循环流化床锅炉及运行分析

循环流化床锅炉设备及运行分析

帽的一次风流化物料，使之达到良好的流化状态。

布风板结构及形式。风帽式布风板是否进行冷却分为两大类：非水冷式布风板和水冷式布分板。

3.风室与风道

为了使布风板上方的气流速度能够分布均匀，为均匀稳定的流化床层具有一定的阻力。气流阻力的大小是与布风板下风室中的气流分布不均匀性成正比的，因此应使风室中的气流能够在出口有较好的分布，以便在一定的布风板压降下使布风板上的气流分布更为均匀。

风室的布置就是围绕上述目的而进行的，一般要求满足下述三点：

(1)具有一定的强度，刚度及严密行，在运行条件下不变形，不漏风：

(2)具有一定的容积使之具有一定的稳压作用。消除进口风速对气流速度分布不均匀性的影响；

(3)具有一定的导流作用，尽可能的避免形成死角与涡流区。 4.小孔风速与布风板开孔率

从风帽小孔喷出的空气速度称为小孔风速，是布风装置设计的一个重要参数。小孔风速越大，气流对床层底部颗粒的冲击越大，扰动就越强烈，从而有利于粗颗粒的流化，热交换就越好，冷渣含碳量就可以降低，且在低负荷时仍可稳定运行，负荷调节范围较大。但风帽小孔风速越大，风帽阻力增加，所需风机压头增大，将使风机电耗增加。反之，小孔风速过低，容易造成粗颗粒沉积，底部流化不良，冷渣含碳量增大，尤其当负荷降时，往往不能稳定运行，造成结渣灭火。所以，小孔风速的选择，应根据燃煤特性，颗粒分特性，负荷调节范围和风机电耗等全面终合考虑。

根据经验，对粒度为0～10mm的燃煤，一般取小孔风速为35～40m/s；而对于粒度为0～8mm的燃煤，一般小孔风速为30～35m/s;

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对相对密度的煤种取高限，相对密度小的取低限。

第二节 点火装置

流化床中从点火燃底料到正常燃烧是一个动态过程，燃用的通常又是难以着火的劣质煤，因此流化床的点燃要比煤粉的点燃或层燃炉；对大面积流化床采用分床结构，以便于点火床均匀地布风并加热底料；使用严密的快速风门和调节特性较好的调节门，以利于风量控制等。掌握了它们的制约关系，就可以在每次点火中煤块的点燃困难得多。流化床锅炉点火方式与煤粉炉锅炉不同。它是先将床料加热至燃料所需的最低温度以上，然后用床料加热给入的燃料，使燃料稳定燃烧。

在流化床结构设计时就要考虑有利于点火操作，例如采用合适的布风结构使整个床面布风均匀启动时针对具体情况采取相应措施，使点火成功，

一般点火启动过程可分成三个阶段：

1.床料加热。用外来燃料作热源，床料从室温加热到投煤可以燃烧的温度。

2.试投燃料。床料达到一定温度后，试投燃料，观察是否着火，并用燃料燃烧放热进一步使床温上升。

3.过度到正常运行。用风量控制床温，并适时给煤，调节好风煤比，逐步渡到正常运行参数。

加热床料的方法有固定床点火和流化床点火。

循环流化床锅炉的点火方式主要是流态化点火，即燃料先不给入，启动风机，在流化的状态下将惰性床料加热到燃烧所需的最低温度，然后投入固体燃料，使燃料着火，燃烧。随着固体燃料的不断投入，床温不断增加，相应的减少启动燃烧器的燃油量，直至最后停止启动燃烧器的运行，并将床温稳定在850～900C的范围内。流态化状态下被加热，效率高，加热均匀，不易结焦。

流态化点火又分为床上点火和床下点火。所谓床上点火和床

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下点火，是以布风板为界，在布风板上部点火加热床料就为床上点火；在布风板下部点火，通过烟气加热床料为床下点火。此外还有一台锅炉同时具有床上点火装置和床下点火装置的联合启动方式。与三种点火方式相对应的燃烧器主要有三种不同的布置方式，既床上布置，床下布置，床上加床下布置。

第三节 气固分离器

气固分离器是CFB系统的核心部件之一。其之所以关键，从运行机理上来讲，只有当分离器完成了含尘气流的气固分离并连续地把收集下来的物料回送至炉膛，实现灰平衡及热平衡，才能保证炉内燃烧的稳定与高效；就系统结构而言，分离器设计、布置得是否合理直接关系着锅炉系统制造、安装、运行、维修等各方面的经济性与可靠性。虽然分离器是CFB必不可少的关键环节，但它又具有相对的独立性和灵活性，在结构与布置上回旋余地很大。从某种意义上讲，CFB锅炉燃烧技术的发展也取决于气固分离技术的发展，分离器设计上的差异标志着不同的CFB技术流派。

1.第一代循环流化床燃烧技术--绝热旋风分离循环流化床锅炉

旋风分离器在化工、冶金等领域具有悠久的使用历史，是比较成熟的气固分离装置，因此在CFB领域应用最多。

德国Lurgi公司较早地开发出了采用保温、耐火及防磨材料砌装成筒身的高温绝热式旋风分离器的CFB锅炉。分离器入口烟温在850℃左右。应用绝热旋风筒作为分离器的循环流化床锅炉称为第一代循环流化床锅炉，目前已经商业化。Lurgi公司、Ahlstrom公司、以及由其技术转移的Stein、ABB-CE、AEE、EVT等公司设计制造的循环流化床锅炉均采用了此种形式。这种分离器具有相当好的分离性能，使用这种分离器的循环流化床锅炉具有较高的性能。据统计，目前除中国大陆外，有78的CFB全部采用了高温绝热旋风分离器，但这种分离器也存在一些问题，主要是旋风筒

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体积庞大，因而钢耗较高，锅炉造价高，占地较大，旋风筒内衬厚、耐火材料及砌筑要求高、用量大、费用高；启动时间长、运行中易出现故障；密封和膨胀系统复杂；尤其是在燃用挥发份较低或活性较差的强后燃性煤种时，旋风筒内的燃烧导致分离后的物料温度上升，引起旋风筒内或回料腿回料阀内的超温结焦。这Circofluid 的中温分离技术在一定程度上缓解了高温旋风筒的问题，炉膛上部布置了较多数量的受热面，降低了旋风筒入口处的烟气温度和体积，旋风筒的体积和重量有所减小，因此相当程度上克服了绝热旋风筒技术的缺陷，使其运行可靠性提高，但炉膛上部布置有过热器和高温省煤器等，需要采用塔式布置，炉膛比较高，钢耗量大，使锅炉造价提高。同时，它的CO排放及检修问题在一定程度上限制了该技术的发展。

2.第二代CFB燃烧技术--水(汽)冷分离循环流化床锅炉 为保持绝热旋风筒循环流化床锅炉的优点，同时有效地克服该炉型的缺陷，FosterWheeler公司设计出了堪称典范的水(汽)冷旋风分离器。应用水(汽)冷分离器的循环流化床锅炉被称为第二代循环流化床锅炉。该分离器外壳由水冷或汽冷管弯制、焊装而成，取消绝热旋风筒的高温绝热层，代之以受热面制成的曲面及其内侧布满销钉涂一层较薄厚度的高温耐磨浇注料。壳外侧覆以一定厚度的保温层，内侧只敷设一薄层防磨材料。水(汽)冷旋风筒可吸收一部分热量，分离器内物料温度不会上升，甚至略有下降，较好地解决了旋风筒内侧防磨问题。该公司投运的循环流化床锅炉从未发生回料系统结焦的问题，也未发生旋风筒内磨损问题，充分显示了其优越性。这样，高温绝热型旋风分离循环床的优点得以继续发挥，缺点则基本被克服。

当然，任何一种设计都难以尽善尽美，FW式水(汽)冷旋风分离器的问题是制造工艺复杂，生产成本过高，缺乏市场竞争力，

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些问题在我国的实际生产条件下显得更为突出。