第2讲循环流化床锅炉的构造及工作原理

罗茨风机出力可自动 调节，返料灰多风压自动 加大，返料灰少风压自动 减小。
返料风机采用的运行 方式：
一用一备（220t/h以下锅炉） 两用一备（220t/h以上锅炉）
实例：HG-440t/h回料阀
• 回料阀为U型阀，并采 用了分叉管技术。
• 两个阀体水平夹角为 105°布置。
• 循环物料返回点和燃料 供入点增加
• 床上油枪点火：
• 生物质给料口：和煤 一起，单独。
• 埋管：CFB没有。
• 浓相区最底部： 水冷 布风板（床）
炉膛内重要参数
• 炉膛温度：850--950℃ • 炉膛设计安全压力：2450
Pa • MFT保护定置：1500Pa（经
验） • 最高承受压力：8900Pa • 料层压差（浓相段压差）
组成：
回料装置一般由上料退、回料阀 和下料腿组成。
作用：
（1）形成稳定的灰循环（料位重 力压差） （2）防止烟气反窜 （3）将负压区的灰送到正压区
思考：
物料怎样实现从压力低的 分离器流向压力高的炉膛？
物料回送机构——回料阀（非机械阀）
U型阀
U型阀工作过程
回料阀的作用
• 防止烟气反窜 • 形成自平衡送灰
炉膛浓相区的结构布置
• 给煤口：距布风板1.5-2.0米
• 回灰口：距布风板1.5— 2.0米（45度变30度）
• 二次风口：上二次风距布 风板3--5米。下二次风距 布风板1.7--2.5米
• 播煤风口：扁矩形
• 压力测点：两层或三层布 置
• 温度测点：两层或三层布 置
• 石灰石入口：单独送 人、和煤一起送、和 回料一起送或走二次 风口
表面为耐磨 耐火材料层
高温绝热旋风分离器的优缺点
• 优点
– 结构简单 – 分离效率高
• 缺点
– 热惯性大，启动时间长 – 易结焦 – 体积庞大，布置困难
为克服上述缺点，冷却型高温旋风分离器诞生了。
汽（水）冷分离器
结构特点
– 汽冷（水冷）
优缺点 • 优点
– 热惯性小，启动时间短 – 不易结焦
• 缺点
炉膛的作用
流化——燃烧——传热
炉膛换热型式: 对流换热和辐射换热 主要以对流换热为主
方形燃烧室结构：
炉膛四周由水冷壁围成 。为防止烟气和物料向外泄露 ，一般采用膜式水冷壁。这种 结构的常常与风室、布风板连 成一体，悬吊在锅炉刚架上， 可以上下自由膨胀。
为了减轻水冷壁受热面的 磨损，目前已投运的锅炉均在 炉膛下部密相区水冷壁内侧衬 有耐磨耐火材料，厚度一般小 于或等于50mm，高度根据锅炉 容量大小和流化状态确定。一 般在2~4m范围内。
物料分离器的作用：
是将大量的高温固体 物料从烟气中分离出来， 送回到燃烧室，以维持燃 烧室内较高的固体颗粒浓 度，并保证燃料和脱硫剂 多次循环和反复燃烧。
物料分离器的分类
（1）按分离原理分类
– 离心分离 （常用） – 惯性分离 – 组合分离
（2）按进口温度分类
– 高温分离 （常用） – 中温分离 – 低温分离
• 减少尾部受热面的磨损 • 再生脱硫 • 回收可燃质，提高燃烧
效率 • 调节床温 • 调节床压 • 调节负荷（调节燃烧） • 调节汽温 • 调节汽压
小循环量
大循环量
容积式风机提供返料风
返料风的要求：
• 压头高、流量小 • 流量基本不随压头变化
容积式风机 如：罗茨风机
罗茨风机工作原理
罗茨风机工作方式
风帽分类：
（1）小孔径风帽
（2）大孔径风帽
常用的风帽为大孔径钟罩式 风帽
风帽设计参数
• 设计风帽阻力： 由三部分阻力组成，
一般在2500Pa--3500Pa 之间 • 风帽孔型：
水平（系数1.95）或 下倾10度（系数1.65 • 风帽开孔率：
3%--3.5%
例：HG风帽
HG水冷布风板
HG风帽
风室
二、布风装置
流化床布风装置主要由布 风板（包括花板和风帽）、隔 热层、风室和风道组成。 布风装置的主要作用有： （1）支撑床料。 （2）均匀布风。 （3）流化床料。 （4）及时排出流化性能差、 在布风板上沉积的大颗粒，避 免流化分层。
布风板
对布风板的要求是:
• 布风板阻力越大，布风越 均匀。
• 布风板阻力应为床层阻力 的24%--30%才可维持床层 稳定运行。
正常燃烧时，在一次风机的作用下，具有一定数量和动 能的空气，经床下启动燃烧器、水冷风室、床上风帽，将床 上物料（煤+炭火+返料灰+石灰石）吹起来，较大的颗粒在 其自身重力作用下向下跌落，与吹起来的粒子发生碰撞、产 生破碎，不断更新粒子的燃烧外表面，使燃烧即快又好。在 上升的火焰和炭火流中，既有分子团的不断形成与扩散，又 有物料的强烈碰撞与返混，使燃烧的炭火流就像金色的喷泉 充满整个炉膛空间。由于流化速度比较高，离开炉膛的烟气 要带走一定数量的灰，经过旋风分离器、上料腿、回料阀、 下料腿，再一次回到床上参加流化、燃烧、传热，顾名思义 ，叫循环流化床锅炉。
布风板上安装风帽、砌筑隔 热层。 隔热层分三层砌筑： 密封层 32mm 绝热层 60mm 不大于135mm 耐火层 不大于35mm
布风板的型式
风帽
风帽的作用：是使进入流化 床的空气产生第二次分流并 具有一定的动能，以减少初 始气泡的生成和使底部粗颗 粒产生强烈的扰动，避免粗 颗粒的沉积，减少冷渣含碳 损失。风帽还有产生足够的 压降、均匀布风的作用。
第2讲 循环流化床锅炉的构造及 工作原理
一 燃烧室的结构型式 二 布风装置 三 点火装置 四 物料分离器 五 固体物料回送装置
一、燃烧室（又称炉膛）的结构型式
炉膛结构主要由以下三种：
（1）圆形炉膛 （2）方形炉膛 又分为正方形和 长方形两种 （3）下圆上方型 常见的为方形炉膛结构。 方形结构的炉膛的优点是密封好， 锅炉体积相对较小，锅炉启动速度 快。启动时间一般仅是由耐火砖砌 筑的炉膛锅炉的1/3~1/4。 缺点是水冷壁磨损较大。
– 制造工艺复杂，昂贵
为克服水（汽）冷型旋风分离器制造工 艺复杂缺点，方形分离器诞生了。
方形分离器
结构特点
– 方形
炉膛
优缺点
• 优点
– 不易结焦
– 制造工艺简单
– 成本低
• 缺点
– 分离效率
炉膛
方 形 分 普通旋风分离器 离 器
方形分离器的改进
带加速段
切角
小结：三代分离器（离心式）
五、固体物料回送装置
（2）试投燃料 间断投煤
（3）过渡到正常运行
床下启动燃烧器必须设置 火检（FSSS--MFT），防 止爆炸。
点火燃烧器
床上点火燃烧器
作用： • 点火助燃 • 低负荷稳燃(自
动)
床下点火燃烧器
作用： • 点火（手动、远
控、自动） • 低负荷稳燃(自
动)
大型循环流化床锅炉采用的风道燃烧器
四、物料分离器
炉膛的结构及形状
• 瘦而高，净高大于25米 ，最低也要大于23米。
• 炉膛为矩形，深度不大 于4.6米。（考虑二次风 的穿透能力，裤衩型）
• 中小型CFB锅炉，炉顶倾 角为7度。
• 浓相区水冷壁倾角为72 度，给煤口入口倾角为 45度。
• 下部为浓相区--流化速度 4-5米。
• 上部为稀相区--流化速度 5-6米。
• 炉膛四周是鳍片式水冷壁 ，一般外径为60或57mm,壁 厚为5mm。 材质为20G，节 距为80或100mm,鳍片厚度 为6mm。
炉膛中的设备
• 水冷屏：116MW热水和小型 锅炉不需要
• 汽冷屏：完成过热热需要 ，小型锅炉有些有设计
• 水冷屏+汽冷屏：蒸发量在 220t/h以上锅炉有设计
• 煤泥入口：在炉膛顶部 • 二次风入口：在6--9米 • 返料口：在6--7米
回料阀的阻 力：
回料阀空床阻力4000帕-5000帕左右
回料阀的内部工作状 态：
回料器内的两个状态（松 动、流化）
CFBቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ炉燃烧过程中的七个状态
• 炉膛浓相区--------紊流状态 • 炉膛稀相区--------高速流化状态 • 旋风分离器--------旋转状态 • 上料腿------------移动状态（不是流动） • 回料器------------鼓泡状态+流化状态 • 下料腿------------流动状态
大型CFB锅炉回料阀结构（外置床）
风室的作用：起到均流和稳 压的作用，使气体从风室进 入后降低流速，将动压变为 静压。
对风室的要求：
（1）具有一定的强度和较好 的气密性，在工作条件下不 变形、不漏风。
（2）具有较好的均流和稳压 作用。
（3）结构简单，便于维护检 修，且风室应设有检修门和 放渣门。
三、点火装置
点火过程:
（1）床料加热 固定床点火 流化床点火
实例： HG-440t/h CFBB旋风分离器
• 外径：8084mm • 内径：7360mm • 进口：下倾10° • 中心筒偏置 • 中心筒呈倒锥形 • 进口外缘加帽檐
分离器内部重要部件——中心筒
高温绝热旋风分离器
组成及结构特点
• 进口段（导流加速段） • 圆筒体 • 锥体 • 中心筒
高温绝热式旋风分离器 筒体结构
6000--9000Pa，点火时 4000Pa（经验） • 炉膛压差（稀相段压差） 50--1500Pa（经验） • 炉膛出口负压：20--50Pa
浓相段浇注料
• 浇注料作用：防磨（延长 炉子寿命），保证浓相区 温度
• 浇注料厚度：60—80mm
锅炉大型化后炉膛的变化
CFB锅炉炉膛内部的燃烧过程
自平衡回料原理