CFB锅炉学习课件

循环流化床锅炉介绍

主要内容1、循环流化床锅炉概况2、循环流化床锅炉燃烧技术3、330MW循环流化床锅炉介绍4、330MW循环流化床锅炉系统5、循环流化床锅炉开展前景1、循环流化床锅炉概况

循环流化床〔CFB〕锅炉是近三十年发展起来的一种新型洁净煤燃烧技术。在短短的三十年间，流化床技术得到了飞速发展，由最初的鼓泡流化床开展到了循环流化床，其应用也由小型锅炉开展到容量与煤粉炉大体相当的大型电站锅炉。

循环流化床是新开展起来的新一代高效低污染清洁燃烧技术，其主要特点在于燃料及脱硫剂经屡次循环、反复地进行低温燃烧和脱硫反响，炉内湍流运动强烈，不但能到达低NOx排放，90%的脱硫效率和与煤粉炉相近的燃烧效率，而且具有燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣易于综合利用等优点，因此在国际上得到迅速的商业推广。

国内在CFB锅炉这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起，已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。未来的几年将是循环流化床飞速开展的一个重要时期。

循环流化床锅炉示意图

三维设计图循环流化床的特征1、不再有鼓泡流化床那样清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间；2、有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，并且向各个方向运动；3、颗粒与气体之间的相对速度大，且与床层空隙率和颗粒循环流量有关；4、床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；

6、颗粒横向混合良好；7、强烈的颗粒返混，颗粒的外部循环和良好的横向混合，使得整个升段内温度分布均匀；2、循环流化床锅炉燃烧技术

燃烧技术开展历史：19世纪80年代，开发了固定床层燃技术；20世纪30年代，开发了煤粉燃烧技术〔四角切圆、W火焰炉等〕；20世纪60年代，开发了流化床燃烧技术〔鼓泡床〕；20世纪70年代末期，开发了循环流化床燃烧技术〔CFB〕。循环流化床锅炉工作原理循环流化床锅炉是一种新型的燃用固体燃料〔如煤〕的锅炉。固体颗粒〔燃料、石灰石、砂粒、炉渣等〕在炉膛内以一种特殊的气固流动方式〔流态化〕运动，离开炉膛的颗粒又被别离并送回炉膛循环燃烧。炉膛内固体颗粒的浓度高，燃烧、传质、传热剧烈，温度分布均匀。流态化当固体颗粒中有流体通过时，随着流体速度逐渐增大，固体颗粒开始运动，且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大，当流速到达一定值时，固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等，每个颗粒可以自由运动，所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象，这种现象称为流态化。对于液固流态化的固体颗粒来说，颗粒均匀地分布于床层中，称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说，气体并不均匀地流过床层，固体颗粒分成群体作紊流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。固体颗粒〔床料〕、流体〔流化风〕以及完成流态化过程的设备称为流化床。流化床类似流体的性质主要有以下几点：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，床外表总是保持水平，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，整个床层的温度根本均匀；6、几个流化床底部联通后，床层高度自动保持同一水平高度；循环流化床锅炉的不同局部有不同的流态：部位流态形式炉膛下部（二次风口以下）湍流床或鼓泡床炉膛上部（二次风口以上）快速床旋风分离器旋涡流动返料立管（料腿）移动床返料器与外置热交换器（如果有）鼓泡床尾部烟道气力输送临界流化速度对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中，在固定床通过的气体流速很低时，随着风速的增加，床层压降成正比例增加，并且当风速到达一定值时，床层压降到达最大值，该值略大于床层静压，如果继续增加风速，固定床会突然解锁，床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话，其特性为：在大颗粒尚未运动前，床内的小颗粒已经局部流化，床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显，而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度，称为临界流化速度。随着风速的进一步增大，床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是2－3倍的临界流化速度。影响临界流化速度的因素：〔1〕料层厚度对临界流速影响不大。〔2〕料层的当量平均料径增大那么临界流速增加。〔3〕固体颗粒密度增加时临界流速增加。〔4〕流体的运动粘度增大时临界流速减小：如床温增高时，临界流速减小。床温与临界流速的关系如下图。循环流化床的根本术语〔1〕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”。床料的成分、颗粒粒径和筛分特性因炉而定。床料一般由燃煤、灰渣、石灰石粉等组成，有的锅炉床料还掺入砂子、铁矿石等成分，甚至有的锅炉冷态、热态调试或启动时仅用一定粒度的砂子做床料。〔2〕物料所谓的物料，主要是指循环流化床锅炉运行中在炉膛内燃烧或载热的物质。它不仅包含床料成分，还包括锅炉运行中给入的燃料、脱硫剂、返送回来的飞灰以及燃料燃烧后产生的其他固体物质。别离器捕捉下来通过回料阀返送回炉膛内的物料叫循环物料，而未被捕捉别离下来的细小颗粒一般称做飞灰，炉床下部排出的较大颗粒叫炉渣〔也称做大渣〕。因此飞灰和沪渣是炉内物料的废料。〔3〕循环倍率物料别离器捕捉下来回且返送回炉内的物料量与给进的燃料量之比，即： K=W/B其中：W—返送回炉内的物料量，t／h；B—燃煤量，t／h。由于给煤量B是与锅炉容量成正比的，因此循环倍率表示了循环流化床中循环物料量的相对大小。K值越大，表示物料在单位时间内的循环次数越多。〔4〕燃料粒比度燃煤的粒比度也称做燃烧颗粒特性，连续的曲线也称做颗粒特性曲线。燃煤的颗粒特性曲线可以很直观的反映入炉煤的各粒径的颗粒占总量的百分比。对锅炉设计和运行来说，燃煤颗粒特性曲线比燃煤筛分、粒比度更直观更确切，是选择煤设备和锅炉运行的重要参数。3、330MWCFB锅炉介绍

SG-1178/18.64-M4504型循环流化床锅炉是上海锅炉厂设计、制造的1178t/h亚临界、中间再热的循环流化床锅炉产品。本锅炉为亚临界参数、带再热、单汽包自然循环、岛式布置、全钢架支吊结合的循环流化床锅炉。锅炉采用水冷式旋风别离器进行气固别离，运转层标高为12.6m。

锅炉本体钢架由三跨组成，第一跨布置炉膛，第二跨布置水冷式旋风别离器、返料器，第三跨布置尾部烟道。炉膛采用全膜式水冷壁结构，在炉膛上部沿宽度方向布置6片高温再热蒸汽屏、12片高温过热蒸汽屏、4片水冷屏和14片中温过热蒸汽屏。炉膛底部为水冷布风板和一次风室；本锅炉采用床上点火启动方式，床上共布置8只大功率的点火油枪〔左右侧墙各2只，前墙4只〕。

锅炉采用前后墙联合给煤方式，6个给煤口沿宽度方向均匀布置在前墙水冷壁下部，另外4个给煤口那么布置在回料腿上，左右侧每个回料腿布置1个给煤口，中间1个回料腿布置2个给煤点共计4点给煤。6台滚筒式冷渣器布置在炉膛下方。三台水冷式旋风别离器位于炉膛出口和尾部竖井烟道之间，每个旋风别离器的下方布置一台返料器，返料器将旋风别离器别离下来的物料送回炉膛。

尾部竖井采用双烟道结构，前烟道中布置低温再热器，后烟道中布置低温过热器和三级省煤器，合并后的烟道依次布置二级省煤器和四分仓回转式空气预热器。过热器系统中设有两级喷水减温器，低温再热器与高温屏式再热器连接管道上布置有事故喷水减温器。

锅炉采用两级配风，一次风从炉膛底部一次风室、布风板及风帽进入炉膛，炉膛底部设有一次水冷风室。二次风分别从燃烧室前后墙锥体局部分两层进入炉膛。锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上。循环流化床锅炉原理示意图

锅炉主要技术参数名称单位VWOTMCRTHA过热蒸汽流量t/h117811431063过热蒸汽出口压力MPa(g)18.6418.5918.49过热蒸汽出口温度℃543543543再热蒸汽流量t/h996.4969905.5再热蒸汽进口压力MPa(g)4.4584.3374.059再热蒸汽出口压力MPa(g)4.2314.1163.852再热蒸汽进口温度℃342340333再热蒸汽出口温度℃543543543给水温度℃286284279

锅炉主要性能指标项目单位数值锅炉计算效率(按低位发热量)%91.04锅炉保证效率(按低位发热量)%90.50固体不完全燃烧热损失%1.88预热器出口粉尘排放浓度g/Nm363SO2排放浓度（干烟气，6%含氧量）mg/Nm3400NOX排放浓度（干烟气，6%含氧量）mg/Nm32004、330MWCFB锅炉系统

锅炉汽水系统锅炉烟风系统循环物料返回系统排渣系统启动燃烧器系统锅炉汽水系统锅炉汽水系统回路包括尾部省煤器、锅筒、蒸发受热面〔炉膛水冷壁、水冷屏和水冷别离器〕、后烟井包覆过热器、低温过热器、中温屏式过热器、高温屏式过热器及低温再热器、高温屏式再热器。主蒸汽流程饱和蒸汽→左右侧墙包覆过热器上集箱→左右侧墙包覆过热器→左右侧墙包覆过热器下集箱→分3路进入低温过热器进口集箱→低温过热器→低温过热器出口集箱→一级减温器→中温屏式过热器→二级减温器→高温屏式过热器→主蒸汽出口。再热蒸汽流程汽轮机高压缸排汽通过2根管道进入再热器，再热器二级布置，低温再热器共设4个管组，均布置在后烟井前烟道内，悬挂搁置在包覆前墙和隔墙管子上，高温屏式再热器均布置在炉膛上部。再热蒸汽经加热后，由2根管道引至汽轮机中压缸。锅炉烟风系统锅炉采用平衡通风，炉膛的压力零点设置在旋风别离器进口烟道内。循环流化床内物料的循环是由送风机〔包括一、二次风机〕和引风机启动和维持的。从一次风机出来的燃烧空气先后经由空气预热器加热后一路进入炉膛底部一次风室，通过布风板上的风帽使床料流化，并形成向上通过炉膛的固体循环；第二路从一次水冷风室引出一根总风道至炉前，再从该总风道上引出6根支管至落煤管作为播煤风；第三路那么从一次风机出口后的冷风道上引出一股高压冷风作为炉前落煤管和给煤机的密封风。

二次风经由暖风器、空气预热器加热后引至炉前，由二次风箱引出假设干根支管，分两层从炉膛前后墙、密相区的上部进入炉膛燃烧室，同时二次风作为床上油枪点火用风。锅炉在B-MCR工况运行时，一次风与二次风的比例约60：40，当锅炉负荷逐渐降低时，一次风与二次风的比例随之变化，最小一次风流量能够保证密相区内物料正常流化。

携带固体粒子的烟气离开炉膛后，通过旋风别离器进口烟道，分别切向进入三个旋风别离器。在别离器内，粗颗粒从烟气中别离出来，而烟气流那么通过别离器中心筒进入后烟井，烟气被对流受热面冷却后，通过回转式空气预热器进入除尘器去除烟气的细颗粒成分，最后，由引风机送入烟囱，并排入大气。高压流化风作为“U”型回料器流化用风和旋风别离器吹扫用风。循环物料返回系统水冷式旋风别离器→U型回料器〔立管、流化室、回料腿〕→炉膛。水冷别离器水冷别离器排渣系统本台锅炉共设置6台滚筒式冷渣器，分布于炉膛下部，布置在零米层，锅炉底渣先排入移动床冷渣器，通过移动床内布置的省煤器冷却后再进入滚筒式冷渣器，单台冷渣器的设计渣量为25吨/小时。

滚筒冷渣器启动燃烧器系统锅炉采用8只床上启动燃烧器〔出力为8×2500kg/h〕，油枪均采用机械雾化，母管进油压力3.5MPa，流量20t/h。5、循环流化床锅炉开展前景

开展CFB锅炉的必要性：满足日益严格的环保要求煤种适应性广，特别是能燃用传统PC炉比较难烧的燃料，诸如：煤矸石、生物质、垃圾等；

开展大容量CFB锅炉的有利条件

传统的PC炉已经开展到百万等级超超临界参数，技术比较成熟；可以借鉴PC炉的成功经验，开展600MWe等级的超临界CFB锅炉，从而提高电厂效率循环流化床锅炉灰渣处理与综合利用以石灰石