第四章循环流化床锅炉的燃烧系统及设备

循环流化床锅炉设备及系统1/9/2023第四章 燃烧系统及设备第一节 燃烧系统概述第二节 燃烧室第三节 布风装置第四节 物料循环系统第五节 给料系统第六节 烟风系统第七节 除渣除灰系统第八节 启动燃烧器1/9/2023第一节 燃烧系统概述1/9/2023第二节 燃烧室燃烧室结构、特性取决于其流化状态低u0→分密相区、稀相区高u0→εp沿H分布，无明显浓相

控制污染物排放措施1）控制炉温脱硫2）分级燃烧一次风（50~70%）在炉膛下部呈还原性气氛，控制NOx生成二次风分级在上部位置送入炉膛，保证完全燃烧1/9/2023一、燃烧室（炉膛）结构1. 炉膛结构形式（1）圆形炉膛（2）下圆上方形炉膛结构特点圆形部分不设水冷壁，完全由耐火砖砌成 优点：防磨、压火保温 缺点：启动t长、耐火材料对温升速度要求严格上部炉膛悬吊，下部支承→上下结合处不易密封1/9/2023一、燃烧室（炉膛）结构1. 炉膛结构形式（3）立式方形炉膛结构特点：横截面矩形，四周由膜式水冷壁围成，常与一次风室、布风装置一体悬吊，可上下自由膨胀优点：密封好，水冷壁布置方便，锅炉体积小，启动速度快，工艺制造简单缺点：水冷壁磨损大→水冷壁内侧衬耐磨耐火材料发展趋势：H、L/W↑，A/V↓；考虑给煤点位置以便给煤分布均匀；经济角度考量，H受限发展对策：须维持炉膛结构尺寸在合理比例内1/9/2023一、燃烧室（炉膛）结构2. 炉膛尺寸结构（1）A选定标准：截面热负荷、u0（2）L/W确定因素（膜式水冷壁的立式方形炉）炉膛内受热面、尾部受热面、分离器等布置的协调二次风在炉膛内有足够穿透力固体颗粒的供给及其横向扩散（3）H确定的要求 （燃尽t=3~5s→H=15~25m）保证燃料完全燃烧可布置全部或大部分蒸发受热面返料立管有足够H维持物料循环流动保证脱硫所需的最短气体停留t与尾部烟道或对流段所需高度一致保证自然循环锅炉在设计压力下有足够大水循环动力1/9/2023一、燃烧室（炉膛）结构3. 炉膛下部区域的设计要求二次风位置（距布风板1.5~3m） →决定密相区高度，风口以下区域采用小A并采取向上渐扩结构

炉膛截面收缩方式1）下部区域小A，二次风口送入位置采用渐扩锥形（<45°）2）布风板上呈锥形扩口状提高u0，减少床内分层和大颗粒沉底利于燃烧和降低上部截面烟速减小受热面磨损增加物料停留t，提高燃烧效率1/9/2023二、燃烧室（炉膛）开口开口目的

送入、排出、观察、维修、测试、监测

开口原则开孔数量、大小和位置应合理选择和布置减少对水冷壁的破坏保证密封性孔口处采取特殊防磨处理1/9/2023二、燃烧室（炉膛）开口1. 给煤口（1）设计原则——给煤口处P>炉膛P原因：防止高温烟气倒流措施：采用密封风将给煤口和上部给料装置进行密封（2）位置确定

敷设耐火材料的炉膛下部还原区，尽可能远离二次风入口点→细颗粒被夹带前停留t长1/9/2023二、燃燃烧室室（炉炉膛））开口口2.石石灰灰石给给料口口（要要求低低于给给煤点点）（1））给料料机（（大型型锅炉炉）、、气力力输送送装置置（小小型锅锅炉））（2））通过过循环环物料料口或或给煤煤口送送入12/29/2022二、燃烧室室（炉膛））开口3. 排渣渣口（1）位置置：床底部部（2）作用用：排出大大渣，维持持床内存料料量及颗粒粒尺寸，避避免大颗粒粒聚集于床床层底部而而影响流化化质量，保保证安全运运行（3）布置置方式布风板上去去掉一些风风帽代之以排渣渣管（多数数采用）炉壁靠近布布风板处（4）排渣渣口个数确确定dp较小且较均均匀，个数数少dp大应增加数数量，并在在布风板上均匀布布置12/29/2022二、燃烧室室（炉膛））开口4. 循环环物料进口口（返料口口）（1）位置置二次风口以以下密相区区，以增加加物料停留留t（2）设计计考虑返料系统与与循环物料料进口点处处的P平衡衡（3）数量量确定（影影响炉内颗颗粒横向分分布）一个送灰器器配一个返返料口（4）双腿腿送灰器（（增加循环环物料进口口）加强返料均均匀性，防防止磨损损及局部床床温偏低12/29/202212/29/2022物料料循循环环系系统统12/29/2022二、、燃燃烧烧室室（（炉炉膛膛））开开口口5.炉炉膛膛出出口口采用用（（具具有有气气垫垫的的））直直角角转转弯弯型型式式炉炉膛膛出出口口，，可可增增加加对对固固体体颗颗粒粒的的分分离离，，增增加加床床内内εεp，发发生生内内循循环环，，增增加加停停留留t12/29/2022二、、燃燃烧烧室室（（炉炉膛膛））开开口口6.其其他他开开孔孔（1））观观察察孔孔、、炉炉门门、、人人孔孔，，测测试试孔孔（2））注注意意事事项项：：水水冷冷壁壁““让让管管””时时，，方方向向选选用用炉炉膛膛外外，，炉炉内内不不能能有有任任何何突突出出面面，，以以免免严严重重磨磨损损12/29/2022第三三节节布布风风装装置置实现现流流态态化化燃燃烧烧的的关关键键部部件件1））风风帽帽式式：：由由一一次次风风室室、、布布风风板板、、风风帽帽（（喷喷管管））和和隔隔热热层层组组成成2））密密孔孔板板式式：：风风室室和和密密孔孔板板组组成成。。风帽帽式式工工作作流流程程优点点：：布布风风均均匀匀；；负负荷荷变变化化时时流流化化质质量量稳稳定定缺点：帽帽顶易烧烧坏，磨磨损严重重布风装置置的要求求1）能均均匀、密密集分布布气流，，避免死死区2）出口口气流动动能大，，产生强强烈扰动动、混合合3）阻力力损失小小，降低低风机能能耗4）有足足够强度度和刚度度，压火火时防止止布风板板受热变形形，风帽帽不烧损损，检修修清理方方便5）结构构合理，，防止床床料流入入风室12/29/2022一、布风风装置本本体结构构1.布布风板（1）主主要功能能支撑风帽帽和床料料对气流产产生阻力力，使流流化空气气均匀分分布，维维持稳定定安装排渣渣管，维维持正常常流态化化（2）分分类（按按冷却条条件不同同）水冷式：：利于消消除热负负荷快速速变化时时热膨胀胀不均非冷却式式（花板板）：开开孔以均均匀分布布为原则则（等边边三角形形），节节距大小小与帽沿沿尺寸、、风帽个个数及小小孔出口口流速匹匹配12/29/2022一、布风装置置本体结构2. 风帽（（实现均匀布布风，维持合合理流动，关关系安全经济济运行）（1）制造材材料：耐热铸铸铁、耐热不不锈钢（抗磨磨损性能差））（2）结构型型式（小孔径径、大孔径、、定向，S，，T型）有帽头特点：：阻力大，长长期运行后帽帽沿底易卡杂杂物，不易清除、不不易排渣，需需停炉清理；；布风均匀性性好无帽头特点：：阻力小，制制造简单，气气流分配性能能差定向风帽特点点：布风均匀匀，大开孔可可防止堵塞，，定向射流有足够够动量将杂物物吹至排渣口口（3）开孔率率定义：各风帽帽小孔面积总总和与布风板有效效面积之比设计值鼓泡2~3%，循环4~8%12/29/2022一、布风装置置本体结构2. 风帽（4）风帽计计算：在风帽帽数量、开孔孔数、小孔直直径及小孔风风速间反复调调整，使小孔孔风速和风帽帽数量符合要要求小孔风速↑→→气流对颗粒粒冲击力大→→扰动强烈→→利于大颗粒粒流化→但阻阻力增加→风风机电耗增加加小孔风速↓↓↓→粗颗粒沉沉积→底部流流化不良→冷冷渣含C量大大→负荷降低低会结渣灭火火小孔d：流化化床四周墙壁壁处、排渣口口处、给煤口口处大（5）布风板板ΔP作用：使气速速分布均匀；；抑制颗粒分分布和气速分分布不均与风帽开孔率率平方成反比比缺点：给风机机造成压损与与电耗设计值：布风风板阻力为整整个床层阻力力（布风板阻阻力加料层阻阻力）的25~30%，，可维持稳定定运行12/29/2022二、隔热层层（耐火保保护层）1. 作用用：避免布布风板受热热而挠曲变变形2. 保护护层厚度：：由风帽高高度定3. 操作作步骤：布布风板自下下而上涂上上密封层、、绝热层和和耐火层12/29/2022三、一次风室室与风道1. 风室（1）功能———稳压、均均流（2）布置原原则强度、刚度及及严密性，不不变形、不漏漏风具有稳压作用用，消除进口口风速对气速速分布不均的的影响导流作用，避避免形成死角角与涡流区结构简单，便便于维护检修修，设有检修修门和放渣门门（3）风室布布置方式12/29/2022风室布置方式式12/29/2022三、一次风室室与风道2. 风道（1）作用：：连接风机与与风室（2））压损损产生生原因因：气气流与与壁面面的摩摩擦、、转向向、风风道截截面变变化（3））减小小压损损方法法：缩缩短L，减减少不不必要要转折折（逐逐渐弯弯曲弧弧形转转向形形式））和截截面变变化，，避免免过高高气速速（4））风道道截面面12/29/2022第四节节物物料循循环系系统一、循循环灰灰分离离器（一））循环环灰分分离器器的种种类（二））旋风风分离离器（（外循循环））（三））惯性性分离离器（（内循循环））（四））组合合式分分离器器（五））循环环灰分分离器器的选选型、、主要要性能能指标标及其其影响响因素素二、、飞飞灰灰回回送送装装置置三、、外外置置流流化化床床换换热热器器（（外外置置冷冷灰灰床床））12/29/2022一、循环环灰分离离器（一）循循环灰分分离器的的种类1.物物料循环环系统组组成循环环灰分离离器和飞飞灰回送送装置2.作作用：将将高温固固体物料料从烟气气中分离离并返送送回炉膛膛内，以以维持持快速流流态化，，使燃料料和脱硫硫剂可多多次循环环燃烧和和反应。。3.设设备要求求1）高温温工作2）分离离极高浓浓度载粒粒气流3）低低阻特特性4）较较高分分离效效率5）锅锅炉整整体适适应，，结构构紧凑凑4.分分类类分离原原理：：离心心式旋旋风、、惯性性运行温温度：：高（（800~900℃℃）、、中（（400~500℃℃）、、低温温（<300℃℃）冷却方方式：：绝热热（钢钢板耐耐火材材料））、水水（汽汽）冷冷却式式布置位位置：：炉膛膛外（（外循循环））、炉炉膛内内（内内循环环）12/29/2022一、循循环灰灰分离离器（二））旋风风分离离器（（外循循环））1.工工作作原理理载粒烟烟气以以一定定v切切向进进入分分离器器，内内部旋旋转运运动，，固体体颗粒粒在离离心力力和G作用用下被被分离离，落落入料料仓或或立管管，由由飞灰灰回送送装置置返回回炉膛膛分离出出颗粒粒的烟烟气由由分离离器上上部进进入尾尾部烟烟道2.组组成成1）进进气管管（普普通切切向、、蜗壳壳式））2）筒筒体3）排排气管管（上上、下下）4）圆圆锥管管等3.优优点点分离效效率高高，尤尤其细细小颗颗粒4.缺缺点点体积较较大，，大容容量锅锅炉需需配备备多台台分离离器12/29/2022一、循环灰灰分离器（二）旋风风分离器（（外循环））5. 分类类（工作条条件）（1）高温温旋风分离离器高温绝热旋旋风（钢板、耐耐火材料））存在问题：：体积庞大大，耗钢材材，密封膨膨胀系统复复杂，耐耐火材料用用量大，热热惯性大，，启动时间间长，超温温结焦水（汽）冷冷却式旋风风筒（膜式壁））优点：防止止结渣，节节省材料，，缩短启停停t，改善善锅炉经济济、安全性性缺点：造成成飞灰可燃燃物升高，，制造工艺艺复杂，初初期投资高高，不利于于达到最佳佳自然水循循环工况（（水冷）方形高温旋旋风（离心式紧紧凑型）（2）中温温旋风分离离器优点：尺寸寸小，分离离效率高，，锅炉启停停t短，散散热损失小小，避免超超温结焦，，成本低，，防止床内内结渣，利利于调负荷荷缺点：增加加过热器磨磨损，严重重影响安全全运行（3）低温温旋风分离离器12/29/2022高温绝热旋旋风分离器器12/29/2022水（汽）冷冷却旋风分分离器12/29/2022方形形高高温温旋旋风风分分离离器器12/29/2022FosterWheeler,CompactCFBOF420/13.9/540/23012/29/2022一、循环灰分分离器（三）惯性分分离器（内循循环）1. 工作原原理利用特殊通道道使介质流动动路线突变，，固体颗粒靠靠自身惯性脱脱离气流轨迹迹实现气固分分离2. 分类（（撞击元件））U形槽（异型型槽钢）百叶窗式12/29/2022带惯性性分离离器的的CFBB12/29/202212/29/202212/29/2022一、循环环灰分离离器（五）循循环灰分分离器的的选型、、主要性性能指标标及其影影响因素素1.选选型惯性：低低R旋风或多多级惯性性：R较较高或颗颗粒较小小多旋风并并联：大大型锅炉炉2、主要要性能指指标分离效率率、阻力力、烟气气处理量量、经济济性（投投资、运运行费用用）3.主主要影响响因素（1）进进口烟气气流速（（分离效效率、阻阻力—最最佳进口口流速））（2）T——烟烟气密度度、黏度度（3）进口εεp——存在临界界值（4）dp和ρ（5）旋风分分离器结构参参数进口宽度和形形式、排气管管插入深度和和d，筒体d12/29/2022二、飞灰回送送装置1. 功能将分离下来的的高温固体颗颗粒连续稳定定的回送至压压力较高的炉炉膛内，并使使反窜到分离离器的气体量量为最小2. 基本要要求物料流动稳定定、气体不反反窜、物料流流量可控3. 组成（1）立管（（料腿）主要作用：输输送物料、系系统密封（2）送灰器器（回料阀））：机械、非非机械式12/29/202212/29/2022可控式非机机械阀12/29/2022三、外置流流化床换热热器（外置置冷灰床））通过调节进入换热器器的固体颗颗粒流量直接返回炉炉膛固体物物料流量来调节床温温12/29/2022第五节给给料系统一、煤制备备系统及主主要设备二、给煤系系统及主要要设备三、石灰石石输送系统统12/29/2022一、煤制备备系统及主主要设备1. 煤制制备系统概概述2. 煤制制备系统的的主要设备备（1）钢棒棒滚筒磨（2）锤击击式破碎机机12/29/2022棒磨机12/29/2022棒磨机12/29/2022锤击式破破碎机12/29/2022辊式破破碎机机12/29/2022振动式式破碎碎机/粉磨磨机12/29/2022二、给给煤系系统及及主要要设备备1.给给煤煤方式式和给给煤系系统（1））给煤煤方式式给煤位位置分分：床床上、、床下下给煤煤给煤点点处压压力分分：正正压、、负压压给煤煤（2））给煤煤系统统原煤斗斗筛分设设备破碎机机给煤机机炉前给给煤机机（或或送灰灰器））输送设设备………12/29/202212/29/2022原煤仓仓12/29/2022破碎-筛分分系统统12/29/2022给煤机12/29/2022炉前给煤机机12/29/2022输送设备12/29/2022二、给煤系统统及主要设备备2. 给煤设设备组成皮带给煤机圆盘给煤机刮板给煤机螺旋给料机气力输送设备备……12/29/202212/29/202212/29/202212/29/202212/29/2022130t/h循环流化床床锅炉炉前给给煤系统改造造实例12/29/2022130t/h循循环环流流化化床床锅锅炉炉炉炉前前给给煤煤系系统统改改造造实实例例（1））原原输输煤煤风风和和播播煤煤风风的的风风源源引引自自锅锅炉炉的的二二次次风风，，风风压压较较低低(4kPa)。。输输煤煤管管进进入入炉炉膛膛的的部部位位，，是是炉炉内内正正压压密密相相区区，，输输煤煤风风的的动动力力和和播播煤煤风风的的微微弱弱射射流流作作用用不不足足以以克克服服炉炉内内的的正正压压，，炉炉内内燃燃烧烧产产生生的的热热烟烟气气沿沿输输煤煤管管向向上上形形成成上上升升气气流流经经过过刮刮板板给给煤煤机机、、落落煤煤管管，，最最后后在在称称重重给给煤煤机机落落煤煤口口处处喷喷出出。。同同时时由由于于刮刮板板给给煤煤机机各各个个面面是是靠靠法法兰兰密密封封，，气气流流也也从从机机壳壳密密封封不不严严处处喷喷出出。。各各处处喷喷出出的的气气流流夹夹带带大大量量细细煤煤粉粉，，现现场场环环境境恶恶劣劣。。喷喷出出的的煤煤粉粉不不但但污污染染环环境境，，还还在在风风室室和和风风道道上上堆堆积积，，常常自自燃燃着着火火。。（2））逆逆流流而而上上的的热热烟烟气气温温度度高高，，会会使使煤煤中中的的水水分分蒸蒸发发，，在在冬冬季季，，上上升升气气流流中中的的水水蒸蒸汽汽在在刮刮板板机机机机壳壳内内壁壁及及落落煤煤管管四四壁壁凝凝结结成成水水，，造造成成煤煤粉粉在在这这些些部部位位粘粘结结，，经经常常造造成成堵堵煤煤。。（3））刮刮板板机机故故障障率率高高，，维维护护费费用用高高，，常常出出现现链链条条卡卡死死、、堵堵煤煤跳跳车车、、轴轴承承损损坏坏、、断断链链、、断断销销等等事事故故，，三三台台刮刮板板给给煤煤机机平平均均每每年年的的维维护护及及备备件件费费用用约约20万万元元。。经经常常会会因因设设备备机机械械故故障障和和堵堵煤煤及及给给煤煤机机电电机机和和电电气气问问题题造造成成锅锅炉炉负负荷荷波波动动或或停停炉炉。。12/29/2022敞开式气螺旋旋给煤技术敞开式气螺旋旋给煤技术是是在煤仓下部部的敞开式给给煤皮带和炉炉膛之间引一一根敞口的输输煤管，在输输煤管的入口口处有一套特特殊的配风装装置。如图1所示。该配配风装置主要要由配风管、、风箱、导流流套管和压顶顶风组成。气气源通过配风风管引到风箱箱，风箱结构构为中空的圆圆柱体，风箱箱中间的圆锥锥体是一个落落煤斗。进入入风箱的输煤煤风分两路按按逆时针方向向（图2）进进入。风箱下下部是导流套套管，导流套套管本身也是是一段输煤管管，导流套管管外管和输煤煤风箱外壁相相连，落煤斗斗和导流套管管内管相连，，内外管形成成的夹套为输输煤风通道。。输煤风夹套套内有逆时针针方向布置的的导流翅片，，导流翅片与与垂直方向成成一夹角。另另外从配风管管上引出一支支细管插入落落煤管中心一一定深度，作作为压顶风。。压顶风只有有在炉内压力力较高时才配配合使用。12/29/2022敞开式式气螺螺旋给给煤技技术（1））改造造后输输煤管管延长长，垂垂直管管段长长度达达5m左右右，煤煤在管管内自自然下下落时时速度度大大大提高高高速速下落落的煤煤不但但对上上升气气流产产生冲冲击，，同时时由于于煤连连续下下落时时形成成向下下运动动的活活塞效效应，，对空空气产产生向向下的的拉动动效果果，削削弱上上升气气流的的力量量。（2）采采用气螺螺旋输煤煤技术，，不但在在落煤口口处没有有煤粉喷喷出，还还在落煤煤口处形形成了负负压，产产生了逆逆时针的的吸入的的旋涡，，将称重重皮带机机头扬起起的煤粉粉吸入，，现场没没有煤粉粉飞扬，，大大改改善生产产环境。。（3）输输煤风形形成风套套，在旋旋涡的作作用下，，浓度大大的煤流流在落煤煤管中心心，对落落煤管磨磨损小，，延长落落煤管的的使用寿寿命，同同时避免免落煤管管粘煤、、堵煤。。（4）取取消刮板板给煤机机，消除除了刮板板给煤机机的堵煤煤，及其其机电故故障对生生产造成成的影响响，且每每年节约约设备备备件及维维护费、、电费约约合40万元。。12/29/2022三、石灰石输输送系统1. 输送方方式：重力给给料、气力输输送2. 石灰石石进入炉膛方方式1）有独立的的石灰石喷入入口2）二次风喷喷口内装有同同心圆的石灰灰石喷管3）将石灰石石输入循环灰灰入口管道，，与循环物料料一起进入炉炉膛3. 设计、、施工过程中中应注意的问问题12/29/202212/29/202212/29/202212/29/2022第六六节节烟烟风风系系统统一、、烟烟风风系系统统概概述述1.冷冷、、热热风风系系统统————复复杂杂2.烟烟气气系系统统12/29/2022二、风系系统的组组成及其其作用1.燃燃烧用风风（1）一一次风作用：流流化炉内内物料，，提供密密相区所所需O2送风方法法：由一一次风机机供给，，经布风风板下一一次风室室通过布布风板和和风帽进进入炉膛膛（2）二二次风作用：补补充O2；加强物物料掺混混；适当当调整炉炉内T场场分布，，防止局局部烟气气T过高高、降低低NOx排放量量分级布置置二次风口口布置于于给煤口口和回料料口以上上的某一一高度二次风机机供给（3）播播煤风（（三次风风）作用：使使给煤均均匀播散散入炉膛膛二次风机机供给12/29/2022二、风系系统的组组成及其其作用2.输输送用风风（1）回回料风：：作为输输送动力力将物料料回送炉炉内（2）石石灰石输输送风（3））冷却却风：：专供供风冷冷式冷冷渣器器冷却却炉渣渣的冷冷空气气12/29/2022三、风风系统统的布布置1.中中小小容量量锅炉炉的风风系统统（1））送风风机提提供一一次风风、二二次风风、播播煤风风、回回料风风优点：：风机机数量量少、、系统统简单单、投投资小小缺点：：运行行操作作复杂杂———““夺夺风””（2））一次次风机机提供供一次次风、、回料料风，，二次次风机机提供供二次次风、、播煤煤风12/29/202212/29/2022三、风系统统的布置2. 较大大容量锅炉炉的风系统统（1）布置置一次风机机、二次风风机、风冷冷式冷渣器器风机、给给料风机、、石灰石输输送风机（2）布置置送风机、、加压风机机、给料风风机、石灰灰石输送风风机、飞灰灰运送风机机12/29/2022内江江电电站站410t/h循循环环流流化化床床锅锅炉炉系系统统12/29/2022烟气气系系统统12/29/2022第七七