畢業(yè)設計（論文）循環(huán)流化床鍋爐工作分析及除塵系統(tǒng)設計

1、前言 進入21世紀，在經濟全球化的新形勢下，經濟的全面發(fā)展，幾乎所有城市都存在煙塵污染問題，冬季的北方城市尤為重要。全國二氧化硫排放量逐年增長，并形成南方大面積酸雨期，已發(fā)現對森林、土壤、農作物和建筑物造成傷害。大氣中污染物或由它轉化成的二次污染物的濃度達到了有害程度的現象，就稱為大氣污染。大氣污染物主要分為有害氣體及顆粒物。它們的主要來源是燃料的燃燒和工業(yè)生產過程。由于工業(yè)的發(fā)展、人口增加、森林砍伐等原因，使大氣成分發(fā)生了很大變化。這種變化主要表現為二氧化碳、甲烷、氯氟烴等溫室氣體的含量上升。通常我們所說的大氣污染就是指溫室氣體急劇增加的現象。全球大氣污染產生的后果有氣候變暖，平流層臭氧層變

2、薄，陸地和海洋生物受到污染和產生酸雨等。 這些燃料的燃燒是通過鍋爐來完成的，但是先進實用的鍋爐除塵技術仍十分缺乏。中小型工業(yè)鍋爐和爐窯的煙氣治理技術尚需有新的突破，適合我國國情的實用控制技術也十分缺乏。工業(yè)化起點低，生產規(guī)模小，污染物排放量大。如大電廠中小型發(fā)電機組的發(fā)電煤耗高出發(fā)達國家約30%；大量中小型水泥廠的水泥排塵量在3.5公斤/噸的水平。而這些污染物的排放許多都和鍋爐除塵有關，所以應用循環(huán)流化床鍋爐和好的鍋爐除塵系統(tǒng)設計是十分必要的。循環(huán)流化床鍋爐也正廣泛的應用在各國的各種工業(yè)，除塵系統(tǒng)也在慢慢改善，不久的將來大家的生活環(huán)境也會變得越來越清新。 作為一名大學生，有責任和義務保護生態(tài)環(huán)

3、境，針對這個問題本設計選擇了除塵系統(tǒng)設計的課題，通過利用專業(yè)的理論知識和在外實習的實踐知識的運用來完成設計，本設計涉及了除塵器、風機、電動機的選型，管道設計及阻力計算，系統(tǒng)的經濟性分析等。經過計算，煙氣能夠達到國家要求的標準。希望本設計能對以后的工作有所幫助。 1 緒論1.1 國內外循環(huán)流化床鍋爐現狀和發(fā)展趨勢循環(huán)流化床鍋爐具有高效率、低污染、燃料適應性強、負荷調節(jié)比大等優(yōu)點。目前，在我國能源與環(huán)境的雙重壓力下，循環(huán)流化床鍋爐在我國得到了迅速的發(fā)展，據電力行業(yè)機組技術交流協作網統(tǒng)計，截止到目前為止，我國現有不同容量的循環(huán)流化床鍋爐將近3000臺，約63000MW的容量投入到商業(yè)運行中，占電力行

4、業(yè)中鍋爐總臺數的三分之一。根據統(tǒng)計，600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機組在近些年也開始投產。因此，可以預見，循環(huán)流化床鍋爐將在我國得到更大的發(fā)展。在國外已投運的循環(huán)流化床鍋爐達一百多臺，100300MW（電功率）等級的循環(huán)流化床鍋爐技術都已經成熟，正在向600MW以上發(fā)展。國外循環(huán)流化床鍋爐的爐型也比較多，每家公司都有自己獨特的流派，主要有西德的型、芬蘭型、西德公司的型等。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒技術是近二十幾年來迅速發(fā)展的一項高效低污染清潔的燃技術。它經歷了從鼓泡流化床發(fā)展到循環(huán)流化床的過程。循環(huán)流化床的燃燒技術是以處于快速流化狀態(tài)下的氣固流化床為基礎的，具有易于大型化的特點，鍋爐的容量幾乎可以像

5、煤粉爐那樣不受限制?；谘h(huán)流化床的燃燒技術，循環(huán)流化床燃煤鍋爐目前已能投入商業(yè)化燃煤運營發(fā)電，由于其煤種適應性廣，燃燒效率高，以及爐內脫硫脫氮效率高等特點，近二幾十年來，大容量的循環(huán)流化床燃煤鍋爐取得了迅速的發(fā)展。 在國際上這項技術電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和廢棄物處理利用等領域已得到了廣泛的商業(yè)應用，并且正在向幾十萬千瓦級規(guī)模的大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展。近些年來，循環(huán)流化床燃煤鍋爐突出的優(yōu)越性在我國火力發(fā)電企業(yè)得到普遍認同，在這方面相關的研究、開發(fā)和應用也逐漸興起，已有上千臺循環(huán)流化床鍋爐投入運行或正在制造之中，預計將在我國潔凈煤發(fā)電方面處于優(yōu)先發(fā)展的地位。在未來的幾年將是循環(huán)流化床飛速發(fā)展的一個重

6、要階段。1.2 中國除塵技術現狀及前景 近十幾年來，塵源控制發(fā)展的重點主要集中于以下幾個方面：1）改善控制效果的同時要減少抽風量；2）密閉罩的安裝要方便生產操作及檢修；3）爐窯二次煙塵的控制。膠帶（鏈板）輸送機的受料點是大量存在塵源的主要原因，新型的“雙層密閉罩”取代了傳統(tǒng)的密閉罩，有效的削弱了物料溜放時產生的沖擊作用，能防止物料逸出，因而控制效果更好，抽風量卻下降50?？朔荛]同生產和檢修之間矛盾的有效途徑是采用活動框架和凹槽蓋板結構。蓋板可輕便地取下和打開，有利于觀察和操作，凹槽密封效果好。檢修時，框架很容易拆卸并能按原樣恢復。對于振動篩一類能產塵的設備，密閉型式更具優(yōu)越性。工業(yè)爐窯伴隨加

7、、出料產生的二次煙塵具有陣發(fā)性，其控制難度很大。對于轉爐、煉鋼電爐、混鐵爐等許多爐窯，已開發(fā)出了適合其特點的煙塵控制技術。一種將塵源控制和凈化合一的技術叫做“屋頂電除塵”技術，依靠煙氣熱壓和合理的氣流組織，使煙塵通過設在屋頂的電除塵器，不需要風機和管道，使排塵濃度和降低崗位粉塵濃度都能達到國家標準。1.2.1 除塵系統(tǒng)技術的進步除塵系統(tǒng)技術現在已經明顯進步，由于有關法規(guī)更加完善和嚴格、生產工藝和設備的更新，而原有塵源的控制和凈化設備老化或技術已經落后、大量切換閥門失效等原因，早些年建設的除塵系統(tǒng)大多都需要改造。而改造的重點在于：1）要滿足新的法規(guī)要求；2）采用效果好而吸風量小的密閉吸塵罩；3）

8、采用（原設備改造）高效、低耗、可靠的除塵設備；4）對于有多個吸塵點的系統(tǒng)，在仔細計算的基礎上，在采用阻力器件和風量調節(jié)器的辦法，使閥門用量減至最少。除塵系統(tǒng)風量調節(jié)，離不開流量的監(jiān)測，已開發(fā)出含塵氣體流量連續(xù)監(jiān)測的裝置，具有不堵、阻力小、應用方便的特點，在除塵系統(tǒng)運行中發(fā)揮了很好的作用。卸灰、輸灰系統(tǒng)技術也取得很大進步?？諝忮N用來替代振動器，不但可以清除灰斗內粉塵架橋，還使部分粉塵流化，卸灰順暢。在一些地方，傳統(tǒng)的輸灰設備被氣力輸送或氣動溜槽取代，其優(yōu)點是：降低除塵器安裝的高度和投資；活動件少、維修工作量小、可靠性高、電耗降低。在有幾臺除塵設備，并且需要分別卸灰到數個粉倉的情況下，一種稱為“中

9、倉分配、緩坡溜放”的裝置也具有同樣優(yōu)點。1.2.2 除塵設備的發(fā)展由于對環(huán)境要求的提高，對有害氣體和等也要求嚴格控制。在國外發(fā)展較快的一種形式是在噴霧吸收有害氣體的同時，用電除塵器或者袋式除塵器回收其中的固體顆粒，這樣的除塵設備成為氣體凈化系統(tǒng)中的重要組成之一。近幾年來，意大利、日本以及我國的許多單位，都在開展利用脈沖供電的電除塵器來同時清除煙氣中的，并且取得了很好的效果。由于各國煙氣排放標準日趨提高，特別是對微?？刂频囊笤絹碓絿栏瘢率垢咝С龎m設備得到了特別迅速的發(fā)展，同時也促進了高效除塵器的研究和開發(fā)，其中最為突出的是電除塵器和袋式除塵器兩種。在發(fā)展高效除塵器的同時，也出現了多種由不同機

10、理組合而成的除塵設備，如電-袋式除塵器等，但此類除塵器無論在國內還是國外都沒有得到大量的應用。工業(yè)防塵技術展望：1) 工業(yè)防塵法規(guī)更加完善，執(zhí)法更強化。進入了21世紀，我國的經濟繼續(xù)高速發(fā)展，公眾對工作和生活環(huán)境的要求也將更高，有關法規(guī)更加完善，執(zhí)法力度將更為加強。工業(yè)防塵技術必須在高效、低耗、可靠、方便等方面達到新的水平；2) 加強工業(yè)防塵技術標準的建設。目前，有許多防塵設施不規(guī)范，標準化程度較差，質量不高，達不到預期的效果。在塵源的控制方面，顯示薄弱，工業(yè)防塵技術標準化問題，已直接影響了工業(yè)防塵工作的進行；3) 工業(yè)防塵技術將與生產工藝更緊密的結合。首先，要積極促進生產工藝及設備的改進，努

11、力實現本質無害化，達到事半功倍的效果；其次，工業(yè)防塵技術應力求促進產品的產量和質量的提高；再者，應更方便操作和維修；4) 工業(yè)防塵技術將緊密結合節(jié)能。通過工業(yè)防塵技術的實施，使生產工藝簡單化，生產能耗降低；促進二次能源的回收利用；在保證防塵效果的同時，應盡量減少處理風量，降低系統(tǒng)阻力，從而降低自身的能耗等。1.3 幾種常見除塵器簡介1.3.1 袋式除塵器 袋式除塵器是一種干式濾塵的裝置。濾料使用一段時間后，由于篩濾、碰撞、滯留、擴散、靜電等效應，濾袋表面積聚了一層粉塵，這層粉塵被稱為初層，在此以后的運動過程中，初層便成了濾料的主要過濾層，依靠初層的作用，網孔較大的濾料也可以獲得較高的過濾效率。

12、隨著粉塵在濾料表面的積聚，除塵器的效率和阻力都相應的增加了，當濾料兩側的壓差很大時，會把有些已附著在濾料上的細小塵粒被擠壓過去，使除塵器效率下降。另外，除塵器的阻力過高會使整個除塵系統(tǒng)的風量顯著下降。因此，除塵器的阻力達到一定數值后，要及時清灰。然而清灰時不能破壞初層，以免效率下降。 除塵器的工作原理如下：含塵氣體由下部敞開式法蘭進入到過濾室，較粗顆粒直接落入灰倉，含塵氣體經濾袋的過濾，粉塵阻留于袋表，凈氣經袋口到凈氣室，由風機排入到大氣。當濾袋表面的粉塵不斷的增加，程控儀開始工作，將逐個開啟脈沖閥，使壓縮的空氣通過噴口對濾袋進行噴吹清灰，使濾袋突然膨脹，在反向氣流的作用下，給予袋表的粉塵迅速

13、脫離濾袋落入灰倉，粉塵由卸灰閥排出。圖1-1 布袋除塵器工作原理圖 Figure 1-1 Working principle of bag filter1.3.2 旋風除塵器 旋風除塵器于1885年開始使用，已發(fā)展成為多種型式。按其煙氣流進入方式，可分為切向進入式和軸向進入式兩類。在相同壓力的損失下，后者能處理的氣體約為前者的3倍，且氣流分布均勻。普通旋風除塵器由簡體、錐體和進、排氣管組成。旋風除塵器結構簡單，易于制造、安裝和維護管理，設備投資和操作費用都比較低，已廣泛用于從氣流中分離固體粒子和液體粒子，或從液體中分離固體粒子。在普通的操作條件下，作用于粒子上的離心力大約是重力的52500倍，

14、所以旋風除塵器的效率顯著高于重力沉降室的效率。大多用來去除0.3m以上的粒子，并聯的多管旋風除塵器裝置對3m的粒子也有8085%的除塵效率。選用耐高溫、耐磨蝕和耐腐蝕的特種金屬或陶瓷材料構造的旋風除塵器，可在溫度高達1000C和壓力達500×10Pa的條件下操作。從技術、經濟多方面考慮旋風除塵器的壓力損失控制范圍一般為5002000Pa。 旋風除塵器加設旁路后它的工作原理是含塵氣體從進口處切向進入，氣流在獲得旋轉運動的同時，氣流上、下分開形成了雙旋渦運動，粉塵在雙旋渦分界處產生強烈的分離作用，較粗的粉塵顆粒隨著下旋渦氣流分離至外壁，其中部分粉塵由旁路分離室中部洞口引出，余下的粉塵由向

15、下氣流帶人到灰斗。上旋渦氣流對細顆粒粉塵有聚集的作用，從而提高除塵效率。這部分較細的粉塵顆粒，由上旋渦氣流帶向到上部，在頂蓋下形成強烈的旋轉上粉塵環(huán)，并與上旋渦氣流一起進入旁路分離室上部洞口，經回風口引入到錐體內與內部氣流匯合，凈化后的氣體由排氣管排出，分離出的粉塵進入料斗中。1.3.3 電除塵器 電除塵器是火力發(fā)電廠中必備的配套設備，它的功能是將燃煤或燃油鍋爐排放煙氣中的顆粒煙塵加以清除，從而大幅度降低排入大氣層中的煙塵量，是改善環(huán)境污染，提高空氣質量的重要環(huán)保設備。它的工作原理是煙氣在通過電除塵器主體結構前的煙道時，使其煙塵帶有正電荷，然后煙氣進入到設置多層陰極板的電除塵器通道中。由于帶正

16、電荷煙塵與陰極電板的相互吸附作用，使煙氣中的顆粒煙塵吸附在陰極上，并定時打擊陰極板，使具有一定厚度的煙塵在自重和振動的雙重作用下，使其跌落在電除塵器結構下方的灰斗中，從而達到清除煙氣中煙塵的目的。由于火電廠一般機組功率都較大，如60萬千瓦機組，每小時燃煤量可以達到180T左右，其煙塵量可想而知。因此對應的電除塵器結構尺寸也較為龐大。一般火電廠使用的電除塵器主體結構橫截面尺寸大約為2540×1015m，如果加上6m的灰斗高度，以及煙質運輸的空間密度，整個電除塵器高度會在35m以上，對于這樣龐大的鋼結構主體，不僅需要考慮其自主、煙塵荷載、風荷載，地震荷載作用下的靜、動力分析。同時，還必須

17、考慮結構的穩(wěn)定性。 電除塵器的主體結構都是鋼結構，全部由型鋼焊接而成，外表面覆蓋著蒙皮（薄鋼板）和保溫材料，為了設計制造和安裝方便。結構設計采用分層的形式，每片由框架式的若干根主梁組成，片與片之間由大梁連接。為了安裝蒙皮和保溫層的需要，主梁之間加焊次梁，對于如此龐大的結構，如何都按實物連接，其工作量與單元數將十分龐大。按工程實際設計要求和電除塵器主體結構的設計，主要考察結構的強度、結構穩(wěn)定性及懸掛陰極板主梁的最大位移量。對于局部的區(qū)域主要考察陰極板與主梁連接處在長期承受周期性打擊下的疲勞損傷；陰極板上煙塵脫落的最佳頻率的選擇；風載作用下結構表面蒙皮（薄板）與主、次梁連接以及它們之間剛度的最佳選

18、擇等。另外，電除塵器的控制器也是其重要的組成部分，目前常用的是：等?？刂瞥龎m器主要功能是調節(jié)電場的運行，控制對粉塵的荷電。1.3.4 脈沖除塵器 脈沖除塵器是在袋式除塵器的基礎上改進的新型高效的脈沖除塵器，綜合了分室反吹各種脈沖噴吹除塵器的優(yōu)點，進而克服了分室清灰強度不夠，進出風分布不均等缺點，擴大了應用的范圍。 脈沖除塵器是當含塵氣體由進風口進入到除塵器，首先碰到進出風口中間的斜板及擋板，氣流便轉向流入到灰斗，同時氣流速度將放慢，由于慣性作用，使氣體中粗顆粒粉塵直接流入灰斗。起到預收塵的作用，進入灰斗的氣流隨后折而向上通過內部裝有金屬骨架的濾袋粉，粉塵被捕集在濾袋的外表面，凈化后的氣體進入濾

19、袋室上部的清潔室，匯集到出風口排出，含塵氣體在通過濾袋凈化的過程中，隨著時間的增加而積附在濾袋上的粉塵會越來越多，增加濾袋阻力，致使處理風量會逐漸減少，為了正常工作，要控制阻力在一定范圍內（140170mm水柱），必須對濾袋進行清灰，清灰時由脈沖控制儀順序觸發(fā)各控制閥開啟脈沖閥，氣包內的壓縮空氣經由噴吹管各孔經文氏管噴射到各相應的濾袋內，濾袋瞬間急劇膨脹，使積附在濾袋表面的粉塵脫落，濾袋得到再生。清下的粉塵落入灰斗，經排灰系統(tǒng)排出機體。由此使積附在濾袋上的粉塵周期性地脈沖噴吹清灰，使凈化氣體正常通過，保證除塵系統(tǒng)正常運行。脈沖除塵器的工作原理是指通過噴吹壓縮空氣的方法除掉過濾介質（布袋或濾筒）

20、上附著的粉塵；根據除塵器規(guī)格的大小可能有幾組脈沖閥，由脈沖控制儀或控制，每次將開一組脈沖閥來除去它所控制的那部分布袋或濾筒的灰塵，而其他的布袋或濾筒會正常工作，隔一段時間后下一組脈沖閥打開，清理下一部分，一直這樣循環(huán)下去 。1.4 原始數據本設計為循環(huán)流化床鍋爐工作分析及220t/h循環(huán)流化床鍋爐除塵系統(tǒng)設計，設計系統(tǒng)圖如所示。1.4.1 主要工作參數鍋爐型號 220/9.85額定蒸汽壓力 9.81 MPa額定蒸發(fā)量 220 t/h最大連續(xù)蒸發(fā)量 240 t/h給水溫度 215C鍋爐排煙溫度 136C鍋爐計算熱效率 90.16%鍋爐保證熱效率 89.56%燃料消耗量 30.9 t/h排煙飛灰質

21、量分數 16%標況下煙氣密度 1.32 kg/m年平均溫度 20C地面平均風速 2.7 m/s空氣過量系數 1.2煙氣粘度 Pas1.4.2 燃料特性收到基低位發(fā)熱量 16090kJ/kg全水分 2.61%空氣干燥基水分 0.86%干燥無灰基揮發(fā)分 24.96%收到基灰分 47.88%收到基碳 41.60%收到基氫 2.2%收到基氧 3.65%收到基氮 0.61%收到基硫 1.45%1.5 除塵系統(tǒng)分析及方案確定除塵系統(tǒng)主要由除塵器，風機，電動機及除塵風管幾部分組成，除塵器的選擇除了要考慮除塵效率還要盡量使除塵器結構簡單，容易操作，經濟性高；風機及電動機選擇時要在滿足除塵要求的情況下，還要考慮

22、它的安全運行，如在露天的情況下，要給電機設計防雨防雪外罩，另外，再設計安裝時要選擇合適的地點，以便檢修和安裝；除塵風管的設計時，要合理選擇含塵氣流在管道內的流速，盡量避免風管截面突變，管道與風機連接時應采用柔性連接，在滿足要求的同時，要盡量管道的長度短。通過煙氣量計算，除塵器的比較，選擇除塵器，設計除塵風管，選擇風機、電動機，最后對整個系統(tǒng)經濟性分析。 2 鍋爐工作分析循環(huán)流化床鍋爐燃燒是一種新型、高效、低污染的清潔燃煤技術，其主要特點是在鍋爐爐膛內含有大量的物料，在燃燒過程中大量的物料被煙氣攜帶到爐膛的上部，經過布置在爐膛出口處的分離器，將物料與煙氣分開，并且經過非機械式的返料器將物料回送至

23、床內，多次循環(huán)的燃燒。由于物料的濃度高，具有很大的熱容量和良好的物料混合，一般每公斤煙氣可攜帶幾公斤的物料，這些循環(huán)物料帶來了較高傳熱系數，使鍋爐熱負荷調節(jié)范圍較廣，對燃料的適應性強。循環(huán)流化床鍋爐采用比鼓泡床更高的流化速度，而它不像鼓泡床一樣有一個明顯的床面，由于在床內有強烈的湍流和物料循環(huán)，增加了燃料在爐膛中的停留時間，因此比鼓泡床具有更高的燃燒效率，在低負荷下能穩(wěn)定的運行，而不用增加輔助燃料。由于采用分級的送風、低溫的燃燒和循環(huán)流化床的燃燒方式，循環(huán)流化床鍋爐的爐膛運行溫度一般都在850900C之間，這是一個理想的脫硫溫度區(qū)間，采用爐內脫硫技術，向床內加入石灰石粉末和脫硫劑，燃料及脫硫劑

24、經過多次循環(huán)，反復進行低溫燃燒和脫硫反應，加上爐內湍流現象運動劇烈，摩爾比約為2時，可以使脫硫效率達到90%以上，的排放量明顯降低。同時循環(huán)流化床采用低溫分級送風的燃燒方式，使燃燒始終保持在較低的過量空氣下進行，從而大大降低的生成和排放。隨著國家環(huán)保要求日益嚴格，普遍認為，循環(huán)流化床鍋爐是目前最實用和可行的高效率低污染燃煤設備之一。2.1 循環(huán)流化床鍋爐整體布置 鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒技術，主要由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡“”形回料閥和尾部對流煙道等組成。燃燒室受熱面采用的是膜式水冷壁，燃燒室內部布置雙面水冷壁，將爐膛分為了兩個燃燒室，燃燒室上部布置屏式二級過熱器和屏式熱段再熱器，尾部煙道布

25、置三級過熱器、一級過熱器、冷段再熱器等，煙道采用的包墻過熱器為膜式壁結構。 水冷布風板風帽采用大直徑鐘罩式的風帽。兩個旋風分離器布置在燃燒室與尾部對流煙道之間，內襯絕熱材料和耐磨、耐火材料。分離器回料腿下布置非機械型回料閥，回料為自平衡式，流化密封風用高壓流化風機供給。鍋爐易磨損部位采取可靠的防磨措施，在燃燒室與分離器、回料閥、冷渣器之間和分離器與回料閥、尾部 煙道之間處安裝耐高溫、抗磨損的三向非金屬膨脹節(jié)。床下和床上各布置四只啟動燃燒器。鍋爐采取前墻四點給煤方式，使用一次風作為播煤風。鍋爐兩側安裝錐形閥排渣閥，鍋爐下部布置兩臺風水聯合冷渣器，控制排渣溫度在150C以下，底渣進入刮板式除渣機運

26、至渣倉。2.2 循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)簡介2.2.1 汽水流程鍋爐汽水系統(tǒng)回路包括尾部省煤器、鍋筒、水冷系統(tǒng)、旋風分離器進口煙道、旋風分離器、尾部豎井的包墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器、高溫過熱器及連接管道、低溫再熱器、屏式再熱器和連接管道等。鍋爐的給水首先被引至尾部煙道省煤器進口右側的集箱，逆流向上經過水平布置的省煤器管組進入省煤器出口集箱，通過省煤器引出管，從鍋筒的左右封頭進入鍋筒。如果在啟動階段沒有建立足夠量的連續(xù)給水流入鍋筒時，省煤器再循環(huán)管路可能將鍋水從鍋筒引至省煤器的進口集箱，防止省煤器管子內的水停滯汽化。例如1025/17.45-II16 型鍋爐為自然循環(huán)鍋爐。鍋爐的水循環(huán)采用的是

27、集中供水，分散 引入、引出的方式。給水引入鍋筒水空間，并且通過集中下降管和與之相連的下水連接管及分散下降管，然后分別引入水冷壁下集箱和水冷蒸發(fā)屏進口集箱。鍋水在向上流經爐膛的水冷壁、水冷蒸發(fā)屏的過程中被加熱成為汽水混合物，經過各自的上部出口集箱通過汽水引出管引入鍋筒，然后進行汽水分離。被分離出來的水重新進入鍋筒水空間，并進行再次循環(huán)，被分離出來的飽和蒸汽從鍋筒的頂部蒸汽連接管引出。飽和蒸汽從鍋筒引出后，由飽和蒸汽連接管引入旋風分離器入口煙道的上集箱、下行冷卻煙道后，由連接管引入旋風分離器下部環(huán)形集箱，由連接管從分離器上部環(huán)形集箱引至尾部豎井左右側包墻上的集箱，下行冷卻左右側的包墻后進入左右側包

28、墻下集箱，由包墻的連接管引入前、后包墻下集箱，向上進入中間包墻上集箱匯合，向下進入中間包墻下集箱，即低溫過熱器進口集箱。逆流向上，對后煙道低溫過熱器管組進行冷卻后，從鍋爐兩側的連接管引至爐前屏式過熱器進口集箱，流經屏式過熱器受熱面后，從鍋爐兩側的連接管返回到尾部豎井后煙道中的高溫過熱器，最后合格的過熱蒸汽經高過出口集箱兩側引出。從汽輪機高壓缸排汽引入尾部豎井前煙道低溫再熱器進口集箱，流經兩組低溫再熱器，然后由低溫再熱器出口集箱引出，經鍋爐兩側的連接管引至爐前屏式再熱器進口集箱，逆流向上冷卻布置在爐膛內部的屏式再熱器后，合格的再熱蒸汽從爐膛上部屏式再熱器出口集箱兩側引至汽輪機中壓缸。過熱器系統(tǒng)采

29、取調節(jié)靈活的噴水減溫系統(tǒng)作為汽溫調節(jié)和保護各級受熱面管子的手段，整個過熱器系統(tǒng)共布置有兩級噴水減溫器。一級減溫器（左右各一臺）布置在低溫過熱器出口至屏過入口管道上，作為粗調；二級減溫器（左右各一臺）位于屏過與高溫過熱器之間的連接管道上，作為細調。再熱汽溫采用尾部雙煙道擋板調溫作為它的主要調節(jié)手段，通過調節(jié)尾部過熱器和再熱器平行煙道內煙氣調節(jié)擋板，然后利用煙氣流量和再熱蒸汽出口溫度的關系來調節(jié)擋板的開度，從而控制流經再熱器側和過熱器側的煙氣量，從而達到調節(jié)再熱汽溫的目的。同時，為了增加再熱蒸汽氣溫調節(jié)的靈敏度，再熱系統(tǒng)也布置了兩級減溫器，第一級減溫器布置在低溫再熱器進口前的管道上（左右各一臺），

30、作為事故噴水減溫器，第二級減溫器布置在低溫再熱器到屏式再熱器的連接管道上（左右各一臺），作為微量噴水減溫器。并且以上兩級噴水減溫器均可通過調節(jié)左右側的噴水量，來達到消除左右兩側汽溫偏差的目的。2.2.2 煙風系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐內的物料循環(huán)是依靠一次風機和引風機提供的動能來啟動和維持。從一次風機出來的空氣分成了四路送入爐膛：第一路，經一次風空氣預熱器加熱后的熱風，從兩側墻進入了爐膛底部的水冷風室，通過布置在布風板上的風帽使床料流化，并且形成了向上通過爐膛的氣固兩相流；第二路，熱風經過給煤增壓風機后，用于爐前的氣力播煤；第三路，經一次風空氣預熱器加熱后的熱風，作為床上助燃油槍用風；第四路，部分未經

31、預熱的冷一次風，作為給煤皮帶的密封風。經二次風空氣預熱器加熱后的二次風，直接經爐膛下部前后墻的二次風箱分二層送入了爐膛。煙氣及其攜帶的固體顆粒離開爐膛，通過布置在水冷壁后墻上的分離器進口煙道進入了旋風分離器，在分離器內絕大部分物料顆粒從煙氣流中被分離出來，另一部分煙氣流則通過旋風分離器中心筒引出，由分離器的出口煙道引至尾部豎井煙道，從前包墻和中間包墻上部的煙窗進入前后煙道，然后向下流動，沖刷布置在其中的水平對流受熱面的管組，將熱量傳遞給受熱面，而后煙氣流經管式空氣預熱器再進入除塵器；最后，由引風機抽進煙囪，排入到大氣。“”閥回料器共配備三臺高壓頭的離心式風機，正常運行時，其中有兩臺運行、一臺備

32、用，為保證低負荷工況時風機能夠穩(wěn)定運行，通過旁路將多余的空氣送入到一次風得第一路風道內。鍋爐采用的是平衡通風，壓力平衡點位于爐膛的出口；在整個煙風系統(tǒng)中均要求設有調節(jié)擋板，運行時便于控制和調節(jié)。2.2.3 物料循環(huán)過程鍋爐在冷態(tài)啟動時，在流化床內加裝啟動物料后，首先啟動風道點火器，在點火風道中將燃燒空氣加熱到870C后，通過布風板送入流化床內，啟動物料被加熱。床溫上升到大約610C并維持穩(wěn)定后，被破碎成08.5mm的煤顆粒開始分別由八個給煤口從前墻送入到爐膛下部的密相區(qū)內。脫硫用的石灰石也同時送入爐膛。燃燒空氣分為一次風和二次風，分別由爐底和前后墻送入。在工況下正常運行時，約占總風量的45的一

33、次風，經床底的水冷風室，作為一次燃燒用風和床內物料的流化介質送入到燃燒室，二次風在前后墻沿鍋爐高度方向上分兩層布置，以保證提供給煤粒足夠的燃燒用空氣量并參與燃燒調整；同時，分級布置的二次風在爐膛內部能夠營造出局部的還原性氣氛，從而抑制燃料中的氮被氧化，降低氮氧化物的生成。在910C左右的床溫下，空氣與燃料、石灰石在爐膛的密相區(qū)充分混合，煤粒燃燒釋放出部分熱量，石灰石煅燒生成二氧化碳和氧化鈣；未燃盡的煤粒被煙氣攜帶到爐膛上部稀相區(qū)內進一步燃燒，這一區(qū)域也是主要的脫硫反應區(qū)，在這里，氧化鈣與燃燒生成的二氧化硫反應生成硫酸鈣。燃燒產生的煙氣攜帶大量床料經爐頂轉出，然后通過位于后墻水冷壁上部的三個煙氣

34、出口，分別進入三個旋風分離器進行氣固分離。分離后含有少量飛灰的干凈煙氣由分離器中心筒引出通過前包墻拉稀管進入尾部豎井中，對布置在其中的高、低溫過熱器、低溫再熱器、省煤器和空氣預熱器放熱，到鍋爐尾部出口時，煙溫已降至136C左右。被分離器捕集下來的灰，通過分離器下部的立管和“”閥回料器送回至爐膛實現循環(huán)燃燒。爐膛后墻設有四個排渣口，通過對排渣量多少的控制，使床層壓降維持在合理范圍以內，以保證鍋爐保持在良好的運行狀態(tài)。2.2.4 煤、石灰石的供給及排渣系統(tǒng)一般循環(huán)流化床鍋爐給煤系統(tǒng)采用前墻集中布置，爐前布置有八個給煤口。在爐前下部還布置留有四個石灰石口（石灰石口布置在前墻下二次風管內），通過此口可

35、將石灰石粉末注入燃燒室，與燃燒過程中產生的反應，從而除去煙氣中的。石灰石流量可根據燃料量和鍋爐尾部的含量來分析判斷，通過調節(jié)旋轉給料機的轉速來實現。此外，在“”閥回料器上還布置有啟動用床料補充入口，并且設有啟動床料添加系統(tǒng)。鍋爐的排渣采用滾筒式冷渣器，鍋爐除灰系統(tǒng)與本體連接的接口為爐膛排渣口和空氣預熱器下部灰斗。2.2.5 膨脹系統(tǒng)根據鍋爐結構的布置及吊掛、支承系統(tǒng)，一臺鍋爐在深度方向上共設置了六個膨脹中心，即爐膛后墻中心線、旋風分離器和“”閥回料器的中心線（共三個）、前墻中心線和空氣預熱器支座中心。鍋爐的爐膛水冷壁、旋風分離器和尾部包墻全部懸吊在頂板上，由上向下膨脹；爐膛左右方向通過剛性梁的

36、限位裝置，使其以鍋爐對稱中心線為零點并向兩側膨脹；尾部受熱面則通過剛性梁的限位裝置使其以鍋爐對稱中心線為零點并向兩側膨脹。回料器和空氣預熱器均以自己的支承面為基準，并且向上膨脹，前、后和左、右為對稱膨脹。爐膛和分離器的壁溫，雖然比較均勻，但考慮到鍋爐的密封和運行的可靠性，兩者之間采用非金屬膨脹節(jié)相連；回料器與爐膛和分離器的溫差較大，結構型式不同，因此單獨支撐于構架上，用金屬膨脹節(jié)與爐膛回料口和分離器錐段出口相連，隔離相互間的膨脹差。分離器出口的煙道與尾部豎井間脹差也較大，且出口煙道尺寸很大，所以采用非金屬膨脹節(jié)，確保連接的可靠性；吊掛的對流豎井與支撐的空氣預熱器間因脹差及尺寸較大，也采用非金屬

37、膨脹節(jié)。所有穿墻管束均與該處管屏之間密封固定，或者通過膨脹節(jié)形成柔性密封，以適應熱膨脹和變負荷的要求。除了汽包吊點、水冷壁前墻吊點、水冷壁以及分隔墻上集箱、旋風分離器及其進出口煙道、包墻的上集箱和前、后包墻吊點為剛性吊架外，蒸汽系統(tǒng)的其它集箱和連接管均為彈吊，或通過夾緊、支撐、限位裝置固定在相應的水冷壁或者包墻管屏上。2.3 循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)點2.3.1 燃料適應性廣 循環(huán)流化床鍋爐能燃用其它爐子無法燃燒的低熱值劣質煤，甚至低熱值為4187 kJ/ kg的煤矸石也能很好燃燒，我國煤礦坑口小火電廠有許多這種流化床鍋爐。可燃用低熱值無煙煤，劣質煙煤，煤矸石等，對煤種的適應性比煤粉爐、層燃爐好，在循

38、環(huán)床鍋爐中，通過粒子的循環(huán)回燃，爐膛溫度能很好的被控制，煤粒著火和燃盡較好，流化床鍋爐的設計特點是爐膛高，從給煤、布風、出渣等設計特點，首先適應劣質煤的燃燒，布風裝置將空氣分別送入一次風的風室和分布板，送入二次風的風道。一次風量約占總風量的60%，由燃燒室底部送入，二次風由相互的不同高度送入，給高效燃燒提供了有利條件。由于采用了分離回料裝置，給劣質煤分級燃燒、回燃提供了有利條件。循環(huán)流化床爐有兩種類型分離裝置，一種是慣性分離，另一種是旋風分離，大型爐采用兩級分離，一級是爐室出口的慣性高溫分離，二級是在省煤器后加旋風筒低溫分離，未燃盡的煤粒經旋風筒分離回流至燃燒室繼續(xù)燃燒。國產的循環(huán)流化床鍋爐采

39、用較低的流化速度(一般4.5m/s5.5 m/s)、較低循環(huán)倍率約(1020)，因此，分離受熱面受磨損較小。2.3.2 燃燒效率高國外循環(huán)流化床鍋爐，燃燒效率高達99%。對于我國自行設計的鍋爐，投運的效率也高達95%98%。該爐型燃燒效率高的主要原因是煤粒燃盡率高，煤粒燃盡率可分三種情況分析。較小的顆粒(小于0.4 mm)，隨著煙氣速度進行流動，它們未達到對流受熱面就完全燃盡了，在爐膛高度的有效范圍內，它們燃燒的時間是足夠的。對于較大一些的煤粒(大于0.6 mm)，其沉降速度高，只有當其直徑進一步燃燒或者相互磨擦碎裂而減小時，才能隨煙氣逸出，而較大顆粒經分離器分離返回爐膛循環(huán)繼續(xù)燃燒。對于中等

40、粒度的煤，其燃燒時間要比停留時間長，而循環(huán)流化床爐，給顆粒燃盡提供了足夠時間，使未燃盡顆粒循環(huán)燃燒達到燃盡的目的。對運行的鍋爐爐渣實測，可燃物僅達1%2%，鍋爐效率可達88%90%。2.3.3 有效脫硫 循環(huán)流化床鍋爐的脫硫比鼓泡流化床鍋爐更加有效，典型的循環(huán)流化床鍋爐達到90%的脫硫效率時，所需的脫硫劑化學當量比為1.52.5，鼓泡流化床鍋爐達到90%脫硫效率時則需要脫硫劑化學當量比為2.53，甚至更高。有時即使鈣硫比很高，也不能達到90%的脫硫效率。因此，無論是脫硫劑的利用率還是二氧化硫的脫硫率，循環(huán)流化床鍋爐比鼓泡流化床鍋爐都優(yōu)越很多，鏈條鍋爐根本不可能在爐內進行脫硫。 流化床爐脫硫原理

41、，即煤燃燒過程中產生氧化硫與流化床爐燃燒添加劑氧化鈣發(fā)生反應，化學方程式為 鍋爐脫硫產生的硫酸鈣將隨爐渣排出，脫硫效率可達95%?；以辛蛩徕}增加，是綜合利用的較好材料。所以說，此爐型可燃用高硫煤。2.3.4 添加石灰石降低氮氧化物的生成量由于添加石灰石，在800900C低溫下燃燒，可控制氮氧化物生成。流化床爐中氮氧化物生成原理是空氣中氮氣和氧氣在燃燒時產生一氧化氮。在流化床爐燃燒過程中，燃料中90%氮元素轉化成氮氣，大約10%氮反應生成。在燃燒過程中，生成的氮氧化物被未燃燒的碳或氧化鈣還原，減少了氮氧化物的排放。 2.3.5 系統(tǒng)簡單運行操作方便 流化床鍋爐燃燒、沒有煤粉爐燃燒所需的復雜的制

42、粉系統(tǒng)，如磨煤機、排粉風機、粗、細粒分離器等，也沒有像鏈條爐所需爐排傳送裝置。燃燒系統(tǒng)流程簡單，從原煤破碎到煤倉經螺旋給煤機送入爐膛。一次風經布風板引入到爐膛底部，煤粉(10 mm以下)懸空燃燒。二次風從前后墻引入，起助燃攪拌的作用，隨煙氣向爐膛尾部帶走的較大的顆粒經旋風分離器后，返回到爐膛，循環(huán)燃燒，進入尾部煙道的只剩下很小的灰粒。經上述簡單流程， 鍋爐即可以達到額定的蒸發(fā)量，能夠滿足汽輪機或生產工藝用汽的要求，初步估算，使用流化床鍋爐廠房，土建費用可節(jié)約10%左右。與煤粉爐相比，設備費用可節(jié)約20%30 %，運行人員操作的輔機設備少，控制簡單。2.3.6 灰渣可綜合利用流化床鍋爐燃盡的灰粒

43、，從下部灰斗、外經冷渣器冷卻后，通過輸送設備送入其它工廠進行再利用。由于流化床爐渣可燃物極低， 約1%1.5%， 而且具有較經濟的脫硫效果， 增加了灰中硫酸鈣的含量，這對綜合利用提供了有利的條件，可做各種建材很好的摻合料， 是很好的水泥原料。在水泥行業(yè)和制磚行業(yè)利用灰渣前途最廣泛，并且該爐型的推廣應用，可減少除灰渣場地，對于無灰場條件的中、小城市而言不僅可以大大改善環(huán)境條件，而且可以推進建材行業(yè)的發(fā)展，變廢為寶，使煤炭發(fā)揮綜合效益。2.4 循環(huán)流化床鍋爐存在的主要問題及改進措施2.4.1 冷渣器排渣困難問題一般鍋爐配置了兩臺流化床型風水聯合冷渣器，由于該型冷渣器的出力可設計很大，冷卻效果好。因

44、此，國內外大型循環(huán)流化床鍋爐均選用此型設備，但它對底渣的粒徑較敏感，如果粗大顆粒在底渣中所占比例較大，則使冷渣器內流化質量惡化，灰渣很難從溢流口排出，甚至造成床層壓死、結焦等問題，連粗渣排放口堵死。冷渣器運行經常采用事故排渣口進行排渣，由于熱底渣僅在一室內進行風冷卻，排渣溫度較高，經常造成后續(xù)除渣設備出現故障，主要是輸渣機高溫下軸承包死，刮板磨損嚴重，內部裝置高溫變形。 冷渣器引發(fā)上述現象的主要原因是入爐煤的粒徑不合格，如果煤質較差，摻雜石頭、矸石量大，細碎機破碎石頭的能力差，錘頭磨損嚴重，導致間隙大，入爐煤中粒徑不合格的顆粒所占比例在1040范圍內，嚴重偏離設計要求時，就會出現冷渣器排渣困難

45、。加之，燃用的貧煤熱爆及磨蝕等成灰特性也較差，這是造成灰渣粗大的主要原因。解決排渣困難的主要措施：首先，控制選煤的質量，盡量少摻石量，調整好破碎機的間隙，從而控制入爐煤粒徑的分布。其次，控制好冷渣器三個風室的風量分配，使三個冷渣室都形成比較好的流化狀態(tài)；控制好錐形排渣閥的排渣方式和冷渣器大渣排渣閥的運行方式是非常重要的，根據爐膛床壓情況盡量做到少量多次均勻排渣，避免將冷渣器一室壓死。最后，還應適應煤質差這樣一個現實，對冷渣器結構作一些有效的改動，例如，加大粗渣排放閥的口徑，增強事故排渣的能力；降低冷渣器內隔墻的高度，提高底渣翻越的能力；在冷渣器向爐膛返氣管上安裝插板門，以便鍋爐運行中能及時清理

46、冷渣器；提高輸渣設備的可靠性等。2.4.2 水冷壁磨損問題在爐膛密相區(qū)上沿處的水冷壁防磨采用軟著陸結構、變徑管加防磨護板方式。運行時，會發(fā)現此處水冷壁管及鰭片磨損嚴重，我認為入爐煤的粒徑異常使床料偏粗，加上煤中灰份大、矸石多、石塊多等現象，為實現充分流化，一次風量偏大，從而造成磨損現象嚴重；另一方面，此處的裝配、焊接可能會出現質量問題，耐磨澆注料的施工也未達到廠家的要求。這兩者是造成水冷壁磨損的主要原因。前者可通過運行方式來解決，后者則必須在安裝、施工方面采取措施。詳情分析如下。 1）水冷壁表面不平引起的磨損 主要表現在以下幾個方面：水冷壁變徑管處防磨護板安裝工藝不合格，防磨護板與水冷壁管間隙

47、大，形成一個凸臺，大量物料沖刷在凸臺上，是造成水冷壁和鰭片磨損的主要原因；鰭片焊波不平導致對鰭片的磨損嚴重，磨透漏灰，進而沖刷水冷壁。焊波不平將有幾種情況，一是鍋爐安裝制造時水冷壁膜式屏在變徑管處鰭片上下對接不平，存在凸臺現象；二是防磨護板與鰭片焊接處的焊瘤沒有打磨，存在凸瘤現象；三是現場安裝吊裝孔在補焊鰭片時沒有打磨平滑。四是在安裝水冷壁屏時將下部鰭片隔開后，使焊波不平有凸臺。檢查發(fā)現鰭片、焊縫若像屋檐式的磨損較為輕，若像凸臺式的磨損較為嚴重；水冷壁管焊口沒有打磨圓滑，導致對水冷壁管的沖刷磨損嚴重。 2）爐內循環(huán)物料流道堵塞引起的磨損 爐膛內部有大量的物料在進行著內循環(huán)，從而進行熱量交換。當

48、大量物料沿著水冷壁進行不斷的內循環(huán)時，沿鰭片溝處流下的物料遠大于沿水冷壁管外弧面流下的物料。鰭片就像水渠，如果“水渠”被堵塞，則“水”便從兩側溢出。同樣道理，如果鰭片內被澆注料、焊瘤等堵塞，物料就會向一側或兩側流出，從而對水冷壁管進行沖刷。事實也證明，這樣的沖刷速度是非?？斓?。有以下幾種情況：澆注料施工時不規(guī)范，導致澆注料邊緣在鰭片上，從而將會堵塞物料正常流動。比如雙面水冷壁、穿過前后墻水冷壁處，只要有澆注料的部位，均有可能在邊緣發(fā)生水冷壁磨損的問題；澆注料軟著陸平臺可能由于施工不良形成斜坡，從而軟著陸沒有起到緩沖以及消除物料反彈的作用，靠近斜坡處的水冷壁管將會出現磨損；爐內四角水冷壁管鰭片焊

49、接不良，沒有形成正常流道，如果四角夾上較大的床料塊，將加劇對水冷壁磨損。 3）鍋爐的漏灰問題 由于種種原因鍋爐本體漏灰現象存在著嚴重問題，主要發(fā)生在密相區(qū)上沿水冷壁鰭片、密封盒等部位。主要有以下幾種情況：密相區(qū)上沿水冷壁的鰭片磨損情況嚴重，將鰭片磨透，導致物料外漏；密封盒安裝質量較差，導致漏灰嚴重：密封盒上部的疏形板沒有焊接，特別是在密相區(qū)剛性梁內側的部位；相鄰的密封盒沒有分開，膨脹不均將密封盒拉裂；二次風管與澆注料間隙較大，物料竄到密封盒內部將其保溫澆注料掏空，密封盒燒壞變形導致漏灰；下二次風管由于床料粗、床壓高，導致下二次風口被灰料淹沒，致使下二次風量低，風管變形燒損，床料漏出；給煤口處播

50、煤口焊接不良，外部沒有設置密封盒，導致漏灰；分離器、回料閥等部位因焊接不良導致焊縫裂開，漏灰；烘爐過程中的排濕孔沒有焊接，導致漏灰；爐膛測點在安裝時內外側沒有進行焊接，導致測點漏灰。總之，漏灰問題主要應從安裝質量和運行調整方面加以解決。 4）返料器存灰問題循環(huán)流化床鍋爐返料器的存灰問題很嚴重，運行技術改進有以下幾條）對于雙爐膛結構或者容易出現爆燃的鍋爐，建議空返料無灰啟動；）對于需要填充返料器存灰啟動的使用冷態(tài)實驗的自然存灰積存；）運行中灰濃度過高時，可以使用返料器放灰來解決問題；）對于返料不正常、返料溫度無法上升情況，可以少量多次放灰，疏通返料不暢的冷灰栓塞點。2.5 煤粉爐與循環(huán)流化床鍋爐

51、經濟性能比較循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐在不帶脫硫的鍋爐島的投資、運行費用、維護成本、燃料適應性，脫硫投資、脫硫運行費用，灰渣綜合利用等方面顯示出了它的優(yōu)越性，整理得出，如下表2-1。表2-1 煤粉爐與循環(huán)流化床鍋爐經濟性能比較Table 2-1 Pulverized coal and circulating fluidized bed boiler comparison of economic performance項目煤粉爐循環(huán)流化床鍋爐不帶脫硫的鍋爐島的投資鍋爐較便宜，但是有制粉系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)的設備及其土建需要一部分投資鍋爐較貴，但沒有制粉系統(tǒng)，不用投入制粉系統(tǒng)的設備和土建費，整個鍋爐島的投資比煤粉爐高7%左右不帶脫硫的運行費用要燒好煤，煤價較高好煤、差煤都可燒，差煤便宜不帶脫硫的維護成本較低選型得當，費用較低不帶脫硫的自用電率要燒好煤，較低燒好煤時與煤粉爐差不多；若燒差煤，較高燃料適應性不好好低負荷穩(wěn)燃能力不好好脫硫投資較大初投資較低，約為煤粉爐煙氣脫硫的四分之一脫硫運行費用運行費用高運行費用較低，約為煤粉爐煙氣脫硫的10%帶脫硫的自用電率較高燒好煤時比煤粉爐低，燒差煤時煙氣脫硫相當低氮氧化物排放投資與運行費用均較高沒有投資運行費用灰渣綜合利用可以可以可靠性好選型得當，與煤粉爐一樣好帶脫硫的鍋爐島投資較高比脫硫的煤粉爐鍋爐島投資低12%基