循环流化床锅炉离器和回料阀

循环流化床锅炉设备及运行授课教师：周菊华§2-3物料分离器

§2-4固体物料回送装置上节课内容回顾：炉膛又称为燃烧室燃料：一进二出空气：二进一出引入：

炉膛是：物料循环系统的组成部分称为固体物料的提升段循环流化床锅炉三大核心部件

—燃烧室、分离器、回料阀燃烧室分离器回料阀共同构成了循环流化床锅炉的——

物料循环系统燃烧室分离器回料阀本节课重点讲述分离器结构、原理与影响分离效率的因素回料阀结构、原理与运行第三节物料分离器重点掌握1.作用2.分类3.结构、原理4.影响分离效率的因素分析物料分离器作用:将大量的高温固体物料从气流中分离出来，送回燃烧室，以维持燃烧的快速流化状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应。实现了燃料循环燃烧，提高了燃烧效率实现了脱硫剂循环利用，节约了脱硫剂用量保留足量的固体颗粒，顺利完成传热(一)物料分离器种类（1）按分离原理分类离心分离惯性分离组合分离一、物料分离器种类和结构目前，最典型、应用最广性能也最可靠的是旋风式分离器，一台锅炉通常采用两台或四台分离器。旋风分离器使含灰气流在筒内高速旋转，固体颗粒在离心力和惯性力的作用下，逐渐贴近壁面并向下呈螺旋运动，被分离下来；烟气和无法分离下来的细小颗粒由中心筒排出，送入尾部对流受热面。除了旋风分离器之外，还有许多其他的分离器型式，如U形槽、百叶窗等，但旋风分离器在大型循环流化床锅炉中具有更高的可靠性和优越性。旋风分离器的阻力较大，加之布风板的阻力，因此，循环流化床锅炉的烟气阻力比常规煤粉炉高得多。（2）按进口温度分类高温分离（≈800℃）中温分离（≈500℃）低温分离（＜300℃）（3）按是否冷却分类绝热式水（汽）冷式（4）按布置位置内循环外循环通常是以上分类的组合离心式高温绝热分离器高温水（汽）冷分离器中温组合式分离器（一）内循环分离器1.异型槽钢分离器2.漩涡分离器1.异型槽钢分离器错列倾斜布置，当物料随烟气上升时进入分离器，由于烟气和物料密度差别大，因而惯性不同，一部分物料进入异型槽钢内，与烟气分离。结构简单、易布置、省了回料阀等装置、运行中不操作环境温度高、冲刷磨损严重、成本较高。2.漩涡分离器膜式水冷壁构成，炉膛一部分。三漩涡室分离器。（二）夹道循环分离器

1.百叶窗

2.平面流

百叶窗分离器平面流惯性分离器惯性分离原理示意图（2）惯性分离带惯性分离器的CFBB返回组合分离惯性分离+离心分离百叶窗+低温旋风分离器百叶窗低温旋风分离器组合分离按分离原理分类法讲解：（1）离心式分离器（2）惯性分离器（3）组合式分离器其中，（1）为重点3.结构、原理（三）炉外循环分离器

1.高温旋风分离

2.中温旋风分离

3.旋风分离器结构汽冷（水冷）分离器方型分离器高温旋风分离器组成及结构特点进口段圆筒体锥体中心筒高温绝热旋风分离器旋风分离器的结构高温绝热式旋风分离器的筒体结构

旋风分离器内部（入口）表面为耐磨耐火材料层工作原理：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旋风分离器的旋流示意图旋风分离器的工作原理（演示1）旋风分离器的工作原理（演示2）旋风分离器的工作原理（演示3）旋风分离器的工作原理（演示4）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实例：HG-440t/hCFBB旋风分离器高温绝热式旋风分离器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）优点热惯性小，启动时间短不易结焦缺点制造工艺复杂，昂贵蒸汽冷却的旋风分离器

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。方型分离器结构特点方形优点不易结焦磨损轻制造工艺简单，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返回小结：三代分离器（离心式）按分离机理分别讲解了：（1）离心式分离器（2）惯性分离器（3）组合式分离器各自都有优缺点，应根据具体情况选用小结：分离器部分二、物料分离器的性能指标及影响因素（一）性能指标1.分离效率2.分离器阻力（二）有关因素1.烟气入口速度2.温度3.颗粒浓度4.颗粒粒度和密度5.结构参数（1）宽度和进口形式（2）中心管长度和直径（3）筒体直径高温绝热旋风分离器（一）性能指标1.分离效率含尘气流通过分离器时，捕集下来的物料量mc占进入分离器的物料量的百分数，即η=mc/mi×100％.分离器效率的变化将对炉膛床料粒度、底渣粒度、燃料停留时间、飞灰和底渣排出比例，以及整个锅炉的经济性产生影响。2.分离器阻力气流通过分离器时的压力损失。分离器效率的提高是以阻力增加为代价。但可通过优化分离器结构尺寸，保证其具有较高分离效率同时具有较低阻力，以最小的能力消耗，达到最佳的分离效率。（二）影响分离器性能的有关因素1.烟气入口速度入口速度越高，分离效率越高。流速过高，由于气流湍动程度增加，造成二次夹带，以及颗粒反弹加剧等原因，效率下降。进口风速对阻力的影响阻力与流量或流速的平方成正比2.温度气体密度与温度成反比，分离器阻力与气体密度成正比。温度升高，阻力下降。温度越高，气体黏性越大，分离效率越低。3.颗粒浓度随颗粒浓度增加，分离效率增加。较低颗粒浓度下，随浓度增加，阻力降低。当颗粒浓度超过一定值，随浓度增加，阻力增加。4.颗粒粒度和密度大颗粒比小颗粒更容易从气流中分离出来。随着颗粒粒度增加，分离效率提高。颗粒粒度对阻力没有影响5.结构参数（1）宽度和进口形式在风速一定，随着分离器进口高宽比的增加分离效率略有增加，压力损失增加。进口形式：切向进口简单，蜗壳进口结构复杂，气固混合物平滑进入分离器，减小了气固混合物对筒体内气流撞击和干扰，分离效率较高，阻力相对减小。（2）中心管长度和直径中心管长度增加，分离效率提高，中心管过长、过短，压力损失增加。一定范围内，排气管直径越小，旋风分离器效率越高，压力损失越大。（3）筒体直径筒体直径越小，离心力越大，分离效率越高。（三）分离器选型综合技术经济比较。运行条件、循环倍率等第四节固体物料回送装置重点掌握1.物料循环回路的压力平衡关系2.回料阀的结构、原理3.自平衡回料原理一、固体物料回送装置的作用及种类回送装置是将分离下来的固体颗粒送回炉膛的装置,通常称为返料器。1.作用：①将分离下来的灰由压力较低的分离器出口输送到压力较高的燃烧室,并防止燃烧室的烟气反窜进入分离器。②提供旋风分离器的负压和燃烧室正压之间的密封。由于返料器所处理的飞灰颗粒均处于较高的温度(850℃左右)，所以，无法采用任何机械式的输送装置。目前，均采用基于气固两相输送原理的返送装置，属于可控型非机械阀。典型的返料器相当于一小型鼓泡流化床，固体颗粒由分离器料腿（立管）进入返料器，返料风将固体颗粒流化并经返料管溢流进入炉膛。由于分离器分离下来的固体颗粒的不断补充，从而构成了固体颗粒的循环回路。物料循环回路的压力平衡关系

循环回路压力关系P=0P<0P>0P>0思考：物料怎样实现从压力低的分离器流向压力高的炉膛？哪种方案可行？1：直接回料2：密封阀回料锅炉运行着火，一般炉膛出口压力控制为大气压，因炉内物料浓度很高，下部压力远高于大气压，如布风板上压力在7000～10000Pa。由于引风机抽吸，分离器内多为负压，回料口多布置在离布风板较近的高度，此处压力远远大于分离器内的压力。对固体物料回送装置要求：（1）物料流动稳定（2）无气体反窜（3）物料流量可控组成：料腿（立管）、阀料腿（立管）作用：防止气体反窜，形成足够的压差来克服分离器与炉膛之间负压差。阀作用：调节和开闭固体颗粒流动。“阀”的概念——回料阀物料回送机构控制流量可开可关防止烟气反窜“阀”的概念物料回送机构——回料阀

非机械阀2.分类：机械阀、非机械阀机械阀：机构动作来控制、调节固体颗粒流量。球阀、蝶阀、闸阀等非机械阀：无须外界机械力作用，采用气体推动固体颗粒运动，实现高温下简单、可靠输送物料。结构简单、操作灵活、价格低。可控型阀、流通型阀、外置式热交换器。可控型非机械阀可以将颗粒输送到主床开启和关闭固体颗粒料量控制和调节固体颗粒流量。气力输送阀：第三类稀相输送。气固比大，不应用于高循环倍率循环流化床锅炉，但在飞灰回燃式流化床锅炉中应用。气力输送阀包括文丘里管式和喷射式气力输送型阀（稀相）（a）文丘里管式输送阀（b）喷射式输送阀（a）L阀（b）V阀（c）换向密封阀（c）J阀（c）H阀（一）L阀

1.L阀结构及工作原理由连接两个容器的直角弯管组成。垂直料腿与分离器料斗相连，水平管与循环流化床炉膛相连。在料腿上送入少量气体，气体推动垂直料腿的密相颗粒进入床层，送入的输送气体向下流动通过颗粒，然后经过L阀转弯并携带固体颗粒进入床层密度较低的炉膛内。2.运行特性结构简单，输送能力强，运行中通过风量改变来调控物料回送量。回流量调节范围宽，开启方便，充气量小，充气压力高。运行中立管料位高度监测严格。二、可控式非机械阀工作原理及特性（二）其他型式的可控式非机械阀

J阀回料器通过分离器底部出口的物料在立管中建立的料位差来克服炉膛内的正压，物料返送的动力源与立管中建立的料位差，通过回料器上升段和下降段的不同配风，使上升段和下降段呈现不同的流态化，有利于回料器工作正常。V阀：由一个V形通道和立管组成，两者间由一个小孔连接。立管处于流化状态，通过立管下充气量可以控制固体物料的数量。特点：气密性好，燃烧室与反料腿之间泄漏量小。H阀：由给料和输送两部分组成。从分离器下来的颗粒通过立管进入给料部分（移动床），由于下部充气量大使该部分流态为快速流化床或稀相输送床，二者之间由一分隔板，水平方向的空气喷嘴对准分隔板上的喉部，这部分在控制颗粒流量中起主要作用。当通过喉部的充气量增加时，固体颗粒流量也增加。充气量低到某一值时，喉口堵塞关闭H阀。三、通流型非机械阀工作原理及特性（一）流动密封阀（U型）1.U型阀的结构、原理由一个带溢流管的鼓泡流化床和分离器立管组成，二者之间有一隔板，采用空气流化。流动密封阀中的压力略高于炉膛，可防止炉膛内烟气流入立管。在立管中可充气，以使固体颗粒流动。立管中颗粒的粒位高度会自动调节，使其压力与通过流动密封阀的压降及驱动固体物料流过阀所需的压头平衡。2.U型阀的运行特性

经过一压力屏障，将固体颗粒从低压处送到高压处，对固体颗粒流量调节作用小，阀和立管依靠自身压力平衡关系自动平衡固体颗粒的流量。流动密封阀（U）（b）密封输送阀（c）N阀工作原理

由连接两个容器的直角弯管（U）组成。U阀的垂直料腿与分离器料斗相连，水平管与循环流化床炉膛相连，U阀的垂直料腿属移动床，固体颗粒给入床层密度较低的炉膛，在略高于U阀水平管轴线的垂直料腿上送入少量气体，气体推动垂直料腿内的密相颗粒进入床层，送入的输送气体向下流动通过颗粒，然后经过L阀转弯进入炉膛。水管工作过程自平衡回料原理U型阀又称“自平衡阀”，自平衡回料是怎么实现的呢？ΔP1ΔP2小流量大流量小循环量大循环量容积式风机提供返料风返料风的要求：小流量流量基本不随压头变化容积式风机如：罗茨风机罗茨风机打气筒罗茨风机工作原理回料阀为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实例：H回料阀U型阀结构(三维动画)U型阀结构(三维