锅炉专业培训讲义.ppt

1、西北电力设计院锅炉专业培训讲义，陕西常斌矿区煤矸石资源综合利用(2200兆瓦)发电工程，第一节：循环流化床原理，固体颗粒与气体或液体接触后变成类似流体状态的过程称为流化过程。流化过程用于燃料燃烧，即流化燃烧，其炉膛称为流化床锅炉。循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术基础上发展起来的一种新型锅炉。循环流化床锅炉与鼓泡流化床锅炉的最大区别在于炉膛流化风速高(一般为48m/s)，炉膛出口安装有气固分离器。由烟气携带并从炉中排出的细小固体颗粒被分离器分离，然后送回炉中进行循环燃烧。循环流化床锅炉可分为两部分：第一部分由炉膛(快速流化床)、气固物料分离器、固体物料回收设备和外热交换器(有些循环流化床锅炉

2、没有这种设备)等组成。形成固体物质循环回路。第二部分是对流烟道，带有过热器、再热器、省煤器和空气预热器，类似于其他常规锅炉。循环流化床锅炉燃烧所需的一次空气和二次空气分别从炉膛的底部和侧壁供给。燃料的燃烧主要在炉膛内完成，炉膛四周布置有水冷壁，以吸收燃烧产生的部分热量。由气流带出炉外的固体物料被收集在气固分离装置中，并由返料装置送回炉内。循环流化床燃烧锅炉的基本技术特征如下：(1)低温动力控制燃烧循环流化床燃烧是高速烟气与湍流扰动强的固体颗粒紧密接触，大量颗粒返混的流化燃烧反应过程；同时，大部分高温固体颗粒被截留在炉外，被送回炉内重新参与燃烧过程，燃烧被反复循环组织。显然，燃料在炉中的燃烧时间

3、延长了。在这种燃烧模式下，由于脱硫的最佳温度的限制，炉内的温度水平通常约为850。该温度远低于普通煤粉锅炉的温度水平，也低于普通煤的灰熔点，避免了因灰熔化带来的各种麻烦。这种“低温燃烧”方法具有许多优点，炉内的结渣和碱金属沉淀比煤粉炉好得多，对灰分特性的敏感性降低，不需要大空间来冷却高温灰分，氮氧化物的量低，并且可以在炉内组织廉价和高效的脱硫过程等。从燃烧反应动力学的角度来看，循环流化床锅炉中的燃烧反应是在动态燃烧区(或过渡区)控制的。由于循环流化床锅炉中的温度相对较低，并且大量固体颗粒强烈混合，在这种情况下燃烧速率主要取决于化学反应速率，即温度水平，并且物理因素不再是控制燃烧速率的主导因素。

4、循环流化床锅炉燃料燃尽程度很高。一般来说，性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可达9599以上。(2)高速、高浓度、高通量固体物料的流态化循环过程固体物料(包括燃料、残炭、灰渣、脱硫剂和惰性床料等)。)在循环流化床锅炉中已经经历了由炉膛、分离器和回流装置组成的外部循环。同时，由于炉壁效应，炉内存在内循环，因此循环流化床锅炉中的物料参与两种循环运动：外循环和内循环。整个燃烧过程和脱硫过程都是在这两种循环运行形式的动态过程中逐步完成的。cir的基本技术特征循环流化床锅炉的优点：(1)燃料适应性广这是循环流化床锅炉的主要优点之一。在循环流化床锅炉中，燃料仅占床料重量的13%，其余为不可燃的固体颗粒，如脱

5、硫剂和灰渣。因此，添加到床中的新鲜煤颗粒被热灰颗粒包围，这相当于一个“大蓄热池”。由于床内的强烈混合，这些热灰颗粒实际上起到了无限“理想拱”的作用，将煤加热到点火温度并开始燃烧。在这一加热过程中，吸收的热量仅占床层总热容量的千分之几，因此对床层温度的影响很小，而煤颗粒的燃烧则释放热量，使床层保持在一定的温度水平，这就是为什么流化床一般不容易着火，煤种适应性广的原因。循环流化床锅炉的优点：(2)燃烧效率高循环流化床锅炉的燃烧效率高于鼓泡流化床锅炉，通常在9599范围内，与煤粉锅炉相当。循环流化床锅炉的燃烧效率取决于以下特点：(1)良好的气固混合；燃烧速率高，其次是飞灰的再循环燃烧。循环流化床锅炉

6、的优点：(3)燃烧室内吹出的高效脱硫石灰石和石灰在床料中不发生脱硫反应，可送回床内重复使用；此外，在脱硫反应部分产生大颗粒的硫酸钙，在循环燃烧过程中发生碰撞和破裂，使得新的氧化钙颗粒的表面暴露于硫化反应的气氛中。与鼓泡流化床燃烧相比，循环流化床燃烧的脱硫性能大大提高。当钙硫比为1.52.0时，脱硫率可达8590。在鼓泡流化床锅炉中，脱硫效率应达到8590，钙硫比应达到34，钙耗应翻一番。与煤粉锅炉相比，不需要尾部脱硫脱硝装置，投资和运行成本大大降低。循环流化床锅炉的优点：(4)低氮氧化物排放低氮氧化物排放是循环流化床锅炉的另一个吸引人的特点。运行经验表明，循环流化床锅炉的氮氧化物排放范围为50

7、150ppm或40120mg/MJ。循环流化床锅炉的低NOX排放是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮气一般不会产生NOX；第二，分级燃烧可以抑制燃料中的氮转化为氮氧化物，并减少部分生成的氮氧化物。循环流化床锅炉的优点：(5)燃烧强度高、炉膛横截面积小、单位炉膛横截面积热负荷高是循环流化床锅炉的其他主要优点。截面热负荷约为3 . 54 . 5兆瓦/平方米，接近或高于煤粉锅炉。在相同热负荷下，鼓泡流化床锅炉的截面积是循环流化床锅炉的23倍。循环流化床锅炉的优点：(6)负荷调节范围广，负荷调节速度快，当负荷变化时，只需调节给煤量、风量和物料循环量，不需要像鼓泡流化床锅炉那样采用分床点火技

8、术。与煤粉锅炉不同，应使用油来支持低负荷燃烧，以保持稳定燃烧。一般来说，循环流化床锅炉的负荷调节比可以达到(34): 1。负荷调节速度也非常快，一般达到每分钟4次。循环流化床锅炉的优点：(7)易于实现灰渣的综合利用循环流化床燃烧过程属于低温燃烧，炉内良好的燃尽条件使锅炉灰渣含碳量低(含碳量小于1)，属于低温燃烧，易于实现灰渣的综合利用，如水泥外加剂或建筑材料。同时，低温燃烧托雅有利于从灰烬中提取稀有金属。循环流化床锅炉的优点：(8)无埋地热循环流化床锅炉的优点：(10)给煤点少循环流化床锅炉的截面积小，燃烧区的良好混合和扩大大大减少了给煤点的数量。它有利于燃烧，简化了给煤系统。第二部分：陕西省

9、常斌矿区煤矸石资源综合利用电厂锅炉及陕西省常斌矿区煤矸石资源综合利用发电工程(2200MW)，位于陕西省宾县西北约3公里的城关镇朱家湾村，泾河以北，东临朱家湾电厂，南临武银高速公路，与312国道隔河相望。建设规模：本项目建设规模为2200兆瓦，预留2300兆瓦扩建条件。该项目投资19.6亿元。工程特点：三台主机采用东方锅炉(集团)有限公司生产的690吨/时循环流化床锅炉、东方汽轮机厂生产的200兆瓦纯冷凝直接空冷汽轮机和山东济南电厂生产的空冷发电机。该锅炉为东方锅炉(集团)有限公司开发设计制造的DG 705/13.8-1循环流化床锅炉，DG705/13.8-1循环流化床锅炉设计条件、锅炉规范：

10、DG705/13.8-1循环流化床锅炉设计条件、锅炉主要尺寸、DG705/13.8-1型燃料特性：锅炉所用煤质元素分析数据如下：DG705/13设计条件；d50=0.450mm毫米.*注：石灰石粉送入炉膛后，与燃烧过程中产生的SO2反应，去除SO2。为了保持锅炉的有效和经济运行，关键是采用合适尺寸的石灰石颗粒。如果石灰石颗粒粗或细，将对循环过程产生不利影响。石灰石颗粒过粗将导致石灰石消耗量增加，床温低于正常温度，锅炉效率降低，底灰低于设计值；如果石灰石颗粒太细，它们在主回路中的停留时间不能满足要求，导致石灰石消耗量增加；另一个负面影响是飞灰系统过载。DG705/13.8-1循环流化床锅炉设计条

11、件，采用床下风道燃烧器和床上燃料枪点火方式。燃油雾化方式：机械雾化油枪配备数量：4支床下点火油枪，6支床上辅助油枪；前油压(正常):3.2兆帕(克)；前油压(最低):2.5兆帕(克)；前油压(最大):3.9兆帕(克)；点火方式：DG705/13.8-1循环流化床点火燃烧用油：DG705/13.8-1循环流化床锅炉的设计条件符合中华人民共和国火电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准(GB/T12145-1999)及锅炉技术协议的相关要求。锅炉给水水质：DG705/13.8-1循环流化床锅炉主要性能数据，DG705/13.8-1循环流化床锅炉总体布置，本锅炉采用单锅筒、自然循环和循环流化床燃烧方式。锅炉

12、主要由一个膜壁炉膛、三个蒸汽冷却旋风分离器和一个由蒸汽冷却壁覆盖的尾轴组成。炉内前壁设有八根屏式过热器管和六根屏式再热器管，后壁设有两个水冷蒸发屏。锅炉内共有八个给煤口，均设置在锅炉前方，前壁水冷壁下部的收缩段沿宽度方向均匀设置。炉膛底部是一个水冷空气室，由弯曲的水冷壁管包围，在水冷空气室的两侧设有一次热风通道。进风方式为风室两侧进风，空气预热器的一次风和二次风出口均在两侧。主要热空气通道相对简单。炉膛下部左右两侧的一次风道内分别设有两个风道点火燃烧器。炉膛密相区水冷壁前壁上设有四个床层燃料枪，其上设有两个床层燃料枪炉膛与尾轴之间设有三个蒸汽冷却旋风分离器，下部设有一个J阀回流装置。回流装置分

13、为两种结构，尾部采用双烟道结构。前烟道内设置三组低温再热器，后烟道内自上而下设置一组高温过热器和两组低温过热器，一组组合成前后烟道，其中设置两组螺旋翅片管省煤器和水平空气预热器。过热器系统有两级喷水减温器，再热器系统有紧急喷水减温器和微喷水减温器。整个锅炉支撑并悬挂在锅炉钢架上。DG705/13.8-1循环流化床锅炉汽水流程，锅炉汽水系统回路包括省煤器、锅炉汽包、水冷系统、蒸汽冷却旋风入口烟道、蒸汽冷却旋风分离器、尾轴壁覆盖过热器、低温过热器、屏式过热器、高温过热器和连接管、低温再热器、屏式再热器和连接管。锅炉给水首先引至尾部烟道中省煤器进口集箱的右侧，通过水平布置的螺旋翅片管省煤器管组进入省

14、煤器出口集箱上游，并通过省煤器出口管从筒体的左右两端进入汽包。当启动阶段没有建立足够量的连续给水流入锅炉锅筒时，省煤器再循环管道可以将锅炉水从锅炉锅筒引导至省煤器入口集管，以防止省煤器管中的水停滞和汽化。DG705/13.8-1锅炉为自然循环锅炉。锅炉水循环采用集中供水、分散引入和抽取的方式。给水引入汽包的水空间，并通过集中下导管、连通的下水连接管和分散下导管引入水冷壁的下部集管和水冷蒸发屏的入口集管。锅炉水在向上流经炉水冷壁和水冷蒸发屏的过程中被加热成汽水混合物，通过各自的上出口集管通过汽水出口管引入锅炉汽包进行汽水分离。分离出的水重新进入汽包的水空间并被回收，分离出的饱和蒸汽从汽包顶部的蒸

15、汽连接管引出。饱和蒸汽通过饱和蒸汽连接管引入蒸汽冷却旋风分离器入口烟道的上联箱，下降冷却烟道后通过连接管引入蒸汽冷却旋风分离器的下联箱，上升冷却分离器筒后通过连接管从分离器上联箱引入尾轴侧壁联箱，下降冷却侧壁后引入侧壁下联箱，通过盖壁连接管引入前后壁下联箱，上升进入中间包壁联箱汇合。进入中间包壁下部集箱，即低温过热器进口集箱，冷却后烟道上游的低温过热器管组，然后从锅炉两侧的连接管引至前屏式过热器进口集箱，流经屏式过热器受热面，再从锅炉两侧的连接管返回尾轴后部烟道的高温过热器，最后合格的过热蒸汽从上部出口集箱两侧引出。在DG705/13.8-1循环流化床锅炉汽水过程中，汽轮机高压缸排出的蒸汽进入

16、尾轴前烟道低温再热器入口集管，流经低温再热器，从低温再热器出口集管引出，通过锅炉两侧的连接管引入炉前屏式再热器入口集管。布置在炉膛上游的屏式再热器冷却后，合格的再热蒸汽从炉膛上部屏式再热器出口联箱两侧引入汽轮机中压缸。过热器系统采用柔性喷水减温作为蒸汽温度调节和保护各级受热面管的手段，整个过热器系统布置两级喷水。一级减温器(一左一右)从低通布置在管道上同时，为了保护再热器管板，增加再热蒸汽温度调节的灵敏度，再热系统还设置了两级减温器，第一级作为事故喷水减温器设置在低温再热器入口前的管道上(左右各一个)；第二级布置在从低温再热器到屏式再热器(一个在左边，一个在右边)的连接管道上，作为微喷减温器。上述两级喷水减温器通过调节左右两侧的喷水量，可以消除左右两侧的蒸汽温度偏差。DG705/13.8-1循环流化床锅炉汽水流程、DG705/13.8-1循环流化床锅炉烟气系统，循环流化