滾筒冷渣器傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究

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1、滾筒冷渣器傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研宄丁毅（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司，廣東廣州510730）摘要：對(duì)不同類型的滾筒冷渣器進(jìn)行了測(cè)試，分析了冷渣器頻率對(duì)其性能的影響。分析了采用傳熱單元數(shù)法分計(jì)算水量對(duì)冷濟(jì)器性能影響的可能性，結(jié)果表明：該方法是可行的，且當(dāng)水濟(jì)比增大到一定數(shù)值后，滾筒冷濟(jì)器的排濟(jì)溫度則幾乎不再隨水渣比改變。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析出力某一冷渣器在額定水渣比時(shí)，相對(duì)NTU與頻率的曲線。分析岀力了在轉(zhuǎn)速不變時(shí)，進(jìn)濟(jì)溫度、冷卻水溫度和冷卻水量為變量時(shí)，根據(jù)參照NTU計(jì)算排濟(jì)溫度的方法。即通過(guò)一次測(cè)試即可評(píng)估所有工況下冷渣器的排渣溫度。對(duì)冷渣器進(jìn)行了熱平衡計(jì)算，灰渣散出的熱量9

2、0?95%通過(guò)凝結(jié)水回收，對(duì)于灰分大于30%的中低熱值燃料，使用冷濟(jì)器可以將機(jī)組熱耗降低2%以上。對(duì)某超低熱值油頁(yè)巖電廠進(jìn)行了冷濟(jì)器選型，結(jié)果表明：對(duì)于此類渣量大、布置網(wǎng)難的機(jī)組，體積小的膜式分倉(cāng)式冷渣器更適合，此類機(jī)組可用冷濟(jì)器取代低壓加熱器。關(guān)鍵詞：滾筒冷濟(jì)器；傳熱單元數(shù)法；熱耗；低壓加熱器!/?■、刖目隨著國(guó)內(nèi)煤炭資源情況變化，國(guó)內(nèi)越來(lái)越重視利用CFB技術(shù)燃用低熱值燃料，建設(shè)了一批燃燒煤矸石、煤泥的CFB鍋爐機(jī)組［］。2013年中國(guó)煤矸石、煤泥等低熱值燃料綜合利用發(fā)電機(jī)組總裝機(jī)容量達(dá)3000萬(wàn)千瓦［］。根據(jù)中國(guó)“十二五能源發(fā)展規(guī)劃”，“十二五”期間將優(yōu)先發(fā)展煤矸石、煤泥

3、、洗中煤等低熱值煤炭資源綜合利用發(fā)電［］。煤矸石、泥煤等燃料由于熱值低、灰分含量高，一般來(lái)說(shuō)煤矸石的灰分含量為煙煤的1.25-2倍，熱值為煙煤的1/3-2/3［］。因此燃用煤矸石、泥煤等燃料的CFB鍋爐的排濟(jì)熱損失特別大，必須使用冷濟(jì)器冷卻排濟(jì)、回收余熱［］。國(guó)內(nèi)外大型CFB鍋爐最常用的是流化床冷渣器和滾筒冷渣器［］。流化床冷渣器對(duì)底渣粒度要求比較高，含奮大顆粒的底渣會(huì)影響流化導(dǎo)致局部超溫結(jié)焦［］，而加大流化風(fēng)量又會(huì)使冷卻埋管磨損加重，同吋加風(fēng)機(jī)電耗［］o滾簡(jiǎn)冷渣器通過(guò)自身的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)底渣運(yùn)動(dòng)，不需要對(duì)底渣進(jìn)行流化，因此對(duì)燃料適用性較好，熱量?jī)帐章矢?，己被大量運(yùn)用于國(guó)內(nèi)外的CF

4、B鍋爐上。但是目前國(guó)內(nèi)缺乏冷渣器的設(shè)計(jì)、制造和使用標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品性能和質(zhì)量參差不齊。0前關(guān)于冷渣器的理論研究不多，冷渣器設(shè)計(jì)更多是根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)。冷渣器的額定出力只是根據(jù)灰渣輸送能力來(lái)確定，0前冷渣器廠家無(wú)法提供熱力計(jì)算書，也不能提供相應(yīng)的修正曲線。在電廠設(shè)計(jì)吋冷渣器的選型缺乏理論指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支持。因此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和理論計(jì)算分析各種因素對(duì)冷渣器性能的影響，對(duì)冷渣器選型和電廠性能評(píng)估十分重要。1灰渣運(yùn)動(dòng)理論與傳熱分析膜式百葉式滾簡(jiǎn)冷渣器，由滾簡(jiǎn)、轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)渣裝置、排渣裝置、冷卻水旋轉(zhuǎn)接頭、電控裝置、進(jìn)渣管組件等組成。滾簡(jiǎn)：由冷卻水管構(gòu)成，并與膨脹節(jié)、旋轉(zhuǎn)接頭、冋水管形成封

5、閉水腔。滾簡(jiǎn)內(nèi)壁焊冇呈螺旋狀分布的葉片，滾筒壁為折流式間壁換熱器，采用凝結(jié)水作為冷源。滾筒內(nèi)側(cè)奮螺旋布置的葉片，如圖1所示。安裝后滾簡(jiǎn)與地面成一定角度，進(jìn)渣端略高于出渣端。冷渣器啟動(dòng)前，先打開進(jìn)出水閥門，待進(jìn)出水壓力、流量及溫度滿足要求后，通過(guò)變頻器啟動(dòng)電機(jī)并調(diào)節(jié)滾簡(jiǎn)轉(zhuǎn)速。圖1滾筒冷渣器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖啟動(dòng)后，灰渣經(jīng)落渣管進(jìn)入冷渣器，螺旋布置的肋片將灰渣卷起，灰渣沿肋片方向向前滑落，被肋片攜帶至滾簡(jiǎn)頂部的灰渣則向下灑落，且滾筒傾斜布置加速灰渣向出渣端滑移。滾簡(jiǎn)冷渣器在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)上與冋轉(zhuǎn)窯存在諸多相似之處，灰渣沿滾簡(jiǎn)圓周方向的運(yùn)動(dòng)與冋轉(zhuǎn)窯類似［］。根據(jù)滾簡(jiǎn)轉(zhuǎn)速的不同，可分為6

6、種情形：滑移運(yùn)動(dòng)、間歇滾動(dòng)、連續(xù)滾動(dòng)、瀉落運(yùn)動(dòng)、拋落運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)，在較低速度運(yùn)轉(zhuǎn)吋（0-10rad/min,電廠應(yīng)用的滾簡(jiǎn)冷渣器的轉(zhuǎn)速均在此范圍內(nèi)），灰渣在滾簡(jiǎn)橫截面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)主要是前三種形式［］。間隙滾動(dòng)和連續(xù)滾動(dòng)的主要區(qū)別是后者渣床表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是連續(xù)不斷的，而前者的這種運(yùn)動(dòng)是非連續(xù)的、是間隙的，在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下這種間隙運(yùn)動(dòng)的周期是一定的［】。冷渣器通過(guò)以上運(yùn)動(dòng)排渣的同吋完成了灰渣的熱傳遞，滾筒內(nèi)傳熱過(guò)程可分為灰渣向覆蓋壁面的傳熱、向非覆蓋壁面的輻射傳熱、向空氣對(duì)流傳熱，空氣向非覆蓋壁面的輻射傳熱。簡(jiǎn)內(nèi)軸向同介質(zhì)的溫度梯度遠(yuǎn)小于橫向梯度，灰渣絕人部分熱量被冷卻水吸收，故

7、軸向及進(jìn)出U端面的傳熱量可忽略不計(jì)，滾筒內(nèi)傳熱量以橫向傳熱為主［］?；以蚋采w壁面和非覆蓋壁面的綜合傳熱系數(shù)相差不是特別人，11壁面與冷卻水之間導(dǎo)熱性能良好，熱阻主要來(lái)自渣測(cè)，內(nèi)外筒壁溫度接近水溫，加上滾筒的周期性轉(zhuǎn)動(dòng)，筒壁的周向?qū)峥梢院雎圆挥?jì)。2冷渣器性能測(cè)試方法為了分析冷渣器的性能，同時(shí)為冷渣器運(yùn)行、研究和設(shè)計(jì)提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步的理論分析提供基礎(chǔ)，對(duì)3種不冋型號(hào)的冷渣器進(jìn)行了測(cè)試。各冷渣器的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。測(cè)試方法和條件如下：在保證電廠安全運(yùn)行的前提下，選取數(shù)個(gè)不同工況進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)