西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班課件

1、西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班循環(huán)流化床基礎(chǔ)理論循環(huán)流化床基礎(chǔ)理論清華大學(xué)清華大學(xué) 熱能工程系熱能工程系楊海瑞楊海瑞西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班內(nèi)容內(nèi)容n背景背景n循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)比較循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)比較n循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)理念循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)理念西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展n流化床技術(shù)最早應(yīng)用于化工領(lǐng)域n1942年美國出現(xiàn)流化床煤燃燒技術(shù)(鼓泡床）n60年代在世界范圍發(fā)展，中國64年開始 主要原因是流化床燃燒具有低Sox， Nox排放；世界最大容量160MW(1988)，中國130T/h，n循環(huán)流化床燃燒技術(shù)（CFBC）出現(xiàn)在1978年，Lugi公司270t/h CFBC鍋爐。 解決了FB

2、C存在的脫硫效率低，燃燒效率低，磨損大，不易放大等缺點(diǎn)，保留了煤種適應(yīng)性強(qiáng)，燃劣質(zhì)煤的優(yōu)點(diǎn)西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班背景背景 循環(huán)流化床燃煤燃燒技術(shù)在近三十年內(nèi)得到了長足的發(fā)展和進(jìn)步。到今天，世界上單機(jī)組容量達(dá)為460MWe的超臨界循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)制造。 我國運(yùn)行的循環(huán)床達(dá)2000臺(tái)。135MWe容量的循環(huán)流化床鍋爐投運(yùn)臺(tái)數(shù)已經(jīng)超過30臺(tái)，訂貨量近百臺(tái)。引進(jìn)300MWe循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)入設(shè)計(jì)制造階段，訂貨量達(dá)15臺(tái)。超臨界循環(huán)床研發(fā)提上日程。西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)比較循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)比較(1)(1)三大技術(shù)流派、三代技術(shù)三大技術(shù)流派、三代技術(shù)西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班n1、芬蘭奧斯隆、

3、芬蘭奧斯隆(Ahlstrom)采用高循環(huán)倍率，高溫旋風(fēng)分離器，在爐膛內(nèi)可布置少量受熱面但不設(shè)外置流化床熱交換器。最大容量是裝在美國賓夕法尼亞州約克郡的783t/h(配250MW) 亞臨界壓力循流化床鍋爐 該 鍋 爐 已 于1997年上半年投入 商 業(yè) 運(yùn) 行 。西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班四川高壩發(fā)電廠四川高壩發(fā)電廠410t/h Pyroflow410t/h Pyroflow型型CFBCFB鍋爐鍋爐西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班n2、德國魯齊、德國魯齊 采用高循環(huán)倍率高溫旋風(fēng)分離器和外置流化床熱交換器。床溫調(diào)節(jié)更加簡便，過熱器/再熱器的布置更為靈活。 最大容量的鍋爐是法國阿爾斯通斯登工業(yè)公司制造的，裝在普羅 旺

4、 斯 電 廠 配250MW機(jī)組的700t/h亞臨界壓力循環(huán)流化床鍋爐。該鍋爐已于1996年4月投入商業(yè)運(yùn)行。西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班法國普羅旺斯配法國普羅旺斯配250MW機(jī)組的機(jī)組的700t/h亞臨界壓力循環(huán)流化床鍋爐亞臨界壓力循環(huán)流化床鍋爐西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班n3、德國巴高克（德國巴高克（CIRCOFLUID）1 下降管下降管2 省煤器省煤器 3 過熱器過熱器 4 煤煤 倉倉 5 加料口加料口 6 爐爐 膛膛 7 返料裝置返料裝置 8 引風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī) 9 除塵器除塵器 10空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器 11旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器特點(diǎn)是采用低循環(huán)倍率和中溫(400-500oC)旋風(fēng)分離。爐膛上方布置過熱器和部

5、分省煤器受熱面。再熱器的布置有一定困難。目前最大容量的這種鍋爐是裝在捷克的燃褐煤的350t/h高壓電站鍋爐。 西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)比較循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)比較(2)(2)三大技術(shù)流派、三代技術(shù)三大技術(shù)流派、三代技術(shù)n第一代技術(shù)應(yīng)當(dāng)是最初開發(fā)的高溫旋風(fēng)筒技術(shù).n由于高溫旋風(fēng)筒的熱穩(wěn)定性差，F(xiàn)W公司開發(fā)了蒸汽冷卻圓形旋風(fēng)筒，即為第二代技術(shù)n1992年以后，水冷方形分離器循環(huán)床n在三大技術(shù)的發(fā)展中，著眼于緊湊設(shè)計(jì)和進(jìn)一步提高可靠在三大技術(shù)的發(fā)展中，著眼于緊湊設(shè)計(jì)和進(jìn)一步提高可靠性，技術(shù)已發(fā)展到第三代技術(shù)性，技術(shù)已發(fā)展到第三代技術(shù): :西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班絕熱絕熱旋風(fēng)筒旋風(fēng)筒CFB鍋爐

6、鍋爐西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班Lugi CFB鍋爐鍋爐 西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班Turrow電廠電廠1，2，3號(hào)鍋爐剖號(hào)鍋爐剖面圖面圖西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班第二代技術(shù) 由于高溫旋風(fēng)筒的熱穩(wěn)定性差，F(xiàn)W公司開發(fā)了蒸汽冷卻圓形旋風(fēng)筒，即為第二代技術(shù)，第二代技術(shù)在循環(huán)床鍋爐的可靠性方面是一個(gè)突出的進(jìn)步西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班第一代技術(shù)高溫旋風(fēng)筒技術(shù)（右）和第一代技術(shù)高溫旋風(fēng)筒技術(shù)（右）和第二代蒸汽冷卻圓形旋風(fēng)筒技術(shù)（左）第二代蒸汽冷卻圓形旋風(fēng)筒技術(shù)（左）西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班FW西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班DG西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班JEA-300MWe西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班現(xiàn)場組裝的汽冷旋風(fēng)筒西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班第三代技術(shù)n第二

7、代技術(shù)在循環(huán)床鍋爐的可靠性方面是一個(gè)突出的進(jìn)步；但是，未解決結(jié)構(gòu)緊湊設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本高等問題.n1992年以后，水冷方形分離器循環(huán)床開發(fā)一舉解決了分離器可靠性、制造成本和緊湊設(shè)計(jì)等問題，因此該技術(shù)出現(xiàn)后市場占有率迅速提高。這是世界上最先進(jìn)的循環(huán)床技術(shù)，國際上稱為第三代循環(huán)床技術(shù)。 世界上容量最大的460MWe超臨界循環(huán)流化床直流鍋爐就是采用這種技術(shù).西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班第三代方形冷卻旋風(fēng)筒緊湊型第三代方形冷卻旋風(fēng)筒緊湊型循環(huán)流化床技術(shù)循環(huán)流化床技術(shù)西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班方形分離器緊湊型是方形分離器緊湊型是一項(xiàng)突破性的設(shè)計(jì)一項(xiàng)突破性的設(shè)計(jì)方形緊湊型分離器方形緊湊型分離器 = = 改進(jìn)了的設(shè)計(jì)改進(jìn)了的

8、設(shè)計(jì)n矩形分離器室矩形分離器室n水水/ /蒸汽冷卻膜式壁蒸汽冷卻膜式壁n薄層耐火材料襯里薄層耐火材料襯里n與爐膛水冷壁組成一個(gè)整體與爐膛水冷壁組成一個(gè)整體n較少較少/ /較小的膨脹節(jié)較小的膨脹節(jié)西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班緊湊型循環(huán)流化床緊湊型循環(huán)流化床具有許多優(yōu)點(diǎn)具有許多優(yōu)點(diǎn)占地最小占地最小重量最輕重量最輕耐火材料的維護(hù)最少耐火材料的維護(hù)最少膨脹節(jié)的維護(hù)最少膨脹節(jié)的維護(hù)最少燃料費(fèi)用最低燃料費(fèi)用最低西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班方形分離器緊湊型循環(huán)流化床方形分離器緊湊型循環(huán)流化床迅速在國際市場被接受迅速在國際市場被接受 至今在國際市場上（不包括中國）已售至今在國際市場上（不包括中國）已售 約約4040臺(tái)以上臺(tái)以

9、上 已投入運(yùn)行的方形分離器緊湊型循環(huán)流化床鍋爐的最大容量為265MWe 正在設(shè)計(jì)之中最大容量的方形分離器緊湊型循環(huán)流化床鍋爐為460MWe超臨界直流鍋爐，它將安裝在波蘭，計(jì)劃2006年投入運(yùn)行西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班泰國Thatoom 的150MWe 緊湊型CFB鍋爐西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班Turow 260MWe 緊湊型再熱緊湊型再熱CFB 4，5，6鍋爐鍋爐 西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班460MWe460MWe方形分離器緊湊型超臨界方形分離器緊湊型超臨界循環(huán)流化床直流鍋爐循環(huán)流化床直流鍋爐n建于波蘭建于波蘭LagiszaLagisza的的PEKPEK電廠電廠, ,將于將于20052005年底進(jìn)行調(diào)試并于年

10、底進(jìn)行調(diào)試并于20062006年投入商業(yè)運(yùn)行年投入商業(yè)運(yùn)行n蒸汽流量蒸汽流量:1300/1109 t/h, :1300/1109 t/h, 蒸汽參數(shù)蒸汽參數(shù):285.6/51.3 bar:285.6/51.3 bar， 563/582 563/582 o oC C 西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班循環(huán)流化床循環(huán)流化床燃燒裝置設(shè)計(jì)的理念燃燒裝置設(shè)計(jì)的理念西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班循環(huán)流化床燃燒裝置設(shè)計(jì)理念的構(gòu)成循環(huán)流化床燃燒裝置設(shè)計(jì)理念的構(gòu)成 基本理論層次：基本理論層次： 1 1 循環(huán)床氣固兩項(xiàng)流理論循環(huán)床氣固兩項(xiàng)流理論 2 2 循環(huán)床燃燒理論循環(huán)床燃燒理論 3 3 循環(huán)床傳熱理論循環(huán)床傳熱理論 4 4 循環(huán)床污

11、染排放理論循環(huán)床污染排放理論 設(shè)計(jì)理論層次（設(shè)計(jì)理論層次（概念設(shè)計(jì)）概念設(shè)計(jì)） 1 1 狀態(tài)設(shè)計(jì)定態(tài)設(shè)計(jì)理論狀態(tài)設(shè)計(jì)定態(tài)設(shè)計(jì)理論 2 2 熱力計(jì)算，煙風(fēng)阻力計(jì)算，水動(dòng)力學(xué)計(jì)算，脫硫熱力計(jì)算，煙風(fēng)阻力計(jì)算，水動(dòng)力學(xué)計(jì)算，脫硫計(jì)算計(jì)算 3 3 設(shè)計(jì)導(dǎo)則設(shè)計(jì)導(dǎo)則 施工設(shè)計(jì)層次施工設(shè)計(jì)層次： 1 1 部件設(shè)計(jì)規(guī)范部件設(shè)計(jì)規(guī)范西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班循環(huán)流化床燃燒裝置定態(tài)設(shè)計(jì)理論循環(huán)流化床燃燒裝置定態(tài)設(shè)計(jì)理論 什么是定態(tài)設(shè)計(jì)什么是定態(tài)設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)循環(huán)流化床時(shí)均確定了一個(gè)流化狀態(tài)作為滿負(fù)荷計(jì)算的在設(shè)計(jì)循環(huán)流化床時(shí)均確定了一個(gè)流化狀態(tài)作為滿負(fù)荷計(jì)算的參考。即在滿負(fù)荷條件下的物料質(zhì)量（指平均粒度參考。即在滿負(fù)荷條

12、件下的物料質(zhì)量（指平均粒度d ds s），循環(huán)），循環(huán)量，物料沿床高濃度分布是確定量。相應(yīng)傳熱系數(shù)沿床高的分量，物料沿床高濃度分布是確定量。相應(yīng)傳熱系數(shù)沿床高的分布也是確定的。這就是所謂的定態(tài)設(shè)計(jì)原則。布也是確定的。這就是所謂的定態(tài)設(shè)計(jì)原則。 能采取定態(tài)設(shè)計(jì)的基本理論根據(jù)在于，循環(huán)流化床內(nèi)有一個(gè)能采取定態(tài)設(shè)計(jì)的基本理論根據(jù)在于，循環(huán)流化床內(nèi)有一個(gè)人為可調(diào)量即床存量，可以在循環(huán)量或物料濃度發(fā)生漂移時(shí)人為可調(diào)量即床存量，可以在循環(huán)量或物料濃度發(fā)生漂移時(shí)調(diào)整床存量而把流化狀態(tài)調(diào)整回到設(shè)計(jì)態(tài)。調(diào)整床存量而把流化狀態(tài)調(diào)整回到設(shè)計(jì)態(tài)。 決定流態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)是燃燒室截面煙氣速度決定流態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)是燃燒室截面煙

13、氣速度VgVg和燃燒室上部和燃燒室上部單位截面的物料攜帶率單位截面的物料攜帶率GsGs，它取決于系統(tǒng)物料平衡能力和床存，它取決于系統(tǒng)物料平衡能力和床存量。量。 床存量是非獨(dú)立變量，但又是由操作者控制的可調(diào)參數(shù)。在床存量是非獨(dú)立變量，但又是由操作者控制的可調(diào)參數(shù)。在確定煙速下，由確定煙速下，由 于其它因素?cái)_動(dòng)影響了物料濃度分布偏離設(shè)于其它因素?cái)_動(dòng)影響了物料濃度分布偏離設(shè)計(jì)值時(shí)可以調(diào)整床存量計(jì)值時(shí)可以調(diào)整床存量以恢復(fù)設(shè)計(jì)狀態(tài)。以恢復(fù)設(shè)計(jì)狀態(tài)。西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班定態(tài)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則定態(tài)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則u uf f燃燒室截面煙氣速度燃燒室截面煙氣速度。最小不能低于物料的。最小不能低于物料的飽和夾帶速度飽和夾帶速

14、度 UcUc。取大可以增加鍋爐截面熱。取大可以增加鍋爐截面熱負(fù)荷，但是要保證垂直受熱面不磨損。負(fù)荷，但是要保證垂直受熱面不磨損。G Gs s燃燒室上部單位截面的物料攜帶率燃燒室上部單位截面的物料攜帶率。最小不。最小不能小于最小加料率最小循環(huán)量能小于最小加料率最小循環(huán)量R Rminmin。最大受。最大受到系統(tǒng)物料平衡限制，應(yīng)小于系統(tǒng)最大平衡循到系統(tǒng)物料平衡限制，應(yīng)小于系統(tǒng)最大平衡循環(huán)量。最近的研究證明還要考慮氣體混合的限環(huán)量。最近的研究證明還要考慮氣體混合的限制。制。西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班定態(tài)設(shè)計(jì)，變工況運(yùn)行任何流派的循環(huán)床均是按照在滿負(fù)荷為某一個(gè)確定的快速床流態(tài)設(shè)計(jì)的滿負(fù)荷運(yùn)行的循環(huán)床應(yīng)當(dāng)是在設(shè)計(jì)的狀態(tài)下有確定的流化風(fēng)速和確定的循環(huán)量，并達(dá)到上下均勻的設(shè)計(jì)溫度。部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，隨著流化風(fēng)速的降低，循環(huán)量降低。啟動(dòng)狀態(tài)的循環(huán)床循環(huán)環(huán)量小于形成快速床的最低循環(huán)量，因此應(yīng)當(dāng)是鼓泡床狀態(tài)。西安循環(huán)流化床培訓(xùn)班清華大學(xué)的循環(huán)流化床設(shè)計(jì)軟件包清華大學(xué)的循環(huán)流化床設(shè)計(jì)軟件包 清華過對(duì)一系列工業(yè)規(guī)模循環(huán)床的熱態(tài)測(cè)試工作清華過對(duì)一系列工