循環(huán)流化床鍋爐教案

1、循環(huán)流化床鍋爐教案第一章 緒論一、 鍋爐按照燃燒方式分類(lèi)按燃燒方式可分為層燃爐、室燃爐、旋風(fēng)爐和流化床鍋爐四種類(lèi)型。 （d） 圖11 燃燒方式示意圖二、 循環(huán)流化床鍋爐的系統(tǒng)與組成燃料及燃燒系統(tǒng)的組成：煙風(fēng)系統(tǒng)：灰循環(huán)系統(tǒng)： 汽水系統(tǒng)的組成： 除灰系統(tǒng)的組成： 圖1-3 循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)三、 鍋爐主要設(shè)備的構(gòu)成燃燒室：灰分離器：返料器：主要受熱面：換熱器（灰冷卻器）：給煤機(jī)：除塵器：四、 循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)1、工作條件低溫燃燒：850-900。高速度、高濃度、高通量、高傳熱傳質(zhì)和高動(dòng)量的熱和質(zhì)的交換過(guò)程。2、優(yōu)點(diǎn)循環(huán)流化床鍋爐由于有獨(dú)特的流體動(dòng)力特性和結(jié)構(gòu)，使其具有許多優(yōu)點(diǎn)：（1） 燃料適

2、應(yīng)性廣；（2） 燃料預(yù)處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單；（3） 燃燒效率高；（4） 燃燒過(guò)程高效脫硫；（5） 氮氧化物排放濃度低；（6） 燃燒熱強(qiáng)度大；（7） 爐內(nèi)傳熱能力強(qiáng)；（8） 易于實(shí)現(xiàn)灰渣綜合利用（9） 爐內(nèi)沒(méi)有埋管等。3、缺點(diǎn)（1） 煙風(fēng)系統(tǒng)阻力大，風(fēng)機(jī)電耗高；（2） 鍋爐爐內(nèi)受熱面磨損嚴(yán)重；（3） 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化難度大。五、 循環(huán)流化床鍋爐的典型形式高溫分離器：帶外置或內(nèi)置換熱器兩種。中溫分離器：不帶換熱器。六、 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展概況75T/H 220T/H 410T/H 670T/H 1000T/H循環(huán)流化床鍋爐思考題：1、循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)有哪些？2、說(shuō)明循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)固體顆粒的濃度分布？

3、3、循環(huán)流化床鍋爐與鼓泡流化床有何區(qū)別？4、氣力輸送有何優(yōu)缺點(diǎn)？并說(shuō)明如何設(shè)計(jì)為好,有何設(shè)計(jì)目的？第二章 循環(huán)流化床鍋爐的理論基礎(chǔ)第一節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐的基本概念1、 床料：2、 物料：3、 堆積密度：4、 空隙率：孔占堆積體積的份額。5、 顆粒球形度：=與顆粒有相同體積的球體表面積/顆粒實(shí)際表面積=V=(4/3)r3/S6、 燃料顆粒組成：010MM.7、 流化速度：床料流化時(shí)動(dòng)力流體的速度。也就是爐內(nèi)煙風(fēng)的流速。U0=Q/AQ-空氣或煙氣流速；A-爐膛截面積。 8、 臨界流化速度：是顆粒床層從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)化狀態(tài)時(shí)的最低氣流速度.9、顆粒終端速度：當(dāng)上升氣流大到恰好能將固體顆粒浮起并維

4、持靜止不動(dòng)時(shí)的氣流速度。Ut=4/3(p-g)dpg/(gCD)1/210、物料循環(huán)倍率：循環(huán)灰量與給煤量之比。R=Gh/B.11、夾帶和揚(yáng)析：夾帶：氣流從床層帶走固體物料；揚(yáng)析：是從床層中有選擇的攜帶出某一定量細(xì)顆粒的過(guò)程。流態(tài)化及其典型形態(tài)：固定床：鼓泡流化床：湍流流化床：快速流化床：氣力輸送。不正常流態(tài)化狀態(tài)：（1） 溝流：床層料不均、阻力不均、氣流不均造成的。（2） 騰涌（節(jié)涌）：流化空氣以氣泡過(guò)大能充滿(mǎn)床面的形式上涌叫騰涌。思考題：1、掌握下列基本概念：臨界流化速度、物料循環(huán)倍率、夾帶和揚(yáng)析、溝流、騰涌；2、流態(tài)化典型形態(tài)有哪幾種？3、不正常的流態(tài)化形態(tài)有哪幾種？第二節(jié) 循環(huán)流化床的

5、流體流動(dòng)特性一、顆粒濃度分布：下濃上稀，故稱(chēng)之為密相區(qū)和稀相區(qū)。鼓泡流化床下上部濃度差別大，下部幾乎等于床料的重量?？焖俅膊顒e小，空隙率達(dá)0.75_0.95?？焖俅驳綒饬斔团R界空隙率0.93_0.98。進(jìn)入氣力輸送，床層的上下顆粒濃度趨于一致，差別不大。 循環(huán)流化床鍋爐的濃度分布：下部床層濃度大。沿截面橫向速度為零，上部橫向速度加大，濃度降低。二、影響濃度分布的因素 1、 運(yùn)行風(fēng)速：一次風(fēng)速越大分布越均勻，氣力輸送均勻。 2、循環(huán)物料：直徑越大，下部濃度越大。量越大，下部濃度越大。 3、床截面尺寸：面積越大，越不均勻。 4、上下結(jié)構(gòu)：上下差別越大越均勻。 5、布風(fēng)板阻力：阻力越大徑向分布越均

6、勻。布風(fēng)板結(jié)構(gòu)也影響分布。第三節(jié) 臨界流化速度及床層阻力特性臨界流化速度計(jì)算：umf=0.294dp0.584(p-g)/ g)0.528/vg 臨界流化速度實(shí)驗(yàn)：見(jiàn)曲線。 臨界流化風(fēng)量：Qmf= umfA床層阻力曲線：圖2-19。 第三章 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒與傳熱一、循環(huán)流化床鍋爐燃燒的特點(diǎn)1、循環(huán)流化床鍋爐燃燒特點(diǎn)（1）爐內(nèi)溫度均勻；（2）燃燒效率高；（3）燃料適應(yīng)性強(qiáng)；（4）易實(shí)現(xiàn)煤的潔凈燃燒。2、循環(huán)流化床鍋爐燃燒特性參數(shù)：見(jiàn)表3-2、3-3。二、循環(huán)流化床鍋爐中煤的燃燒過(guò)程 加熱干燥、揮發(fā)分析出和燃燒、焦炭的著火與燃盡、煤粒的膨脹破裂與磨損。三、焦炭燃燒反應(yīng)區(qū)域 動(dòng)力區(qū)、過(guò)度區(qū)、擴(kuò)

7、散區(qū)（擴(kuò)散控制區(qū)）。四、循環(huán)流化床鍋爐中煤的燃燒區(qū)域劃分 密相區(qū)、稀相區(qū)、高溫循環(huán)灰分離區(qū)。五、循環(huán)流化床鍋爐中煤的燃燒份額 根據(jù)煤種、風(fēng)速、風(fēng)量的不同而不同，一般設(shè)計(jì)為：4060%。鼓泡床：煤矸石0.850.95；無(wú)煙煤：0.9_1.0；煙煤0.75_0.85；褐煤0.70.8。七、 影響循環(huán)流化床鍋爐中煤的燃燒份額的主要因素1、煤種；2、顆粒篩分份額(粒徑、均勻度)；3、流化速度；4、循環(huán)物料量；5、過(guò)量空氣系數(shù)；6、床溫；7、一、二次風(fēng)比例；8、循環(huán)倍率；9、分離器分離效率。思考題：1、掌握下列基本概念：臨界流化速度、物料循環(huán)倍率、夾帶和揚(yáng)析、溝流、騰涌；2、循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)有哪些？

8、3、流態(tài)化典型形態(tài)有哪幾種？不正常的流態(tài)化形態(tài)有哪幾種？4、說(shuō)明循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)固體顆粒的濃度分布？與鼓泡流化床有何區(qū)別？氣力輸送有何優(yōu)缺點(diǎn)？并說(shuō)明如何設(shè)計(jì)為好,有何設(shè)計(jì)目的？5、臨界流化速度的理論計(jì)算和試驗(yàn)方法？6、定性說(shuō)明床層的阻力特性和阻力曲線？7、臨界流化風(fēng)量的計(jì)算方法？8、循環(huán)流化床鍋爐燃燒特點(diǎn)？9、循環(huán)流化床鍋爐中煤的燃燒過(guò)程？10、循環(huán)流化床鍋爐中煤的燃燒區(qū)域劃分？11、循環(huán)流化床鍋爐中煤的燃燒份額？12、循環(huán)流化床鍋爐中煤的燃燒過(guò)程？13、影響循環(huán)流化床鍋爐中煤的燃燒份額的主要因素？第四節(jié) 影響CFBB（Circulating Fluidized Bed Boiler）燃燒

9、的因素一、燃料特性：Vdaf Qnet,ar Aar d二、布風(fēng)裝置和流化質(zhì)量：布風(fēng)板、風(fēng)帽決定流化質(zhì)量。三、給煤方式：多點(diǎn)給煤，煤均勻分布。（給煤點(diǎn)間距：600-1000mm.） 目前CFBB每個(gè)給煤點(diǎn)負(fù)責(zé)34m2。四、床溫：850900為好，脫硫效果最佳，但目前可達(dá)到1000。五、床體結(jié)構(gòu)：決定流化速度、循環(huán)倍率、分離器等。六、運(yùn)行水平：保持良好的風(fēng)煤比、調(diào)整好一二次風(fēng)比例、循環(huán)倍率、密相區(qū)和稀相區(qū)流化速度等。第五節(jié) CFBB的傳熱分析一、CFBB主要傳熱過(guò)程1、氣體與固體顆粒之間的換熱：氣體與固體顆粒之間的對(duì)流和導(dǎo)熱；2、床層與受熱面之間的換熱：顆粒對(duì)流、氣體對(duì)流、熱輻射。二、CFBB的

10、基本傳熱方式1、顆粒對(duì)流：57141w/m2.k；2、氣體對(duì)流:141340 w/m2.k；3、熱輻射：340454 w/m2.k。三、CFBB爐內(nèi)介質(zhì)受熱面?zhèn)鳠岬膭澐?、密相區(qū)與受熱面之間的傳熱：包括三種基本換熱形式，以固體顆粒換熱為主。2、稀相區(qū)與受熱面之間的傳熱：顆粒和氣體的輻射換熱為主。3、中間過(guò)渡區(qū)：對(duì)流和輻射都占主導(dǎo)地位。四、影響CFBB爐內(nèi)傳熱的主要因素1、顆粒濃度：隨顆粒濃度增加而增加。2、固體顆粒的影響：在正常粒徑分部下變化不大。3、流化速度：流化速度增大，氣體對(duì)流傳熱系數(shù)增加，但床層濃度減小，會(huì)使課題顆粒對(duì)流和輻射傳熱減小，因此對(duì)爐內(nèi)換熱影響不大，但要增大較多時(shí)會(huì)使傳熱系數(shù)

11、減小。4、床溫：隨著床溫增加，傳熱系數(shù)增大。5、物料循環(huán)倍率：循環(huán)倍率增大，固體顆粒濃度加大，傳熱系數(shù)增加。6、受熱面的結(jié)構(gòu)與布置：根據(jù)鍋爐壓力和容量來(lái)考慮受熱面的布置。還要考慮點(diǎn)火方式和返料方式等。大型化鍋爐有加窗外熱交換器的。第六節(jié) CFBB的傳熱計(jì)算一、傳熱研究二、CFBB傳熱計(jì)算 Q=KAT 式中：K計(jì)算方法與煤粉鍋爐不同。思考題：1、影響CFBB燃燒的因素有哪些？具體說(shuō)明。2、CFBB的基本傳熱方式有哪些？爐內(nèi)傳熱方式如何劃分？3、影響CFBB爐內(nèi)傳熱的主要因素有哪些？第四章 CFBB的燃燒系統(tǒng)及設(shè)備 燃燒系統(tǒng)主要設(shè)備構(gòu)成：燃燒室、布風(fēng)板、風(fēng)室、物料循環(huán)系統(tǒng)、給料系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、除渣

12、除塵系統(tǒng)。第一節(jié) 燃燒室結(jié)構(gòu)一、燃燒室結(jié)構(gòu)1、爐膛結(jié)構(gòu)形式圓形：圓形不設(shè)水冷壁，用耐火磚砌筑，沸騰爐用。cfb不用。下圓上方形：下部圓形不設(shè)水冷壁，用耐火磚砌筑。上部方形部分設(shè)置水冷壁。啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，上下結(jié)合部分密封不好，容易漏。一般采用床上點(diǎn)火，壓火時(shí)間長(zhǎng)。方形：全部布置水冷壁，密相區(qū)水冷壁易磨損，一般在水冷壁表面采用耐磨耐火材料。一般采用床下點(diǎn)火，壓火時(shí)間短。2、爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求(1)截面尺寸設(shè)計(jì)要求a.根據(jù)截面熱負(fù)荷（35MW/m2）；b.流化速度(48m/s)確定；c.受熱面布置和分離器布置等； d.二次風(fēng)不止即穿透力等；e.固體顆粒供給和橫向擴(kuò)散等。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，爐膛的深度一般不宜過(guò)大

13、（小于8m），以保證二次風(fēng)能穿透，若鍋爐容量較大，爐膛深度較大時(shí)，燃燒室下部可采取“褲衩”型結(jié)構(gòu)，以保證二次風(fēng)的穿透深度，寬深比在1：12：1范圍內(nèi)。（2）高度設(shè)計(jì)要求a.保證燃燒完全；b.能滿(mǎn)足蒸發(fā)受熱面的布置需要；c.使返料管有足夠高度，能順利返料；d.保證脫硫所需的最短停留時(shí)間（35s）；e.滿(mǎn)足對(duì)流和尾部受熱面布置的需要；f.保證自然循環(huán)壓頭；g.滿(mǎn)足流化速度和燃燒效率的要求：1525m。3、密相區(qū)設(shè)計(jì)要求在循環(huán)流化床鍋爐中，燃燒所需要的空氣分成一、二次風(fēng)分級(jí)送入。一次風(fēng)通過(guò)布風(fēng)板送入爐膛，作為流化介質(zhì)并提供密相區(qū)燃燒所需要的空氣。二次風(fēng)通常分兩層或三層，在一定高度送入爐膛，提供完全燃

14、燒所需要的空氣。在二次風(fēng)口以下的床層，如果截面積保持與上部區(qū)域相同，則流化風(fēng)速會(huì)下降，特別是在低負(fù)荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生床層流化不良(甚至不能流化)等現(xiàn)象，所以循環(huán)流化床鍋爐的二次風(fēng)口以下區(qū)域總是采用較小的橫截面積，并采取向上漸擴(kuò)的結(jié)構(gòu)。 在設(shè)計(jì)時(shí)截面收縮可以采用兩種不同的方法：第一種是下部區(qū)域采用較小的截面，在二次風(fēng)口送入位置采用漸擴(kuò)的錐形擴(kuò)口，擴(kuò)口的角度小于450；第二種方法是在爐膛布風(fēng)板上呈錐形擴(kuò)口，這有助于在布風(fēng)板附近區(qū)域提高流化風(fēng)速，以減少床內(nèi)分層和大顆粒沉底的可能性。一般的考慮，可以使床層下部和上部的流化風(fēng)速相等，并且使床層下部密相區(qū)在低負(fù)荷下仍能保持穩(wěn)定的流化。（1）倒錐形；（2）下部截面尺

15、寸要小，要有足夠的風(fēng)速，68m/s，防止大顆粒下沉，使床溫過(guò)高；（3）二次風(fēng)引入口高度：1.53m/s。二、燃燒室（爐膛）開(kāi)口要求1、給煤口：根據(jù)鍋爐容量確定25個(gè)（927m2設(shè)一個(gè)）；燃料通過(guò)給煤口進(jìn)入循環(huán)流化床內(nèi)。給煤口壓力應(yīng)高于爐膛壓力，以防止高溫?zé)煔鈴臓t內(nèi)通過(guò)給煤口反吹，通常將給煤口和上部的給料裝置采用密封風(fēng)進(jìn)行密封。 由于循環(huán)流化床內(nèi)的橫向混合比鼓泡流化床強(qiáng)烈，所以其給煤點(diǎn)的數(shù)量比鼓泡流化床鍋爐要少，一般為一個(gè)給煤點(diǎn)可以帶35130t/h負(fù)荷。如果燃料的揮發(fā)分含量高，反應(yīng)活性高，則可以取低值，反之取高值。2、石灰石給料口：設(shè)在給煤口附近，少于給煤口數(shù)。3、排渣口：根據(jù)布風(fēng)板面積確定；

16、23個(gè)排渣口，在布風(fēng)板中間開(kāi)口。4、循環(huán)物料進(jìn)口：一般一個(gè)分離器有一個(gè)返料口，也有兩個(gè)返料口的，叫雙腿返料。5、二次風(fēng)口：為布風(fēng)均勻，采用環(huán)形二次風(fēng)，多點(diǎn)送風(fēng)方式，根據(jù)爐膛截面尺寸設(shè)計(jì)。目前一般都采用較低的密相區(qū)以降低能耗，二次風(fēng)口位置一般離布風(fēng)板1.53m左右。二次風(fēng)可以單層送入，也可以多層送入，二次風(fēng)的入口應(yīng)設(shè)在爐膛擴(kuò)口處，以保證上部的燃燒份額。二次風(fēng)速度選擇3050m/s，具體應(yīng)綜合考慮爐膛寬度、深度及二次風(fēng)射流的穿透深度。6、爐膛出口：循環(huán)流化床鍋爐爐膛出口對(duì)爐膛內(nèi)氣固兩相流體動(dòng)力特性有很大的影響。采用特殊的爐膛出口結(jié)構(gòu)，使?fàn)t膛頂部形成氣墊，床內(nèi)固體顆粒的內(nèi)循環(huán)增加。所以循環(huán)流化床鍋爐

17、的出口應(yīng)以采用具有氣墊的直角轉(zhuǎn)彎出口為最佳，一般采用直角轉(zhuǎn)彎型式的出口，以增加轉(zhuǎn)彎對(duì)固體顆粒的分離，從而增加床內(nèi)固體顆粒的濃度，增加顆粒在床內(nèi)的停留時(shí)間。7、其他開(kāi)孔：觀察孔、人孔、測(cè)試孔等?？紤]讓管時(shí)要向外彎管，爐內(nèi)不能突出，防止磨損。 爐膛內(nèi)各種開(kāi)孔的數(shù)量、大小和位置應(yīng)該適當(dāng)，盡量減少對(duì)水冷壁的破壞，使?fàn)t膛保持嚴(yán)密。第二節(jié) 布風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)和選擇布風(fēng)裝置是流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)流態(tài)化的關(guān)鍵部件。目前我國(guó)采用較多的是風(fēng)帽式布風(fēng)裝置，主要由風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)帽和隔熱層組成，如圖44所示。 圖44典型的風(fēng)帽式布風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)圖（1）布風(fēng)板布風(fēng)板起支撐床料、均勻布風(fēng)、避免床料流化分層和大顆粒燃料沉積的作用?，F(xiàn)在常

18、用的有兩種形式：水冷式和非水冷式。一般床下點(diǎn)火的大型循環(huán)流化床鍋爐都采用水冷式，是用膜式水冷壁管拉稀延伸后，制成膜式結(jié)構(gòu)，在膜片上開(kāi)孔布置風(fēng)帽，如圖45所示。 非水冷式布風(fēng)板由1520mm厚的鋼板制成，如圖46所示。圖46 典型的非水冷式布風(fēng)板結(jié)構(gòu)（2）風(fēng)帽風(fēng)帽是流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)均勻布風(fēng)、維持爐內(nèi)合理的氣固兩相流的關(guān)鍵部件。目前有多種形式，常用的有小直徑大孔徑、大直徑小孔徑和定向風(fēng)帽，如圖413所示。循環(huán)流化床應(yīng)用較多的是小直徑大孔徑風(fēng)帽，鼓泡流化床多用大直徑小孔徑風(fēng)帽。每個(gè)風(fēng)帽的側(cè)面向四周開(kāi)612個(gè)孔，孔徑一般在48mm，小孔中心線水平或下傾斜150。大型循環(huán)流化床鍋爐選擇大風(fēng)帽，孔徑也要選擇

19、大一些，一般在68mm，定向的風(fēng)帽孔徑在1216mm，否則容易堵塞、影響流化均勻性、布風(fēng)板上容易超溫結(jié)焦等。圖413 雙口定向風(fēng)帽風(fēng)帽結(jié)構(gòu)示意圖風(fēng)帽的設(shè)計(jì)參數(shù)主要有：開(kāi)孔數(shù)、開(kāi)孔率、小孔風(fēng)速。開(kāi)孔數(shù)由開(kāi)孔率和風(fēng)帽小孔直徑來(lái)確定，按下式計(jì)算： （41） （42） （43）式中 流化床中過(guò)量空氣系數(shù)；理論空氣量，Nm3/kg；t0 進(jìn)風(fēng)溫度，；uor小孔風(fēng)速，m/s；dor小孔直徑，m；n 風(fēng)帽數(shù)量。對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐上述參數(shù)的推薦值：開(kāi)孔率48%，小孔風(fēng)速3040m/s，當(dāng)煤的粒度在9mm以上、灰分大時(shí)取大值，否則取小值。此外，還要考慮阻力，在滿(mǎn)足流化風(fēng)速的條件下，阻力越小越好。風(fēng)帽與布風(fēng)板間的

20、安裝結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖414。圖414 風(fēng)帽的安裝結(jié)構(gòu)圖 1風(fēng)帽；2耐火防磨澆筑層；3絕熱層（水、汽冷沒(méi)有）；4密封層；5布風(fēng)板（3）風(fēng)室作用：穩(wěn)壓和均流作用，使從風(fēng)管進(jìn)入的空氣降低速度，動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓。設(shè)計(jì)要求：a. 風(fēng)室的布置應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足具有相同的靜壓，消除進(jìn)口風(fēng)速對(duì)氣流速度分布不均勻的影響；b. 具有一定的強(qiáng)度、剛度及嚴(yán)密性，在運(yùn)行條件下不變形，不漏風(fēng)，一般要求風(fēng)室內(nèi)平均氣流速度小于1.5m/s；c. 具有一定的導(dǎo)流作用，盡可能地避免形成死角與渦流區(qū)；風(fēng)室的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)設(shè)有檢修門(mén)和放渣口，便于維護(hù)和檢修。幾種常見(jiàn)的風(fēng)室:水冷風(fēng)室和非水冷風(fēng)室。 水冷風(fēng)室：目前大型循環(huán)流化床鍋爐普遍應(yīng)用等壓水冷風(fēng)室。布風(fēng)

21、板上的水冷壁延伸管向下彎曲900構(gòu)成等壓水冷風(fēng)室的后墻水冷壁，前墻水冷壁向下延伸構(gòu)成水冷風(fēng)室前墻，然后彎曲形成等壓風(fēng)室傾斜底板的水冷管，在水冷管之間焊接鰭片密封。爐膛兩側(cè)墻水冷壁延伸至布風(fēng)板以下，構(gòu)成水冷等壓風(fēng)室的兩側(cè)墻水冷壁。在水冷等壓風(fēng)室的水冷壁管上以及與等壓風(fēng)室相連的熱風(fēng)管道鋼板的內(nèi)側(cè)都焊有銷(xiāo)釘，并敷設(shè)一定厚度的絕熱耐火層。非水冷風(fēng)室：圖415 非水冷風(fēng)室結(jié)構(gòu)圖倒錐形:圖 (a)、（b）、(c)氣流是從底部進(jìn)入風(fēng)室的，風(fēng)室呈倒錐形，優(yōu)點(diǎn)是布風(fēng)均勻，但需要較大的空間高度，又要有合適的布風(fēng)板，目前應(yīng)用較少。導(dǎo)向板：圖(d)、（e）、(f)三種形式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并增加了氣流的導(dǎo)向板，使氣流的分

22、布更易于均勻，但也由于導(dǎo)向板的存在，使冷渣管必須穿過(guò)導(dǎo)向板引出，結(jié)構(gòu)上有些復(fù)雜。等壓風(fēng)室:圖(e)是循環(huán)流化床鍋爐最常用的，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有傾斜的底面，這樣能使風(fēng)室的靜壓沿深度保持不變，有利于提高布風(fēng)的均勻性。傾斜底面距布風(fēng)板的最短距離稱(chēng)為穩(wěn)壓段，其高度一般不小于500mm，底邊傾角一般為8150，風(fēng)室的水平截面積與布風(fēng)板的有效截面積相等。為了使風(fēng)室具有更好的均壓效果，風(fēng)室內(nèi)氣流的上升速度不超過(guò)1.5m/s，進(jìn)入風(fēng)室的氣流速度低于1015m/s。一般選用4mm厚的鋼板制成風(fēng)室，吊在布風(fēng)板上。若風(fēng)室過(guò)大，須在布風(fēng)板上設(shè)計(jì)支撐框架，以免引起布風(fēng)板變形。思考題： 1、爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有哪些要求？ 2、流

23、化床鍋爐爐膛應(yīng)有哪些開(kāi)口？ 3、風(fēng)室有哪幾種形式？ 4、風(fēng)帽有哪幾種形式？ 5、布風(fēng)板有哪幾種形式？第三節(jié) 物料循環(huán)系統(tǒng)一、分離器的設(shè)計(jì)及選擇方法作用：循環(huán)流化床鍋爐氣固分離器主要是將煙氣中攜帶的固體飛灰和可燃物分離出來(lái)，通過(guò)返料裝置送回爐膛密相區(qū)參加燃燒。（1）分離器的選型循環(huán)流化床鍋爐的分離器按照工作溫度可分為：高溫分離器（煙氣溫度大于800）、中溫分離器（煙氣溫度在400600）、低溫分離器（煙氣溫度小于300）。目前，大型循環(huán)流化床鍋爐都設(shè)置高溫分離器，以減少高溫對(duì)流受熱面的磨損。如果高溫分離器分離效率低時(shí)，要增加一級(jí)中溫或低溫分離器，以提高分離效率，增加返料量，控制床溫，降低飛灰可燃

24、物，減少尾部受熱面的磨損等。按照分離器的工作原理可分為：慣性分離器和旋風(fēng)分離器。慣性分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗磨損，阻力小，運(yùn)行費(fèi)用低，但分離效率低。一般小容量循環(huán)流化床鍋爐的高溫級(jí)分離器選擇慣性分離器，其形式較多，目前應(yīng)用較多的有槽形、角形、百葉窗式等，如圖42所示；圖43（a）為一臺(tái)內(nèi)外置兩級(jí)分離器都是槽形慣性分離器的循環(huán)流化床鍋爐，該鍋爐的分離器磨損小、阻力小，但分離效率低（50%左右），一般在高溫部位設(shè)置慣性分離器的鍋爐，都在其后面設(shè)置一級(jí)中溫或低溫高效率的旋風(fēng)分離器，圖83（b）為一臺(tái)兩級(jí)分離的循環(huán)流化床鍋爐，高溫級(jí)（圖中的I級(jí)）采用百葉窗分離器，中溫級(jí)（圖中的II級(jí)）采用旋風(fēng)分離器。旋風(fēng)分

25、離器按煙氣溫度可分為：高溫、中溫和低溫三種類(lèi)型。旋風(fēng)分離器的分離效率高達(dá)到80%以上，所以，若高溫級(jí)分離器采用的是旋風(fēng)分離器，則不需要設(shè)置第二級(jí)分離器，如圖84所示。 （a）槽型 （b）角型（c）圓鋼型（d）異型管（e）百葉窗分離器 圖42 慣性分離器結(jié)構(gòu)示意圖 （a）帶內(nèi)、外置慣性分離器的CFB鍋爐結(jié)構(gòu) （b） 帶有百葉窗和旋風(fēng)分離器的CFB鍋爐結(jié)構(gòu) 圖43 多級(jí)分離式循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖 圖44 一級(jí)高溫旋風(fēng)分離器循環(huán)流化床鍋爐1爐膛；2分離器；3過(guò)熱器；4再熱器；5省煤器；6鋼架；7返料裝置；8返料冷卻器高溫旋風(fēng)分離器又分為絕熱式和水、汽冷式兩種，如圖45、圖46所示。大容量循環(huán)流化

26、床鍋爐多選擇高溫水（或汽）冷式旋風(fēng)分離器，小容量的鍋爐多選擇中溫絕熱式旋風(fēng)分離器。旋風(fēng)分離器按其筒體結(jié)構(gòu)又可分為圓形和方形兩種，現(xiàn)在大多數(shù)采用圓形筒體（圖45、圖46均為圓形），但圓形筒體的水（汽）冷壁管不好布置，而且占用空間位置較大，所以目前超臨界大型循環(huán)流化床鍋爐有采用方形分離器的，如圖47所示。旋風(fēng)分離器按煙氣出口的方位分類(lèi)，可分為上排氣式和下排氣式兩種，圖47為上排氣式，圖48為下排氣式，大型循環(huán)流化床鍋爐多采用上排氣式。下排氣式結(jié)構(gòu)緊湊，不占用空間位置，但分離效率較低，一般小型鏈條爐改造成循環(huán)流化床鍋爐時(shí)采用下排氣較多。水冷膜式壁 圖45 高溫絕熱式旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu) 圖46 高溫水冷式

27、旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu) 圖47 方形上排氣式旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)布置示意圖 圖48 方形下排氣式旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)示意圖（a）分離器布置；（b）分離器結(jié)構(gòu)（2）旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇旋風(fēng)分離器由進(jìn)氣口、筒體、排氣管等組成。絕熱式和水、汽冷式旋風(fēng)分離器的主要區(qū)別是筒體部分。絕熱式旋風(fēng)分離器的筒體結(jié)構(gòu)如圖45所示，外筒用鋼板制成，內(nèi)襯由隔熱層、保溫耐火磚層、防磨耐火層組成，內(nèi)襯總厚度在100150mm以上，所以該分離器筒體直徑大、熱慣性大、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、內(nèi)襯的砌筑和耐火材料的質(zhì)量要求高，否則容易脫落。水、汽冷式旋風(fēng)分離器的筒體結(jié)構(gòu)如圖46所示，外筒由水冷或汽冷管彎制而成，焊接成膜式壁，取消了絕熱旋風(fēng)筒內(nèi)的高

28、溫絕熱層，內(nèi)襯由膜式壁上焊接的銷(xiāo)釘與高溫耐磨澆注料制成，再涂一薄層防磨耐火材料，筒外的管壁上加一層保溫材料，這樣可以克服絕熱式的缺點(diǎn)，而且內(nèi)襯不易超溫。選擇循環(huán)流化床鍋爐分離器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)有：入口風(fēng)速、分離效率、處理煙氣流量、個(gè)數(shù)、筒體結(jié)構(gòu)尺寸等。旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)包括：筒體直徑、進(jìn)口高度、進(jìn)口寬度、排氣口直徑、排氣管插入深度、筒體高度、總高度、排料口直徑等。其參數(shù)的選擇見(jiàn)圖49和表42。圖49 典型的垂直軸切向入口逆流旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)圖表41 循環(huán)流化床鍋爐用旋風(fēng)分離器的典型尺寸（推薦值）表41給出各種熱負(fù)荷下分離器設(shè)計(jì)參數(shù)的推薦值，供參考，分離器的入口流速直接影響分離器的磨損量，所

29、以，表中的入口速度有的偏大，運(yùn)行中磨損嚴(yán)重，現(xiàn)在設(shè)計(jì)的循環(huán)流化床鍋爐入口流速在25m/s以下為宜，但其結(jié)構(gòu)尺寸要增大，分離效率要降低，具體應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性比較和實(shí)際需要來(lái)確定。分離器的分離效率要根據(jù)煤的成分、燃燒效率、控制床溫的方式、循環(huán)倍率等具體參數(shù)來(lái)選擇，一般選擇80%左右。表42 垂直軸切向入口逆流旋風(fēng)分離器與循環(huán)流化床鍋爐用的旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)尺寸推薦值（參見(jiàn)圖85）第四節(jié) 返料裝置（1）返料閥作用：循環(huán)流化床鍋爐返料裝置的基本任務(wù)是將分離器分離下來(lái)的固體顆粒穩(wěn)定地回送到壓力較高的燃燒室內(nèi)，并且保證固體流動(dòng)穩(wěn)定可控制，防止氣體反竄到返料器內(nèi)。分類(lèi)：返料裝置的類(lèi)型較多，大體上分為機(jī)械式和非機(jī)械

30、式兩種，現(xiàn)普遍采用的是非機(jī)械可控式流動(dòng)密封閥，常用的結(jié)構(gòu)有：U型閥、V型閥、L型閥、H型密封閥等，如圖416所示。（a）U型閥 （b）V型閥 （c）H型閥 （d）L型閥圖416 非機(jī)械式流動(dòng)密封閥這種密封閥通過(guò)閥和料腿自身的壓力平衡自動(dòng)地平衡固體顆粒的流量（故也稱(chēng)為通流型密封閥），對(duì)固體顆粒流量的調(diào)節(jié)作用較小，但密封和穩(wěn)定性能好，可以有效地防止氣體反竄。其中應(yīng)用較多的是U型閥。U型閥的結(jié)構(gòu)：閥的底部布置有一定數(shù)量的風(fēng)帽，閥體由隔板和擋板分成三部分，如圖416（a）所示，隔板右端與立管連通，左端為上升段，兩側(cè)之間有一長(zhǎng)方形口使物料通過(guò)，返料風(fēng)通過(guò)風(fēng)帽進(jìn)入閥體內(nèi)，由于閥底部左右兩側(cè)的風(fēng)帽開(kāi)孔率不同

31、、風(fēng)量也不同（Q1>Q2），運(yùn)行中可以靠調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小來(lái)調(diào)節(jié)返料量，Q1、Q2有一最佳值，當(dāng)調(diào)節(jié)好后返料量基本穩(wěn)定。對(duì)于大型鍋爐，為了減少進(jìn)入爐膛的局部顆粒濃度過(guò)大的問(wèn)題，返料閥出口采用“褲衩管”結(jié)構(gòu)，如圖417所示。U型閥的主要設(shè)計(jì)參數(shù)有：固體顆粒水平速度、料腿高度和料腿直徑。由運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果可知，固體顆粒水平速度取值范圍0.050.5m/s；料腿的設(shè)計(jì)由循環(huán)回路的壓力平衡來(lái)確定，如圖418所示，料腿的壓力需平衡循環(huán)流化床的壓降、分離器壓降和返料閥部分的壓降，而料腿的壓力在臨界流態(tài)化時(shí)達(dá)到最大，則料腿的最小高度為： （44）式中 顆粒密度，kg/m3；臨界空隙率；g重力加速度。實(shí)際設(shè)計(jì)高

32、度： （45）料腿的直徑應(yīng)保證固體顆粒在內(nèi)部流動(dòng)暢通，無(wú)搭橋現(xiàn)象，達(dá)到足夠的固體顆粒流量Gs。設(shè)計(jì)料腿直徑按下式計(jì)算： （46）式中的固體顆粒速度up取為0.30.5m/s，顆粒之間的空隙率可取臨界空隙率（一般取0.40.5）。 圖417流動(dòng)密封閥固體出口“褲衩管”結(jié)構(gòu)圖 圖418 灰循環(huán)回路 圖419 外置式流化床換熱器結(jié)構(gòu)圖（2）外置式流化床換熱器隨著循環(huán)流化床鍋爐的大型化發(fā)展和高溫分離器的普遍采用，外置式流化床換熱器已經(jīng)成為不可缺少的設(shè)備，用它可以實(shí)現(xiàn)高溫分離器返料灰對(duì)流化床溫度的控制和增加循環(huán)倍率，使循環(huán)流化床可以向大容量高參數(shù)發(fā)展。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖819，它是具有灰回送功能的換熱器，利用高

33、溫分離器分離下來(lái)的灰的余熱來(lái)加熱過(guò)熱蒸汽（或再熱蒸汽和蒸發(fā)水等），換熱器灰回送的原理也是利用氣力返料閥的原理，底部有風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)帽等，通過(guò)流化風(fēng)使分離器分離下來(lái)的高溫灰在受熱面間流化，并有水平方向流速（大約1m/s），灰依次通過(guò)受熱面被冷卻后送入爐膛密相區(qū)。思考題：1、分離器的選擇原則？2、分離器有哪幾種形式？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？3、返料器有哪幾種形式？哪種形式為好？4、返料器料腿高度的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？5、外置式換熱器的作用？第四節(jié) 給料系統(tǒng)1、 碎煤機(jī)：鋼棒滾筒磨、錘擊磨2、 給煤機(jī)：皮帶給煤機(jī)（正壓不用）、圓盤(pán)給煤機(jī)（問(wèn)題多不多用）、螺旋給煤機(jī)（普遍采用）3、 石灰石給料系統(tǒng)：重力給料

34、、氣力給料（普遍采用）第五節(jié) 煙風(fēng)系統(tǒng)1、 燃燒風(fēng)：一次風(fēng)、二次風(fēng)；2、 輸送風(fēng)：撥煤風(fēng)、返料風(fēng)、外置流化床換熱器用風(fēng)、石灰石輸送風(fēng)、風(fēng)冷冷渣器風(fēng)。3、 風(fēng)系統(tǒng)布置：第六節(jié) 除渣系統(tǒng)及設(shè)備1、除渣系統(tǒng)：氣力輸送、埋刮板輸送（有冷渣器時(shí)用）；2、冷渣器：水冷式冷渣器（有多管、單管螺旋和雙管螺旋三種）（水冷：作為省煤器）、風(fēng)冷式冷渣器（流化床、移動(dòng)床、混合床三種）第七節(jié) 啟動(dòng)燃燒器1、 床上點(diǎn)火：油和天然氣兩種；2、 床下點(diǎn)火：油和天然氣兩種。思考題：1、給煤點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法？2、CFBB的點(diǎn)火方式？3、冷渣器的作用和結(jié)構(gòu)形式？第五章 CFBB汽水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)一、 汽水系統(tǒng)結(jié)合圖講解二、解決循環(huán)流化

35、床鍋爐運(yùn)行中主要問(wèn)題的措施1、鍋爐出力不足的解決方法鍋爐滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行是設(shè)計(jì)、制造和使用單位需要共同解決的問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐本體、輔機(jī)和外圍系統(tǒng)必須作為一個(gè)整體來(lái)統(tǒng)一考慮，要有一定的富裕量，以滿(mǎn)足變煤種的條件下達(dá)到額定負(fù)荷。此外，運(yùn)行中影響鍋爐出力的因素也較多，改善運(yùn)行條件主要從提高分離器的分離效率、改進(jìn)燃料制備系統(tǒng)、減小粒徑、改善級(jí)配入手加以解決。在一定的燃燒份額下，采取有效的措施以保證流化床內(nèi)的物料平衡和熱平衡，增加返料量、增設(shè)飛灰回燃系統(tǒng)和煙氣再循環(huán)系統(tǒng)等都可以增加鍋爐負(fù)荷。2、防止床層結(jié)焦的措施（1）嚴(yán)格控制入爐煤的粒度，防止大顆粒煤送入爐內(nèi)，對(duì)于揮發(fā)分低、灰分大的煤，將煤磨得細(xì)

36、些，使之在懸浮段燃燒。（2）在運(yùn)行中，合理調(diào)整一、二次風(fēng)的比例，保證一次風(fēng)壓在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，保證密相區(qū)的流化風(fēng)速。（3）循環(huán)流化床鍋爐在點(diǎn)火過(guò)程中也可能出現(xiàn)低溫結(jié)焦和高溫結(jié)焦，同樣會(huì)給點(diǎn)火帶來(lái)困難或使點(diǎn)火失敗。由于點(diǎn)火過(guò)程中風(fēng)量較小，使床料在布風(fēng)板上流化效果不好，雖然尚未流化，但局部已達(dá)到著火溫度，此時(shí)的風(fēng)量能滿(mǎn)足燃料迅速燃燒的條件，致使該處物料溫度超過(guò)灰熔點(diǎn)，若處理不及時(shí)就會(huì)結(jié)焦，這類(lèi)焦塊的特點(diǎn)是熔化的灰渣與未熔化的灰渣相互粘結(jié)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)結(jié)焦時(shí)，應(yīng)立停止點(diǎn)火，將焦塊用專(zhuān)用工具推出，然后重新點(diǎn)火。高溫結(jié)焦是在點(diǎn)火后期料層已全部流化，床溫已達(dá)到著火溫度，此時(shí)料層中可燃成分很高，使床料燃燒異常猛烈，

37、溫度急劇上升，火焰呈刺眼的白色，當(dāng)溫度超過(guò)灰熔化溫度時(shí)，就有可能發(fā)生結(jié)焦。高溫結(jié)焦的特點(diǎn)是面積大，甚至波及整個(gè)床，且焦塊是由熔化的灰渣組成，質(zhì)堅(jiān)、塊硬。這種結(jié)焦一經(jīng)發(fā)現(xiàn)要立即處理，否則會(huì)擴(kuò)大事態(tài)。對(duì)于這兩種結(jié)焦，只要認(rèn)真做好冷態(tài)試驗(yàn)，控制好溫升及臨界流化風(fēng)量并按點(diǎn)火規(guī)程進(jìn)行操作，就可以避免結(jié)焦。（4）控制好床溫循環(huán)流化床的床層溫度一般在900左右，超過(guò)1000就有可能結(jié)焦，因此，要控制床溫在900左右。運(yùn)行中控制床溫的方法有兩種，一種是調(diào)節(jié)高、低溫返料灰的量，另一種是調(diào)節(jié)一次風(fēng)量。前者比較經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行可靠性高；后者會(huì)造成飛灰含炭量高，機(jī)械不完全燃燒熱損失增加，還會(huì)使鍋爐循環(huán)倍率降低、鍋爐負(fù)荷下降

38、。若有循環(huán)灰冷卻器（流化換熱器）的鍋爐，或者采用中、低溫分離器的鍋爐，可以采用調(diào)節(jié)返料灰的量和溫度的方法來(lái)調(diào)節(jié)床溫，若沒(méi)有上述條件，只能采用調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法來(lái)調(diào)節(jié)床溫。（5）結(jié)焦要及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，不能待焦塊擴(kuò)大或全床結(jié)焦時(shí)再采取措施，否則，不但清焦困難，而且易損壞設(shè)備。判斷結(jié)焦的方法：運(yùn)行中如果產(chǎn)生風(fēng)室靜壓波動(dòng)很大、有明亮的火焰從床下竄上來(lái)、密相區(qū)各點(diǎn)溫差大等現(xiàn)象時(shí)，大概是發(fā)生了結(jié)焦，必須采取上述相應(yīng)的措施加以解決。3、防止返料系統(tǒng)故障的措施（1）防止返料系統(tǒng)結(jié)焦的措施a.煤種及其粒徑配比盡量與設(shè)計(jì)值一致；如果煤種變化后灰熔點(diǎn)降低，則燃燒室運(yùn)行溫度應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；燃用矸石、無(wú)煙煤時(shí)盡早按一、二

39、次風(fēng)比例投入二次風(fēng)，以加強(qiáng)煤在燃燒室中的燃燒，減少燃料在返料系統(tǒng)中的后燃；碎煤設(shè)備應(yīng)及時(shí)調(diào)整粒度，以達(dá)到合理配比煤的顆粒徑；b.運(yùn)行中應(yīng)密切監(jiān)視高溫旋風(fēng)分離器溫度，發(fā)現(xiàn)分離器超溫，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)煤比，控制燃燒室溫度，如不能糾正則立即停爐查明原因；c.檢查返料系統(tǒng)的密封是否良好，發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)及時(shí)解決；d.檢查返料系統(tǒng)是否暢通，有異物及時(shí)排除；e.保證適當(dāng)?shù)姆盗巷L(fēng)量。風(fēng)帽堵塞、返料風(fēng)室中有積灰等均會(huì)引起返料風(fēng)量的減小，發(fā)現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題要及時(shí)解決；d.防止返料閥內(nèi)煙氣反竄。（2）防止返料閥內(nèi)煙氣反竄的措施a. 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證一定的料腿高度，返料器流通截面應(yīng)根據(jù)循環(huán)灰量適當(dāng)選取。b.對(duì)小容量鍋爐，因立管較短，應(yīng)注

40、意啟動(dòng)和運(yùn)行中對(duì)返料閥的操作：鍋爐點(diǎn)火前，返料風(fēng)關(guān)閉，返料閥及立管內(nèi)要充填細(xì)循環(huán)灰，形成料封；點(diǎn)火投煤穩(wěn)燃后，待分離器下部已積累一定量的循環(huán)灰時(shí)，再緩慢開(kāi)啟返料風(fēng)，注意立管內(nèi)料柱不能流化；正常循環(huán)后，返料風(fēng)一般無(wú)須調(diào)整；壓火后熱啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先檢查立管和返料閥內(nèi)物料量是否滿(mǎn)足形成料封條件。返料閥操作的關(guān)鍵是既要保證立管的密封，又要保證立管內(nèi)有足夠的料柱能夠維持正常循環(huán)。c.對(duì)大容量鍋爐，雖然立管有足夠高度，也應(yīng)注意返料風(fēng)量的調(diào)節(jié)。發(fā)現(xiàn)煙氣反竄時(shí)要關(guān)閉返料風(fēng)，待返料器內(nèi)積存一定循環(huán)灰后再小心開(kāi)啟返料風(fēng)，并調(diào)整到適當(dāng)大小。（3）防止分離器分離效率下降的措施a.發(fā)現(xiàn)分離器效率明顯降低先檢查是否漏風(fēng)、竄氣

41、，如有則解決漏風(fēng)和竄氣問(wèn)題。b.檢查分離器內(nèi)壁磨損情況，若磨損嚴(yán)重則須進(jìn)行修補(bǔ)。c.檢查燃煤粒度和流化風(fēng)量，應(yīng)使流化風(fēng)量與燃煤粒度相適應(yīng)，以保證一定的循環(huán)物料量。 4、防止循環(huán)流化床鍋爐磨損的措施 由于循環(huán)流化床鍋爐固有的特性，其對(duì)設(shè)備的磨損是不可能完全避免的，為了保持鍋爐長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，就要采取必要的防磨技術(shù)與措施，目前主要采取三方面的防磨措施：材料防磨、結(jié)構(gòu)防磨和運(yùn)行防磨。（1）材料防磨 材料防磨：主要指選擇合適于流化床鍋爐使用的防磨金屬和非金屬材料、噴涂料，或采用金屬表面滲氮處理的方法進(jìn)行防磨。 a.選擇適合于循環(huán)流化床鍋爐使用的金屬材料防磨 為了降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性，鍋爐用材料都要經(jīng)

42、過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇性能和價(jià)格比較好的材料，當(dāng)然還要考慮運(yùn)行的安全性。大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐受熱面管材的選擇方法：膜式水冷壁、省煤器受熱面和低溫過(guò)熱器都選用低碳鋼，而金屬壁溫較高的過(guò)熱器和再熱器有選擇性地選用價(jià)格較貴的合金鋼。另外，針對(duì)流化床鍋爐的特點(diǎn)，還應(yīng)該注重開(kāi)發(fā)用于循環(huán)流化床鍋爐的專(zhuān)用材料鐵鉻硅合金等。 b.選擇合適于循環(huán)流化床鍋爐的耐火材料防磨耐火材料在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用很普遍，具體防磨措施：耐火材料在還原性氣氛中比鋼耐腐蝕，因而在燃燒室底部的還原區(qū)通常襯以耐火材料制品；埋有焊接件的耐火材料比較容易制成特殊形狀如旋風(fēng)分離器和循環(huán)回路的料封等。適合于安裝的耐火材料、澆注料或磚等，是防止

43、磨損、成本低廉的阻隔層材料。 c.采用金屬表面熱噴涂技術(shù)防磨 金屬表面噴涂能防止磨損和腐蝕。涂層的硬度較基體的硬度大，涂層在高溫下會(huì)生成致密、堅(jiān)硬和化學(xué)穩(wěn)定性更好的氧化層，且氧化層與其基體的結(jié)合很牢固。 d.其他表面防磨處理技術(shù) 除金屬表面熱噴涂技術(shù)外，還可以采用其他表面處理技術(shù)來(lái)達(dá)到受熱面的防磨效果。如對(duì)流化床的埋管表面進(jìn)行滲氮處理，可延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間。（2）結(jié)構(gòu)防磨 a.防磨鰭片 防磨鰭片是一種簡(jiǎn)單而有效的防磨措施。圖420所示是適用于流化床臥式埋管防磨的結(jié)構(gòu)，立式埋管的彎頭部分防磨可用圖421所示的環(huán)形鰭片。 圖420流化床臥式埋管的防磨結(jié)構(gòu) 圖421 豎直埋管的防磨結(jié)構(gòu) b.采用擋板結(jié)構(gòu)防

44、磨在水冷壁管上加焊擋板(圖422（a）)，來(lái)破壞向下流動(dòng)的固體物料流動(dòng)，從而達(dá)到水冷壁管防磨的目的。c.改變易磨部位局部結(jié)構(gòu)防磨改變易磨部位局部結(jié)構(gòu)的防磨方法：是通過(guò)改變水冷壁與耐火材料交界區(qū)域的幾何形狀來(lái)改變局部流體動(dòng)力特性的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一是改變耐火材料形狀，二是改變水冷壁管的幾何形狀。圖422（c）（d）為改變耐火材料形狀的結(jié)構(gòu)圖；(b)為初始設(shè)計(jì)；(c)為改進(jìn)設(shè)計(jì)之一，即減小耐火層的錐角，使過(guò)渡區(qū)域變得更平坦一些；(d)為改進(jìn)設(shè)計(jì)之二，使耐火層過(guò)渡區(qū)域變得最陡。圖422（e）為改變水冷壁管的幾何形狀的結(jié)構(gòu)圖，耐火材料結(jié)合簡(jiǎn)易，彎管使耐火材料與上部水冷壁管保持平直，這樣固

45、體物料沿壁面平直下流，消除了局部產(chǎn)生易磨區(qū)。 (a)始設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) （b）加焊擋板 （c）改進(jìn)設(shè)計(jì)之一 （d）改進(jìn)設(shè)計(jì)之二 （e）改變水冷壁管形狀圖422 水冷壁管局部防磨 d.爐內(nèi)受熱面采用防磨管結(jié)構(gòu)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)受熱面的磨損比較嚴(yán)重。圖423所示為爐內(nèi)屏式受熱面管的結(jié)構(gòu)，其外壁為平面的管子以縱向連續(xù)焊接而成，這樣管屏的平表面使磨損問(wèn)題得到很好地解決。此外，爐內(nèi)受熱面還可以采用的防磨管有：平底管、方型管等。另外，循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還表明，在爐內(nèi)受熱面設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免屏的進(jìn)出汽(或水)管位于或接近爐膛至分離器的出口截面上，否則進(jìn)出汽(或水)管的磨損會(huì)很?chē)?yán)重。圖423 屏式受熱面管結(jié)構(gòu)圖

46、e.對(duì)流受熱面的結(jié)構(gòu)防磨 對(duì)流受熱面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在煙道轉(zhuǎn)彎處加裝導(dǎo)向擋板，降低煙氣流動(dòng)速度場(chǎng)和飛灰濃度場(chǎng)的不均勻性，以防止局部嚴(yán)重磨損；在受熱面的管束布置結(jié)構(gòu)上，盡量采用順列布置，不采用錯(cuò)列布置；盡可能地采用上行煙氣流動(dòng)結(jié)構(gòu)；采用膜式省煤器或鰭片式受熱面結(jié)構(gòu)；管束前加假管；局部易磨損處采用厚壁管。（3）運(yùn)行防磨運(yùn)行中磨損原因有以下兩個(gè)方面：一方面是當(dāng)爐內(nèi)密相區(qū)粗顆粒較多時(shí)，燃煤粒徑分布達(dá)不到循環(huán)床鍋爐的要求，粒子循環(huán)量小，粗顆粒將沉浮于燃燒室下部燃燒，造成密相床燃燒份額過(guò)大，床內(nèi)超溫結(jié)焦。運(yùn)行中為避免結(jié)焦，減少給煤，會(huì)造成鍋爐達(dá)不到設(shè)計(jì)蒸發(fā)量。為防止粗顆粒煤沉底而引發(fā)事故，通常采用大風(fēng)量運(yùn)行

47、；不僅在額定負(fù)荷下風(fēng)門(mén)全開(kāi)，而且在低負(fù)荷時(shí)也不關(guān)小風(fēng)門(mén)。這種大風(fēng)量運(yùn)行方式，不僅引起煙氣量和煙氣溫度的變化，還會(huì)因大風(fēng)量而造成揚(yáng)析量增大、密相床燃燒份額下降、飛灰濃度增加等。同時(shí)，通過(guò)對(duì)流受熱面的煙氣流速上升，煙氣中粒子尺寸增大，加速了受熱面的磨損。 另一方面是當(dāng)爐內(nèi)密相區(qū)細(xì)顆粒較多時(shí)，則床層不易建立，密相床的溫度難以維持，即使能維持密相床的燃燒溫度，較細(xì)的顆粒也將被揚(yáng)析，加大尾部受熱面的磨損，同時(shí)也難以保證爐膛出口煙氣的粉塵排放要求。因此，在運(yùn)行中應(yīng)注意控制風(fēng)量，降低煙氣的流速，控制床料及煤粒的篩分比，減少飛灰粒子濃度和粒子直徑，以減少磨損。思考題：1、循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中主要問(wèn)題有哪些？2

48、、防止結(jié)焦的措施？3、防止返料堵灰的措施？4、防止CFBB磨損的措施有哪些？第六章 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)概論一、大型循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的最新進(jìn)展隨著環(huán)保要求和能源利用水平的提高，循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展已經(jīng)勢(shì)在必行，目前，國(guó)外200 MW 級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，法國(guó)Provinces電站的250 MW 循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組于1996年并網(wǎng)發(fā)電，300 MW 級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐（美國(guó)JEA的North side電站）也于2002年成功投運(yùn)。600 MW 超臨界循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)正在順利進(jìn)行之中。但由于大型循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)間較短，很多技術(shù)和計(jì)算方法不夠成熟，在大型化過(guò)程中出現(xiàn)了一系

49、列的問(wèn)題， 二、循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展的問(wèn)題分析國(guó)際上各大鍋爐公司的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)特點(diǎn)有很多相似的地方，主要部件如高溫旋風(fēng)筒、外置式流化床熱交換器、機(jī)械式回灰控制閥等基本結(jié)構(gòu)相同。目前循環(huán)流化床鍋爐大型化主要存在的問(wèn)題如下：1、旋風(fēng)分離器的問(wèn)題氣固分離的方式經(jīng)實(shí)踐論證最適合循環(huán)流化床鍋爐的是旋風(fēng)分離器，對(duì)這一問(wèn)題的認(rèn)識(shí)現(xiàn)國(guó)際已趨向一致。但是，循環(huán)流化床鍋爐所用的旋風(fēng)分離器具有其特殊性，它是在900左右的高溫下運(yùn)行的，并且，固體粒子的粒徑分布狀況非常復(fù)雜，由于煤粒在床內(nèi)的爆燃，旋風(fēng)分離內(nèi)固體粒子的粒徑分布實(shí)際上是不可知的。另外，它位于爐膛和尾部煙道之間，要求結(jié)構(gòu)緊湊，在布置上自由度較少。這

50、種特殊性對(duì)用于循環(huán)流化床鍋爐的旋風(fēng)分離器提出了新的要求：大型循環(huán)流化床鍋爐要求大體積、大容量的旋風(fēng)分離器，然而，超大體積的旋風(fēng)分離器不僅結(jié)構(gòu)笨重、流動(dòng)阻力大，而且分離效率降低(分離效率與分離速度成正比，而分離速度與平均旋轉(zhuǎn)半徑成反比)。另外，還會(huì)給制造、安裝、維修帶來(lái)一系列麻煩。燃用低揮發(fā)分燃料時(shí)，部分爐膛內(nèi)未燃盡可燃物可能在旋風(fēng)分離器內(nèi)燃燒，稱(chēng)之為“后燃”現(xiàn)象。“后燃”使旋風(fēng)分離器內(nèi)溫度升高，威脅旋風(fēng)分離器內(nèi)耐火防磨材料的安全。另外，由于采用大量耐火防磨材料和保溫材料構(gòu)成的旋風(fēng)分離器熱慣性大，使鍋爐啟停時(shí)間長(zhǎng)，負(fù)荷變化速度慢。2、外置式熱交換器的問(wèn)題外置式熱交換器是大型循環(huán)流化床鍋爐的重要設(shè)

51、備。一方面，鍋爐容量增大后，爐膛受熱面的布置發(fā)生困難，在爐膛內(nèi)布置輻射受熱面會(huì)面臨比較嚴(yán)重的磨損問(wèn)題，受熱面的吸熱量也無(wú)法控制，而采用外置式熱交換器，可將一部分本來(lái)需要布置在爐膛內(nèi)的受熱面布置在外置式熱交換器內(nèi)。因外置式熱交換器內(nèi)流速很低(小于1/)，避免了較嚴(yán)重的磨損。更為重要的是，它可以通過(guò)對(duì)進(jìn)入外置式熱交換器的循環(huán)灰量的調(diào)節(jié)改變吸熱量，以調(diào)節(jié)汽溫或床溫(也可以在外置式熱交換器內(nèi)布置不同的受熱面來(lái)達(dá)到同時(shí)控制床溫和再熱汽溫的目的)，這樣不僅有利于變負(fù)荷運(yùn)行的調(diào)節(jié)，而且在燃料變化時(shí)，可用來(lái)調(diào)節(jié)氣溫和負(fù)荷。外置式熱交換器的主要問(wèn)題是隨著鍋爐容量的增加，它的體積變得非常龐大，給鍋爐總體布置帶來(lái)困

52、難。3、熱力計(jì)算方法的問(wèn)題由于循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的時(shí)間短，還沒(méi)有完善的熱力計(jì)算方法。常規(guī)煤粉鍋爐的爐膛熱力計(jì)算是以氣固均相流動(dòng)為理論基礎(chǔ)推導(dǎo)出來(lái)的，其計(jì)算方法明顯不適用于循環(huán)流化床鍋爐。循環(huán)流化床內(nèi)粒子分布存在明顯不均，粒子濃度沿床的高度方向呈非線性遞減分布，在爐膛出口附近，粒子濃度又有較小幅度的遞增。更為重要的是粒子沿床的橫截面方向的不均勻性，靠近壁面區(qū)域的粒子濃度是中心區(qū)域的數(shù)倍至數(shù)十倍。另外，粒子運(yùn)動(dòng)特性也很復(fù)雜，爐膛中心區(qū)的粒子向上運(yùn)動(dòng)，而靠近壁面的粒子則向下回落(大量貼壁回落的粒子與受熱面直接接觸，存在導(dǎo)熱過(guò)程)，爐膛出口附近還有一個(gè)氣固兩相運(yùn)動(dòng)的旋渦區(qū)。床內(nèi)的流場(chǎng)如此復(fù)雜，其燃燒和

53、傳熱過(guò)程不可能有一個(gè)準(zhǔn)確的解析解，熱力計(jì)算中必須使用大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在投運(yùn)的循環(huán)流化床鍋爐數(shù)量還不太多，燃料種類(lèi)也不齊全，而爐型又非常雜，所以還很難總結(jié)一般性的規(guī)律。另一個(gè)問(wèn)題是，在容量不斷放大的過(guò)程中，很多試驗(yàn)數(shù)據(jù)都要進(jìn)行重新驗(yàn)證和修正，使其符合大容量的需要，并希望由此總結(jié)出與實(shí)際情況基本相符的相似準(zhǔn)則。4、布風(fēng)裝置的改進(jìn)布風(fēng)裝置是循環(huán)流化床鍋爐的核心部件，它直接關(guān)系到床料的流化狀態(tài)以及機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。隨著鍋爐的大型化，布風(fēng)板跨度越來(lái)越大，這就對(duì)布風(fēng)板在抗彎、抗振及耐熱的性能上有了更高的要求。因布風(fēng)板結(jié)構(gòu)受風(fēng)帽的限制，平板式布風(fēng)板在增加剛性上通?？吭黾影搴瘾@得，以承受隔熱層、風(fēng)帽、床料及自身的重力，減小撓度。同時(shí)，平板式布風(fēng)板因受工作環(huán)境的限制，板上隔熱層厚度選取較大，最小處約200，荷載較大。另外，平板式布風(fēng)板還面對(duì)著受熱變形，產(chǎn)生扭曲、漏風(fēng)和隔熱層裂縫等問(wèn)題。5、2問(wèn)題流化床燃燒技術(shù)可有效抑制、的排放量，但是又產(chǎn)生了另一個(gè)環(huán)境問(wèn)題，即2問(wèn)題。2是一種笑氣，對(duì)大氣臭氧層有非常強(qiáng)的破壞作用，同時(shí)也有干擾人的神經(jīng)系統(tǒng)的作用。流化床燃燒過(guò)程是產(chǎn)生2的有利條件，流化床燃燒中2的排放濃度約為50200PP，現(xiàn)在還沒(méi)有有效的解決方法。2問(wèn)題已經(jīng)困擾了流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展，所以有必要對(duì)2問(wèn)題進(jìn)一步認(rèn)真研究。目前還沒(méi)有對(duì)2排放制訂限制標(biāo)準(zhǔn)，但這個(gè)問(wèn)題的存在