循环流化床锅炉

循环流化床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烧技术，由于它在煤种适应性和变负荷能力及污染物排放上具有的独特优势，使其得到迅速发展。

循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，这是一种介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方式。

所谓的流态化是指固体颗粒在空气的作用下处于流动状态，从而具有许多流体性质的的状态。

在循环流化床锅炉内存在着大量的床料（物料），这些床料在锅炉一次风、二次风的用用下处于流化状态，并实现炉膛内的循环和炉膛外的循环，从而实现锅炉不断的往复循环燃烧。

与其他锅炉相比循环流化床锅炉增加了高温物料循环回路部分即分离器、回料阀；另外还增加了底渣冷却装置——冷渣器。

分离器的作用在于实现气固两相分离，将烟气中夹带的绝大数固体颗粒分离下来；回料阀的作用一是将分离器分离下来的固体颗粒返回炉膛，实同锅炉燃料及石灰石的往复循环燃烧和反应；一是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窜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面相流动及炉内正常的燃烧和传热。

冷渣器的用用是将炉内排出的高温底渣冷却到150℃以下，从而有利于底渣的输送和处理。

一般循环流化床锅炉处在850—950℃的工作温度下，在些温度下石灰石可充分发生焙烧反应，生成硫酸钙，以固体形式排出达到脱硫的目的。

石灰石焙烧反应方程式：CaCO3=CaO+CO2-热量Q脱硫反应方程式：CaO+SO2+1/202=CaSO4+热量Q因些循环流化床锅炉可实现炉内高效廉价脱硫，一般脱硫率均在90%以上。

同时，由于较低的炉内燃烧温度，循环流化床中生成的NOx主要由燃料NOx构成即燃料中的N转化成NOx；而热力NOx即空气中的N转化成的NOx生成量很小；同时循环流化床锅炉采用分能送风的方式即一次风从布风板下送入，二次风分三层从炉膛下部密相区送入，可以有效地抑制NOx的生成。

因此循环流化床锅炉中的污染物排放低。

在锅炉运行时，炉内的床料主在由比值煤中的灰、未反应的石灰石、石灰石脱硫反应产物等构成，这些床料在从布风板下送入的一次风、和从布风板上送入的二次风的作用下处于流化状态，部分颗粒被烟气夹带在炉膛内向上运动，在炉膛的不同高度一部分固体颗粒将沿着炉膛边壁下落，形成物料的内循环；其余固体颗粒被烟气夹带进入分离器，进行气因两相分离，绝大多数和颗粒被分离下来，通过回料阀返送回炉膛，形成物料的外循环。

这样及石灰石可在炉内进行多次的往复循环燃烧和反应，所以循环流化床锅炉具有很高的燃烧效率，同时石灰石耗量很低。

在循环流化床锅炉中，一般根据物料浓度的不同将炉膛分为密相区、过度区和稀相区三部分，密相区中固体颗粒浓度较大，具有很大的热容量，因此在给煤进入密相区后，可以顺利实现着火，因此循环流化床锅可以燃用无烟煤、矸石等劣质燃料，还具有很大的锅炉负荷调节范围；与密相区相比，稀相区的物料浓度很小，稀相区是燃料的燃烧、燃尽段；同时完成炉内气因两相介质与炉内受热面的换热，以保证锅炉的出力及炉内温度的控制。

循环流化床锅炉的不同部位处于不同的气因两相流动形式，炉内处于快速成床的工作状态，具有颗粒间存在强烈扰动和返混等性质；回料阀进料管内处于负压差移动填充中床状态，返料管内处于鼓泡床流动状态；风水联合式冷渣器仓室处于移动填充床状态，另外的仓室处于鼓泡床流动状态；尾部烟道处于气力输送状态。

哈锅通过与外商的合用与技术引进，大力发展循环流化床技术，讫今为止积累了丰富的循环流化床设计制造经验，掌握了成熟的循环流化床锅炉的设计制造技术，根据广东省连州粤连电厂有限公司连州发电厂二期扩建工程装设两台440t/h循环流化床锅炉，是一次中间再热的循环流化床锅炉，合锅采用引进Alstom公司的循环流化床锅炉技术进行基础设计，并完全按照引进技术所确定的原则和结构进行施工设计和制造，该锅炉的主在特点如下：a.采用高温分离器；分离器采用入口烟道下倾、中心筒偏心、旋风筒呈圆形的结构，使旋风分离筒的分离效率提高。

b.由于煤中含灰量较高，采用入口的风水联合式冷渣器。

c.采用钟罩式风帽，每个风帽具有流化均匀、不堵塞、不磨损、安装、维修方便的优点。

d.为加快启动速度，节省燃油，采用了床上和床下结合的方式。

440t/hCFB锅炉采用超高压参数中间再热机组设计，与135MW等级汽轮发电机组相匹配，可配合汽轮机定压运行（滑压）启动和运行。

锅炉采用循环流化床燃烧技术，循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器。

锅炉采用平衡通风。

锅炉主要由炉膛、高温绝热分器、自平衡“U”形回料阀和尾部对流烟道组成。

燃烧室蒸大直径钟罩式风帽，具有布风均匀、防堵塞、降结焦和便于维修等优点。

燃烧室内布置双面水冷壁来增加蒸发受热面。

燃烧室内布置屏式Ⅱ级过热器和屏式热段再热器，以提高整个过热器系统和再热器系统的辐射传热特性，使锅炉过热器和再热器汽温具有良好的调节特性。

锅炉采用2个内径为7.72米的高温绝热分离器，布置在燃烧室与尾部对流烟道之间，外壳由钢板制造，内衬绝热材料及耐磨耐火材料，分离器上部为圆筒形，下部为锥形。

防磨绝热材料采用拉钩、抓钉、支架固定。

以上三部分构成了循环流化床锅炉的核心部分——物料热循环回路，煤与石灰石在燃烧室内完成燃烧及脱硫反应。

经过分离器净化的烟气进入尾部烟道。

尾部对流烟道中布置Ⅲ级、Ⅰ级过热器、冷段再热器、省煤器、空气预热器。

过热蒸汽温度由在过热器和热段再热器中间布置有一级喷水减温器，减温水来自给水泵中间抽头，Ⅲ级、Ⅰ级过热器、冷段再热器，烟道采用的包墙过热器为膜式壁结构，省煤器、空气预热器烟道采用护板结构。

燃烧室与尾部烟道包墙均采用水平绕带式刚性梁来防止内外压差作用造成的变形。

锅炉设有膨胀中心，各部分烟气、物料的连接烟道之间设置性能优异的非金属膨胀节，解决由热位移引起的密封问题，各受热面穿墙部位均采用国外成熟的密封技术设计，确保锅炉的密闭性。

锅炉钢构架采用高强螺栓连接，按7度地震裂度设计。

锅炉采用支吊结合的方式，除分离器筒体、冷渣器和空气预热器为支撑结构外，其余均为悬吊结构。

为防止因锅炉内爆炸引起水冷壁和炉墙的破坏，本锅炉设计有刚性梁。

2．6锅炉设计的主要特点2．6．1采用Alstom循流化床锅炉技术这种锅炉采用了新型的燃烧方式，具有以下优点：A．燃料适应性广与煤粉炉相比，其煤种的适应性，较广。

B．低硫排放燃烧室内添加石灰石直接脱硫，无需在尾部设置烟气脱硫设备，即可满足环保标准要求。

C．高燃烧效率气固间滑移速度导致固体颗粒在床内横向，纵向混合良好，且具有较长的停留时间，因此可发保证最佳的碳燃尽率。

D．低Nox排放低温燃烧和分级送风可以降低NOx排放量，无需对烟气处理也能满足最严格的排放标准要求。

E．消除溶渣低温燃烧不产生溶渣，降低了碱性盐的挥发，因而减少了锅炉的腐蚀和对流受热面的沾污。

F．较大负荷调节比从稳定燃烧的观点出发，不投油稳燃的锅炉负荷为30%。

负荷的调节比较大。

2．6．2右靠的防磨措施循环流化床锅炉中，由于大量高温循环粒子不断流经燃烧室、分离器和回料阀，所以存在着严重的磨损问题，为使锅炉长期安全可靠运行，在以下表采取了防磨措施：A．高温绝热分离器及料腿内表面B．回料阀内表面C．高温绝热分离器和对流烟道之间的连接烟道内表面。

D．下部燃烧室内表面和布风板上表面。

E．双面水冷壁、过热器屏、再热器屏穿墙处周围水冷壁管向炉膛侧外表面。

F．燃烧室出口烟道及烟道周围的后墙，侧墙、双面水冷壁外表面。

G．双面水冷壁、过热器屏下部和再热器屏下部外表面。

H．冷渣器内表面。

2．6．3三向膨胀节本锅炉采用支吊架结合的固定方式，为解决燃烧室与高温绝热分离器、回料阀、冷渣器之间及高温绝热分离器与回料阀、尾部对流烟道之间的相对三向膨胀，在以上各处装有即能耐高温、又能抗磨损的三向膨胀节。

2．6．4屏式受热面为了控制炉膛出口烟气温度和过热器、再热器的汽温调节特性，在燃烧室中上部？穿炉膛深度布置有双面水冷壁，垂直前墙布置6片屏式过热器。

2．6．5水冷布风板和钟罩式风帽本锅炉采用水冷布风板，使布风板管间鳍片上布置有钟罩式风帽，每个风帽由较小直径的内管和较大直径的外罩组成，外罩与内管之间用螺纹连接。

这种风帽具有流化均匀、不堵塞、不磨损、安装、维修方便的优点。

由于启动点火时，水冷风室温度很高，所以，在水冷风室内面敷设有耐火材料。

2．6．6高温绝热分离器分离器采用入口烟道下倾、中心向偏置、分离器入口设置加速段、旋风筒呈圆形的结构，中心筒要用特殊结构，有利于气固分离，使谢负筒的分离效率提高、运行可靠。

2．6．7卧式空气预热器本锅炉采用卧式空气预热器，并将压头不同的一、二次风分开布置。

这种布置方式有利于密封。

2．6．8全疏水结构燃烧室内的双面水冷壁、过热器屏、再热器屏、尾部烟道中的过热器的受热面、再热器受热面和省煤器采用全疏水结构，停炉后可全部疏水，有利于锅的停炉保护。

2．6．9膨胀中心本锅炉设置的膨胀中心，可进行精确的膨胀量计算，作为膨胀补偿、间隙予留和管系应力分析的依据，并便于与设计院所设计的管道的受力情况相配合，也为锅炉本体的刚性梁，密封结构和吊杆的设计提供了依据。

2．6．10露天布臵本锅炉采用平衡通风方式，为防止风雨对锅炉的损坏，锅炉装的外护板。

2．6．11燃烧室正压运行本锅炉采用平衡通风方式，压力平衡点位于炉膛出口，所以运行时燃烧室处于正压工况，为了防止烟气泄漏，确保燃烧室的密封性，所有门、孔以及管束穿墙处都装有密封盒或焊接密封。

刚性梁的设计压力为±.8.7KPa（887mm水柱）。

2．6．12风水联合冷渣器冷渣器采用风水联合冷渣器。

可以把渣冷却到150℃以下，然后排至除渣系统。

2．6．13启动燃烧器为加快启动速度，世省燃油，采用了床上和床下联合启动的方式。

床下4只启动燃烧器布置在水冷布风板下面的水冷风室的风道内，6只床上燃烧器分别布置在布风板上水冷壁的两侧墙。

3.3.2 循环回路本锅炉采用循环流化床燃烧方式，在设计燃料、额定负荷下燃烧室内燃烧温度为904℃。

为保证水循环安全可靠，水冷壁采用多个水循环回路，为减少锅炉启动时间，在水冷壁下集箱内装设有邻炉蒸汽加热装置。

二侧水冷壁各有三个下集箱和一个共用的上集箱，水经集中下水管和分配管进入下集箱，然后经侧水冷壁至上集箱，再由汽水引出管将汽水混合物引至锅筒。

前、后水冷壁各有六个下集箱，共用二个上集箱，水经集中下水管和分配管分别进入前水下集箱和后水下集箱，前水冷壁有一部分水经前水冷壁进入上集箱，另一部分水经水冷风板的管子进入后水下集箱，与后水下集箱的水汇合，然后经后水冷壁、顶棚管也至前、后水上集箱，再由汽水引出管经至锅筒。

双面水冷壁有独立的循环回路，有单独的下水管和引出管。