滚筒冷渣器传热特性的实验研究

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1、滚筒冷渣器传热特性的实验研宄丁毅（中国能源建设集团广东火电工程有限公司，广东广州510730）摘要：对不同类型的滚筒冷渣器进行了测试，分析了冷渣器频率对其性能的影响。分析了采用传热单元数法分计算水量对冷濟器性能影响的可能性，结果表明：该方法是可行的，且当水濟比增大到一定数值后，滚筒冷濟器的排濟温度则几乎不再随水渣比改变。根据实验结果分析出力某一冷渣器在额定水渣比时，相对NTU与频率的曲线。分析岀力了在转速不变时，进濟温度、冷却水温度和冷却水量为变量时，根据参照NTU计算排濟温度的方法。即通过一次测试即可评估所有工况下冷渣器的排渣温度。对冷渣器进行了热平衡计算，灰渣散出的热量9

2、0〜95%通过凝结水回收，对于灰分大于30%的中低热值燃料，使用冷濟器可以将机组热耗降低2%以上。对某超低热值油页岩电厂进行了冷濟器选型，结果表明：对于此类渣量大、布置网难的机组，体积小的膜式分仓式冷渣器更适合，此类机组可用冷濟器取代低压加热器。关键词：滚筒冷濟器；传热单元数法；热耗；低压加热器!/•■、刖目随着国内煤炭资源情况变化，国内越来越重视利用CFB技术燃用低热值燃料，建设了一批燃烧煤矸石、煤泥的CFB锅炉机组［］。2013年中国煤矸石、煤泥等低热值燃料综合利用发电机组总装机容量达3000万千瓦［］。根据中国“十二五能源发展规划”，“十二五”期间将优先发展煤矸石、煤泥

3、、洗中煤等低热值煤炭资源综合利用发电［］。煤矸石、泥煤等燃料由于热值低、灰分含量高，一般来说煤矸石的灰分含量为烟煤的1.25-2倍，热值为烟煤的1/3-2/3［］。因此燃用煤矸石、泥煤等燃料的CFB锅炉的排濟热损失特别大，必须使用冷濟器冷却排濟、回收余热［］。国内外大型CFB锅炉最常用的是流化床冷渣器和滚筒冷渣器［］。流化床冷渣器对底渣粒度要求比较高，含奋大颗粒的底渣会影响流化导致局部超温结焦［］，而加大流化风量又会使冷却埋管磨损加重，同吋加风机电耗［］o滚简冷渣器通过自身的旋转推动底渣运动，不需要对底渣进行流化，因此对燃料适用性较好，热量冋收率高，己被大量运用于国内外的CF

4、B锅炉上。但是目前国内缺乏冷渣器的设计、制造和使用标准，产品性能和质量参差不齐。0前关于冷渣器的理论研究不多，冷渣器设计更多是根据以往经验。冷渣器的额定出力只是根据灰渣输送能力来确定，0前冷渣器厂家无法提供热力计算书，也不能提供相应的修正曲线。在电厂设计吋冷渣器的选型缺乏理论指导和数据支持。因此，通过实验测试和理论计算分析各种因素对冷渣器性能的影响，对冷渣器选型和电厂性能评估十分重要。1灰渣运动理论与传热分析膜式百叶式滚简冷渣器，由滚简、转动系统、驱动机构、进渣装置、排渣装置、冷却水旋转接头、电控装置、进渣管组件等组成。滚简：由冷却水管构成，并与膨胀节、旋转接头、冋水管形成封

5、闭水腔。滚简内壁焊冇呈螺旋状分布的叶片，滚筒壁为折流式间壁换热器，采用凝结水作为冷源。滚筒内侧奋螺旋布置的叶片，如图1所示。安装后滚简与地面成一定角度，进渣端略高于出渣端。冷渣器启动前，先打开进出水阀门，待进出水压力、流量及温度满足要求后，通过变频器启动电机并调节滚简转速。图1滚筒冷渣器内部结构示意图启动后，灰渣经落渣管进入冷渣器，螺旋布置的肋片将灰渣卷起，灰渣沿肋片方向向前滑落，被肋片携带至滚简顶部的灰渣则向下洒落，且滚筒倾斜布置加速灰渣向出渣端滑移。滚简冷渣器在结构和运行特点上与冋转窑存在诸多相似之处，灰渣沿滚简圆周方向的运动与冋转窑类似［］。根据滚简转速的不同，可分为6

6、种情形：滑移运动、间歇滚动、连续滚动、泻落运动、抛落运动和离心运动，在较低速度运转吋（0-10rad/min,电厂应用的滚简冷渣器的转速均在此范围内），灰渣在滚简横截面内的运动主要是前三种形式［］。间隙滚动和连续滚动的主要区别是后者渣床表面的相对运动是连续不断的，而前者的这种运动是非连续的、是间隙的，在稳定运行的情况下这种间隙运动的周期是一定的［】。冷渣器通过以上运动排渣的同吋完成了灰渣的热传递，滚筒内传热过程可分为灰渣向覆盖壁面的传热、向非覆盖壁面的辐射传热、向空气对流传热，空气向非覆盖壁面的辐射传热。简内轴向同介质的温度梯度远小于横向梯度，灰渣绝人部分热量被冷却水吸收，故

7、轴向及进出U端面的传热量可忽略不计，滚筒内传热量以横向传热为主［］。灰渣向覆盖壁面和非覆盖壁面的综合传热系数相差不是特别人，11壁面与冷却水之间导热性能良好，热阻主要来自渣测，内外筒壁温度接近水温，加上滚筒的周期性转动，筒壁的周向导热可以忽略不计。2冷渣器性能测试方法为了分析冷渣器的性能，同时为冷渣器运行、研究和设计提供可靠的试验数据，为进一步的理论分析提供基础，对3种不冋型号的冷渣器进行了测试。各冷渣器的主要技术参数见表1。测试方法和条件如下：在保证电厂安全运行的前提下，选取数个不同工况进行测试，每个