300MW循环流化床培训教材
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前言1第一章 CFBB的起源和发展状况3第一节CFBB的起源3第二节循环流化床锅炉发展状况3一、流化床锅炉发展简况3二、国内CFB锅炉开发应用现状5第二章C F B B的原理及特点7第一节CFBB的原理7一、循环流化床的工作原理7二、循环流化床锅炉工作原理8第二节CFBB的特点9一、循环流化床燃烧锅炉的基本特点可概括如下:10二、环流化床锅炉具有许多不替代的优点10第三章C F B B的流体动力特性12第一节流态化原理12第二节流态化的各种状态12一、初始流态化12二、鼓泡流化床13三、节涌13四、湍流床13五、气力输送与快速床14第三节循环流化床的流态14第四章循环流化床的传热与传质16第一节传热机理简介16第二节影响传热的主要因素16一、床层密度<床层物料浓度)16二、流化速度17三、平均粒径17四、床温17第三节流化床内颗粒与流体的传质17第五章煤在循环流化床内的燃烧过程及燃烧特性18第一节煤燃烧的各阶段18第二节影响循环流化床燃烧的主要因素19一、床温19二、一二次风比例20三、停留时间20四、旋风分离器21五、燃煤粒度21六、流化风速和循环倍率21第三节循环流化床燃烧方式的优点22一、燃料适应性广22二、负荷调节比大和负荷调节快22第六章脱硫、脱氮机理及排放控制23第一节脱硫机理及排放机理23一、SO2的生成23二、SO2的固定23三、石灰石的有效利用24四、影响脱硫效率的因素24第二节循环流化床中脱氮机理及排放控制25一、NOx的形成25二、影响NOx生成和排放的因素26第七章 CFBB的结构、主要设备介绍27第一节布风板27第二节汽包27第三节水冷壁28第四节高温旋风分离器28第五节固体物料回送装置29第六节过热器、再热器及减温器29第七节减温器30第八节省煤器31第九节空预器31第十节燃烧器31第十一节膨胀节32第十二节安全阀32第八章C F B B的辅机33第一节一次风机33第二节二次风机33第三节高压风机33第四节引风机33第五节除尘器33第六节吹灰装置34第七节给煤设备34第八节给石灰石设备35第九节排渣设备36第九章C F B B的启停及运行37第一节CFBB的启动前检查及启动过程37 第二节锅炉停运41第三节CFBB的运行42一、CFBB运行调整的主要任务42二、床温的控制与调整42三、床压的调整43四、燃烧的调整43五、分析炉内结焦及其影响因素44六、参数变化对CFBB运行的影响45第十章C F B B控制与调节47第一节DCS功能说明:47第二节控制回路简述47一、锅炉主调节控制回路。
300MW循环流化床锅炉运行3.锅炉整体启动前的几项重要调试过程锅炉在整体启动试运前,除需各系统主要设备分部调试外,还需完成:♦化学清洗;♦烘炉;♦蒸汽吹管;♦锅炉冷态空气动力场试验;♦锅炉安全阀调试;♦锅炉主保护试验;♦辅机联锁保护试验;本说明书仅对烘炉和冷态空气动力场试验的重要性及注意事项进行说明。
所有过程具体方案请参照调试单位大纲进行。
3.1 锅炉烘炉3.1.1 烘炉目的:循环流化床锅炉中有大量的砌筑材料,如耐磨耐火砖、耐火保温砖和保温砖,浇注材料如耐磨耐火浇注料,耐火保温浇注料和保温浇注料,以及耐磨耐火灰浆和耐火保温灰浆等。
新的砌筑或浇注材料,含有一定量的水份,虽然经过一定时间的自然干燥,使材料中的水分有所减少,但水分并未完全清除,必须按耐磨材料厂家要求的升温速度和恒温时间对材料进行热养护,才能使耐磨耐火材料中水分充分析出。
锅炉低温烘炉就是采取控制加热的方法缓慢的清除耐磨耐火材料中水分的过程。
若材料不经烘炉直接投入运行,其水分受热蒸发使体积膨胀而产生一定的压力,致使耐磨材料发生裂缝、变形、损坏,严重时耐磨材料脱落。
烘炉重点部位在旋风分离器、点火风道、炉内的水冷布风板、炉膛的密相区区域、外置床、冷渣器、炉膛出口烟道等区域。
砌筑工序结束后,首先要进行自然通风干燥至少72小时以上,然后进行热烟烘炉,对炉墙及绝热层等部分进行烘干和固化,通过缓慢干燥和硬化以提高炉墙和耐磨耐火材料的强度。
使其性能稳定,达到设计值,以便在高温下长期工作。
3.1.2烘炉过程控制(以耐磨耐火材料厂家要求为准)CFB锅炉不同部位的内衬材料不同,所以要求干燥过程不一样,但要求的升温过程相差不多,总的说来,旋风分离器及其立腿因为是由砖砌筑的,所以要求最低;炉膛下部,床下点火风道,回料阀,外置床,冷渣器等浇注部位的养护升温过程要求比较严格。
烘炉过程一旦开始,一定严格按照制定的烘炉温升曲线进行。
一般情况下,烘炉分两个阶段:第一阶段:内衬材料的干燥和初步固化,即使温度达到500℃的低温烘炉;第二阶段:内衬材料的耐磨、耐火特性固化过程及烧结陶瓷化过程,即500~850℃的高温烘炉。
300MW循环流化床锅炉运行说明书运行说明书编号:1500.CFB-001(A版)哈尔滨锅炉厂有限责任公司前言循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式,燃烧温度一般在850-920℃。
循环流化床锅炉主要有高脱硫效率、低NOX排放、高碳燃烬率、长燃料停留时间、强烈的颗粒返混、均匀的床温、燃料适应性广等优点。
随着循环流化床锅炉技术的发展,我公司引进了ALSTOM 公司200~350MW 等级大型CFB锅炉技术,锅炉造价远低于同种容量煤粉锅炉加脱硫或脱硝设备,是新一代的环保型绿色锅炉。
发电有限责任公司2X300MW开远工程的循环流化床锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的HG-1025/17.5-L.HM37型锅炉。
采用引进的Alstom公司的循环流化床锅炉技术进行技术设计,并完全按照引进技术所确定的原则进行施工设计和制造。
本说明书根据该炉的设计特点,介绍锅炉本体的使用要求,运行原则及注意事项。
说明书中的各项内容是对锅炉使用过程中提出的基本要求,目的在于防止损坏锅炉,保证锅炉的使用性能和寿命。
有关锅炉配合整套发电机组运行的详细规程,应由用户自行制定。
本说明书仅作为用户编制锅炉启动和运行规程时的指导性资料,有关启动及运行的具体规定,需由用户参照相关规定编制锅炉操作规程。
目录1. CFB锅炉基本运行原理 ------------------------------- 32. 锅炉概况------------------------------------------- 43. 锅炉整体启动前的几项重要调试过程 ------------------- 74. 锅炉整体启动前的准备------------------------------- 105. 锅炉冷态启动--------------------------------------- 136. 锅炉温态启动--------------------------------------- 177. 锅炉热态启动--------------------------------------- 178. 锅炉运行调整--------------------------------------- 199. 锅炉停炉------------------------------------------- 2210.锅炉停炉保护--------------------------------------- 2511.常见事故处理--------------------------------------- 26锅炉启动曲线 --------------------------------------- 36 主要设计参数表: ----------------------------------- 391. CFB锅炉基本运行原理循环流化床锅炉的炉膛接纳经过破碎的煤粒和脱硫所需要的石灰石,与大量强烈扰动的细灰粒混合,在其内以相对较低的温度(约850℃)完成燃烧和脱硫过程。
前言1第一章CFBB的起源和发展状况 3第一节CFBB的起源 3第二节循环流化床锅炉发展状况 3一、流化床锅炉发展概况 3二、国内CFB锅炉开发应用现状 5第二章CFBB的原理及特点7第一节CFBB的原理 7一、循环流化床的工作原理7二、循环流化床锅炉工作原理8第二节CFBB的特点9一、循环流化床燃烧锅炉的基本特点可概括如下:10二、环流化床锅炉具有许多不替代的优点10第三章CFBB的流体动力特性 12第一节流态化原理12第二节流态化的各种状态12一、初始流态化12二、鼓泡流化床13三、节涌13四、湍流床13五、气力输送与快速床14第三节循环流化床的流态14第四章循环流化床的传热与传质16第一节传热机理简介16第二节影响传热的主要因素16一、床层密度(床层物料浓度)16二、流化速度17三、平均粒径17四、床温17第三节流化床内颗粒与流体的传质17第五章煤在循环流化床内的燃烧过程及燃烧特性18 第一节煤燃烧的各阶段18第二节影响循环流化床燃烧的主要因素19一、床温19二、一二次风比例20三、停留时间20四、旋风分离器21五、燃煤粒度21六、流化风速和循环倍率21第三节循环流化床燃烧方式的优点22一、燃料适应性广22二、负荷调节比大和负荷调节快22第六章脱硫、脱氮机理及排放控制23第一节脱硫机理及排放机理23一、SO2的生成23二、SO2的固定23三、石灰石的有效利用24四、影响脱硫效率的因素24第二节循环流化床中脱氮机理及排放控制25一、NOx的形成25二、影响NOx生成和排放的因素26第七章CFBB的结构、主要设备介绍27第一节布风板27第二节汽包27第三节水冷壁28第四节高温旋风分离器28第五节固体物料回送装置29第六节过热器、再热器及减温器29第七节减温器30第八节省煤器31第九节空预器31第十节燃烧器31第十一节膨胀节32第十二节安全阀32第八章CFBB的辅机 33第一节一次风机33第二节二次风机33第三节高压风机33第四节引风机33第五节除尘器33第六节吹灰装置34第七节给煤设备34第八节给石灰石设备35第九节排渣设备36第九章CFBB的启停及运行37第一节CFBB的启动前检查及启动过程 37第二节锅炉停运41第三节CFBB的运行 42一、CFBB运行调整的主要任务 42二、床温的控制与调整42三、床压的调整43四、燃烧的调整43五、分析炉内结焦及其影响因素44六、参数变化对CFBB运行的影响45第十章CFBB控制与调节 47第一节DCS功能说明:47第二节控制回路简述47一、锅炉主调节控制回路。
第一阶段:设备认识了解本阶段培训目标✓熟悉生产现场,熟悉生产过程。
✓熟悉发电厂主、辅设备规范及现场布置,了解设备工作原理和用途,熟悉发电设备运行检查方法。
[1] 简述主机设备结构。
答:我厂1、2号汽轮机组为300MW亚临界、中间一次再热、三缸两排汽、凝汽式机组,与1025t/h锅炉及300MW发电机配套,锅炉及汽机热力系统采用单元制布置;在电网中以带基本负荷为主,也可承担部分调峰任务。
3~8号汽轮机机组型式为亚临界中间再热两缸两排汽式汽轮机。
型号为N300-16.7/537-5型(合缸),额定功率(ECR)为300MW,最大连续功率(MCR)为312MW,最大功率(VWO)为330MW, 汽轮机允许最小稳定负荷为30%MCR。
通流级数共28级,其中高压缸1个调节级+9个压力级,中压缸6个压力级,低压缸2×6个压力级。
1、本体结构:本机组采用高、中压汽缸分缸,通流部分反向布置;高压缸高温部分采用双层缸结构;内缸材料为ZG15Cr2M01,允许工作温度不大于566 ℃;外缸材料为ZG20CrM0 ,允许工作温度不大于500℃,外缸最大壁厚95mm;内、外缸均为下猫爪中分面支承结构;内缸设置隔热环将夹层分为两区。
低压缸为对称分流式,也采用双层缸结构,内缸为通流部分,内外缸夹层为排汽,并在低压缸排汽处设置了喷水装置;低压下外缸排汽口与凝汽器采用刚性联接,并在上外缸顶部装有4个大气阀,其1mm厚的石棉橡胶板破裂压力为0.118~0.137 MPa(绝)。
高压转子采用整锻结构,高压部分由一个单列调节级和九个压力级组成;中压转子采用整锻结构,中压部分由七个压力级组成;高、中压转子材料均为30Cr1M 1V,其脆性转变温度(FA TT)为121℃,中心孔直径为Φ110mm 。
低压转子采用整锻结构,由2×6 0个压力级组成,材料为25Cr2Ni4MoV,中心孔直径为Φ160mm;高中压转子与低压转子,低压转子与发电机转子均采用刚性连接方式。
循环流化床锅炉培训教材(试行版)第一章循环流化床锅炉的概念、原理及特点第一节、循环流化床锅炉的概念第二节、循环流化床锅炉的工作原理第三节、循环流化床的工作流程及燃烧特点第二章循环流化床锅炉的计算机控制系统第一节、锅炉的燃烧控制第二节、给水、蒸汽系统的控制第三节、FSSS保护系统第四节、名词术语解释第三章循环流化床锅炉本体第一节、炉膛第二节、旋风分离器第三节、回料系统第四节、布风系统第五节、汽水系统及烟风系统第四章循环流化床锅炉的辅助系统第一节、风机第二节、排渣系统第三节、给煤、石灰石系统第四节、膨胀与密封系统第五节、耐磨材料第六节、点火油系统第七节、电除尘系统第八节、吹灰系统第五章循环流床锅炉的试验和调试第一节、总述第二节、锅炉水压试验与安全门校验第三节、冷态空气动力场试验第四节、烘炉第五节、化学清洗及煮炉第六节、冲管第七节、除灰、除渣系统第八节、电除尘调试第九节、锅炉整套启动第十节、锅炉性能验收试验第六章循环流化床锅炉的启动和停运第一节、循环流化床锅炉启动前的检查和准备工作第二节、启动前的准备工作第三节、冷态启动第四节、循环流化床锅炉的压火热备用及热态启动第五节、循环流化床锅炉的停运及保养第六节、停炉后的冷却与保养第七章循环流化床锅炉正常运行调整第一节、床温的控制第二节、床压的控制第三节、汽温的调整第四节、负荷的调整第五节、回料器风量及灰温调整第六节、汽包水位的调整第八章循环流化床锅炉常见的事故及处理方法第一节、炉膛结焦事故第二节、预防可燃物聚积引发的爆燃事故第三节、循环流化床锅炉耐火材料塌落事故第四节、返料器的堵塞事故第五节、冷渣器的堵塞事故第六节、“四管”泄漏事故第一章循环流化床锅炉的概念、原理及特点我国的电力工业是国民经济发展的基础产业,电力生产主要以燃煤火力发电为主,由于燃煤发电的直接污染较大,特别是SO2、NOX的排放。
而循环流化床锅炉作为一种清洁燃烧技术,其特殊的燃烧方式大大地减少了作为世界主要大气污染源二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)的排放,即从根本上解决了酸雨问题。
同时,循环流化床锅炉还具有燃料适应性广、负荷调节性好、燃烧效率高、投资和运行成本相对较低等优点,因此作为世界上能源技术发展的三大方向之一,该技术在全世界得到迅猛发展,不断地在工业锅炉和电站锅炉行业得到实践和发展。
我国从60年代开始对循环流化床锅炉进行研究,并在90年代以后和外国公司联合研究并取得了较大有发展,现在循环流化床锅炉已发展成熟并在全国广泛应用。
目前我国东方锅炉厂自主开发、设计、制造的,具有自主知识产权的国内首台国产300MW 等级的单炉膛循环流化床锅炉,已于2008年6月14日在荷树园电厂168小时试运结束,顺利进入商业运行。
第一节、循环流化床锅炉的概念循环流化床锅炉的主要组成包括四个部分:炉膛、旋风分离器、回料器以及尾部竖井烟道(包括高温过热器、低温过热器、低温再热器、省煤器以及空气预热器)。
与煤粉炉相比,由于燃烧方式不同,循环流化床锅炉的炉膛具有较大的变化特点,而旋风分离器和回料器是循环流化床锅炉特有的装置。
循环流化床的对流烟道及其内部受热面布置和换热过程,与煤粉炉没有多大区别。
循环流化床锅炉的炉膛底部,具有特制的金属布风板,称之为床,布风板上装置有精心设计的突起的风帽。
具有一定的温度和压力的空气,自锅炉布风板下部水冷风室向上经过布风板上的风帽进入炉膛。
在足够的气流速度下,将床上的床料和煤颗粒托起,这是因为当气体以一定的速度流过固体颗粒层时,只要气体对固体颗粒产生的作用力(托浮力)与固体颗粒所受的外力(主要是固体颗粒所受的重力)相平衡时,固体颗粒便会呈现出类似与液体状态的现象―流态化现象。
气固流态化很像沸腾的液体,即使大而轻的物体也能很容易的推入沸腾状态的气固流化态的床层内,并会浮在床层的表面上。
此时即使床面发生倾斜,流化态的床层表面也会保持水平。
此时如果有两个床层相连,则两个床层间会自动进行物质交换,物料象液体一样从一个床流向另一个床,并保持两床之间的水平状态。
当锅炉炉膛床层区适当高度上开孔时,固体颗粒会经孔口喷出。
处于流化态的床层物料和煤颗粒,相互之间发生的碰撞,不断的交换位置,上下翻滚呈“沸腾”状,此状态下煤粒有足够的时间与空气、高温床料及已然烧的煤粒接触、混合。
因此,新加入的煤颗粒很快被加热并着火燃烧。
流化状态下煤粒的燃烧效率很高其放热和传热的速率远大于煤粉锅炉。
流化床是一个积聚了大量灼热床料、蓄热容量很大的热源体,对燃料的迅速着火和稳定燃烧十分有利。
一般运行中300MW 循环流化床锅炉床上积聚的灼热(850℃~1000℃)床料有150T之多。
这些床料中95%以上是惰性的灰渣,只有很低的可燃物含量。
运行时即使燃用发热量很低(4000KJ/kg左右)的劣质煤,每秒加入炉内的冷燃料量还不足床内灼热床料的1%。
这些惰性床料并不与新加入的燃料争夺氧气,却对新燃料提供了强烈的加热条件,使新加入的燃料迅速被加热、析出挥发份,并稳定着火燃烧释放出热量。
放出热量的一部分有用来加热床料,使床内温度始终保持在850℃~1000℃之间的一个稳定水平上;另一部分热量传热给炉内的受热面和加热烟气。
这也就是为什么流化床锅炉不仅能燃烧优质燃料,而且能稳定燃烧包括Aar高达80%的石煤和Mar 高达60%的洗煤矸石及泥煤等劣质燃料。
第二节、循环流化床锅炉的工作原理一、流态化现象气固流态化是一种极为复杂的现象,其流化形态受多方面因素的影响,其中主要有气体的流动速度、固体的颗粒特性(粒度和密度)、流体的物理特性(温度和粘度)、锅炉的炉膛布置方式等。
如图所示,固体颗粒随着气流速度的增大分别呈现五种不同的流动状态:固定床、鼓泡流化床、紊(湍)流流化床、快速流化床、气力输送。
循环流化床处于紊(湍)流流化床与快速流化床阶段。
固定床:此种状态下,气流在颗粒的缝隙是流过,所有固体颗粒呈静止状态。
鼓泡流化床: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。
当气流速度超过临界流化风速时,料层内会出现气泡,并不断上升,而且还聚集成更大的气泡穿过料层并破裂。
整个料层呈现沸腾状态。
鼓泡流化床存在明显的分界面,其上部为稀相区,包括床层表面至流化床出口间的区域,也称为自由空间或悬浮段。
下部为密相区,也称为沸腾段。
紊(湍)流流化床:随着气流速度继续上升到一定数值,固体颗粒开始流动,床层分界面逐渐消失,固体颗粒不断被带走,以颗粒团的形式上下运动,产生高度的返混。
此时的气流速度为床料终端速度。
快速流化床:当气流速度进一步增大,固体颗粒被气流均匀带出床层。
此时气流速度大于固体颗粒的终端速度,床层表面弥散消失,形成快速硫化。
床内颗粒浓度呈上稀下浓状态。
循环流化床的上升段属于快速流化床。
气力输送:随着气流速度的增大,将使延整个炉膛高度上两项混合物的密度更趋均匀,形成“稀相流态化”。
稀相流态化下大量固体颗粒被气流带出炉膛,此时如不及时补充床料,床中全部颗粒可以被吹空,快速流化被破坏而进入“气力输送”状态第三节、循环流化床的工作流程及燃烧特点典型循环流化床锅炉结构如图所示,其基本流程为: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。
气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器,大量固体颗粒(煤粒、脱硫剂)被分离出来回送炉膛,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。
低温的动力控制燃烧:由于循环流化床燃烧温度水平比较低,一般在850-900℃之间,其燃烧反应控制在动力燃烧区内,并有大量固体颗粒的强烈混合,这种情况下的燃烧速度主要取决于化学反应速度,也就是决定于温度水平,而物理因素不再是控制燃烧速度的主导因素。
循环流化床燃烧的燃烬度很高,其燃烧效率往往可达到98%-99%以上。
高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程:循环流化床锅炉内的物料参与了炉膛内部的内循环和由炉膛、分离器和返料装置所组成的外循环两种循环,整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种循环运动过程中逐步完成的。
高强度的热量、质量和动量传递过程:在循环流化床锅炉中可以人为改变炉内物料循环量,以适应不同的燃烧工况。
物料分离系统是循环流化床锅炉的结构特征,大量物料参与循环实现整个炉膛内的控制燃烧过程,是循环流床锅炉区别于鼓泡流化床锅炉的根本特点,因为鼓泡流化床锅炉的燃烧主要发生在床内。
所以循环流床锅炉燃烧必须具备的三个条件是:1.要保证一定的流体速度,而且还要保证物料粒度处于适当的、使床层在快速流区域的粒度。
2.要有足够的物料分离。
3.要有物料回送,要有充分的措施以维持物料的平衡。
各种燃烧方式的主要特性比较如下表:一、宽筛分颗粒特性宽筛分颗粒定义:循环流化床(气固流化床)床料中的颗粒通常是料径由小到大的宽筛分布,由于颗粒的直径不同,其流动工况和规律也各不相同。
这样就需要示出颗粒大小的分布规律,利用此规律来研究两相流动和燃烧,或者把分散相颗粒直径示平均值,以平均直径来代表分散相颗粒群的运动规律,粒径的分布规律是一个重要特性。
宽筛分颗粒流化时的动力特性:1.密度小于流体密度的物体浮在床层表面,密度大于流体密度的物体会下沉。
2.床表面保持水平,形状保持容器的形状。
3.在任一高度的静压近似等于在此高度上单位床截面内固体颗粒的重量。
4.床内颗粒混合良好,加热床层时所有床料温度基本均匀。
5.床内固体颗粒可以象流体一样从底部或侧面的孔中排出。
6.几个流化床底部联通后,床层高度自动保持同一水平高度。
二、循环流化床内的传热在循环流化床中存在着各种不同的传热过程:1.颗粒与气流之间的传热。
2.颗粒与颗粒之间的传热。
3.整个气固多相流与受热面之间的传热。
4.气固多相流与入床气流间的传热。
以下为循环流化床各部位的传热系数表:四、影响循环流化床传热的各种因素:1.气体物理性质的影响:气膜厚度及颗粒与表面的接触热阻对传热起到主要作用。
另外,气体密度增加,传热系数增大;气体粘度增大,传热系数减小;气体导热系数增大,传热系数增大。
2.固体颗粒物理特性的影响3.固体颗粒尺寸的影响:对于小颗粒床,传热系数随固体颗粒平均直径增大而减小;对于大颗粒床,传热系数随固体颗粒平均直径增大而增大。