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300MW CFB锅炉滚筒冷渣器传热模型分析及计算
发布时间：2013-09-15 08:28 来源：未知
秦皇岛秦热发电有限责任公司5、6号300 MW机组DG1025／17.4 - II1型循环流化床(CFB)锅炉整体呈左右对称H型布置，4台高温旋风分离器布置在锅炉两侧，采用外置换热器控制床温及再热汽温。每台锅炉配置4台风水联合冷渣器，2007年更换为双套筒滚筒冷渣器，冷渣器（每台）额定出力为25 t/h，设计排渣温度≤150℃。
本文在分析滚筒冷渣器传热模型基础上，对秦皇岛秦热发电有限责任公司6号锅炉3号滚筒冷渣器实际运行情况进行分析，得到了影响滚筒冷渣器的因素并为传热模型改进及滚筒冷渣器的经济运行提供依据。
1、滚筒冷渣器传热模型
1.1滚筒冷渣器传热分析
秦皇岛秦热发电有限责任公司6号炉3号滚筒冷渣器设计参数见表l，主要由滚筒、电机和冷却水系统3部分组成。
滚筒冷渣器主要通过导热和辐射两种方式将渣热传给外套筒的内壁、内套筒的内外壁和焊接在上述筒壁上的叶片，冷却介质以水为主。其中，辐射主要有自表层渣面至其对面的筒壁和叶片以及自靠近筒壁和叶片的底层渣面至其贴近的筒壁和叶片。传到筒壁和叶片的热量都导热至筒壁的另一壁面，再将热量传给套筒夹层里的冷却介质水，最终由水将灰渣热量带离滚筒，
对给定的滚筒冷渣器，灰渣和冷却水的进出口温度一般是确定的，换热面积也随设计而定，但综合传热系数随滚筒转速的改变而改变。在一定转速范围内，提高转速会提高传热系数。这是因为灰渣的热阻较大，贴近筒壁和叶片的灰渣迅速冷却降温后，被它隔离筒壁和叶片的热渣却不能迅速冷却，从而整体传热系数变小。适当提高滚筒转速，使贴近筒壁和叶片的灰渣跟非贴近的灰渣较快地易位和掺混，可提高传热温压和传热系数，从而改善对渣的冷却效果。但是，过快的转速容易加剧设备的磨损，同时缩短底渣在滚筒内的停留时间，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂稀�
对于实际设备而言，采用解析式计算滚筒内各处传热系数缺乏可操作性，相对可行的方法是对给定的滚筒冷渣器引入一个综合传热系数k，定义为每平方米换热面积上每开尔文（热力学温度）温压的热流量，单位W／(m2．K)。综合传热系数k与滚筒结构、材质、转速，以及渣的粒径、填充量等有关。
1.2滚筒冷渣器传热试验方法
试验时6号炉电负荷为300 MW，3号滚筒冷渣器冷却水进口水温35℃，进口水压2. 45 MPa。通过改变排渣粒径、筒内填充度和转速3个因素的水平，研究分析粒径、填充度和转速等对传热系数的影响。为减少试验次数，本文采用正交试验方法，每个因素采用4个水平（表2）。
试验步骤为：调整入炉煤颗粒度，从而改变排渣粒径，然后对排渣粒径进行测试，测试粒径达到表1要求时开始试验；填充量为滚筒冷渣器内存渣量，先将冷渣器排空，然后在冷渣器填充度分别为1、2、3、4t容量下开始进渣，研究填充度对传热系数的影响；转速分为20%、40%、60%和80%4个水平，转速测点选用机组现有测点，每10 min记录一组试验数据，包括进出口渣温、进出口水温、转速和试验持续时间。
1.3试验结果与分析
图2为各影响因素的效应曲线。由图2可以看出，灰渣粒径越小，冷渣器综合传热系数越大。因此，从提高冷渣器传热能力，保证冷渣器出力的角度考虑，有必要控制锅炉的给煤粒度，通过减小排渣的平均粒径提高冷渣器的传热系数；转速对冷渣器综合传热系数的影响比较单调，转速越快，冷渣器的综合传热系数增加越快，但在实际运行中滚筒冷渣器的转速还受到磨损速度和运行稳定性的限制，因此设计中需要综合考虑提高传热能力和减小磨损两方面的需求，寻求最优的运行转速；灰渣填充量较小时(<1 t)，滚筒冷渣器的综合传热随灰渣填充量增大而增大，当灰渣填充量增大到一定数值后(>3 t)，滚筒冷渣器的综合传热系数则几乎不再随灰渣填充量的改变而改变，即在实际运行中，排渣量较小时，增加排渣量有利于增大滚筒冷渣器的传热能力，因此锅炉在低负荷运行时应尽量减少工作冷渣器的数量，保证单台冷渣器具有较大的排渣量。
表3为影响滚筒冷渣器传热的3种因素对应的极差值。由表3可以看出，排渣粒径的影响最大，填充量与转速的影响相近，转速的影响最小。由此可以推知，在实际运行中与提高转速和排渣量相比，控制给煤粒度，减小排渣粒径对于提高冷渣器出力更为有效。
2、滚筒冷渣器传热计算实例
以秦皇岛秦热发电有限责任公司6号炉3号滚筒冷渣器为计算对象，该冷渣器的设计和运行参数见表4。
滚筒冷渣器实际布置的传热面积为287m2，略低于上述计算所得的传热面积，这也从侧面证实了传熟模型分析的正确性。
3、结 论
(1)实际算例证实滚筒冷渣器传热模型分析是合理的。为了提高滚筒冷渣器的传热系数，建议在排渣量少时，尽量少启动冷渣器，并使其填充量达到40%左右为宜。
(2)传热系数随着灰渣颗粒度的增大而减小，因此可通过降低入炉煤粒度的方法提高灰渣热利用率。
(3)转速太低不利于滚筒冷渣器传热，因此滚筒冷渣器运行时保证合理的转速也是提高其换热效率的有效措施之一。
