循环流化床锅炉设备及系统课件

态循环过程 高强度的热量、质量和动量传递过程
•2024/2/3
•循环流化床锅炉知识讲座
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CFB锅炉燃烧必须有三个条件
（1） 保证流化床流态处于快速流化床区域附
近范围，并要保证一定的 气流速度，同时要保 证物料粒径处于适当的、在该流速下能处于快速 流化区域的粒度。
（2） 要有足够的物料分离 （3） 要有物料回送
在流态化理论中，当重力=浮力+ 曳力时，颗粒在气流中匀速运动，这一 速度定义为颗粒终端沉降速度。
因此，简单的说：流态化是气 （气体）、固（固体颗粒）相互作用， 达到平衡的结果。
浮力
曳力
气
颗粒
流
重力 力
图2-3 在上行气流中单 一颗粒的受力分析图
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颗粒流态化运动的简化过程
烧；烟气再循环等。
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烟 气 送 至烟 气 送 至 尾 部 受 热 尾面部 受 热 面
屏
式
水冷壁
过
屏
热
式
器
过
热
器
二次风
旋风 分离器
立管
旋风
燃料 脱硫剂
分离器
一次风
排渣
立管
返料装置
一次风 排渣
返料装置
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循环流化床锅炉的基本特点
低温的动力控制燃烧 高速度、高浓度、高通量的固体物料流
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形成快速床必须满足条件
u合适的固体颗粒特性 u运行流化风速大于颗粒终端沉降速度 u 足够大的颗粒循环量

1．布风板 定义：流化床锅炉燃烧室下部的炉篦称作 布风板。
布风板的主要作用有： （1）支撑炉内物料； （2）合理分配一次风，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。
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布风板的结构
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布风板的结构
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布风板的结构
图3-5 布风板结构形式示意图 （a）V型；（b）回字型；（c）水平型；（d）倾斜型
循环流化床锅炉给料方式分正压给料和负 压给料两种，正压给料就是给料口处炉膛 内压力大于大气压，负压给料为小于大气 压力
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给料机结构图
图3-1
图3-14
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给料机
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给料方式
图3-16 给料方式 （a）正压给料； （b）负压给料
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物料循环系统
主要包括物料分离器、立管和回料阀三部 分
作用是将烟气携带的大量物料分离下来并 返送回炉内形成循环床燃烧。
循环流化床锅炉
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循环流化床燃烧的优缺点
一、循环流化床锅炉的优点
（1）对燃料的适应性特别好 （2）燃烧效率高 （3）炉内传热能力强 （4）脱硫效率高 （5）NOX排放量低 （6）负荷变化范围大，调节特性好 （7）给煤点数量少 （8）无埋管磨损
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循环硫化炉示意图
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循环流化床锅炉核心部分
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发展流化床燃烧的 意义与结论
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风帽的结构
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点火方式与点火装置
循环流化床点火，就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的水 平上，实现锅炉正常稳定运行。
点火方式：流态化点火 床上点火
床下点火
固定床点火 ：床上点火

使用烟气连续排放在线检测仪监视烟气排放的含硫量作为反馈信 号同石灰石输送形成闭环的PID控制
控制框图
SO2量设定
PID
SO2含量
A/T T
ZT
Industrial Strength Solutions
CFB床压控制
影响因素
负荷高低 一次风量大小 煤种变化 床温 床渣数量和颗粒直径大小 （负荷稳定时该因素影响最大）
特点：
a、氧量仪正常时，能自动跟踪其最佳值 b、氧量仪损坏后，在线计算锅炉正平衡直接寻找最佳的燃烧工况 c、煤种等因素变化后，自动重新寻找新的最佳风煤比或含氧设定值 d 、只关心相对热效率高低，所以对煤量、风量测量、氧量测量不要求绝对
准确，实际仍能达到最高的运行热效率
Industrial Strength Solutions
量调节 床枪燃油压力/流量调节 炉膛压力调节 料床差压调节 底灰压力、温度调节（
采用流化床冷灰器）
Industrial Strength Solutions
CFB燃烧控制系统
组成
床温控制 燃料控制 送引风控制 石灰石流量控制 床压控制等
难点
燃烧自控部分 :
控制回路：总一次风量控制及入喷嘴一次风量控制两个回路
一次风量控制分总一次风量控制及入喷嘴一次风量控制两个回路。总一次风量调节器根据风 量主控指令维持进入锅炉的总一次风量。一次风喷嘴的一次风实际测量值与功能发生器的输 出量之和为总一次风量的整定值。该加法器还收到床温修整回路信号，以调节所需的一次风 量，控制床温。该整定值与总一次风量比较后经PI调节器确定一次风机进口叶片位置。
Industrial Strength Solutions

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（3）中温旋风分离：中温分离分离器入口介质温度 较低，一般不高于600℃。与高温分离相比，有 如下几方面特点：
圆形炉膛或下圆上方形结构的炉膛，圆形部分一 般不设水冷壁受热面，完全由耐火砖砌成；内衬耐热 且防止炉内或密相区内水冷壁受热面的磨损。
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燃料进入炉内燃烧放出的热量被物料和烟气带出 炉膛，经高温分离器分离后，物料返回炉内，带有少 量飞灰的烟气进入布置有受热面的烟道内进行热量交 换。这种结构在运行中，因炉内为正压，高温物料和 烟气常常向外泄漏，影响安全运行及环境卫生。
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2 旋风分离器 旋风分离器结构简单，分离效率高，广泛用于循
环流化床锅炉中，典型结构有耐火材料制成的高 温旋风分离器和水冷、汽冷高温旋风分离器。 （1）典型旋风分离器：用于循环流化床锅炉的典型 旋风分离器以上圆下锥、气流切向进入为基本形 式。由于没有转动部件，结构简单，效率高，运 行性能稳定，维护方便，特别适合于循环流化床 锅炉。
下图是几种常见的风室布置方式。
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风道是连接风机与风室所必需的部件。为使风道 中的压力损失减小，应减少不必要的风道长度、转折 和截面变化，在必须转向时尽可能采用逐渐弯曲的弧 形转向形式，使总的阻力系数较小，避免采用过高的 气流速度。对于金属管道而言，在估计风道截面时， 通常取用的流速在10～15m/s。
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从风帽小孔喷出的空气速度称为小孔风速，是布 风装置设计的一个重要参数。小孔风速越大对流化床 的运行越有利。但风帽小孔风速过大将使风机电耗增 加。反之，小孔风速过低，容易造成粗颗粒沉积，底 部流化不良，冷渣含碳量增大，尤其当负荷降低时， 往往不能维持稳定运行，造成结渣灭火。所以，小孔 风速的选择，应根据燃煤特性、颗粒筛分特性、负荷 调节范围和风机电耗等全面综合考虑。

• （1）给煤装置 • 给煤装置为3台刮板式给煤机。给煤机与落煤管通过膨胀节相连，解决给煤机与炉膛水冷壁之间的膨
胀差（膨胀值120mm）。给煤装置的给煤量能够满足在一台给煤装置故障时，其余2台给煤装置仍 能保证锅炉100%额定出力。一定粒度的燃煤经给煤机进入布置在前墙的三根矩形间距为2.2m的落煤 管，落煤管上端有送煤风，下端靠近水冷壁处有播煤风，给煤借助自身重力和和引入的送煤风沿着落 煤管滑落到下端在距布风板1500 mm处进入炉膛。给煤量通过改变给煤机的转速来调整，给煤机内 通入一次风冷风作为密封风，由于给煤管内为正压（约有5000Pa的正压），给煤机必须具有良好的 密封。播煤风管连接在每个落煤管的端口，并应配备风门以控制入口风量。
热面（过热器、省煤器）等。
• 炉一般只烟风系统，如燃烧设备（点火器、燃烧室、点火装置）、风道、烟道以及钢
架结构。
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•锅炉结构简述：
本锅炉系160t/h高温高压循环流化床锅炉，为单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊 结构，全钢架П 型布置。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部式蜗壳式绝热旋风风离器，尾部竖井烟 道布置两级四组对流过热器。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。
1、燃烧系统中，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。新入炉的煤在炉膛内与流化状态下的循 环物料掺混燃烧，床内浓度达到一定值后，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绝热旋风分离器， 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。而比较洁净的烟气从尾部 排出。由于采用了循环流化床燃烧方式，通过向炉内添加石灰石，能显著降低烟气中SO2的排放， 采用低温和空气分级供风的燃烧技术能够显著抑制NOx的生成。其灰渣活性好，具有较高的综合 利用价值。

2、分离器
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时间以 及散热损失和维修费用均有重要影响。
• 1）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。
现在大型循环流化床锅炉的主要炉型有三大流派，分别为： 以德国Lurgi公司为代表的鲁奇型和以美国的Foster Wheeler、芬 兰的Alstorm公司（两者兼并）为代表的FW Pyroflow型和德国 Babcock公司的Circofluid型。我国东方锅炉厂采用的是FW公司的 Pyroflow型的改进型循环流化床锅炉。北京B＆W锅炉厂采用的 是德国Babcock公司的架构和技术。哈尔滨锅炉厂有限责任公司 (HBC)与美国PPC(奥斯龙技术)以及国内的科研单位合作也开发了 自己的大型循环流化床锅炉。上海锅炉厂引进美国ＡＬＳＴＯ Ｍ技术、消化吸收自行设计制造了自己的循环流化床锅。由于 国内各大锅炉厂商的参与，我国的大型循环流化床技术已趋于 成熟。
循环流化床锅炉的结构
• 1 炉膛 • 2 分离器循 环来自• 3 返料器流
• 4 外置换热器
化
• 5 辅助设备
•
1）排渣系统

生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
循环流化床锅炉结构 原理及 运行
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿

第二十四页，共83页。
回料阀的种类：
现代大中型CFB锅炉中一般都采用非机械型回料器，非机械 型回料器分为阀型和自动调整型两大类。阀型回料器的物 料靠重力以非流态化状态沿立管下流，如送入松动风，则 以移动床型式流入阀型回料器，如L型阀，然后送入炉膛燃 烧。自动调节型回料器，靠流化空气自动将物料送入炉膛。
第三十九页，共83页。
7、汽包上有供酸洗、热工测量、停炉保护、水压试验 、加药、连续排污、紧急放水、炉水及蒸汽取样、省 煤器再循环管、安全阀、空气阀等的管座和相应的管 道阀门。 8、汽包上设有上、下壁温的测量元件且不少于三对，有介
质温度测点且不少于二对。
9、汽包上缺陷的挖补在同一部位不超过2次。
第四十页，共83页。
第二十七页，共83页。
第二十八页，共83页。
二、锅炉的承压部件
锅炉给水首先被引至尾部烟道省煤器进口右侧集箱，逆流向 上经过顺列布置，管束采用光管布置，管式省煤器管组进入省煤器出
口集箱，通过省煤器引出管从锅筒左右封头进入锅筒。在启动阶段没 有建立足够量的连续给水流入锅筒时，省煤器再循环管路可以将锅水 从锅筒引至省煤器进口集箱，防止省煤器管子内的水停滞汽化。本锅 炉为自然循环锅炉。锅炉的水循环采用集中供水，分散引入、引出的 方式。给水引入锅筒水空间，并通过集中下降管和与之相连的下水连 接管及分散下降管分别引入水冷壁下集箱和水冷蒸发屏进口集箱。锅 水在向上流经炉膛水冷壁、水冷蒸发屏的过程中被加热成为汽水混合 物，经各自的上部出口集箱通过汽水引出管引入锅筒进行汽水分离。 被分离出来的水重新进入锅筒水空间，并进行再循环，被分离出来的 饱和蒸汽从锅筒顶部的蒸汽连接管引出。
2.省煤器的作用在于将锅炉给水进行加热，以此从即将离开锅炉 的烟气中回收热量，省煤器布置在尾部烟道顺列布置，为检修方 便，省煤器的蛇形管分成2个管组， ，布置在由包墙管构成的尾部烟

环流化床锅炉效率低下的常见问题。
课程总结
知识回顾
回顾循环流化床锅炉课程 中的重要知识点。
应用前景
展望循环流化床锅炉在未 来的应用前景。
学习建议
提供学习循环流化床锅炉 的建议和资源。
3 事故预防
学习如何预防循环流化 床锅炉发生事故。
维护和保养
定期保养
探讨循环流化床锅炉的定期 保养和维护措施。
故障处理
了解如何处理循环流化床锅 炉的故障和问题。
部件更换
学习循环流化床锅炉部件更 换的步骤和注意事项。
常见问题及解决方法
1
排放问题
解答循环流化床锅炉排放相关的常见问题。
2
燃料选择
提供关于循环流化床锅炉燃料选择的建议和技巧。
探索循环流化床锅炉中的热力循环过程。
特点和应用
发电厂应用
介绍循环流化床锅炉在发电行 业中的广泛应用。
工业应用
探讨循环流化床锅炉在工业领 域中的应用案例。
废物处理
介绍循环流化床锅炉在废物处 理中的重要作用。
安全操作
1 操作规程
学习循环流化床锅炉的 操作规程和标准程序。
2 安全设备
了解循环流化床锅炉的 安全设备和保护措施。
循环流化床锅炉知识培训 课件
通过本课程，将详细介绍循环流化床锅炉的定义、原理、特点和应用。还会 探讨循环流化床锅炉的安全操作方法以及维护保养技巧，最后解答常见问题 并进行课程总结。
定义和原理
1
循环流化床锅炉
详细解释循环流化床锅炉的概念和工作原理。
2
燃烧方式
了解循环流化床锅炉的燃烧方式和特点。
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热力循环

风
分
离 器 内
表面为耐磨 耐火材料层
部
（
入
口
）
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工作原理
基本原理：离心分离 高速旋转运动,密度大
的颗粒被甩到筒壁面, 实现了与密度小的气 体的分离
旋风分离器的 旋流示意图
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影响分离效率的因素
进口速度 筒体直径 颗粒浓度
高温绝热旋风分离器
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优缺点 优点
结构简单 分离效率高
缺点
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水冷布风板结构
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内嵌逆流风帽
风帽材质为ZG8Cr26Mn7N，等间距顺排，排列间距为160×160mm 69
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新型风帽的介绍
易更换夹套钟罩式风帽
由风帽头、夹套和内管芯三部分组成。
1.彻底解决倒渣问题
2.磨损后只需更换夹套和风帽头，不需要拆除布风板 上的浇筑料，内管芯为终身寿命。
3.排风孔向下倾斜，能有效防止停炉时，炉渣堵塞
4.利用风帽内部的密宫结构控制风帽阻力，确保布
风均匀。
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四、高温旋风分离器
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分离器的作用
把从炉膛飞出的固体 颗粒从烟气中分离出 来
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1.作用
实现了燃料循环燃烧，提 高了燃烧效率
实现了脱硫剂循环利用， 节约了脱硫剂用量
保留足量的固体颗粒，顺 利完成传热
高速的气流能避免燃料在播煤槽 内停留、堆积和搭桥，保证给煤的 畅通；
高速气流能将煤播散开，使给煤 更为均匀；
播煤风还可以有效地防止高温烟 气从炉内返窜进入给煤系统；
给煤机容量：200%负荷；一台有 故障时，仍能带锅炉100%负荷；
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符合中国国情的循环流化床锅炉“定态设计热力性 能计算”软件打破了跨国公司对该领域核心技术的 垄断
本技术突破了CFB锅炉已有专利的流态参 数范围，具有自主知识产权，据此获得了 发明专利，该技术在保持CFB锅炉原有优 点的基础上，在降低CFB锅炉风机电耗、 提高燃烧效率和减轻受热面磨损等方面处 于国际领先水平
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芬兰Vomit电厂
科科拉市（Kokkali） 参观Vomit电厂
锅炉是72MW流化床， 多燃料的混烧锅炉
主要参观了供料系统， 正压气力输送系统
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生物质原料场
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英国Fiddlers Ferry电厂
在曼彻斯特附近 锅炉是巴布科克提供 66建厂， 4台锅炉，经历了数
次扩建，5万KW、30万KW、50万 KW，到目前200万KW 04年用了4000万英镑对锅炉进 行了改造 1、4＃锅炉是生物质与煤混合 后进入锅炉，掺烧比例为2－3 ％，主要是受磨煤系统的限制 2、3＃锅炉是生物质和煤分别 进入锅炉 运行下来2、3＃锅炉掺烧比例 灵活
1.从理论层面确定锅炉最佳状态点，锅炉在该状态下运行 时可靠性和经济型指标最佳，为锅炉运行达到最佳状态提 供理论层面保证。 2.以自主知识产权的设计导则为指导，优化锅炉核心部件， 为锅炉运行达到最佳状态提供工程设计层面保证。
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节能型产品的结构保证
专利技术：风帽 回料装置
专有技术：分离器结构 二次风装置 炉膛结构 炉墙结构 防磨密封结构
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二、国内纯烧生物质锅炉面临的三大问题
3、燃料成本高，运营效益差，投资收回困难
■ 目前已有生物质电厂中，预测的秸秆到厂价约为每吨150元， 但实际情况是，农民卖给秸秆收购站的价格就已达到150元/吨 左右，某些电厂已达到200元/吨以上，收购站再加上必要的加 工费、运输费和人工费，到厂价就达到300元/吨左右

由于燃烧温度较低,可以在床内直接添加石灰石脱硫 剂,在燃烧过程中完成有效的脱硫.与煤粉炉炉内脱硫过 程相比较,流化床内脱硫剂与烟气中的SO2间的反应环境 十分有利于脱硫反应的进行,因此,可以在相对较低的钙 硫摩尔比下,得到较高的脱硫效率〔90％〕.
4、炉内传热强烈 炉膛内受热面的传热系数高于常规煤粉炉,且不存在管外积灰
循环流化床锅炉炉内高速流动的烟气与其携带的湍流扰 动极强的固体颗粒密切接触,燃料的燃烧过程发生在整个固 体循环通道内.在这种燃烧方式下,燃烧室内,尤其是密相区 的温度水平受到燃煤过程中的高温结渣和最佳脱硫温度的 限制,必须维持在850℃左右.尽管温度较低,但由于炉内颗粒 的浓度较大,炉内受热面的传热条件优于常规的煤粉锅炉.由 于采用高温固体颗粒物料的循环燃烧方式,
流化床燃烧技术是洁净、高效的新一代燃煤技术.流 化床技术经历了从鼓泡流化床到循环流化床的发展过程, 鼓泡流化床是实现流化燃烧的鼻祖,但是,在进一步大型化 等方面受到限制,因此,不适合于发电锅炉所要求的规模.循 环流化床燃烧技术是以处于快速流化状态下的气－固流 化床为基础的,具有易于大型化的特点,容量几乎可以像煤 粉炉那样不受限制.世界上近千台流化床锅炉的成功运行 表明,该技术已经日益成熟.目前,国外的一些著名公司已完 成了300MW和600MW的循环流化床锅炉的设计.
〔3〕按有无外置式流化床换热器分类 〔4〕按循环倍率分类
循环物料量 循环倍率〔R〕= ————————
给煤量 ①、高倍率循环流化床锅炉 R>20 ②、中倍率循环流化床锅炉 R=6-20 ③、低倍率循环流化床锅炉 R=1-5 〔5〕按锅炉燃烧室压力可分为常压和增压流化床锅炉.
三、 流态化的状态及特征
1.流态化现象 流体连续向上流过固体颗粒堆积的床层,在流体速

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（三）快速流化床阶段
对于细颗粒流化床（颗粒均径在20-100微米，气固密度差小于 1400kg/m3），当气速继续增加到颗粒终端（沉降）速度后，湍流流 态化会进一步发展进入快速流态化阶段。
颗粒在静止流体中以初速度为0做自由下落，当下落速度增至某一数值 时，颗粒所受重力、阻力和浮力之间达到平衡，此后颗粒以允速向下运 动，该速度便称为颗粒沉降速度。
采用循环流化床燃烧方式 的锅炉称为循环流化床锅 炉，其燃烧系统结构如图 所示。
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主要由惰性固体颗粒组成的物 料在气流的作用下在炉膛内处 于快速流态化状态，并进行燃 烧；
被带出炉膛的颗粒绝大部分被 分离器分离下来，经由回料机 构返回炉膛底部，其中的可燃 部分继续燃烧；
烟气从分离器出来后进入尾部 对流换热面
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（二）湍流流化床阶段
在床层进入鼓泡流化床状态后，如果继续增加气体流速到某一值 后，床层进入湍流流态化阶段。此时，床内气泡直径较小，数量 较多，气泡边界较为模糊或不规则。
在湍流流态化阶段，气固混合与接触比鼓泡流化床更强烈，流化 质量更好，床层表面起伏较小。
鼓泡流化床与湍流流化床的界限划分并不是很明确。
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（四）气力输送阶段
气力输送状态的产生条件从气流速度上与快速流态化状态没有本质的 差别，都是大于颗粒的终端沉降速度。两者产生条件的差别在于床层 底部的颗粒存料量及物料循环量。如果颗粒底部的存料量较多、物料 循环量较大，则处于快速流态化状态；如果没有存料量、物料循环量 较小，进入床层的颗粒回
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三、循环流化床锅炉的主要优点
CFB 锅炉的主要优点包括燃料适应性好、燃烧效率高、 流化床内的传热过程强度高、容易实现低污染燃烧、锅 炉设备占地面积少、负荷调节性能好、灰渣综合利用性 能好等。