循环流化床燃煤锅炉

1、循环(xnhun)流化床燃煤锅炉一、循环流化床燃烧锅炉炉内工作原理二、循环流化床燃烧锅炉的主要(zhyo)特点三、循环流化床燃烧锅炉的构成共三十五页一、循环流化床燃烧(rnsho)锅炉炉内工作原理 固体颗粒(kl)充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧方式。颗粒(kl)在循环流化床燃烧室内的浓度大，并存在显著的颗粒(kl)成团和床料的颗粒(kl)回混，颗粒(kl)与气体间的相对速度大。 燃料的燃烧过程发生在整个固体循环通道内。 共三十五页 在燃烧室内，尤其是密相区的温度水平受到燃烧过程中的高温结渣、低温结焦和最佳脱硫温度的限制，料层温度过高将形成因灰渣熔化的高温结渣，温度过低则发生煤的低温烧结

2、结焦，也不利于燃料的燃烧，一旦结渣或结焦发生将迅速增长。因此，燃烧室密相区必须维持在850 左右，这一温度范围(fnwi)也恰好与最佳脱硫温度相吻合。在这样的炉膛温度水平下燃烧带来了低污染物排放和避免燃煤过程中结渣等问题的优越性。 共三十五页二、循环流化化床燃烧锅炉(gul)的主要特点（1） 蓄热量极大、燃烧稳定、对燃料的适应性好（2）燃烧效率可以与煤粉炉媲美（3）流化床锅炉传热强烈（4）低温燃烧、污染(wrn)较轻（5）锅炉设备占地面积少（6）负荷变化范围大，调节性能好（7）流化床燃烧的灰渣可以综合利用（8）厂用电率高于煤粉炉共三十五页（1） 蓄热量极大(j d)、燃烧稳定、对燃料的适应性好

3、。 由于循环流化床锅炉采用高温固体颗粒物料的循环流化燃烧方式，炉内的温度分布十分均匀，燃烧室内存在大量高温固体颗粒物料（约95%为惰性颗粒，约5%为可燃物），炉内的热容量很大，不需要(xyo)辅助燃料即可燃用任何燃料。 不同设计的循环流化床锅炉可以燃烧高硫分和高灰分的煤、油页岩和煤矸石、石油焦、废木材、甚至可以烧垃圾等。循环燃烧床锅炉对燃料的适应性优于常规煤粉炉，为有效利用劣质燃料提供了一个有效途径。 但是，根据某一种燃料和煤种设计的循环流化床锅炉并不能经济有效地燃用性质差别较大的同类或其他燃料。共三十五页（2）燃烧(rnsho)效率高。 循环流化床的燃烧是介于煤的固定燃烧和煤粉悬浮燃烧之间的

4、一种处于流态化下的煤的燃烧方式(fngsh)，流态化形成的优越的湍流气固混合条件，可大大强化燃烧，提高床层内的传热和传质效率。 设计合理的循环流化床锅炉的燃烧效率可达99%，在燃烧低品位煤时，也能获得令人满意的燃烧效果，而且循环燃烧床的燃烧效率不受炉内脱硫过程的影响。共三十五页 尽管燃烧室内温度较低，但由于炉内颗粒的浓度大得多，所以循环流化床锅炉炉内受热面的传热系数高，且不存在管外壁积灰污染问题。 但是，由于常规受热面的耐磨性能还不能适应(shyng)于循环流化床锅炉的要求，因此为了避免受热面严重磨损，在循环流化床燃烧的密相区往往不布置或布置很少的受热面，并在对流换热受热面采用较低的烟气流速，

5、以降低受热面的磨损，所以，流化床锅炉受热面高效传热的优越性尚未得到体现，受热面的金属消耗量指标不低。（3）流化床锅炉传热(chun r)强烈。共三十五页（4）低温燃烧(rnsho)、污染较轻。 由煤的灰渣变形温度所决定，燃煤流化床锅炉的燃烧温度处于850 950的范围内，属于与传统燃烧方式完全不同的低温燃烧。流化床锅炉的低温燃烧特性，直接使得气体(qt)污染物NO和NO2的排量大大减少，还可以在炉内采取分级燃烧等进一步降低NOx排放的技术措施，因此，一般无需烟气脱除氮氧化物的设备。 由于流化床内的燃烧温度较低，所以，可以在流化床床层内直接添加石灰石脱硫剂，在燃烧过程中完成有效的脱硫。流化床内的

6、脱硫剂与烟气中SO2之间的反应环境（反应温度、停留时间和传质等）十分有利于脱硫反应的进行，因此，可以在相对较低的钙硫摩尔比下，得到较高的脱硫效率。其设备投资和运行费用低，另外流化床锅炉的脱硫灰渣可以综合利用，不会产生二次污染。共三十五页（5）锅炉(gul)设备占地面积少。 循环流化床锅炉不需要单独的脱硫脱氮装置，也不需要像煤粉炉的庞大复杂的煤粉制备系统，只需燃煤的简单破碎和筛分，一般不需干燥，因此热风温度仅在200左右(zuyu)。另一方面，循环流化床锅炉采用简单的机械（或气力）输送方式将煤直接送入流化床的密相区内，还因为密相区内固体颗粒混合十分强烈和均匀，通常只需很少量的给煤口即可。因此，给

7、煤管道数量少且布置简单，从而能节约布置场地，为循环流化床锅炉大型化创造了有利条件。 但循环流化床锅炉的底渣处理系统较复杂，大尺寸的分离器也占据了较大的空间。 共三十五页（6）负荷变化范围(fnwi)大，调节性能好。循环流化床锅炉具有较大的负荷(fh)变化范围，一般为100%25%，而且具有较大的负荷(fh)升降速度，变化速率约为每分钟5%。1）循环流化床锅炉水循环的安全性 2）循环流化床锅炉的汽温特性 3）循环流化床锅炉的燃烧特性共三十五页1）循环(xnhun)流化床锅炉水循环(xnhun)的安全性 循环(xnhun)流化床锅炉炉内不存在火焰中心，温度和热负荷分布均匀，无论锅炉负荷如何变化，炉

8、内温度始终保持均匀且变化不大，因此，炉膛壁面的热负荷分布均匀，这种热负荷分布不随锅炉负荷而明显变化的特点使得循环(xnhun)流化床锅炉具有可靠的水循环(xnhun)性能，这对锅炉水循环(xnhun)及金属的安全性十分有利，可适应较大的负荷调节范围。共三十五页 循环流化床锅炉在设计时考虑(kol)了炉膛尾部受热面的合理布置和吸热量的分配，部分过热器和再热器受热面必须布置在固体颗粒循环回路中。这部分受热面不仅具有较好的换热特性，而且，可以在负荷变化时通过改变循环物料的浓度来控制蒸发、过热和再热吸热量，因此，循环流化床锅炉具有优良的汽温控制手段，保证了在很大的负荷变化范围内维持额定的蒸汽温度。 2

9、）循环(xnhun)流化床锅炉的汽温特性。 共三十五页3）循环(xnhun)流化床锅炉的燃烧特性。 循环流化床锅炉燃烧系统中的燃料存有量很少，其优越的燃烧稳定性是不言而喻的，所以可以适应很低负荷下的稳定燃烧。而且，由于床温在很大负荷范围内总保持一定(ydng)，基本不存在负荷变化时加热或冷却炉内物料的过程，因此，当要求负荷变化时，在维持床温不变的条件下，采用改变燃煤量、送风量、飞灰循环量和床层厚度等手段，来实现负荷调节。 循环流化床锅炉的负荷调节特性一般受限于燃烧系统的调节特性，从循环流化床锅炉自动控制的角度，燃烧控制也是难度最大的。由于循环流化床的燃烧室内必须维持一定的温度和随负荷而定的颗粒

10、物料浓度，因此，循环流化床锅炉的控制操作比较复杂；而且，燃烧系统的热惯性很大，其控制特性与常规锅炉有很大差别。共三十五页 低温燃烧和添加脱硫剂使炉渣和飞灰具有与煤粉炉不同的物理和化学特性，流化床锅炉灰渣未经高温熔融过程(guchng)，灰渣活性好，可燃物含量低，且含有无水石膏，有利于做水泥掺合料或其他建筑材料。（7）流化床燃烧的灰渣(hu zh)可以综合利用。共三十五页 尽管在燃烧准备工艺上的电耗低，但循环流化床锅炉所需的各类风机等辅助设备数量多，而且(r qi)风机的压头也高，风机的电能消耗高。因此，循环流化床锅炉厂用电率较高。（8）厂用电率高。共三十五页三、循环(xnhun)流化床燃烧锅炉

11、的构成共三十五页共三十五页循环(xnhun)流化床工业锅炉结构图共三十五页1、燃烧室2、布风板3、飞灰分离器4、飞灰回送装置5、外部流化床热交换器6、底渣排放处理系统7、点火(din hu)系统8、辅助系统共三十五页 循环流化床锅炉燃烧室的截面为矩形，其宽度一般为深度的2倍以上 下部为一倒锥型结构，底部为布风板 燃烧室下部区域为循环流化床的密相区，颗粒浓度(nngd)较大，是燃料发生着 火和燃烧的主要区域，此区域的壁面上敷设耐磨耐热材料，并设置循环 飞灰返料口、给煤口、排渣口等 燃烧室上部为稀相区，颗粒浓度较小，壁面上主要布置水冷壁受热面， 也可布置过热蒸汽受热面，通常炉膛上部空间布置悬挂式的

12、屏式受热面 炉膛内维持微正压。1、燃烧室 共三十五页 流化风（也称一次风，额定负荷下约占总风量的40%60%）经床底的 布风板送入床层内，二次风风口布置在密相区和稀相区之间 炉膛出口处布置飞灰分离器，烟气(yn q)中95%以上的飞灰被分离和收集下 来，然后，烟气进入尾部对流受热面 给煤经过机械或气力输煤的方式送入燃烧室 脱硫用的石灰石颗粒经单独的给料管采用气力输送的方式或与给煤一起(yq) 送入炉内 燃烧形成的灰渣经过布风板上或炉壁上的排渣口排出炉外共三十五页2、布风板 布风板位于炉膛燃烧室的底部，实际上是一个其上布置有一定(ydng)数量和型式的布风风帽的燃烧室底板，它将其下部的风室和炉膛

13、分开。 一方面起到将固体颗粒限制在炉膛布风板上，并对固体颗粒（床料）起支撑作用；另一方面，保证一次风穿过布风板进入炉膛达到对颗粒均匀流化。 为了满足均匀、良好流化，布风板必须具有足够的阻力压降，一般占烟风系统总压降的30%左右共三十五页 我国循环流化床锅炉常用的如下(rxi)两种风帽型式：共三十五页 在大容量循环流化床锅炉中，为防止布风板过热，均采用水冷布风板，风 帽则固定在水冷壁之间的鳍片上，还将整个风室设计成水冷结构，使其可 以减少用于水冷风箱和布风板之间的高温膨胀节和厚重的耐火(nai hu)层，同时有利于实现床下点火和锅炉的快速启动。共三十五页3、飞灰分离器 飞灰分离器是保证循环流化床

14、燃煤锅炉固体颗粒物料可靠循环的关键部件之一，布置在炉膛出口的烟气通道上 工作温度接近炉膛温度 将炉膛出口烟气流(qli)携带的固体颗粒（灰粒、未燃尽焦炭颗粒和未完全反应的脱硫吸收剂颗粒等）中的95%以上分离下来，再通过返料器送回炉膛进行循环燃烧 分离器的性能直接影响到炉内燃烧、脱硫与传热，循环流化床锅炉分离器的主要作用在于保证床内物料的正常循环，而不在于降低烟气中的飞灰浓度 分离器对某一粒径范围的颗粒的分离效率必须满足锅炉循环倍率的要求。 共三十五页 目前，最典型，应用最广，性能也最可靠的是旋风式分离器，电站(din zhn)锅炉通常采用两台或四台分离器。旋风分离器使含灰气流在筒内快速旋转，固

15、体颗粒在离心力和惯性力的作用下，逐渐贴近壁面并向下呈螺旋运动，被分离下来。烟气和无法分离下来的细小颗粒由中心筒排出，送入尾部对流受热面。 旋风分离器的阻力压降较大，加之(ji zh)布风板的阻力，因比循环流化床锅炉的烟风阻力比常规锅炉高很多。 共三十五页4、飞灰回送装置(zhungzh)（返料器） 目前，均采用基于气固两相输送原理的返料装置。典型的返料器(lioq)相当于一小型鼓泡流化床，固体颗粒由分离器料腿（立管）进入返料器(lioq)，返料风将固体颗粒流化并经返料管缢流进入炉膛。由于分离器分离下来的固体颗粒的不断补充，从而构成了固体颗粒的循环回路。 返料器的主要作用是将分离下来的灰由压力较

16、低的分离器出口输送到压力较高的燃烧室，并防止燃烧室的烟气反窜进入分离器 由于返料器所处理的飞灰颗粒均处于较高的温度（一般为850左右 ），所以，无法采用任何机械式的输送装置共三十五页 由于颗粒的循环，使未燃尽颗粒处于循环燃烧中，因此，随着循环倍率增加，会使燃烧效率(xio l)增加。但另一方面，由于参与循环的颗粒物料量增加，系统的动力消耗也随之增加。 在循环流化床锅炉中，物料循环量是设计和运行控制中的一个(y )十分重要 的参数，通常用循环倍率来描述物料循环量，其定义为 根据循环流化床锅炉设计时所选取的循环倍率的大小，可大致分为低倍率循环流化床锅炉（R=15），中倍率循环流化床锅炉（R=620

17、），高倍率循环流化床锅炉（R=20200）共三十五页5、外部(wib)流化床热交换器 循环流化床锅炉可以带有外置式热交换器 外置热交换器的主要作用是控制床温，但并非循环流化床锅炉的必备部件 将返料器中一部分循环颗粒分流进入一内置受热面的低速流化床中，冷却 后的循环颗粒再经过返料器送回炉膛。 根据有无外置式流化床换热器所设计的循环流化床锅炉已经在制造领域形 成对应的两大流派(lipi)，各自具有不同的特点。 共三十五页6、底渣排放处理(chl)系统 循环流化床燃煤锅炉的灰渣处理主要是指燃烧室底渣处理。 在循环流化床的燃烧过程中，必须定期排出一些不适合于构成床料的灰渣和杂质，以保证正常的流化状态。

18、同时对应于锅炉的不同运行工况，也必须维持一定量的床内物料量，防止床压过大，多余(duy)的物料也必须及时排出。 循环流化床锅炉的底渣量占锅炉总灰量的比例在50%以上，再加之脱硫所形成的额外排渣，因此，灰渣的排放量比较大。 同时，循环流化床锅炉的排渣具有灰渣流量不稳定、温度较高且波动大、热量回收价值高以及底渣颗粒不均匀等特点，而且底渣排渣不畅或受阻，将影响锅炉的正常运行。因此，对循环流化床锅炉底渣处理系统的要求比较高。共三十五页 底渣处理系统包括底渣的排放，冷却和热量回收，输送至灰场，其关键装置是底渣冷却器（也称为冷渣器）。 与炉膛内的温度相同的高温灰渣经排渣管直接通入冷渣器。经底渣冷却器出口放

19、出的灰渣温度约为150 以下，再送入灰渣场。 目前，国内采用较多的冷渣器采取风（烟）水联合灰渣冷却的方式，具有热量回收、灰渣分选、细颗粒回炉等功能。 由于正常运行的循环流化床锅炉(gul)排出的底渣均为颗粒物料状，其颗粒粒径处于可以良好流化的范围，因此，目前采用的底渣冷却器大都是基于鼓泡流化床热交换器的原理，在鼓泡流化床壁面上或床层内布置传热效率很高的受热面，用高温灰渣的热量来加热锅炉(gul)给水，流化气体在保证正常流化的同时也作为灰渣的冷却介质，水和气体同时起到冷却灰渣和回收灰渣热量的作用。 共三十五页鼓泡流化床锅炉(gul)：共三十五页7、点火(din hu)系统 循环流化床锅炉(gul)的点火操作是将静止的、常温状态下的固体物料转变为流化状态下正常燃烧的一个动态过程，这一过程比煤粉炉或层燃炉的启动点火要困难得多，其难度主要在于床温的控制。 大容量的循环流化床锅炉的点火均采用床下风道燃烧器，通常在炉膛水冷风室下部风室前一次风道内布置有两台风