培训-CFB锅炉基本知识

循环流化床锅炉基本知识北京希柯节能环保科技有限公司各种流化态北京希柯节能环保科技有限公司流态化

流态化：当颗粒系统在许多方面表现出类似液体的性质时，就称之为流态化了或处于流化状态。称该系统为流化床。

广义上讲，气固系统可划分为固定床、流化床、气力输送等。

循环流化床锅炉的流动状态鼓泡床流化态的特征1.气流以气泡形式穿越床层（离散相）2.固体颗粒均匀分散在气流中（乳化相、连续相）3.气泡不断上移、聚并、长大、破裂4.气泡运动使得颗粒纵向运动（实现混合）5.气泡在床层表面破裂，将部分颗粒喷入空间6.存在明显的床层表面鼓泡床及其实验演示气泡的移动鼓泡床锅炉的工作湍流流化态特征1.气泡逐渐破碎、变小2.床层无明显界面（形成一飞溅区）3.床内颗粒混合更加均匀4.床内压力波动达最大快速流化态特征1.气流变为连续相，气泡消失2.固体颗粒形成絮状颗粒团，成为分散相3.絮状物形成面壁流，颗粒反混显著4.颗粒滑移速度达最大5.床内颗粒浓度、温度分布趋于均匀循环流化床演示快速流化态特征图2-19颗粒带(颗粒图)

形成示意图图2-20面壁流颗粒浓度的纵向分布图2-21

不同流态化型式沿高度的颗粒浓度分布循环流化床锅炉的流动状态CFB锅炉不同位置的流化状态循环流化床锅炉北京希柯节能环保科技有限公司循环流化床锅炉的燃烧优势1.为新入炉燃料提供了丰富的热源2.燃料在炉内有充分的停留时间炉内大量800~900度的惰性颗粒；每分钟的新燃料只有床内物料的1%左右；炙热物料迅速加热新燃料；燃料燃烧放处的热量又维持了床温流化床中煤粒的燃烧过程1.煤粒的加热和干燥2.挥发分的析出和燃烧3.焦炭的着火的燃烧不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性2MM以上大颗粒的燃烧特性1）一般在密相区参与燃烧；2）滑移速度很大，属于动力燃烧；3）停留时间15~20分钟4）燃尽条件很好5）通常燃尽后从床底排渣口排出不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性小于1MM的小颗粒的燃烧特性1）一般在整个燃烧系统参与燃烧；2）滑移速度较小，属于扩散燃烧；3）大多容易被分离器捕捉，为循环燃烧4）燃尽条件很好5）灰中含炭量0.1%左右不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性50~100uM颗粒的燃烧特性1）很难被分离器捕捉2）不能一次就燃尽3）是导致固体不完全燃烧损失的主要原因4）20~40%不能燃尽不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性20uM以下颗粒的燃烧特性1）不能被分离器捕捉2）一次就燃尽3）一般不会导致固体不完全燃烧损失CFB炉内燃烧的区域CFB锅炉的燃烧区域燃烧室下部密相区燃烧室上部稀相区密相区与上部稀相区的过渡区旋风分离器影响CFB锅炉燃烧的因素燃料特性燃料的颗粒特性布风装置和流化质量给煤方式床层温度二次风口布置的影响CFB锅炉传热的三种基本方式1.固体颗粒与受热面壁面之间的对流传热hp；2.气体与受热面的对流传热hg3.固体颗粒与气体的辐射传热hrCFB锅炉各个区域的传热方式布风板炉膛下部炉膛中部炉膛上部颗粒浓度辐射传热为主对流及辐射传热对流传热为主循环流化床锅炉三大核心部件

—燃烧室、分离器、回料阀

燃烧室布风板旋风分离器回料阀锅炉炉膛

CFB锅炉燃烧室的密相区CFB锅炉燃烧室上部稀相区布置的膜式氺冷壁水冷布风板

水冷布风板

风帽

常用的风帽主要有：大直径T型风帽、

大直径钟罩型风帽、小直径蘑茹状风帽、小直径柱状风帽、定向“7”字型风帽

风帽

T型风帽定向“7”字型风帽风帽

大直径钟罩型风帽返料装置

分离器

旋风分离器分离器是循环流化床锅炉的核心部件之一。其主要作用是将大量的高温固体物料从炉膛出口的气流中分离出来。通过返料装置送回炉膛，以维持燃烧室快速流态化状态，燃料剂和脱硫剂多次循环，反复燃烧和反应。分离器

基本原理：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CFB锅炉的辅助系统与设备

燃料制备系统给煤系统烟风系统冷渣与除灰渣设备石灰石脱硫系统循环流化床锅炉的磨损北京希柯节能环保科技有限公司磨损的概念物体工作表面的材料在相对运动中不断发生损耗、转移或产生残余变形的现象磨损产生的机理1.冲击磨损

当固体颗粒沿垂直方向冲击受热面管子时，管子表面出现塑性变形或产生显微裂纹。2.切削磨损

当固体颗粒以与受热面平行的方向，高速冲刷管子时，对管子表面产生刨削作用，使管壁变薄。3.接触疲劳磨损

气流横向冲刷管子时，管子背面形成涡流，固体颗粒在涡流处对管子背面产生的磨损

涡流冲击磨损切削磨损接触疲劳磨损CFB锅炉不同位置的磨损1.炉膛水冷壁的磨损1）水冷壁与耐火材料交界处的磨损；2）不规则管壁的磨损2.炉膛中其他受热面的磨损1）悬吊的过热器；2）埋管的磨损；3.尾部受热面磨损4.外置换热器的磨损

水冷壁管局部磨损严重区耐火材料图1：炉膛过渡区交界处的磨损漩涡沿壁面下行的物料流沿壁面下行的物料流产生了局部漩涡物料流流动方向转变颗粒产生反作用力炉内上行物料流磨损的两个原因水冷壁局部磨损照片水冷壁局部磨损照片不规则管子---炉膛开孔处弯管磨损区域颗粒流上部磨损较轻下部磨损严重不规则管子---管子焊缝处的磨损磨损前磨损后四角区域水冷壁管的磨损鳍片局部突起导致水冷壁管磨损水冷壁焊缝未打磨导致磨损耐火材料的磨损1.耐火材料的作用1）防止锅炉高温烟气和物料对金属构件的高温氧化腐蚀和磨损；2）有隔热的作用2.CFB锅炉使用耐火材料的区域1）燃烧室；2）旋风分离器；3）回料装置

CFB锅炉耐火材料使用区域（黑实线）水冷壁上的耐火层（密相区）旋风分离器入口处耐火层3.耐火材料损坏的原因1）热应力和热冲击；

炉内温度循环波动，耐火材料的骨料与粘合剂以及金属件的膨胀系数不同，从而产生热应力；

炉内温度快速变化，产生热冲击，产生热应力2）固体物料的冲刷；3）耐火材料性质变化；

碱金属的渗透、渗碳、粘合剂达不到养护要求、烘炉不充分等，

4.不同部位耐火材料的损坏1）燃烧室中的耐火材料；

炉衬由75~150毫米的致密抗磨浇注料或可塑料加上相似厚度的保温料构成；

锅炉运行中的调节、频繁的启停操作都会导致在应力下产生裂缝；

产生裂缝后的温度再反复变化、或床料夹在裂缝中，会导致耐火层挤压脱落

炉膛耐火层的损坏（密相区）4.不同部位耐火材料的损坏2）旋风分离器的磨损；

分离器入口附近局部磨损严重；

分离器的耐火层较厚，运行中温度变化时，容易产生大的热应力；

高温旋风分离器承受较大的热冲击图12：分离器局部磨损严重区4.不同部位耐火材料的损坏3）立管和返料器；4）膨胀节5）布风装置图14：返料阀布风板影响磨损的因素1.床料的特性2.物料循环方式3.金属受热面壁温的影响4.受热面的布置方式

床料特性的影响1.固体颗粒的流动速度2.颗粒的大小3.颗粒的浓度4.颗粒的硬度（灰分多、劣质煤硬度大）5.颗粒的密度和形状6.颗粒的成分（硅、铝含量高，磨损性强）物料循环对磨损的影响物料循环去分离器易磨损区400℃温度磨损速度说明：1）当温度很低时，温度的变化与磨损关系不大；2）当温度达到400度左右时，温度提高，磨损急剧减轻；3）温度继续升高，磨损又开始加剧金属受热面壁温的影响原因：1）当温度很低时，温度的变化不会影响床料和金属壁面的硬度，故对磨损影响不大；2）当温度达到400度左右时，金属表面形成了氧化膜（Fe2O3Fe3O4FeO），其硬度远远大于金属本身的硬度，故磨损减轻3）温度继续升高，氧化膜的成分发生了变化，硬度降低，磨损加剧防磨技术1.