循环流化床锅炉讲义

海纳PVC一体化项目循环流化床锅炉简介主讲：李积泽第一页，共七十四页。循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉（沸腾炉）的基础上发展起来的，因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高，因此称作快速循环循环床锅炉。快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间，形成了一定的理论。要了解循环流化床锅炉的原理，必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床→湍流床→快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性以及传热特性。循环流化床锅炉的概念第二页，共七十四页。什么是循环流化床锅炉？循环流化床锅炉一般泛指以流化床形式运行的燃烧室，出口带气固分离器，可将分离的固体物料把返送回燃烧室的装置。按照目前国际公认的观点：循环流化床锅炉应当指燃烧室内的流化形态为快速床或至少在燃烧室中上部为快速床太太的流化床，为维持快速床的物料平衡，燃烧室出口必须设置气固分离器和物料返送装置。影响流化床锅炉燃烧因素很多，主要有燃煤特性，燃煤宽筛分粒径分布特性，料层厚度，料层的平衡程度，床温水平，物料流化状态，给煤方式，烟风道漏风，燃烧室结构，炉膛出口氧量，一、二次风配风方式，播煤风等辅助风量的控制水平，循环倍率，脱硫剂用量，运行工况的稳定性，炉内空气动力场，气固两相流均匀性和炉膛结构设计合理性等因素。第三页，共七十四页。与传统锅炉相比，循环流化床锅炉因采用循环流化床燃烧方式，它有以下几个特点：燃烧风分为一次风和二次风，一、二次风比为60:40分别从床下和床上送入，二次风口以下密相床为缺氧区高温飞灰分离回燃，流量大，温度高。采用高温旋风分离器和非机械回料装置。不但有利于燃料燃尽，也对炉内传热有很大影响。炉内烟气速度高，粒度浓度高，燃烧在整个炉室内进行。循环流化床锅炉特点第四页，共七十四页。锅炉基本概念床料锅炉启动前，布风板上先铺有一定厚度、一定粒度的“原料”，称为床料。床料的选择是根据锅炉的选型、原料的物理特性来确定堆积密度和颗粒密度将固体颗粒不加约束的自然堆放时单位体积的质量称为颗粒的堆积密度；颗粒的质量与其体积的比值称为颗粒密度或真实密度密相区在流化床锅炉下部，颗粒浓度较大，这部分区域称为密相区，密相区内沿高度方向浓度逐渐降低。循环流化床锅炉中，一般定义密相区低于二次风喷口高度，密相区的空隙率为0.7左右。稀相区在流化床锅炉炉膛上部，气流中粒子浓度较低，空隙率为0.85~0.99，称为稀相区，稀相区内颗粒浓度比较均匀，沿炉膛高度颗粒浓度变化比较缓慢。循环流化床锅炉中，一般定义稀相区为锅炉下部锥段以上直段500mm以上为稀相区第五页，共七十四页。流态化（Fluidization）当固体颗粒群与气体或液体接触时，使固体颗粒转变成类似流体状态的一种操作。在正常的流态化状态下，作用于颗粒上的重力基本上被流体施于颗粒曳力所抵消，因而颗粒在床内处于半悬浮状态。流态化的特点(1)在任一高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量；

(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；

(3)床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出；(4)密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上

(5)床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。CFB锅炉的物料循环系统：即由炉膛、分离器及回料装置组成的闭合回路称为CFB锅炉的物料循环系统第六页，共七十四页。第一讲循环流化床锅炉

简介本项目采用的是江苏中正锅炉有限公司生产的SHX35-2.5-AII型循环流化床蒸汽锅炉SH表示本体型号代码，X表示燃烧方式其中35表示锅炉额定蒸发量为35t/h锅炉额定工作压力为2.5MPa采用AII型烟煤第七页，共七十四页。循环流化床锅炉技术参数：由于青海地区海拔在2600M左右，含氧量较低所以总风量修正为36490M3/h一次风机风量修正为21894M3/h二次风机风量修正为14596M3/h煤种采用烟煤，海塔尔煤和大通煤。粒度为0-8mm(其中0-1mm的颗粒度不得超过20%)石灰石粒度：石灰石作为脱硫剂，颗粒度要求在0-2mm锅炉点火油采用国标GB252规定的0号或-20号（冬季）轻质油点火。0号轻质油其油质如下：粘度（20℃）：3~8×10-6m/s2闪点（闭合）：>65℃凝点：<0℃-20号轻质油其油质如下：粘度（20℃）：2.5~8×10-6m/s2闪点（闭合）：>60℃凝点：<-20℃第八页，共七十四页。额定蒸汽温度：226℃给水温度：104℃排烟温度：150℃燃料消耗量：4652.4㎏/h一次风温度：80℃二次风温度：80℃设计热效率：≥88%脱硫剂：石灰石粒度：0~2mm脱硫效率：90%（Ca/S=2~2.5）锅炉水容积：水压：41m³锅炉运行：32m³锅炉水压试验压力：3.13MPa锅炉受热面积:炉膛：273.83㎡对流管束：784㎡省煤器：470㎡空气预热器：345㎡第九页，共七十四页。循环流化床锅炉简介SHX35-2.5-AII型循环流化床锅炉本体包括：1.循环燃烧系统2.水冷系统3.对流管束4.省煤器5.空气预热器6.炉墙7.锅内装置8.钢架、平台和管道阀门等附件第十页，共七十四页。循环燃烧系统循环燃烧系统由流化床、炉床、高温旋风分离器及反料组成，流化床、炉膛采用膜式壁结构。煤经设在炉前的2台螺旋输煤机高位送入流化床，螺旋给煤机直径Φ273×9，落煤口上方设置了播煤风和窥视镜。流化床截面为2970×1780；燃烧所需的空气分为一次风（占50~60%）、二次风（40~50%），一次风由经过空气预热器送入流化床下部风箱，经布风板和耐热铸铁风帽进入流化床，将燃料吹起并流化并燃烧；二次风由二次鼓风机经过空气预热器送入流化床上部二次风箱，有上下两层Φ133×6喷管射入流化床。流化床流化速度控制在5.5~6.5m/s的速度切向进入两个直径为Φ2200高温旋风分离器，进行气固分离；为防止高速烟气对膜式壁受热面的磨损，后膜式壁两个烟囱间的管子全部被拉入烟道保温层内。分离器的阻力在1200Pa以下，被分离下来的未燃尽物料通过两个返料器重新送入流化床反复燃烧。考虑高温旋风分离器及膜式壁的热膨胀，分离器进口烟道上设置了高强度密封复合材料非金属膨胀节，返料器腿外设置了不锈钢金属波纹管膨胀节。第十一页，共七十四页。循环流化床锅炉主要由燃烧系统设备、气固分离循环设备、对流烟道三部分组成。其中燃烧设备包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、燃油（燃气）及给煤系统等几部分。气固分离循环设备包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面。第十二页，共七十四页。煤高温旋风分离返料装置密相区燃烧室一次风室CFB炉膛料斗一次风一次风二次风二次风二次风机一次风机引风机布袋除尘器烟囱

过热器过热器省煤器省煤器空预器空预器稀相区石灰石典型的CFB锅炉系统第十三页，共七十四页。水冷系统水冷系统主要由炉膛、上下锅筒、对流管束组成。炉膛通过水冷壁上集箱吊杆悬挂于钢架上，上下锅筒和对流管束通过上锅筒气泡座支撑在钢架大梁上。炉膛、炉顶均由膜式水冷壁组成。全部为Φ60×5锅炉管，分上下两部分：下部截面积2970×1780，由耐磨浇注料和布风板风帽组成流化床；上部膜式壁截面为2760×4560，受热面积224m2，烟气与管子的相对运动方式为纵向冲刷。上锅筒内径为1500mm，壁厚为28mm，筒体全厂6380mm，筒身由Q245R钢板卷焊而成，封头是同种钢板冲压而成。下锅筒内径为900mm，壁厚为18mm，筒体全厂5280mm，筒身由Q245R钢板卷焊而成，封头是同种钢板冲压而成。第十四页，共七十四页。循环流化床锅炉的汽水系统一般包括尾部省煤器、汽包、水冷系统、汽冷式旋风分离器的进口烟道、汽冷式旋风分离器、包墙过热器、低温过热器、屏式过热器、高温过热器及连接管道第十五页，共七十四页。第十六页，共七十四页。对流管束在上下锅筒之间布置有对流管束，全部采用Φ51×3.5锅炉管，布置受热面积609m2，烟气为五回程混合冲刷。为防止烟气的冲刷磨损，对流管束进口部分及折烟板处的管子采用了耐热铸钢防磨盖瓦。锅炉的正常水位在上锅筒中心线下50mm处，最高安全水位在正常水位上75mm，最低安全水位在正常水位下75mm。第十七页，共七十四页。省煤器省煤器系钢管省煤器。分三组布置，均为Φ32×3.5锅炉管弯制的蛇形管组成，给水沿蛇形管自下而上，与烟气成逆向流动，受热面积470m2。为防止烟气的冲刷磨损，每组前一排采用防磨盖瓦。第十八页，共七十四页。空气预热器空气预热器采用烟气与空气交叉流向结构，由Φ40×1.5电焊管和钢板组焊而成；管内烟气作纵向冲刷，管外空气作横向冲刷，布置管子1987根，受热面积367m2。一、二次风预热温度分别达到80℃。为使管箱在热状态下能自由膨胀，管箱上部装有膨胀节。为防止烟气对管子的磨损，空气预热器管箱上方加装防磨套管。第十九页，共七十四页。炉墙炉前膜式壁为轻型结构，膜式壁内流化床部分采用流化耐火耐磨浇注料，膜式壁外采用硅酸铝纤维毡加彩色护板结构；旋风分离器及返料器采用循环流化床耐磨耐火砖及耐磨耐火浇注料，外围采用6毫米钢板围护结构、过热器后采用耐火砖与保温红砖重型炉墙结构，其中过热器烟道中耐火砖为高铝砖，其他为粘土耐火砖。为方便锅炉的运行、检查和维修，流化床、分离器上部及尾部受热面上下部均为布置检查门，两个返料器设有清灰门。第二十页，共七十四页。锅内装置采用水下孔板+卧式百叶窗+匀汽孔板的三级分离结构，从而降低了饱和蒸汽湿度。第二十一页，共七十四页。第2讲循环流化床锅炉

调试与运行第二十二页，共七十四页。循环流化床锅炉

调试与运行主要内容：一、锅炉整体启动前的准备二、循环流化床锅炉冷态试验三、启动与停炉四、循环流化床锅炉的运行调整五、常见问题及分析第二十三页，共七十四页。一、锅炉整体启动前的准备1、水压试验2、各系统分部调试3、锅炉冲洗4、锅炉烘炉5、化学清洗6、蒸汽冲管7、锅炉点火试验8、锅炉安全阀调整9、辅机联锁保护试验10、锅炉主保护试验第二十四页，共七十四页。二、循环流化床锅炉冷态试验冷态试验目的：送风机风量﹑风压；风机﹑风门的严密性;布风均匀性﹑布风板阻力﹑料层阻力﹑检查床料流化质量；确定冷态临界流化风量;检查物料循环系统是否能够正常运行。第二十五页，共七十四页。冷态试验内容

（一）风量标定第二十六页，共七十四页。AB气流AB机翼测风速原理第二十七页，共七十四页。第二十八页，共七十四页。第二十九页，共七十四页。第三十页，共七十四页。第三十一页，共七十四页。（二）风机性能试验试验项目：风压、风量是否满足要求；风门关闭是否严密；风门特性。第三十二页，共七十四页。试验方法：风门从全关到全开，再由全开至全关，分若干档，分别记录风量及风压第三十三页，共七十四页。（三）布风板阻力特性第三十四页，共七十四页。（四）布风均匀性检查脚试法：沸腾法：动画第三十五页，共七十四页。（五）冷态临界流化风量测定临界流化风量概念第三十六页，共七十四页。临界流化风量的测定第三十七页，共七十四页。冷态临界流化风量对热态运行的指导意义临界流化风速受温度影响，随温度的升高而增大;冷热态临界流化风量之比随温度升高而降低，运行温度（900℃）时约为50%，提示热态运行时需冷态临界流化风量的一半即可达到临界流化状态；实际运行时流化风速应不低于（1.5~2）umf，即实际运行时良好流化所需的风量与冷态临界流化风量相当。第三十八页，共七十四页。(六）给煤机给煤量标定标定给煤机转速——给煤量关系第三十九页，共七十四页。试验目的：确定最小启动风量、风量与返料量的关系方法：之一：在回料阀的立管上设有一个供试验用的加灰漏斗。试验时，将0～lmm的细灰由此处加入，主床不运行，只开启返料风。之二：同其它冷态试验（七）物料循环系统性能试验第四十页，共七十四页。（八）冷渣器及输渣系统试验排渣阀试验冷渣器排渣口排渣试验输渣系统试验第四十一页，共七十四页。三、启动与停炉第四十二页，共七十四页。冷态启动（一）启动前检查工作和应具备的条件（二）锅炉上水第四十三页，共七十四页。（三）启动风机1、引风机2、高压流化风3、二次风机4、冷渣器风机5、一次风机第四十四页，共七十四页。（四）装填床料（五）锅炉吹扫（冷态、温态启动时）第四十五页，共七十四页。（六）启动燃烧器点火1、床下启动燃烧器点火单只油枪600kg/h、1200kg/h、1870kg/h2、床上启动燃烧器点火第四十六页，共七十四页。（七）投煤开始脉动给煤；床温达到800℃并继续升高时，切除燃烧器；先停床下燃烧器，后停床上燃烧器；第四十七页，共七十四页。锅炉的温态启动和热态启动（一）、温态启动（床温低于投煤温度）启动风机；锅炉吹扫；投床上启动燃烧器；按冷态启动升负荷。第四十八页，共七十四页。（二）、热态启动（床温高于投煤温度）启动风机；投煤。第四十九页，共七十四页。锅炉停炉（一）、正常停炉降负荷至50%；投床上燃烧器；减少给煤，直至停煤；继续流化床料，降温；床温约450℃，停床上燃烧器；床温达400℃，可停风机；风机停车顺序：一次风机——二次风机——冷渣器风机——引风机——高压风机第五十页，共七十四页。（二）、压火备用锅炉降至最小负荷，停煤；使床中燃料燃尽；关严所有风机的入口挡板和风道控制挡板；再启动可遵循温态启动或热态启动。

第五十一页，共七十四页。（三）、紧急停炉迅速停止给煤；通风冷却；停风机。第五十二页，共七十四页。冷渣器运行启动前加入灰渣;流化差压1800~2000mmH2O通入冷却水，流量基本恒定；开始排渣时应缓慢、少量；一室/风室差压大于2200mmH2O，关闭排渣阀停止排渣，开启冷渣器下部大渣排渣口排渣；第五十三页，共七十四页。冷渣器停运炉膛床料不排空的锅炉停运关闭锥形阀；冷渣器风量继续保持，直至冷渣器各室温度降至100℃以下。炉膛床料排空的锅炉停运；炉膛温度降至500℃以下，开锥形阀排渣；冷渣器以最大风量冷却灰渣，降温至170℃以下。第五十四页，共七十四页。冷渣器故障渣入口处灰渣堆积堵塞手动加大1室流化风量并反复启停大渣排渣口的控制阀，若1室渣温上升，说明排渣恢复正常，可恢复自动排渣系统；第五十五页，共七十四页。大渣排渣口故障手动加大1室流化风量并反复启停大渣排渣口的控制阀；冷渣器满灰关闭锥形阀，手动加大3个室的流化风量，通过大渣排渣口排渣，直至压差降至正常；第五十六页，共七十四页。主要控制参数1、床温控制2、料层差压控制3、炉膛差压控制4、风量控制5、给煤控制6、返料控制四、循环流化床锅炉的燃烧调整第五十七页，共七十四页。第五十八页，共七十四页。1、床温控制基本手段：风、煤、返料风量是独立调节床温的变量床温升高原因及处理煤质变化（发热量增大）粒度变化（偏大）料层过厚床温降低原因及处理煤质变化（变差）粒度变化（偏细）燃烧不充分第五十九页，共七十四页。2、料层差压控制料层差压控制的意义料层过厚料层过薄燃料变化对料层差压的影响发热量灰分控制方法放渣防止：灰分变小时，不排渣造成床料粗大化第六十页，共七十四页。3、炉膛差压控制控制意义传热，出力控制方法风量增减循环灰反映返料是否正常第六十一页，共七十四页。4、风量控制控制原则一次风控制床温，二次风控制总风量最低风量限制（临界流化风量）第六十二页，共七十四页。5、给煤控制增负荷加风加煤提高循环倍率减负荷减煤减风放循环灰防止断煤第六十三页，共七十四页。6、返料控制防止超温结焦防止堵塞控制返料量第六十四页，共七十四页。返料系统运行应注意：防止烟气短路：分离效率下降带不上负荷飞灰损失大防止超温结焦：控制返料风量；超温时控制负荷采用水冷结构必要时可用烟气返料第六十五页，共七十