循环流化床锅炉讲义

一、锅炉概况我厂锅炉是江苏绿叶锅炉有限公司生产，锅炉型号为：LG-100/5.3-M。本锅炉采用循环流化床燃烧技术，系次高温、次高压、单锅筒横置式、单炉膛、自然循环锅炉。采用全悬吊结构，全钢架π型布置。主要技术参数（设计煤种）额定蒸发量(MCR)100t/h额定蒸汽温度485℃额定蒸汽压力（表压）5.3MPa给水温度150℃排烟温度140℃排污率≤2％空气预热器进风温度20℃锅炉计算热效率87.2％燃料消耗量22.3t/h按原煤和煤泥的质量比6:4记原煤：13.4t/h煤泥：9t/h一次热风温度153℃二次热风温度154℃一、二次风量比55：45循环倍率25-30二、锅炉结构简述本锅炉采用全封闭结构，在运转层8.0米标高设置混凝土平台。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置两级二组对流过热器，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。在燃烧系统中，三台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。燃料在炉膛内与流化状态下的循环物料掺混燃烧，床内温度达到一定值后，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汽冷旋风分离器之后，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。而比较洁净的烟气经转向室、高温过热器、低温过热器、省煤器、一、二次风空气预热器由尾部烟道排出。由于采用低温和空气分级供风的燃烧能够显著抑制NO2生成。其灰渣活性好，具有较高的综合利用价值，因而它更能适合日益严格的国家环保要求。锅炉的水、汽侧流程如下：给水经过水平布置的两组膜式省煤器加热后进入锅筒。锅筒内的锅水由集中下降管、分配管进入水冷壁下集箱、上升管、上集箱，然后从引出管进入锅筒。锅筒内设有汽水分离装置。饱和蒸汽从锅筒顶部的蒸汽连接管引至汽冷旋风分离器，然后依次经过尾部汽冷包墙管、吊挂管、低温过热器、喷水减温器、高温过热器，最后将合格的过热蒸汽引向汽轮机及外部热用户。1炉膛水冷壁炉膛断面尺寸为7010mm×4370mm，炉膛四周由管子和扁钢焊成全密封膜式水冷壁。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，布风板下面由后水冷壁管片向前弯与两侧墙组成水冷风室。布风板至炉膛顶部高度为26ｍ，炉膛烟气截面流速约4.92m/s。后水冷壁上部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两只返料口。前水冷壁下方有3只加煤口，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。由锅筒底部水空间引出2根Φ377×16集中下降管，通过分配下降管向炉膛水冷壁供水。由水冷壁上集箱引至锅筒。水冷壁、集箱、连接管的材料均为20G/GB5310。水冷壁上设置了人孔、看火孔、温度测点、炉膛压力测量孔，水冷壁顶部设置了6只检修绳孔。整个水冷壁重量由水冷壁上集箱和吊杆装置悬吊到顶板上，锅炉运行时水冷壁向下热膨胀，最大膨胀量110mm。2高效蜗壳式汽冷旋风分离器本锅炉采用蜗壳式汽冷旋风分离器，在炉膛出口并列布置两只汽冷旋风分离器，分离器直径Φ3400mm。旋风分离器将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。包覆分离器的汽冷受热面能够有效吸收燃烧所产生的热量，防止返料器内高温结焦，同时由于耐火层薄还可以缩短锅炉的启动时间。分离器入口设检修门，并保证其密封性。返料器和立管内设有热电偶插孔及观察窗，以监视物料流动情况。3锅筒及锅筒内部设备锅筒内径Φ1600mm，厚度为60mm，封头厚度为60mm，筒身长约9000mm，全长约10800mm，材料为Q245R。锅筒正常水位在锅筒中心线以下85mm，最高水位和最低水位离正常水位各75mm。锅炉内采用单段蒸发系统布置有旋风分离器、均汽孔板和顶部百叶窗等内部设备。锅筒给水管座采用套管结构，避免进入锅筒的给水与温度较高的锅筒壁直接接触，降低锅筒壁温温差与热应力。锅筒采用两个U型吊架，悬吊在顶板梁下，吊点对称布置在锅筒两端，相距7010mm。4燃烧设备燃烧设备主要有给煤装置、布风装置、排渣装置、布风装置和点火系统及返料回灰系统。a)给煤装置给煤装置为3台皮带称重给煤机。给煤装置的给煤量能够满足在一台给煤装置故障时，另二台给煤装置仍能保证锅炉100%额定出力。落煤管上端有送煤风，下端靠近水冷壁处有播煤风，播煤风接一次热风。b)布风装置风室由向前弯的后水冷壁及两侧水冷壁组成，风室内浇注100mm厚的中质保温混凝土。防止点火时鳍片超温，并降低风室内的水冷度。燃烧室一次风从左右两侧风道引入风室。风室与炉膛被布风板相隔，布风板上均匀布置有534只风帽。一次风通过这些风帽均匀进入炉膛，流化床料。风帽采用耐磨耐高温合金。为了保护布风板，布风板上的耐火、保温浇注料厚度共150mm。二次风通过分布在炉膛前后墙上的二次风管喷嘴分别送入炉膛下部不同高度的空间。c)排渣装置煤燃烧后的灰分别以底渣形式从炉膛底部排出和以飞灰形式从尾部排出。底渣从水冷布风板上的两根Φ219水冷放渣管排出炉膛，每台冷渣机按5t/h冷渣量配置，水冷放渣管中的水参与锅炉水循环，不需另接冷却水源。冷渣通过冷却输送装置，可实现连续排渣。d)床下点火燃烧器两台床下点火燃烧器并列布置在炉膛水冷风室后侧。由点火油枪、高能电子点火器及火检装置组成。点火油枪为机械雾化，燃料为0＃轻柴油。每支油枪出力420kg/h，油压1.6MPa，油枪所需助燃空气为一次风。为了便于了解油枪点火情况，点火燃烧器设有观察孔。本台锅炉能满足程控点火要求，并有火检装置，其中火检探头的冷却采用仪表风（压缩空气）吹扫。e)返料回灰系统旋风分离器下接有返料器，均由钢外壳与耐火材料衬里组成。返料器内的松动风与返料风采用高压冷风，由小风帽分风室送风送入，返料器的布风板设有放灰管。5过热器系统及其调温装置锅炉采用对流过热器，并配以一级喷水减温器的过热器系统。饱和蒸汽从锅筒引至汽冷旋风分离器上环形集箱，蒸汽经分离器膜式壁下行到下环形集箱后引至尾部包墙的前包墙管下集箱，随后上行，到前包墙管上集箱，流经顶棚管到后包墙下集箱，再由转角集箱进入两侧包墙下集箱，再上行至侧包墙上集箱引入吊挂管入口集箱，蒸汽再进入吊挂管管束，至低温过热器入口集箱进入低温过热器，从低温过热器出来后，进入喷水减温器进行减温，经减温后进入高温过热器，再引人汇汽集箱送至汽轮机。6省煤器尾部竖井烟道中设有两组膜式省煤器，省煤器出口集箱设有排放空气的管座和阀门，省煤器入口集箱上设有两只串联DN20的放水阀。7空气预热器在省煤器后布置3组空气预热器，分别加热一次风和二次风。采用卧式顺列布置。8锅炉范围内管道本锅炉给水操纵台为三路管道给水，分别用于启动、低负荷、满负荷工况时的锅炉给水。给水通过给水操纵台从锅炉右侧引入省煤器进口集箱。锅筒上装有监督、控制装置，如装有两只高读双色水位表，两个低读电接点水位表，三只供自控用平衡容器。一只安全阀以及压力表、连续排污管、紧急放水管、加药管、再循环管、自用蒸汽管等管座。定期排污设在集中下降管下端以及各水冷壁下集箱。汇汽集箱上装有生火和反冲洗管路，两个安全阀，以及压力表、疏水阀、放气阀等。为了监督运行，装设了锅水、饱和蒸汽和过热蒸汽取样装置。在汇汽集箱的右端装有电动闸阀，作为主蒸汽出口阀门。9密封装置本锅炉的顶棚管及包墙管分别采用膜式壁组成全密封型壁面。顶棚管、水冷风室与侧水冷壁之间的密封采用密封填块加梳形板的结构。分离器与炉膛及尾部烟道之间的联接采用耐高温非金属膨胀节。返料器下端采用耐高温不锈钢金属波形膨胀节。10炉墙炉膛、汽冷分离器及尾部包墙均采用膜式壁结构，管壁外侧为保温材料并罩上梯形波纹外护板。炉墙上设有人孔门、观察孔和测量孔。炉膛内密相区四周、分离器内、料腿、返料器等磨损严重区域采用敷设高温耐磨烧注料、可塑料、内衬等措施。分离器出口联接烟道、省煤器区域采用轻型护板炉墙。11构架锅炉为室内布置，锅炉本体采用全钢构架，以适应7度地震，Ⅱ类场地区域。构架承受以下主要荷载：锅炉前部、中部、尾部的全部悬吊重量，尾部的支撑重量，锅炉本体管道和检修的有效荷载，锅炉房范围内各汽水管道、烟风管道、运转层平台的局部荷载。本体炉墙范围的外护板设计0.7mm采用厚的彩色钢板。波纹板之间采用拉铆钉结构连接固定。三、锅炉过程监控循环流化床锅炉与煤粉炉相比，在汽水侧的控制方式上基本相同。但在燃烧控制上却存在很大差异。1.本锅炉燃烧系统调控的基本原则是：按负荷要求调整给煤量；调煤的原则是加煤前先加风，减煤后再减风。按负荷、煤和氧量调一、二次风比例控制炉膛温度，调整引风机开度控制炉膛出口的负压值。2.运行调整的主要任务是：①保持锅炉蒸发量在额定值内，并满足后工段的要求。②保持正常的汽压、汽温、床温、床压③均匀给水，维持正常水位④保证炉水和蒸汽品质合格⑤保持燃烧良好，减少热损失，提高锅炉热效率⑥及时调整锅炉运行工况，尽可能维持各运行参数在最佳工况下运行。四、锅炉常见的一些概念1.临界流化风量：当床层由静止状态转变为流化状态时的最小风量，称为临界流化风量。2.沟流：在一次风速未达到临界状态时，床层过薄颗粒大小和空隙率不均匀。空气在床料中分布不均匀，阻力也有大有小，大量的空气从阻力小的地方穿越料层，其他部分仍处于固定状态，这种现象叫沟流。沟流一般可分为贯穿沟流和局部沟流。3、物料循环倍率:是指由物料分离器捕捉下来且返回炉内的物料量与给进的燃料量之比。影响物料循环倍率的因素：（1）一次风量：一次风量过小炉内物料流化状态发生变化燃烧室上部物料浓度降低进入分离器的物料相应减少，这样不仅影响分离效率，也降低分离器的捕捉量，回送量自然减少；（2）燃烧的颗粒特性：当颗粒较粗且所占份额较大，在一次风量不变的情况下，炉膛上部物料浓度降低回送量减少；（3）分离效率：分离器效率降低，回送量减少；（4）回料系统：回料阀内结焦或堵塞，回料风压头过低都会使回料量减少。①对循环灰系统4、料层差压是一个反映燃烧室料层厚度的参数。通常将所测得的风室与燃烧室上界面之间的压力差值作为料层差压的监测数值，在运行都是通过监视料层差压值来得到料层厚度大小的。料层厚度越大，测得的差压值亦越高。在锅炉运行中，料层厚度大小会直接影响锅炉的流化质量，如料层厚度过大，有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火。一般来说，料层差压应控制在7000-9000Pa之间。料层的厚度(即料层差压)可以通过炉底放渣管排放底料的方法来调节。用户在使用过程中，应根据所燃用煤种设定一个料层差压的上限和下限作为排放底料开始和终止的基准点。5、炉膛差压：是一个反映炉膛内固体物料浓度的参数。通常将所测得的燃烧室上界面与炉膛出口之间的压力差作为炉膛差压的监测数值。炉膛差压值越大，说明炉膛内的物料浓度越高，炉膛的传热系数越大，则锅炉负荷可以带得越高，因此在锅炉运行中应根据所带负荷的要求，来调节炉膛差压。而炉膛差压则通过锅炉分离装置下的放灰管排放的循环灰量的多少来控制，一般炉膛差压控制在500-2000Pa之间。用户根据燃用煤种的灰份和粒度设定一个炉膛差压的上限和下限作为开始和终止循环物料排放的基准点。此外，炉膛差压还是监视返料器是否正常工作的一个参数。在锅炉运行中，如果物料循环停止，则炉膛差压会突然降低，因此在运行中需要特别注意。4、循环流化床锅炉运行中对炉膛稀相区差压的调整应注意什么