循环流化床锅炉结构及工作原理介绍(22M)

  风帽的作用在于使进入流化床 的空气产生第二次分流并具有一定 动能，以减少初始气泡的生成和使 底部粗颗粒产生强烈的扰动，壁面 粗颗粒的沉积，减少冷渣含碳量损 失。风帽还有产生足够的压降、均 匀布风的作用。 尽管风帽是循环流化床锅炉的 一个小元件，但它直接影响炉床的 布风，炉内气—固两相流的动力特 性以及锅炉安全经济运行。

  流化床式冷渣机采用流态化原理利用风水联合对底 渣进行冷却，具有传热系数高、冷却能力强的突出优点 ，热量也可便利地回收利用，但对底渣粒度的适应性较 差，因此导致其可用率下降。该冷渣机从原理来看适用 于底渣量较大的场合，提高对底渣的粒度适应性是该技 术的关键。滚筒式冷渣机对灰渣粒度的适应能力强，系统 结构相对比较简单，但传热系数低、冷却能力差、机械转动部件 故障率高，适用于底渣量较小的场合，提高其冷却能力 、降低机械转动部件故障率是该技术的关键。

  一 二 三 四 五 前言 循环流化床锅炉的结构 循环流化床锅炉的工作原理 循环流化床锅炉的特点 自备电站项目设计注意事项

  安徽海螺川崎工程有限公司工程部南加海螺自备电站项目组典型循环流化床锅炉燃烧示意图安徽海螺川崎工程有限公司工程部南加海螺自备电站项目组典型的循环流化床锅炉系统安徽海螺川崎工程有限公司工程部南加海螺自备电站项目组循环流化床锅炉的结构布风装置安徽海螺川崎工程有限公司工程部南加海螺自备电站项目组炉膛炉膛的燃烧以二次风入口为界分为两个区域二次风入口以下为大粒子还原气氛燃烧区二次风入口以上为小粒子氧化气氛燃烧区燃料的燃烧过程脱硫过程noo的生成及分解过程主要在燃烧室内完成

  旋风分离器 的组成：分离器 进口烟道；旋风 筒；中心筒；锥 体；分离器出口 烟道。

  返料装置是循环流化床锅炉的重要部件之一。它的正 常运行对燃烧过程的可控性、对锅炉负荷调节性能起决定 性作用。 返料装置的作用是将分离器收集下来的物料送回流化 床循环燃烧，并保证流化床内的高温烟气不经过返料装置 短路流入分离器。返料装置既是一个物料回送器，也是一 个锁气器，如果这两个作用失常，物料的循环燃烧过程建 立不起来，锅炉的燃烧效率将大幅度的降低，燃烧室内的燃烧 工况变差，锅炉将达不到设计蒸发量。

  （1）床料 锅炉运行过程中，在炉膛及循环系统（分离器，立管，回料系统 等）内燃烧或载热的固体颗粒，称为床料。 （2）堆积密度和颗粒密度 将固体颗粒不加约束的自然堆放时单位体积的质量称为颗粒的堆 积密度，单个颗粒的质量与其体积的比值称为颗粒密度或线）一次风、二次风 一次风最大的作用是将床料流化，同时给炉膛下部密相区提供一定 氧量供燃料燃烧，一般由一次风机供给，经布风板下一次风室通过布 风板和风帽送入炉膛。二次风主要由二次风机供给，从炉膛上部某位 置切向进入，主要是补充炉内燃料燃烧所需氧气，同时也加强物料的掺 混。二者还兼顾调节床温。

  循环流化床点火，是通过外部热源使最初加入床层上的物料温度 提高到煤着火所需的最低水平上，从而使投入的煤迅速着火，并自保持 床层温度在煤自身着火点的水平上，实现锅炉正常稳定运行。 循环流化床锅炉的点火分上部点火、下部点火、混合点火三种。 点火装置主要分油系统、点火系统、燃烧风系统、启燃室系统。 点火系统主要由：点火器、推动机构、高压发生器等组成。 油系统主要由：油泵、油量控制装置、雾化装置（分机械雾化和雾 化风雾化）。 燃烧风系统由：风量控制装置（风门）、风道组成（一般为热风） 。 启燃室系统为高温耐热材料构筑的燃烧空间，用于油的燃烧产生高 温烟气（上部点火则不需要）。

  典型循环流化床锅炉结构如上图所示，其基本流 程为：燃烧所需要的一次风和二次风分别由炉膛的底 部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成。煤和 脱硫剂送入炉膛后，迅速被大量惰性高温物料包围， 着火燃烧，同时进行脱硫反应，并在上升烟气流的作 用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受 热面放热。粗大粒子进入悬浮区域后在重力及外力作 用下偏离主气流，从而贴壁下流。

  • • • • • 1 2 3 4 5 炉膛 分离器 返料器 尾部受热面 辅助设备 1）排渣系统 2）点火系统 3）布风装置

  循环流化床锅炉尾部受热面布置在垂直烟道里， 主要由高温过热器、喷水减温装置、低温过热器、省 煤器、空气预热器组成。工作原理如同余热发电系统 的AQC锅炉，其中增加了空气预热器，用于加热锅炉 一次风、二次风，降低排烟温度，提高锅炉热效率。

  流化床燃烧系统中常用的返料装置是非机械式的。设计 中采用的返料器主要有两种类型：一种是自动调整型返料 器，如流化密封返料器；别一种是阀型返料器，如“U”阀 等。自动调整型返料器能随锅炉负荷的变化，自动改变返 料量，不需调整返料风量。阀型返料器要改变返料量则必 须调整返料风量，也就是随锅炉负荷的变化必须调整返料 风量。

  循环流化床分离器是循环流化床燃烧系统的关键 部件之一。它的形式决定了燃烧系统和锅炉整体的形 式和紧凑性，它的性能对燃烧室的空气动力特性、传 热特性、物料循环、燃烧效率、锅炉出力和蒸汽参数 、对石灰石的脱硫效率和利用率、对负荷的调节范围 和锅炉启动所需要的时间以及散热损失和维修费用均有重 要影响。 国内外普遍采用的分离器有高温耐火材料内砌的 绝热旋风分离器、水冷或汽冷旋风分离器、各种各样的形式 的惯性分离器和方形分离器等。

  流化床锅炉燃烧室下部的炉篦 称作布风板，布风板的最大的作用有 ： （1）支撑炉内物料 （2）合理分配一二次风，使通 过布风板及风帽的一次风流化物料 ，使之达到良好的流化状态。 布风板的结构设计、布置形式 及风帽分布对锅炉燃烧、物料掺混 、炉内传热都起着及其重要的作用。对布 风板的要求是：在保证布风均匀的 条件下，布风板压降越低越好。

  风室连接在布风板底下，起着稳压和均流的作用，使从风管进入 的气体降低流速，将动压转变为静压。对风室的要求是： （1）具有一定的强度和较好的气密性，在工作条件下不变形、不 漏风； （2）具有较好的稳压和均流作用； （3）结构相对比较简单，便于维护检修，且风室应设有检修门和放渣门。 流化床的风室主要有两种类型：分流式风室和等压风室。分流式 风室借助于分流罩或导流板把进入风室的气流均分为多股气流，使接 近于正方形的风室截面获取均匀的布风。分流式风室结构较复杂，且 只适用于正方形截面的流化床锅炉，因而只在小型流化床锅炉上得到 应用。 等压风室的结构特点是具有倾斜的底面，这样能使风室内的静压 延深度保持不变，有利于提高布风的均匀性。

  循环流化床锅炉大致可分成两个部分。第一部分 由炉膛（流化床燃烧室）、气固体分离设备（分离器 ）、固体物料再循环设备（回料器）等构成，上述形 成一个固体物料循环回路；第二部分则为尾部对流烟 道，布置有过热器/再热器、省煤器、空气预热器等， 与常规煤粉炉相近。

  循环流化床燃烧技术是二十世纪七十年代末发展起 来的高效低污染清洁煤燃烧技术。循环流化床锅炉具 有燃料适应性广、添加石灰石在炉内低成本脱硫、低 温燃烧和分级送风大大降低氮的氧化物生成、低温燃 烧形成的灰渣便于综合利用的优点，几十年来得到迅 速发展。

  流化床布风装置主要由布风板、风帽和风室等组成。布风装置的主 要作用有： 1）支承床料 2）使空气均匀地分布在整个炉膛的横截面上，并提供足够的动压 头，使床料和物料均匀地流化，避免勾流、腾涌、气泡尺寸过大、流化 死区等不良现象的出现。 3）那些已基本烧透、流化性能差、有在布风板上沉积倾向的大颗 粒及时排除，避免流化分层，保障正常流化状态下被破坏，维持安全生 产。

  1、循环流化床一些基本名称术语 2、循环流化床锅炉的相关概念 3、循环流化床锅炉的工作原理—流化过程 4、循环流化床锅炉的燃烧技术特点 各种燃烧方式的主要特性 5、循环流化床锅炉的燃烧特性

  气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器，炉 膛出口水平烟道内装有多级烟灰分离器，分离出的高 温灰落入灰斗，由气流带出炉膛的大量固体颗粒（煤 粒、脱硫剂）被分离和收集，通过返料装置（回料器 ）送入炉膛，进行循环燃烧。未被分离出来的细粒子 随烟气进入尾部烟道，以加热过热器、省煤器和空气 预热器，经除尘器排至大气。飞灰通过分离器经尾部 烟道受热面进入除尘器经灰沟冲到沉灰池，床体下部 已燃尽的灰渣定期排放。

  形式：U形回料器 作用：回料器是确保旋风分离器分离效果的重要部 件，它的基本任务是将分离器分离出来的高温固体 颗粒稳定地输送回压力较高的燃烧室内，并以一定 的料位压差形成灰墙，确保气体反窜进入分离器的 量最小，保证大量的固体颗粒经过分离器和回料器 再进入炉膛的良性稳定的物料流动，是循环流化床 锅炉正常运行的一个重要保证。 组成：直管、流化室、回料腿

  循环流化床锅炉辅助系统包括煤与石灰石制备与 输送系统、烟风系统、灰渣处理系统、锅炉控制系 统、点火系统等。

  CFB锅炉灰渣处理系统包括底渣处理系统和飞灰处 理系统。 CFB底渣处理系统最重要的包含冷渣机、机械式（也有 少量气力方式）输渣设备和渣仓等。其中冷渣机是系 统的关键设备，用来将锅炉燃烧后从炉膛底部排出的高 温底渣进行冷却回收热量，并满足灰渣后续处理的需要 。由于底渣具有粒度较粗、流动性差、温度高并可能含 有许多大颗粒异物的特点，开发性能优异的冷渣设备成 为CFB锅炉的一大难题。目前常见的两种冷渣机形式包 括流化床式冷渣机和滚筒式冷渣机。

  CFB锅炉一般都会采用柴油点火，点火过程中，点火系统会自动运行炉 膛吹扫、点火、火焰检测、点火油枪退缩冷却等程序。南加海螺自备电 站采用的点火系统为风道燃烧器点火： 风道燃烧器点火（俗称床下点火）。点火时，风道燃烧器内燃油产 生的高温烟气与流化空气混合成900℃左右的热烟气进入水冷风室，在 经过布风板进入炉膛加热床料，使床温达到投煤点火温度。采用床下点 火方式，热烟气穿过整个床层，对床料加热比较均匀，热量的利用率也 较高，节省点火用油。但点火时系统阻力大，同时，点火时需要对风道 燃烧器系统来进行细致监控以防止烧坏燃烧器及风室、布风板，其系统布 置也较复杂。

  炉膛的燃烧以二次风入口为界分为两个区域，二次 风入口以下为大粒子 还原气氛燃烧区，二次风入口以 上为小粒子氧化气氛燃烧区，燃料的燃烧过程、脱硫 过程、NOx和N2O的生成及分解过程主要在燃烧室内完成 。燃烧室内布置有受热面，它完成大约50%燃料释放热 量的传递过程。流化床燃烧室既是一个燃烧设备，也 是一个热交换器、脱硫、脱氮装置，集流化过程、燃 烧传热与脱硫、脱硝反应于一体，所以流化床燃烧室 是流化床燃烧系统的主体。