循环流化床锅炉设备及系统课件

循环流化床锅炉设备及系统课件循环流化床锅炉设备及系统课件1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4/3/2024第四章 燃烧系统及设备4/2/20242第一节 燃烧系统概述4/3/2024第一节 燃烧系统概述4/2/20243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4/3/2024第二节 燃烧室燃烧室结构、特性取决于其流化状态4/2/204一、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4/3/2024一、燃烧室（炉膛）结构1. 炉膛结构形式4/2/20245一、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4/3/2024一、燃烧室（炉膛）结构1. 炉膛结构形式4/2/20246一、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4/3/2024一、燃烧室（炉膛）结构2. 炉膛尺寸结构4/2/20247一、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4/3/2024一、燃烧室（炉膛）结构3. 炉膛下部区域的设计要求4/2/8二、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4/3/2024二、燃烧室（炉膛）开口开口目的4/2/20249二、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4/3/2024二、燃烧室（炉膛）开口1. 给煤口4/2/202410二、燃烧室（炉膛）开口2. 石灰石给料口（要求低于给煤点）（1）给料机（大型锅炉）、气力输送装置（小型锅炉）（2）通过循环物料口或给煤口送入4/3/2024二、燃烧室（炉膛）开口2. 石灰石给料口（要求低于给煤点）411二、燃烧室（炉膛）开口3. 排渣口（1）位置：床底部（2）作用：排出大渣，维持床内存料量及颗粒尺寸，避免大颗粒聚集于床层底部而影响流化质量，保证安全运行（3）布置方式布风板上去掉一些风帽 代之以排渣管（多数采用）炉壁靠近布风板处（4）排渣口个数确定dp较小且较均匀，个数少dp大应增加数量，并在布风 板上均匀布置4/3/2024二、燃烧室（炉膛）开口3. 排渣口4/2/202412二、燃烧室（炉膛）开口4. 循环物料进口（返料口）（1）位置

二次风口以下密相区，以增加物料停留t（2）设计考虑

返料系统与循环物料进口点处的P平衡（3）数量确定（影响炉内颗粒横向分布）

一个送灰器配一个返料口（4）双腿送灰器（增加循环物料进口）

加强返料均匀性，防止磨损及局部床温偏低4/3/2024二、燃烧室（炉膛）开口4. 循环物料进口（返料口）4/2/2134/3/20244/2/202414物料循环系统4/3/2024物料循环系统4/2/202415二、燃烧室（炉膛）开口5. 炉膛出口采用（具有气垫的）直角转弯型式炉膛出口，可增加对固体颗粒的分离，增加床内εp，发生内循环，增加停留t4/3/2024二、燃烧室（炉膛）开口5. 炉膛出口4/2/202416二、燃烧室（炉膛）开口6. 其他开孔（1）观察孔、炉门、人孔，测试孔（2）注意事项：水冷壁“让管”时，方向选用炉膛外，炉内不能有任何突出面，以免严重磨损4/3/2024二、燃烧室（炉膛）开口6. 其他开孔4/2/202417第三节 布风装置实现流态化燃烧的关键部件1）风帽式：由一次风室、布风板、风帽（喷管）和隔热层组成2）密孔板式：风室和密孔板组成。

风帽式工作流程优点：布风均匀；负荷变化时流化质量稳定缺点：帽顶易烧坏，磨损严重布风装置的要求1）能均匀、密集分布气流，避免死区2）出口气流动能大，产生强烈扰动、混合3）阻力损失小，降低风机能耗4）有足够强度和刚度，压火时防止布风板 受热变形，风帽不烧损，检修清理方便5）结构合理，防止床料流入风室4/3/2024第三节 布风装置实现流态化燃烧的关键部件4/2/202418一、布风装置本体结构1. 布风板（1）主要功能支撑风帽和床料对气流产生阻力，使流化空气均匀分布，维持稳定安装排渣管，维持正常流态化（2）分类（按冷却条件不同）水冷式：利于消除热负荷快速变化时热膨胀不均非冷却式（花板）：开孔以均匀分布为原则（等边三角形），节距大小与帽沿尺寸、风帽个数及小孔出口流速匹配4/3/2024一、布风装置本体结构1. 布风板4/2/202419一、布风装置本体结构2. 风帽（实现均匀布风，维持合理流动，关系安全经济运行）（1）制造材料：耐热铸铁、耐热不锈钢（抗磨损性能差）（2）结构型式（小孔径、大孔径、定向，S，T型）有帽头特点：阻力大，长期运行后帽沿底易卡杂物， 不易清除、不易排渣，需停炉清理；布风均匀性好无帽头特点：阻力小，制造简单，气流分配性能差定向风帽特点：布风均匀，大开孔可防止堵塞，定 向射流有足够动量将杂物吹至排渣口（3）开孔率定义：各风帽小孔面积总和 与布风板有效面积之比设计值 鼓泡2~3%，循环4~8%4/3/2024一、布风装置本体结构2. 风帽（实现均匀布风，维持合理流动20一、布风装置本体结构2. 风帽（4）风帽计算：在风帽数量、开孔数、小孔直径及小孔风速间反复调整，使小孔风速和风帽数量符合要求小孔风速↑→气流对颗粒冲击力大→扰动强烈→利于大颗粒流化→但阻力增加→风机电耗增加小孔风速↓↓→粗颗粒沉积→底部流化不良→冷渣含C量大→负荷降低会结渣灭火小孔d：流化床四周墙壁处、排渣口处、给煤口处大（5）布风板ΔP作用：使气速分布均匀；抑制颗粒分布和气速分布不均与风帽开孔率平方成反比缺点：给风机造成压损与电耗设计值：布风板阻力为整个床层阻力（布风板阻力加料层阻力）的25~30%，可维持稳定运行4/3/2024一、布风装置本体结构2. 风帽4/2/202421二、隔热层（耐火保护层）1. 作用：避免布风板受热而挠曲变形2. 保护层厚度：由风帽高度定3. 操作步骤：布风板自下而上涂上密封层、绝热层和耐火层4/3/2024二、隔热层（耐火保护层）1. 作用：避免布风板受热而挠曲变形22三、一次风室与风道1. 风室（1）功能——稳压、均流（2）布置原则强度、刚度及严密性，不变形、不漏风具有稳压作用，消除进口风速对气速分布不均的影响导流作用，避免形成死角与涡流区结构简单，便于维护检修，设有检修门和放渣门（3）风室布置方式4/3/2024三、一次风室与风道1. 风室4/2/202423风室布置方式4/3/2024风室布置方式4/2/202424三、一次风室与风道2. 风道（1）作用：连接风机与风室（2）压损产生原因：气流与壁面的摩擦、转向、风道截面变化（3）减小压损方法：缩短L，减少不必要转折（逐渐弯曲弧形转向形式）和截面变化，避免过高气速（4）风道截面4/3/2024三、一次风室与风道2. 风道4/2/202425第四节 物料循环系统一、循环灰分离器（一）循环灰分离器的种类（二）旋风分离器（外循环）（三）惯性分离器（内循环）（四）组合式分离器（五）循环灰分离器的选型、主要性能指标及其影响因素二、飞灰回送装置三、外置流化床换热器（外置冷灰床）4/3/2024第四节 物料循环系统一、循环灰分离器4/2/202426一、循环灰分离器（一）循环灰分离器的种类1. 物料循环系统组成循环灰分离器和飞灰回送装置2. 作用：将高温固体物料从烟气中分离并返送回炉膛内，以维持快速流态化，使燃料和脱硫剂可多次循环燃烧和反应。3. 设备要求1）高温工作2）分离极高浓度载粒气流3）低阻特性4）较高分离效率5）锅炉整体适应，结构紧凑4. 分类分离原理：离心式旋风、惯性运行温度：高（800~900℃）、中（400~500℃）、低温（<300℃）冷却方式：绝热（钢板耐火材料）、水（汽）冷却式布置位置：炉膛外（外循环）、炉膛内（内循环）4/3/2024一、循环灰分离器（一）循环灰分离器的种类4/2/202427一、循环灰分离器（二）旋风分离器（外循环）1. 工作原理载粒烟气以一定v切向进入分离器，内部旋转运动，固体颗粒在离心力和G作用下被分离，落入料仓或立管，由飞灰回送装置返回炉膛分离出颗粒的烟气由分离器上部进入尾部烟道2. 组成1）进气管（普通切向、蜗壳式）2）筒体3）排气管（上、下）4）圆锥管等3. 优点 分离效率高，尤其细小颗粒4. 缺点 体积较大，大容量锅炉需配备多台分离器4/3/2024一、循环灰分离器（二）旋风分离器（外循环）4/2/202428一、循环灰分离器（二）旋风分离器（外循环）5. 分类（工作条件）（1）高温旋风分离器高温绝热旋风（钢板、耐火材料） 存在问题：体积庞大，耗钢材，密封膨胀系统复杂，耐火材料用量大，热惯性大，启动时间长，超温结焦水（汽）冷却式旋风筒（膜式壁） 优点：防止结渣，节省材料，缩短启停t，改善锅炉经济、安全性 缺点：造成飞灰可燃物升高，制造工艺复杂，初期投资高，不利于达到最佳自然水循环工况（水冷）方形高温旋风（离心式紧凑型）（2）中温旋风分离器优点：尺寸小，分离效率高，锅炉启停t短，散热损失小，避免超温结焦，成本低，防止床内结渣，利于调负荷缺点：增加过热器磨损，严重影响安全运行（3）低温旋风分离器4/3/2024一、循环灰分离器（二）旋风分离器（外循环）4/2/202429高温绝热旋风分离器4/3/2024高温绝热旋风分离器4/2/202430水（汽）冷却旋风分离器4/3/2024水（汽）冷却旋风分离器4/2/202431方形高温旋风分离器4/3/2024方形高温旋风分离器4/2/202432FosterWheeler,CompactCFBOF420/13.9/540/2304/3/2024FosterWheeler,CompactCFBOF33一、循环灰分离器（三）惯性分离器（内循环）1. 工作原理

利用特殊通道使介质流动路线突变，固体颗粒靠自身惯性脱离气流轨迹实现气固分离2. 分类（撞击元件）U形槽（异型槽钢）百叶窗式4/3/2024一、循环灰分离器（三）惯性分离器（内循环）4/2/202434带惯性分离器的CFBB4/3/2024带惯性分离器的CFBB4/2/2024354/3/20244/2/2024364/3/20244/2/202437一、循环灰分离器（五）循环灰分离器的选型、主要性能指标及其影响因素1. 选型惯性：低R旋风或多级惯性：R较高或颗粒较小多旋风并联：大型锅炉2、主要性能指标

分离效率、阻力、烟气处理量、经济性（投资、运行费用）3. 主要影响因素（1）进口烟气流速（分离效率、阻力—最佳进口流速）（2）T——烟气密度、黏度（3）进口εp——存在临界值（4）dp和ρ（5）旋风分离器结构参数 进口宽度和形式、排气管插入深度和d，筒体d4/3/2024一、循环灰分离器（五）循环灰分离器的选型、主要性能指标及其影38二、飞灰回送装置1. 功能

将分离下来的高温固体颗粒连续稳定的回送至压力较高的炉膛内，并使反窜到分离器的气体量为最小2. 基本要求 物料流动稳定、气体不反窜、物料流量可控3. 组成（1）立管（料腿） 主要作用：输送物料、系统密封（2）送灰器（回料阀）：机械、非机械式4/3/2024二、飞灰回送装置1. 功能4/2/2024394/3/20244/2/202440可控式非机械阀4/3/2024可控式非机械阀4/2/202441三、外置流化床换热器（外置冷灰床）通过调节

进入换热器的固体颗粒流量

直接返回炉膛固体物料流量来调节床温4/3/2024三、外置流化床换热器（外置冷灰床）通过调节4/2/202442第五节 给料系统一、煤制备系统及主要设备二、给煤系统及主要设备三、石灰石输送系统4/3/2024第五节 给料系统4/2/202443一、煤制备系统及主要设备1. 煤制备系统概述2. 煤制备系统的主要设备（1）钢棒滚筒磨（2）锤击式破碎机4/3/2024一、煤制备系统及主要设备1. 煤制备系统概述4/2/202444棒磨机4/3/2024棒磨机4/2/202445棒磨机4/3/2024棒磨机4/2/202446锤击式破碎机4/3/2024锤击式破碎机4/2/202447辊式破碎机4/3/2024辊式破碎机4/2/202448振动式破碎机/粉磨机4/3/2024振动式破碎机/粉磨机4/2/202449二、给煤系统及主要设备1. 给煤方式和给煤系统（1）给煤方式给煤位置分：床上、床下给煤给煤点处压力分：正压、负压给煤（2）给煤系统原煤斗筛分设备破碎机给煤机炉前给煤机（或送灰器）输送设备……4/3/2024二、给煤系统及主要设备1. 给煤方式和给煤系统4/2/202504/3/20244/2/202451原煤仓4/3/2024原煤仓4/2/202452破碎-筛分系统4/3/2024破碎-筛分系统4/2/202453给煤机4/3/2024给煤机4/2/202454炉前给煤机4/3/2024炉前给煤机4/2/202455输送设备4/3/2024输送设备4/2/202456二、给煤系统及主要设备2. 给煤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……4/3/2024二、给煤系统及主要设备2. 给煤设备组成4/2/2024574/3/20244/2/2024584/3/20244/2/2024594/3/20244/2/2024604/3/20244/2/202461130t/h循环流化床锅炉炉前给煤系统改造实例4/3/2024130t/h循环流化床锅炉炉前给煤系统改造实例4/2/2062130t/h循环流化床锅炉炉前给煤系统改造实例（1）原输煤风和播煤风的风源引自锅炉的二次风，风压较低(4kPa)。输煤管进入炉膛的部位，是炉内正压密相区，输煤风的动力和播煤风的微弱射流作用不足以克服炉内的正压，炉内燃烧产生的热烟气沿输煤管向上形成上升气流经过刮板给煤机、落煤管，最后在称重给煤机落煤口处喷出。同时由于刮板给煤机各个面是靠法兰密封，气流也从机壳密封不严处喷出。各处喷出的气流夹带大量细煤粉，现场环境恶劣。喷出的煤粉不但污染环境，还在风室和风道上堆积，常自燃着火。

（2）逆流而上的热烟气温度高，会使煤中的水分蒸发，在冬季，上升气流中的水蒸汽在刮板机机壳内壁及落煤管四壁凝结成水，造成煤粉在这些部位粘结，经常造成堵煤。

（3）刮板机故障率高，维护费用高，常出现链条卡死、堵煤跳车、轴承损坏、断链、断销等事故，三台刮板给煤机平均每年的维护及备件费用约20万元。经常会因设备机械故障和堵煤及给煤机电机和电气问题造成锅炉负荷波动或停炉。

4/3/2024130t/h循环流化床锅炉炉前给煤系统改造实例（1）原输煤63敞开式气螺旋给煤技术敞开式气螺旋给煤技术是在煤仓下部的敞开式给煤皮带和炉膛之间引一根敞口的输煤管，在输煤管的入口处有一套特殊的配风装置。如图1所示。该配风装置主要由配风管、风箱、导流套管和压顶风组成。气源通过配风管引到风箱，风箱结构为中空的圆柱体，风箱中间的圆锥体是一个落煤斗。进入风箱的输煤风分两路按逆时针方向（图2）进入。风箱下部是导流套管，导流套管本身也是一段输煤管，导流套管外管和输煤风箱外壁相连，落煤斗和导流套管内管相连，内外管形成的夹套为输煤风通道。输煤风夹套内有逆时针方向布置的导流翅片，导流翅片与垂直方向成一夹角。另外从配风管上引出一支细管插入落煤管中心一定深度，作为压顶风。压顶风只有在炉内压力较高时才配合使用。4/3/2024敞开式气螺旋给煤技术敞开式气螺旋给煤技术是在煤仓下部的敞开式64敞开式气螺旋给煤技术（1）改造后输煤管延长，垂直管段长度达5m左右，煤在管内自然下落时速度大大提高高速下落的煤不但对上升气流产生冲击，同时由于煤连续下落时形成向下运动的活塞效应，对空气产生向下的拉动效果，削弱上升气流的力量。

（2）采用气螺旋输煤技术，不但在落煤口处没有煤粉喷出，还在落煤口处形成了负压，产生了逆时针的吸入的旋涡，将称重皮带机头扬起的煤粉吸入，现场没有煤粉飞扬，大大改善生产环境。

（3）输煤风形成风套，在旋涡的作用下，浓度大的煤流在落煤管中心，对落煤管磨损小，延长落煤管的使用寿命，同时避免落煤管粘煤、堵煤。

（4）取消刮板给煤机，消除了刮板给煤机的堵煤，及其机电故障对生产造成的影响，且每年节约设备备件及维护费、电费约合40万元。4/3/2024敞开式气螺旋给煤技术（1）改造后输煤管延长，垂直管段长度达565三、石灰石输送系统1. 输送方式：重力给料、气力输送2. 石灰石进入炉膛方式1）有独立的石灰石喷入口2）二次风喷口内装有同心圆的石灰石喷管3）将石灰石输入循环灰入口管道，与循环物料一起进入炉膛3. 设计、施工过程中应注意的问题4/3/2024三、石灰石输送系统1. 输送方式：重力给料、气力输送4/2/664/3/20244/2/2024674/3/20244/2/2024684/3/20244/2/202469第六节 烟风系统一、烟风系统概述1. 冷、热风系统——复杂2. 烟气系统4/3/2024第六节 烟风系统一、烟风系统概述4/2/202470二、风系统的组成及其作用1. 燃烧用风（1）一次风作用：流化炉内物料，提供密相区所需O2

送风方法：由一次风机供给，经布风板下一次风室通过布风板和风帽进入炉膛（2）二次风作用：补充O2；加强物料掺混；适当调整炉内T场分布，防止局部烟气T过高、降低NOx排放量分级布置二次风口布置于给煤口和回料口以上的某一高度二次风机供给（3）播煤风（三次风）作用：使给煤均匀播散入炉膛二次风机供给4/3/2024二、风系统的组成及其作用1. 燃烧用风4/2/202471二、风系统的组成及其作用2. 输送用风（1）回料风：作为输送动力将物料回送炉内（2）石灰石输送风（3）冷却风：专供风冷式冷渣器冷却炉渣的冷空气4/3/2024二、风系统的组成及其作用2. 输送用风4/2/202472三、风系统的布置1. 中小容量锅炉的风系统（1）送风机提供一次风、二次风、播煤风、回料风优点：风机数量少、系统简单、投资小缺点：运行操作复杂——“夺风”（2）一次风机提供一次风、回料风，二次风机提供二次风、播煤风4/3/2024三、风系统的布置1. 中小容量锅炉的风系统4/2/2024734/3/20244/2/202474三、风系统的布置2. 较大容量锅炉的风系统（1）布置一次风机、二次风机、风冷式冷渣器风机、给料风机、石灰石输送风机（2）布置送风机、加压风机、给料风机、石灰石输送风机、飞灰运送风机4/3/2024三、风系统的布置2. 较大容量锅炉的风系统4/2/202475内江电站410t/h循环流化床锅炉系统4/3/2024内江电站410t/h循环流化床锅炉系统4/2/202476烟气系统4/3/2024烟气系统4/2/202477第七节 除渣除灰系统一、除渣系统1. 灰渣T——决定炉渣输送方式及其设备2. 灰渣用途：直接填埋、铺路，制砖、作水泥混合材料、混凝土骨料4/3/2024第七节 除渣除灰系统一、除渣系统4/2/202478二、冷渣器分类炉渣运动方式流化床式移动床式混合床式螺旋给料机式

冷却介质水冷式风冷式风水共冷式

热交换方式1）间接式：管式冷渣器、