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滚筒烘干机研究历史与现状

时间:2015-08-18返回列表

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伴随着循环流化床锅炉,灰渣物理显热回收出现了很多技术流派。滚筒烘干机推出后迅速打开了市场,短短几年时间里,流化床冷渣器几乎完全退出了市场。发电循环流化床锅炉唯独能接受的灰渣物理显热回收装置是滚筒烘干机。

一、滚筒烘干机的企业研究

滚筒烘干机起源于电力生产的迫切需要。因此,开始的研究也是发自企业。但由于相关专业知识的不平衡,来自企业的研究出现了明显的物理错误。典型的错误包括:灰渣比热选为高温灰渣比热、错误认识传热温差、将烘干机传热面积当作纯几何量……这些错误对滚筒烘干机的技术发展,既没有促进作用也没有体现出任何妨碍。其原因是这些厂家完全依赖经验设计,几乎没有理论的指导作用。

滚筒烘干机

二、滚筒烘干机的实验室研究

1、滚筒烘干机传热模型的问题

滚筒烘干机的实验室研究传热模型的问题主要表现在以下几个方面:

(1)借用旋转机械的传热模型(如回转窑)———忽略了热过程的区别,没有火焰,没有耐火材料,但忘记了滚筒烘干机不是回转窑。

(2)假设灰渣颗粒床温度均匀,但实际上存在运动核心区和高温核心区,温差有数百度。

(3)没有认识到实际传热温差内容。实际传热温差应该是参与传热的灰渣温度与冷却水温度之差,采用平均灰渣颗粒床温度或单根热电偶测量温度与冷却水温度之差作为传热温差是不对的。

(4)没有意识到传热面积是物理量,只有在稳定运行时,才可以按比例划分传热性质。

(5)没有认识到传热系数不仅是操作参数和系统的函数(常规换热器),还是灰渣处理量、滚筒几何结构、排渣温度的函数。

2、基本传热公式的辨析

传热系数是设计结构、操作参数(转速和填充率)、运行状态(灰渣进出口温度)的函数。需要说明的是,传热系数应该统一用烘干机表观传热系数表述,而不能用局部传热系数或瞬时传热系数表述。否则将误导滚筒烘干机的设计。

滚筒烘干机

3、实验室测量的物理意义辨析

(1)灰渣温度

滚筒烘干机设计需要的是代表灰渣携带热量的温度。因此,实际测量时应该关照热量的表述。由于灰渣是假冷的,即灰渣冷却时首先冷却的灰渣颗粒表皮,热电偶测量的温度不能准确标示灰渣携带的热量。因此,需要用灰渣颗粒的冷却曲线(实测的灰渣表皮温度与灰渣核心温度随时间变化曲线)修正。

另一方面,由于滚筒旋转形成灰渣床的高温核心区,如果没有相应措施,高温核心区与周边区域很难混合,这种灰渣床的温度不均匀将延续到滚筒出口。这样,滚筒烘干机热电偶测点位置的选取需要照顾到单位时间(可以以小时为单位)的平均值,即只能在滚筒烘干机的出渣罩下游测量灰渣温度,但此时灰渣已经开始向大气散失热量一段时间,需要进行散热修正。

(2)滚筒运动导致的高温核心区

计算机模拟和实验室测量都显示,滚筒旋转形成了运动核心区。这种核心区以小尺寸颗粒、密度轻颗粒为主。对于滚筒烘干机,运动核心区得不到及时冷却,成为高温核心区,这个核心区妨碍灰渣热量回收。模拟的运动核心区和200mm水冷滚筒上实测的灰渣颗粒床温度分布,证明确实存在这样的核心区。

(3)滚筒热效率

由于滚筒烘干机是旋转工作的,传热学的基本原理不能直接使用,需要按照滚筒工作状态确定基本传热原理的使用方法。

三、滚筒烘干机的工业产品

1、灰渣处理量

各机组灰渣处理以300MW机组为例。如果锅炉较大燃煤量200t/h,灰分40%,则总灰渣量为80t/h。如果飞灰占总灰量的50%,进入烘干机的灰渣量只有40t/h。若平均分配到3个滚筒烘干机则每个烘干机的平均灰渣处理量只有10~15t/h。考虑到极端情况,只有2台烘干机工作,有25t/h灰渣处理能力也足够了。

2、出渣温度

滚筒烘干机的出渣温度是决定下游出渣设备选择的关键参数。冷却到100℃以下的灰渣可以安全的用皮带输送,但需要保证任何情况下滚筒烘干机出渣温度都不高于皮带耐受温度。假设燃用灰分35%的煤种,飞灰和底渣各占50%时,每台烘干机的灰渣处理量不超过30t/h。

滚筒烘干机

四、滚筒烘干机的故障对策

(1)漏渣:漏渣的主要原因是灰渣进口密封不好。螺旋回送密封技术,设计简单,密封效果好,基本可以消除漏渣现象。

(2)漏水:如果滚筒烘干机不出现磨损减薄导致压力水外泄,则漏水主要发生在旋转接头。目前已有产品可以保证3年不漏水,只要选对生产厂家,漏水已经不是问题。

(3)穿渣:穿渣主要是由于炉膛压力直接传导到滚筒烘干机内。通常炉膛压力在10~20kPa数量级上,如果经过锅炉排渣系统传导到滚筒烘干机中,压力至少在10kPa数量级,足以将灰渣直接送到烘干机出口。穿渣不仅造成文明生产环境的破坏,还浪费了本应回收的热量。机械拦截可以有效消除穿渣现象。

以上总结了滚筒烘干机之前各方面的研究工作与成果,后面又总结了滚筒烘干机现阶段应用主要出现的问题。红星是资深的滚筒烘干机生产厂家,集研究、设计与制造为一体,我们会不断总结与进步,分享更多好的技术与设备。

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