循环流化床讲义ppt课件

1、东北电力大学东北电力大学王王 擎擎 博士、教授博士、教授 循环流化床循环流化床(CFB)锅炉具有高脱硫效率、低锅炉具有高脱硫效率、低NOx排放、高碳燃尽率、长燃料停留时间、剧烈的排放、高碳燃尽率、长燃料停留时间、剧烈的颗粒返混、均匀的床温、燃料顺应性广等优点，被颗粒返混、均匀的床温、燃料顺应性广等优点，被公以为是一种最具开展前景的公以为是一种最具开展前景的“干净煤熄灭技术。干净煤熄灭技术。随着随着CFB锅炉熄灭技术的不断开展，锅炉熄灭技术的不断开展，CFB锅炉容量锅炉容量也在快速增大，大型化高参数已成为也在快速增大，大型化高参数已成为CFB 锅炉开展锅炉开展的主要方向。目前国外已完成的主要方向

2、。目前国外已完成600MW级及级及800MW级的超临界大型级的超临界大型CFB锅炉设计，锅炉设计，300 MW CFB 锅炉锅炉已进入商业化阶段。已进入商业化阶段。 循环流化床锅炉循环流化床锅炉(CFBB)是一种在特殊的空气动力条是一种在特殊的空气动力条件下经过熄灭矿物质燃料进而产生蒸汽的一种安装。件下经过熄灭矿物质燃料进而产生蒸汽的一种安装。 CFBB普通由循环流化床熄灭室、高普通由循环流化床熄灭室、高(中中)温分别器、温分别器、固体物料循环系统、给料系统、尾部受热面等组成。固体物料循环系统、给料系统、尾部受热面等组成。 煤煤高温旋风分别高温旋风分别UU型阀返料安装型阀返料安装密相区密相区一

3、次风室一次风室CFBB炉膛炉膛料腿料腿 一次风一次风一次风一次风二次风二次风二次风二次风二次风机二次风机一次风机一次风机引风机引风机除尘器除尘器烟囱烟囱 尾部尾部 受热面受热面过热器过热器过热器过热器省煤器省煤器省煤器省煤器空预器空预器空预器空预器稀相区稀相区石石灰灰石石典型的典型的CFB锅炉系统锅炉系统 熄灭份额：熄灭份额定义为每一区间熄灭量占总熄熄灭份额：熄灭份额定义为每一区间熄灭量占总熄灭量的比例灭量的比例,它的分布是循环流化床锅炉设计和运转的它的分布是循环流化床锅炉设计和运转的一个重要环节。一个重要环节。 熄灭份额在熄灭份额在CFB锅炉运转过程中是一个极为重要的锅炉运转过程中是一个极为

4、重要的概念。它的分布直接和循环流化床锅炉熄灭室内流动、概念。它的分布直接和循环流化床锅炉熄灭室内流动、熄灭和传热相关联。实践上，锅炉的调整优化运转时熄灭和传热相关联。实践上，锅炉的调整优化运转时辰离不开熄灭份额的概念，也就是说，熄灭份额的调辰离不开熄灭份额的概念，也就是说，熄灭份额的调整才是整才是CFB锅炉良好运转的中心问题。锅炉良好运转的中心问题。 一、熄灭份额一、熄灭份额 CFB锅炉熄灭过程中，熄灭份额的分配不但与锅炉锅炉熄灭过程中，熄灭份额的分配不但与锅炉的热平衡有关，还与煤的种类、水分大小、灰分大小的热平衡有关，还与煤的种类、水分大小、灰分大小、煤的破碎程度、床温、一、二次风的比例、床

5、压、煤的破碎程度、床温、一、二次风的比例、床压、脱硫剂数量等要素有关。脱硫剂数量等要素有关。 因此说，因此说，CFB锅炉的调整实践上就是熄灭份额的调锅炉的调整实践上就是熄灭份额的调整。整。一、熄灭份额一、熄灭份额 煤种的影响煤种的影响 煤的发热量低，密相区熄灭份额添加；煤的发热量低，密相区熄灭份额添加； 煤的挥发份低，密相区熄灭份额添加；煤的挥发份低，密相区熄灭份额添加； 煤的水分大，密相区熄灭份额添加；煤的水分大，密相区熄灭份额添加；一、熄灭份额一、熄灭份额影响熄灭份额的要素影响熄灭份额的要素由图可见，焦炭在密相区中的由图可见，焦炭在密相区中的熄灭份额明显高于烟煤在密相熄灭份额明显高于烟煤在

6、密相区的熄灭份额，阐明煤中的挥区的熄灭份额，阐明煤中的挥发分有很大一部分被带到了稀发分有很大一部分被带到了稀相区进展熄灭。相区进展熄灭。 2. 一二次风配比对熄灭份额分布的影响一二次风配比对熄灭份额分布的影响一、熄灭份额一、熄灭份额影响熄灭份额的要素影响熄灭份额的要素一次风比例对熄灭份额分布的影响一次风比例对熄灭份额分布的影响 当锅炉负荷添加时，密相区的熄灭份额下降，这是由于为了维持密相区的床层温度，在低负荷时必需添加密相区的熄灭份额，而在高负荷时为了防止床层超温，必需降低密相区的熄灭份额，为此普统统过调理一二次风配比来实现。 3. 密相区床温对熄灭份额分布的影响密相区床温对熄灭份额分布的影响

7、一、熄灭份额一、熄灭份额影响熄灭份额的要素影响熄灭份额的要素床温对熄灭份额分布影响床温对熄灭份额分布影响 密相区床温越高密相区床温越高,床床下部熄灭占的比重也就下部熄灭占的比重也就越大。这是由于床温越越大。这是由于床温越高，碳颗粒反响速率会高，碳颗粒反响速率会加快，并且气体分散速加快，并且气体分散速率也有所添加，这样有率也有所添加，这样有利于气体和固体的混合，利于气体和固体的混合，因此密相区的熄灭份额因此密相区的熄灭份额会稍有上升。会稍有上升。 4. 床压对熄灭份额的影响床压对熄灭份额的影响一、熄灭份额一、熄灭份额影响熄灭份额的要素影响熄灭份额的要素 锅炉床压会影响到密相区、稀相区熄灭份额的分

8、配，进而影响到床温。锅炉床压会影响到密相区、稀相区熄灭份额的分配，进而影响到床温。 当锅炉运转在较低床压时，主要表现为气力保送的特征，物料循环量占当锅炉运转在较低床压时，主要表现为气力保送的特征，物料循环量占总的床料量比例加大，也可以为参与循环的热量占床料总热量的比例较大，总的床料量比例加大，也可以为参与循环的热量占床料总热量的比例较大，因此使锅炉稀相区熄灭份额增大，根据密相区热量平衡原理，床温必然降低。因此使锅炉稀相区熄灭份额增大，根据密相区热量平衡原理，床温必然降低。床压越低，稀相区的熄灭份额越大，床温越低。床压越低，稀相区的熄灭份额越大，床温越低。 当锅炉床压逐渐升高即总的床料量添加时，

9、由于循环物料空隙率的减小，当锅炉床压逐渐升高即总的床料量添加时，由于循环物料空隙率的减小，会有更多物料被流化风带入稀相区熄灭，但相对总的床料量，循环物料比例会有更多物料被流化风带入稀相区熄灭，但相对总的床料量，循环物料比例却逐渐减小，即随着床压逐渐升高，稀相区熄灭份额将逐渐降低，床温会升却逐渐减小，即随着床压逐渐升高，稀相区熄灭份额将逐渐降低，床温会升高一定幅度。高一定幅度。 5. 燃料粒度对熄灭份额的影响燃料粒度对熄灭份额的影响一、熄灭份额一、熄灭份额 我国循环流化床锅炉用煤为宽筛分物料，普通要求为我国循环流化床锅炉用煤为宽筛分物料，普通要求为08mm，燃料，燃料粒度的大小会引起送风量、熄灭

10、份额和飞灰浓度的变化，从而影响汽温的粒度的大小会引起送风量、熄灭份额和飞灰浓度的变化，从而影响汽温的变化。如燃煤的粒度大于变化。如燃煤的粒度大于8-10mm 时，假设维持在设计风量下运转有能够时，假设维持在设计风量下运转有能够使粗颗粒堆积而引起事故使粗颗粒堆积而引起事故(这是我国流化床锅炉不能长期稳定运转的主要这是我国流化床锅炉不能长期稳定运转的主要缘由之一缘由之一)，为使粗颗粒流化，必需加大送风量，结果呵斥颗粒扬折率添，为使粗颗粒流化，必需加大送风量，结果呵斥颗粒扬折率添加，密相区内的熄灭份额降低，稀相区内的熄灭份额添加，同时增大送风加，密相区内的熄灭份额降低，稀相区内的熄灭份额添加，同时增

11、大送风量又使过热器区域的烟温添加，使汽温上升，严重时还能够使部分细颗粒量又使过热器区域的烟温添加，使汽温上升，严重时还能够使部分细颗粒煤在过热器区域熄灭，而呵斥汽温超限。煤在过热器区域熄灭，而呵斥汽温超限。 5. 燃料粒度对熄灭份额的影响燃料粒度对熄灭份额的影响一、熄灭份额一、熄灭份额 呵斥燃煤粒度不合要求的缘由有以下几个方面，运转中应严厉控制，呵斥燃煤粒度不合要求的缘由有以下几个方面，运转中应严厉控制，保证锅炉的平安经济运转。保证锅炉的平安经济运转。1制煤系统不适宜，原煤未先经过筛分就进展破碎，呵斥细粉煤含量制煤系统不适宜，原煤未先经过筛分就进展破碎，呵斥细粉煤含量过多。过多。2筛子运转不正

12、常，运转一段时间后特别当煤较湿时，筛孔发生部分筛子运转不正常，运转一段时间后特别当煤较湿时，筛孔发生部分堵塞，使煤的粒度越来越细。堵塞，使煤的粒度越来越细。3输煤系统上无吸铁安装或其运转不正常，使铁钉、铁块等进入流化输煤系统上无吸铁安装或其运转不正常，使铁钉、铁块等进入流化床中。床中。4破碎机运转不正常，破碎效果不佳，破碎后煤不过筛，都将呵斥大破碎机运转不正常，破碎效果不佳，破碎后煤不过筛，都将呵斥大颗粒煤大量进入床中。颗粒煤大量进入床中。5筛子出现破损，使筛孔变大，呵斥粗颗粒煤大量进入床中。筛子出现破损，使筛孔变大，呵斥粗颗粒煤大量进入床中。 燃尽时间：燃尽时间：由此可见：由此可见： 1.

13、流化床碳粒子的燃尽时间与床温有关，床温流化床碳粒子的燃尽时间与床温有关，床温越高，燃尽时间缩短；越高，燃尽时间缩短； 2. 燃尽时间与碳粒子直径的燃尽时间与碳粒子直径的1.16次方成正比。次方成正比。粒子越大，燃尽时间越长。粒子越大，燃尽时间越长。二、燃尽时间和停留时间二、燃尽时间和停留时间91.16pbp8.77 10 exp( 0.01276)T d 燃尽时间：一种烟煤在燃尽时间：一种烟煤在850下流化熄灭时不同煤下流化熄灭时不同煤粒的燃尽时间粒的燃尽时间二、燃尽时间和停留时间二、燃尽时间和停留时间煤粒尺寸(mm)燃尽时间(s)煤粒尺寸(mm)燃尽时间(s)0.0081.340.80280

14、.140.0511.241.00362.900.0819.382.00810.920.1025.114.001812.070.2056.108.004049.210.50162.4010.005245.48 停留时间：停留时间： Hb 静止床料高度，静止床料高度，m Fb 布风板面积，布风板面积，m2 b 静止料层的堆积密度，静止料层的堆积密度，kg/m3 B燃料耗费量，燃料耗费量，kg/h 浓相床内粗粒子份额，与燃料粒度分布浓相床内粗粒子份额，与燃料粒度分布和种类有关。和种类有关。 二、燃尽时间和停留时间二、燃尽时间和停留时间bdbr60H FB 停留时间：停留时间：二、燃尽时间和停留时间二

15、、燃尽时间和停留时间不同热值煤种粗粒子在密相床内的停留时间不同热值煤种粗粒子在密相床内的停留时间75t/hCFB锅炉锅炉煤燃值(kJ/kg)4180836012540 16720 20900 25080煤耗(kg/h)66000 33000 22000 16500 13200 11000粗粒子份额 ()0.50.4停留时间(min)6.212.418.619.8424.829.76二、燃尽时间和停留时间二、燃尽时间和停留时间熄灭六种热值不同的煤的时粗粒子熄灭六种热值不同的煤的时粗粒子在密相床内的平均停留时间在密相床内的平均停留时间熄灭热值低的煤，煤粒在密熄灭热值低的煤，煤粒在密相区内停留时间短

16、；烧高热相区内停留时间短；烧高热值煤，煤粒在密相区内停留值煤，煤粒在密相区内停留时间长；时间长；煤的热值为煤的热值为4180kJ/kg时，时，停留时间停留时间6.2min，而煤的热，而煤的热值为值为25080kJ/kg时，停留时，停留时间为时间为29.76min。时间相差。时间相差 5 倍。倍。所以，为了延伸烧低热值煤所以，为了延伸烧低热值煤时时煤粒子在熄灭室下部浓相床煤粒子在熄灭室下部浓相床内内的停留时间，使之与它们的的停留时间，使之与它们的燃燃尽时间相匹配，可采取运转尽时间相匹配，可采取运转过过程中，在维持合理熄灭温度程中，在维持合理熄灭温度条条件下，适当提高运转料层厚件下，适当提高运转料

17、层厚度度另外，可在综合思索另外，可在综合思索熄灭、传热、脱硫等熄灭、传热、脱硫等前提下，适当提高温前提下，适当提高温度是必要的。度是必要的。 循环流化床锅炉的最大优点之一是对燃料的顺应性特别好。同一台循环流化床锅炉对燃煤的顺应范围比其他任何一种方式的锅炉都要广得多。但是循环流化床锅炉对燃煤的粒度范围，平均粒径大小和粒度的分布有较为严厉的要求，不同的炉型、不同的煤种对燃煤粒径有不同的要求。假设燃煤粒径变化大，对锅炉的流化工况、熄灭工况、带负荷的才干，对锅炉耐火衬里和受热面的磨损，对某些附属设备的运转，如冷渣器的运转都会带来很大的影响。保证煤的粒度分布是电厂燃煤制备系统运转必需处理的重要问题，必需

18、引起电厂一切人员足够的注重。三、煤的筛分特性三、煤的筛分特性 1. 煤的种类对燃煤粒径的影响 (一) 思索挥发分欧美国家对燃煤粒度分布的要求 欧美国家思索挥发分对煤粒度分布的影响，按下式制备入炉煤粒度 Vdaf + A = 85 90 % Vdaf 煤的枯燥无灰基挥发分，% ; A 入炉煤中粒径1mm煤粒的份额，% 从式中可以看出：对十燥无灰基挥发分高的煤，1mm粒径煤的份额可以小些；相反，对于枯燥无灰基挥发分低的煤，1mm粒径煤的份额要求大些。 (二) 思索挥发分我国对燃煤粒度分布的要求 Vdaf + A = 60 75 % 比较国内和国外，我国入炉煤中粒径小于等于1mm煤粒所占的百分数比欧

19、美的小。也就是说，在熄灭室内流化速度一样的情况下，我国循环流化床锅炉的飞灰循环倍率比欧美国家的低。三、煤的筛分特性三、煤的筛分特性 2. 燃煤粒径变化对CFB锅炉运转的影响 (一) 燃煤平均粒径对锅炉增发量的影响 燃煤平均粒径太大，在设计的流化速度下，吹出密相床的细颗粒就少，大量的粗颗粒在密相床内熄灭(熄灭份额添加)，释放出大量的热量。由于熄灭室下部受热面的布置是一定的，不能吸收过多的热量，呵斥床下部温度升高。结果是一方面加不上煤，另一方面是易发生床料高温结渣。 (二) 燃煤粒径对熄灭效率的影响求 锅炉熄灭热损失中较大的一项为哪一项固体不完全熄灭损失q4。对CFB，普通床底渣的含碳量2.0%，

20、低于煤粉熄灭锅炉。但是，飞灰含碳量高于10%的偏多，高于煤粉炉，特别对燃煤中细颗粒偏多的情况，当燃煤热值较高、挥发分含量较低时(烟煤)，飞灰含碳量高达2030。严重影响了锅炉熄灭效率。三、煤的筛分特性三、煤的筛分特性 2. 燃煤粒径变化对CFB锅炉运转的影响 (三) 燃煤粒径分布对循环流化床锅炉受热面和耐火防磨内衬的影响 燃煤颗粒太粗，必然导致流化床锅炉粒子循环流量小，蒸发量达不到设计值，熄灭室下部温度偏高，上部温度偏低。为理处理这一问题，作为运转手段之一，常采用加大风量运转，使较大粒子能带到熄灭室上部熄灭，提高熄灭室上部温度，降低熄灭室下部温度，防止结渣，改善煤粒燃尽效果，提高蒸发量。而受热

21、面和防磨耐火内衬的磨损量与气流速度的3次方成正比，大风量运转的结果，急剧加速了对锅炉的磨损。 (四) 燃煤粒径对锅炉灰渣比和冷渣器运转的影响 燃煤中粗细颗粒比率的变化影响锅炉床底渣和飞灰的比率。燃煤中粗颗粒多，床底渣排放量大，影响冷渣器的运转。假设冷渣器不能满足渣量多和粒度大的要求，冷渣温度就达不到设计值。如采用流化床风水冷冷渣器，还会发生冷渣器渣堵塞和结渣的问题。因此，影响了锅炉带满负荷和延续运转的时间。三、煤的筛分特性三、煤的筛分特性 2. 燃煤粒径变化对CFB锅炉运转的影响 (五) 加强燃煤制备设备的选择和管理 对燃煤粒度分布的详细 1) 燃料的粒度分布。保证燃料粒度、保证在已确定的流化

22、速度条件下，有足够的细颗粒吹入悬浮段，确保熄灭室上部(稀相区)的熄灭份额、保证构成足够的循环床料。 2) 燃料的粒度应具有可调整性。即能随煤种、循环倍率的不同而调整。 3) 入炉燃料的粒度范围及颗粒度分布。根据炉型及燃煤特性，确定合理的颗粒度范围。三、煤的筛分特性三、煤的筛分特性 飞灰含碳量高是飞灰含碳量高是CFB锅炉熄灭效率低的主要缘由，降低飞灰锅炉熄灭效率低的主要缘由，降低飞灰含碳量是提高熄灭效率的主要措施。而影响循环流化床锅炉飞灰含碳量是提高熄灭效率的主要措施。而影响循环流化床锅炉飞灰含碳量的要素有许多。其中最主要的有床温，燃煤粒径合理分布含碳量的要素有许多。其中最主要的有床温，燃煤粒径

23、合理分布，分别灰、除尘灰再循环熄灭和分别器的效率。，分别灰、除尘灰再循环熄灭和分别器的效率。 1、合理选择熄灭温度、合理选择熄灭温度 床温提高，碳粒子燃尽时间缩短，燃尽时间缩短有利于降低床温提高，碳粒子燃尽时间缩短，燃尽时间缩短有利于降低飞灰含碳量。为了防止床料结渣和控制飞灰含碳量。为了防止床料结渣和控制NOX的生成量，对低硫无的生成量，对低硫无烟煤，熄灭温度选高一些，有利于降低飞灰含硫量，普通取烟煤，熄灭温度选高一些，有利于降低飞灰含硫量，普通取950-980；对低硫烟煤熄灭温度取；对低硫烟煤熄灭温度取900-950；对高硫无烟煤和烟煤；对高硫无烟煤和烟煤，思索到脱硫效果和减少石灰石耗费量，

24、燃浇温度选低一些，普，思索到脱硫效果和减少石灰石耗费量，燃浇温度选低一些，普通取通取 840-890，烟煤取低值，无烟煤取高值。，烟煤取低值，无烟煤取高值。四、飞灰含碳量四、飞灰含碳量 2、制备粒度分布合理的燃煤、制备粒度分布合理的燃煤 按不同的炉型、不同的煤种，制备粒度分布合理的燃煤。对燃按不同的炉型、不同的煤种，制备粒度分布合理的燃煤。对燃煤粒径分布的总要求是煤粒径分布的总要求是“两头小，中间大，即燃煤中大颗粒和过两头小，中间大，即燃煤中大颗粒和过细颗粒占的百分比要小，中等尺寸颗粒占的百分比要大。这种分细颗粒占的百分比要小，中等尺寸颗粒占的百分比要大。这种分布有利于床料良好流化，有利于降低

25、飞灰和床底渣的含碳量。正布有利于床料良好流化，有利于降低飞灰和床底渣的含碳量。正确地选择煤的破碎、筛分设备和合理的系统设计是燃煤粒度分布确地选择煤的破碎、筛分设备和合理的系统设计是燃煤粒度分布合理的根本保证。许多循环流化床锅炉的运转实际证明：燃煤粒合理的根本保证。许多循环流化床锅炉的运转实际证明：燃煤粒度分布不合理是呵斥飞灰含碳量高、金属受热面和耐火防磨内衬度分布不合理是呵斥飞灰含碳量高、金属受热面和耐火防磨内衬磨损西重，以及流化床选择性风水结合冷渣器不能正常运转的根磨损西重，以及流化床选择性风水结合冷渣器不能正常运转的根源。源。 四、飞灰含碳量四、飞灰含碳量 3、提高分别器的分别效率、选择适宜的飞灰再循环倍率、提高分别器的分别效率、选择适宜的飞灰再循环倍率 (l) 直径为直径为20m以下的焦炭粒子由于其燃尽时间小于粒子在熄以下的焦炭粒子由于