循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備

1、循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備 帶有慣性分離器分離物料的循環(huán)流化床鍋爐與形布置的煤粉爐在結(jié)構(gòu)上大致相同，如圖所示。 循環(huán)流化床鍋爐燃燒設(shè)備主要由燃燒室、點(diǎn)火裝置、一次風(fēng)室、布風(fēng)板和風(fēng)帽、給煤機(jī)等組成。一一 燃燒室結(jié)構(gòu)形式燃燒室結(jié)構(gòu)形式 目前循環(huán)流化床鍋爐燃燒室的結(jié)構(gòu)主要有如下幾種：（1）圓形爐膛；（2）方形爐膛，又分正方形和長(zhǎng)方形兩種；（3）下圓上方形爐膛。 圓形爐膛或下圓上方形結(jié)構(gòu)的爐膛，圓形部分一般不設(shè)水冷壁受熱面，完全由耐火磚砌成；內(nèi)襯耐熱且防止?fàn)t內(nèi)或密相區(qū)內(nèi)水冷壁受熱面的磨損。 燃料進(jìn)入爐內(nèi)燃燒放出的熱量被物料和煙氣帶出爐膛，經(jīng)高溫分離器分離后，物料返回爐內(nèi)，帶有少量飛灰的煙氣進(jìn)入布置有受熱面的煙

2、道內(nèi)進(jìn)行熱量交換。這種結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中，因爐內(nèi)為正壓，高溫物料和煙氣常常向外泄漏，影響安全運(yùn)行及環(huán)境衛(wèi)生。 立式方形燃燒室是最常見(jiàn)的爐膛結(jié)構(gòu)，爐膛四周由水冷壁圍成。為了防止煙氣和物料向外泄漏，一般采用膜式水冷壁。方形結(jié)構(gòu)燃燒室的優(yōu)點(diǎn)是密封好，鍋爐體積相對(duì)較小，鍋爐起動(dòng)速度快。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是水冷壁磨損較大。 隨著循環(huán)流化床鍋爐容量的不斷增大，單一爐床和布風(fēng)板已不能滿足大容量的要求。為了獲得良好的流化狀態(tài)和增加蒸發(fā)受熱面的布置，近幾年又出現(xiàn)了多種爐膛結(jié)構(gòu)，如圖所示。 無(wú)論是圓形結(jié)構(gòu)還是方形結(jié)構(gòu)的爐膛，大多數(shù)采用不等截面積形式，即爐膛中、上部截面積較大，下部較小，如圖所示。 下部煙氣截面流速大于上部流

3、速，其主要目的是為了使?fàn)t膛下部形成一個(gè)密相區(qū)，以利于燃燒和降低上部截面煙速，減小受熱面磨損，增大物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，提高燃燒效率。二二 布風(fēng)裝置布風(fēng)裝置1 布風(fēng)板的作用 流化床鍋爐燃燒室下部的爐篦被稱為布風(fēng)板。布風(fēng)板的主要作用有三個(gè)：一是支承靜止的爐內(nèi)物料。二是給通過(guò)布風(fēng)板的氣流以一定的阻力，使在布風(fēng)板上具有均勻的氣流速度分布，合理分配一次風(fēng)，使通過(guò)布風(fēng)板及風(fēng)帽的一次風(fēng)流化物料，使之達(dá)到良好的流化狀態(tài)。三是以布風(fēng)板對(duì)氣流的一定阻力，維持流化床層的穩(wěn)定。布風(fēng)裝置的正確設(shè)計(jì)是流化床鍋爐燃燒達(dá)到穩(wěn)定與安全運(yùn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。2 布風(fēng)裝置形式與結(jié)構(gòu) 目前，流化床鍋爐采用的布風(fēng)裝置主要有兩種形式，即風(fēng)

4、帽式和密孔板式。風(fēng)帽式布風(fēng)裝置是由風(fēng)室、花板、風(fēng)帽和隔熱層組成，通常把花板和風(fēng)帽合稱為布風(fēng)板。在我國(guó)流化床鍋爐中廣泛應(yīng)用的是風(fēng)帽式布風(fēng)板。圖中所示為風(fēng)帽式布風(fēng)裝置。 布風(fēng)板的結(jié)構(gòu)型式主要有V型布風(fēng)板、回字型布風(fēng)板、水平型布風(fēng)板和傾斜型布風(fēng)板四種，如圖所示。這兩種結(jié)構(gòu)的布風(fēng)板一般為非水冷式，在低流化速度的鍋爐上使用。 水平型和傾斜型布風(fēng)板采用有利于水冷式結(jié)構(gòu)布置，因此常由拉稀膜式水冷壁構(gòu)成。這兩種結(jié)構(gòu)形式的布風(fēng)板是循環(huán)流化床鍋爐中最常見(jiàn)的形式。 由于爐內(nèi)流化速度較高，物料本身?yè)交炷芰軓?qiáng)，一般不再采用非均等配風(fēng)方式。 風(fēng)帽式布風(fēng)裝置的工作過(guò)程：由風(fēng)機(jī)送入的空氣從位于布風(fēng)板下部的風(fēng)室通過(guò)風(fēng)帽底部的

5、通道，從風(fēng)帽上部徑向分布的小孔流出，得到具有較高的速度和動(dòng)能的氣流，進(jìn)入床層底部，使風(fēng)帽周?chē)兔鳖^頂部產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，并形成氣流墊層，使床料中煤粒與空氣均勻混合，強(qiáng)化了氣固間熱質(zhì)交換過(guò)程，延長(zhǎng)了煤粒在床內(nèi)的停留時(shí)間，建立了良好的流化狀態(tài)。 因此，對(duì)布風(fēng)裝置的布風(fēng)要求是：（1）能均勻密集地分配氣流，避免在布風(fēng)板上形成停滯區(qū)。（2）能使布風(fēng)板上的床料與空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)和混合，要求風(fēng)帽小孔出口氣流具有較大的動(dòng)能。（3）空氣通過(guò)布風(fēng)板的阻力損失不能太大。（4）具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能支撐本身和床料的重量，壓火時(shí)防止風(fēng)板受熱變形，避免風(fēng)帽燒損，并考慮到檢修清理方便。布風(fēng)板的結(jié)構(gòu)如下：（1）花板：花板的

6、作用是支撐風(fēng)帽和隔熱層，并初步分配氣流。（2）風(fēng)帽：風(fēng)帽總結(jié)起來(lái)主要分為兩大類(lèi)，即小孔徑風(fēng)帽和導(dǎo)向風(fēng)帽。導(dǎo)向風(fēng)帽是一種開(kāi)孔方向特定的風(fēng)帽，能使?fàn)t底形成的氣流將大顆粒床料吹向排渣口，以達(dá)到鍋爐連續(xù)有選擇性地排除冷渣。布置有導(dǎo)向風(fēng)帽的水冷式布風(fēng)板對(duì)于大容量的常壓循環(huán)流化床鍋爐尤其重要。 從風(fēng)帽小孔噴出的空氣速度稱為小孔風(fēng)速，是布風(fēng)裝置設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。小孔風(fēng)速越大對(duì)流化床的運(yùn)行越有利。但風(fēng)帽小孔風(fēng)速過(guò)大將使風(fēng)機(jī)電耗增加。反之，小孔風(fēng)速過(guò)低，容易造成粗顆粒沉積，底部流化不良，冷渣含碳量增大，尤其當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，往往不能維持穩(wěn)定運(yùn)行，造成結(jié)渣滅火。所以，小孔風(fēng)速的選擇，應(yīng)根據(jù)燃煤特性、顆粒篩分特性、負(fù)

7、荷調(diào)節(jié)范圍和風(fēng)機(jī)電耗等全面綜合考慮。 風(fēng)帽小孔直徑和孔數(shù)設(shè)計(jì)一般用開(kāi)孔率表示，所謂開(kāi)孔率就是各風(fēng)帽小孔面積的總和 與花板有效面積 之比值，即開(kāi)孔率 通常對(duì)于鼓泡床鍋爐， 取23，對(duì)煤的真實(shí)密度大、粗顆粒份額多者取低限，反之取高限。而對(duì)于循環(huán)流化床，由于采用高流化風(fēng)速，對(duì)布風(fēng)條件相對(duì)寬松，故開(kāi)孔率有時(shí)設(shè)計(jì)得較高。fbA%100bAf 開(kāi)孔率與布風(fēng)板的阻力以及與床層流化特性相關(guān)聯(lián)。根據(jù)大量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，布風(fēng)板阻力為整個(gè)床層阻力（布風(fēng)板阻力加料層阻力）的2530才可以維持床層穩(wěn)定的運(yùn)行。3 耐火保護(hù)層 為避免布風(fēng)板受熱而撓曲變形，在花板上必須有一定厚度的耐火保護(hù)層，如圖所示。保護(hù)層厚度根據(jù)風(fēng)帽高度而定

8、，一般為100150mm.風(fēng)帽插入花板以后，花板自下而上涂上密封層、絕熱層和耐火層，直到距風(fēng)帽小孔中心線以下1520mm處。4 風(fēng)室與風(fēng)道 為了使布風(fēng)板上方的氣流速度能夠分布均勻，要求布風(fēng)板對(duì)氣流具有一定的阻力。氣流阻力的大小是與布風(fēng)板下風(fēng)室中的氣流分布不均勻性成正比的，因此應(yīng)使風(fēng)室中的氣流能夠在出口有較好的分布，以便在一定的布風(fēng)板壓降下使布風(fēng)板上的氣流分布更為均勻。 風(fēng)室的布置就是圍繞上述目的而進(jìn)行的，一般要求下述三點(diǎn)：1）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)。2）具有一定的容積使之具有一定的穩(wěn)壓作用，消除進(jìn)口風(fēng)速對(duì)氣流速度分布不均勻性的影響，一般要求風(fēng)室內(nèi)平均氣流速度小

9、于1.5m/s。3）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)。 下圖是幾種常見(jiàn)的風(fēng)室布置方式。 風(fēng)道是連接風(fēng)機(jī)與風(fēng)室所必需的部件。為使風(fēng)道中的壓力損失減小，應(yīng)減少不必要的風(fēng)道長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)折和截面變化，在必須轉(zhuǎn)向時(shí)盡可能采用逐漸彎曲的弧形轉(zhuǎn)向形式，使總的阻力系數(shù)較小，避免采用過(guò)高的氣流速度。對(duì)于金屬管道而言，在估計(jì)風(fēng)道截面時(shí)，通常取用的流速在1015m/s。三 點(diǎn)火方式與點(diǎn)火裝置 流化床燃燒首先要解決把室溫下靜止?fàn)顟B(tài)的底料轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰癄顟B(tài)正常燃燒著的床料的問(wèn)題。流化床的點(diǎn)燃比較困難，因?yàn)閺狞c(diǎn)燃底料到正常燃燒是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，燃用的通常又是難以著火的劣質(zhì)煤。點(diǎn)火初期的顆粒和風(fēng)的溫度都低，同樣尺寸的

10、顆粒達(dá)到流化狀態(tài)的風(fēng)量要比熱態(tài)正常運(yùn)行時(shí)約大1倍；而根據(jù)點(diǎn)火時(shí)顆粒燃燒和傳熱的要求，則又希望風(fēng)量小些以減少熱損失。 流化床燃燒鍋爐的整個(gè)點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)程一般可分成三個(gè)階段。（1）底料加熱：用外來(lái)燃料作熱源，把底料從室溫加熱到引燃溫度。（2）底料著火爆燃：底料達(dá)到一定溫度后，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)引燃底料，用它本身燃燒放熱進(jìn)一步使床溫急劇上升。（3）過(guò)渡到正常運(yùn)行：用風(fēng)量控制床溫，并適時(shí)給煤，調(diào)節(jié)好風(fēng)煤比，逐步過(guò)渡到正常運(yùn)行參數(shù)。 流化床鍋爐的點(diǎn)火方式主要有流態(tài)化點(diǎn)火和固定床點(diǎn)火。流態(tài)化點(diǎn)火又分為上點(diǎn)火和下點(diǎn)火。上點(diǎn)火和下點(diǎn)火以爐床為界。 流態(tài)化點(diǎn)火方式是循環(huán)流化床鍋爐的最常用最基本的點(diǎn)火方式。床料在流化狀態(tài)下被

11、加熱，效率高，加熱均勻，不易結(jié)焦。四 給煤機(jī)與給煤方式 燃煤循環(huán)流化床鍋爐，成品煤的顆粒范圍通常在025mm之間，而且水分較煤粉爐大得多。常用的給煤機(jī)械有螺旋給煤機(jī)，埋刮板給煤機(jī)和皮帶給煤機(jī)等，給煤機(jī)型式的選擇，應(yīng)根據(jù)鍋爐容量和給煤點(diǎn)的設(shè)計(jì)及具體的技術(shù)要求來(lái)確定。給煤方式 循環(huán)流化床鍋爐給煤方式分正壓給煤和負(fù)壓給煤兩種，正壓給煤就是給煤口處爐膛產(chǎn)壓力大于大氣壓，負(fù)壓給煤為小于大氣壓力，如圖所示。 正壓給煤還是負(fù)壓給煤，是由爐內(nèi)氣固兩相流特性決定的。對(duì)于爐內(nèi)呈湍流床和快速床的中高循環(huán)倍率的鍋爐采用正壓給煤。負(fù)壓給煤方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)給煤粒度、水分的要求均較寬。第二節(jié)第二節(jié) 物料循環(huán)系統(tǒng)物料循環(huán)系統(tǒng)

12、 物料循環(huán)系統(tǒng)是循環(huán)流化床鍋爐獨(dú)有的系統(tǒng)，亦屬鍋爐燃燒系統(tǒng)范疇，是鍋爐本體的一個(gè)組成部分。該系統(tǒng)主要包括物料分離器、立管和回料閥三部分，其作用是將煙氣攜帶的大量物料分離下來(lái)并返逆回爐內(nèi)形成循環(huán)床燃燒。一 物料分離器 循環(huán)流化床的物料分離器主要作用是將大量高溫固體物料從氣流中分離出來(lái)，送回爐膛，以維持燃燒室的快速流化態(tài)狀態(tài)，保證燃料和脫硫劑多次循環(huán)、反復(fù)燃燒和反應(yīng)。 循環(huán)流化床鍋爐物料分離器根據(jù)其分離器布置方式不同分為慣性分離器和旋風(fēng)分離器兩種。 1 慣性分離器 慣性分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱慣性小，運(yùn)行費(fèi)用低，廣泛應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐中。在慣性分離器內(nèi)，主要是使氣流急速轉(zhuǎn)向或沖擊在擋板上后急速轉(zhuǎn)向，其

13、中顆粒由于慣性效應(yīng)，運(yùn)動(dòng)軌跡與氣流軌跡不同，從而使兩者獲得分離。氣流速度高，這種慣性效應(yīng)越大。氣流回轉(zhuǎn)半徑越小，回轉(zhuǎn)角越大，效率就越高。 慣性分離器大體上可分為兩大類(lèi)，即無(wú)分流式慣性分離器和分流式慣性分離器。前者依靠較為急劇的轉(zhuǎn)折，使顆粒在慣性效應(yīng)下分離出來(lái)；后者是使任意一股氣流都有較小回轉(zhuǎn)半徑及較大回轉(zhuǎn)角，可以采用各種擋板，包括采用典型的百葉擋板構(gòu)成的百葉窗分離器和采用迷宮式擋板的撞擊式分離器。(1)煙氣轉(zhuǎn)彎的慣性分離器：在鍋爐爐膛出口，通常利用結(jié)構(gòu)布置組成煙氣轉(zhuǎn)彎的慣性分離器，屬于無(wú)分流式慣性分離器。(2)百葉窗分離器：是一種分流式慣性分離器，主要部分是一系列平行排列的對(duì)來(lái)流氣體呈一定傾角

14、的葉柵。百葉窗分離器的葉片分為平板型和波紋型。實(shí)驗(yàn)表明，波紋型葉片分離效率高于平板型。 撞擊式分離器：撞擊式分離器是慣性分離器的一種類(lèi)型，它依靠撞擊橫向布置在氣體通道上的分離體來(lái)分離固體。撞擊式分離器通常用于分離粗顆粒和阻力較低的場(chǎng)合，特別適用于大型循環(huán)流化床鍋爐。 撞擊式分離器分離機(jī)理是：當(dāng)氣固兩相流流經(jīng)撞擊式分離器時(shí)，氣流可繞著分離體流動(dòng)，固體顆粒由于攜帶的動(dòng)量要比氣體大，它們得以繼續(xù)按原來(lái)方向運(yùn)動(dòng)，因而偏離主氣流方向，最后撞擊在分離體上。 平面流慣性分離器：最常見(jiàn)撞擊式分離器布置在爐膛出口水平煙道區(qū)段，屬于慣性高溫分離器，也稱平面流慣性分離器。平面流分離器由許多耐火材料制成的異型磚砌筑而

15、成。 爐內(nèi)慣性分離器：爐內(nèi)慣性分離器是將慣性分離器布置在爐內(nèi)。 與受熱面相結(jié)合的撞擊式分離器：是國(guó)內(nèi)提出的特殊結(jié)構(gòu)的鰭片管束撞擊式分離器，其分離元件是由鰭片焊在鍋爐中垂直布置的過(guò)熱管束或?qū)α鞴苁蠘?gòu)成的。這種結(jié)構(gòu)可望解決由于分離元件的高度增大而導(dǎo)致顆粒的二次夾帶增加的問(wèn)題。另外，因有管束的支撐，不會(huì)出現(xiàn)分離元件較長(zhǎng)時(shí)墻片變形彎曲等現(xiàn)象而導(dǎo)致分離效率的下降，這一特點(diǎn)為現(xiàn)有的幾種慣性分離器所不具備。2 旋風(fēng)分離器 旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分離效率高，廣泛用于循環(huán)流化床鍋爐中，典型結(jié)構(gòu)有耐火材料制成的高溫旋風(fēng)分離器和水冷、汽冷高溫旋風(fēng)分離器。（1）典型旋風(fēng)分離器：用于循環(huán)流化床鍋爐的典型旋風(fēng)分離器以上圓

16、下錐、氣流切向進(jìn)入為基本形式。由于沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，運(yùn)行性能穩(wěn)定，維護(hù)方便，特別適合于循環(huán)流化床鍋爐。（2）高溫旋風(fēng)分離器：高溫旋風(fēng)分離器通過(guò)一短煙道與爐膛連接，根據(jù)鍋爐結(jié)構(gòu)差異及分離器臺(tái)數(shù)的多少布置于爐室后側(cè)、前墻或側(cè)墻，但布置于爐后者較多。分離器內(nèi)襯為高溫耐火材料，外設(shè)保溫層隔熱，耐火材料用量較大。所以熱慣性大，使啟動(dòng)時(shí)間增長(zhǎng)，費(fèi)用增加，有的鍋爐采用水冷或汽冷式旋風(fēng)分離器，雖然基本解決了熱慣性大的問(wèn)題，但制造工藝比較復(fù)雜。（3）中溫旋風(fēng)分離：中溫分離分離器入口介質(zhì)溫度較低，一般不高于600。與高溫分離相比，有如下幾方面特點(diǎn)：1）尺寸可以減小，提高分離器效率。2）保溫層較薄，縮

17、短鍋爐起停時(shí)間，減小散熱損失。3）分離器內(nèi)不會(huì)發(fā)生燃燒，也不會(huì)超溫結(jié)焦。4）對(duì)保溫材料的耐溫要求降低，可以降低成本。5）分離下來(lái)的物料溫度較低，對(duì)抑制爐床超溫，防止?fàn)t床發(fā)生結(jié)渣以及對(duì)負(fù)荷調(diào)整有利。（4）下排氣式的旋風(fēng)分離器：由于循環(huán)流化床的燃燒室較高，將此分離器設(shè)置于尾部煙道上部是比較合適的。尾部煙道一般尚有足夠的高度布置受熱面，所以采用這種分離器可以縮小鍋爐的外部尺寸，從而降低造價(jià)。（5）水冷式高溫旋風(fēng)分離器：清華大學(xué)提出了一種帶收集袋的水冷旋風(fēng)分離器，設(shè)置了多個(gè)旋渦收集裝置，對(duì)寬篩分物料實(shí)行分級(jí)分離，能有效地減輕分離器內(nèi)壁的磨損與物料在分離過(guò)程自身的磨碎，分離效率高，阻力較小，高度大大降低

18、，且結(jié)構(gòu)上有利于實(shí)現(xiàn)水（汽）冷卻結(jié)構(gòu)，特別適合大型循環(huán)流化床鍋爐采用。（6）臥式旋風(fēng)分離器：臥式旋風(fēng)分離器是由膜式水冷壁構(gòu)成，并為爐室的一部分。該分離器有三個(gè)分離室，因此又稱為三旋渦室分離器，如圖所示。 第一分離室為主旋渦室，大部分固體顆粒在此被分離后經(jīng)回料道返回密相床。第三分離室為與主旋渦室串接的旋渦室，它能有效地降低主旋渦室分離出來(lái)的粒子的二次夾帶。二 回料立管 通常把物料循環(huán)系統(tǒng)中的分離器與回料閥之間的回料管稱為回料立管，也稱為豎管或料腿。立管的作用是輸送物料、系統(tǒng)密封、產(chǎn)生一定的壓頭防止回料風(fēng)或爐膛煙期從分離器下部進(jìn)入，與回料閥配合使物料由低壓向高壓處連續(xù)穩(wěn)定地輸送。采用物料內(nèi)循環(huán)和夾

19、道循環(huán)方式的部分鍋爐是以回料夾道達(dá)到立管的回料作用。 立管的有效壓頭和管內(nèi)物料流動(dòng)狀態(tài)，在設(shè)計(jì)中非常重要，并因此確定立管高度和管徑等參數(shù)。 1 立管的有效壓頭 圖中給出采用L型閥爐外循環(huán)方式的鍋爐示意圖。有等式： 式中： 為立管兩端的壓差， 為回料閥阻力， 為爐膛阻力， 為分離器阻力。這個(gè)等式就是循環(huán)回路的壓力平衡方程式。上式僅是L閥回料系統(tǒng)的壓力平衡方程式，對(duì)于V型閥由于立管內(nèi)物料流動(dòng)狀態(tài)及閥的特性不同而有所變化。flthpppplglgphpltpfp2 立管內(nèi)物料的流動(dòng)狀態(tài) 立管內(nèi)物料的流動(dòng)狀態(tài)主要有移動(dòng)床流動(dòng)和流態(tài)化流動(dòng)兩種，它與立管的高度、直徑和回料閥充氣點(diǎn)位置、料位等因素有關(guān)。（1

20、）移動(dòng)床流動(dòng)：立管中的物料伴隨有一定的氣體向下流動(dòng)，當(dāng)氣固兩相流未達(dá)到流態(tài)化狀態(tài)時(shí)，物料處于移動(dòng)床狀態(tài)向下滑動(dòng)。這時(shí)回料閥最大傳遞物料量取決于立管中物料的高度。立管的最小高度Lmin應(yīng)滿足： 為了留有一定的裕度，通常立管高度等于（1.52.0）Lmin。ljlthLpppL)/()(min（2）流態(tài)化流動(dòng)：立管內(nèi)物料流態(tài)化流動(dòng)，對(duì)于立管高度要求并不像移動(dòng)床流動(dòng)那樣嚴(yán)格，同樣立管高度能夠傳遞更多的物料。對(duì)于流態(tài)化流動(dòng)，立管內(nèi)固體顆粒下滑速度應(yīng)該小于產(chǎn)生節(jié)涌之前的氣泡速度，不然將失去有效壓頭和系統(tǒng)穩(wěn)定。三、回料閥 物料循環(huán)系統(tǒng)的另一部件回料器，通常稱為回料閥?；亓祥y分為機(jī)械閥和非機(jī)械閥兩種。目前普

21、遍使用非機(jī)械回料閥。回料閥種類(lèi)較多，使用較多的有L型閥、U型閥和V型閥。下面是三種閥的示意圖。 1 L型閥 L型閥是最簡(jiǎn)單的一種非機(jī)械閥，如圖所示，它由直角彎管、垂直管和水平管組成。L型閥的垂直段與分離器相連，水平段與爐膛相連?；亓巷L(fēng)充氣點(diǎn)以上為立管，以下為閥體，一定溫度和壓力的回料風(fēng)由充氣點(diǎn)進(jìn)入閥體，推動(dòng)物料返回爐膛，調(diào)節(jié)回料風(fēng)可以控制回料風(fēng)的多少。采用L型閥的循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)裝設(shè)立管料位計(jì)，回料量采用自動(dòng)控制手段，保證物料循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2 U型閥 U型閥是一種比較普遍的非機(jī)械閥。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，如圖所示。隔板的右端與立管連通，左側(cè)為上升段，兩

22、側(cè)之間一長(zhǎng)方形孔口使物料通過(guò)。U型閥在調(diào)節(jié)上可靠，出料一側(cè)小流化床所需的流化氣體也很少。U型閥屬于自平衡閥，即流出量根據(jù)進(jìn)入量自動(dòng)調(diào)節(jié)，閥本身調(diào)流量的功能較弱。3 V型閥 V型閥是近年來(lái)提出的新型回料閥。該閥由立管、孔口和截面為V形的小流化床組成，如圖所示。回料風(fēng)由立管底部經(jīng)布風(fēng)板、風(fēng)帽送入，固體物料和氣體經(jīng)孔口進(jìn)入爐膛，V型閥立管中物料為流態(tài)化流動(dòng)，因此V型閥稱為自動(dòng)閥。4 H型閥 H型閥將物料流量的控制風(fēng)和返送物料的回料風(fēng)分開(kāi)。通過(guò)調(diào)節(jié)兩股風(fēng)的流量來(lái)調(diào)節(jié)回料量和控制閥內(nèi)溫度，避免閥內(nèi)因局部溫度過(guò)高而發(fā)生結(jié)焦，提高回料閥工作可靠性。該閥具備了L型閥和U型閥的優(yōu)點(diǎn)，目前已在國(guó)產(chǎn)75t/h小低倍

23、率循環(huán)流化床鍋爐上采用，效果較好。但H型閥對(duì)材質(zhì)和制造工藝要求較高，相對(duì)造價(jià)偏高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。第三節(jié) 燃煤制備系統(tǒng) 相對(duì)于煤粉爐的制粉系統(tǒng)，循環(huán)流化床鍋爐亦有制煤系統(tǒng)。兩者的差異僅僅是制出的成品煤的粒徑大小不同。流化床鍋爐燃煤粒徑要比煤粉爐的粗得多，粒徑一般在025mm之間。幾年運(yùn)行實(shí)踐表明，原有的簡(jiǎn)單的制粉系統(tǒng)滿足不了流化床鍋爐本身對(duì)燃煤粒度的技術(shù)要求。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)35t/h、75t/h流化床鍋爐制煤系統(tǒng)的分析，結(jié)合國(guó)外比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，以及國(guó)內(nèi)研究成果，給出幾種制煤系統(tǒng)方案，并加以分析和討論。一 燃煤顆粒特性對(duì)流化床鍋爐的影響1 燃煤顆粒特性曲線燃煤顆粒特性具有三個(gè)含義： (1)燃煤粒徑大小范

24、圍。 (2)燃煤粒度的配級(jí)，即各粒徑的燃煤占總量的百分比。 (3)在粒徑范圍內(nèi)，以顆粒大小排列應(yīng)連續(xù)無(wú)間斷。 依據(jù)上述三點(diǎn)，鍋爐燃煤可作出一條曲線。圖中所示為國(guó)家“八五”技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目220t/h平面流循環(huán)床鍋爐成品燃煤顆粒特性曲線和原煤顆粒曲線圖。燃煤顆粒特性曲線是流化床鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行的一個(gè)重要的技術(shù)要素。它比籠統(tǒng)地給出燃煤粒徑范圍或僅給d1mm的燃煤占總量百分之幾更科學(xué)，更直觀，同時(shí)也是設(shè)計(jì)制煤系統(tǒng)和選擇破碎機(jī)械的依據(jù)。2 燃煤顆粒特性對(duì)流化床鍋爐的影響 燃煤顆粒特性對(duì)流化床鍋爐的燃燒，爐內(nèi)傳熱、受熱面磨損及結(jié)焦的影響，一直是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)，也有過(guò)教訓(xùn)。在實(shí)際運(yùn)行中的結(jié)果是：(1)由于粗顆

25、粒較多，且沉浮于燃燒室下部燃燒，造成密相區(qū)燃燒份額過(guò)大，爐床超溫結(jié)焦。運(yùn)行中為避免結(jié)焦，減小給煤，導(dǎo)致出力降低。(2)當(dāng)煤種變化時(shí)，燃料粒度不能隨著改變。(3)燃煤顆粒較粗，床層加厚，風(fēng)阻增大。 流化床鍋爐的燃煤粒徑，目前發(fā)展的趨勢(shì)是國(guó)外由于普遍采用飛灰和爐渣以及煙氣再循環(huán)技術(shù)，燃煤粒徑逐步由原來(lái)比較細(xì)小變粗；而國(guó)內(nèi)由最初的030mm降至020mm，由粗變細(xì)，并盡量減少大顆粒的份額。 燃煤顆粒特性對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的影響主要有如下幾點(diǎn)：1 燃煤粒徑對(duì)爐內(nèi)燃燒份額的影響。2 粒徑大小對(duì)爐內(nèi)物料濃度及循環(huán)倍率的影響。3 顆粒大小對(duì)受熱面磨損的影響。 燃煤顆粒特性對(duì)于爐內(nèi)物料濃度和循環(huán)倍率的影響，實(shí)質(zhì)

26、上是對(duì)爐內(nèi)傳熱的影響，因此在運(yùn)行中，通過(guò)調(diào)整燃煤粒度亦可調(diào)整鍋爐燃燒及汽溫、汽壓。二 制煤系統(tǒng)下面列出幾種制煤系統(tǒng)方案。1 兩級(jí)破碎系統(tǒng) 兩級(jí)破碎系統(tǒng)是在一級(jí)破碎系統(tǒng)的基礎(chǔ)上在加一級(jí)破碎設(shè)備組成。主要有兩種方式，如下圖所示。 2 棒磨制煤系統(tǒng) 棒式研磨機(jī)一般用于礦石的破碎和研磨。該制煤系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，一般不受原煤中水分等的影響，燃煤粒度也可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。因此，對(duì)于燃用無(wú)煙煤、石煤或?qū)θ济毫６纫筝^細(xì)的流化床鍋爐比較適用。其缺點(diǎn)是投資相對(duì)較大、成品煤輸送有一定的困難。3 錘擊磨制煤系統(tǒng) 錘擊磨制煤系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的豎井式錘擊磨制粉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做的改進(jìn)，即采用新型的錘擊式碎煤機(jī)，并在錘擊磨入口

27、增加了分選干燥管，如圖所示。 4 帶有干燥分選裝置的制煤系統(tǒng) 一級(jí)和兩級(jí)破碎制煤系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)是無(wú)法解決原煤中的水分對(duì)破碎粒度的影響，因而就有了帶有干燥分選裝置的制煤系統(tǒng)。該系統(tǒng)就是在簡(jiǎn)單的一級(jí)破碎制煤系統(tǒng)中去掉振動(dòng)篩，增加一個(gè)干燥分選裝置。干燥分選裝置有多種型式，這里介紹采用熱煙氣作為干燥介質(zhì)的“煙氣干燥分選裝置”和以蒸汽作為干燥熱源的“蒸汽干燥分選裝置”。(1)煙氣干燥分選裝置：實(shí)際上就是一個(gè)流化干燥床，其原理是原煤由落煤管進(jìn)入干燥室，熱煙氣由管道引入風(fēng)室，通過(guò)布風(fēng)板和風(fēng)帽，流化干燥原煤，如圖所示。 蒸汽干燥分選裝置：圖中所示是以蒸汽作為干燥熱源的干燥分選裝置。 帶有干燥分選裝置的制煤系統(tǒng)

28、對(duì)流化床鍋爐來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較理想的制煤方案，它布置靈活，運(yùn)行可靠，投資比棒磨和錘擊磨制煤系統(tǒng)小。由于采用了干燥分選裝置，環(huán)錘式破碎機(jī)工作可以不受鐵塊，水分的影響。其容量可根據(jù)分選出煤量多少而定。該制煤系統(tǒng)盡管比一級(jí)或二級(jí)破碎制煤系統(tǒng)投資大、較復(fù)雜，但它可以保證制煤粒度符合鍋爐要求，運(yùn)行可靠，維護(hù)工作量小，從總體效益來(lái)看，采用該系統(tǒng)要比簡(jiǎn)單的一級(jí)、二級(jí)破碎系統(tǒng)要經(jīng)濟(jì)得多。第四節(jié) 風(fēng)煙系統(tǒng) 循環(huán)流化床鍋爐的風(fēng)煙系統(tǒng)比較復(fù)雜，風(fēng)機(jī)數(shù)量也相對(duì)較多。如果自動(dòng)化控制水平不高時(shí)，僅靠運(yùn)行人員手動(dòng)操作往往顧此失彼，變工況運(yùn)行的調(diào)整時(shí)間必將加長(zhǎng)。在此只介紹風(fēng)系統(tǒng)。一 風(fēng)系統(tǒng)的分類(lèi)及作用 循環(huán)流化床系統(tǒng)根據(jù)其作用和

29、用途主要分為一次風(fēng)、二次風(fēng)、播煤風(fēng)、回料風(fēng)、冷卻風(fēng)、石灰石輸送風(fēng)等。1 一次風(fēng) 循環(huán)流化床一次風(fēng)是單相的氣流，主要作用是流化爐內(nèi)床料，同時(shí)給爐膛下部密相區(qū)送入一定的氧量供燃料燃燒。一次風(fēng)由一次風(fēng)機(jī)供給，經(jīng)布風(fēng)板下一次風(fēng)室通過(guò)布風(fēng)板、風(fēng)帽進(jìn)入爐膛。一次風(fēng)量一般占總風(fēng)量的5065，當(dāng)燃用揮發(fā)分較低的燃料時(shí)，一次風(fēng)量可以調(diào)整大一些。2 二次風(fēng) 二次風(fēng)的作用與煤粉爐的二次風(fēng)基本相同，主要是補(bǔ)充爐內(nèi)燃料燃燒的氧氣和加強(qiáng)物料的摻混，另外能適當(dāng)調(diào)整爐內(nèi)溫度場(chǎng)的分布，對(duì)防止局部煙氣溫度過(guò)高，降低NOx的排放量起著很大作用。 3 播煤風(fēng) 其概念來(lái)源于拋煤爐，其作用與拋煤爐的播煤風(fēng)一樣，使給煤比較均勻地播撒入爐膛

30、，提高燃燒效率，使?fàn)t內(nèi)溫度場(chǎng)分布更為均勻。 播煤風(fēng)一般由二次風(fēng)機(jī)供給，運(yùn)行中應(yīng)根據(jù)燃煤顆粒、水分及煤量大小來(lái)適當(dāng)調(diào)節(jié)，使煤在床內(nèi)播撒更趨均勻，避免因風(fēng)量大小使給煤堆集于給煤口，造成床內(nèi)因局部溫度過(guò)高而結(jié)焦或因煤顆粒燒不透就被排出而降低燃燒效率。4 回料風(fēng) 非機(jī)械回料閥均由回料風(fēng)作為動(dòng)力，輸送物料返回爐內(nèi)。根據(jù)回料閥的種類(lèi)不同，回料風(fēng)的壓頭和風(fēng)量大小及調(diào)節(jié)方法也不盡相同。自平衡回料閥當(dāng)調(diào)整正常后，一般不再作大的調(diào)節(jié)；L型回料閥往往根據(jù)爐內(nèi)工況需要調(diào)節(jié)其回料風(fēng)，從而調(diào)節(jié)回料量，回料風(fēng)占總風(fēng)量的比例很小，但對(duì)壓頭要求較高。對(duì)回料閥和回料風(fēng)應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視，防止因風(fēng)量調(diào)整不當(dāng)而致閥內(nèi)結(jié)焦。5 冷卻風(fēng)和石灰石

31、輸送風(fēng) 冷卻風(fēng)和石灰石輸送風(fēng)并非每臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐都有的。冷卻風(fēng)是專(zhuān)供風(fēng)冷式冷渣器冷卻煤渣的；石灰石用風(fēng)是對(duì)采用氣力輸送脫硫劑石灰石粉而設(shè)計(jì)的。 冷卻風(fēng)常由一次風(fēng)機(jī)出口引風(fēng)管供給，或單設(shè)冷渣冷卻風(fēng)機(jī)。 循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點(diǎn)之一，是應(yīng)用廉價(jià)的石灰石粉在爐內(nèi)可以直接脫硫。因此，循環(huán)流化床鍋爐通常在爐旁設(shè)有石灰石粉倉(cāng)。雖然石灰石粉粒徑一般小于1mm，但因其密度較大，一般的風(fēng)機(jī)壓頭無(wú)法將石灰石粉從鍋爐房外輸送入倉(cāng)內(nèi)；若用氣力輸送時(shí)，應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)算并選擇風(fēng)機(jī)類(lèi)型。二 送風(fēng)系統(tǒng)的幾種布置形式 循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)機(jī)多、風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜、投資大、運(yùn)行電耗也較大，這是它的特點(diǎn)之一。 因此，在風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能地減少風(fēng)

32、機(jī)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)。但每種風(fēng)都有其獨(dú)自的作用，而且鍋爐工況變化時(shí)，各風(fēng)的調(diào)節(jié)趨勢(shì)和調(diào)整幅度又不相同，往往互相影響，給運(yùn)行人員的操作帶來(lái)困難。因此，對(duì)于風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較、進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，下面對(duì)送風(fēng)系統(tǒng)的幾種布置形式做一簡(jiǎn)單介紹。1 中小型鍋爐的風(fēng)系統(tǒng) 中小容量的循環(huán)流化床鍋爐，風(fēng)量相對(duì)較小，風(fēng)機(jī)選型廣闊。對(duì)于系統(tǒng)技術(shù)要求又不太高，尤其國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造的75t/h容量以下的鍋爐，基本未采用石灰石脫硫和連續(xù)排渣冷渣技術(shù)。所以，風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，主要有以下兩種方式。 方式一：是根據(jù)鍋爐容量一般布置一臺(tái)或二臺(tái)送風(fēng)機(jī)，由送風(fēng)機(jī)供給鍋爐所需的一次風(fēng)、二次風(fēng)和播煤風(fēng)以及回料風(fēng)。 方式二：是把一、二次風(fēng)分別由各自風(fēng)機(jī)提供，比較好的解決了上述的矛盾，但風(fēng)系統(tǒng)較方式一復(fù)雜些。兩者綜合比較，方式二優(yōu)于方式一。2 容量較大鍋爐的風(fēng)系統(tǒng) 對(duì)于容量大于130t/h的鍋爐，由于總風(fēng)量較大，而大風(fēng)量高壓頭風(fēng)機(jī)的選型比較困難，常采用串聯(lián)風(fēng)機(jī)方式提高風(fēng)壓，并且由于容量較大的鍋爐均采用石灰石脫硫和連續(xù)排渣，甚至設(shè)計(jì)有煙氣返送和飛灰返送系統(tǒng)，因此使風(fēng)機(jī)類(lèi)型和臺(tái)數(shù)大大增加，風(fēng)系統(tǒng)更加復(fù)雜。 方式三和方式四是兩種相對(duì)比較簡(jiǎn)單的布置方式，如圖所示。 方式三和方式四共同的特點(diǎn)是采用分別供風(fēng)的形式布置的，低壓風(fēng)由二次風(fēng)機(jī)供給，高壓用風(fēng)基本上由一次風(fēng)機(jī)供給，特殊用風(fēng)獨(dú)自設(shè)立風(fēng)機(jī)。當(dāng)然，