變化可知,隨著運行時間的不斷增加,分選室和主床的排渣平均粒徑變化均逐漸減小,運行15min和運行30min之間的平均粒徑變化已較小。因而可以認為運行30min后,分選室和主床的運行情況達到了穩定狀態。同時,分選室流化風速v越大,達到穩定狀態所需的運行時間越短。此外,隨著分選室流化風速v的增大,分選室排渣粒徑dPS隨之增大,而主床排渣粒徑dpb隨之減小,由此說明分選室起到了粗細顆粒的分選作用。這是因為當主床流化風速u一定時,分選室流化風速v的增大可以加快物料在主床和分選室間的循環,分選室流化風速v越大,被氣流夾帶回主床的細顆粒就越多,由主床進入分選室并滯留在分選室內的粗顆粒也越多。

流化風速對排渣分選特性的影響

主床和分選室的流化風速是調節分選室粗細顆粒分選效果的最直接參數,也是在實際應用過程中實現運行調整的最佳參數。 給出了不同主床流化風速u下主床和分選室的排渣平均粒徑與分選室流化風速v的變化關系曲線。其中,原始排渣指的是在相同運行參數下,關閉分選室,主床單獨運行時的排渣。在此作為分選室和主床同時運行的參照,便于通過3條曲線的相對位置來直觀判斷分選室的排渣分選效果。

定義流化風速比ξ為主床流化風速u與分選室流化風速v之間的比值,即ξ=u/v。分選室和主床的排渣平均粒徑差 Δdp(Δdp=dps-dpb)與流化風速比ξ的變化關系可知,分選室和主床的排渣平均粒徑差Δdp隨著流化風速比ξ的增大而增大,且流化風速比ξ存在一個臨界值1.43使得分選室和主床的排渣平均粒徑差Δdp為零。因此,只有當ξ>1.43時,分選室才有好的粗細顆粒分選效果;相反,當ξ≤1.43 時,該排渣裝置無法達到排渣分選和改善主床內顆粒粒徑分布的目的。

隔墻高度對排渣分選特性的影響

隔墻高度 h(細灰返料口下沿與分選室布風間距離)是影響分選室顆粒分選情況的關鍵性結構參數。在初始料層厚度100mm、分選室和主床的流化風速分別為2.245和0.785m/s的條件下,排渣平均粒徑與隔墻高度的變化關系可知,分選室排渣平均粒徑dps均隨著隔墻高度 h的增加而減小,且減小趨勢逐漸變緩。其原因在于,隨著隔墻高度h的增加,床層表面與細灰返料口間垂直距離隨之增加,顆粒提升并翻越隔墻所克服的阻力逐漸變大,在分選室和主床的流化風速均保持不變的情況下,在氣流夾帶拋射作用下能翻過隔墻的顆粒變小且顆粒量變少,停留在分選室內的細顆粒較多,因而分選室排渣平均粒徑dps相應減小。

主床排渣平均粒徑dpb隨著隔墻高度h增加也逐漸減小,但變化量相對較小,始終也沒有超過原始排渣平均粒徑dp0,由此說明試驗過程中分選室起到了一定的顆粒分選作用,粗顆粒向分選室移動并滯留其中,分選室內的粗顆粒比例增加,主床內的細顆粒比例相應地有所增大。