循环流化床锅炉运行优点及体会

1、 河南能信热电有限公司助理工程师评定论文论文题目： 循环流化床锅炉运行优点及体会 部门： 安全监察部 姓名： 葛争鸣 二0一四年九月目 录.2摘 要.4第一章 概 述.4 §1-1 本课题主要设计内容.4 §1-2 国内外循环流化床锅炉机组发展概况.5§1-3 我国开发循环流化床技术现状和今后的发展趋势.8第二章 循环流化床锅炉基本原理及主要设备.9 §2-1 循环流化床的基本原理.9 §2-2循环流化床锅炉主要设备.10第三章 循环流化床锅炉特点.13 §3-1循环流化床锅炉特点.13第四章 循环流化床锅炉存在的问题及优缺点.14&

2、#167;4-1 循环流化床锅炉存在的问题.14§4-2 循环流化床锅炉的优缺点.15第五章 循环流化床锅炉机组运行特性分析.18§5-1 循环流化床锅炉的冷态试验.18§5-2 循环流化床锅炉循环回路的温度特性.20第六章 循环流化床锅炉运行中常见问题与处理方法.29§6-1 循环流化床锅炉运行中常见的问题.29§6-2 循环流化床锅炉运行中常见的问题的处理方法.30第七章 结 论.32§7-1 设计心得.33§7-2 参考文献.34§7-3 致 谢.35摘 要循环流化床锅炉燃烧技术是 20 世纪80 年代发展起

3、来的一种新型清洁煤燃烧技术。循环流化床锅炉，其煤种适应好，可以燃用各种烟煤、无烟煤，也可以燃用褐煤等低热值燃料。具有较高的环保特性和较强的煤种适应性，尤其在燃烧劣质煤方面具有非常明显的优势，因而得到迅速发展。近年来我国锅炉行业采用自主开发和引进技术,在循环流化床燃烧技术上取得了长足进步,在75220 t/h容量等级上自主开发具有独立知识产权的循环流化床燃烧技术基本上占领了国内市场。循环流化床就是以流态化理论为基础，通过分离器建立循环燃烧和吸放热过程的装置，主要由布风板、炉膛、分离器、回料器等4部分构成。锅炉设计数学模型的影响因素多,而且至今循环流化床炉型还不是十分成熟。因此,锅炉厂设计出的产品

4、,尤其是首台投入商业化运行的循环流化床锅炉,一般来说问题都不会少。如果仅仅简单地从设计室凭理论对其进行改善,则修改的效能将会十分低下。如果结合已投运锅炉的生产实践并融入相对应的理论分析,再借鉴其他锅炉厂成熟运行数据,修改完善的效能将大大提高,从而获得优秀的商业化运行实绩。 第一章 概述§1-1 本课题主要设计内容本文针对循环流化床的发展前景、循环流化床的结构、运行特性和循环流化床锅炉的技术现状，介绍了循环流化床的基本结构、基本原理和运行特性的分析。系统的描述了大型循环流化床的主要设备。§1-2国内外循环流化床锅炉机组发展概况在近二十多年里，为了开发、完善循环流化床燃烧技术，

5、世界上各工业国家技术，人力财力等各方面都作了大量投入，而走在世界前列的仍然是几个比较发达的资本主义工业国家。目前国外主要开发研制单位和生产厂家有德国鲁奇LURGI公司，芬兰奥斯龙（AHLSTRJOM）公司、美国巴特尔（Battelle）研究中心、美国福斯特惠勒（FosterWheeler）公司，德国巴布科克和斯坦缪勒公司，瑞典斯图特斯维公司、美国的燃烧工程公司和法国斯坦因公司引进德国鲁奇公司的技术，也是当今世界上循环流化床锅炉生产能力较强的厂, 虽然开发，研制，生产循环流化床锅炉的公司，厂商较多，但从循环流化床锅炉设计结构特点上可分为三大流派。1.德国鲁奇公司为代表的鲁奇型循环流化床锅炉，鲁奇

6、公司是世界上开发循环流化床锅炉最早的公司之一。该公司在长期大量生产和试验的基础上，逐步形成了较有特色的循环流化床技术，在循环流化床锅炉研究和设计上处于领先地位，。八十年代末利用鲁奇循环流化床技术已生产40多台，最大容量的循环流化床锅炉为499TH。鲁奇型循环流化床的特点主要有：（1）循环系统内设主床燃烧室和外置泡床换热器，在主床上部布置少数屏式受热面；再热器和过热器受热面布置在外置换热器和对流烟道之中，运行时，通过调节燃料量和经过外置换热器的热灰流量，控制炉膛温度和蒸汽温度。（2）根据燃料特性差异，循环速度在499MS之间变化，炉膛出口烟气中的固体物料含量在530KGM3相应的循环倍率在304

7、0以上。（3）采用分段送风燃烧方式，一次风从面风板下部送入燃烧室，二次风从布风板上部一定高度送入炉膛中，一、二次风量比为4：6，过剩空气系数A115120，这样可以做到，在燃烧室下部的密相区为低氧燃烧形成还原气氛；在二次风口上部为富氧燃烧，表成氧化性气氛，通过合理地调一、二次风比，可维持较理想的燃烧效率和有效地控制NOx生成量。（4）炉膛出口布置高温旋风分离器，分离器入口处烟温约850。分离器采用钢壳结构，内衬耐火和防磨衬里。分离效率可达99。鲁奇型的循环流化床锅炉运行的机动性、经济性、燃料适应性以及排放技术水平都有优良的业绩，它的缺点是锅炉岛系统结构复杂，厂用电高，有磨损问题、投资最高。2.

8、奥斯友公司开发的百炉宝（Pyroflow）型循环流化床技术。该公司是目前世界上生产循环流化床锅炉最多的一家跨国公司。已生产各种容量循环流化床锅炉120多台，遍布世界各地，这家公司从七十年代初就投入大量人力、财力，建有大型试验站，专门从事开发适合各种燃料的循环流化床技术，八十年代末生产最大的循环流化床锅炉420t/h，在内江工程和茂名工程上该公司中标。百炉宝循环流化床锅炉特点： （1）不设外置热交换器，循环流化床锅炉主要由燃烧室，高温旋风分离器、回料器、对流烟道等组成。有的还配有冷渣器。（2）燃烧室分为上、下两部分，下部由水冷壁延伸部份，钢板外壳及耐火砖衬里组成；上部炉膛四周为膜式水冷壁，过热器

9、一、*布置在炉膛顶部或尾部烟道上方，二级过热器用钢管制作，布置在炉膛中部，这是百炉宝型循环流化床锅炉独有的设计结构。（3）采用高温旋风分离方式，最高入口烟温可达950。该分离器可布置在炉前面、炉两侧或炉膛与尾部烟道之间，布置方式灵活，多采用高循环倍率，分离效率可达99。 （4）一、二次风基本各占50，燃料不仅在炉膛下部燃烧，而且还随着气流上升，使整个炉膛都可用来燃烧，沿水冷壁高度的烟气温度比较均匀。在低负荷时，物料循环量减少，燃烧集中在炉膛下部，逐步过渡到鼓泡床运行方式。（5）锅炉本体布置结构紧凑，耗钢量比鲁奇公司的循环流化床锅炉少得多，厂用电也少得多。从投运和几十台炉子统计看，锅炉出力、参数

10、、热效率，燃料适应性，操作控制和排放水平都达到令人满意的水平，可用率高达98。3.美国福斯特惠勒公司为代表的第三种流派。该公司具有一百多年制造锅炉的历史，从70年代初开始开发制造流化床锅炉，迄今已生产50多台，遍布世界各地，该公司认为他们开发的循环流化床锅炉是在鼓泡床技术上的自然延伸和发展，集煤粉炉、鼓泡床炉与循环流化床的长处于一体，设计生产出别具特色的福斯特、惠勒型循环流化床锅炉，其主要特点是： （1）采用汽（或水）冷旋风分离器，这种分离器既是加热部件，又起分离作用，分离器壁面用膜式鳍片管制成，涂有耐热防磨衬里，其厚度在5070MM，仅是鲁奇公司和百炉宝型分离器衬里壁厚350450MM的15

11、16，冷炉启动快，适合变负荷运行。 （2）在炉膛内设有内置床（LNTREX），这有利于炉子大型化，可多布置受热面，因此该公司目前正在设计25万千瓦机组的循环流化床锅炉。 （3）整个分离器在结构上和热膨胀方面与锅炉为一体，构成外壳的水冷壁或汽冷壁与锅炉水循环系统或过热器系统相连，结构紧凑，其优点是可充分利用空间布置受热面。简化和减少了高温管道和热膨胀点、降低造价和设备维修费。水冷（或汽冷）壁外壳可采用标准的绝热材料和外护板有效降低辐射热损失。减少设备重量，简化了支吊系统。可节省安装时间和成本。（4）回料系统采用一个工作速度很低的流化床密闭缸，用溢流量来调节循环物料量。这种系统具有自平衡功能，并充

12、当旋风分离器与主床之间的密封。近几年来，各公司为了扩大自己的市场范围，通过许可证转让，办合资厂等方式把自已的势力扩大到世界各地，例如鲁奇公司把自己的循环流化床技术转让经美国CE公司和法国SI公司、奥斯龙公司在美国建有PYROPOWER分公司、福斯特惠勒公司向日本、南朝鲜转让了许可证，他们各自在世界上形成了自己的技术势力范围。其他各公司，例德国的斯坦缪勒公司和巴布科克公司、美国巴特尔研究中心、瑞典斯图特斯维克公司、加拿大巴布科克公司前苏联等也都开发研制循环流化床锅炉，其中大部份都是在引进技术基础上发展起来的，只有少数公司，如斯图特斯维克公司开出有自己特色的循环充化床锅炉，由于这些公司产量较少，所

13、以技术水平、生产能力方面都不能与鲁奇、奥斯龙、福斯特惠勒公司相比。目前各种类型的循环流化床锅炉还在不断地进行改进和完善，正在向高参数、大型化发展，与此同时，增压循环流化床燃烧技术也在开发试验之中，增压床燃气一蒸汽联合循环发电，可大大提高电厂的热效率，因此循环流化床燃烧技术必将引起火力发电技术领域内一场深刻的变革。§1-3 我国开发循环流化床技术现状和今后的发展趋势应该说中国也是开发流化床燃烧技术较早的国家，从七十年代开始一些大专院所和企业就研制出小容量的循环流化床锅炉，迄今已有东锅、哈锅、武锅、济锅、杭锅等锅炉制造厂与西交大、浙大、清华、东南大学、中科院热物理所、西安热工所、上海成套

14、所等共同研究、试制出2TH、4TH、6TH、10TH、35TH、65TH、130TH的鼓泡床锅炉2000多台（东锅厂引进FWEC技术生产的210TH沸腾炉已出口巴基斯坦）。研制出10TH、20TH、35TH、65TH、75TH的循环流化床锅炉几十台，引进奥斯龙的410TH和220TH循环流化床锅炉将安装在四川内江电厂和广东茂名石化公司。哈锅厂用600万美元购买了奥斯龙公司一套220TH循环流化床锅炉图纸为大化提供2台5万千瓦机组锅炉。中科院热物理利用联合国教文捐款170万美元，正在开发大型循环流化床技术，据悉与武锅合作将研制220TH循环流化床炉子，为了赶超世界先进水平，机电部、能源部、国大办

15、将开发大型循环流化床列入国家“八五”科技攻关项目，一九九一年十一月国家计委、机电部正式下文，由东锅厂合四川内江电厂进口410TH循环流化床和广东茂名石化公司进口220TH循环流化床锅炉，同时引进大型循环流化床技术。为完成此任务，东锅厂组织专业队伍积极参加引进项目谈判，引进软件已到最后签约阶段。同时工厂的投资150万元建造了循环流化床试验台，并屯永川煤矿合作研制了一台20TH的循环流化床锅炉，该工程既可为煤矿发电，又是东锅厂开发循环流化床锅炉的试验基地，近几年，东锅厂已制造35TH、65TH循环流化床锅炉十多台。从以上情况看，在我国开发循环流化床燃烧技术已得到国家主管部们的重视，也取得了可喜的成

16、绩，但也应指出还存在不少问题。第二章 循环流化床锅炉基本原理及主要设备§2-1循环流化床的基本原理1.循环流化床锅炉的工作原理 流化态过程：当流体向上流动流过颗粒床层时，其运行状态是变化的。流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过。当流速增加到某一速度之后，颗粒不再由分布板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托。此时对于单个颗粒来讲，它不再依靠与其它邻近颗粒的接触面维持它的空间位置。相反地，它失去以前的机械支撑后，每个颗粒可在床层中自由运动；就整个床层面言，具有了许多类似流体的性质。这种状态被称为流态化。颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度，称为临界流化速度。流化床类

17、似流体的性质主要有以下几点：1.1在任一高度的静止近似于在此高度以上单位截面内固体的重量。1.2无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状。1.3床内固体可以像流体一样从低部或侧面的空口中排出。1.4密度高于床层表观察的物体化床内下沉，密度小的物体会浮在床面上。因此，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。而一般的气、固体流态化，气体并不均匀地流过颗粒床层。一部分气体形成气泡经床层短路逸出，颗粒则被分成群体作传流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，因此这种流态化称之为“聚化”流态化。煤的燃烧过程是一个气、固流态化过程。2.循环流化床的原理循环流化床在不同气流速度下

18、固体颗粒床层的流动状态也不同。随着气流温度的增加，固体颗粒分别呈现固体床、鼓泡流化床、湍流流化床和气力输送状态。循环流化床的上升阶段通常运行在快速流化状态下，快速流化流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的，此时，固体燃料被速度大于单颗燃料的终端速度的气流所流化，以颗粒团的形式上下运动，产生高度的返混。颗粒团向各个方向运动，而且不断形成和解体，在这种流体状态下气流还可携带一定数量的大颗粒。尽管其终端速度远大于截平均气速。这种气、固运行方式中，存在较大的气、固两相速度差，即相对速度，循环流化床气、固燃料分离装置和固体燃料回送装置所组成。§2-2循环流化床锅炉主要设备1.锅炉的整体布置

19、循环流化床锅炉主要由炉膛、高温绝热旋风分离器、双路回料阀、尾部对流烟道和冷渣器组成。锅炉为超高压、一次中间再热、水冷布风板、大直径钟罩式风帽、全钢构件悬吊结构、露天布置; 水循环采用单汽包、自然循环、单段蒸发系统。2.锅炉的燃烧室燃烧室断面呈长方形,采用膜式水冷壁,底部为水冷布风板和水冷风室。布风板的截面积小于上部燃烧室的截面积, 使布风板上部具有合理的流化速度。燃烧室中上部贯穿炉膛深度布置有双面水冷壁,再热器和过热器屏与前墙垂直布置。这种布置可提高整个过热器系统和再热器系统的辐射传热特性,使锅炉过热汽温和再热器汽温具有良好的调节特性。由于燃烧室在正压下运行,所有门、孔均具有良好密封。在燃烧室

20、中磨损严重的区域, 敷设有耐磨浇注材料。3.锅炉的分离器炉膛后部布置有2 个旋风分离器, 以对烟气进行离心分离,将气、固两相流中的大部分固体粒子分离下来,通过料腿进入返料装置,继而送回炉膛。分离后较清洁的烟气经中心筒流入连接烟道, 最后进入尾部对流受热面。旋风分离器所有组件均由钢板卷制而成,内敷保温、耐火防磨材料。旋风分离器的重量通过焊在旋风筒外壳上的支座,支撑在钢梁上,并垫有膨胀板可沿径向自由膨胀。旋风分离器与燃烧室之间,旋风分离器的料腿与返料装置之间分别装有耐高温的膨胀节, 以补偿其胀差。连接烟道位于旋风分离器上方, 将旋风分离器中心筒出来的烟气引入尾部对流烟道中。4.回料阀每个高温绝热分

21、离器回料腿下布置1 个非机械型双路回料阀,用以回路密封,并将分离器分离下来的固体物料,返入燃烧室,继续参与循环与燃烧。回料为自平衡式, 流化密封风由高压风机单独供给。在返料装置的底部装有布风板和风箱, 来自高压流化风机的风通过风箱和布风板上的风帽进行流化,输送物料。回料阀外壳由钢板制成, 内衬绝热材料和耐磨、耐火材料。5.过热器系统过热器系统由包墙过热器和、级过热器组成。蒸汽温度的调节采用两级喷水,分别位于、级过热器之间和、级过热器之间的管道上。喷水水源来自给水泵出口, 位于高加之前。为了简化炉墙结构和形成尾部对流烟道, 该锅炉布置了顶棚及包墙过热器。、级过热器位于尾部烟道中,水平布置; 级过

22、热器位于燃烧室中上部,与前水冷壁垂直布置,下部穿前墙处有密封盒将管屏与水冷壁焊在一起。由于级过热器与前水冷壁壁温不同,导致两者的膨胀量不同, 为此, 在屏的上部穿墙密封盒处,装有膨胀节,以补偿胀差。6.再热器系统再热器系统由冷段再热器和热段再热器组成。蒸汽温度的调节采用喷水减温器, 在冷段再热器与热段再热器之间布置有喷水减温器, 在冷段再热器入口布置有事故喷水减温器。喷水水源来自给水泵抽头。冷段再热器位于尾部烟道中, 水平布置。热段再热器位于燃烧室中上部,与前水冷壁垂直布置,下部穿前墙处有密封盒将管屏与水冷壁焊在一起。由于热段再热器与前水冷壁的壁温不同, 导致两者的膨胀量不同, 为此, 在屏的

23、上部穿墙密封盒处, 装有膨胀节,以补偿胀差。7.省煤器省煤器布置在尾部对流烟道内, 呈逆流、水平、顺列布置,为检修方便,省煤器的蛇形管分成2 个管组。省煤器的给水由入口集箱的两端引入, 经省煤器受热面逆流而上,进入省煤器中间集箱,然后通过吊挂管引至省煤器上集箱, 再引至锅筒。省煤器蛇形管用撑架吊在省煤器中间集箱上, 然后通过吊挂管和炉顶吊挂装置吊在顶板上。8.空气预热器光管式空气预热器采用顺列、卧式布置,沿烟气流程一、二次风交叉布置。烟气自上而下从管外流过,空气从管内流过,与烟气呈逆流布置。空气预热器的重量通过管子两端和中间的管板传到钢梁上。管板和钢梁之间有自由滑动的膨胀板, 使水平方向能自由

24、膨胀。空气预热器与省煤器护板用胀缩接头连接,用以补偿热态下的胀差,且保证良好的密封。9.冷渣器本锅炉装有2 台风水联合冷渣器, 位于炉前。冷渣器呈矩形,内衬耐磨、耐火材料,共分3 个室,第1 室为空室,第2 ,3 室内装有蛇形管束。冷渣器底部有布风板和风箱。每台冷渣器有1 根进渣管, 位于第1 室;在第3 室后面有1 个排渣口和1 个返料口。这种冷渣器在煤种适应性上具有更大的优势。第1分室采用气力选择性冷却。在气力冷却灰渣的过程中,还可把较细的底渣(含未燃尽碳颗粒, 未反应石灰石颗粒等) 重新送入燃烧室; 第2 ,3 分室内布置埋管受热面与灰渣进行热交换, 可把渣冷却到150 以下,然后排至除

25、渣系统。每个分室均有独立的布风板和风箱。布风板为钢板式结构, 在其上面布置有大直径钟罩式风帽。同时布风板上敷设有耐磨、耐火材料,并且倾斜布置, 这有利于渣的定向流动。每个分室均布置有底部排渣管。3 个分室的配风来自冷渣器流化风机取消补偿器后, 循环水管道垂直管段下部的托架无盲板力作用,对于用二次循环水的凝汽器托架的设计荷载比有补偿器时减少500 kN (减少70 %左右) ,结构荷载小,节省托架及土建费用,并可将托架改为双拉杆吊架。建议托架或吊架生根于汽机基础, 从根本上消除汽机基础与循环水管道坑基础不同步沉降时附加给凝汽器循环水管接口的作用力及力矩。若托架生根于循环水管道坑基础上,土建专业应

26、采取措施减少汽机基础与循环水管道坑基础的沉降差, 并注意观测汽机基础和循环水管道坑基础的沉降情况。当进出凝汽器的循环水管道垂直段设双拉杆吊架时, 宜在拉杆螺母下的垫板和根部之间加橡胶板或碟簧片, 以减少吊架约束循环水管道而产生的附加力及力矩。另外, 为使循环水管道上的法兰更好地起到“万向接”和“补偿器”的作用, 2 个法兰盘之间应使用有一定厚度的、弹性好的橡胶垫片。第三章 循环流化床锅炉特点§3-1 循环流化床锅炉特点1.低温的动力控制燃烧 循环流化床燃烧是一种在炉内使高速运动的烟气与其所携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触，并具有大量颗粒返混的流态化燃烧反应过程；同时，在炉外将绝大

27、部分高温的固体颗粒捕集，并将它们送回炉内再次参与燃烧过程,反复循环地组织燃烧。显然，燃料在炉膛内燃烧的时间延长了。在这种燃烧方式下，炉内温度水平因受脱硫最佳温度限制，一般850左右。这样的温度远低于普通煤粉炉中的温度水平，并低于一般煤的灰熔点，这就免去了灰熔化带来的种种烦恼。这种“低温燃烧”方式好处甚多，炉内结渣及碱金属析出均比煤粉炉中要改善很多，对灰特性的敏感性减低，也无须很大空间去使高温灰冷却下来，氮氧化物生成量低，可于炉内组织廉价而高效的脱硫工艺，等等。从燃烧反应动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧反应控制在动力燃烧区(或过渡区)内。由于循环流化床锅炉内相对来说温度不高，并有大量固体颗粒

28、的强烈混合，这种情况下的燃烧速率主要取决于化学反应速率，也就是决定于温度水平，而物理因素不再是控制燃烧速率的主导因素。循环流化床锅炉内燃料的燃尽度很高，通常，性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可达9599以上。 2.高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程循环流化床锅炉内的固体物料（包括燃料、残炭、灰、脱硫剂和惰性床料等）经历了由炉膛、分离器和返料装置所组成的外循环。同时在炉膛内部因壁面效应还存在着内循环，因此循环流化床锅炉内的物料参与了外循环和内循环两种循环运动。整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种形式的循环运行的动态过程中逐步完成的。 3.高强度的热量、质量和动量传递过程 在循环流化床

29、锅炉中，大量的固体物料在强烈湍流下通过炉膛，通过人为操作可改变物料循环量，并可改变炉内物料的分布规律，以适应不同的燃烧工况。在这种组织方式下，炉内的热量、质量和动量传递过程是十分强烈的，这就使整个炉膛高度的温度分布均匀。第四章 循环流化床锅炉存在的问题及优缺点§4-1 循环流化床锅炉存在的问题1.水冷壁管磨损水冷壁管磨损原因 由于过渡区域沿壁面向下运动的固体物料与炉内向上运动的固体物料方向相反，因而产生局部涡流；沿炉膛壁面向下运动的固体物料在交界区域流动方向改变，冲刷水冷壁。这个区域的磨损不是在炉膛四周均匀发生的，与炉内物料总体流动方式有关。不规则管壁主要是炉墙开孔处的弯管、管壁上的

30、焊缝、耐火材料形成的凸台、炉内的测试元件等。密相区水冷壁与耐火材料交接处的原始设计，要求耐火材料与水冷壁鳍片平滑过渡，但实际施工中很难达到这个工艺要求，使这个部位形成多处凸台，导致严重磨损。炉墙开孔处弯管的磨损严重区域为下部弯管。炉内的测试元件(如测温热电偶)的插入会对物料局部的流动产生较大的扰动，造成热电偶套管和邻近水冷壁管的严重磨损。2.锅炉结焦 原因 CFB运行中结焦的直接原因就是床料局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度。当床层整体温度低于灰渣变形温度，由于局部超温而引起的结焦称为低温结焦。低温结焦常在启动和压火时的床层中出现，但也可能出现在高温旋风分离器的灰斗内和外置换热器和返料机构内。

31、避免低温结焦的最好办法是保证床料良好的流化状态，使床温均匀。锅炉在压火期间，床料处于静止状态，如果漏风，便会产生燃烧。由于燃烧产生的热量不能及时被带走而积聚，使局部床料超温而结焦。高温结焦是指床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象。当床料中含碳量过高，如不及时调整风量或返料量来控制床温，床温将急剧上升，当超过灰熔点时，便会产生高温结焦。渐进性结焦是运行中较难察觉的一种结焦形式。它是缓慢生长的，此时床温和观察到的流化质量都比较正常。产生渐进性结焦的主要原因是布风系统没计和安装质量不好，给煤粒度超出设计值，运行参数控制不当，风帽错装或堵塞等。3.省煤器磨损磨损原因分析 省煤器的边墙管和弯

32、管与竖井烟道两侧墙之间的间隙形成烟气走廊，因阻力较小，烟速较高，所以磨损较为严重。省煤器蛇形管是错列布置的，烟气从空烟道进入管排第2、3层后因截面收缩速度突然提高，导致管排第2、3层较以下各层磨损严重。4.排渣困难排渣困难原因 冷渣器是CFB安全运行必不可少的辅机设备，目前冷渣器结构形式有滚筒式(旋转性渣器)、链条刮板式冷渣器等。滚筒式冷渣器由头部进渣管、冷渣器本体、尾部排渣管等组成。冷渣器本体由水冷绞龙螺旋排渣机外加动力设施(传输链条及电机)组成，滚筒的旋转速度可控，从而达到控制渣量排放的多少。冷渣器排渣困难主要表现在冷渣器进渣管(即炉膛排灰管)堵塞、冷渣器排渣温度高、冷渣器排灰管堵塞等。&

33、#167;4-2 循环流化床锅炉的优缺点1.循环流化床锅炉的优点。1.1燃料适应性广 这是循环流化床锅炉的主要优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅占床料的13，其余是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣等。因此，加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。由于床内混合剧烈，这些灼热的灰渣颗粒实际上起到了无穷的“理想拱”的作用，把煤料加热到着火温度而开始燃烧。在这个加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几，因而对床层温度影响很小，而煤颗粒的燃烧，又释放出热量，从而能使床层保持一定的温度水平，这也是流化床一般着火没有困难，并且煤种适应性很广的原因所在。 1.2燃

34、烧效率高 循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高，通常在9599范围内，可与煤粉锅炉相媲美。循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点：气固混合良好；燃烧速率高，其次是飞灰的再循环燃烧。1.3高效脱硫 由于飞灰的循环燃烧过程，床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内再利用；另外，已发生脱硫反应部分，生成了硫酸钙的大粒子，在循环燃烧过程中发生碰撞破裂，使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。这样循环流化床燃烧与鼓泡流化床燃烧相比脱硫性能大大改善。当钙硫比为1.52.0时，脱硫率可达8590。而鼓泡流化床锅炉，脱硫效率要达到8590 ，钙硫比要达到34，钙的消耗量大一

35、倍。与煤粉燃烧锅炉相比，不需采用尾部脱硫脱硝装置，投资和运行费用都大为降低。 1.4氮氧化物（NOX）排放低 氮氧化物排放低是循环流化床锅炉另一个非常吸引人的特点。运行经验表明，循环流化床锅炉的NOX排放范围为50150ppm或40120mg/MJ。循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生成NOX ；二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为NOX ，并使部分已生成的NOX得到还原。1.5燃烧强度高，炉膛截面积小 炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点。其截面热负荷约为3.54.5MW/m2，接近或高于煤粉炉。同样热负荷下鼓泡流化床锅炉需要的

36、炉膛截面积要比循环流化床锅炉大23倍。1.6负荷调节范围大，负荷调节快 当负荷变化时，只需调节给煤量、空气量和物料循环量，不 必像鼓泡流化床锅炉那样采用分床压火技术。也不象煤粉锅炉那样，低负荷时要用油助燃，维持稳定燃烧。一般而言，循环流化床锅炉的负荷调节比可达（34）：1。负荷调节速率也很快，一般可达每分钟4。 1.7易于实现灰渣综合利用 循环流化床燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣含炭量低（含炭量小于1），属于低温烧透，易于实现灰渣的综合利用，如作为水泥掺和料或做建筑材料。同时低温烧透也有利于灰渣中稀有金属的提取。1.8床内不布置埋管受热面 循环流化床锅炉的床内不布置

37、埋管受热面，因而不存在鼓泡流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问题。此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉、结焦处理时间短，可以长时间压火等。 1.9燃料预处理系统简单 循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。 1.10给煤点少 循环流化床锅炉的炉膛截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少。既有利于燃烧，也简化了给煤系统。2.循环流化床锅炉的缺点。尽管循环流化床锅炉发展很快，以投运的单炉容量已大于1025th，更大容量的锅炉正在研制和建设中。但由于受技术和辅助设备的限制，与煤粉炉相比，目前循环流化床锅炉的单机容量还偏小，无法

38、在获利发电领域成为主力炉型。烟风系统阻力较高风机用电量大；因为循环流化床锅炉布风板及床层阻力大，而烟气系统中又增加了气固分离器的阻力，所以烟风系统阻力高。循环流化床锅炉需要风机压头高，风机数量多，故风机用电量大，这会增加电厂的生产成本。自动控制较难实现；由于影响循环流化床锅炉燃烧状况的因素多各型锅炉调整方式差异大，所以采用计算机自动控制比常规锅炉难的多。磨损问题；循环流化床锅炉的燃烧粒径较大，并且炉膛内物料浓度是煤粉浓度的十至几十倍。虽然采取了许多的防磨措施，但在实际运行中，循环流化床锅炉受热面的磨损速度仍逼常规锅炉大的多。因此，受热面磨损问题可能成为影响锅炉长期连续运行的重要原因。对辅助设备

39、额要求较高；默写辅助设备，如冷渣机或高压风机的性能或运行问题都可能严重影响锅炉的正常安全运行。理论和技术问题；循环流化床锅炉虽然有千余台投入运行，但仍有许多基础理论和设计制造问题没有根本解决。至于运行方面还没有成熟的经验，更缺少统一的标准，这就给电厂设备改造和运行调试带来了诸多困难。第五章 循环流化床锅炉机组运行特性分析循环流化床锅炉因其特有的颗粒循环，气固流动特性、燃烧特性、传热特性，使其结构与普通煤粉炉有很大差别 ，因此在冷态试验、炉内温度、燃烧调整等都有很大不同，同时分析了运行特性和影响锅炉安全经济运行的主要因素及改进方法相关内容。本章基于电厂的实际运行数据，分析和介绍了循环流化床锅炉的

40、运行特性。§5.1循环流化床锅炉的冷态试验循环流化床锅炉在第一次启动之前和检修后，必须进行锅炉本体和有关辅机的冷态试验，以了解各运转机械的性能、布风板空床阻力、布风系统的均匀性及床料和冷渣器的流化特性等，以便及早发现锅炉在制造、安装方面存在的问题，确保锅炉顺利点火和安全运行。 冷态实验包括试验前的各项准备工作、风机性能及风量标定、布风板均匀性 检查、布风系统及料层阻力测定、流化床气体动力特性试验等。5.1.1流化效果 CFB锅炉的一次风除作为燃烧用风以外，还起着流化床料的作用。对于静止床层高度为500 mm、粒径为O8 mm的床料，在仅供入一次风的情况下，当炉内床料完全流化(一次风量

41、大约为90000 Nm3h)后，迅速停止所有风机，观察整个床面料层的平整程度，同时实测床层料位高度，对布风板的布风均匀性做出评价。 图51所示为冷态试验时停掉风机后料层表面情况，从图上可以看到，床层面积达6986 m2的整个物料表面平整，无凹凸不平现象，物料分布非常均匀，表明布风板风帽布风均匀，物料流化后混合均匀、充分，流化效果很好，保证了锅炉投煤后稳定燃烧、防止床层出现结焦现象。5.1.2临界流化风量 由于循环流化床锅炉热态I晦界流化风量的测量在现场很难进行，所以通常调试中只测定冷态临界流化风量，供热态运行时参考。 两炉设计最小流化风量为3084 Nm3s(111030 Nm3h)，通过冷态

42、试验测得该炉最小流化风量约为2361 Nm3s(85 000 Nm3h)，如图5-2所示为冷态试验获得的8号炉临界流化风量与床层阻力关系曲线。5.1.3布风板空板阻力 布风板阻力是指布风板上不铺料层时，空气通过布风板的压力降。要使空气 按设计要求通过布风板，形成稳定的流化床层，要求布风板具有一定的阻力。 进行冷悉布风板空板阻力特性试验的目的是得出热态下布风板阻力和一次风 量的关系，进而控制床料压力，保证一定的料层厚度。热态下需要考虑热风温度对风帽小孔速度及气体密度的影响，对冷态得到的布风板阻力进行适当修正。如图3-3是冷态下布风板阻力特性曲线，可以供热态运行时参考。图5-l流化效果示意图 图5

43、-2 500mm料层时料层阻力特性曲线 图5-3布风板空板阻力特性曲线 §5.2循环流化床锅炉循环回路的温度特性 循环流化床锅炉与煤粉炉在结构和运行特性上差别最大的就是燃烧系统，燃烧系统包括预热风室、燃烧室、旋风分离器和物料回送装置，至于汽水系统尾部受热面等差别很小，所以重点对燃烧系统进行分析。 5.2.1床温的运行特-陡 循环流化床锅炉的床温控制非常复杂，为循环流化床锅炉所特有，维持正常的床温稳定是保证主汽参数及负荷稳定的基础和前提，在循环流化床锅炉的控制和调节中非常重要。但是目前循环流化床锅炉床温控制的水平比较低，运行中床温波动比较大，难以投入自动控制，根本上是由于对循环流化床锅

44、炉的床温特性 了解不够，以致出现了一些运行故障，并且机组运行的经济性有所下降；同时鉴于国内的一些大型循环流化床锅炉投运时间不长，可以参考的调节经验和运行数据还不多，因此有必要深入分析床温的运行特性。 5.2.1.1影响床温变化的因素 本锅炉正常的床温运行范围为790900"C；床温的高值报警点为955。C，温度达990"C时，主燃料自动开始切除；最低运行床温790"C，在无助燃情况下，不允许床温低于这一水平；低值报警点为760"C，当床温低于650时，将自动切除主燃料，除非风道点火燃烧器投入运行：当床温低于540时，无论风道点火燃烧 器是否运行，给煤机都

45、将自动切除。 影响床温的因素很多，主要是负荷、煤质、给煤量、风量、床层高度、返料量等。运行中总是不可避免地存在着各种扰动，例如负荷的升降、煤质的变化、给煤量和风量变化、排渣不畅等，都会造成床温的变化，需要运行人员根据床温的调节规律进行正确的判断并进行调整。 影响床温的可调因素包括给煤量、一次风量、二次风量、炉底排渣量等，但最重要的是给煤量和一次风量。运行中调整给煤量的同时一定要注意调整风量，一般来说，需要加煤时，通常先加风，后加煤；需要减煤时，应先减煤，后减风，以保证流化和燃烧。但是循环流化床是一个热惯性很大、炉内气固运动非常复杂的系统，床温变化异常复杂，床温低时加煤可能使床温更低甚至发生灭火

46、或爆燃，床温高时减煤也不能使床温立即下降，另外增加一次风量也不一定就能使床温下降，以及床层高度增加床温也不一定上升，所以必须深入研究给煤量、风量、床 高、出口量等对床温的影响，了解循环流化床床温的运行特性。一定要从定性的理论分析，落实到定量的细致调节上来，才能维持床温的稳定。 5.2.1.2给煤与床温 给煤是影响床温最主要、最直接的因素之一，滞后性是给煤调节床温的最大特点，增加了床温调节的难度。如图54是以某次热态启动投煤过程为例的床温变化，曲线l、2分别是给煤和床温曲线，量程分别为0100、500950。开始投煤以后，由于床温较低，投煤以后煤达到着火点所需的时间较长，开始煤的 吸热量大于放热

47、量，导致床温继续下降；同时床层高度不断增厚，流化速度降低，煤刚投进去以后基本都漂浮在床层上部，与热床料混合较差，煤的吸热与放热失去平衡，吸热量大于放热量，使床温没有明显改变：经过大约28分钟以后由于积存的煤较多，发生了爆燃，床温迅速上升；在开始阶段停止增煤以后，由于积存的煤较多，经过42分钟，床温到达最大值930"C(由于测点布置在边壁上，床层中心温度应高于此值)；之后由于床料中可燃物消耗较多，可燃物浓度下降，不足以维持床温，床温又下降不少，需加煤以维持床温，此时床温己接近正常水平，投入的煤不容易积存，所需的给煤量虽大，但床温控制的难度较床温低时容易。 运行实践表明，启动中或床温低于

48、正常床温时，由于床温较低，给煤调节床温的延迟时间较长，不宜长时间给煤，容易造成床温的较大波动；并且床温越低于正常床温水平，这种延迟现象越明显。建议采用脉动给煤方式，以较小给煤量在甲乙两侧对称给煤，然后根据床温的变化情况决定给煤方式和给煤量，以维持 稳定的床温。在加煤时，还要增加适当的风量，但一定要勤调微量，使床温在小范围内变化：如果此时床下油枪已经投入，由于温度较高，炉底一次风体积成倍膨胀，会使流化风速提高，在这种情况下应尽可能使用较小的流化风量，以减小一次风对床温的影响，保证床温的升温速率，此时流化风量可降低至80000m3h (冷态400mm料层时临界流化风量85000 Nm3h)。 正常

49、床温加煤时，炉内热容量很大，加煤后煤很快燃烧放热，床温对给煤的延迟时间大为缩短。如图55是以某次正常床温时加煤为例的床温变化，曲线1、2分别代表给煤和床温变化，量程分别为5075、820860：给煤增加以后，经过大约1分钟，床温开始上升并到达峰值，之后随着炉内可燃物的减少，床温相对于峰值总是有所下降。对比了许多不同的工况，发现一般从开始加煤经过1-4 分钟，床温开始上升，并且给煤增量越大，床温的波动也越大。 图5-4热态启动投煤过程盼床温 图5-5正常床温时给煤与床温 给煤使得流化床床温难于调节的另一个主要原因就是循环流化床是个大热惯性系统，因为炉内的热床料很多，热容量很大，即使给煤减少，床温

50、也不是迅速下降。某日风机跳闸，迅速切断给煤，床温稳定约有23分钟后才以10min的速度迅速下降：并且汽温、汽压等主要参数开始也基本稳定，没有发生突变。由此看来，循环流化床热惯性很大，锅炉还能维持当时所带负荷。 除了给煤时机、给煤方式、给煤速率，燃料性质也会对床温造成影响。煤质发生变化，给煤量也要发生相应的变化。煤种突然变好，这时氧量值降低，汽温汽压上升趋势 ，此时表示给煤过大，应减少给煤以稳定床温。在运行中，给煤粒度比设计值偏小，粒度较小的煤集中给入炉内，容易被烟气带入稀相区，造成密相区燃烧份额的减小，引起床温降低，此时氧量无明显变化，应减小一次风量，增加二次风量，来维持床温及氧量值。 为了尽

51、量减小热惯性对炉温的影响，在调节炉温时，建议给煤量变化不宜过大，尽量做到“勤调微量”，根据床温的变化再决定进一步调整；除了“脉动给煤”方式，借鉴了其他循环流化床锅炉的运行，建议采用“前期调节法”、“冲量调节法”和“减量调节法”。 “前期调节法”，就是当炉温、汽压稍有变化时，就要及时地根据负荷变化趋势小幅度调节燃料量；不要等炉温、汽压变化较大时才开始调节，否则将难以保证稳定运行，床温会出现更大的波动。 “冲量调节法”是指当炉温下降时，立即加大给煤量，加大的幅度是炉温未变化时的12倍，同时减小一次风量，增大二次风量，维持12min后，然后恢复原给煤量。如果在上述操作23min时间内炉温没有上升可将

52、上述过程再重复一次，确保炉温上升。 “减量调节法”就是炉温上升时，不要中断给煤量且把给煤量减到比正常时低得多的水平，同时增加一次风量，减少二次风量，维持23min，观察炉温，如果温度停止上升，就要把给煤量增加到正常值，不要等炉温下降时再增加给煤量，因煤燃烧有一定的延迟时间。 5.2.1.3一次风与床温 一次风是另一个影响床温的重要因素。循环流化床中的一次风有两个作用，一是作为流化用风，二是作为燃烧用风。相应地一次风对床温的影响也有两个方面：风量大烟气从密相区带走的热量也多，造成床温下降：风量大，气固紊合更加剧烈，提供给碳粒燃烧的氧量上升，燃烧放热量增加，造成床温上升。这是两个相反的趋势，同样一

53、次风量不足对床温的影响也有两个方面，特别是煤多风少时·燃烧不良，密相区燃烧放热降低，造成床温下降，如果此时误判为缺煤而继续加大给煤，会使床温进一步下降。 风量的调节通常随着给煤量的变化而变化，风煤配比在运行调节中非常重要，一定的给煤量总需要提供合适的风量。分析历史趋势图，从整体上看，一次风量与给煤量的变化趋势大致相近，加煤时需要先加风，减煤时需要后减风，此时次风对调节床温的作用表现不明显。当给煤量维持基本不变，床温处于780900时，研究大量的工况表明：一次风增加，床温下降；一次风减少，床温上升；此时一次风对床温的调节作用比较明显。图5-6就是一次风与床温变化示意图，曲线l、2、3分

54、别表示给煤、一次风、床温变化，量程分别为4750、100000130000 m3h、7708l0。 给煤和流化风是影响床温的重要因素，当锅炉负荷和给煤量较稳定时，床温可用流化风量的增减控制；但流化风的调整力度有限，当床温过高、过低及需要较大范围的变化时，则通过调节给煤量来控制。 图5-6一次风与床温5.2.1.4氧量与床温 当调节床温时，应同时注意氧量的变化。因为氧量变化可以反映炉内的燃烧工况，并且滞后比给煤调节床温的滞后要小，可以提前反映给煤调节的趋势。般来说，当给风不变，氧量降低时，说明此时给煤过大，会出现缺氧燃烧而使床温降低，应减少给煤以稳定床温：反之亦成立。在燃料爆燃使温到达最大值和紧

55、接着床温又跌入极小值这两个工况，氧量都对应出现了极小值和极大值，并且超前于床温到达极值。监视氧量的变化，还可以防止出现一些误调整。例如当给煤过多而一次风量不足而造成床温下降时，误判为缺煤会导致床温继续下降，而在二次风量变化不大的情况下，监视氧量可以做出正确的判断。 5.2.1.5床高与床温 来自一些小容量循环流化床锅炉的运行数据表明，可以通过降低床高来维持床温在较高水平：但是也存在相反的运行数据表明，床层高度增加，床温上升了；说明大容量机组与小型循环流化床锅炉在运行上存在一定的差异。 在运行中曾做过床高与床温的燃烧调整实验，实验描述如下：某工况锅炉主要初始参数为负荷107MW，主汽压力977MPa，主汽流量420th，流化风量16× 104m3h，床温843"C：刚开始仅减少炉底排渣量，密相区床料增加，但没有增加流化风量，床温不久就开始逐渐减小，炉膛差压逐渐减小，炉膛出121温度减小，主汽压力减小；经过大约半小时后，增加流化风量，床温开始上升，炉膛差压增大，炉膛出口温度上升，主汽压力增加；在整个变化过程中，没有增加燃料量，床层压力和床层差压一直增大，炉膛出口氧含量减小，负荷基本维持不变。 分析这一实验过程，说明床料增加，在提高床层蓄热能力的同时，也使得料层阻力增加，密相区的流化风量减小，由流化风带入悬浮空间的颗粒减少，悬浮