循环流化床锅炉第章循环流化床锅炉概述63页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

循环流化床锅炉简介配图精编版
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联

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

循环流化床锅炉第章循环流化床锅炉概 述
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
Байду номын сангаас
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭

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

• 汽包内装有旋风分离器，多孔板、波形板等汽水分离装置。还设有加药、排污装置，减少
蒸汽中的含盐量，保证蒸汽品质。另外装有水位计、压力表、安全阀等安全附件。
• 过热器系统及其调温装置 • 辐射和对流相结合，并配以二级喷水减温器的过热器系统。饱和蒸汽从汽包由4根
φ159×12的管子引至尾部包墙的两侧上集箱，随后下行，流经两侧过热器包墙。再由转角 集箱进入后包墙、顶包墙和前包墙（包墙管均为φ51×5），前包墙出口下集箱作为低温过 热器入口集箱，低温过热器φ38×5光管顺列布置。过热蒸汽从低温过热器出来后，经连接 管进入一级喷水减温器进行粗调，减温可以通过调节减温水量来实现。过热蒸汽经一级减 温后进入屏式过热器，屏式过热器布置在炉膛上部，采用φ42×6，12Cr1MoVG的管子， wing-wall结构形式，使屏过不会产生磨损，再经连接管交叉后引至二级喷水减温器进行细 调，最后经高温过热器加热后引入出口集箱，高温过热器采用φ38×5，12Cr1MoVG与 12Cr2MoWVTiB的管子。减温水调节范围控制在减温水设计值的50～150%
• (2)后水冷壁上部两侧管子在炉膛出口处向分离器侧外突出形成导流加速段，下部锥体处部分
管子对称让出二只返料口。前水冷壁下方有3只加煤口，炉顶设有检修孔和一个加煤泥口,侧 水冷壁下部设置供检修用的专用人孔，炉膛密相区前后侧水冷壁还布置有一排二次风喷口。
• (3)前、后、侧水冷壁分成四个循环回路，由汽包底部水空间引出2根φ426×28集中下降管，
• （2）布风装置 • 风室由向前弯的后水冷壁及两侧水冷壁组成，风室内浇注100mm厚的中质保温混凝土。防止点火时
鳍片超温，并降低风室内的水冷度。
• 燃烧室一次风从左右两侧风道引入风室。风室与炉膛被布风板相隔，布风板系水冷壁与扁钢焊制而成，

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）

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；
50
51

l 当u≥ ut时，颗粒层处于流化形状，固体颗 粒开场被吹得上下翻腾，其空隙率由流化速度、颗 粒直径和料层温度等参数确定。
l 当u足够大时，大量颗粒被悬浮带走，此时 ε→1。
临界流化速度
宽筛分颗粒分类与特性
l C类颗粒：<20，颗粒间相互粘附力大，难流化 ，易出现喷流。
l A类颗粒：20～90，很易流化，气固混合良好 。
固定床是构成流态化前的一个必经阶段， 在固定床的根底上随气流速度增大，将呈现出 不同的流化形状，表现出不同的流态特征。
鼓泡床
初试流态化后继续增大风速，超越临界流化风量 的空气以气泡方式流过床层，气泡不断上升、合并、 破裂，对床层产生扰动，直观形状似液体沸腾，这一 形状称为鼓泡床。鼓泡床随风速增大，空隙率增大， 床压出现较明显动摇。
快速床
对于湍流床，继续提高流化风速，颗粒夹带量越 大，床层界面越弥散，在没有颗粒补入的情况下， 床层颗粒将被很快吹空，为维持床层，必需向床中 补充颗粒。
其特征为：无气泡和密相界面，颗粒密度呈下浓 上稀形状，存在颗粒成团与返混景象。
l 在流动构造方面，存在典型的环状流动，即在 床层中心区向上、在边壁区向下，产生颗粒返混景 象，构成内循环。另外，存在很高的气固相对速度 。
熄灭室 物料分别器 回料器
循环流化床的压力平衡
P床+P分1+P分2+P腿+P阀=0 P腿=-〔P床+P分1+P分2+P阀〕
三.循环循环流流化化床床的的传热与传质
物料平衡
120
粒 度 分 布Pi % / m m 分 级 分 离 效％率
90 分离器人口灰
循环灰
60
飞灰
排渣
30
分离效率

环燃烧。
返料器的设计需考虑颗粒的流动 性和输送效率，以确保锅炉的稳 定运行。
03
返料器的结构和性能对于循环流 化床锅炉的燃烧效率和灰渣处理
具有重要影响。
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受热面
受热面是循环流化床锅炉中用于吸收热量的部分， 通常包括水冷壁、过热器和省煤器等。
受热面的设计需考虑热效率、传热系数和耐久性 等因素，以确保锅炉的安全、高效运行。
垃圾发电
循环流化床锅炉利用城市垃圾进 行发电，能够实现垃圾的资源化 利用，减少环境污染。
供热应用
集中供热
循环流化床锅炉在城市集中供热系统中用于提供热水和蒸汽，满足城市居民和企 事业单位的用热需求。
区域供热
循环流化床锅炉在区域供热系统中用于提供热量，满足特定区域内建筑物和设施 的采暖和热水需求。
05 循环流化床锅炉的未来发 展
受热面的结构和材料对于循环流化床锅炉的性能 和寿命具有重要影响。
03 循环流化床锅炉的优点与 缺点
优点
高燃烧效率
循环流化床锅炉采用流态化燃烧方式，具有较高的燃烧效率，能够有 效地降低能源消耗。
低污染排放
循环流化床锅炉采用低温燃烧和分级燃烧技术，能够降低氮氧化物、 硫氧化物等污染物的排放，有利于环境保护。
燃料适应性广
循环流化床锅炉能够适应多种燃料，包括煤、油、气等，具有较强的 燃料适应性。
负荷调节范围广
循环流化床锅炉的负荷调节范围较广，能够满足不同工况下的能源需 求。
缺点
磨损问题 维护成本高 启动时间长 技术要求高
循环流化床锅炉的燃烧室内存在高速的颗粒流动和激烈的颗粒 碰撞，容易导致炉内受热面和辅助设备的磨损问题。
技术改进
燃烧效率提升
通过改进燃烧技术，提高循环流化床锅炉的燃烧效率，降低能源 消耗和污染物排放。

节涌现象易在鼓泡床与湍流床之间的流化过程中产生。因此，通常把鼓泡 床与湍流床之间的流化状态称为不稳定流化状态。锅炉应尽可能避免在这一状 态下运行。不正常气泡和节涌的产生，主要与布风板、风帽设计不合理，床料 颗粒过粗、料层过薄等因素有关。
3、分层 床料在流化过程中，较粗较重的颗粒一般在底部，细而轻的颗粒悬浮于
当物料呈湍流床时，沿四周壁面的物料浓度较中心大，并沿壁面向下流动。 而中心区物料颗粒相对稀少(浓度低)，并随气流向上运动。当气流速度再增大 时，沿壁面明显下降的高浓度气—固两相流出现湍动，下降环流与上升中心流 发生掺混，在炉内产生循环。这种物料在炉内掺混循环，称为“内循环”（图 2－20）。
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二、床内压力波动 在鼓泡流化床床层内，压力波动主要是由气泡运动所致。在早期的
一般地说，沿高度方向，整个循环流化床会同时呈现鼓泡流态化、 湍流流态化、快速流态化和气力输送流动型态，然而要正确地划分其界 限是困难的。目前，有关循环流化床锅炉在采用大颗粒和高温时的流体 动力特性研究结果尚很欠缺，有待进一步深化研究。
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三、影响临界流化风速的主要因素分析 临界流化风速与床料粒径、密度和流化气体的物性参数有关。
(3)高强度的热量、质量和动量传递过程。循环流化 床锅炉的热量主要靠高速度、高浓度、高通量的 固体物料来实现循环的，炉内的热量、质量和动 量的传递交换非常迅速，从而使整个炉膛内温度 分布很均匀。
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循环流化床锅炉的典型结构
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流化床锅炉的原理：
流化床锅炉是一种可燃用劣质燃料及 添加脱硫剂来产生蒸汽的装置。锅炉的燃 烧室运行在一种特殊的流体动力特性下， 细颗粒以超过平均粒径终端速度的气流输 送离开流化床，并存在着大量物料的返混 ，以保证流化床的温度分布均匀及足够大 的热容量。离开流化床的大部分颗粒通过 炉膛进入到旋风分离器被捕捉下来并以足 够的速度经返料装置重新送回到炉膛,。

• T型风帽
定向“7”字型风帽
• 定向风帽的基本用途：一是定
向吹动，有利于大渣块的排出；二是增 加床层底部料层的扰动。
大直径钟罩 型风帽
• 大直径钟罩型风帽
大直径钟罩型风帽优点： 布风均匀、风室不漏渣
二、循环流化系统
返料装 置
返料装置的分类
• 返料装置中的阀有机械阀和非机械阀两大类。 机械阀靠机械构件的动作来达到控制和调节固 体颗粒流量的目的。但由于循环流化床锅炉中 的循环物料温度较高。机械阀的工作环境较为 恶劣，所以现在循环流化床锅炉很少采用机械 阀。
• 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。
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
• 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
• 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%）