廠家直供大型循環(huán)流化床鍋爐外置板式換熱器，廠家直供，價(jià)格優(yōu)惠
武城縣德孚換熱設(shè)備廠座落于素有“九達(dá)天衢、神京門戶”美譽(yù)之稱的：山東德州。是從

事板式換熱器的制造、銷售的專業(yè)化公司。
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武城縣德孚換熱設(shè)備廠專業(yè)生產(chǎn)大型循環(huán)流化床鍋爐外置換熱器，節(jié)能高效，價(jià)格優(yōu)惠，

質(zhì)量有保證，希望廣大新老客戶來電洽談�。�
德孚板式換熱器在石油、化工、冶金、食品等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍和規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大

。從近些年行業(yè)市場(chǎng)來看，板式換熱器已逐漸取代傳統(tǒng)換熱設(shè)備，成為銷售市場(chǎng)的主流。

今天，德孚就和大家一起來看看大型循環(huán)流化床鍋爐外置換熱器運(yùn)行特性分析。
大型循環(huán)流化床鍋爐外置換熱器運(yùn)行特性分析
    循環(huán)流化床(circulating fluidized bed，CFB)燃燒技術(shù)作為一種潔凈煤技術(shù)，由于

具有燃料適應(yīng)性廣、爐內(nèi)脫硫效率高、NOx排放量低、煤種適應(yīng)性強(qiáng)、負(fù)荷調(diào)節(jié)比大及其

灰渣可綜合利用等優(yōu)點(diǎn)[1-4]，在國內(nèi)外得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并不斷向更大容量和

超臨界參數(shù)方向發(fā)展[5-8]。目前，世界最大容量460MW超臨界CFB鍋爐已經(jīng)在波蘭的

Lagisza電廠投入商業(yè)運(yùn)行。中國首臺(tái)600MW超臨界CFB鍋爐將安裝在中國的四川白馬示范

電站，目前正處于安裝階段。隨著CFB鍋爐容量的增加，爐內(nèi)四周水冷壁受熱面積與爐膛

容積之比減小，同時(shí)，所需蒸發(fā)受熱面的面積與鍋爐容量的比例逐漸降低。為保證CFB鍋

爐爐膛的溫度處于合理水平，必須在熱灰的循環(huán)回路布置更多的受熱面。熱灰的循環(huán)回路

布置受熱面的形式有多種[9]，Lurgi型CFB鍋爐布置外置換熱器(fluidized bed heat

exchanger，F(xiàn)BHE)[10]，F(xiàn)W公司采用“INTREX”一體化返料換熱器[11-13]，國內(nèi)部分CFB

鍋爐制造企業(yè)在爐膛內(nèi)布置屏式受熱面[14]。
    FBH E內(nèi)可以布置蒸發(fā)器、過熱器和再熱器[15-16]。通過調(diào)節(jié)進(jìn)入FBHE和直接返回爐

膛的循環(huán)物料流量的比例，調(diào)節(jié)床溫和汽溫。FBHE具有磨損低、傳熱性能好等優(yōu)點(diǎn)[17]，

同時(shí)，還有如下突出特點(diǎn)：
    1）可以將布置在爐膛內(nèi)的受熱面布置到FBHE內(nèi)，使受熱面布置更加合理[18]；
    2）通過FBHE灰量調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)汽溫調(diào)節(jié)，避免了再熱器采用噴水調(diào)溫而對(duì)機(jī)組的效率產(chǎn)

生影響；
    3）床溫調(diào)節(jié)靈活[19]，且可以加大床溫的調(diào)節(jié)范圍[20]；
    4）可提高燃料的適應(yīng)性，使燃料的燃燒更充分；
    5）可調(diào)節(jié)熱循環(huán)回路內(nèi)的吸熱份額，改善低負(fù)荷工況，使低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)鍋爐床溫控

制更加靈活可靠[21]。關(guān)于FBHE的運(yùn)行特性，如FBHE對(duì)CFB鍋爐床溫和汽溫的調(diào)節(jié)特性、

傳熱特性以及錐型閥開度與負(fù)荷變化的關(guān)系等，有關(guān)研究人員在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量的研究

工作，并取得了相應(yīng)成果，但在實(shí)際運(yùn)行的CFB鍋爐上進(jìn)行測(cè)試研究卻鮮有報(bào)道，為此，

在2臺(tái)實(shí)際運(yùn)行的300MW CFB鍋爐上，對(duì)FBHE的運(yùn)行特性進(jìn)行了測(cè)試和分析研究。
    1•試驗(yàn)研究
    1.1 300MW CFB鍋爐熱循環(huán)回路
    FBHE的運(yùn)行特性試驗(yàn)是在實(shí)際運(yùn)行的300MW CFB鍋爐上進(jìn)行的，該鍋爐的熱循環(huán)回路

見圖1，主要包括褲衩腿型爐膛、布置在爐膛兩側(cè)的4個(gè)高溫絕熱旋風(fēng)分離器、每個(gè)分離器

下的一個(gè)回料閥和一個(gè)FBHE。4個(gè)FBHE對(duì)稱布置于爐膛下部?jī)蓚?cè)，靠近爐前的2個(gè)FBHE內(nèi)布

置高溫再熱器和低溫過熱器。靠近爐后的2個(gè)FBHE內(nèi)布置中溫過熱器I和中溫過熱器II。每

個(gè)FBHE有獨(dú)立的進(jìn)料口和返料口，分別與回料閥及爐膛相連。高溫循環(huán)物料在錐型閥的調(diào)

節(jié)下進(jìn)入FBHE，與埋管受熱面進(jìn)行熱交換，然后以低溫狀態(tài)返回爐膛，從而實(shí)現(xiàn)床溫與汽

溫的調(diào)節(jié)。
    
    1.2 FBHE結(jié)構(gòu)
    靠近爐前的每個(gè)FBHE由3個(gè)分室組成，第一分室為空室，不布置受熱面，第二、三分

室內(nèi)布置埋管式受熱面，高溫再熱器布置在第二分室內(nèi)，低溫過熱器布置在第三分室。爐

前2個(gè)FBHE的主要作用是，通過調(diào)整進(jìn)料錐型閥的開度調(diào)節(jié)再熱汽溫�？拷鼱t后的每個(gè)

FBHE同樣由3個(gè)分室組成。第一分室為空室，第二分室布置中溫過熱器I，中溫過熱器II布

置在第三分室。爐后2個(gè)FBHE的主要作用是通過調(diào)整進(jìn)料錐型閥的開度調(diào)節(jié)爐內(nèi)床溫。

FBHE各分室由水冷隔墻分隔而成，F(xiàn)BHE結(jié)構(gòu)見圖2。
             
    1.3試驗(yàn)原理及方法
    1.3.1爐膛溫度分布的測(cè)量
    為研究FBHE對(duì)爐內(nèi)溫度分布的影響，在2臺(tái)不同爐型300MW CFB鍋爐上采用高溫耐磨熱

電偶進(jìn)行了沿爐膛高度方向爐膛溫度分布的測(cè)量，其中一臺(tái)鍋爐為無FBHE的單布風(fēng)板爐膛

，另一臺(tái)鍋爐為帶有FBHE的雙布風(fēng)板爐膛，選定不同的運(yùn)行工況，沿爐膛不同高度，分5

層布置溫度測(cè)點(diǎn)，其中對(duì)于雙布風(fēng)板爐膛，測(cè)點(diǎn)在左右褲衩腿側(cè)分別布置，為避免由于給

煤和某個(gè)循環(huán)回路工作特性的改變而引起爐膛溫度波動(dòng)，不同高度的溫度取層內(nèi)所有測(cè)點(diǎn)

的平均值。
    1.3.2 FBHE傳熱的測(cè)量和計(jì)算
    通過測(cè)量FBHE內(nèi)的受熱面進(jìn)出口工質(zhì)的溫度和壓力，可獲得每個(gè)分室內(nèi)受熱面工質(zhì)的

進(jìn)出口焓值，過熱器受熱面的工質(zhì)流量利用鍋爐汽水系統(tǒng)上布置的給水流量計(jì)和減溫水流

量計(jì)測(cè)量和計(jì)算，再熱器流量通過機(jī)組運(yùn)行時(shí)汽機(jī)的熱平衡計(jì)算獲得。在已知FBHE內(nèi)各受

熱面工質(zhì)焓增和流量的基礎(chǔ)上，可計(jì)算出每個(gè)分室內(nèi)受熱面的吸熱量，通過公式(1)求得

每組受熱面的平均傳熱系數(shù)。在FBHE的每個(gè)分室的進(jìn)出口均設(shè)有高溫耐磨熱電偶，測(cè)量進(jìn)

出口灰溫。
             
    2•結(jié)果和討論
    2.1不同負(fù)荷爐膛溫度的分布
    表1為帶FBHE鍋爐不同負(fù)荷下的運(yùn)行主要參數(shù)，圖3是其爐膛的左褲衩腿側(cè)和右褲衩腿

側(cè)的溫度沿爐膛高度的分布。
            
            
    從圖3可見，在不同的鍋爐負(fù)荷下，左、右褲衩腿側(cè)的床溫差別不大；當(dāng)鍋爐運(yùn)行在

60%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(boiler maximum continue rate，BMCR)以上時(shí)，床溫隨鍋爐負(fù)

荷改變沒有明顯變化，且沿爐膛高度方向溫度變化很小，最大溫差不超過30℃；當(dāng)鍋爐運(yùn)

行在更低負(fù)荷時(shí)，如圖3中的28%BMCR負(fù)荷和34%BMCR負(fù)荷時(shí)，床溫整體較低，上下溫差在

50℃左右。
    床溫沿爐膛高度變化較小是因?yàn)閹в蠪BHE的鍋爐取消了位于爐膛上部的屏式受熱面，

這使得水冷壁沿高度方向吸熱較均勻；此外，由于FBHE通過冷、熱灰的比例可以靈活地調(diào)

節(jié)床溫，保證了鍋爐在60%BMCR負(fù)荷以上床溫基本維持不變。當(dāng)鍋爐在更低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)

，入爐熱量大幅度減少，同時(shí)，由于爐內(nèi)流化速度降低，被送至爐膛上部的物料量減少，

導(dǎo)致了內(nèi)外循環(huán)量同時(shí)降低，爐內(nèi)的物料返混和FBHE的調(diào)節(jié)能力減弱，最終表現(xiàn)出爐內(nèi)床

溫降低，同時(shí)床溫與爐膛出口溫度差值增加。表2是單布風(fēng)板無FBHE的300MW CFB鍋爐在不

同測(cè)試工況下的鍋爐主要參數(shù)，圖4是其爐膛沿高度方向的溫度分布。
              
    從圖4可以看出，隨著鍋爐負(fù)荷的降低，床溫降低，這是由于隨著鍋爐負(fù)荷的降低，

燃料入爐熱量減少，床溫隨之降低。在鍋爐較高負(fù)荷時(shí)，沿爐膛高度方向溫度差別較小。

在91%BMCR負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，沿爐膛高度方向溫差不超過20℃，這是因?yàn)殄仩t滿負(fù)荷時(shí)煙氣量

較大，較高的氣體流速可以把更多的固體物料和能量攜帶到爐膛上部，由于爐膛內(nèi)存在大

量的內(nèi)循環(huán)物料量，使循環(huán)流化床內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的熱量和質(zhì)量交換。顆粒團(tuán)在攜帶著彌散顆

粒的連續(xù)氣流中運(yùn)動(dòng)，這在壁面處的下降環(huán)流中表現(xiàn)得特別明顯，強(qiáng)化了爐內(nèi)傳熱和傳質(zhì)

過程，使整個(gè)爐內(nèi)的溫度分布十分均勻，而鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于爐膛內(nèi)循環(huán)量相對(duì)

減少，同時(shí)由于上部較多的屏式受熱面的吸熱，使得爐膛上部溫度明顯低于下部，沿爐膛

高度方向形成較大的溫度梯度，在52%BMCR負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐膛出口溫度與床溫溫差接近100

℃，而在25%BMCR負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，此溫差達(dá)到130℃。
    2.2 FBHE的運(yùn)行調(diào)節(jié)特性
    為得到不同運(yùn)行工況下，F(xiàn)BHE對(duì)床溫和汽溫的調(diào)節(jié)特性，還進(jìn)行了如下測(cè)試：
    1）當(dāng)鍋爐的運(yùn)行工況改變時(shí)，F(xiàn)BHE的進(jìn)灰量隨之改變。為研究不同負(fù)荷下FBHE的進(jìn)

灰量變化情況，測(cè)量了錐型閥開度與鍋爐負(fù)荷的關(guān)系，結(jié)果見圖5。1、2、3、4號(hào)錐型閥

分別對(duì)應(yīng)于圖1熱循環(huán)回路的FBHE。由圖5可見，隨著鍋爐負(fù)荷的增加，F(xiàn)BHE內(nèi)受熱面的吸

熱量增加，同時(shí)熱循環(huán)回路內(nèi)的循環(huán)物料量增加，為保證熱循環(huán)回路內(nèi)足夠的傳熱量并維

持合理的床溫，錐型閥的開度需相應(yīng)增加。但當(dāng)鍋爐從啟動(dòng)至20%負(fù)荷之間，錐型閥處于

全關(guān)狀態(tài)，這是由于在啟動(dòng)初期，鍋爐的外循環(huán)物料量較少，為維持分離器立管內(nèi)適當(dāng)?shù)?/p>

料柱高度，且鍋爐在啟動(dòng)過程中，再熱器內(nèi)沒有工質(zhì)冷卻，為保證受熱面不處于干燒狀態(tài)

，也要求FBHE內(nèi)不進(jìn)入熱灰。
             
    2）在鍋爐運(yùn)行過程中，F(xiàn)BHE對(duì)床溫的調(diào)節(jié)及對(duì)再熱汽溫的調(diào)節(jié)是相互影響的。FBHE

在調(diào)節(jié)床溫的同時(shí)，為滿足過熱蒸汽及再熱蒸汽參數(shù)的要求，必將對(duì)過熱器系統(tǒng)的噴水量

和高溫再熱蒸汽的吸熱比例產(chǎn)生影響；反之，F(xiàn)BHE在調(diào)節(jié)再熱汽溫的同時(shí)，也會(huì)對(duì)床溫和

過熱器噴水量產(chǎn)生影響，這三者之間動(dòng)態(tài)耦合。為探究三者之間的相互影響規(guī)律，在實(shí)爐

運(yùn)行過程中，選定鍋爐負(fù)荷為91%BMCR(發(fā)電功率為300MW)，在燃用褐煤且使鍋爐入爐燃料

量、風(fēng)量以及主蒸汽溫度保持不變，同時(shí)保證鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的工況下，調(diào)整錐型閥的開度

，使床溫在840~873℃之間變化。
    在床溫變化的過程中，過熱器噴水量也在不斷變化，測(cè)試結(jié)果見圖6。由圖6可知，隨

著床溫的升高，過熱器噴水量逐漸降低，但是，盡管床溫的變化幅度較大(33℃)，噴水量

的變化并不十分明顯，變化幅度僅為3t/h。這是因?yàn)樵诖矞卦黾拥倪^程中，進(jìn)入FBHE中過

熱器床的循環(huán)灰量減少，但由于灰溫的增加，使得過熱器在FBHE中的吸熱量變化不十分顯

著，最終體現(xiàn)在噴水量的變化較小。
             
    同時(shí)，在床溫增加的過程中，根據(jù)位于高溫再熱器進(jìn)出口集箱上的熱電偶和壓力表的

讀數(shù)，可知位于FBHE內(nèi)的高溫再熱器的吸熱量也發(fā)生了變化，測(cè)試結(jié)果見圖7。
             
    由圖7可見，隨著床溫的增加，高溫再熱器的吸熱量逐漸減小。這主要是由于床溫的

升高，導(dǎo)致爐膛出口煙溫提高，從而進(jìn)入尾部對(duì)流受熱面的煙溫升高，位于尾部的低溫再

熱器吸熱量增加，需要在再熱器高溫段吸收的熱量相應(yīng)減少，由于再熱器高溫段的吸熱量

是由FBHE進(jìn)灰量控制的，因此FBHE的進(jìn)灰量減少，但由于灰溫的提高，彌補(bǔ)了FBHE進(jìn)灰量

減少導(dǎo)致的高溫再熱器吸熱量的減小，所以在床溫從840~873℃之間變化時(shí)，高溫再熱器

吸熱量減少幅度不大。
    2.3不同負(fù)荷各受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)
    根據(jù)FBHE內(nèi)各分室進(jìn)出口溫度以及布置各組受熱面進(jìn)出口溫度，利用公式(2)計(jì)算各

組受熱面的傳熱溫差，根據(jù)公式(1)求得各受熱面的平均傳熱系數(shù)，結(jié)果見圖8。由圖8可

見，隨著鍋爐負(fù)荷的增加，各受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增加。鍋爐在100%BMCR工況下，中溫過熱器

II、中溫過熱器I、高溫再熱器和低溫過熱器的傳熱系數(shù)分別為302、262、240、253W/(m2

℃)。如此高的傳熱系數(shù)，有效提高了受熱面的利用率，減少了受熱面的金屬耗量，這也

是FBHE得到廣泛應(yīng)用的原因之一。
             
    3•結(jié)論
    通過300MW CFB鍋爐FBHE的相關(guān)測(cè)試研究，得出如下主要結(jié)論：
    1）帶FBHE的CFB鍋爐在60%BMCR負(fù)荷以上，床溫變化不大，且沿爐膛高度爐膛溫度分

布比較均勻；
    2）無FBHE的CFB鍋爐床溫隨鍋爐負(fù)荷降低而降低，且床溫與爐膛出口溫度的差值隨著

鍋爐負(fù)荷的降低而增加；
    3）鍋爐從啟動(dòng)至20%BMCR負(fù)荷之間，保證旋風(fēng)分離器立管內(nèi)適當(dāng)?shù)牧衔桓叨群透邷卦?/p>

熱器受熱面的安全運(yùn)行，錐型閥處于全關(guān)狀態(tài)；隨著鍋爐負(fù)荷的繼續(xù)增加，錐型閥開度不

斷增大；
    4）在負(fù)荷不變的情況下，過熱器的噴水量和再熱器的吸熱量隨床溫的升高單調(diào)遞減

，但減少幅度較小；
    5）隨著鍋爐負(fù)荷的增加，F(xiàn)BHE內(nèi)各受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)逐漸增加。鍋爐在100%BMCR工況

下，中溫過熱器II、中溫過熱器I、高溫再熱器和低溫過熱器的傳熱系數(shù)分別為302、262

、240、253W/(m2℃)。

     板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種新型高效換熱器

。各種板片之間形成薄矩形通道，通過半片進(jìn)行熱量交換。板式換熱器是液—液、液—汽

進(jìn)行熱交換的理想設(shè)備。它具有換熱效率高、熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、占地面積小、安

裝清洗方便、應(yīng)用廣泛、使用壽命長等特點(diǎn)。在相同壓力損失情況下，其傳熱系數(shù)比管式

換熱器高3-5倍，占地面積為管式換熱器的三分之一，熱回收率可高達(dá)90%以上 。
    武城縣德孚換熱設(shè)備廠我們的宗旨：專業(yè)生產(chǎn)，精益求精，專心致志的做好產(chǎn)品的每

一個(gè)細(xì)節(jié)，努力提供更多、更好讓客戶更滿意，對(duì)社會(huì)更有價(jià)值的產(chǎn)品。

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