循环流化床锅炉第五章物料循环燃烧系统

集控1122A组第一节炉膛及布风装置物料循环燃烧系统燃烧室锅炉物料循环燃烧系统包括布风装置、燃烧室、气固分离器、回料装置、点火装置的设备组成。燃烧室、分离器、回料装置构成循环硫化床锅炉的颗粒循环主回路。燃烧室横截面呈长方形宽深度之比约为2，一般范围在1.7~2.2的范围内。有以下有点1.有利于给煤和石灰石的均匀扩散。2.易于保证二次风的穿透。3.增大水冷壁受热面的的布置面积。循环流化床锅炉三大核心部件—燃烧室、分离器、回料阀炉膛结构膜式水冷壁、下部敷设耐磨耐火材料可防止烟气和物料外泄燃烧室炉膛是燃料的燃烧空间，立式长方形燃烧室是最常见的炉膛结构。锅炉的左右方向的尺寸一般称为宽度；前后方向的尺寸称为深度。燃烧室高度炉膛主体高度主要考虑水冷壁受热面布置的数量和燃烧效率的要求，并兼顾尾部烟道的高度要求，锅炉容量越大，需要布置的水冷壁受热面及尾部受热面越多，所以炉膛也就越高。高的炉膛可以延长燃料在炉膛内的停留时间，从而提高燃烧效率！燃烧室锥段大多数炉膛采用不等截面积形式有以下五点优势;1、有利于在低压负荷运行时保证密相区良好流化。2、有利于密相区表面增大扬析量从而提高炉膛传热量3、与等截面炉膛相比，降低了上部截面烟速，增大了物料在炉膛内的停留时间，可以提高燃烧效率4、上部烟气流速的降低，可以减少垂直受热面的磨损。5、等风速设计可以保证多种煤种在炉膛内有合理的燃烧份额分配上下温差较小。对难燃煤种可以适当增加锥段的高度和减小布风板面积的比例。炉膛开孔炉膛有各种功能的门孔，如给煤口、回料口、排渣口、二次风口、炉膛烟气出口、检修人孔等硫化床炉膛在运行时，呈正压状态，对密封要求较高，否则会导致物料和烟气外漏，污染环境，威胁人身安全。所以硫化床锅炉炉膛上开口数量应尽可能少，运行时各门孔关闭严密。锅炉结构设计时可适当减少上下二次风的数目，即增加单个二次风扣的混合强度，也可以减少运行中的调节量。燃烧室密相区防磨为了减轻水冷壁受热面的磨损和腐蚀，在炉膛下部密相区水冷壁内侧衬有耐磨耐火材料，厚度一般小于50mm高度根据锅炉容量大小和硫化状态来确定，一般在4~8m范围内。燃烧室稀相区防磨燃烧室稀相区防磨主要防止锥段交界面、炉膛出口区域和炉膛开口区域的磨损，主要有两种。大型锅炉的炉膛当循环硫化床锅炉的容量增加时，炉膛的高度和深度比将会增加，而截面积于体积比将会减少，同时，大容量循环硫化床锅炉要求给煤分布的均匀行因而还要考虑给煤点的位置。另外从经济性的角度考虑，炉膛高度不能随着锅炉的容量增加而无限增加。为获得良好的流化状态和增加蒸发受热面的布置，出现了多种炉膛结构。什么是布风装置？布风装置是炉膛底部支承物料并分配一次风的装置是循环流化床CFB锅炉实现流态化燃烧的关键设备，是CFB锅炉空气供给系统的重要组成部分，关系到流化质量和锅炉稳定运行的重要组成部分，关系到流化质量和锅炉稳定运行，国内CFB锅炉应用最普遍的是风帽式布风装置布风装置工作原理风帽径小面积总和远小于布风面积，使得从风帽径向小孔中射出流化风气流具有较高的速度和动能，进入床层底部，将底部颗粒吹动，使风帽周围和帽头顶部产生强烈的扰动，强化了气固的混合，进而建立良好的流态化燃烧工况。S风帽钟罩式风帽T形风帽导向风帽小孔风帽风帽第二节点火装置点火过程一、点火过程(1)床料加热固定床点火流化床点火(2)试投燃料间歇给煤(3)过渡到正常运行二、点火燃烧器1.床上点火燃烧器2.床下点火燃烧器加热上表面向下倾斜的启动油燃烧器床下烟气发生器布置床下燃烧器HG点火装置采用“床上+床下”点火的联合启动方式。床下启动燃烧器两只，床上距布风板约3米处共布置4只油枪（两侧墙各2只）。第三节气固分离器气固分离器的作用旋风分离器是循环流化床锅炉的核心部件之一作用：是将大量的高温固体物料从炉膛出口的气流中分离出来。通过返料装置送回炉膛，以维持燃烧室快速流态化状态，燃料剂和脱硫剂多次循环反复燃烧和反应。气固分离器分类•按分离机理分•离心式分离器、惯性分离器。•按是否有冷却分•绝热式分离器、水冷(汽冷)分离器。•按横截面形状分•旋风筒分离器、方型分离器。•按进口烟气温度分•高温分离器、中温分离器、低温分离器旋风分离器工作原理：烟气携带物料以一定的速度沿切线方向进入分离器，在内部做旋转运动，固体颗粒在离心力和重力的作用下被分离下来，落入料仓或立管，经飞灰回送装置返回炉膛，分离出颗粒后由分离器口部进入尾部烟道。高温旋风分离器结构：特点：1.分离效率高2.体积庞大改进型旋风分离器中温旋风分离器特点1由于入口烟气温度较低，烟气总容量相对较低，因而旋风分离器尺寸可以减小，加之烟气颗粒浓度降低，可以提高分离器效率。2由于分离器温度较低，可以采用较薄的保温层，这样可以缩短锅炉启停时间，在保温相同的条件下，减小散热损失。3采用中温分离，分离器内不会发生燃烧，也不会越温结焦4中温分离对保温材料的耐温要求较低，可以降低成本。5采用中温分离器分离下来的物料温度较低，这对抑制炉床超温，防止炉床发生结扎以及负荷调整有利。水冷、汽冷高温旋风分离器方形分离器惯性分离器分类百叶窗分离器撞击分离器百叶窗分离器撞击分离器第四节固体物料回送装置回料阀作用：处于分离器和炉膛之间，将分离器分离下来的物料重新送入炉膛进行燃烧。固体物料回送装置是循环流化床锅炉重要组成部件之一，它的工作特性直接影响着循环流化床锅炉的安全稳定运行。一、将分离器分离下来的固体颗粒返送回炉膛，实现物料平衡，保证锅炉燃料及石灰石的往复循环燃烧和反应；二、通过循环物料在回料阀进料管内形成一定的料位，实现料封，防止炉内的正压烟气反串进入负压的分离器内造成烟气短路，破坏分离器内的正常气固两相流动及炉内正常的燃烧和传热。三、将循环物料从较低压力的地方送到较高压力区域四、在有外置换热器时调节物料循环分流量，适应锅炉负荷的变化。回料装置的分类：回料装置按阀的类型可分机械阀和非机械阀。机械阀如闸阀、蝶阀、螺旋给料机等可以控制、输送物料，但是它们受到了体积的限制，而且炉内高温、高压的环境也容易造成机械阀的卡塞、变形、和磨损等，因此在大型循环流化床锅炉中普遍采用的是非机械阀。非机械回料装置，按结构形式分类有L型阀，J型阀，V型阀等。L型阀它由连接两个容器的直径相同的圆管直角相交而形成，在循环流化床锅炉中，L阀的垂直立管与旋风分离器（或其它型式的气固分离装置）的料斗相连，水平管与炉膛相连。V型阀是由一个V型通道（与倒置的锥体相似）和立管通过一个小孔所组成J型阀又称为自平衡阀，利用下方的风机将回料流化。目前在循环流化床锅炉上应用最多的一种固体颗粒回送控制装置。实际运行情况表明，这种返料控制装置的结构简单、运行可靠，能够很好地满足稳定返料和密封的要求，是一种很有发展前途的返料器，但是缺乏对循环物料的调节和控制能力，返料室有时会出现局部流化不良从而导致结焦。回料阀示意图立管：通常把物料循环系统中的分离器与回料阀之间的回料管称为回料立管，也称为竖管或料腿。立管的作用是输送物料、系统密封、产生一定的压头，防止回料风或炉膛烟气从分离器下部进入，与回料阀配合使物料由低压向高压处连续稳定地输送。立管立管内物料的流动状态主要由非流态化流动和流态化流动，它与立管的高度、直径和回料阀充气垫位置、料位等因素有关。因此，在运行中，若要稳定的回料，必须控制调整好馆内物料的流动。固体物料回送装置的风量调节：循环流化床锅炉优化运行的重点和核心，是循环流化床锅炉艺术的集中表现，运行人员对流化床技术的认识和掌握水平可以通过该风量的调节反应出来。回料阀的基本运行原理要求流化风量不需要太大，使上升段达到鼓泡床状态、下降段满足移动床的要求即可。在负荷变化时，由于床压和炉膛空床速度的变化，回料阀的回料量变化很大，使得立管料位发生相应变化，流化风的压力也岁立管料位变化，但为了保证物料的流动性，流化风量在不同负荷下是基本不变的。这使得对返料流化风机性能的要求是压头高、流量小，最好是流量不随压力变化。第五节物料循环系统及物料平衡循环流化床锅炉的最新研究与发展氧循环流化床燃烧锅炉简介：基本概念：氧气代替空气作为燃烧介质小部分烟气再循环烟气中无氮气，CO2浓度高，易分离（脱CO2）61循环流化床锅炉的主要型式德国鲁奇（Lurgi）公司的Lurgi型国外循环流化床锅炉的主要型式Intrex——整体化循环物料环热床（IntegratedRecycleHeatExchangebed)水（汽）冷旋风分离器美国福斯特惠勒（FW）公司带Intrex流化床热交换器锅炉FW型无外置换热器的循环流化床锅炉典型布置示意图FW型再热循环流化床锅炉典型布置示意图1—风室；2—返料阀；3—物料分离器；1—燃烧室；2—风室；3—末级过热器；4—返料阀；4—低温过热器5—高温过热器；5—汽冷物料分离器；6—再热器；7—过热器6—省煤器8—省煤器；9—外置换热器这种汽冷旋风分离器的主要优点是：（1）分离器的膜式壁系统是锅炉过热器的组成部分，在分离器里工质可以继续吸收热量，可以有效地防止在分离器中出现结焦现象；（2）膜式壁一方面增加了受热面积，另一方面可大大减少分离器向外的散热损失，从而提高锅炉的效率；（3）取消了连接炉膛出口和分离器入口烟道上的膨胀节，由于分离器和锅炉本体向一个方向膨胀，增加了锅炉整体运行的可靠性；（4）与炉膛和尾部烟道一样采用全悬吊结构，与炉膛和尾部之间的膨胀较小，膨胀节数量减少，从而有利于整体布置，并降低了相关的维修费用；（5）在分离器水冷壁上敷设的薄层耐磨耐火材料有很长的寿命。和厚度为的由耐火材料砌成的分离器相比，受热负荷变化冲击造成的热应力较小，可以用更快的速度启动和停炉，冷态启动至满负荷仅需，并不会损坏分离器内的耐火材料；（6）比同内径的非冷却型旋风分离器的耐火材料用量小、质量轻，外形尺寸小，因此布置简单，安装方便，维护工作量小；当冷却介质为水时，分离器与水冷壁相连接，和水冷壁一起膨胀，可省去膨胀节。图4-8FW循环流化床锅炉蒸汽冷却旋风分离器结构图法国通用电气阿尔斯通集团的循环流化床锅炉东方锅炉集团股份有限公锅炉的结构特点•东方锅炉厂简介：•公司在20世纪90年代初期就成功开发研制了20、35、65t/h的容量等级循环流化床锅炉。•1994年与美国FW公司签订50、100MW容量等级的循环流换床锅炉技术转让合同，通过对引进的大型循环流化床设计、制造、调试和控制等先进技术的消化吸收。开发设计出了20、35、65、75、120、220、440t/h循环流化床锅炉系列产品，并设计出了200、300MW级电站循环流化床锅炉。东方自主开发型亚临界锅炉锅炉整体布置特点（1）亚临界参数变压自然循环锅炉，一次中间再热，型布置，总体上分为主回路、尾部、空气预热器三部分；（2）单炉膛，两侧进风；（3）炉内布置水冷屏和屏式过热器、屏式再热器；（4）前墙给煤；（5）床上、床下联合点火；（6）后墙排渣，采用滚筒炉渣器；（7）三台汽冷分离器；（8）尾部双烟道挡板调温；（9）管式空气预热器。130t/h高温高压循环化床锅炉75t/h循环流化床锅炉FW整体式循环换热器运行原理在冷态启动时，为了保护过热器等还没有工质流过的受热面，此时从分离器来的热物料不进入有埋管受热面的鼓泡床，而是通过旁路通道直接进入返回通道回到炉膛。在正常运行时，旁路通道和有埋管受热面的鼓泡床均进行流态化运行，通过控制不同室的流化床的高度，可使全部或部分热固体物料进入有埋管受热面的鼓泡床进行换热，然后再溢流进入返回通道回到炉膛。特征及优点1它的设计简单，结构紧凑，又容易进入检查维修。2由于采用浅床和低的流化速度，运行耗电少，埋管受热面传热效率高，金属消耗量少。3直接和炉膛相连而没有膨胀节，因此运行十分安全可靠。4固态热床料为均匀的细颗粒，流化速度低。对埋管受热面不会有磨损。5高温过热器埋管受热面不在烟气的腐蚀温度范围内，因此埋管受热面不会有腐蚀。6调节控制方便，只需调节各鼓泡床室的流化风速，即可调节换热器的不同运行方式。TPRI紧凑式分流回灰换热器工作原理灰分配室利用合理的结构和配风将来自分离器的循环灰分流成两部分：一部分流向高