第四章循环流化床锅炉的燃烧系统及设备

（1）主要功能
➢ 支撑风帽和床料 ➢ 对气流产生阻力，使流化空气均匀分布，
维持稳定 ➢ 安装排渣管，维持正常流态化
（2）分类（按冷却条件不同）
➢ 水冷式：利于消除热负荷快速变化时热 膨胀不均
➢ 非冷却式（花板）：开孔以均匀分布为 原则（等边三角形），节距大小与帽沿 尺寸、风帽个数及小孔出口流速匹配
式）和截面变化，避免过高气速 （4）风道截面
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第四节 物料循环系统
一、循环灰分离器
➢ （一）循环灰分离器的种类 ➢ （二）旋风分离器（外循环） ➢ （三）惯性分离器（内循环） ➢ （四）组合式分离器 ➢ （五）循环灰分离器的选型、主要性能指标及其影响因素
二、飞灰回送装置
➢ （2）送灰器（回料阀）：机械、非机械式
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二、燃烧室（炉膛）开口
开口目的
送入、排出、观察、维修、测试、监测
开口原则
➢ 开孔数量、大小和位置应合理选择和布置 ➢ 减少对水冷壁的破坏 ➢ 保证密封性 ➢ 孔口处采取特殊防磨处理
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二、燃烧室（炉膛）开口
1. 给煤口
（1）设计原则——给煤口处P> 炉膛P
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二、燃烧室（炉膛）开口
3. 排渣口
（1）位置：床底部
（2）作用：排出大渣，维持床内存料量及颗粒尺寸，避免大颗粒聚集于床层 底部而影响流化质量，保证安全运行
（3）布置方式
➢ 布风板上去掉一些风帽 代之以排渣管（多数采用）
➢ 炉壁靠近布风板处
（4）排渣口个数确定
➢ dp较小且较均匀，个数少 ➢ dp大应增加数量，并在布风
第二节 燃烧室
燃烧室结构、特性取决于其流化状态
➢ 低u0→分密相区、稀相区 ➢ 高u0→εp沿H分布，无明显浓相
控制污染物排放措施
➢ 1）控制炉温脱硫 ➢ 2）分级燃烧
• 一次风（50~70%）在炉膛下部呈还原性气氛，控制NOx生成 • 二次风分级在上部位置送入炉膛，保证完全燃烧
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➢ 无帽头特点：阻力小，制造简单，气流分配性能差 ➢ 定向风帽特点：布风均匀，大开孔可防止堵塞，定
向射流有足够动量将杂物吹至排渣口
（3）开孔率
➢ 定义：各风帽小孔面积总和 与布风板有效面积之比
➢ 设计值 鼓泡2~3%，循环4~8%
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一、布风装置本体结构
2. 风帽
（4）风帽计算：在风帽数量、开孔数、小孔直径及小孔风速间反复 调整，使小孔风速和风帽数量符合要求
3. 炉膛下部区域的设计要求
二次风位置（距布风板1.5~3m）
→决定密相区高度，风口以下区域采用 小A并采取向上渐扩结构
炉膛截面收缩方式
➢ 1）下部区域小A，二次风口送入位置采 用渐扩锥形（<45°）
➢ 2）布风板上呈锥形扩口状
• 提高u0，减少床内分层和大颗粒沉底 • 利于燃烧和降低上部截面烟速 • 减小受热面磨损 • 增加物料停留t，提高燃烧效率
➢ 二次风在炉膛内有足够穿透力 ➢ 固体颗粒的供给及其横向扩散
➢ 保证燃料完全燃烧 ➢ 可布置全部或大部分蒸发受热面 ➢ 返料立管有足够H维持物料循环流
动 ➢ 保证脱硫所需的最短气体停留t ➢ 与尾部烟道或对流段所需高度一致 ➢ 保证自然循环锅炉在设计压力下有
足够大水循环动力
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一、燃烧室（炉膛）结构
一、循环灰分离器
（三）惯性分离器（内循环）
1. 工作原理
利用特殊通道使介质流动路线突变，固体颗粒靠自身惯性脱离气流轨迹 实现气固分离
2. 分类（撞击元件）
➢ U形槽（异型槽钢） ➢ 百叶窗式
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带惯性分离器的CFBB
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• 缺点：增加过热器磨损，严重影响安全运行
➢ （3）低温旋风分离器
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高温绝热旋风分离器
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水（汽）冷却旋风分离器
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方形高温旋风分离器
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Foster Wheeler, Compact CFB OF 420/13.9/540/230
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➢ 小孔风速↑→气流对颗粒冲击力大→扰动强烈→利于大颗粒流化→但阻力增加 →风机电耗增加
➢ 小孔风速↓↓→粗颗粒沉积→底部流化不良→冷渣含C量大→负荷降低会结渣 灭火
➢ 小孔d：流化床四周墙壁处、排渣口处、给煤口处大
（5）布风板ΔP
➢ 作用：使气速分布均匀；抑制颗粒分布和气速分布不均 ➢ 与风帽开孔率平方成反比 ➢ 缺点：给风机造成压损与电耗 ➢ 设计值：布风板阻力为整个床层阻力（布风板阻力加料层阻力）的25~30%，
优点：防止结渣，节省材料，缩短启停t，改善锅炉经济、安全性 缺点：造成飞灰可燃物升高，制造工艺复杂，初期投资高，不利于达到最佳自然 水循环工况（水冷） • 方形高温旋风（离心式紧凑型）
➢ （2）中温旋风分离器
• 优点：尺寸小，分离效率高，锅炉启停t短，散热损失小，避免超温结焦，成本低，防 止床内结渣，利于调负荷
4. 分类
➢ 分离原理：离心式旋风、惯性 ➢ 运行温度：高（800~900℃）、中（400~500℃）、低温（<300℃） ➢ 冷却方式：绝热（钢板耐火材料）、水（汽）冷却式 ➢ 布置位置：炉膛外（外循环）、炉膛内（内循环）
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一、循环灰分离器
（二）旋风分离器（外循环）
1. 工作原理
（3）立式方形炉膛
➢ 结构特点：横截面矩形，四周由膜式水 冷壁围成，常与一次风室、布风装置一 体悬吊，可上下自由膨胀
➢ 优点：密封好，水冷壁布置方便，锅炉 体积小，启动速度快，工艺制造简单
➢ 缺点：水冷壁磨损大→水冷壁内侧衬耐 磨耐火材料
➢ 发展趋势：H、L/W↑，A/V↓；考虑给 煤点位置以便给煤分布均匀；经济角度 考量，H受限
一、循环灰分离器
（五）循环灰分离器的选型、主要性能指标及其影响因素
1. 选型
➢ 惯性：低R ➢ 旋风或多级惯性：R较高或颗粒较小 ➢ 多旋风并联：大型锅炉
2、主要性能指标
分离效率、阻力、烟气处理量、经济性（投资、运行费用）
3. 主要影响因素
➢ （1）进口烟气流速（分离效率、阻力—最佳进口流速） ➢ （2）T——烟气密度、黏度 ➢ （3）进口εp——存在临界值 ➢ （4）dp和ρ ➢ （5）旋风分离器结构参数
4. 缺点 体积较大，大容量锅炉需配备多台分离器
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一、循环灰分离器
（二）旋风分离器（外循环）
5. 分类（工作条件）
➢ （1）高温旋风分离器
• 高温绝热旋风（钢板、耐火材料） 存在问题：体积庞大，耗钢材，密封膨胀系统复杂， 耐火材料用量大，热惯性
大，启动时间长，超温结焦 • 水（汽）冷却式旋风筒（膜式壁）
进口宽度和形式、排气管插入深度和d，筒体d
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二、飞灰回送装置
1. 功能
将分离下来的高温固体颗粒连续稳定的回送至压力较高的炉膛内， 并使反窜到分离器的气体量为最小
2. 基本要求
物料流动稳定、气体不反窜、物料流量可控
3. 组成
➢ （1）立管（料腿）
主要作用：输送物料、系统密封
➢ 具有稳压作用，消除进口风速对气 速分布不均的影响
➢ 导流作用，避免形成死角与涡流区 ➢ 结构简单，便于维护检修，设有检
修门和放渣门
（3）风室布置方式
2020年3月1日
风室布置方式
2020年3月1日
三、一次风室与风道
2. 风道
（1）作用：连接风机与风室 （2）压损产生原因：气流与壁面的摩擦、转向、风道截面变化 （3）减小压损方法：缩短L，减少不必要转折（逐渐弯曲弧形转向形
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物料循环系统
2020年3月1日
二、燃烧室（炉膛）开口
5. 炉膛出口
采用（具有气垫的）直角转弯型式炉膛出口，可增加对固体颗粒的分 离，增加床内εp，发生内循环，增加停留t
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二、燃烧室（炉膛）开口
6. 其他开孔
（1）观察孔、炉门、人孔，测试孔 （2）注意事项：水冷壁“让管”时，
可维持稳定运行
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二、隔热层（耐火保护层）
1. 作用：避免布风板受热而挠曲变形 2. 保护层厚度：由风帽高度定 3. 操作步骤：布风板自下而上涂上密封层、绝热层和耐火层
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三、一次风室与风道
1. 风室
（1）功能——稳压、均流 （2）布置原则
➢ 强度、刚度及严密性，不变形、不 漏风
板上均匀布置
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二、燃烧室（炉膛）开口
4. 循环物料进口（返料口）
（1）位置
二次风口以下密相区，以增加物料停留t
（2）设计考虑
返料系统与循环物料进口点处的P平衡
（3）数量确定（影响炉内颗粒横向分布）
一个送灰器配一个返料口
（4）双腿送灰器（增加循环物料进口）
加强返料均匀匀、密集分布气流，避免死区 ➢ 2）出口气流动能大，产生强烈扰动、混合 ➢ 3）阻力损失小，降低风机能耗 ➢ 4）有足够强度和刚度，压火时防止布风板
受热变形，风帽不烧损，检修清理方便 ➢ 5）结构合理，防止床料流入风室
2020年3月1日
一、布风装置本体结构
1. 布风板
三、外置流化床换热器（外置冷灰床）
2020年3月1日
一、循环灰分离器
（一）循环灰分离器的种类