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三农公司公用车间锅炉系统培训2013年3月一、锅炉系统概况我公司共有型号为SHX25-1.6-WⅡ（1#炉）循环流化床锅炉一台，型号为SHX15-1.6-WⅡ（2#、3炉）循环流化床锅炉两台，共三台。锅炉形式：低温低压、双锅筒、横置式、自然循环、流化床燃烧、固态排渣、钢构架、室外布置（炉顶加防雨棚）锅炉整体结构双层布置，下层主要为出渣、放灰和排污；上层为锅炉的操作运转层。二、我厂锅炉系统主要工艺流程工艺流程1、物料循环燃烧系统流程2、风烟系统流程3、汽水流程高温旋风分离U型阀返料装置密相区一次风室CFBB炉膛料腿一次风返料风二次风二次风二次风机一次风机引风机除尘器烟囱尾部受热面省煤器省煤器空预器空预器分离后烟气CFB锅炉的主要工艺过程稀相区煤脱硫塔一次风返料风机冷渣机燃烧系统流程燃烧系统流程图炉膛煤仓螺旋给煤机空气预热器一次风（80℃）一次风（20℃）一次风机返料灰返料器返料风机返料风二次风机二次风一、炉膛及布风装置1、炉膛（燃烧室）—炉膛结构（光管水冷壁、下部敷设耐磨耐火材料）—炉膛形状（矩形截面）—炉膛是物料循环系统的组成部分，称为固体物料的提升段。燃烧室、分离器、返料器是循环流化床锅炉的三大核心部件，它们共同组成了循环流化床锅炉的物料循环系统。流化态模拟一、炉膛及布风装置2、布风装置2.1、风室—形状—等压风室，布风均匀风室作用：（1）起缓冲和布风均匀的作用。具有一定的容积使之具有一定的稳压作用，消除进口风速对气流速度分布不均匀性的影响，一般要求风室内平均气流速度小于1.5m/s。（2）具有一定的导流作用，尽可能地避免形成死角与涡流区。风室一、炉膛及布风装置2、布风装置2.2、布风板—组成：由风帽和钢板组成—作用（1）一是支承炉内物料的重量；（2）合理分配一次风，使物料达到良好的流化状态。（3）给通过布风板的气流以一定的阻力，使气流在布风板上具有均匀的气流速度分布，保证床料流化质量，维持流化床层的稳定，抑制流化床层的不稳定性，使得流化均匀、气泡小、不留死角；—整体性好，不易泄漏；一、炉膛及布风装置2、布风装置2.2、布风板重要参数：布风板阻力—布风板阻力越大，布风越均匀—布风板阻力应为床层阻力的25%—30%才可维持床层稳定运行，布风板阻力一般为3kPa左右。风室一、炉膛及布风装置2、布风装置2.2、风帽—风帽的作用：1、与布风板一起承载床料；2、提供一次风供床料流化，并使布风尽量均匀。风帽小孔气流具有足够的动量，避免粗颗粒沉积在布风板上；3、提供足够的阻力，在料层发生脉动时，阻止脉动加剧，保证平稳运行。—风帽采用ZG4Cr26Ni6Mn3Nre材料一、炉膛燃烧1、燃烧温度循环流化床的燃烧温度一般在850℃～950℃。2、灰的状态不同：流化床锅炉的灰粒不规则、带刺、具有切削性。3、燃烧方式不同：循环流化床锅炉为流化床燃烧方式。固定床燃烧一、炉膛传热方式炉底炉顶炉膛高度循环流化床锅炉炉内传热基本方式：1、颗粒对流换热固体颗粒聚集成颗粒团，颗粒团的温度与床温相同，当运动到受热面时，进行热量的传递。2、气体对流换热密相区占的热量少，气体的对流换热所占的份额小3、辐射传热对流和辐射传热为主辐射传热为主对流传热为主二、物料分离器我厂所用的物料分离器为绝热型旋风高温分离器烟气离开燃烧室顶部进入布置在燃烧室后面的绝热旋风分离器，在这里分离出来的粗颗粒燃料通过循环封闭管返回床层、烟气夹杂细灰尘，离开旋风筒顶部进入锅炉对流管束和尾部烟道。分离器的分离效率≥98%，分离器上部采用耐热、耐磨磷酸盐异型砖，分离器锥体采用耐热、耐磨浇注料浇筑而成，防磨性好，能适应无烟煤反应性差的特性，使用安全可靠。离心式分离器热惯性小，启动时间短不易结焦一般来说高温旋风分离器内温度应控制在850-950℃左右二、物料分离器作用：把从炉膛飞出的固体颗粒从烟气中分离出来实现了燃料循环燃烧，提高了燃烧效率保留足量的固体颗粒，顺利完成传热高温旋风分离U型阀返料装置密相区稀相区CFBB炉膛分离后烟气一次风料腿一次风室二、物料分离器旋风分离器进口形式：切向蜗壳进口风速：＜15m/s二、物料分离器123451、2、可捕集4、多次碰撞随机3、5、逃逸基本原理：离心分离，高速旋转运动,密度大的颗粒被甩到筒壁面,实现了与密度小的气体的分离。物料进入旋风分离之后，大颗粒的灰贴壁走，顺着外筒壁向下进入回料装置；小颗粒的灰及风则较轻走中间，通过中心筒随烟气去尾部受热面。二、物料分离器旋风分离器中心筒（喉管）分离器喉管采用ZG4Cr26Ni6Mn3NRe材料。分离器喉管顶采用磷酸盐浇筑料浇注而成。二、物料分离器重要概念：循环倍率内循环外循环定义：单位时间内通过料腿的灰量与给进的燃料量的比值（一般循环倍率约15—20左右）。循环流化床锅炉的物料循环分为内循环和外循环。内循环量：炉内贴壁回灰流量除以给煤量为内循环量外循环量：从回料器返回的灰量除以给煤量为外循环量。外循环的作用为保障内循环良好。一般设计循环流化床锅炉的流化速度为5～5.5m/s，目的是为了增加锅炉内循环量，延长锅炉的燃烧时间。二、物料分离器三、固体物料回送装置回送装置的作用：将分离器分离的高温固体颗粒稳定地送回压力较高的燃烧室内，并且保证气体反窜进入分离器的量为最小。对回送装置的要求:(1)物料流动稳定；(2)无气体反窜；(3)物料流量可控回送装置组成立管：形成足够的料封，形成足够的压差来克服分离器与炉膛之间的负压差，防止气体反窜进入分离器。阀：调节和开闭固体颗粒流动三、固体物料回送装置U型阀返料装置循环灰料腿分离后烟气密相区CFBB炉膛旋风分离器稀相区返料风从高温旋风分离器分离出来的床料(固态物料)经过料腿进入U型阀，床料被高压头(10--30KPa)空气流化，再返回炉膛内的密相区，形成床料的再循环。一般来说，通过控制返料风的压力头来确保CFB锅炉返料的不断循环。三、固体物料回送装置物料回送机构——回料阀回料阀有机械式与非机械式U型阀属于非机械式阀U型返料器结构见右图左风室为返料风，右风室为松动风左风室上的布风板上的床为流化床，流化膨胀到上顶板上多一点，以实现将灰粒送到炉膛。右风室上的布风板上的床为移动床，通风量少，仅为了使灰粒产生移动，将灰粒移动到左边的流化床。一般控制料腿直管段的下部压力在-30～-10Pa之内。高压流化风松动风返料风三、固体物料回送装置U型返料器虹吸原理，顺畅回料；良好的自平衡功能，返料流畅，自动平衡返料有效防止烟气反窜三、固体物料回送装置物料怎样实现从压力低的分离器流向压力高的炉膛？循环回路压力关系P=0P0P0P0三、固体物料回送装置物料怎样实现从压力低的分离器流向压力高的炉膛？1：直接回料2：密封阀回料三、固体物料回送装置自平衡回料原理U型阀又称“自平衡阀”，自平衡回料是怎么实现的呢？高压流化风水管U型回料阀U型返料器三、固体物料回送装置自平衡回料原理U型阀又称“自平衡阀”，自平衡回料是怎么实现的呢？U型返料器ΔP1ΔP2小流量大流量三、固体物料回送装置自平衡返料原理：返料器里有返料风和松动风，由返料风机提供，它使得物料具有液体的性质——从高处向低处流(炉膛回料进口处位置最低)，料腿内积累一定厚度的细灰，并形成一定的料位差，物料的料位高度差形成压力差，回料器内压力大于炉膛底部压力，在料位差和返料风的作用下细灰被压回炉膛，所以物料能够顺畅返回炉膛。三、固体物料回送装置1、冷却料层2、为大颗粒流化起润滑作用。返料灰的作用三、固体物料回送装置四、给煤装置我厂锅炉采用螺旋给煤机螺旋给煤机由于具有设备简单、价格低、密封性能好等优点，早期的循环流化床锅炉大多数采用螺旋给煤机给煤。因为早期的锅炉容量普遍较小，给煤口少，一般布置在锅炉前墙，这恰好有利于螺旋给煤机布置。随着锅炉容量的不断增大和运行实践的检验，发现螺旋给煤机还存在许多问题而不能保证锅炉安全经济运行的要求，如磨损问题、煤计量问题以及较长螺旋易卡死或扭坏等。四、给煤装置五、燃料系统流程储煤棚往复式给煤机1#、2#输煤皮带斗式提升机3#输煤皮带原煤斗螺旋给煤机炉膛五、燃料系统流程我厂锅炉燃煤要求：Ⅱ类无烟煤Qner，ar=21880KJ/Kg（5232kcal）粒度：0～8mm(0～2mm＜40%)五、燃料系统流程名称符号单位数值收到基含碳量Car%56.5收到基含氢量Har%3.7收到基含氧量Oar%5.2收到基含氮量Nar%0.4收到基含硫量Sar%0.4收到基灰分Aar%24.6收到基水分Mar%9.5收到基低位发热量Qnet，arKJ/Kg21880干燥无灰基挥发分V%4.9五、燃料系统流程煤颗粒燃烧煤粒在循环流化床锅炉内燃烧是非常复杂的过程，由于炉内温度比较低（850—950℃），煤颗粒进入燃烧室后大致经历一下四个连续的过程：1、煤粒被加热和干燥；2、挥发分的析出和燃烧；3、煤粒膨胀和破裂；4、焦炭燃烧和再次破裂及碳粒磨损。循环流化床锅炉燃煤水分比较大，10%左右，因此煤粒送入炉膛与900℃左右的物料强烈混合，被加热干燥把水分蒸发掉。当煤粒加热升温到一定温度时，首先释放出挥发物。对于细小的微粒，挥发物的析出释放非常快，而且释放出的挥发物将细小煤碳粒包围并立刻燃烧，产生许多细小的扩散火焰。这些细小的微粒燃尽所需要的时间很短，一般从给煤口进入炉床到从炉膛出口飞出炉膛一个过程就可燃尽，不需要循环返送炉内再燃烧。但对于那些不参加物料再循环也未被烟气携带出炉膛的较大颗粒，其挥发物析出就慢的多。如平均直径3mm的煤粒需近15s时间才可析出全部的挥发物。另一方面，大颗粒在炉内的分散掺混也慢的多。由于大颗粒基本沉集于炉膛下部，给入氧气又不足，因此大颗粒析出的挥发物往往有很大一部分在炉膛中部燃烧。平均直径2mm的颗粒燃尽时间需要50s左右，更大的煤粒甚至达几分钟。一次爆裂燃烧二次爆裂六、风烟系统风烟系统流程炉膛返料风机返料风二次风机二次风返料风机一次风分离器炉膛出口烟气对流管束省煤器空气预热器引风机除尘器脱硫塔烟囱六、风烟系统一次风primaryair首先参加燃料燃烧的那部分空气。在流化床燃烧时从风室穿过布风板送入料层的流化空气。一次风作用：1、起流化作用。2、起初步燃烧作用。六、风烟系统二次风secondaryair随一次风后参加燃料燃烧的那部分空气。在流化床燃烧时从布风板一定高度送入炉膛的空气。二次风作用：1、起再次燃烧作用，补充燃烧氧量不足。2、起扰动作用。风量调节风量调整的基本原则：对风量的调整原则是在一次风量满足流化的前提下，相应地调整二次风。运行中一次风量即使在低负荷时，也不能低于临界流化风量。在运行时以此作为风量调整的下限，如果风量低于此值，料层就可能流化不好，时间稍长就会发生结焦。二次风量的调整主要是依据烟气中的含氧量多少，通常以预热器后的氧量为准，一般控制在4-6%左右，如含氧量过高，说明风量过大。风量调节对于循环流化床锅炉的风量调节，不仅包括一次风量的调节、二次风量的调节，有时还包括返料风的调节与分配等。（1）一次风量的调节。一次风的主要作用是流化物料同时提供燃烧所需部分氧气。基于这一点，一次风量不能低于运行中所需的最低风量。风量过低，燃烧不能正常流化，影响锅炉负荷，还可能造成结焦；风量过大，炉膛下部难以形成稳定燃烧的密相区，对于循环流化床锅炉，大风量增大了不必要的循环倍率，使受热面磨损加剧，风机电耗增大。因此，无论在额定负荷还是在最低负荷，都要严格控制一次风量使其保持在良好的流化范围内。一次风量的调节对床温会产生很大影响，给煤量一定时一次风量增大，床温会下降；反之上升。因此调整一次风量时，必须注意床温的变化，应使其保持在要求的范围之内。通常在运行中，通过监视一次风量的变化，可以判断一些异常现象。如，风门未动、送风量自行减小，说明炉内物料增多，可能是物料返回量增加的结果；如果风门不动、风量自动增大，说明物料层变薄，阻力降低，原因可能是煤种变化，含灰量减少；或料层局部结渣，风从料层较薄处通过；也可能是物料回送系统回料量减少等。因