循环流化床锅炉的介绍doc

  循环流化床锅炉的介绍一．循环流化床锅炉的简介循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉（沸腾炉）的基础上发展起来的，因此鼓泡床的一些理论和概念能够适用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高，因此称作快速循环循环床锅炉。快速床的基本理论也能够适用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很久，形成了一定的理论。要了解循环流化床锅炉的原理，必须要了解鼓泡床锅炉和快速床锅炉的理论以及物料从鼓泡床湍流床快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性及传热特性。当固体颗粒中有流体通过时，随着流体速度逐渐增大，固体颗粒开始运动，且固体颗粒之间的摩擦力也慢慢变得大，当流速达到一定值时，固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等，每个颗粒能自由运动，所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象，此现状称为流态化。对于液固流态化的固体颗粒来说，颗粒均匀地分布于床层中，称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说，气体并不均匀地流过床层，固体颗粒分成群体作紊流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。固体颗粒（床料）、流体（流化风）以及完成流态化过程的设备称为流化床。2.临界流化速度（1）.对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中，在固定床通过的气体流速很低时，随着风速的增加，床层压降成正比例增加，并且当风速达到一定值时，床层压降达到最大值，该值略大于床层静压，如果继续增加风速，固定床会突然解锁，床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话，其特性为：在大颗粒尚未运动前，床内的小颗粒已经部分流化，床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显，而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度，称为临界流化速度。随着风速的进一步增大，床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是2－3倍的临界流化速度。（2）.影响临界流化速度的因素：1）料层厚度对临界流速影响不大。2）料层的当量平均料径增大则临界流速增加。3）固体颗粒密度增加时临界流速增加。4）流体的运动粘度增大时临界流速减小：如床温增高时，临界流速减小。床温与临界流速的关系如图所示。二．循环流化床锅炉的结构锅炉采用单锅筒，自然循环方式，总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构，四周有膜式水冷壁组成。自下而上，依次为一次风室、密相床、悬浮段，尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。尾部竖井采用支撑结构，两竖井之间由立式旋风分离器相连通，分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬，前部竖井用敖管炉墙，外置金属护板，尾部竖井用轻型炉墙，由八根钢柱承受锅炉全部重量。锅炉采用床下点火（油或煤气），分级燃烧，一次风比率占50—60%，飞灰循环为低倍率，中温分离灰渣排放采用干式，分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键，采用湍流床，使得流化速度在3.5—4.5m/s，并设计适当的炉膛截面，在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬（高铝质砖），即使锅炉燃烧用不同燃料时，燃烧效率也可保持在98—99%以上。分离器入口烟温在800左右，旋风筒内径较小，结构简化，筒内仅需一层薄薄的防磨内衬（氮化硅砖）。其常规使用的寿命较长。循环倍率为10—20左右。循环灰输送系统主要由回料管、回送装置，溢流管及灰冷却器等几部分所组成。床温控制管理系统的调节过程是自动的。在整个负荷变化范围内从始至终保持浓相床床温850-950间的某一恒定值，这个值是最佳的脱硫温度。当自控制不投入时，靠手动也能维持恒定的温床。保护自然环境，节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题，循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来，其高可靠性，高稳定性，高可利用率，最佳的环保特性及广泛的燃料适应性，特别是对劣质燃料的适应性，慢慢的受到广泛关注，完全适合我国国情及发展优势。1、省煤器省煤器的作用是利用尾部烟道的烟气余热进一步加热给水，起到吸收烟气余热，降低排烟热损失，提高锅炉给水温度。(2)省煤器的位置布置于尾部烟道的低温部分。(3)省煤器的工作原理锅炉燃烧后的烟气在通过尾部烟道时，经过省煤器，省煤器内有盘管，盘管内是锅炉进水，盘管内的水吸收了烟气中的热量，冷水变为热水，以此来达到省煤的作用。（4）省煤器的危险性至于危险性，那就是因为省煤器是由盘管或列管构成，烟气中的颗粒经省煤器换热后易结块，堵塞了盘管或列管间隙，造成烟道堵塞，引风机会受损，或炉墙损坏，另外，如果炉膛内烟气短路或因燃烧不当至使排烟温度过高，省煤器内介质只能为水，因排烟温度过高导致省煤器内水蒸汽产生蒸汽，形成气堵，锅炉水进不去，省煤器压力升高，还有就是水垢，省煤器内如果水垢过多也会引起堵塞，省煤器内水蒸发，省煤器因得不到水的冷却而烧坏，锅炉还会造成缺水事故，这就是为什么省煤器要单独安装安全阀和温度表，若遇到这种情况，应立即打开省煤器旁通水路，关闭省煤器进出水口。即：1）属于高压管道，有可能会出现泄漏；2）锅炉燃烧调节不当时，在停炉后容易在该区域内发生尾部烟道再燃2、水冷壁布置于炉膛，吸收炉膛火焰和烟气的热量，将水加热成饱和蒸汽。3、过热器吸收炉膛内火焰和烟气的热量（辐射式过热器）、或烟道中烟气的热量（对流式过热器），将饱和蒸汽加热成过热蒸汽。（1）布置于省煤器后，利用更低的低温烟气的热量，将空气加热后送入炉膛或制粉系统，以提高锅炉效率。（2）其传热效果不仅与受热面的布置方式有关，还与受热面的结构、烟气的温度及流速、工质的温度及流速、受热面的清洁情况等因素相关，很复杂。5、汽包（亦称锅筒）自然循环锅炉中最重要的受压元件，大多数都用在电力生产各类锅炉中。（1）汽包的作用储存蒸汽，稳定压力联接下降管、水冷壁、联箱、引出管等构成闭合的水循环回路。汽包内储存一定的水与蒸汽，具有储能作用，当负荷变化时，它对蒸发量与给水量的不平衡、汽压的变化速度都有一定的缓冲作用。如负荷升高时，汽压要下降，这时原处于饱和状态的水，可自行汽化一部分蒸汽，使汽压下降速度趋于缓慢。当然，上述这种作用，随蒸汽参数的提高，锅炉容易的增大，而越来越不明显。汽包内装有汽水分离装置、蒸汽清洗装置等设备，可有效地进行汽水分离、蒸汽清洗、加药、排污等，用以保证蒸汽品质及锅水品质。汽包是锅炉汽、水的集散中心。总结如下：1）工质加热、蒸发、过热三过程的连接枢纽，保证锅炉正常的水循环。2）内部有汽水分离装置和连续排污装置，保证锅炉蒸汽品质。3）有一定水量，具有一定蓄热能力，缓和汽压的变化速度。4）汽包上有压力表、水位计、事故放水、安全阀等设备，保证锅炉安全运作。三、循环流化床锅炉工作原理循环流化床锅炉一般由锅筒、水冷壁、过热器、再热器、减温器、省煤器及各种联通管道、集箱组成，工作原理简单说就是省煤器把水加热，进入锅筒，经下降管进入各水冷壁下集箱，再进入水冷壁，受热后成为汽水混合物，密度降低自然上升入锅筒，经汽水分离，饱和蒸汽由锅筒顶部进入各级过热器逐级加热后 进入汽轮机做功，初级乏汽再次进入再热器加热后再次进入汽机做功，结束。 循环流化床一般都是π型设计，流化床炉膛底部为布风室，大量热风经布风帽将 炉膛底部煤颗粒及床料吹起燃烧，循环流化床炉膛出口为烟气分离器，经分离后 烟气进入垂直烟道，分离出的大颗粒未燃尽煤颗粒经回料腿进入炉膛再次燃烧。 1、一、二次风的作用一次风从床的下部的煤层里，把煤吹的沸腾起来，即流化状态。煤是经过粉 碎大约在12 毫米及以下的颗粒状。有一定的比例要求。 这种固体粒子经与气体而转变为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，即为流化燃烧，其炉子称为流化床锅炉。 循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型，它与 鼓泡床锅炉的最大不同之处在于炉内流化风速较高（一般为 4～8m/s），在炉膛出口 加装了气固物料分离器。被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒，经分离器分离后， 再送回炉内燃烧床上循环燃烧。循环流化床锅炉可分为两个部分：第一部分由炉 膛（快速流化床）、烟气气固物料分离器、固体物料再循环设备和外置热交换器 （有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部件形成了一个固体物料循环 回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等， 与其它常规锅炉相近。 循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入， 燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部 分热量。由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送 回炉膛。 床上的大的颗粒被一次风吹起来，处在悬浮状态，这部分具有流体的性质，小的 颗粒被吹走，气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置 送回炉膛，这部分成了循环燃烧，于是得名循环流化床锅炉。 主要原理就是床层上的煤吹浮后完全服从液体特性。 1.1 一次风的作用 使流化炉内原料，同时给炉膛下部密相区燃料提供氧量，提供燃烧。一次风 由一次风机供给，经布风板下一次风室通过布风板和风帽进入炉膛，由于布风板 风帽及床料（或物料）阻力很大，并要使床料达到一定的流化状态，因此一次风 压头很高，一般在1400-2000mmH2O 范围内。 一次风压头大小主要与床料成分，固体颗粒的物理特性、床料厚度以及炉床 温度等因素相关。 一次风量取决于流化速度和燃料特性及炉内燃烧和传热等因素，一次风量 一般占总风量的50%当燃煤挥发份较低时一次风量可大些。一次风与二次风比为 50：50。 1.2 二次风的作用 主要是补充炉内燃烧的氧气和加强物料的掺混，另外 CFBB 的二次风被适当 调整炉内温度场的分布，对防止局部温度过高，降低NOX 排放量起着非常大作用。 二次风一般由二次风机供给，二次风最常见的分二级在炉膛不同高度给入 （有的分三级），二次风口分二级从炉膛不同高度给入，二次风口根据炉型不同， 有的布置于侧墙，有的布置于四周炉墙，还有四角布置，布置于给煤口和回料口 以上的高度，运行中通过调整一二次风比就可控制炉内燃烧和传热。 四、循环流化床锅炉节能改造技术 1、加装燃油节能器 经燃油节能器处理之碳氢化合物，分子结构发生明显的变化，细小分子增多，分子 间距离增大，燃料的粘度下降，结果使燃料油在燃烧前之雾化、细化程度大为提 高，喷到燃烧室内在低氧条件下得到充分燃烧，因而燃烧设备之鼓风量能够大大减少 15%至 20%，避免烟道中带走之热量，烟道温度下降 10。燃烧设备之燃油经节能器处理后，由于燃烧效率提高，故可节油 4.87%至 6.10%，并且明显看 到火焰明亮耀眼，黑烟消失，炉膛清晰透明。彻底清除燃烧油咀之结焦现象，并 防止再结焦。解除因燃料得不到充分燃烧而炉膛壁积残渣现象，达到环保节能效 果。大幅度减少燃烧设备排放的废气对空气之污染，废气中一氧化碳（CO）、氧化 氮（NOx）、碳氢化合物（HC）等有害成分大为下降，排出有害废气降低50%以上。 同时，废气中的含尘量可降低 30%—40%。安装的地方：装在油泵和燃烧室或喷咀 之间，环境和温度不宜超过360。 2、安装冷凝型燃气锅炉节能器 燃气锅炉排烟中含有高达18%的水蒸气，其蕴含大量的潜热未被利用，排烟 温度高，显热损失大。天然气燃烧后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。