La diferencia entre calderas de medio ambiente y calderas de lecho fluidizado circulante en centrales eléctricas
Las calderas de carbón en las centrales eléctricas son generalmente hornos de carbón pulverizado. Hemos realizado investigaciones sobre lechos fluidizados y hornos de carbón pulverizado. Aquí hablamos principalmente de las ventajas y desventajas. 1) Fluidización Circulante Ventajas de las calderas de lecho respecto a las calderas de carbón pulverizado:
1) Muy buena adaptabilidad al combustible. La caldera de lecho fluidizado circulante forma un sistema de recirculación de cenizas volantes a través de un separador y una válvula de retorno. El cambio en la cantidad de circulación de cenizas volantes producida por la combustión del carbón puede ajustar la absorción de calor en la cámara de combustión y la temperatura del material del lecho. Siempre que la cantidad de cenizas volantes producidas por la combustión del combustible sea mayor que el calor necesario para calentar el combustible en sí y el aire necesario para la combustión a una temperatura estable (850 ~ 950 ℃). El carbón se puede quemar de manera estable en el lecho fluidizado. Por lo tanto, casi todos los tipos de carbón se pueden quemar en el lecho fluidizado. Se quema en una caldera de lecho fluidizado y se utiliza mejor para quemar varios combustibles inferiores. Es una mejor opción para las empresas cuyo suministro de carbón combustible es inestable.
Sin embargo, los hornos de carbón pulverizado tienen requisitos más altos para la calidad del carbón. Cuando hay una gran diferencia entre el tipo de carbón y el tipo de carbón diseñado, es fácil causar coquización del quemador y del sobrecalentador del horno, y del carbón. corte en el alimentador de carbón. La caldera no puede funcionar normalmente y el horno de carbón pulverizado tiene una evidente mala adaptabilidad a los tipos de carbón.
2) El sistema de combustible es relativamente sencillo. Las calderas de lecho fluidizado son adecuadas para quemar combustible ampliamente cribado (los requisitos de tamaño de partículas de carbón están en el rango de tamaño de partículas de 0 a 10 mm, tamaño de partículas de corte 50 d50 = 2 mm), y el sistema de preparación y trituración de combustible se simplifica enormemente. Por lo tanto, el costo del cuerpo de caldera de lecho fluidizado circulante es mayor que el de un horno de carbón pulverizado con la misma capacidad, eliminando la necesidad de un sistema de pulverización complejo, y la inversión general, incluida la ingeniería civil, sigue siendo menor que la de un horno de carbón pulverizado. horno.
3) Alta eficiencia de combustión. Para las calderas de carbón pulverizado convencionales, si el tipo de carbón no cumple con el valor de diseño, la eficiencia generalmente puede alcanzar 85-95, mientras que la caldera de lecho fluidizado circulante utiliza un sistema de recirculación de cenizas volantes y la eficiencia de combustión puede alcanzar 95-99.
4) El rango de ajuste de carga es amplio y el rendimiento del ajuste es bueno. El rango de ajuste de carga de las calderas de carbón pulverizado suele estar entre 70 y 110. Con cargas bajas, las calderas de carbón pulverizado necesitan agregar cañones de aceite para favorecer la combustión, mientras que las calderas de lecho fluidizado circulante tienen una gran cantidad de material de lecho en el horno y generan un calor intenso; capacidad de almacenamiento, por lo que utilizan cenizas volantes. El rango de ajuste del sistema de recirculación es mucho más amplio que el del horno de carbón pulverizado, generalmente de 30 a 110, y la tasa de ajuste de carga puede alcanzar (5 a 10) B-MCR/min. Por lo tanto, el lecho fluidizado circulante es particularmente adecuado para su uso en generación combinada de calor y energía, calderas de calefacción o calderas unitarias de pico con grandes cambios en la carga de calor.
5) Bajas emisiones contaminantes por combustión. Agregar desulfurador (piedra caliza o dolomita en polvo) a la caldera de lecho fluidizado circulante puede eliminar el dióxido de azufre (SO2) producido durante el proceso de combustión. La cantidad de piedra caliza agregada se determina en función del contenido de azufre en el combustible. Cuando la relación molar Ca/S = 2 a 2,5, la eficiencia de desulfuración puede alcanzar 90. En comparación con los hornos de carbón pulverizado (el costo de la desulfuración húmeda para los hornos de carbón pulverizado: el costo promedio de usar tecnología extranjera es de 1.300 a 1.500 yuanes/KW, y el costo promedio de la tecnología nacional es de 1.000 yuanes/KW), las calderas de lecho fluidizado tienen mayores Ventajas al quemar carbón con alto contenido de azufre. Gran ventaja de costos. La temperatura de combustión óptima de las calderas de lecho fluidizado es de 850-950°C. Este rango es adecuado para reacciones de desulfuración. La cantidad de NOx generada se reduce significativamente. La concentración de emisión es de 100-200 ppm, que es inferior a las 500-600 ppm del pulverizado. hornos de carbón calderas de lecho fluidizado circulante Las emisiones de otros contaminantes como CO, HCl y HF también son menores que las de los hornos de carbón pulverizado, el costo de eliminar los NOx de los gases de combustión es mucho mayor que el de los hornos de carbón pulverizado. Desulfuración de hornos de carbón pulverizado. Las emisiones de SO2 y NOx de las calderas de lecho fluidizado circulante pueden cumplir plenamente con los estándares nacionales de emisiones ambientales, lo que les otorga una ventaja absoluta para competir con las calderas de carbón pulverizado en términos de emisiones ambientales.
6) La intensidad del calor de combustión es alta y la capacidad de transferencia de calor en el horno es fuerte. Dado que la caldera de lecho fluidizado circulante adopta un sistema de recirculación de cenizas volantes, la intensidad del calor de combustión es relativamente alta y la carga de calor de la sección transversal puede alcanzar 3 ~ 8 MW/m2, que es cercana o mayor que la del horno de carbón pulverizado. La carga térmica del volumen del horno es de 1,5~2MW/m3, de 8 a 10 veces mayor que la del horno de carbón pulverizado. La transferencia de calor en un horno de lecho fluidizado es principalmente transferencia de calor por convección y transferencia de calor por radiación entre los gases de combustión y los materiales ascendentes y la superficie de calentamiento. El coeficiente de transferencia de calor de la mezcla bifásica gas-sólido en el horno hacia el horno enfriado por agua. La pared es más alta que el coeficiente de transferencia de calor por radiación del horno de caldera de carbón pulverizado. En comparación con los hornos de carbón pulverizado, puede ahorrar significativamente el consumo de metal en la superficie de calentamiento.
7) El número de puntos de alimentación de carbón es pequeño y el diseño es sencillo. Las calderas de lecho fluidizado circulante tienen mejores características de mezcla lateral y menos puntos de alimentación de carbón que las calderas de carbón pulverizado. Por ejemplo, 220T/H solo tiene 4 puntos de alimentación de carbón. La reducción de los puntos de alimentación de carbón simplifica el diseño del dispositivo de alimentación de carbón y hace que el carbón sea más eficiente. Puntos de alimentación con menos probabilidades de coque, operación confiable.
8) Es fácil lograr un aprovechamiento integral de cenizas y escorias. El contenido de carbono de la escoria del fondo del lecho fluidizado es generalmente de 1 a 3, y el contenido de carbono de las cenizas volantes es de 4 a 15. La temperatura de combustión óptima de la caldera de lecho fluidizado es de 850 a 950 °C en comparación con la pulverizada. Horno de carbón, es una combustión a temperatura media-baja. La ceniza producida no se ablanda ni se pega, y tiene buena actividad. Puede usarse como aditivo para fabricar cemento o como material de construcción, y tiene amplias perspectivas de utilización integral.
(2) Desventajas de las calderas de lecho fluidizado circulante en comparación con los hornos de carbón pulverizado:
1) Las calderas de lecho fluidizado circulante tienen un gran consumo de energía del ventilador y una alta resistencia del conducto de humos. En comparación con las calderas de carbón pulverizado, las calderas de lecho fluidizado tienen cabezales de presión de soplador primario, soplador secundario y soplador fluidizado más altos; el exclusivo dispositivo de placa de distribución de aire del lecho fluidizado y el sistema de combustión de recirculación de cenizas volantes hacen que la resistencia del sistema de suministro de aire sea mucho mayor que la del carbón. calderas Con respecto a la resistencia del suministro de aire de una caldera de carbón pulverizado, la presión de aire del ventilador de suministro de aire de una caldera de carbón pulverizado generalmente es inferior a 2 KPa, mientras que la presión de aire del ventilador de suministro de aire de una caldera de lecho fluidizado generalmente funciona por encima de 10 KPa. lo que resulta en un alto consumo de energía, alto ruido y grandes vibraciones. Generalmente, el ratio de consumo de electricidad de las calderas de lecho fluidizado circulante es al menos 4 a 5 mayor que el de los hornos de carbón pulverizado.
2) Las piezas de la caldera están muy desgastadas. Debido a las características de alta concentración y alta velocidad del viento de los materiales en las calderas de lecho fluidizado, el desgaste de los componentes de la caldera es relativamente grave. Aunque se han tomado medidas antidesgaste como moldes refractarios y resistentes al desgaste, pulverización y tuberías de zona de fase densa y diluida, la tasa de desgaste de la superficie de calentamiento en el horno de lecho fluidizado circulante es aún mucho mayor que la del carbón pulverizado. caldera en funcionamiento real. El tratamiento y reparación del desgaste de las paredes de los tubos en la unión de las zonas de fase densa y diluida es mucho más difícil que el de los hornos de carbón pulverizado.
3) El desgaste, agrietamiento y desprendimiento de la capa refractaria resistente al desgaste son problemas difíciles para las calderas de lecho fluidizado. Las calderas de lecho fluidizado utilizan muchas más piezas y cantidades de materiales refractarios que las calderas de carbón pulverizado. Sin embargo, debido a una selección inadecuada de materiales refractarios y resistentes al desgaste, tecnología de construcción irrazonable, control inadecuado de la temperatura durante el arranque del horno y el encendido, y calentamiento y enfriamiento excesivos, el vapor de agua evaporado en el material refractario no se puede descargar a tiempo, o la temperatura la tensión es demasiado grande, lo que resulta en una falla del material refractario que se agrieta y se desprende. El desprendimiento de materiales refractarios en la zona de fase densa destruirá las condiciones normales de fluidización del material del lecho y provocará la escoria del material del lecho. El desprendimiento de materiales refractarios en el separador, las patas de alimentación y el sistema de válvula de retorno bloqueará el sistema de retorno y provocará formación de escoria, lo que destruirá la circulación del material. La caldera de lecho fluidizado circulante se convertirá en una caldera de lecho fluidizado burbujeante. La capacidad de evaporación no puede aumentar. mantenido y la caldera se verá obligada a apagarse. Este problema no existe en las calderas de carbón pulverizado. Los accidentes que afectan al apagado de la caldera debido al desprendimiento y escoria de materiales refractarios en la tolva de ceniza fría de las calderas de carbón pulverizado son raros.
4) El tiempo de inicio del encendido es prolongado. Además de verse afectado por la velocidad de calentamiento del tambor, el tiempo de inicio del encendido de la caldera de lecho fluidizado circulante también está limitado por el aumento de temperatura del material de revestimiento de la capa refractaria y antidesgaste y el estrés térmico que puede soportar. Si la temperatura aumenta demasiado rápido, la tensión térmica del material de revestimiento de la capa refractaria y resistente al desgaste excederá la tensión térmica permitida y provocará grietas. Por lo tanto, existen requisitos estrictos sobre el tiempo de inicio del encendido y la velocidad de calentamiento de las calderas de lecho fluidizado circulante. El tiempo desde el arranque en frío hasta la carga completa de una caldera de lecho fluidizado circulante con un separador ciclónico enfriado por vapor generalmente se controla entre 6 y 8 horas. Dado que las calderas de carbón pulverizado no tienen una gran área de materiales de revestimiento refractarios y antidesgaste, el inicio del encendido solo considera la velocidad de calentamiento del tambor de vapor. El tiempo de encendido es relativamente corto y la carga de diseño se puede alcanzar en 5. a 6 horas en estado frío.
5) Las calderas de lecho fluidizado circulante tienen una amplia adaptabilidad a los combustibles, pero tienen requisitos estrictos en cuanto al tamaño de las partículas del carbón. El tamaño de partícula del carbón que se quema en calderas de lecho fluidizado circulante generalmente está entre 0 y 10 mm, y el tamaño promedio de partícula está entre 2,5 y 3,5 mm. Si no se cumple este requisito, se producirán consecuencias adversas durante el funcionamiento y la caldera no funcionará. poder lograr la evaporación diseñada. La temperatura del vapor principal es difícil de garantizar debido al alto contenido de carbono de las cenizas y la superficie de calentamiento está seriamente desgastada.
6) La cantidad de N2O generada es superior a la de los hornos de carbón pulverizado. En comparación con el proceso de combustión de los hornos de carbón pulverizado de alta temperatura, la temperatura de combustión de las calderas de lecho fluidizado circulante es menor y la cantidad de NOX (nombre general de NO, NO2 y otros óxidos de nitrógeno) es menor, pero la cantidad de N2O es más grande, que comúnmente se conoce como "la risa", es un tipo de gas de fuerte efecto invernadero que tiene un efecto destructivo sobre la capa de ozono atmosférico, provocando que los rayos ultravioleta irradien directamente la tierra y provoquen cáncer de piel.
Actualmente, la comunidad internacional está prestando más atención a las emisiones del "gas de la risa".
7) El desgaste de la superficie de calentamiento en la parte trasera de las calderas de lecho fluidizado circulante es mayor que el de los hornos de carbón pulverizado. La proporción de cenizas volantes en las calderas de lecho fluidizado circulante es menor que la de los hornos de carbón pulverizado, pero el tamaño de las partículas de las cenizas volantes es mucho mayor que el de los hornos de carbón pulverizado durante el funcionamiento, si el efecto separador es deficiente o el flujo de gases de combustión. La velocidad es alta, dañará el sobrecalentador y el economizador. Espere hasta que la superficie de calentamiento esté muy desgastada.
8) La tapa contra el viento, el componente central de la caldera de lecho fluidizado circulante, es fácil de usar. La erosión lateral entre los orificios de ventilación del cabezal de aire y el desgaste del cabezal de aire por el material del lecho de alta velocidad pueden causar fácilmente fugas de escoria en la cámara de aire, deterioro del efecto de fluidización, coquización y canalización, lo que afectará la carga de la caldera. El mantenimiento de la campana de aire es extremadamente difícil. Primero es necesario retirar y luego volver a ensamblar decenas de toneladas de material de lecho inerte en el tablero de distribución de aire. El ciclo de mantenimiento es largo y la demanda de mano de obra es grande. Los hornos de carbón pulverizado no presentan este problema.
9) Los costos de operación y mantenimiento son altos y el ciclo de operación es corto. El cuerpo de la caldera de lecho fluidizado circulante, incluida la capa refractaria y resistente al desgaste, la superficie de calentamiento de metal y la tapa de viento, están muy desgastados, lo que resulta en costos de mantenimiento diario más altos para el lecho fluidizado que para las calderas de carbón pulverizado. Dado que el cuerpo principal y el equipo auxiliar tienen más accidentes que los hornos de carbón pulverizado, el tiempo de funcionamiento acumulado continuo de las calderas de lecho fluidizado circulante es más corto que el de los hornos de carbón pulverizado. El tiempo de funcionamiento anual de los hornos de carbón pulverizado puede alcanzar más de 8000 h/año. mientras que para las calderas de lecho fluidizado es casi imposible que el ciclo de funcionamiento sea bueno llegar a los 100 días. Existe una cierta brecha en el cumplimiento de los requisitos para el funcionamiento seguro, estable y a largo plazo de los sistemas químicos.
10) Es difícil realizar un control automático de calderas de lecho fluidizado circulante. El sistema de combustión de las calderas de lecho fluidizado circulante es mucho más complejo que el de las calderas de carbón pulverizado. El control de la presión del lecho, la temperatura del lecho y el volumen de aire del sistema de retorno son cosas que las calderas de carbón pulverizado no tienen. El desgaste en el horno es grave y no se puede garantizar la presión y la confiabilidad del funcionamiento continuo de los puntos de medición de temperatura, y el control automático es mucho más difícil que el de los hornos de carbón pulverizado. Sería bueno si el control automático del horno. El sistema de viento y humo puede lograr un control automático de un solo impulso, mientras que los hornos de carbón pulverizado pueden lograr un control automático del sistema de combustión mediante depuración, lo que reduce la carga de trabajo de los operadores. Esto es algo que las calderas de lecho fluidizado circulante no tienen. En resumen, las calderas de lecho fluidizado circulante tienen más problemas de funcionamiento que las calderas de carbón pulverizado, y sus horas de funcionamiento continuo son más cortas que las de las calderas de carbón pulverizado. En la selección de la industria química, si el suministro de combustible de calidad es confiable, el combustible contiene. azufre Si la cantidad es baja, se pueden considerar calderas de carbón pulverizado. Tiene las ventajas de una combustión estable, tecnología de motor auxiliar madura, alto grado de automatización, fácil operación, ciclo de operación largo y volumen de mantenimiento relativamente pequeño. Operación segura y estable a largo plazo de los sistemas de la industria química. Por el contrario, si se basa en la quema de carbón de baja calidad, la calidad del suministro de carbón es inestable y la calidad del carbón tiene un alto contenido de azufre y estrictos requisitos de emisiones ambientales. Pertenece a la forma de calefacción, reducción de picos. y cogeneración, y tiene buenos costos de desulfuración Con buena adaptabilidad a diversas calidades de carbón, las calderas de lecho fluidizado circulante son una buena opción.