培訓(xùn)-CFB鍋爐基本知識(shí)

循環(huán)流化床鍋爐基本知識(shí)北京希柯節(jié)能環(huán)保科技有限公司各種流化態(tài)北京?？鹿?jié)能環(huán)保科技有限公司流態(tài)化

流態(tài)化：當(dāng)顆粒系統(tǒng)在許多方面表現(xiàn)出類似液體的性質(zhì)時(shí)，就稱之為流態(tài)化了或處于流化狀態(tài)。稱該系統(tǒng)為流化床。

廣義上講，氣固系統(tǒng)可劃分為固定床、流化床、氣力輸送等。

循環(huán)流化床鍋爐的流動(dòng)狀態(tài)鼓泡床流化態(tài)的特征1.氣流以氣泡形式穿越床層（離散相）2.固體顆粒均勻分散在氣流中（乳化相、連續(xù)相）3.氣泡不斷上移、聚并、長大、破裂4.氣泡運(yùn)動(dòng)使得顆?？v向運(yùn)動(dòng)（實(shí)現(xiàn)混合）5.氣泡在床層表面破裂，將部分顆粒噴入空間6.存在明顯的床層表面鼓泡床及其實(shí)驗(yàn)演示氣泡的移動(dòng)鼓泡床鍋爐的工作湍流流化態(tài)特征1.氣泡逐漸破碎、變小2.床層無明顯界面（形成一飛濺區(qū)）3.床內(nèi)顆?；旌细泳鶆?.床內(nèi)壓力波動(dòng)達(dá)最大快速流化態(tài)特征1.氣流變?yōu)檫B續(xù)相，氣泡消失2.固體顆粒形成絮狀顆粒團(tuán)，成為分散相3.絮狀物形成面壁流，顆粒反混顯著4.顆粒滑移速度達(dá)最大5.床內(nèi)顆粒濃度、溫度分布趨于均勻循環(huán)流化床演示快速流化態(tài)特征圖2-19顆粒帶(顆粒圖)

形成示意圖圖2-20面壁流顆粒濃度的縱向分布圖2-21

不同流態(tài)化型式沿高度的顆粒濃度分布循環(huán)流化床鍋爐的流動(dòng)狀態(tài)CFB鍋爐不同位置的流化狀態(tài)循環(huán)流化床鍋爐北京?？鹿?jié)能環(huán)?？萍加邢薰狙h(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)勢(shì)1.為新入爐燃料提供了豐富的熱源2.燃料在爐內(nèi)有充分的停留時(shí)間爐內(nèi)大量800~900度的惰性顆粒；每分鐘的新燃料只有床內(nèi)物料的1%左右；炙熱物料迅速加熱新燃料；燃料燃燒放處的熱量又維持了床溫流化床中煤粒的燃燒過程1.煤粒的加熱和干燥2.揮發(fā)分的析出和燃燒3.焦炭的著火的燃燒不同尺寸焦炭顆粒的燃燒特性2MM以上大顆粒的燃燒特性1）一般在密相區(qū)參與燃燒；2）滑移速度很大，屬于動(dòng)力燃燒；3）停留時(shí)間15~20分鐘4）燃盡條件很好5）通常燃盡后從床底排渣口排出不同尺寸焦炭顆粒的燃燒特性小于1MM的小顆粒的燃燒特性1）一般在整個(gè)燃燒系統(tǒng)參與燃燒；2）滑移速度較小，屬于擴(kuò)散燃燒；3）大多容易被分離器捕捉，為循環(huán)燃燒4）燃盡條件很好5）灰中含炭量0.1%左右不同尺寸焦炭顆粒的燃燒特性50~100uM顆粒的燃燒特性1）很難被分離器捕捉2）不能一次就燃盡3）是導(dǎo)致固體不完全燃燒損失的主要原因4）20~40%不能燃盡不同尺寸焦炭顆粒的燃燒特性20uM以下顆粒的燃燒特性1）不能被分離器捕捉2）一次就燃盡3）一般不會(huì)導(dǎo)致固體不完全燃燒損失CFB爐內(nèi)燃燒的區(qū)域CFB鍋爐的燃燒區(qū)域燃燒室下部密相區(qū)燃燒室上部稀相區(qū)密相區(qū)與上部稀相區(qū)的過渡區(qū)旋風(fēng)分離器影響CFB鍋爐燃燒的因素燃料特性燃料的顆粒特性布風(fēng)裝置和流化質(zhì)量給煤方式床層溫度二次風(fēng)口布置的影響CFB鍋爐傳熱的三種基本方式1.固體顆粒與受熱面壁面之間的對(duì)流傳熱hp；2.氣體與受熱面的對(duì)流傳熱hg3.固體顆粒與氣體的輻射傳熱hrCFB鍋爐各個(gè)區(qū)域的傳熱方式布風(fēng)板爐膛下部爐膛中部爐膛上部顆粒濃度輻射傳熱為主對(duì)流及輻射傳熱對(duì)流傳熱為主循環(huán)流化床鍋爐三大核心部件

—燃燒室、分離器、回料閥

燃燒室布風(fēng)板旋風(fēng)分離器回料閥鍋爐爐膛

CFB鍋爐燃燒室的密相區(qū)CFB鍋爐燃燒室上部稀相區(qū)布置的膜式氺冷壁水冷布風(fēng)板

水冷布風(fēng)板

風(fēng)帽

常用的風(fēng)帽主要有：大直徑T型風(fēng)帽、

大直徑鐘罩型風(fēng)帽、小直徑蘑茹狀風(fēng)帽、小直徑柱狀風(fēng)帽、定向“7”字型風(fēng)帽

風(fēng)帽

T型風(fēng)帽定向“7”字型風(fēng)帽風(fēng)帽

大直徑鐘罩型風(fēng)帽返料裝置

分離器

旋風(fēng)分離器分離器是循環(huán)流化床鍋爐的核心部件之一。其主要作用是將大量的高溫固體物料從爐膛出口的氣流中分離出來。通過返料裝置送回爐膛，以維持燃燒室快速流態(tài)化狀態(tài)，燃料劑和脫硫劑多次循環(huán)，反復(fù)燃燒和反應(yīng)。分離器

基本原理：離心分離高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),密度大的顆粒被甩到筒壁面,實(shí)現(xiàn)了與密度小的氣體的分離CFB鍋爐的輔助系統(tǒng)與設(shè)備

燃料制備系統(tǒng)給煤系統(tǒng)煙風(fēng)系統(tǒng)冷渣與除灰渣設(shè)備石灰石脫硫系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐的磨損北京?？鹿?jié)能環(huán)?？萍加邢薰灸p的概念物體工作表面的材料在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中不斷發(fā)生損耗、轉(zhuǎn)移或產(chǎn)生殘余變形的現(xiàn)象磨損產(chǎn)生的機(jī)理1.沖擊磨損

當(dāng)固體顆粒沿垂直方向沖擊受熱面管子時(shí)，管子表面出現(xiàn)塑性變形或產(chǎn)生顯微裂紋。2.切削磨損

當(dāng)固體顆粒以與受熱面平行的方向，高速?zèng)_刷管子時(shí)，對(duì)管子表面產(chǎn)生刨削作用，使管壁變薄。3.接觸疲勞磨損

氣流橫向沖刷管子時(shí)，管子背面形成渦流，固體顆粒在渦流處對(duì)管子背面產(chǎn)生的磨損

渦流沖擊磨損切削磨損接觸疲勞磨損CFB鍋爐不同位置的磨損1.爐膛水冷壁的磨損1）水冷壁與耐火材料交界處的磨損；2）不規(guī)則管壁的磨損2.爐膛中其他受熱面的磨損1）懸吊的過熱器；2）埋管的磨損；3.尾部受熱面磨損4.外置換熱器的磨損

水冷壁管局部磨損嚴(yán)重區(qū)耐火材料圖1：爐膛過渡區(qū)交界處的磨損漩渦沿壁面下行的物料流沿壁面下行的物料流產(chǎn)生了局部漩渦物料流流動(dòng)方向轉(zhuǎn)變顆粒產(chǎn)生反作用力爐內(nèi)上行物料流磨損的兩個(gè)原因水冷壁局部磨損照片水冷壁局部磨損照片不規(guī)則管子---爐膛開孔處彎管磨損區(qū)域顆粒流上部磨損較輕下部磨損嚴(yán)重不規(guī)則管子---管子焊縫處的磨損磨損前磨損后四角區(qū)域水冷壁管的磨損鰭片局部突起導(dǎo)致水冷壁管磨損水冷壁焊縫未打磨導(dǎo)致磨損耐火材料的磨損1.耐火材料的作用1）防止鍋爐高溫?zé)煔夂臀锪蠈?duì)金屬構(gòu)件的高溫氧化腐蝕和磨損；2）有隔熱的作用2.CFB鍋爐使用耐火材料的區(qū)域1）燃燒室；2）旋風(fēng)分離器；3）回料裝置

CFB鍋爐耐火材料使用區(qū)域（黑實(shí)線）水冷壁上的耐火層（密相區(qū)）旋風(fēng)分離器入口處耐火層3.耐火材料損壞的原因1）熱應(yīng)力和熱沖擊；

爐內(nèi)溫度循環(huán)波動(dòng)，耐火材料的骨料與粘合劑以及金屬件的膨脹系數(shù)不同，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力；

爐內(nèi)溫度快速變化，產(chǎn)生熱沖擊，產(chǎn)生熱應(yīng)力2）固體物料的沖刷；3）耐火材料性質(zhì)變化；

堿金屬的滲透、滲碳、粘合劑達(dá)不到養(yǎng)護(hù)要求、烘爐不充分等，

4.不同部位耐火材料的損壞1）燃燒室中的耐火材料；

爐襯由75~150毫米的致密抗磨澆注料或可塑料加上相似厚度的保溫料構(gòu)成；

鍋爐運(yùn)行中的調(diào)節(jié)、頻繁的啟停操作都會(huì)導(dǎo)致在應(yīng)力下產(chǎn)生裂縫；

產(chǎn)生裂縫后的溫度再反復(fù)變化、或床料夾在裂縫中，會(huì)導(dǎo)致耐火層擠壓脫落

爐膛耐火層的損壞（密相區(qū)）4.不同部位耐火材料的損壞2）旋風(fēng)分離器的磨損；

分離器入口附近局部磨損嚴(yán)重；

分離器的耐火層較厚，運(yùn)行中溫度變化時(shí)，容易產(chǎn)生大的熱應(yīng)力；

高溫旋風(fēng)分離器承受較大的熱沖擊圖12：分離器局部磨損嚴(yán)重區(qū)4.不同部位耐火材料的損壞3）立管和返料器；4）膨脹節(jié)5）布風(fēng)裝置圖14：返料閥布風(fēng)板影響磨損的因素1.床料的特性2.物料循環(huán)方式3.金屬受熱面壁溫的影響4.受熱面的布置方式

床料特性的影響1.固體顆粒的流動(dòng)速度2.顆粒的大小3.顆粒的濃度4.顆粒的硬度（灰分多、劣質(zhì)煤硬度大）5.顆粒的密度和形狀6.顆粒的成分（硅、鋁含量高，磨損性強(qiáng)）物料循環(huán)對(duì)磨損的影響物料循環(huán)去分離器易磨損區(qū)400℃溫度磨損速度說明：1）當(dāng)溫度很低時(shí)，溫度的變化與磨損關(guān)系不大；2）當(dāng)溫度達(dá)到400度左右時(shí)，溫度提高，磨損急劇減輕；3）溫度繼續(xù)升高，磨損又開始加劇金屬受熱面壁溫的影響原因：1）當(dāng)溫度很低時(shí)，溫度的變化不會(huì)影響床料和金屬壁面的硬度，故對(duì)磨損影響不大；2）當(dāng)溫度達(dá)到400度左右時(shí)，金屬表面形成了氧化膜（Fe2O3Fe3O4FeO），其硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬本身的硬度，故磨損減輕3）溫度繼續(xù)升高，氧化膜的成分發(fā)生了變化，硬度降低，磨損加劇防磨技術(shù)1.