循环流化床锅炉结构、原理及运行

  循环流化床锅炉原理、结构及循环流化床锅炉原理、结构及运行运行20072007年年55月月1212日日一、循环流化床的发展历史一、循环流化床的发展历史循环流化床锅炉（循环流化床锅炉（CirculatingFludizedBedBoilerCirculatingFludizedBedBoiler，以下简称，以下简称CFBCFB锅炉）作为一锅炉）作为一种煤的清洁、高效燃烧技术自八十年代初进入燃煤锅炉的商业市场以来，在中小型锅炉种煤的清洁、高效燃烧技术自八十年代初进入燃煤锅炉的商业市场以来，在中小型锅炉中循环已占有了相当的份额。并在技术日趋成熟的同时逐渐向更大容量发展。中循环已占有了相当的份额。并在技术日趋成熟的同时逐渐向更大容量发展。CFBCFB锅炉的研究始于七十年代，它是从鼓泡床沸腾炉和化工行业的循环流化床工艺锅炉的研究始于七十年代，它是从鼓泡床沸腾炉和化工行业的循环流化床工艺发展而来的。发展而来的。19821982年，德国鲁奇（年，德国鲁奇（LurgiLurgi）公司的第一台）公司的第一台50t/h50t/h循环流化床锅炉投入运循环流化床锅炉投入运行宣告了循环流化床锅炉的诞生。此后，世界上的主要锅炉制造商均投入了行宣告了循环流化床锅炉的诞生。此后，世界上的主要锅炉制造商均投入了CFBCFB锅炉的锅炉的研究和产品研究开发工作。国外在研究和产品研究开发工作。国外在CFBCFB锅炉的发展过程中也形成了几种技术流派，比较有代锅炉的发展过程中也形成了几种技术流派，比较有代表性的有芬兰奥斯龙公司（表性的有芬兰奥斯龙公司（AhlstromAhlstrom，现被福斯特，现被福斯特惠勒公司并购）的惠勒公司并购）的PyroflowPyroflow型循环型循环流化床锅炉；德国鲁奇公司开发的流化床锅炉；德国鲁奇公司开发的LurgiLurgi型循环流化床锅炉；德国巴布科克公司的型循环流化床锅炉；德国巴布科克公司的CircofluidCircofluid型循环流化床锅炉；福斯特型循环流化床锅炉；福斯特惠勒公司的整体化换热床（惠勒公司的整体化换热床（IntrexIntrex）；美国贝特）；美国贝特尔实验室（尔实验室（BatteleBattele）的多固体型（）的多固体型（MultisolidMultisolid）循环流化床锅炉等等。）循环流化床锅炉等等。我国从八十年代开始研究开发我国从八十年代开始研究开发CFBCFB锅炉，中科院工程物理所、清华大学、浙江大学、锅炉，中科院工程物理所、清华大学、浙江大学、华中理工大学和有关锅炉厂合作先后研制开发了华中理工大学和有关锅炉厂合作先后研制开发了10t/h10t/h、、20t/h20t/h、、35t/h35t/h、、75t/h75t/h循循环流化床锅炉。通过这一些锅炉的研制、生产和运行，积累了不少经验。环流化床锅炉。通过这一些锅炉的研制、生产和运行，积累了不少经验。进入九十年代进入九十年代后，东方锅炉厂、哈尔滨锅炉厂和上海锅炉厂等又分别通过与美国福斯特后，东方锅炉厂、哈尔滨锅炉厂和上海锅炉厂等又分别通过与美国福斯特惠勒公司和惠勒公司和美国美国PPCPPC公司引进技术或合作生产的方式，开始生产制造公司引进技术或合作生产的方式，开始生产制造130t/h130t/h、、220t/h220t/h的循环流的循环流化床锅炉。并具备了生产更大容量化床锅炉。并具备了生产更大容量CFBCFB锅炉的能力。国内“八五”重点能源环保科研锅炉的能力。国内“八五”重点能源环保科研项目内江循环流化床示范电站从芬兰奥斯龙公司引进的项目内江循环流化床示范电站从芬兰奥斯龙公司引进的410t/h410t/h循环流化床也已经投入循环流化床也已经投入运行。运行。循环流化床锅炉主要有以下特点：循环流化床锅炉主要有以下特点：11、燃料适应性广、燃料适应性广22、有利于环境保护、有利于环境保护33、负荷调节性能好、负荷调节性能好44、燃烧热强度大、燃烧热强度大55、炉内传热能力强、炉内传热能力强66、灰渣综合利用性能好、灰渣综合利用性能好二、循环流化床锅炉的原理二、循环流化床锅炉的原理11、流化燃烧：一定颗粒粒度的煤粒在炉床上保持一定的厚度，空气以适当的速度从、流化燃烧：一定颗粒粒度的煤粒在炉床上保持一定的厚度，空气以适当的速度从底部通过炉床，将煤粒吹起，使煤粒悬浮于床层上一定高度范围。底部通过炉床，将煤粒吹起，使煤粒悬浮于床层上一定高度范围。物料由给料口进入炉膛密相区下部后，被高温物料包围而迅速着火，并在燃烧室中伴物料由给料口进入炉膛密相区下部后，被高温物料包围而迅速着火，并在燃烧室中伴以高速风流在沸腾悬浮状态下进行燃烧。同时，高温烟气携带炉料和大部分未燃烬的以高速风流在沸腾悬浮状态下进行燃烧。同时，高温烟气携带炉料和大部分未燃烬的煤粒飞逸出燃烧室顶部，经旋风分离器分离出的未燃烬燃料由返料器返送回炉膛底部，煤粒飞逸出燃烧室顶部，经旋风分离器分离出的未燃烬燃料由返料器返送回炉膛底部，再次进入炉膛循环燃烧。再次进入炉膛循环燃烧。二、循环流化锅炉的结构二、循环流化锅炉的结构锅炉是利用燃料放出热量加热工质生产具有很多压力和温度的蒸汽设备，分为“锅”锅炉是利用燃料放出热量加热工质生产具有很多压力和温度的蒸汽设备，分为“锅”“锅”一般只汽水系统，如蒸发设备（汽包、下降管、水冷壁）、给水系统、对流受“锅”一般只汽水系统，如蒸发设备（汽包、下降管、水冷壁）、给水系统、对流受热面（过热器、省煤器）等。热面（过热器、省煤器）等。炉一般只烟风系统，如燃烧设备（点火器、燃烧室、点火装置）、风道、烟道以及钢炉一般只烟风系统，如燃烧设备（点火器、燃烧室、点火装置）、风道、烟道以及钢架结构。架结构。••锅炉结构简述：锅炉结构简述：本锅炉系本锅炉系160t/h160t/h高温度高压力循环流化床锅炉，为单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊高温度高压力循环流化床锅炉，为单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊结构，全钢架结构，全钢架型布置。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部式蜗壳式绝热旋风风离器，尾部竖井烟型布置。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部式蜗壳式绝热旋风风离器，尾部竖井烟道布置两级四组对流过热器。过热器下方布置两组膜式省煤器及一、二次风各三组空气预热器。道布置两级四组对流过热器。过热器下方布置两组膜式省煤器及一、二次风各三组空气预热器。11、燃烧系统中，给煤机将煤送入落煤管进入炉膛，锅炉燃烧所需空气分别由一，二次风机提、燃烧系统中，给煤机将煤送入落煤管进入炉膛，锅炉燃烧所需空气分别由一，二次风机提供。一次风机送出的空气经一次风空气预热器预热后由左右两侧风道引入炉下水冷风室，通过次风机送出的空气经一次风空气预热器预热后由左右两侧风道引入炉下水冷风室，通过水冷布风板上的风帽进入燃烧室，二次风机送出的风经二次风空气预热器预热后，通过分布在炉水冷布风板上的风帽进入燃烧室，二次风机送出的风经二次风空气预热器预热后，通过分布在炉 膛前后墙上的喷口喷入炉膛，补充空气，加强扰动与混合。新入炉的煤在炉膛内与流化状态下的 膛前后墙上的喷口喷入炉膛，补充空气，加强扰动与混合。新入炉的煤在炉膛内与流化状态下的 循环物料掺混燃烧，床内浓度达到一定值后，大量物料在炉膛内呈中间上升，贴壁下降的内循环 循环物料掺混燃烧，床内浓度达到一定值后，大量物料在炉膛内呈中间上升，贴壁下降的内循环 方式沿炉膛高度与受热面进行热交换，随烟气飞出炉膛的众多细小颗粒经蜗壳式绝热旋风分离器， 方式沿炉膛高度与受热面进行热交换，随烟气飞出炉膛的众多细小颗粒经蜗壳式绝热旋风分离器， 绝大部分物料又被分离出来，从返料器返回炉膛，再次实现循环燃烧。而比较洁净的烟气从尾部 绝大部分物料又被分离出来，从返料器返回炉膛，再次实现循环燃烧。而比较洁净的烟气从尾部 排出。由于采用了循环流化床燃烧方式，通过向炉内添加石灰石，能明显降低烟气中 排出。由于采用了循环流化床燃烧方式，通过向炉内添加石灰石，能明显降低烟气中SO2 SO2的排放， 的排放， 采用低温和空气分级供风的燃烧技术能够显著抑制 采用低温和空气分级供风的燃烧技术能够显著抑制NOx NOx的生成。其灰渣活性好，具有较高的综合 的生成。其灰渣活性好，具有较高的综合 使用价值。 利用价值。 炉膛水冷壁系统炉膛水冷壁系统 (1)炉膛断面尺寸为炉膛断面尺寸为7330mm 7330mm4850mm 4850mm，炉膛四周由管子和扁钢焊成全密封膜式水冷壁。 ，炉膛四周由管子和扁钢焊成全密封膜式水冷壁。 前后及两侧水冷壁分别各有 前后及两侧水冷壁分别各有91 91--φ60 φ6055与与60 60--φ60 φ6055根管子。前后水冷壁下部密相区处的 根管子。前后水冷壁下部密相区处的 管子与垂直线成一夹角，构成上大下小的锥体。锥体底部是水冷布风板，布风板下面由后水 管子与垂直线成一夹角，构成上大下小的锥体。锥体底部是水冷布风板，布风板下面由后水 冷壁管片向前弯与二侧墙组成水冷风室。布风板至炉膛顶部高度为 冷壁管片向前弯与二侧墙组成水冷风室。布风板至炉膛顶部高度为31.47m 31.47m，炉膛烟气截面流 ，炉膛烟气截面流 速速5m/s 5m/s。。 (2)后水冷壁上部两侧管子在炉膛出口处向分离器侧外突出形成导流加速段，下部锥体处部分后水冷壁上部两侧管子在炉膛出口处向分离器侧外突出形成导流加速段，下部锥体处部分 管子对称让出二只返料口。前水冷壁下方有 管子对称让出二只返料口。前水冷壁下方有33只加煤口，炉顶设有检修孔和一个加煤泥口 只加煤口，炉顶设有检修孔和一个加煤泥口,,侧侧 水冷壁下部设置供检修用的专用人孔，炉膛密相区前后侧水冷壁还布置有一排二次风喷口。 水冷壁下部设置供检修用的专用人孔，炉膛密相区前后侧水冷壁还布置有一排二次风喷口。 (3)前、后、侧水冷壁分成四个循环回路，由汽包底部水空间引出前、后、侧水冷壁分成四个循环回路，由汽包底部水空间引出22根根φ426 φ42628 28集中下降管， 集中下降管， 通过 通过16 16根根φ159 φ15912 12的分散下降管向炉膛水冷壁供水。其中两侧水冷壁下集箱分别由 的分散下降管向炉膛水冷壁供水。其中两侧水冷壁下集箱分别由33根分 散下降管引入，前后墙水冷壁下集箱分别由散下降管引入，前后墙水冷壁下集箱分别由55根分散下降管引入。两侧水冷壁上集箱相应各有 根分散下降管引入。两侧水冷壁上集箱相应各有 44根根φ159 φ15912 12连接管引至汽包，前后墙水冷壁上集箱有 连接管引至汽包，前后墙水冷壁上集箱有10 10根根φ159 φ15912 12引至汽包。 引至汽包。 物料循环系统：包括旋风分离器、立管和回料阀物料循环系统：包括旋风分离器、立管和回料阀 旋风分离器旋风分离器 （（11）分离器是循环流化床锅炉的重要组成部件，本锅炉采用的是中科院工程热物理研究所的）分离器是循环流化床锅炉的重要组成部件，本锅炉采用的是中科院工程热物理研究所的 高效蜗壳式汽冷旋风分离器专利技术，在炉膛出口并列布置两只旋风分离器，分离器直径 高效蜗壳式汽冷旋风分离器专利技术，在炉膛出口并列布置两只旋风分离器，分离器直径 φ3600mm φ3600mm，用 ，用10mm 10mm钢板作为旋风分离器的外壳，并采用蜗壳进口的方式形成结构独特的旋风 钢板作为旋风分离器的外壳，并采用蜗壳进口的方式形成结构独特的旋风 分离器。具有分离效率高的优点。旋风分离器将被烟气夹带离开炉膛的物料分离下来。通过返 分离器。具有分离效率高的优点。旋风分离器将被烟气夹带离开炉膛的物料分离下来。通过返 料口返回炉膛，烟气则流向尾部对流受热面。整个物料分离和返料回路的工作时候的温度为 料口返回炉膛，烟气则流向尾部对流受热面。整个物料分离和返料回路的工作时候的温度为930 930左左