循环流化床锅炉概述精讲

循环流化床锅炉循环流化床（CFB)(CirculatingFluidizedBed)那么，“循环流化床”到底是什么？流化床燃烧是目前商业化最好的清洁燃烧技术之一被称为“二十一世纪的燃烧技术”如何学好这门课？本课程重点在于：1、循环流化床的工作原理和主要特点2、炉内的流化状态3、主要的循环燃烧系统、辅助系统4、典型的循环流化床锅炉介绍本课程的难点在于：前四章内容请大家做好笔记、认真听讲！循环流化床锅炉概述引子1.循环流化床的构成、工作过程、发展概况2.循环流化床锅炉的优缺点3.几种典型的循环流化床锅炉4.引子循环流化床（CFB）锅炉是八十年代发展起来的高效率、低污染和良好综合利用的燃煤技术，由于它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势，使其得到迅速发展。电站锅炉的传统煤燃烧方式存在问题：1.不能充分利用劣质燃料（如煤矸石、焦碳、垃圾等）2.污染物排放控制（SO2、NOx）成本高3.灰渣综合利用受限制固定床燃烧悬浮燃烧“流化床锅炉”——燃料在流化状态下进行燃烧的锅炉叫流化床锅炉。从此流化床燃烧、固定床燃烧、悬浮燃烧共同构成煤的三种主要燃烧方式。我国早期设计的鼓泡床锅炉于是流化床开始应用于煤的燃烧。二十世纪60年代初，出现了“流化床锅炉”。方式层燃炉室燃炉流化床炉燃料块状粉状、雾状、气态固体颗粒煤块在炉排（炉排在旋转）上燃烧，燃烧所需空气从炉排低下送入。燃料以粉状、雾状或气态随空气喷入炉膛，悬浮燃烧。固体燃料在高速气流作用下，在布风板上的床料层上下翻滚，呈流化状态燃烧。流化床的发展历程鼓泡流化床循环流化床第一代流化床第二代流化床早期流化床——鼓泡流化床（bubblingfluidizedbed）煤块在炉排上燃烧，燃烧所需空气从炉排低下送入。层燃炉固体燃料在高速气流作用下，在布风板上的床料层上下翻滚，呈流化状态燃烧。流化床炉鼓泡流化床锅炉第一代流化床锅炉的缺点1.燃烧损失大2.埋管磨损严重3.大型化受到限制4.脱硫剂利用效率低为了解决上述问题，20世纪60年代，国外在总结和研究鼓泡流化床锅炉的基础上，开发、研制出——循环流化床锅炉。“循环”的概念—飞出炉膛的物料被气固分离器收集，返回炉膛，循环燃烧和利用。循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉基础上发展起来的，但却从根本上解决了鼓泡床存在的主要缺点，使流化床燃煤技术发展到一个新的阶段。循环流化床锅炉循环流化床基本工作原理固体物料在流化状态下进行燃烧粗颗粒在燃烧室下部燃烧、细颗粒在燃烧室上部燃烧被吹出燃烧室的细颗粒由物料分离器捕捉、收集未被吹出燃烧室的细颗粒继续在燃烧室燃烧经返料装置送回炉膛重新燃烧1、炉膛2、旋风分离器3、过热器4、外置式换热器5、煤仓6、返料装置7、石灰石进料口8、灰冷却器9、省煤器10、空气预热器11、除尘器12、引风机13、尾部烟道14、汽包循环流化床锅炉的结构汽水系统（锅）燃烧系统（炉）本体设备辅助设备循环流化床锅炉燃料制备系统风烟系统冷渣及除灰渣系统布风装置炉膛气固分离器物料回送装置石灰石脱硫系统循环流化床锅炉的组成循环流化床锅炉的优点•(1)燃料适应性好（最大优点）•(2)燃烧效率高常规工业锅炉和流化床锅炉85％～95％循环流化床锅炉95％～99％•(3)高效廉价脱硫•(4)NOx排放量低a.低温燃烧，减少热力型NOx生成1200oC以下时，热力型NOx生成不明显；（煤粉炉因燃烧温度高，热力型NOx占总NOx生成量的25%-30%）b.分级燃烧，减少燃料型NOx生成空气分级供入，浓相区处于还原性气氛，抑制燃料型NOx生成分级燃烧是抑制NOX生成非常有效的手段。一次空气从底部给入，它供应燃烧所需氧量的50－60％，二次风在离一次风有一定距离的炉膛上方给入。在二次风给入的水平，炉膛气氛由还原性转变成氧化性。燃料挥发分逸出和着火发生在贫氧区，因此NOX总体排放量降低。低NOx排放的原因：(5)负荷调节性能好煤粉锅炉70％～110％循环流化床锅炉30％～110％循环流化床锅炉特别适用于电网的调峰机组或热负荷变化大的热电联产机组和供热工业锅炉。(6)燃烧热强度大。截面热负荷接近或高于煤粉锅炉，是鼓泡流化床锅炉的2～4倍，链条炉的2～6倍；(7)燃料制备给入系统简单(8)易于实现灰渣综合利用。但与煤粉炉相比，目前的循环流化床锅炉仍存在以下问题：•1.单机容量不够大国内最大单机容量为300MW;•2.结构复杂，造价较高比煤粉炉增加了物料分离和回送装置，占地面积大，钢材消耗量约增加20%；但若与煤粉炉加尾部烟气脱硫相比，总造价低。•3.磨损问题固体颗粒浓度大，对受热面磨损较严重。•4.烟风阻力大，厂用电率高•5物料循环回路的调节与控制要求高所以循环流化床锅炉今后的发展方向是：•1、向大容量、高参数方向发展–发展容量可与煤粉炉相比的大型循环流化床锅炉；发展超临界锅炉。•2、简化锅炉结构，采用新型低阻力、小尺寸的分离器–清华大学研制的带水冷方型分离器的循环流化床锅炉提供了一个很好的思路。•3、提高运行的可靠、稳定性循环流化床的分类1.按分离器所处烟气温度高低分类(1)采用高温分离器的循环流化床锅炉。其分离器工作温度为850～900℃，与炉膛温度基本相同。(2)采用中温分离器的循环流化床锅炉其分离器工作温度一般为400～600℃。(3)采用低温分离器的循环流化床锅炉低温分离器的工作温度一般为200～300℃。2.按分离器形式分类（1）旋风分离式；（冷却型和绝热型）（2）惯性分离型；（3）炉内卧式分离型（4）炉内旋涡分离型（5）组合分离型3.按物料循环倍率高中低分类高循环倍率的循环流化床锅炉,循环倍率大于40;中循环倍率的循环流化床锅炉,循环倍率为15～40；低循环倍率的循环流化床锅炉,循环倍率为小于15。具有代表性的五种循环流化床锅炉炉型德国Lurgi型、芬兰Pyroflow型、美国FW型、德国Circofluid型和内循环（IR）型，见下图波兰PKE计划在Lagisza建设机组容量460MW的世界首台超临界的、也是最大容量的循环流化床机组。F&W公司已于2003年2月开始了460MW超临界循环流化床机组的规划设计。世界首台超临界循环流化床机组对于优质的动力用煤，采用大型超超临界煤粉锅炉并配备烟气脱硫脱销装置，是目前最为高效、环保和经济的选择。占发电用煤的25%的高灰分劣质燃料、低挥发分无烟煤、低灰熔点易结渣煤，CFB锅炉则是高效环保经济的利用这些燃料的合理选择。基于我国煤炭资源的特点，我国应重点发展大型高效煤粉锅炉，并以CFB锅炉作为必要的补充。我国循环流化床的发展1996年引进原芬兰奥斯龙公司410t/h常压循环流化床锅炉在四川内江高坝电厂建成全国第一个100MW等级的循环流化床锅炉示范电站。引进消化吸收410t/h循环流化床锅炉技术的基础上，我国实现了循环流化床技术向大型化的突破，相继开发出具有自主知识产权的100MW、135MW、150MW及200MW等级的循环流化床锅炉，并在全国范围内大量投运。首台30万机组2003年，根据《中国洁净煤技术“九五计划”和2010年发展纲要》，采用技贸结合引进大型循环流化床锅炉技术的依托工程，引进法国ALSTOM公司一台1025t/h的常压循环流化床锅炉及相应的关键设备，配套一台国产300MW汽轮发电机组在四川白马建设的一个全国大型循环流化床示范电站。“十二五”计划我国自主研发、在燃煤发电领域具有完全自主知识产权且单机容量世界领先的首个60万千瓦超临界循环流化床(CFB)机组示范工程，于去年7月获得国家核准，正式在四川白马开工建设。这一创举为“十二五”开局之年中国能源事业的发展增添了一抹眩目的亮色。该工程的开工建设标志着我国成功掌握了大型超临界CFB锅炉的设计、制造、安装、调试、检修、运行等方面的各项技术，达到世界先进水平总结•通过本章的学习，我们知道了什么是“循环流化床锅炉”；•初步掌握了流化床的基本概念、流化床的发展演变历程、循环流化床工作原理和特点、以及发展现状与前景；•我们应认识到：循环流化床锅炉是一种很有发展前途的电站锅炉，我们要学好这门课，掌握循环流化床锅炉设备特点及运行规律，为环保和经济建设服务。