燃煤锅炉设计探讨

内容摘要:由于我国幅员辽阔,煤炭资源比较多,燃煤锅炉也比较常用。本文就燃煤锅炉的设计做了阐述,以供参考。

关键词:燃煤锅炉;设计;探讨

中图分类号:TK222 文献标识码:A

一、辅助设备的设计

由于吹灰系统采用了最新的程序控制技术,因此在机组运行期间当灰在炉内沉积物积聚成型后,该系统即自动按固有的程序投运。恰当编制吹灰系统将使炉壁上灰沉积物维持最少,且使烟气进入对流烟道前得到充分冷却。目前正在设计的机组取较高的“下落高度”(干炉底开口与灰牛斜坡之间高度),使得灰斗大小与产生灰量相配。

炉底开口宽约4英尺(1.215米),这样使从炉壁剥落下来的尺寸较大的自身粘结的沉积物可更容易排出。炉底出灰系统也必须设计得当,以尽快的速度把灰排出,保持灰斗的载负在它的设计限度之内。一套与灰斗大小不相称的出灰系统会使灰井的进灰速度远远超出其出灰速度。这样就可能导致灰渣沿水冷炉底的斜坡堆积进入炉膛,继而在整个炉底开口处搭桥。

对含水量正常的煤来说,提供磨煤系统所需的热空气毫无严重困难。然而,在某种情况下燃料水分可能大大增加而超出正常的设计范围。现在的设计倘若设计规范书上以预计所用的煤种的最大含水量的话,则可采用容克式三隔仓空气预热器和恰当布置预热器与省煤器的受热面比例,来提供足够高的一次风温。

二、炉膛设计

为了使燃烧着的燃料和可燃气体在炉内有适当的停留时间,必须具有足够的炉膛尺寸,其中包括上排煤粉喷嘴至炉膛出口之间具有足够的高度。这将保证密排对流受热面进口处的炉膛出口终温低于所燃用的最差煤的灰熔点。炉膛出口烟窗以下的炉壁灰沉积物将用适当布置的炉壁吹灰器清除。

炉膛的横截面积须通过对锅炉打算燃用的所有燃料的仔细研究和恰当取用净断而热负荷值后加以确定。确定炉膛尺寸时的另一个重要方面是布置炉膛上部和对流烟道中的过热器、再热器和省煤器受热面。在机组内布置这些不同部分时,必须在烟气向蒸汽传热的足够的温压与管子金属温度之间实现恰当的平衡,管子金属必须保持低于发生氧化或损坏的温度。

三、炉膛安全监督系统(FSSSTM)

FSSS系统是数字式的半自动系统,只要用计算机指令代替人工发讯号,即能作全自动运行。逻辑功能是用电磁元件(继电器)或固体元件设计的。该逻辑装置和现场设备之间的连接是整个系统的重要环节,它与逻辑元件一起置于同一个机柜内。

日前继电器和固体元件的使用情况大致相同。控制回路设计时,使用了通电控制法,使得主要的逻辑元件在锅炉正常工作时不通电。

这将使元件的寿命延长,并使得由于元件损坏而引起的跳闸事故尽量地减少了。万一元件损坏,通过备用逻辑功能采取保护措施。为了达到最大逻辑电流可用率,使用了二套电源,一套为正常电流,另一套为备用电源。

四、炉膛水冷壁的循环

目前正在设计的锅炉中,过热器额定出口压力有三档:1900Psig(133公斤/厘米2)或稍低,2600psig(182公斤/厘米2)和330psig(213公斤/厘米2)。这只档压力中的每一档压力都给炉膛水冷壁系统的设计以很大影响。

自然循环系统(CE把最高汽包压力限制在2350psig即165公斤/厘米2)只依靠下降管和受热管路之间流体的静压差产生循环,并维持足够的流体重量流速以及汽水混合物的质量使得炉膛水冷壁得到充分冷却。为了维持系统的压降像实用的那么低,这种机组的承压部件中需要相当大的流通截面积。

辅助循环锅炉用于高的亚临界压力(汽包最高工作压力达2850psig即200公斤/厘米2)或大容量机组(一般超过50万千瓦),在这种情况下炉膛水冷壁回路中流体再循环的有效压头降低了,并且为数众多的水冷壁回路产生了一个恰当分配的问题。这种机组使用炉水再循环泵帮助循环,这些循环泵所产生的附加有效压头使得流量有可能用装在水冷壁入口的孔板有选择地被加以分配。

在超临界压力(过热器出口截止阀压力3500psig即245公斤/厘米2)时,使用复合循环锅炉。低负荷时象辅助循环锅炉那样,再循环泵提供充分的炉膛水冷壁流量(逐渐增加直至达到纯直流运行时的流量),防止水冷壁管金属超温。

五、空气品质控制系统

现在一直在强调需要从燃油和燃煤装置的排烟中脱除SO2。EPA的标准对煤是1.2磅/106英热单位(2.16公斤/106大卡),对油是0.8磅/106英热单位(1.44公斤/106大卡)。为了满足这些要求,大多数煤燃烧所产生的很高百分比的SO2必须从排烟中脱除。从排烟中除去SO2的过程可有几种分类方法:湿法或干法,回收或不回收,以及吸收、吸收氧化或催化氧化法。回顾这些方法以及其它许多方法之后,CE认定了不回收硫的湿石灰―石灰石洗涤法是最有发展价值的。

六、垃圾和废浆液

从环境保护以及经济和保管的角度来看,若能把固体垃圾和废浆液变成可利用的能量是非常吸引人的方法。多年来已经在用锅炉去烧掉各种类型的工业垃圾。作为一种权宜之计,未经加工的城市垃圾已经和正在被烧掉,但是美国却没有任何这样的热量回收装置,而欧洲长期以来就一直把垃圾作为工业锅炉和电站锅炉的一种热源。然而为了后面的目的使用未经加工的垃圾具有明显缺点。

如要采用某种形式的加料机,以及为了在不花费很高的维修费用条件下最大限度地减少管子损坏及保持机组的可用率,受热面的腐蚀严格限制了机组的运行压力和温度。

如果需要的话,处理过的垃圾采用垃圾燃料喷嘴后,在任何燃煤机组上都能燃用。我们建议在煤粉锅炉中燃烧处理过的垃圾量占总输入热量的10-20多。在这样的输入热量范围内,较高的水冷壁金属表面温度和950。F(505℃)以上的蒸汽温度对垃圾是合适的。