三、外里流化床換熱器(外皿冷灰床)
正如第一章第二節(jié)所述,外置流化床換熱器(EHE , Extemal Heat Exchanger )是布置在循環(huán)流化床鍋爐(如Lurgi 型循環(huán)流化床鍋爐)灰循環(huán)回路上的一種熱交換器(參見(jiàn)圖1 一3 和圖卜5 ) ,一般采用鋼板結(jié)構(gòu),內(nèi)襯耐火材料(也有采用水冷管壁結(jié)構(gòu)的)?紤]到外置流化床換熱器同時(shí)兼有主循環(huán)回路的部分受熱面和送灰器兩種功能,但不是循環(huán)流化床鍋爐的必備部分,故列人物料循環(huán)系統(tǒng)加以介紹。
實(shí)際上,外置流化床換熱器是一個(gè)細(xì)顆粒的低速鼓泡流化床,流化風(fēng)速一般為O.3-O.sm/s (最高在1.Om/s左右),流化床內(nèi)的固體顆粒直徑為0. 1-0.5mm只要布置適當(dāng),受熱面的磨損并不是很?chē)?yán)重。倉(cāng)氣體至爐膛寬度。通常在外置流化床換熱器內(nèi)按溫度分布布置不同形式的受熱面管束,各受熱面之間可以用隔墻隔開(kāi).流化床換熱器內(nèi)從右至左依次布置的是過(guò)熱器、再熱器和蒸發(fā)受熱面。外置流化床換熱因且困區(qū)分離器下灰器主要靠調(diào)節(jié)進(jìn)人換熱器的固體顆粒流量和直接返回爐膛的固體物料流量的比例來(lái)調(diào)節(jié)流化床床溫。這雖然在結(jié)構(gòu)上增加了復(fù)雜性,但床溫調(diào)節(jié)比較靈活,而且將燃燒與傳熱分離,可以使二者均達(dá)到最佳狀態(tài)。根據(jù)報(bào)道,如果將過(guò)熱器或再熱器布置在流化床換熱器中,則汽溫調(diào)節(jié)靈活,甚至無(wú)須噴水減溫調(diào)節(jié)汽溫。
外置流化床換熱器內(nèi)的傳熱系數(shù)可按常規(guī)鼓泡流化床傳熱系數(shù)的計(jì)算方法確定(參見(jiàn)第三章第六節(jié)外置流化床換熱器的傳熱計(jì)算)。在外置流化床換熱器的設(shè)計(jì)中,因?yàn)樾璨贾檬軣崦,所以其床層面積一般都比僅作返料用的飛灰回送裝置大。雖然流化風(fēng)速不高,但總風(fēng)量比較大,所以在外置流化床換熱器上部總是布置有空氣旁通管道,將流化空氣直接引人爐膛的稀相區(qū)。一方面保持外置流化床換熱器的壓力穩(wěn)定,使床內(nèi)流動(dòng)不產(chǎn)生脈動(dòng)。另一方面使這股熱空氣作為二次風(fēng)或三次風(fēng)使用,以提高鍋爐的整體效率。
福斯特,惠勒公司開(kāi)發(fā)出一種所謂整體式再循環(huán)外置流化床換熱器(INTREX ) ,當(dāng)真與爐膛連為一體時(shí),有“下流式”和“溢流式”兩種布置。圖4 一33 所示為“滋流式”方式。與上述形式的外置流化床換熱器相比,INTREX 在結(jié)構(gòu)上有了很大的改進(jìn)。換熱床有蘭條旁路流化通道。兩個(gè)流化床換熱器中分別布置過(guò)熱器和再熱器的埋管受熱面。旁路通道各有位置較高的溢流口。旁路通道與換熱床之間的隔墻上都有連通窗口。下面的風(fēng)室則是分開(kāi)的,可分別根據(jù)物料堆積、兩個(gè)換熱床有位置略低的濫流口,中采用較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的目的是:旁路通道、換熱床下均設(shè)有布風(fēng)板、風(fēng)帽,壓實(shí)或流化的要求調(diào)節(jié)流化風(fēng)量。INTREX ① 啟動(dòng)時(shí)分離出的物料不受到冷卻升溫快,物料不受到冷卻,直接送回主床(燃燒室), 啟動(dòng)速度快;② 啟動(dòng)時(shí)保護(hù)換熱床中的過(guò)熱器、再熱器等受熱面;③ 啟動(dòng)后可靈活地調(diào)節(jié)進(jìn)人換熱床中的固體物料量及從旁路通道直接進(jìn)人主床的物料量,以調(diào)節(jié)主床溫度。圖4 一35 是INTREX 運(yùn)行原理示意圖。鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí),為保護(hù)過(guò)熱器等還無(wú)足夠蒸汽流過(guò)的受熱面,從分離器來(lái)的高溫物料不進(jìn)人有埋管受熱面的鼓泡床(此時(shí)該鼓泡床不運(yùn)行),而是通過(guò)旁路通道直接進(jìn)人溢流口回到爐膛。此時(shí),由于換熱床不通風(fēng)流化,床內(nèi)物料將沉積、壓實(shí)并堵死隔墻上的聯(lián)通口,即床內(nèi)物料是不流動(dòng)的。在正常運(yùn)行時(shí),旁路通道和有埋管受熱面的鼓泡床均進(jìn)行流態(tài)化運(yùn)行,通過(guò)控制不同室的流化床的高度,可使全部或部分高溫固體物料進(jìn)人有埋管受熱面的鼓泡床進(jìn)行換熱,然后再溢流進(jìn)人返回通道回到爐膛。長(zhǎng)期運(yùn)行表明,INTREX 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)緊湊,檢查維修方便;由于采用淺床和低速流化,運(yùn)行耗電少,埋管受熱面?zhèn)鳠嵝矢,金屬消耗量少;由于直接與爐膛相連而沒(méi)有膨脹節(jié),運(yùn)行十分安全可靠;固體熱床料為均勻的細(xì)顆粒,流化速度低,對(duì)埋管受熱面不會(huì)有磨損;高溫過(guò)熱器埋管受熱面不在煙氣的腐蝕溫度范圍內(nèi),埋管受熱面不會(huì)被腐蝕.另外,由于只需調(diào)節(jié)各鼓泡床室的流化風(fēng)速即可調(diào)節(jié)換熱器的不同運(yùn)行方式.調(diào)節(jié)控制方便。洲TREX 是大型帶再熱器的FW型循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)之一。
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