大型CFB锅炉热力计算技术与移动床式冷渣器研究
The Research on the Thermodynamic Calculation Technology of Large-scale CFB Boiler and the Mobile-bed Slag Cooler
循环流化床燃烧技术是目前商业化程度最好的清洁煤燃烧技术,应用于发电领域的常压循环流化床燃烧技术始于20世纪70年代末.作为一项高效、低成本的清洁燃烧技术,它具有燃烧效率高;燃料适应性强;负荷调节比宽;负荷调节方便快捷;污染物排放少;灰渣便于综合利用等优点.中国对循环流化床(CFB)锅炉进行了长期的自主开发和研究工作,并形成了经过实践检验的设计理论体系和方法,为中国CFB锅炉技术的发展做出了积极贡献,同时,也推进了世界循环流化床燃烧技术的发展.然而,我国利用国内技术生产的都是小容量的锅炉机组,且自主开发需要大量的时间和投资,为了能将我国CFB锅炉机组的制造推向大型化,开始引进国外技术.由于引进技术涉及很多关键技术的保密工作,为了消化吸收引进技术,同时融入我国已有的设计运行实践经验,使之适应中国国情、中国煤质特点、中国的经济现状和用户的要求,将国外技术完全国产化,从而为我国的CFB锅炉机组设计提供参考.经与普华成员单位(国内各大锅炉厂、有关高等院校和科研部门)协商合作,对国内一些已经运行的200MW~300MW级CFB锅炉进行了现场调研.本文针对CFB锅炉炉膛热力计算进行了必要的研究.首先,在CFB锅炉炉膛内,传热机理的基础是气固流动特性,在本文中总结了目前国内普遍认可的CFB锅炉炉内流动特性并进行简单分析;其次,对炉膛内的传热机理以及一些传热模型进行了简单的阐述和分析;第三,通过对流动特性、传热机理的理解,并结合调研资料,本文总结并建立了完整的CFB锅炉炉膛传热系数计算模型,以此对某CFB锅炉炉膛受热面传热系数的影响因素进行分析,包括受热面结构尺寸、床侧温度Tb、工质温度Tf、工质侧换热系数αf以及壁面黑度εw.计算结果表明,该模型能够合理地反映出相应因素对传热系数的影响趋势.通过对现场数据的分析以及前人总结的现场运行经验,本文还给出了一些性能参数的设计参考范围.在本文第三章最后,针对某电厂200MWCFB锅炉进行了模拟热力计算.CFB锅炉虽然优点显著,但在现场运行中存在的问题也很多.其中,比较显著的就是冷渣器的运行故障问题.作为CFB锅炉的关键辅助设备之一,冷渣器运行状况的好坏直接关系到锅炉机组能否安全稳定连续运行.同时这也成为当今制约CFB锅炉技术发展的一个难题.运行故障的主要原因是国内煤的破碎粒度太大,造成风水联合冷渣器内超温、结渣、堵塞、磨损、排渣困难,用户要求解决问题的呼声很大.就目前情况来看,国内各电厂大部分采用了滚筒式冷渣器,但是,滚筒冷渣器只能满足锅炉运行对底渣冷却的要求,无法充分回收并有效利用底渣的物理热.鉴于这种状况,上海锅炉厂有限公司提出了一种新型的CFB锅炉底渣冷却方式:底渣的高温段布置一个带有蛇形管受热面(作为省煤器的一部分)的移动床冷渣器,直接回收底渣的物理显热;而在底渣的中、低温段,则是一个常规的滚筒冷渣器.本文对移动床冷渣器的底渣流动特性和传热特性进行了冷态实验.由实验情况可以看出,该实验装置的底渣流动情况整体良好,不会出现搭桥现象,只是在移动床底部由于收缩段平缓导致两侧出现了三角形流动滞止区;由冷态下底渣的传热实验工况经计算可知移动床冷渣器中底渣与受热面间的传热系数在25~30 W/(m2·K)的范围内,满足传热的要求.
- 作者：
- 张强
- 学位授予单位：
- 上海发电设备成套设计研究院
- 专业名称：
- 热能工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 蔡世林；高胜斌
- 中图分类号：
- TK229.6
- 关键词：
- 循环流化床锅炉；炉膛热力计算；移动床冷渣器；冷态实验
- circulating fluidized bed boiler；furnace thermodynamic calculation；moving-bed slag cooler；cold test