循环流化床基础知识培训教材

1、循环流化床基础知识培训教材摘 编：王世飞海门鑫源环保热电有限公司二oo三年六月目 录绪 论 2第 一 讲 循环流化床相关的基本概念 2第 二 讲 循环流化床锅炉的分类 3第 三 讲 循环流化床锅炉的特性 4第 一 章 循环流化床燃烧与炉内传热 6第 四 讲 循环流化床燃烧的特点 6第 五 讲 循环流化床中煤粒的燃烧过程 7第 六 讲 循环流化床锅炉的燃烧区域与燃烧份额 10第 七 讲 影响流化床燃烧的主要因素 13第 八 讲 流化床锅炉的炉传热 17第 二 章 循环流化床锅炉主要设备 24第 九 讲 燃烧设备 24第 十 讲 物料循环系统 30第十一讲 风烟系统 34第十二讲 除渣系统 35第

2、 三 章 循环流化床锅炉运行37第十三讲 锅炉的冷态试验 37第十四讲 循环流化床锅炉的启动 41第十五讲 循环流化床锅炉的压火备用及停炉 42第十六讲 循环流化床锅炉的运行调整 43第十七讲 循环流化床锅炉运行中常见问题及处理 49绪 论第一讲 循环流化床相关的基本概念一、 床 料：指锅炉启动前铺设在布风板上具有一定厚度和粒度的“原料”。二、 物 料：指循环流化床锅炉运行中在炉膛及循环系统内燃烧或载热的固体颗粒。1、 循环物料：被分离器捕捉并分离下来的细回料阀返送回炉膛的物料。2、 飞 灰：经分离器后，而未被捕捉分离下不的细小颗粒。3、 炉 渣：炉床下部排出的较大颗粒。三、 堆积密度：在把固

3、体颗粒燃料或物料自然堆放的情况下，不加任何“约束”时的单位体积的质量，用“d”表示。四、 颗粒密度：单个颗粒的质量与其体积之比，用“p”表示。五、 空 隙 率：燃料、床料或物料堆积时，其粒子间的空隙所占的体积份额，用“”表示。六、 燃料筛分：1、 宽筛分：进入锅炉的燃料颗粒，粒径粗细范围较大，即称为筛分较宽，其一般控制范围在0.120mm。2、 窄筛分：进入锅炉的燃料颗粒，粒径粗细范围较小。七、 燃料颗粒特性：燃料的粒比度（各粒径的颗粒占总量的份额之比）。八、 流化速度：指床料或物料流化时动力流体的速度。对锅炉热态时而言，该流化速度又称为烟气速度，其数学表达式为u=q/a（m/s），式中“q”

4、指空气或烟气体积流量，单位为：m3/s，式中“a”指炉膛截面积，单位为：m2。九、 临界流化风速：指床料开始流化时的一次风速，用“umf”表示，所对应的一次风量称为临界流化风量，用“g临”表示，两者关系为g临= umf *a，式中“a”表示通风截面积。十、 物料循环倍率：指由物料分离器捕捉下来，且返送回炉内的物料量（用“w”表示，单位为t/h）与给进的燃料量（用“b”表示，单位为t/h）之比，用“k”表示。十一、流态比：使颗粒通过与气体或液体的接触而转变成类似流体的一种运行状况。第二讲 循环流化床锅炉的分类一、 按炉内流化状态来分：1、 鼓泡床：对于某一种床料而言，当流化速度u 8m/s，空隙

5、率在0.750.95间。二、 按分离器所处烟气温度的高低分为：高温分离、中温分离和低温分离。三、 按物料的循环倍率高低来分：1、 低循环倍率：当循环倍率k 40时。四、 按炉膛出口单位烟气携带物料的多少来分：1、 低携带率： 8kg/nm3。第三讲 循环流化床锅炉的特性一、 环流化床工作原理：快速流态化流体动力燃烧的特性。二、 结构组成：1、 固体物料循环回路包括：炉膛、气固物料分离装置、固体物料再循环设备；2、 对流烟道及受热面。三、 性能特点：1、 低温的动力控制燃烧，燃烧效率达9899%以上；2、 高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程；3、 高强度的热量、质量和动量传递过程（温

6、度分布均匀）。四、 优点与缺点： 优点：1、 燃料适应性广，更替机动、灵活；2、 截面热强度高，造价低；3、 污染排放物少，燃烧温度控制于8001000，脱硫效率达80%90%；4、 锅炉负荷适应性强，最低负荷可达额定蒸发量的30%；5、 燃料制备系统相对简单。缺点：1、 烟风系统阻力较高，风机耗电量大（主要消耗在布风板和床料流化上）；2、 受热面的磨损比较严重，尤其是水冷壁等部位；3、 对辅助设备的可靠性要求高。第一章 循环流化床燃烧与炉内传热第四讲 循环流化床燃烧的特点一、鼓泡床燃烧特点：1、有低温、强化燃烧的特点：鼓泡床中的温度一般在8501050，低于煤的灰渣变形温度100200；2、

7、鼓泡床本身是一个积累了大量灼热床料、蓄热容量很大的热源，有利于迅速着火和稳定燃烧；3、鼓泡流化床锅炉绝大多数采用宽筛分的煤粒，颗粒一般相对较粗，最大粒径可达30mm，而且鼓泡床锅炉流化速度一般不大于3m/s，因此，燃煤进入炉床后，基本沉集于炉膛下部，并与热床料混合、加热、沸腾燃烧。由于煤颗粒大而重，不易吹浮于炉膛出口被烟气带走，只有在床内沸腾或悬浮于炉膛上部燃烧，这部分煤粒在炉内停留时间较长，可以燃烬，生成冷灰（炉渣），最后从溢流口排出。对于细小的煤粒，送入炉内后停滞时间很短，就被烟气携带出炉膛。对于不易着火和燃烬的燃料，这部分小颗粒很难燃烬，因此会导致飞灰中含炭量增大，锅炉的燃烧效率下降；4

8、、当布风板面积和静止料层高度一定时，燃用热质煤越低，给煤量越大，平均停留时间就越短，导致灰渣中固体不完全燃烧损失加大。相同热负荷时，燃用热质煤越高，给煤量越小，平均停留时间就越长，较粗煤粒在密相区可充分燃烧；5、鼓泡床锅炉炉内温度场沿水平方向比较均匀，而沿炉膛高度方向温差很大，由于大部分煤粒在炉膛下部燃烧，应控制床内温度在1050以内，上部由于处于稀相区，物料浓度低，与炉床温度一般相差100200，二、流化床燃烧特点：循环流化床锅炉与鼓泡床不同，由于流化速度的增大，炉内的气固两相的动力特性发生变化，不再是鼓泡床流化状态，而进入湍流床和快速床流化状态，为了减小固体颗粒对受热面的的磨损，床料和燃料

9、粒径一般比鼓泡床小得多，这样在高的流化速度（58m/s）下，即在湍流床或快速床工况下，绝大多数的固体颗粒能被烟气带出炉膛，并通过置于炉膛出口的物料分离器把固体颗粒分离下来，并返送炉床内再燃烧，如此反复循环，从而形成循环流化床。第五讲 循环流化床中煤粒的燃烧过程一、煤粒被干燥和加热（加热速率在1001000/s）：循环流化床床料绝大部分是惰性的灼热灰渣，其可燃物含量只占了很小一部分，因此，加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个大“蓄热池”的灼热灰渣颗粒包围，由于床内混合剧烈，这些灼热的灰渣颗粒迅速把煤颗粒加热到着火温度而开始燃烧，在这个加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几，因而对床温影响

10、很小，而煤颗粒的燃烧又释放出热量，从而能使床层保持一定的温度水平，这也是流化床一般着火没有着火困难和煤种的适应性很宽的原因所在。二、挥发分析出燃烧：1、挥发分的析出过程是指煤分解并产生大量气态物质（多种碳氢化合物）的过程，并分500600和8001000两个阶段析出，析出的量由加热速率、初始温度、最终温度停留时间、煤的粒度、煤的种类和析出时的压力有关；2、挥发分的燃烧过程通常是由界面处挥发分、氧的扩散所控制的，并与析出过程相重叠。对于煤粒，扩散火焰的位置是由氧的扩散速率和挥发分析出速率所决定的，氧的扩散速率低，火焰离煤粒的表面距离就远，对于粒径大于1mm的大颗粒煤，挥发分的析出时间与煤粒在流化

11、床中的整体混合时间具有相同的量级，故在炉膛顶部有时也能观察到大颗粒煤周围的挥发分燃烧的火焰。三、焦炭的燃烧：在焦炭燃烧过程中，气流中的氧先被传递到颗粒表面，然后在焦炭表面与碳氧化生成一氧化碳和二氧化碳，焦炭是多孔颗粒，有大量不同尺寸和形状的内孔，这些内孔面要比焦炭外表面积大好几个数量级，氧通过扩散进入内孔，并与内孔表面的碳产生氧化反应。1、动力控制燃烧：化学反应速率远低于扩散速率。（1）、燃烧情形：a、循环流化床启动过程，此时温度低，化学反应速率低；b、细颗粒燃烧，此时扩散阻力很小。（2）、燃烧类别：a、无孔大颗粒焦炭900左右的燃烧；b、多孔大颗粒焦炭在600以下燃烧；c、细颗粒多孔焦炭在传

12、质速率很高时，800左右的燃烧。（3）、燃烧过程的描述：对于多孔焦炭，氧扩散到整个焦炭颗粒，使燃烧在整个焦炭内均匀进行，随着燃烧的持续，焦炭密度降低，而直径不变，氧浓度在焦炭颗粒内保持均匀。2、过渡燃烧：化学反应速率与内部扩散速率相当。（1）、在此工况下，氧在焦炭中的透入深度有限，接近外表面处的小孔消耗掉大部分氧；（2）、燃烧情形：循环流化床某些区域中的中等粒度焦炭。3、扩散控制燃烧：传质速率远低于化学反应速率。（1）、在此工况下，化学反应速率很高，传递相对较慢的有限氧分在刚到达焦炭外表面就被化学反应所消耗；（2）、燃烧情形：常见于大颗粒焦炭。4、循环流化床燃烧的描述：在燃料进入炉膛燃烧的过程

13、中，不同粒度的燃烧在炉床得到高度混合，在相同床料粒度、床温和氧浓度下，循环流化床传递介质的速度相对较高，随着燃烧的进行，焦炭颗粒缩小，传质速率增加，燃烧工况即从扩散燃烧转化为过渡燃烧，最后到动力燃烧。四、煤粒的膨胀、破碎和磨损1、煤粒的膨胀：对于那些热爆性比较强的煤种，不论是大颗粒，还是中等颗粒，进入炉床加热干燥、挥发分析出的同时，将爆裂成中等或细小颗粒，甚至在燃烧过程中再次发生爆裂。2、煤粒的破碎：（1）、一级破碎：煤粒中析出的挥发分有时会含在煤粒中，形成很高的压力，而使煤产生破碎；（2）、二级破碎：当焦炭在动力燃烧或过渡燃烧工况时，焦炭内部的小孔会增加，这样就削弱了焦炭内部的联接力，当联接

14、力小于施于焦的外力时，焦炭产生碎片的过程。3、煤粒的磨损：较大的颗粒间的机械力相互作用而形成细小颗粒的过程。第六讲 循环流化床锅炉的燃烧区域与燃烧份额一、燃烧区域：1、区域的划分：（1）、密相区（二次风口以下）：一次风将床料和加主的煤粒流化，风量约为燃料燃烧所需风量的4080%，属还原性的气氛；（2）、稀相区（二次风口以上）：被输送到炉膛上部区域的焦炭和一部分挥发分在该区域的富氧状态燃烧；（3）、高温气固分离区：该所的氧浓度很低，因而焦炭在旋风分离器中的燃烧额度很小，但一部分一氧化碳和挥发分常在高温旋风分离器内燃烧。2、循环流化床中的焦炭按燃烧模式的分类：（1）、细小颗粒焦炭燃烧：a、燃烧区域

15、大部分在炉膛上部稀相区，也会有少量在高温分离器内，该处燃烧工况属动力燃烧的范畴；b、细颗粒焦炭在炉内停留时间取决于内循环、炉膛高度和分离装置的性能，为使细颗粒充分燃烬，其停留时间必须大于燃烬所需的时间； c、细颗粒焦炭燃烬时间取决于反应表面积、反应特性和反应级数。 （2）、焦炭碎片燃烧： a、焦炭碎片：由一次破碎和二次破碎产生的，尺寸相对较大，一般在5001000微米； b、焦炭碎片能常在过渡燃烧工况下燃烧； c、焦炭碎片停留时间的主要因素是循环倍率，故其与平均床料的停留时间接近； d、分离器效率高，固气比高，循环倍率高，均有利于焦炭碎片燃烬。 （3）、粗颗粒焦炭燃烧： a、粗颗粒：焦炭直径大

16、于1mm； b、粗颗粒的焦炭和流化气体间的相对速度高，处于扩散燃烧或过渡燃烧状态； c、一部分在炉膛下密相区燃烧，一部分被带往炉膛上部稀相区继续燃烧，被夹带出炉膛的这些颗 粒也很容易被分离器捕捉后，送回炉膛内再燃，故在炉内停留时间长，燃烬度高； d、粗颗粒一般从炉膛底部的冷渣口排出，粗颗粒炉渣的含炭量很低，由粗颗粒煤粒产生的固体未完全燃烧损失最小。二、燃烧份额1、定义：表示燃煤在各燃烧区的燃烧程度，一般按燃煤在各区域释放出的热量占燃煤总发热量的百分比。密相区的燃烧份额影响到料层温度控制、炉内传热以及锅炉连续、安全运行。如果密相区燃烧份额增加，而这部分热量又不能被密相区受热面吸收或带走，则密相区

17、的热量平衡必然破坏，从而使密相区炉膛温度升高。2、影响燃烧份额的因素：（1）、煤种的影响：燃料在炉床上的燃烧份额，挥发分低的无烟煤及劣质煤的燃烧份额大，而挥发分高的煤，如褐煤，其燃烧份额最小，即褐煤挥发分在炉床上析出后，一部分来不及在床层上燃烧，而被带往稀相区燃烧，因此，其燃烧份额小；如果考虑粒径和粒径分布的影响，较小粒径的燃煤在沸腾层的燃烧份额还要乘以小于“1“的修正系数。鼓泡流化床沸腾层燃烧份额推荐值：名 称煤矸石类烟煤褐煤类无烟煤沸腾层燃烧份额0.850.950.750.850.70.80.951.0（2）、粒径和粒径分布的影响：煤粒径小的煤在密相区的燃烧份额会比较小，对于同样筛分范围的

18、煤，由于细粒所占份额的不同，燃烧份额也会不一样，当细粒份额增加，被扬析往稀相区的燃烧的煤增多，床层上燃烧份额会减少。淅江石煤鼓泡床燃烧份额推荐值：粒径小于0.5mm以下的细粒含量%253218251018沸腾层内的燃烧份额0.870.920.96（3）、流化速度的影响：当密相区断面缩小，流化速度增加，同样粒径的燃煤粒子的燃烧份额也会减小，并使细粒带往稀相区燃烧，维持密相区的热量平衡，并使放热和吸热分配趋于合理。（4）、循环倍率的影响：当循环倍率提高时，一方面，循环细颗粒对受热面的传热量及密相区带走的热量增加，有利于密相区热量平衡；另一方面，细颗粒循环再燃烧的机会增加，使燃烧效率提高。3、一、二

19、次风配比对燃烧份额的影响：一次风从密相区的布风板进入，一次风量应满足密相区燃烧份额的需要，也就是说，应根据燃烧份额配一次；为减少nox和n2o的生成量，密相区的实际过量空气接近于“1”，使密相区主要处于还原气氛。二次风从密相区和稀相区交界处进入，以保证燃料完全燃烧。不同型式的循环流化床，设计工况不同，其燃烧份额和一、二次风配比也不同，一般密相区的燃烧份额为3070%，一次风率为3070%。第七讲 影响流化床燃烧的主要因素一、燃煤特性的影响1、挥发分：挥发分含较高时，煤粒结构较为松软，当煤进入流化床受热分解时，首先析出挥发分，煤粒变成多孔的松散结构，周围的氧向粒子的内部扩散和燃烧，产物向外扩散的

20、阻力小，可以提高燃烧效率。2、燃料焦炭的物理性质：（1）、“不焦结”的燃料：燃料的焦呈粉末状，未完全燃烧损失大；（2）、“弱焦结”的燃料：燃料的焦炭形成松散的焦块；（3）、“强焦结”的燃料：燃料的焦炭形成坚硬的焦块。3、发热量：当发热量降低时，其折算灰分和折算水分增加，每公斤燃料带出密相区的热焓增加，使密相区的燃料放热和吸热失支平衡，导致密相区温度降低，影响燃烧的正常。4、燃料的灰熔点：当温度达到灰分的软化温度st时，灰分开始有粘性，并导致灰渣凝聚，难以维持正常的流化状态，更无法保证燃煤在炉膛内有效燃烧，而被迫停炉。二、煤粒直径的影响1、单颗炭粒的燃烧速度随着炭粒尺寸的增大而急剧增加，这是由于

21、炭粒面积增大的结果，但粒径的增加却会延长煤粒的燃烬时间，对单位重量燃料而言，粒径减小，粒子数增加，炭粒的总表面积增加，燃烬时间缩短，燃烧速率增加；2、不同粒径的燃料，有着各自的临界速度和飞出速度，为使粗颗粒不易沉积，保证流化良好，一般选用的运行速度为平均粒径dp的临界速度的1.52倍；3、燃料中0.5mm以下的细煤粒送入流化床后，很快就会随烟气带出床层，固体不完全燃烧损失主要不自这部分细煤粒的不完全燃烧；4、在尽量降低颗粒扬析的情况下，适当减小煤粒径，缩小筛分范围乃是提高燃烧效率的一项有效措施。三、布风装置和流化质量的影响1、流化床要求布风装置配风均匀，以消除死区和粗颗沉积，使底部流化质量良好

22、；进入床层的空气不仅要求开成细流，以减小初始气泡直径，改善流化质量，减少因大气泡动量过大所导致在上升到床层表面破裂时，把气泡尾涡中携带的细颗粒抛向上部空间，增加烟气中颗粒的夹带，造成燃烧效率下降；2、采用小直径风帽，合理布置风帽数量和风帽排列方式，设计良好的等压风室，对提高流化质量均有明显的效果。四、给煤方式的影响1、加入到床层的燃料要求在整个闲面上播散均匀，防止局部碳负荷过高，以免造成局部缺氧，故给煤点应分散布置，给煤量不宜集中加入；2、一般每个给煤点负担床面34m2，由于给煤口附近煤量过于集中，煤热解后挥发物首先析出和燃烧，消耗大量氧气，在给煤口附近形成缺氧区，使该处的细煤粒因缺氧而无法燃

23、烧，并随上升气流直接穿过床层进入稀相区；若无足够的停留时间和较高的温度，就会形成飞灰的固体不完成燃烧损失，燃煤的细颗粒组分越高，这种损失越大；3、对采用正压给煤时，在给煤口加装播煤风，在给煤口上加二次风，可以改善燃烧工况，减少挥发分和细颗粒的不完全燃烧损失，提高燃烧效率。五、床温的影响1、在床层中，煤粒挥发分的析出速率和碳反应速率随床温的增加而增加，但床温的提高受到灰熔点的限制，通常要求床温比煤的变形温度（dt）低100200，一般控制在850950，最高不超过1050。对采用添加剂在床内脱硫时，最佳反应温度在85870，床温过高，脱硫效率急剧降低，钙硫比增大；2、对燃烧细颗粒份额较高和挥发分

24、含量较大的燃料，提高稀相区的温度，可以使这部分可燃物进一步燃烧，降低烟气中的可燃物损失；3、保持稀相区温度在850900，提高稀相区的温度的措施主要是根据稀相区热量平衡，适当配置稀相区受热面。六、床体结构和飞灰再燃烧的影响1、设计床体结构时，应合理组织气流，使可燃物与空气在床内得到充分混合与搅拌，有利于细颗粒在床内进行重力分离； 2、为使稀相压达到一定的气流速度和一定的粒子浓度，在炉膛内形成形成对核流动，形成内循环，延长粒子有炉膛内的停留时间，应选择较合的稀相压断面。3、对于飞出炉膛的细粒子，采用分离性能好的高温或中温分离器，将细粒子捕集下来，送回炉膛循环燃烧，组织好炉膛外的循环。七、运行水平

25、影响1、锅炉在运行中应根据负荷和等质的变化，随时调志燃烧工况，保持正常的床温和合理的风煤比，以降低气体和固体完全燃烧损失。2、要保持造当的料层高度、料层过度，不但会增大风机电耗，而且会增大气泡尺寸和场析带来的损失；料层过薄，又会使燃烧工况稳定，燃料的床内的厂房留时间缩短，增加溢流渣合碳量。3、排放冷渣应根据风度静压变化，力排，少排避免造成过大的冷渣，完全燃烧损失和物理热损失。4、运行中应小心地调整被动和送灰风，维持料腿中一定有灰位高度，这两股风过大，会使料腿吹空，造成烟气短路，送灰器结渣，分离器分离效果明显降低，这两股风过小，回送的飞灰太少，料柱过高，而造成堵塞料腿，导致飞灰过度，送灰风量应大

26、于被动风量。被运风只被动料柱，而送灰风是输送飞灰进入炉膛。5、要认真调整一、二次风的比例，很好地组织在定相压和稀相区燃烧。第八讲 流化床锅炉的炉内传热一、鼓泡流化床的炉内传热1、传热机理2hmax 实验发现，在气固流化床内床层和换热表面之间所传热系数相当大，要比单纯气体大一到两个数量级，这主要是由于度内颗粒的剧烈运动和良好混合所引起的。12、影响传热的主要因素hwf（1）、流化速度a、当通过流化床的气流速度0uuoptumf逐渐增大时，床层由固定床过渡到充分流态比，床层的换热面之间的传热系数随流化速度的变化关系如上。b、上图表示，在气流速度达到最小流化速度后，在一定范围内传热系数hw很快地增加

27、，在某一速度处达到一个最大值hwmax，这时的流化速度移为最流化速度uopt。c、在流化速度达到uopt后，传热系数随着流化速度的增加而减少。其原因为：随着流化速度后提高，气泡运动越来越剧烈，颗粒混合加剧，颗粒在换热表面的停留时间也越短，这样颗粒团在传热而所停留时间热边界层也越薄，且这时换热表面与气流的接触时间份额也越来越大，而气泡与换热面的传热强度相对较弱所导致。hw800（2）、颗粒尺寸右图所示为最大传热系数随颗粒尺寸变化情况，其虚线部分表示颗dp1000粒难于流化，而实线部分则显示出最大换热系数首先随粒度的增大而急剧减小，并趋于缓慢。dp=0.63mmht（3）、床温和壁温dp=1.25

28、mm 当床温成壁温外高时，传热系dp=0.35mm数会有较大的提高，这一方面是由于随着气流温度的提高，流化气体的传热系数也提高，从而导致传热系数的壁面温度0增大，另一方面随着温度的升高，床层和传热而之间的辐射传热也逐渐加快，从图中可以看出，辐射份额在大颗粒床内的所起作用比小颗粒床大。（4）、床层压力一般情况下，传热系数均随压力的增大而增大，但对于小颗粒床，其增大的幅度较小，而对于大颗粒床，则增大的幅度较大，这是因为压力的增大改善了床层的流体动力性能，从而在一定程度上增加导热所占的份量，这样以导热为主要机理的小颗粒床，传热略有增大；而大颗粒床的主要传热模式为气体的对流传热，这对气体密度也就是压力

29、相当敏感，从而随着压力的增大传热系数增加较大。（5）、固体颗粒密度传热系数随着固体颗粒密度的增大而增大，但对于颗粒密度的依赖性随着颗粒尺寸的增大而减小，其原因：一方面是颗粒的体积热容积增大了，另一方面是起始流化速度随着颗粒密度增大而增大，这样对流传热份量也就增大。（6）、固体颗粒的比热 传热系数随着颗粒比热的增大而增加。（7）、气体热导率 随着气体热导率的增大，传热系数会近似地以1/2到1/3次方幂次增加，故床温和壁温会在较大程度上提高传热系数。二、 循环流化床炉内传热炉 顶1、循环流化床炉内传热机理：辐射传热为主主要通过对热受热面的固体对流和固体、气体辐射传热实现。因此沿炉膛炉膛高度对流和辐

30、射传热为主高度，随着炉内两相混合物的固气比不同，不同区段的主导传热方式和传热系数均不相同。炉 底对流传热为由图可见，沿炉膛高度随着固1-体所占有份额（1-）的减小，（浓度降低），主导传热过移由炉膛下部的固体对流传热为主变换为固体对流和辐射传热为主，继而转变为炉膛上部的固体和气体辐射传热为主。各种主导传热方式的传热系数如下：主导传热方式 传热系数w/（m2f）固体和气体辐射 57-141固体对流和辐射 141-340固体分对流 340-4542、影响循环流化床传热的主要因素（1）、颗粒的浓度的影响炉内传热系数随着物料浓度的增加而增大，这些因为炉内热量向受热面的传递是由四周沿壁而下流动的，固体颗粒

31、团和中部向上流动的含有分散固体颗粒气流来完成的。由颗粒团向壁面的导热比起分散相的对流传热要高的多，较密的床相对较疏的床相比，有较大份额的壁面被这些颗粒团所覆盖，受热面的密的床层会比在稀的床层受到更多的来自物料的热交换。传热系数随着粒子浓度的增加而增加，物料浓度对炉内传热系数的系数的影响是比较明显的，这是因为固体颗粒的热容要比气体大得多。在循环流化床运行中，可通过调节一、二次风的比例来为控制床内沿床高方向的颗粒浓度分布，进而达到控制温度分布和传热系数以及负荷调节的目的。（2）、流化速度的影响a、对于循环流化床而言，流化速度对传热没有明显的直接影响，当流化速度增大时，其保持固体颗粒的循环量不变，床

32、层内的颗粒浓度就会减小，从而造成传热系数下降，而与此同时，由于流化速度的增加又会引起传热系数的上升，这两个相反趋势的共同作用，使得当床层粒子浓度一定时，传热系数在不同流化速度下变化很小。b、在实际循环流化床锅炉中，空气是分级加入炉膛的。二次风率的改变对锅炉上部的传热系数并无多大影响，而增加一次风速度会增加传热系数，这是因为增加一次风可将更多的固体颗粒输送到炉膛的上部去，从而增加相应区域的粒度浓度。c、实际运行中，流化速度变化对循环倍率是有影响的，这主要由物料粒度和分离特性决定的。因此，锅炉运行时一般增加（或减小）一次风量和增加（或减少）给煤量，这样才能调整锅炉负荷。（3）、床层温度的影响床温增

33、高，才能减少气体和颗粒的热阻力，而且辐射传热随着床温的增高而增大，其原因是在较高的温度下导热系数和辐射传热都会影响。（4）、循环倍率的影响a、循环倍率对炉内传热的影响，实质上是物料浓度对炉内传热系数的影响。b、循环倍率与炉内物料浓度是成正比的，返送回炉内的物料越多，炉内物料量愈大，物料浓度越高，传热系数愈大，故循环倍率越大，炉内传热系数也愈大。（5）、颗粒尺寸的影响a、在循环流化床中，颗粒尺寸对传热系数的影响并不非常明显。b、在宽筛分布循环流化床锅炉中，如果细颗粒所占的份额增多，则有较多的颗粒被携带到床层的上部，增加了截面颗粒浓度，从而间接的加强了传热。c、传热面长度的影响颗粒团在传热面的停留

34、时间取决于它的速度和传热面的长度，从实验测量观察到传热系数随换热表面的的长度增大而减小。（7）、肋片对传热的强化a、循环流化锅炉的壁面换热可由于采用肋片得到加强。 b、肋片的形式可以是焊接于管子表面的竖直金属条，也可以是针肋，统称为扩展表面，对焊接到相邻管子之间的金属片与管子一起构成膜式水冷壁，这种肋片称为“侧向肋”c、膜式水冷壁构成锅炉包覆面，而侧向肋也增加了壁面的吸热，对管壁的传热，它在管子顶部最大，而在肋片的宽度方向随着与到管子的焊缝的距离逐渐减小，其原因是由于机部管子构成的小沟槽，阻碍了颗粒的簇的更新，如果管子的间距增大，则肋片温度就要上升，当肋片宽度的一半达到管子外径值时，肋片中部的

35、温度就会接近于炉膛温度，所以一昧地加宽肋片宽度，并不能增加热量的吸收，反而有可能使膜式壁的强度降低。d、侧向肋仅有一个面从炉膛吸收热量，而面向绝热壁的另一面没有得到利用，但在管子顶部焊接的扩肋片可以使两而都得到利用，其使用效率达到40-70%。与侧向肋不同的是，扩展肋片可以相对方使的增加或移去，从而可对锅炉内的传热面积进行细调。e、肋片顶部和根部的不同的热膨胀，是扩展肋片的一个存在问题。f、为避免可能的磨损，肋片应沿整个膜式壁的高度焊接。（8）、悬挂受热面的传热a、试验表明，悬挂受热面的传热系数随着靠近壁面而增大，这与局部颗料浓度的变化相一致的。b、在高温工业性锅炉中，由于辐射传热起主导作用，

36、在离开壁面的地方，颗粒的对流传热低，但悬挂受热面在炉子中心的角系数最大，故辐射传热作用最大。c、悬挂受热面的总传热系数在离开壁面处稍高于或大致等于壁面处的传热系数，这在颗粒浓度较低时尤其如此， 但在高颗粒浓度的情况下，由于对流的增强，其变化超势会发生递转。第二章 循环流化床锅炉主要设备第九讲 燃浇设备循环流化床锅炉燃浇设备主要由：炉膛、点火装置、一次风室、布风板和风帽，给煤机、物料循环系统和一、二次风机系统组成。一、 炉膛的结构形式：1、圆型炉膛2、方型炉膛：分为正方形和长方形两种3、下圆上方型炉膛无论是圆型结构还是方型结构的炉膛，大多数采用不等截面积形成，即炉膛中、上部截面积较大，下部较小，

37、其原因在于下部烟气截面流速大于上部流速，其目的是为了使炉膛下部形成一个密相压，以利于燃烧和降低上部的烟速，减小受热面磨损，增大物料在炉内的停留时间，提高燃烧效率。二、 布风装置1、布风板的作用：（1）、支承静止的炉内物料： （2）、给通过布风板的气流以一定的阻力，使在布风板上具有均匀的气流速度分布，合理分配一次风；使通过布风板及风帽的一次风流化物料，并达到良好的流化状态。（3）、以布风板对气流的一定阻力，维持流化床层的稳定。布风板的结构设计、布置形式及风帽分布对锅炉燃烧、物料掺混、炉内传热都起着重要的作用，布风装置的正确设计是流化床锅炉燃烧达到稳定与安全运行的一项关键技术。 2、布风装置形成及

38、结构 （1）、布风装置形成：a、密孔板式布风装置：由风室和密孔板构成；b、风帽式布风装置：风室、花板、风帽和隔热层组成，其包括：水冷式布风板和非水冷式布风板。 （2）、布风装置的分类：（布风板：花板和风帽的合称） a、“v”型布风板：中间风速高，周边风速成低，炉内形成由内向外循环；b、回字型布风板：四周倾斜，中间水平布置；c、水平型和倾斜型布风板：有利于水冷布置，采用均等配风。（3）、布风装置的要求是：a、能均匀密集地分配气流，避免在布风板上形成停滞区；b、能使布风板上的床料与空气产生强烈的扰动和混合，要求风帽小孔出口气流具有较大的动能；c、空气通过布风板的阻力损失不能太大，但又需要一定的阻力

39、。d、具有足够的强度和刚度，能支承本身和床料的重量，压火时防止布风板受热变形，避免风帽烧损，并考虑到检验清理方便。（4）、花板：支承风帽和隔壁热层，并初步配汽流，它通常由厚度为1220mm的钢板或厚度为3040mm的整块铸铁板或分块组合而成的。（5）、风帽：a、分类：小孔径风帽：分为圆顶和柱形两种；导向风帽：是一种开孔方向特定的风帽，这种风帽能使炉底形成的气流将大颗粒床料吹向排渣口，以达到锅炉连续有选择地排除冷渣。b、风帽材质：一般采用耐热铸铁，如高硅耐热球墨铸铁rqtsi5.5或球墨铸铁qt45-5，也可以用耐热铸铁etsi5.5；对耐温要求高的情况，如采用风室点火方式时，亦可采用耐热不锈钢

40、制作。c、风帽孔径的确定：小孔风速：从风帽小孔喷出的空气速度。小孔风速越大，气流对床层底部颗粒的冲击力越大，扰动就越强烈，从而有利于粗颗粒的流化，热交换就越好，冷渣含碳量就可以降低，且在低负荷时仍可稳定运行，负荷调节范围较大；但风帽小孔风速过大，风帽阻力增加，所需风机压头增大，将使风机电耗要增加。小孔风速过低，容易造成粗颗粒沉积，底部流化不良，冷渣含碳量增大，尤其是负荷降低时，往往不能维持稳定运行，造成结渣灭火。小孔风速的选择，应根据燃煤特性、颗粒筛分特性、负荷调节范围和风机电耗等全面综合考虑。根据经验：对粒度0-10mm的燃煤，一般取小孔风速为35-40m/s； 对粒度0-8mm的燃煤，一般

41、取小孔风速为35-40m/s； 对比重大的煤种取高限，比重小的取低限。小孔的直径一般取为4-6mm。d、风帽孔数的确定：平孔率：就是各风帽小孔面积的总和f与花板有效面积ab之比值，以百分率表示：即=f/ab100%。对于循环流化床，由于采用高流化风速，对布风条件相对宽松，故开孔率有时设计得较高。开孔率是布风板设计中很重要的参数，而开孔率与布风板的阻力以及床层流化特性相关联，一个均匀稳定的流化床层要求布风板具有一定的压降，而这个压降主要由风帽上的小孔提供，压降的大小与布风板上风帽的小孔开孔率平方成反比。布风板提供阻力的目的：使通过布风板进入流化层的气流能够重新取得均匀分布。布风板下的气流速度分布

42、愈不均匀，使气流得新取得均匀分布的阻力也就愈大，同样这个阻力愈大，气流在布风板上的速度分布也就愈均匀。根据大量的运行经验，布风板阻力为整个床层阻力（布风板阻力与料层阻力之和）为25%-30%才可以维持床层稳定运行。e、耐火保护层：为避免布风板受热而发生挠曲变形。耐火保护层的厚度：根据风帽高度而定，一般为100-150mm。耐火保护层的敷设：风帽插入花板以后，花板自下而上涂上密封层、绝热层和耐火层，直到距风帽小孔中心线以下15-20mm处，这一距离不宜超过20mm，否则运行时易结渣，但也不宜离风帽小孔太近，以免堵塞小孔。涂抹保护层的注意事项：、为防止堵塞小孔，产生应用胶布把小孔封住；、待保护层干

43、燥以后，做冷态试验前，一定要把胶布取下，并逐个清理小孔，以免堵塞而引起布风不均；、渣管口上应进行固定密封，并距保护层上部一定距离，以便于放渣和防止烧坏、掉落而引起漏风，造成渣管结焦而堵塞渣管。f、风室布置的要求：、具有一定的强度、刚度及严密性，在运行条件下不变形、不漏风；、具有一定的容积，使之具有一定的稳定作用，消除进口风速对气流速度分布不均的影响，一般要求风室内平均气流速度小于1.5m/s.、具有一定的导流作用，尽可能地避免形成死角与涡流区。g、风道布置的要求：、减少不必要的风道长度、转折和截面变化；、必须转向时尽可能采用逐渐弯曲的弧形转向形成；、避免采用过高的气流速度，对金属管道而言，在估

44、计风道截面时，通常取用的流速在10-15m/s左右。三、点火方式与点火装置1、流化床锅炉点火启动：就是将床料加热至运行所需的最低温度以上，以便实现投煤后能稳定燃烧。2、点火过程中的注意事项：（1）、点火后即把底料转变为流化状态（流化速度低于正常燃烧的床料流化速度，即采用临界流化风量）；（2）、点火初期的颗粒和风的温度低，同样尺寸的颗粒达到流化状态的风量要比热态正常运行时约大一倍；（3）、根据点火时颗粒燃烧和传热的要求，流化风量要小，经减小热损失。3、点火过程的划分：（1）、底料加热：用外来燃烧作热源，把底料从室温加热到引燃温度；（2）、温升速度控制烟气温度不超过给定的允许温度，防止设备和风帽燃

45、烧。（3）、底料着火爆燃：底料达到一定温度后，调整风量强化底料流化，用它本身燃烧放热进一步使床温急剧上升。（4）、过渡到正常运行：用风量控制床温，并适当给煤，调节好风煤比，逐步过渡到正常运行参数。4、点火方式的分类：（1） 固定床点火：上点火（2）流态化点火：a、上点火：费时、费力、效率低、消费大量木材、若用油枪加热床料，将可能引起料层表面过热结渣，深处床料加热不到；b、下点火：效率高、加热均匀、不易结焦。 四、给煤机与给煤方式：1、给煤机的类别：（1）、螺旋给煤机：（略）（2）、刮板给煤机：优点：运行稳定、不易卡涩、密封严密、可调性能好等，且不受长度限制，与冲板式等计量仪表配合，可制成带计量

46、的刮板给煤机。缺点：体积庞大，刮板设计不能完全满足0-10mm范围内的细煤要求，密封性能差。（3）、皮带给煤机：优点：可以长距离输送给煤、价格低廉、操作方便。缺点：体积较大、易跑偏，需要经常维护，现场污染严重，正压给煤时，需特殊设计，并防止烟气反窜而烧损皮带。2、给煤方式：由炉内气一固两相流体特性决定的。（1）、负压给煤：a、在循环倍率较低、有一比较明显的料层层面以及负压点较低的锅炉上的锅炉上使用。b、结构简单，对给煤粒度、水分的要求均较宽，由于只是重力散落，不易做到均匀分布。（2）、正压给煤：a、对于炉内呈湍流床和快速床的中、高循环倍率的锅炉上使用，炉内基本处于正压状态，负压点很高或不存在。

47、b、锅炉燃煤从炉膛下部密相区输送进去，与温度很高的物料掺混燃浇。c、为了使煤均匀进入炉内，并在炉内均匀分布，都布置有播煤风。d、当负荷、煤质及颗粒的水分有较大变化时，均应及时调整播煤风。第十讲 物料循环系统一、系统简介：1、组成：分为物料分离器、立管和回料阀三大部分。2、作用：将烟气携带的大量物料分离下来，并返送回炉内形成循环燃烧。3、必备条件：（1）、保证物料高效分离：无论锅炉是高负荷运行还是低负荷运行，系统中的分离器均应有较高的分离效率，使烟气中的固体物料捕捉下来，减小飞灰量，降低尾部受热而磨损和降低机械不完全燃烧损失； （2）、稳定回料：炉膛内流化状态、燃烧和传热都与回料有关，要保证锅炉

48、安全稳定运行，并达到较高的燃烧效率和额定出力，就必须保持一定的回料量及回料的连续稳定； （3）、防止炉内烟气由回料系统窜入分离器。物料通过立管和回料阀，由低压部位送入炉膛下部的高压部位，因此系统必须有一足够的压头克服这个压差； （4）、回料量应连续可调，调节回料量可以控制炉内燃烧过程，改变炉内物料浓度，从而控制炉内传热，以适应锅炉负荷及参数变化的需要。二、物料分离器：（根据分离的布置方式不同而进行分类）1、惯性分离器：a、无分流式：通过烟气改变方向而产生的惯性和撞击进行分离。b、分流式：如百叶窗分离器。2、旋风分离器：结构简单、分离效率高。（1）、工作原理：利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将

49、颗粒从气流中分离出来的一种干式气一固分离装置。其是烟气携带物料以一定速度（一般为20m/s）的沿切向进入分离器后，在分离器内做旋转运动，固体颗粒在离心力和重力作用下被分离下来，落入料仓或立管，经回料阀返回炉膛。（2）、根据分离器在烟道中的位置分类： a、高温分离b、中温分离（3）高温旋风分离器（气冷）：a、影响高温旋风分离器分离特性的因素：、切向进口风速：进口风速越高，分离效率越高，但运行阻力也越大，过高的进口风速，使得气流湍流度增加，颗粒反弹加剧，二次夹带严重，效率降低；、烟气温度：烟气温度越高，粘度越大，作用在颗粒上的粘附力愈大，分离效率越低，但气体密度随温度增加而减少，从而使得粘附力减小

50、，故原则上温度净效应会减小旋风分离的效率；、粒颗直径：dp50m，分离效率大于90% dp100m，分离效率近90% dp50m，分离效率不很理想、进口颗粒浓度：入口固体浓度一般小于2.5 kg / m3 （固气比小于2 kg/ kg），随着浓度增加，分离效率上升，压力损失下降（颗粒的浓度增加，使气体内摩擦力增加，分离到器壁的颗粒产生摩擦，使旋流强度度降低，减小了离心力，因而压力损失减小），当入口固体浓度高达2-12 kg/ kg（固气比）当颗粒浓度继续增加，将导致分离效率下降，而压力损失增加；、切向进口宽度和进口形式：进口宽度减小，风速增加，分离效率和压力损失增加。、中心管长度和直径：试验表

51、明，随着中心管长度增加，分离效率提高，当中心管长度大约是入口管高度的0.4-0.5倍时，分离效率最高；随后分离效率随着中心管长度增加而降低，若插入过浅，会造成正常旋流核心弯曲，甚至破环，使其处于不稳定状态，同时也容易造成气体短路而降低分离效率。一定范围内，中心管直径越小，分离效率越高，但压力损失也越大，当其直径达分离器直径的0.3-0.5倍时，分离效率最高。、旋风分离的筒体直径：试验表明，对分离效率无明显变化。、固体的再夹带：若入口气体速度比沉降速度高时，颗粒将无法穿过流线达到壁面，并将已被分离到壁面的颗粒再次夹带，限制分离效率的进一步提高。二、回料立管：把分离器与回料阀之间的回料管称作为回料

52、立管。1、作用：是输送物料、系统密封、产生一定的压头和防止回料风与炉膛烟气从分离器下部进入，并与回料阀配合，使物料由低压向高压（炉膛）内连续稳定地输送。2、立管的有效压头： plg=ph+plt+pf ，其中：“plg ”表示立管两端的压差，“ph”表示回料阀阻力，“plt”表示炉膛阻力，“pf”表示分离器阻力。 上述等式就是循环回路的压力平衡方程式，如物料位面到充气点的距离为l，那么plg/l称为立管单位长度有效压头，plg称为立管的总有效压头。3、立管内物料的流动状态：立管内物料的流动状态主要由非洲流态化流动和流态比流动两种，它与立管的高度、直径和回料阀充气点位置、料位等因素有关。第十一讲

53、 风烟系统一、风系统的分类及作用：1、一次风：（1）、一次风机的作用：流化炉内床料，并给炉膛下部密相压送入一定的氧，以供给燃料燃烧。（2）、一次风压头的大小：与床料成分、固体颗粒的物理特性、床料厚度以及炉床温度等因素有关，一般在14000-20000pa。（3）、一次风量的大小：与流化速度和燃料特性以及炉内燃烧和传热等因素，一般占总风量50-65%，当燃用挥发分较低在燃料时，一次风可调整大一些。2、二次风： （1）、二次风机的作用：补充炉内燃料燃烧的氧气和加强物料的掺混，并适当调整炉内温度场的分布，防止局部烟气温度过高，降低nox的排放量。（2）、二次风口的布置：绝大多数布置于给煤口和回料口以上的某一高度。3、播煤风（三次风）（1）、播煤风的作用：使给煤比较均匀地播散入炉膛，提高燃烧效率，使炉内温度场分布均匀。（2）、播煤风量的确定：应根据燃煤颗粒、水分及煤量大小来适当调节，使煤在床风播散更趋均匀，避免因风量太小使给煤堆集于给煤口，造成床内因局部温度过高而结焦，或因煤颗粒烧不透