第2讲循环流化床锅炉的构造及工作原理

第2讲循环流化床锅炉的构造及工作原理一燃烧室的结构型式二布风装置三点火装置四物料分离器五固体物料回送装置一、燃烧室（又称炉膛）的结构型式炉膛结构主要由以下三种：（1）圆形炉膛（2）方形炉膛又分为正方形和长方形两种（3）下圆上方型常见的为方形炉膛结构。方形结构的炉膛的优点是密封好，锅炉体积相对较小，锅炉启动速度快。启动时间一般仅是由耐火砖砌筑的炉膛锅炉的1/3~1/4。缺点是水冷壁磨损较大。炉膛的作用流化——燃烧——传热炉膛换热型式:对流换热和辐射换热主要以对流换热为主方形燃烧室结构：炉膛四周由水冷壁围成。为防止烟气和物料向外泄露，一般采用膜式水冷壁。这种结构的常常与风室、布风板连成一体，悬吊在锅炉刚架上，可以上下自由膨胀。为了减轻水冷壁受热面的磨损，目前已投运的锅炉均在炉膛下部密相区水冷壁内侧衬有耐磨耐火材料，厚度一般小于或等于50mm，高度根据锅炉容量大小和流化状态确定。一般在2~4m范围内。炉膛的结构及形状•瘦而高，净高大于25米，最低也要大于23米。•炉膛为矩形，深度不大于4.6米。（考虑二次风的穿透能力，裤衩型）•中小型CFB锅炉，炉顶倾角为7度。•浓相区水冷壁倾角为72度，给煤口入口倾角为45度。•下部为浓相区--流化速度4-5米。•上部为稀相区--流化速度5-6米。•炉膛四周是鳍片式水冷壁，一般外径为60或57mm,壁厚为5mm。材质为20G，节距为80或100mm,鳍片厚度为6mm。炉膛中的设备•水冷屏：116MW热水和小型锅炉不需要•汽冷屏：完成过热热需要，小型锅炉有些有设计•水冷屏+汽冷屏：蒸发量在220t/h以上锅炉有设计•煤泥入口：在炉膛顶部•二次风入口：在6--9米•返料口：在6--7米炉膛浓相区的结构布置•给煤口：距布风板1.5--2.0米•回灰口：距布风板1.5—2.0米（45度变30度）•二次风口：上二次风距布风板3--5米。下二次风距布风板1.7--2.5米•播煤风口：扁矩形•压力测点：两层或三层布置•温度测点：两层或三层布置•石灰石入口：单独送人、和煤一起送、和回料一起送或走二次风口•床上油枪点火：•生物质给料口：和煤一起，单独。•埋管：CFB没有。•浓相区最底部：水冷布风板（床）炉膛内重要参数•炉膛温度：850--950℃•炉膛设计安全压力：2450Pa•MFT保护定置：1500Pa（经验）•最高承受压力：8900Pa•料层压差（浓相段压差）6000--9000Pa，点火时4000Pa（经验）•炉膛压差（稀相段压差）50--1500Pa（经验）•炉膛出口负压：20--50Pa浓相段浇注料•浇注料作用：防磨（延长炉子寿命），保证浓相区温度•浇注料厚度：60—80mm锅炉大型化后炉膛的变化CFB锅炉炉膛内部的燃烧过程正常燃烧时，在一次风机的作用下，具有一定数量和动能的空气，经床下启动燃烧器、水冷风室、床上风帽，将床上物料（煤+炭火+返料灰+石灰石）吹起来，较大的颗粒在其自身重力作用下向下跌落，与吹起来的粒子发生碰撞、产生破碎，不断更新粒子的燃烧外表面，使燃烧即快又好。在上升的火焰和炭火流中，既有分子团的不断形成与扩散，又有物料的强烈碰撞与返混，使燃烧的炭火流就像金色的喷泉充满整个炉膛空间。由于流化速度比较高，离开炉膛的烟气要带走一定数量的灰，经过旋风分离器、上料腿、回料阀、下料腿，再一次回到床上参加流化、燃烧、传热，顾名思义，叫循环流化床锅炉。二、布风装置流化床布风装置主要由布风板（包括花板和风帽）、隔热层、风室和风道组成。布风装置的主要作用有：（1）支撑床料。（2）均匀布风。（3）流化床料。（4）及时排出流化性能差、在布风板上沉积的大颗粒，避免流化分层。布风板对布风板的要求是:•布风板阻力越大，布风越均匀。•布风板阻力应为床层阻力的24%--30%才可维持床层稳定运行。布风板上安装风帽、砌筑隔热层。隔热层分三层砌筑：密封层32mm绝热层60mm不大于135mm耐火层不大于35mm布风板的型式风帽风帽的作用：是使进入流化床的空气产生第二次分流并具有一定的动能，以减少初始气泡的生成和使底部粗颗粒产生强烈的扰动，避免粗颗粒的沉积，减少冷渣含碳损失。风帽还有产生足够的压降、均匀布风的作用。风帽分类：（1）小孔径风帽（2）大孔径风帽常用的风帽为大孔径钟罩式风帽风帽设计参数•设计风帽阻力：由三部分阻力组成，一般在2500Pa--3500Pa之间•风帽孔型：水平（系数1.95）或下倾10度（系数1.65•风帽开孔率：3%--3.5%例：HG风帽HG水冷布风板HG风帽风室风室的作用：起到均流和稳压的作用，使气体从风室进入后降低流速，将动压变为静压。对风室的要求：（1）具有一定的强度和较好的气密性，在工作条件下不变形、不漏风。（2）具有较好的均流和稳压作用。（3）结构简单，便于维护检修，且风室应设有检修门和放渣门。三、点火装置点火过程:（1）床料加热固定床点火流化床点火（2）试投燃料间断投煤（3）过渡到正常运行床下启动燃烧器必须设置火检（FSSS--MFT），防止爆炸。点火燃烧器床上点火燃烧器床下点火燃烧器作用：•点火（手动、远控、自动）•低负荷稳燃(自动)作用：•点火助燃•低负荷稳燃(自动)大型循环流化床锅炉采用的风道燃烧器四、物料分离器物料分离器的作用：是将大量的高温固体物料从烟气中分离出来，送回到燃烧室，以维持燃烧室内较高的固体颗粒浓度，并保证燃料和脱硫剂多次循环和反复燃烧。物料分离器的分类（1）按分离原理分类–离心分离（常用）–惯性分离–组合分离（2）按进口温度分类–高温分离（常用）–中温分离–低温分离（3）按是否冷却分类–绝热式（小机组）–水（汽）冷式（大机组）旋风分离器高温旋风分离器是目前国际上采用的较为普遍的一种分离器。它是利用惯性离心分离的原理设计。旋风分离器的分离效率直接影响锅炉的安全、稳定、经济运行。对循环倍率、燃烧效率、稳定燃烧、带负荷能力、脱硫效率等都有决定性影响。是燃烧心脏的心脏。实例：HG-440t/hCFBB旋风分离器•外径：8084mm•内径：7360mm•进口：下倾10°•中心筒偏置•中心筒呈倒锥形•进口外缘加帽檐分离器内部重要部件——中心筒高温绝热旋风分离器组成及结构特点•进口段（导流加速段）•圆筒体•锥体•中心筒高温绝热式旋风分离器筒体结构表面为耐磨耐火材料层高温绝热旋风分离器的优缺点•优点–结构简单–分离效率高•缺点–热惯性大，启动时间长–易结焦–体积庞大，布置困难为克服上述缺点，冷却型高温旋风分离器诞生了。汽（水）冷分离器结构特点–汽冷（水冷）优缺点•优点–热惯性小，启动时间短–不易结焦•缺点–制造工艺复杂，昂贵为克服水（汽）冷型旋风分离器制造工艺复杂缺点，方形分离器诞生了。方形分离器结构特点–方形优缺点•优点–不易结焦–制造工艺简单–成本低•缺点–分离效率普通旋风分离器方形分离器炉膛炉膛方形分离器的改进切角带加速段小结：三代分离器（离心式）五、固体物料回送装置组成：回料装置一般由上料退、回料阀和下料腿组成。作用：（1）形成稳定的灰循环（料位重力压差）（2）防止烟气反窜（3）将负压区的灰送到正压区思考：物料怎样实现从压力低的分离器流向压力高的炉膛？物料回送机构——回料阀（非机械阀）U型阀U型阀工作过程回料阀的作用•防止烟气反窜•形成自平衡送灰回料阀的阻力：回料阀空床阻力4000帕--5000帕左右回料阀的内部工作状态：回料器内的两个状态（松动、流化）CFB锅炉燃烧过程中的七个状态•炉膛浓相区--------紊流状态•炉膛稀相区--------高速流化状态•旋风分离器--------旋转状态•上料腿------------移动状态（不是流动）•回料器------------鼓泡状态+流化状态•下料腿------------流动状态自平衡回料原理U型阀又称“自平衡阀”，自平衡回料是怎么实现的呢？ΔP1ΔP2小流量大流量回料阀工作要求：保证输送风一定大于松动风。回料阀的调整方式有以下几种：•风帽数量不等•风帽相等，开孔数量不等•开孔数量相等，孔径不等•风管相同，风门调整•风管不同，开孔不等回料灰的八个作用•减少尾部受热面的磨损•再生脱硫•回收可燃质，提高燃烧效率•调节床温•调节床压•调节负荷（调节燃烧）•调节汽温•调节汽压小循环量大循环量容积式风机提供返料风返料风的要求：•压头高、流量小•流量基本不随压头变化容积式风机如：罗茨风机罗茨风机工作原理罗茨风机工作方式罗茨风机出力可自动调节，返料灰多风压自动加大，返料灰少风压自动减小。返料风机采用的运行方式：一用一备（220t/h以下锅炉）两用一备（220t/h以上锅炉）实例：HG-440t/h回料阀•回料阀为U型阀，并采用了分叉管技术。•两个阀体水平夹角为105°布置。•循环物料返回点和燃料供入点增加大型CFB锅炉回料阀结构（外置床）