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燃烧室(炉膛)主要热力参数的确定
2010/10/20 13:19:26 来源:51网络采购 点击:463次
内容摘要:燃烧室(炉膛)主要热力参数的确定
 (1)炉膛平均温度的确定  在循环流化床锅炉中,炉膛温度主要应保证燃烧效率高和脱硫剂脱硫剂率高。此外还应保持等的排放较低。炉膛温度的选择和循环流化床锅炉的结构形式、燃料的品种等有关。在循环流化床锅炉炉膛中,由于运行风速较高,气固两相混合强烈,因而炉膛温度场远比煤粉炉均匀。上下温差不大。在Lurgi型或Pyroflow型高循环倍率循环流化床锅炉中,炉膛出口烟温只略低于或近似等于炉膛平均温度。在中循环倍率的Circofluid型循环流化床锅炉中,在炉膛密相区温度高,而在悬浮段由于布置了不少受热面,因而炉膛出口温度就降低不少。
 一般循环流化床锅炉炉膛温度是按最佳脱硫温度和有利于抑制生成的温度(850℃)来选定的。对高硫分、高水分等不易燃烧的燃料,为了提高燃烧效率,可适当提高炉膛温度,但不宜超过900℃ 。因而高循环倍率的循环流化床锅炉炉膛和中、低循环倍率循环流化床锅炉的炉膛密相区,其炉膛温度均在850~900℃范围内选用。中、低循环倍率循环流化床锅炉的炉膛出口温度,则根据其悬浮段中布置受热面的多少而定。在Circofluid型锅炉中,其炉膛出口温度为400℃。由于循环流化床锅炉炉膛温度远低于煤粉炉。因而使燃料灰分软化和燃料中碱金属升华引起的结渣、结灰等问题得以避免或大为减轻。
 (2)燃料、脱硫剂等的颗粒粒径确定  在循环流化床锅炉炉膛中存在各种固体颗粒。燃料颗粒的作用为着火燃烧,释放热量并产生灰粒和烟气。脱硫剂颗粒的作用为发生脱硫反应并生成脱硫废料。此外,还有为保持炉内存料量而加入炉内的隋性物料,如沙等。这些物料颗粒对于循环流化床锅炉的炉内传热,炉温均匀性起着重要的作用。为了保证循环流化床锅炉的正常运行,这些固体颗粒的粒径应保持在一定范围内。以煤粒为例,送入炉膛的煤粒粗细不一,其中终端速度小于气体速度的细煤粒将被气流带走,进人旋风分离器。如其粒径大于旋风分离器临界直径,则这些煤粒将被旋风分离器捕获,经回料器再次送人炉内。由此可见,只有粒径大于分离器临界直径和终端速度小于气流速度的较粗煤粒才在炉内多次循环并进行燃烧。小于分离器临界直径的细小煤粒应在一次经过炉膛时尽量燃尽以减少燃料损失。终端速度高于气体速度的粗大煤粒则滞留在炉内燃烧,随后,在其烧损或碎裂成细末后才披气流带出炉膛。因此,燃料颗粒尺寸应符合一定粒径范围的要求,此要求与炉型、煤种等有关,高灰燃料宜采用粒径尺寸较小的颗粒,如Ahlstrom公司对高灰燃料一般采用粒径小于2~13mm的颗粒,而对低灰燃料则采用粒径小于10~20mm的颗粒。对生物质燃料采用粒径小于30~50mm的颗粒。Lurgi公司采用的燃料颗粒尺寸也与煤种有关,对高灰燃料,其燃料颗粒粒径小于10mm,最佳粒径为150~250
   石灰石等脱硫剂的颗粒足寸一般应小于1~2mm。脱硫剂粒径小则脱硫反应好,但过细则在其未充分反应前已被气流带入分离器,并经分离器逸出。其最适宜尺寸应在运行风速下能被气流带走,但又能在分离器中得到回收再回入炉膛,此尺寸可由计算确定(文献推荐,石灰石颗粒粒径一般为0~2mm,大于lmm的比例应不大于10%)
   在燃用无灰木柴或低灰分、低硫分燃料时,需要补加惰性物料,以增加循环物料。为了使循环流化床锅炉的物料循环得以正常运行,所补加的惰性物料颗粒尺寸应和炉内循环物料的颗粒尺寸大致相同。
   物料颗粒尺寸的组成和分布对炉膛内沿炉高或其他各处的颗粒浓度和传热影响较大。颗粒尺寸确定不适宜,会影响锅炉燃烧、脱硫和出力。
   3)炉膛运行风速和断面热负荷的确定  循环流化床锅炉的炉膛运行风速增高,则在其他情况相同时,炉瞠横断面尺寸减小,炉膛断面热负荷增高。因而炉膛运行风速的确定是与炉膛断面热负荷的确定相关联的。
   运行风速过小会影响循环流化床的正常流化运行,不利于燃烧和传热过程的进行且使锅炉尺寸增大。运行速度过大,则虽然炉膛横断面尺寸减小,但为了布置足够的炉膛受热面确保炉温,就需增加炉膛高度,使锅炉造价增大。此外,运行风速过高会使风机能耗增大和炉膛内受热面磨损增加。因此,必须根据燃用的燃料特性及其颗粒粒径分布选用一适宜的运行风速。一般运行风速在5m/s左右,断面热负荷为3~4MW/㎡(文献推荐,冷态风速宜控制在0.9~2.0m/s)。
  4)循环倍率的确定   循环倍率的大小与炉膛中烟气所带固体颗粒浓度、炉内传热系数、受热面布置、燃料燃尽程度、脱硫效率、分离器效率、负荷调节范围、风机压头及耗电量、负荷调节范围以及受热面磨损等一系列问题有关。因而是循环流化床锅炉的设计和运行时的一个重要参数。
   循环倍率增大,亦即增大循环物料量,可增加煤粒和脱硫剂颗粒在炉内的总停留时间,因而可提高燃烧效率和脱硫效率,并可增加炉内传热和受热面吸热量,但会使炉膛总阻力增大,使风机耗电增加,并使受热面磨损增加。至今,循环倍率的大小主要根据各制造厂家的炉型和制造经验确定。例如:Pyroflow型循环流化床锅炉,其循环倍率一般为25~40;Lurgi型循环流化床锅炉,其循环倍率为40左右。这些均属高循环
倍率型循环流化床锅炉。Circofluid型循环流化床锅炉属于中循环倍率型,其循环倍率一般为10~15,这是对于热值高、灰分少、水分少的煤的情。对于多灰、多水分、低热值的煤,其循环倍率可低于6。介于上述两者之间的煤,其循环培率可取6~10。对于质地很差的劣质煤,循环流化床锅炉的循环倍率可在2~4中选用[对我国目前所用宽筛分煤(0~10mm),文献推荐,在采用炉膛外循环时可选用循环倍率为3~40,对低灰优质煤、石油焦用石灰石进行炉膛外循环的循环倍率宜选用20以上的]
  (5)过量空气系数的确定  过量空气系数如选用过高,则将使锅炉排烟热损失增大,使锅炉热效率降低。如选用过低, 则燃烧效率和脱硫效率降低。一般炉膛过量空气系数可在1.1~l.2范围内选用。
 (6)一次风与二次风的比例确定  在循环流化床锅炉中。为了有效抑制的生成、降低   的排放量,都采用分段燃烧。这样,就需将燃烧所需空气量分为一次风和二次风送人炉膛。一次风一般由布风板送人炉膛,一次风作用为,保证床内密相区的固体颗粒能正常流化运行,并保证密相区燃料的气化和燃烧。一次风需克服布风板和床内密相区的阻力,所需高压风机的能耗较大。二次风在床内密相区上方进人炉膛,其作用为保证炉膛上部的燃烧,并使炉膛中生成的量减少。二次风由于在炉膛密相区上方进入炉膛,阻力小,所需风机压头较低,能耗小。一般燃用劣质燃料时,采用的一次风比例较高,燃用高挥发分燃料时,可选用稍低的一次风比例。各锅炉制造厂根据出厂的锅炉炉型与设计制造经验选用不同的一次风与二次风比例。一次风的比例一般为总风量的40%~60%,这样排放量最少。在燃用劣质煤时  一次风比例可高达70%~80%。
   一次风速必须保证物料颗粒的正常流化。二次风的风速一般为30~50m/s,应保证其在炉膛深度或宽度方向上的穿透深度。
  7)煤和脱硫剂给料中的钙硫摩尔比的确定  循环流化化床锅炉中,脱硫率达85%~90%时的摩尔比为1.5~2.5左右。煤中含硫量较低,石灰石反应活性不强和炉膛温度不在最佳脱硫温度时取高值。
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