流化床鍋爐20080219課件

流化床鍋爐一、概述我國研究開發(fā)沸騰燃燒鍋爐始于六十年代，至今已有三十年的發(fā)展歷史，研制沸騰鍋爐有兩個(gè)主要目的，一是能向爐內(nèi)添加脫硫劑進(jìn)行脫硫和吹加二次風(fēng)進(jìn)行富氧燃燒，有效地降低煙氣中SOX和NOX的排放，具有顯著的環(huán)保效益，二是沸騰床燃燒的燃料是適用性極好的，可以燃用常規(guī)鍋爐所不能燃燒的劣質(zhì)燃料，為充分利用低值能源開辟了新的途徑，具有顯著的節(jié)能效益。二、流化床燃燒（一）流態(tài)化原理流態(tài)化經(jīng)歷的幾種不同狀態(tài)，是以不同流化速度（指床層中的空截面流速）下的床層阻力特性為特征的。當(dāng)床層中的空截面流速（流化速度）大于臨界流化速度時(shí)，床層膨脹，空隙率增加，所以單位床層高度的壓降呈下降趨勢(shì)。3.湍流床狀態(tài)當(dāng)流化速度增大到足夠高時(shí)，騰涌狀態(tài)結(jié)束，床層壓力波動(dòng)減小并趨于比較平穩(wěn)，流化床進(jìn)入湍流床狀態(tài)。其主要特征在于，床層中氣泡相的尺寸不再隨氣速的增加而聚合長(zhǎng)大，只是不斷增多氣泡的數(shù)量和分布密度。床層界面模糊，爐內(nèi)形成上部顆粒濃度小的稀相區(qū)和下部顆粒濃度大的密相區(qū)。湍流床和鼓泡床狀態(tài)下，其流化速度都處臨界流化速度和顆粒帶出速度的范圍內(nèi)。4.快速床狀態(tài)當(dāng)流化速度大于顆粒帶出速度后，大量顆粒被帶出燃燒室，并隨著氣流速度的增加，顆粒帶出量增大，可以說顆粒和氣流全部充滿了整個(gè)爐膛空間。流化床中已不存在定型的氣泡相，只是部分顆粒均勻分布在氣流中形成稀的連續(xù)相，其余顆粒呈絮團(tuán)狀懸浮在連續(xù)的稀相中，爐膛上部和下部的顆粒濃度差別顯著減少。上部為濃度均勻的稀相區(qū)，下部為密相區(qū)，密相區(qū)中心部分為氣固兩相垂直向上流動(dòng)，四周環(huán)形區(qū)為向下反流。為了維持快速床狀態(tài)，必須把帶出的顆粒收集起來，再送回快速床內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，這就是循環(huán)流化床。在循環(huán)流化床鍋爐中，把單位時(shí)間內(nèi)循環(huán)顆粒的質(zhì)量與燃料消耗量的比值稱為循環(huán)倍率。三、流化床結(jié)構(gòu)流化床鍋爐燃燒設(shè)備主要由爐膛、布風(fēng)裝置和風(fēng)室組成，對(duì)循環(huán)床鍋爐，還有分離器和回料裝置兩大部分。1.爐膛

中國流化床鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu)形狀主要有倒錐型和柱體型兩種。見下圖。2.布風(fēng)裝置

中國流化床鍋爐采用布風(fēng)裝置有風(fēng)帽型和密孔板型兩種，其中采用最多的是風(fēng)帽型。見下圖。（a）帶有帽頭的大風(fēng)帽；（b）帶有帽頭的小風(fēng)帽；（c）無帽頭的大風(fēng)帽；（d）無帽頭的小風(fēng)帽（a）（b）（c）（d）布風(fēng)板、風(fēng)帽、隔熱層和風(fēng)室組合結(jié)構(gòu)2.回料裝置

回料裝置中最重要的部件是回料閥，有四種基本型式，回料裝置的任務(wù)是把分離器收集下來的飛灰顆粒送入爐膛循環(huán)燃燒，同時(shí)要防止?fàn)t膛的煙氣經(jīng)回料裝置短路進(jìn)入分離器。A、L閥回料器B、J閥回料器C、U閥回料器D、流化床式閥各種閥見右圖（a）L閥回料器；（b）J閥回料器；（c）U閥回料器；（d）流化床式閥a—流化空氣；b—回料進(jìn)入燃燒室；C—來自分離器的顆粒；t—輸送風(fēng)；L—料腳主管（a）圓筒形旋風(fēng)分離器；（b）矩形筒旋風(fēng)分離器；（c）下排氣口旋風(fēng)分離器1—?dú)夤虄上嗔鬟M(jìn)口；2—上排氣口；3—園筒體；4—矩形斷面筒體；5—下排氣口；6—排灰口五、流化床鍋爐受熱面燃煤電站鍋爐煙、風(fēng)、汽水系統(tǒng)圖(a)光管；(b)鰭片管焊成的膜式水冷壁；(c)用邊鋼焊成的膜式水冷壁爐膛水冷壁管的型式蒸發(fā)受熱面循環(huán)回路示意圖自然循環(huán)鍋爐蒸發(fā)受熱面水冷壁六、循環(huán)流化床鍋爐的工作原理

煤質(zhì)變化或加入石灰石均會(huì)改變爐內(nèi)熱平衡，故燃用不同煤種的循環(huán)流化床鍋爐在設(shè)計(jì)及運(yùn)行方面都有不同程度的差異。循環(huán)流化床鍋爐在煤種變化時(shí)，會(huì)對(duì)運(yùn)行調(diào)節(jié)帶來影響。試驗(yàn)表明，各種煤種的燃盡率差別極大，在更換煤種時(shí)，必須重新調(diào)節(jié)分段送風(fēng)和床溫，使燃燒室適應(yīng)新的煤種。

加入石灰石的目的，是為了在爐內(nèi)進(jìn)行脫硫。石灰石的主要化學(xué)成份是CaO,而煤粉燃燒后產(chǎn)生的SO2、SO3等，若直接通過煙囪排入大氣層，必然會(huì)造成污染。加入石灰石后，石灰石中的CaO與煙氣中的SO2、SO3等起化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)的CaSO3

、CaSO4（即石膏），從而減少了空氣中的硫酸類的酸性氣體的污染。另外，由于流化床鍋爐的燃燒溫度被控制在800～900℃范圍內(nèi)，煤粉燃燒后產(chǎn)生的NOx氣體也會(huì)大大減少硝酸類酸性氣體。七、循環(huán)流化床的特點(diǎn)1.循環(huán)流化床和鼓泡床的主要區(qū)別是在爐膛出口處安裝一個(gè)高效分離器，將被氣流帶出爐膛的顆粒分離出來，通過回料裝置再將其送回至爐膛底部，以提高燃燒效率，并保持爐內(nèi)床料總量不變。2.由于粒子團(tuán)的沉降和邊壁效應(yīng)，循環(huán)流化床中氣固流動(dòng)形成近爐壁處很濃的粒子團(tuán)以旋

循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)圖八、常見故障處理（一）燃燒室結(jié)焦

燃燒室結(jié)焦是循環(huán)流化床鍋爐最常見的故障之一。結(jié)焦的原因較多，如何及早發(fā)現(xiàn)，及時(shí)進(jìn)行處理，是確保鍋爐正常運(yùn)行的關(guān)鍵。1.現(xiàn)象a）流化室所有溫度指標(biāo)超過1000℃，爐膛中、上部煙溫及煙道煙溫均大幅上升；b）在風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度未變情況下，風(fēng)室壓力增高，一次風(fēng)機(jī)電流指示大幅擺動(dòng)，然后驟然降低到正常時(shí)的30％～40%，一次風(fēng)量指示降低50％以上；c）引風(fēng)機(jī)電流減少；d）從流化室觀察孔看到，爐內(nèi)流化情況惡劣，局部或大面積火焰呈白色；在未增加給煤量時(shí)，負(fù)荷卻驟然增加。氧量指示降低，甚至降為0，爐膛壓差消失；e）分離器及返料器溫度均升至1000℃以上；f）放灰、渣困難，甚至排不出渣；g）結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)，風(fēng)道及風(fēng)室明顯振動(dòng)。2.原因a）一次風(fēng)機(jī)故障，風(fēng)量驟然減少，造成煤在燃燒室中無法充分沸騰，流化不良或完全不流化；b）加入煤過多，而給風(fēng)量較小，風(fēng)煤比例不當(dāng)；c）給煤機(jī)超速，造成給煤過多；d）風(fēng)帽損壞造成局部物料不流化，結(jié)焦面積擴(kuò)大；e）給煤顆粒太大，燃燒室內(nèi)流化困難，爐床存在局部死區(qū)；f）料層太厚，未及時(shí)放灰。3.處理a）停止引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，切斷風(fēng)系統(tǒng)，使燃燒室物料處于缺氧狀態(tài)，防止床溫繼續(xù)上升；2.原因a）引風(fēng)電機(jī)故障，轉(zhuǎn)速不夠；b）引風(fēng)機(jī)控制門葉片脫落，或控制門電動(dòng)執(zhí)行器故障；c）由于鍋爐采用水膜除塵，除塵塔進(jìn)口煙塵容易堆積造成嚴(yán)重堵塞；d）煙囪清灰不及時(shí)造成堵塞；引風(fēng)機(jī)故障；爐墻開裂密封性較差。3.處理a）設(shè)備故障引起的爐膛負(fù)壓不良，判斷比較直觀，有針對(duì)性的處理即可；b）如遇堵塞故障或爐墻密封不嚴(yán)，則需采取逐一判斷的方法，開啟引風(fēng)機(jī)，從除塵塔檢查孔檢查有無正常引風(fēng)，如引風(fēng)較小，則煙囪口堵塞的可能性較大，反之，除塵塔進(jìn)口堵塞的可能性較大，在使用中，除塵塔進(jìn)口堵塞的頻率較高。（三）反料終止1.現(xiàn)象a）帶負(fù)荷困難，采取種種措施僅能保持額定負(fù)荷的20％左右；b）床溫難以控制，稍增給煤，床溫上升很快，難以穩(wěn)定；c）爐膛負(fù)壓下降，甚至為0；d）返料溫度由800～850℃，降至750℃以下。旋風(fēng)返料器放灰困難或放不出灰。2.原因a）旋風(fēng)分離器下部返料器布風(fēng)板上有異物；b）布風(fēng)板上風(fēng)帽堵塞、損壞或脫落；c）流化風(fēng)風(fēng)門未打開；d）爐內(nèi)超溫，固體顆粒在返料器處超溫結(jié)焦。3.處理a）壓火后，打開返料器的檢查門；b）對(duì)返料器進(jìn)行檢查，若有異物或焦塊，用工具打碎并將其取出，打開渣管將灰全部放掉；c）對(duì)布風(fēng)板和風(fēng)帽進(jìn)行檢查，有變形和堵塞及時(shí)進(jìn)行處理。（四）鍋爐突然滅火1.現(xiàn)象a）流化室溫度驟然下降；b）各點(diǎn)煙溫均大幅下降；c）從流化室觀察孔看到物料層呈暗色或發(fā)黑無