循环流化床锅炉简介配图讲解
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循环流化床锅炉简介幻灯片PPT
3）当流化速度大于输送速度时： 随着U的增大，阻力减小（气力输送床）
2-2 CFB锅炉床层阻力特性及压力分布
4.床层的压力分布规律 1）密相区单位高度上的压力降大于稀相区 2）随着U的增大，单位床层高度的压降减小 3）U一定时，物料循环量增大时，单位压降增大
流化床的压力分布在一定程度上反应 了物料颗粒浓度的多少
焦炭的着火和燃烧过程
1.周围氧气扩散到炭粒表面 2.氧气在炭粒表面与炭发生化学反应，产生CO和 CO2 3.CO和CO2向周围扩散 4.扩散途中CO被再次氧化
影响焦炭燃烧速度的因素
1.化学反应速度 2.扩散速度
不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性
2MM以上大颗粒的燃烧特性
1）一般在密相区参与燃烧； 2）滑移速度很大，属于动力燃烧； 3）停留时间15~20分钟 4）燃尽条件很好 5）通常燃尽后从床底排渣口排出
1.固体颗粒的量决定了炉内的热容量
2.与燃烧过程的稳定性有关
3.稀相区的颗粒浓度与氺冷壁传热量密切相关 4.密相区颗粒浓度与密相区燃烧分额以及床层温 度有关 5.与磨损有关
影响颗粒浓度分布的因素
1.流化速度 2.颗粒特性 3.循环倍率 4.给料、回料口位置 5.二次风口位置
颗粒浓度的纵向分布
图2-21 不同流态化型式沿高 度的颗粒浓度分布
不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性
20uM以下颗粒的燃烧特性
1）不能被分离器捕捉 2）一次就燃尽 3）一般不会导致固体不完全燃烧损失
3-3 煤粒燃烧过程中的破碎与磨损
1.破碎：煤粒入炉后因受热而使颗粒减小的现象
一级破碎：
由于煤粒的挥发分快速析出，而使炭粒内部产 生较高压力，引起破碎
二级破碎：
炭粒在燃烧过程中，将煤中各元素结合的化学 键破坏，从而产生破碎
2-2 CFB锅炉床层阻力特性及压力分布
4.床层的压力分布规律 1）密相区单位高度上的压力降大于稀相区 2）随着U的增大，单位床层高度的压降减小 3）U一定时，物料循环量增大时，单位压降增大
流化床的压力分布在一定程度上反应 了物料颗粒浓度的多少
焦炭的着火和燃烧过程
1.周围氧气扩散到炭粒表面 2.氧气在炭粒表面与炭发生化学反应，产生CO和 CO2 3.CO和CO2向周围扩散 4.扩散途中CO被再次氧化
影响焦炭燃烧速度的因素
1.化学反应速度 2.扩散速度
不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性
2MM以上大颗粒的燃烧特性
1）一般在密相区参与燃烧； 2）滑移速度很大，属于动力燃烧； 3）停留时间15~20分钟 4）燃尽条件很好 5）通常燃尽后从床底排渣口排出
1.固体颗粒的量决定了炉内的热容量
2.与燃烧过程的稳定性有关
3.稀相区的颗粒浓度与氺冷壁传热量密切相关 4.密相区颗粒浓度与密相区燃烧分额以及床层温 度有关 5.与磨损有关
影响颗粒浓度分布的因素
1.流化速度 2.颗粒特性 3.循环倍率 4.给料、回料口位置 5.二次风口位置
颗粒浓度的纵向分布
图2-21 不同流态化型式沿高 度的颗粒浓度分布
不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性
20uM以下颗粒的燃烧特性
1）不能被分离器捕捉 2）一次就燃尽 3）一般不会导致固体不完全燃烧损失
3-3 煤粒燃烧过程中的破碎与磨损
1.破碎：煤粒入炉后因受热而使颗粒减小的现象
一级破碎：
由于煤粒的挥发分快速析出，而使炭粒内部产 生较高压力，引起破碎
二级破碎：
炭粒在燃烧过程中，将煤中各元素结合的化学 键破坏，从而产生破碎
循环流化床锅炉知识讲座课件
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
•18
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
•2024/2/3
•循环流化床锅炉知识讲座
•4
颗粒流态化运动的简化过程
烧；烟气再循环等。
•2024/2/3
•循环流化床锅炉知识讲座
•29
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
•2024/2/3
•循环流化床锅炉知识讲座
•17
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
•14
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
•2024/2/3
•循环流化床锅炉知识讲座
•18
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
•2024/2/3
•循环流化床锅炉知识讲座
•4
颗粒流态化运动的简化过程
烧；烟气再循环等。
•2024/2/3
•循环流化床锅炉知识讲座
•29
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
•2024/2/3
•循环流化床锅炉知识讲座
•17
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
•14
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
循环流化床锅炉原理ppt课件
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。
.
布风板的结构
.
布风板的结构
.
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
.
给料机结构图
图3-1
图3-14
.
给料机
.
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
.
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
.
循环硫化炉示意图
.
循环流化床锅炉核心部分
.
发展流化床燃烧的 意义与结论
.
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
循环流化床锅炉知识培训课件
了解循环流化床锅炉的基本原理，它如何通过气动流化床技术实现高效燃烧 和低排放。
循环流化床锅炉的原理
流化床技术
解释气体或液体通过颗粒床时所产生的聚流 与离散现象。
燃烧过程
深入研究循环流化床锅炉中的可燃气体和固 体颗粒的燃烧反应。
热传递机制
探索热量从燃料到工作介质的传递方式。
排放控制
讨论如何减少废气排放，保护环境。
常见问题和解决方法
堵塞和颗粒流失
描述常见问题的原因及 解决方法，如如何预防 和处理床层堵塞。
废气排放异常
解释常见废气排放异常 的原因，以及如何采取 纠正措施。
液态燃料喷雾
介绍液态燃料喷雾技术 的优势，并分享喷雾功 能异常的故障处理方法。
案例分析和实践应用
通过实际案例分析，深入了解循环流化床锅炉在不同行业的应用，如电力、化工和纸浆造纸。
循环流化床锅炉的组成
燃烧室
涵盖燃料供给系统和废气 排放系统。
循环系统
包括循环床、循环器、再 生器等。
换热器
传递燃料热量给工作介质。
循环流化床锅炉的操作步骤
1
点火准备
检查燃烧器、清除燃烧室杂物，确保点火顺利。
2
燃烧控制
调节燃料供应，控制燃烧过程中的温度和压力。
3
运行监测
密切关注各关键参数，确保循环流化床锅炉的正常运行。
循环流化床锅炉知识培训 课件
本课程将深入介绍循环流化床锅炉的原理、构造、操作步骤，以及解决常见 问题和实践应用。准备好探索这个高效能的热热能是如何转化为可用能源的。
3 锅炉工作原理
探索锅炉如何将水加热并产生蒸汽。
2 锅炉类型
了解不同类型的锅炉及其适用领域。
循环流化床锅炉介绍
循环流化床锅炉的原理
流化床技术
解释气体或液体通过颗粒床时所产生的聚流 与离散现象。
燃烧过程
深入研究循环流化床锅炉中的可燃气体和固 体颗粒的燃烧反应。
热传递机制
探索热量从燃料到工作介质的传递方式。
排放控制
讨论如何减少废气排放，保护环境。
常见问题和解决方法
堵塞和颗粒流失
描述常见问题的原因及 解决方法，如如何预防 和处理床层堵塞。
废气排放异常
解释常见废气排放异常 的原因，以及如何采取 纠正措施。
液态燃料喷雾
介绍液态燃料喷雾技术 的优势，并分享喷雾功 能异常的故障处理方法。
案例分析和实践应用
通过实际案例分析，深入了解循环流化床锅炉在不同行业的应用，如电力、化工和纸浆造纸。
循环流化床锅炉的组成
燃烧室
涵盖燃料供给系统和废气 排放系统。
循环系统
包括循环床、循环器、再 生器等。
换热器
传递燃料热量给工作介质。
循环流化床锅炉的操作步骤
1
点火准备
检查燃烧器、清除燃烧室杂物，确保点火顺利。
2
燃烧控制
调节燃料供应，控制燃烧过程中的温度和压力。
3
运行监测
密切关注各关键参数，确保循环流化床锅炉的正常运行。
循环流化床锅炉知识培训 课件
本课程将深入介绍循环流化床锅炉的原理、构造、操作步骤，以及解决常见 问题和实践应用。准备好探索这个高效能的热热能是如何转化为可用能源的。
3 锅炉工作原理
探索锅炉如何将水加热并产生蒸汽。
2 锅炉类型
了解不同类型的锅炉及其适用领域。
循环流化床锅炉介绍
循环流化床讲义
第25页/共34页
二、循环流化床运行中几个重要参数
三、煤的筛分特性
2. 燃煤粒径变化对CFB锅炉运行的影响 (五) 加强燃煤制备设备的选择和管理 对燃煤粒度分布的具体 1) 燃料的粒度分布。保证燃料粒度、保证在已确定的流化速
度条件下，有足够的细颗粒吹入悬浮段，确保燃烧室上部(稀相区 )的燃烧份额、保证形成足够的循环床料。
(二) 燃煤粒径对燃烧效率的影响求
锅炉燃烧热损失中较大的一项是固体不完全燃烧损失q4。对CFB，一 般床底渣的含碳量≤2.0%，低于煤粉燃烧锅炉。但是，飞灰含碳量高于 10%的偏多，高于煤粉炉，特别对燃煤中细颗粒偏多的情况，当燃煤热值 较高、挥发分含量较低时(烟煤)，飞灰含碳量高达20％~30％。严重影响 了锅炉燃烧效率。
第15页/共34页
二、循环流化床运行中几个重要参数
二、燃尽时间8.77 109
exp(0.01276Tb
)
d 1.16 p
由此可见：
1. 流化床碳粒子的燃尽时间与床温有关，床温越 高，燃尽时间缩短；
2. 燃尽时间与碳粒子直径的1.16次方成正比。粒 子越大，燃尽时间越长。
粗粒子份额 (δ)
0.5
0.4
停留时间(min) 6.2 12.4 18.6 19.84 24.8 29.76
第19页/共34页
二、循环流化床运行中的重要参数
二、燃尽时间和停留时间
燃烧六种热值不同的煤的时粗粒子 在密相床内的平均停留时间
1. 燃烧热值低的煤，煤粒在密 相区内停留时间短；烧高热 值煤，煤粒在密相区内停留 时间长；
煤粒尺寸(mm) 0.80 1.00 2.00 4.00 8.00 10.00
第17页/共34页
燃尽时间(s) 280.14 362.90 810.92 1812.07 4049.21 5245.48
二、循环流化床运行中几个重要参数
三、煤的筛分特性
2. 燃煤粒径变化对CFB锅炉运行的影响 (五) 加强燃煤制备设备的选择和管理 对燃煤粒度分布的具体 1) 燃料的粒度分布。保证燃料粒度、保证在已确定的流化速
度条件下，有足够的细颗粒吹入悬浮段，确保燃烧室上部(稀相区 )的燃烧份额、保证形成足够的循环床料。
(二) 燃煤粒径对燃烧效率的影响求
锅炉燃烧热损失中较大的一项是固体不完全燃烧损失q4。对CFB，一 般床底渣的含碳量≤2.0%，低于煤粉燃烧锅炉。但是，飞灰含碳量高于 10%的偏多，高于煤粉炉，特别对燃煤中细颗粒偏多的情况，当燃煤热值 较高、挥发分含量较低时(烟煤)，飞灰含碳量高达20％~30％。严重影响 了锅炉燃烧效率。
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二、循环流化床运行中几个重要参数
二、燃尽时间8.77 109
exp(0.01276Tb
)
d 1.16 p
由此可见：
1. 流化床碳粒子的燃尽时间与床温有关，床温越 高，燃尽时间缩短；
2. 燃尽时间与碳粒子直径的1.16次方成正比。粒 子越大，燃尽时间越长。
粗粒子份额 (δ)
0.5
0.4
停留时间(min) 6.2 12.4 18.6 19.84 24.8 29.76
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二、循环流化床运行中的重要参数
二、燃尽时间和停留时间
燃烧六种热值不同的煤的时粗粒子 在密相床内的平均停留时间
1. 燃烧热值低的煤，煤粒在密 相区内停留时间短；烧高热 值煤，煤粒在密相区内停留 时间长；
煤粒尺寸(mm) 0.80 1.00 2.00 4.00 8.00 10.00
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燃尽时间(s) 280.14 362.90 810.92 1812.07 4049.21 5245.48
循环流化床锅炉主要设备概述(PPT 87页)
40
（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。
3
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。
37
38
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。
20
21
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。
13
14
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。
（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。
3
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。
循环流化床锅炉课件
第一章 循环流化床锅炉概述
第三章 循环流化床锅炉基本原理
第四章 循环流化床锅炉主要燃 烧设备及系统
第六章 循环流化床锅炉的运行
第一章 循环流化床锅炉概述
第一节 循环流化床锅炉发展状况
一、煤燃烧技术的发展
19世纪80年代
固定床层燃技术
20世纪30年代
20世纪60年代末 至70年代初期
效率问题
煤粉燃烧技术
污染问题
第一代
流化床煤燃烧 技术（鼓泡床）
鼓泡床问题
20世纪80年代
第二代
流化床煤燃烧技 术（循环流化床）
第一章 循环流化床锅炉概述
第一节 循环流化床锅炉发展发展状况
二、我国流化床燃烧技术的发展
1965年
第一台流化床锅炉在广东茂名投产
备注：工业鼓泡床锅炉，燃用油母页岩
1988年11月 第一台循环流化床锅炉在山东明水热 电厂投产（35t/h）
第一章 循环流化床锅炉概述
第一节 循环流化床锅炉发展发展状况 三、山西循环流化床锅炉现状
2 130～240 t/h 级CFB锅炉的情况
2.3 侯马晋田电厂安装有两台哈尔滨锅炉厂引进 Alstom公司的循环流化床技术进行基础设计和制 造的型号为HG-220/9.8 CFB锅炉，于2002～2003 年4月先后投产。 2.4 山西平朔煤矸石电厂2×220 t/h循环流化床 锅炉#1炉于2004年12月26日通过72 小时试运。
6、燃料粒比度
燃料各粒径的颗粒占总量的份额之比称作粒比度。又称燃 料颗粒特性。按着粒比度在坐标图上作出的是一条连续的 曲线。称作颗粒特性曲线。
第三章 循环流化床锅炉基本原理
第一节 基本概念 7、流态化
当气体或液体以一定的速度流过固体颗粒层，并且气体 或液体对固体颗粒产生的作用力与固体颗粒所受的其他 外力相平衡，固体颗粒层会呈现出类似于液体状态的现 象。这种操作状态称为流态化。 8、流化速度 是指床料或物料流化时动力流体（一次风）的速度。也 称空塔速度。（u=Q/A）
第三章 循环流化床锅炉基本原理
第四章 循环流化床锅炉主要燃 烧设备及系统
第六章 循环流化床锅炉的运行
第一章 循环流化床锅炉概述
第一节 循环流化床锅炉发展状况
一、煤燃烧技术的发展
19世纪80年代
固定床层燃技术
20世纪30年代
20世纪60年代末 至70年代初期
效率问题
煤粉燃烧技术
污染问题
第一代
流化床煤燃烧 技术（鼓泡床）
鼓泡床问题
20世纪80年代
第二代
流化床煤燃烧技 术（循环流化床）
第一章 循环流化床锅炉概述
第一节 循环流化床锅炉发展发展状况
二、我国流化床燃烧技术的发展
1965年
第一台流化床锅炉在广东茂名投产
备注：工业鼓泡床锅炉，燃用油母页岩
1988年11月 第一台循环流化床锅炉在山东明水热 电厂投产（35t/h）
第一章 循环流化床锅炉概述
第一节 循环流化床锅炉发展发展状况 三、山西循环流化床锅炉现状
2 130～240 t/h 级CFB锅炉的情况
2.3 侯马晋田电厂安装有两台哈尔滨锅炉厂引进 Alstom公司的循环流化床技术进行基础设计和制 造的型号为HG-220/9.8 CFB锅炉，于2002～2003 年4月先后投产。 2.4 山西平朔煤矸石电厂2×220 t/h循环流化床 锅炉#1炉于2004年12月26日通过72 小时试运。
6、燃料粒比度
燃料各粒径的颗粒占总量的份额之比称作粒比度。又称燃 料颗粒特性。按着粒比度在坐标图上作出的是一条连续的 曲线。称作颗粒特性曲线。
第三章 循环流化床锅炉基本原理
第一节 基本概念 7、流态化
当气体或液体以一定的速度流过固体颗粒层，并且气体 或液体对固体颗粒产生的作用力与固体颗粒所受的其他 外力相平衡，固体颗粒层会呈现出类似于液体状态的现 象。这种操作状态称为流态化。 8、流化速度 是指床料或物料流化时动力流体（一次风）的速度。也 称空塔速度。（u=Q/A）
循环流化床锅炉本体结构原理讲义及其发展ppt课件
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
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分级燃烧是抑制NOX生成非常有效的手段。一次空气从底部给入， 它供应燃烧所需氧量的50－60％，二次风在离一次风有一定距离的炉膛 上方给入。在二次风给入的水平，炉膛气氛由还原性转变成氧化性。燃 料挥发分逸出和着火发生在贫氧区，因此NOX总体排放量降低。
• 3.负荷调节性能好
–低负荷下仍可保持燃烧稳定； –负荷调节比达4：1，甚至可以压火备
• 流化床具有流体的某些性质
流化床类似流体的性质：
– 任一高度静压等于 此高度以上固体颗 粒重量
– 大而轻的物体浮在 床表面
– 床表面总保持水平 – 连通器作用
• “床”——反应场 所，支承物料（床
形物：机床;车床;流 化床;河床;苗床）
第一代流化床锅炉 —鼓泡床锅炉
二十世纪60年代初，出现了 “流化床锅炉”。
——循环流化床锅炉
“循环”的概念——飞 出炉膛的物料被气固分 离器收集，返回炉膛， 循环燃烧和利用。
• 循环流化床锅炉在保留 沸腾床锅炉的优点的基 础上，克服了其不足的 方面。
循环流化床锅炉的结构特点
• 1、炉膛 • 2、旋风分离器 • 3、过热器 • 4、外置式换热器 • 5、煤仓 • 6、返料装置 • 7、石灰石进料口 • 8、灰冷却器 • 9、省煤器 • 10、空气预热 • 11、除尘器 • 12、引风机 • 13、尾部烟道 • 14、汽包
• 汽冷式旋风分离器分离的床料和灰向下流经衬 有耐火材料的回料立管排出到“J”阀。 “J”阀 有两个关键功能，使再循环床料从旋风分离器 连续稳定的回送到炉膛，提供旋风分离器的负 压和下燃料室正压之间的密封。分离器的静压 非常接近大气压，而燃料回料点由于一次风和 二次风，压力非常高，故必须实现他们之间的 密封，否则，燃烧室烟气将回流到分离器。 “J”阀通过分离器底部出口的物料在立管中建 立的料位差，来实现这个目的，物料返送的动 力源于回料器上升段和下降段的不同配风，使 上升段和下降段呈现不同的流态化
• 流化床NOx生成量为煤粉燃烧的1/3— 1/4
低NOx排放的原因：
a.低温燃烧，减少热力型NOx生成
1200 oC以下时，热力型NOx生 成不明显； （煤粉炉因燃烧 温度高，热力型NOx占总NOx 生成量的25%-30%）
b.分级燃烧，减少燃料型NOx生成
空气分级供入，浓相区处于还原性气氛，抑 制燃料型NOx生成
• 2、耐火材料用高密度销钉固定，不易 脱落，运行安全可靠。
• 3、锅炉启动速度不受耐火材料升温速 度的限制，负荷调节快捷，启动迅速， 同时旋风分离器的蓄热量也大为降低， 锅炉启动时节省燃料。
• 旋风分离器中心筒采用耐高温、耐腐蚀 的奥氏体钢，可靠性较高。
• 与炉膛之间胀差小，结构简单，具有更 可靠的密封性。
• 汽冷式旋风分离器外壁温度较低，锅炉 散热损失减小，可提高锅炉效率，降低 运行成本。
• 其缺点是结构复杂，工艺要求高，成本 高，价格贵。
蒸汽冷却的旋风分离器
燃烧室、回料阀、分离器共同构成了
循环流化床锅炉的——
物料循环系统
分离器
燃烧室
回料阀
与鼓泡床相比，循环流化床锅炉有以下优势
• 1、燃烧效率提高（可达97.599%)
• 炉膛温度为最佳脱硫反应温度850 oC
–脱硫最佳温度：850-870 oC； （但煤粉炉在此温度下不能稳定燃烧，所以其
脱硫不能保持在最佳反应温度下进行。）
–2）减少NOx排放
• 燃煤NOx 的主要来源：
–燃料型：挥发分中的有机氮、固 定碳中的碳基氮被氧化； » 氧化性气氛中容易生成
–热力型：空气中的氮在高温下被 氧化。 » 高温下容易生成
用。
• 4.灰渣综合利用性能好
–低温燃烧后的灰渣没有经历烧结过程， 活性好，非常适合做水泥填料
– 鼓泡床锅炉的缺点：
• 1.燃烧损失大
–燃料宽筛分（0-10mm)，未燃尽细颗 粒飞出量大
• 2.埋管磨损严重
–为了控制密相区床温，密相区布置 有埋管，但其磨损问题不易解决
• 3.大型化受到限制
CaSO4
• 我国大型循环流化床锅炉
循环流化床锅炉三大核心部件 —燃烧室、分离器、回料阀
旋风分离器
燃烧室 布风板
回料阀
GotoLast
一、燃烧室
炉膛
水冷风室
燃烧室的组成
• 燃烧室由水冷壁前墙、后墙、两侧墙构 成，分为风室水冷壁、水冷壁下部组件、 水冷壁上部组件、水冷壁中部组件、水 冷蒸发屏。
1、锅炉炉膛
– 炉膛沿高度基本恒温（850 oC ）， 延长了燃烧时间；
– 物料通过分离器多次循环回炉内， 延长了燃烧时间；
• 2、没有埋管，彻底解决埋管 磨损问题
– 密相区燃烧份额小，不需埋管即 可控制床温；
与鼓泡床相比，循环流化床锅炉有以下优势
• 3、为大型化提供了可能
– 燃烧、传热不仅仅局限于浓相区， 炉膛截面热负荷提高2-3倍，更易 实现大型化；
3、风帽
风帽是循环流化床锅炉的布风装置，安装于布风板 上，将一次风机送来的一次风高速均匀的送入炉膛，
用以流化炉内床料
风帽的种类
• 风帽作为循环流化床锅炉的重要部件之 一,对锅炉的安全运行起着重要的作用。 常用的风帽主要有：大直径T型风帽、大 直径钟罩型风帽、小直径蘑茹状风帽、 小直径柱状风帽、定向“7”字型风帽
• 4、脱硫剂利用率提高
– 脱硫剂颗粒变细（0.1-0.3mm）， 利用率提高；
– SO2气体在燃烧区停留时间延长；
• 鼓泡床1-2s，循环流化床3-4s;
– 脱硫剂循环利用，停留时间延长。
脱硫模拟演示
循环流化床实验演示 及 与鼓泡床的对比
鼓泡床
循环床
循环流化床锅炉的工作过程
• （2）按进口温度分类
–高温分离 –中温分离 –低温分离
• （3）按是否冷却分类
–绝热式 –水（汽）冷式
分类
• 通常是以上分类的组合
–离心式高温绝热分离器 –高温水（汽）冷分离器 –中温组合式分离器
旋风分离器工作原理
• 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
回料阀内部
三、分离器
作用
• 分离器是循环流化床锅炉 的核心部件之一。其主要 作用是将大量的高温固体 物料从炉膛出口的气流中 分离出来。通过返料装置 送回炉膛，以维持燃烧室 快速流态化状态，燃料剂 和脱硫剂多次循环，反复 燃烧和反应。
分离器的种类
• （1）按分离原理分类
–离心分离 –惯性分离 –组合分离
2、水冷布风板
水冷壁管拉稀成 膜式板，折向后墙； 焊接罩式风帽， 共同构成水冷布风 板；
布风板的作用
• 作用有二：一是支撑物料；二是使布风 板下方的风室起到匀压作用，让通过布 风板的气流速度趋向均匀一致，以维持 流化床层的稳定。
布风板阻力的要求
–布风板阻力越大， 布风越均匀
–布风板阻力应为床 层阻力的25%—30% 才可维持床层稳定 运行
旋风分离器的 旋流示意图
旋风分离器
• 组成及结构特 点
– 进口段 – 圆筒体 – 锥体 – 中心筒
旋风分离器
影响旋风分离器分离效率的因素
• 进口速度 • 筒体直径 • 颗粒浓度 • 颗粒大小
旋风分离器
• 汽冷式旋风分离器相比较其它形 式的分离器，具有以下的优点：
• 1、耐火材料的用量大大减少，不仅能 缩短启停时间和承担一定的热负荷，也 降低了维护检修的费用。
“流化床锅炉”——燃料在流化 状态下进行燃烧的锅炉叫流化 床锅炉。
早期的鼓泡床锅炉
• 鼓泡床锅炉特点：
• 燃料颗粒大，流化 风速低
• 床层中有明显的气 泡
• 气固两相类似沸腾 的水
• 被称为鼓泡床锅炉 或沸腾炉
鼓泡床实验演示
鼓泡床锅炉的工作原理 沸腾燃烧
燃烧温度：850-950 oC
鼓泡床锅炉的主要部件： 布风板 风室 埋管受热面 冷渣口与溢流口
• 非机械阀无需任何外界机械力的作用，仅采用 气体推动固体颗粒运动，高温工作条件下简单、 可靠地输送固体物料。非机械阀的形式主要包 括L阀、V阀、换向密封阀、J阀、H阀等
返料装置工作示意图
高压流化风
工作过程
小循环量
大循环量
返 料 装 置 布 风 板 结 构
三 维 动 画
(
)
• J阀回料器的结构及工作过程
流化床基本概念
• “流化”——流态化
• 当流体（液体、气体）向上流 过固体颗粒床层时，其速度增大 到一定值后，颗粒被流体的摩擦 力所承托，呈现飘浮状态，颗粒 可以在床层中自由运动，这种状 态称为“流态化”。
• 按流化介质的不同可分为 液-固流态化、气-固流态化。
• 燃煤流化床属气固流态化范 畴。
• 炉膛高度：
»保证分离器不能捕集的细粉在炉膛内一 次通过时全部燃烧尽；
»炉膛高度应能够容纳全部或大部分蒸发 受热面或过热受热面；
»保证回料机构料腿一侧有足够的静压头， 使返料能够连续均匀地进行；
»保证锅炉在设计压力有足够的自然循环； »炉膛高度和循环流化床锅炉的尾部烟道
内布置的对流受热面所需高度相一致； »应能保证脱硫所需最短气体停留时间
–截面热负荷低，为煤粉炉的1/4，如
一台400t/h的鼓泡床截面积约200m2
• 4.脱硫剂利用效率低
–脱硫剂颗粒大(细颗粒易飞出），利
用率低
CaO
• 这些问题的存在使 流化床煤燃烧技术 的发展一度受到限 制；
• 但其固有的优点如 燃料适应性广、清 洁燃烧特性使得人 们不忍放弃它；
第二代流化床锅炉— 循环流化床锅炉
鼓泡可以燃烧各种煤、煤矸石、焦 碳、油页岩、垃圾等（劣质燃 料）
• 3.负荷调节性能好
–低负荷下仍可保持燃烧稳定； –负荷调节比达4：1，甚至可以压火备
• 流化床具有流体的某些性质
流化床类似流体的性质：
– 任一高度静压等于 此高度以上固体颗 粒重量
– 大而轻的物体浮在 床表面
– 床表面总保持水平 – 连通器作用
• “床”——反应场 所，支承物料（床
形物：机床;车床;流 化床;河床;苗床）
第一代流化床锅炉 —鼓泡床锅炉
二十世纪60年代初，出现了 “流化床锅炉”。
——循环流化床锅炉
“循环”的概念——飞 出炉膛的物料被气固分 离器收集，返回炉膛， 循环燃烧和利用。
• 循环流化床锅炉在保留 沸腾床锅炉的优点的基 础上，克服了其不足的 方面。
循环流化床锅炉的结构特点
• 1、炉膛 • 2、旋风分离器 • 3、过热器 • 4、外置式换热器 • 5、煤仓 • 6、返料装置 • 7、石灰石进料口 • 8、灰冷却器 • 9、省煤器 • 10、空气预热 • 11、除尘器 • 12、引风机 • 13、尾部烟道 • 14、汽包
• 汽冷式旋风分离器分离的床料和灰向下流经衬 有耐火材料的回料立管排出到“J”阀。 “J”阀 有两个关键功能，使再循环床料从旋风分离器 连续稳定的回送到炉膛，提供旋风分离器的负 压和下燃料室正压之间的密封。分离器的静压 非常接近大气压，而燃料回料点由于一次风和 二次风，压力非常高，故必须实现他们之间的 密封，否则，燃烧室烟气将回流到分离器。 “J”阀通过分离器底部出口的物料在立管中建 立的料位差，来实现这个目的，物料返送的动 力源于回料器上升段和下降段的不同配风，使 上升段和下降段呈现不同的流态化
• 流化床NOx生成量为煤粉燃烧的1/3— 1/4
低NOx排放的原因：
a.低温燃烧，减少热力型NOx生成
1200 oC以下时，热力型NOx生 成不明显； （煤粉炉因燃烧 温度高，热力型NOx占总NOx 生成量的25%-30%）
b.分级燃烧，减少燃料型NOx生成
空气分级供入，浓相区处于还原性气氛，抑 制燃料型NOx生成
• 2、耐火材料用高密度销钉固定，不易 脱落，运行安全可靠。
• 3、锅炉启动速度不受耐火材料升温速 度的限制，负荷调节快捷，启动迅速， 同时旋风分离器的蓄热量也大为降低， 锅炉启动时节省燃料。
• 旋风分离器中心筒采用耐高温、耐腐蚀 的奥氏体钢，可靠性较高。
• 与炉膛之间胀差小，结构简单，具有更 可靠的密封性。
• 汽冷式旋风分离器外壁温度较低，锅炉 散热损失减小，可提高锅炉效率，降低 运行成本。
• 其缺点是结构复杂，工艺要求高，成本 高，价格贵。
蒸汽冷却的旋风分离器
燃烧室、回料阀、分离器共同构成了
循环流化床锅炉的——
物料循环系统
分离器
燃烧室
回料阀
与鼓泡床相比，循环流化床锅炉有以下优势
• 1、燃烧效率提高（可达97.599%)
• 炉膛温度为最佳脱硫反应温度850 oC
–脱硫最佳温度：850-870 oC； （但煤粉炉在此温度下不能稳定燃烧，所以其
脱硫不能保持在最佳反应温度下进行。）
–2）减少NOx排放
• 燃煤NOx 的主要来源：
–燃料型：挥发分中的有机氮、固 定碳中的碳基氮被氧化； » 氧化性气氛中容易生成
–热力型：空气中的氮在高温下被 氧化。 » 高温下容易生成
用。
• 4.灰渣综合利用性能好
–低温燃烧后的灰渣没有经历烧结过程， 活性好，非常适合做水泥填料
– 鼓泡床锅炉的缺点：
• 1.燃烧损失大
–燃料宽筛分（0-10mm)，未燃尽细颗 粒飞出量大
• 2.埋管磨损严重
–为了控制密相区床温，密相区布置 有埋管，但其磨损问题不易解决
• 3.大型化受到限制
CaSO4
• 我国大型循环流化床锅炉
循环流化床锅炉三大核心部件 —燃烧室、分离器、回料阀
旋风分离器
燃烧室 布风板
回料阀
GotoLast
一、燃烧室
炉膛
水冷风室
燃烧室的组成
• 燃烧室由水冷壁前墙、后墙、两侧墙构 成，分为风室水冷壁、水冷壁下部组件、 水冷壁上部组件、水冷壁中部组件、水 冷蒸发屏。
1、锅炉炉膛
– 炉膛沿高度基本恒温（850 oC ）， 延长了燃烧时间；
– 物料通过分离器多次循环回炉内， 延长了燃烧时间；
• 2、没有埋管，彻底解决埋管 磨损问题
– 密相区燃烧份额小，不需埋管即 可控制床温；
与鼓泡床相比，循环流化床锅炉有以下优势
• 3、为大型化提供了可能
– 燃烧、传热不仅仅局限于浓相区， 炉膛截面热负荷提高2-3倍，更易 实现大型化；
3、风帽
风帽是循环流化床锅炉的布风装置，安装于布风板 上，将一次风机送来的一次风高速均匀的送入炉膛，
用以流化炉内床料
风帽的种类
• 风帽作为循环流化床锅炉的重要部件之 一,对锅炉的安全运行起着重要的作用。 常用的风帽主要有：大直径T型风帽、大 直径钟罩型风帽、小直径蘑茹状风帽、 小直径柱状风帽、定向“7”字型风帽
• 4、脱硫剂利用率提高
– 脱硫剂颗粒变细（0.1-0.3mm）， 利用率提高；
– SO2气体在燃烧区停留时间延长；
• 鼓泡床1-2s，循环流化床3-4s;
– 脱硫剂循环利用，停留时间延长。
脱硫模拟演示
循环流化床实验演示 及 与鼓泡床的对比
鼓泡床
循环床
循环流化床锅炉的工作过程
• （2）按进口温度分类
–高温分离 –中温分离 –低温分离
• （3）按是否冷却分类
–绝热式 –水（汽）冷式
分类
• 通常是以上分类的组合
–离心式高温绝热分离器 –高温水（汽）冷分离器 –中温组合式分离器
旋风分离器工作原理
• 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
回料阀内部
三、分离器
作用
• 分离器是循环流化床锅炉 的核心部件之一。其主要 作用是将大量的高温固体 物料从炉膛出口的气流中 分离出来。通过返料装置 送回炉膛，以维持燃烧室 快速流态化状态，燃料剂 和脱硫剂多次循环，反复 燃烧和反应。
分离器的种类
• （1）按分离原理分类
–离心分离 –惯性分离 –组合分离
2、水冷布风板
水冷壁管拉稀成 膜式板，折向后墙； 焊接罩式风帽， 共同构成水冷布风 板；
布风板的作用
• 作用有二：一是支撑物料；二是使布风 板下方的风室起到匀压作用，让通过布 风板的气流速度趋向均匀一致，以维持 流化床层的稳定。
布风板阻力的要求
–布风板阻力越大， 布风越均匀
–布风板阻力应为床 层阻力的25%—30% 才可维持床层稳定 运行
旋风分离器的 旋流示意图
旋风分离器
• 组成及结构特 点
– 进口段 – 圆筒体 – 锥体 – 中心筒
旋风分离器
影响旋风分离器分离效率的因素
• 进口速度 • 筒体直径 • 颗粒浓度 • 颗粒大小
旋风分离器
• 汽冷式旋风分离器相比较其它形 式的分离器，具有以下的优点：
• 1、耐火材料的用量大大减少，不仅能 缩短启停时间和承担一定的热负荷，也 降低了维护检修的费用。
“流化床锅炉”——燃料在流化 状态下进行燃烧的锅炉叫流化 床锅炉。
早期的鼓泡床锅炉
• 鼓泡床锅炉特点：
• 燃料颗粒大，流化 风速低
• 床层中有明显的气 泡
• 气固两相类似沸腾 的水
• 被称为鼓泡床锅炉 或沸腾炉
鼓泡床实验演示
鼓泡床锅炉的工作原理 沸腾燃烧
燃烧温度：850-950 oC
鼓泡床锅炉的主要部件： 布风板 风室 埋管受热面 冷渣口与溢流口
• 非机械阀无需任何外界机械力的作用，仅采用 气体推动固体颗粒运动，高温工作条件下简单、 可靠地输送固体物料。非机械阀的形式主要包 括L阀、V阀、换向密封阀、J阀、H阀等
返料装置工作示意图
高压流化风
工作过程
小循环量
大循环量
返 料 装 置 布 风 板 结 构
三 维 动 画
(
)
• J阀回料器的结构及工作过程
流化床基本概念
• “流化”——流态化
• 当流体（液体、气体）向上流 过固体颗粒床层时，其速度增大 到一定值后，颗粒被流体的摩擦 力所承托，呈现飘浮状态，颗粒 可以在床层中自由运动，这种状 态称为“流态化”。
• 按流化介质的不同可分为 液-固流态化、气-固流态化。
• 燃煤流化床属气固流态化范 畴。
• 炉膛高度：
»保证分离器不能捕集的细粉在炉膛内一 次通过时全部燃烧尽；
»炉膛高度应能够容纳全部或大部分蒸发 受热面或过热受热面；
»保证回料机构料腿一侧有足够的静压头， 使返料能够连续均匀地进行；
»保证锅炉在设计压力有足够的自然循环； »炉膛高度和循环流化床锅炉的尾部烟道
内布置的对流受热面所需高度相一致； »应能保证脱硫所需最短气体停留时间
–截面热负荷低，为煤粉炉的1/4，如
一台400t/h的鼓泡床截面积约200m2
• 4.脱硫剂利用效率低
–脱硫剂颗粒大(细颗粒易飞出），利
用率低
CaO
• 这些问题的存在使 流化床煤燃烧技术 的发展一度受到限 制；
• 但其固有的优点如 燃料适应性广、清 洁燃烧特性使得人 们不忍放弃它；
第二代流化床锅炉— 循环流化床锅炉
鼓泡可以燃烧各种煤、煤矸石、焦 碳、油页岩、垃圾等（劣质燃 料）