循環(huán)流化床鍋爐離器和回料閥

循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及運(yùn)行授課教師：周菊華§2-3物料分離器

§2-4固體物料回送裝置上節(jié)課內(nèi)容回顧：爐膛又稱(chēng)為燃燒室燃料：一進(jìn)二出空氣：二進(jìn)一出引入：

爐膛是：物料循環(huán)系統(tǒng)的組成部分稱(chēng)為固體物料的提升段循環(huán)流化床鍋爐三大核心部件

—燃燒室、分離器、回料閥燃燒室分離器回料閥共同構(gòu)成了循環(huán)流化床鍋爐的——

物料循環(huán)系統(tǒng)燃燒室分離器回料閥本節(jié)課重點(diǎn)講述分離器結(jié)構(gòu)、原理與影響分離效率的因素回料閥結(jié)構(gòu)、原理與運(yùn)行第三節(jié)物料分離器重點(diǎn)掌握1.作用2.分類(lèi)3.結(jié)構(gòu)、原理4.影響分離效率的因素分析物料分離器作用:將大量的高溫固體物料從氣流中分離出來(lái)，送回燃燒室，以維持燃燒的快速流化狀態(tài)，保證燃料和脫硫劑多次循環(huán)、反復(fù)燃燒和反應(yīng)。實(shí)現(xiàn)了燃料循環(huán)燃燒，提高了燃燒效率實(shí)現(xiàn)了脫硫劑循環(huán)利用，節(jié)約了脫硫劑用量保留足量的固體顆粒，順利完成傳熱(一)物料分離器種類(lèi)（1）按分離原理分類(lèi)離心分離慣性分離組合分離一、物料分離器種類(lèi)和結(jié)構(gòu)目前，最典型、應(yīng)用最廣性能也最可靠的是旋風(fēng)式分離器，一臺(tái)鍋爐通常采用兩臺(tái)或四臺(tái)分離器。旋風(fēng)分離器使含灰氣流在筒內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，固體顆粒在離心力和慣性力的作用下，逐漸貼近壁面并向下呈螺旋運(yùn)動(dòng)，被分離下來(lái)；煙氣和無(wú)法分離下來(lái)的細(xì)小顆粒由中心筒排出，送入尾部對(duì)流受熱面。除了旋風(fēng)分離器之外，還有許多其他的分離器型式，如U形槽、百葉窗等，但旋風(fēng)分離器在大型循環(huán)流化床鍋爐中具有更高的可靠性和優(yōu)越性。旋風(fēng)分離器的阻力較大，加之布風(fēng)板的阻力，因此，循環(huán)流化床鍋爐的煙氣阻力比常規(guī)煤粉爐高得多。（2）按進(jìn)口溫度分類(lèi)高溫分離（≈800℃）中溫分離（≈500℃）低溫分離（＜300℃）（3）按是否冷卻分類(lèi)絕熱式水（汽）冷式（4）按布置位置內(nèi)循環(huán)外循環(huán)通常是以上分類(lèi)的組合離心式高溫絕熱分離器高溫水（汽）冷分離器中溫組合式分離器（一）內(nèi)循環(huán)分離器1.異型槽鋼分離器2.漩渦分離器1.異型槽鋼分離器錯(cuò)列傾斜布置，當(dāng)物料隨煙氣上升時(shí)進(jìn)入分離器，由于煙氣和物料密度差別大，因而慣性不同，一部分物料進(jìn)入異型槽鋼內(nèi)，與煙氣分離。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易布置、省了回料閥等裝置、運(yùn)行中不操作環(huán)境溫度高、沖刷磨損嚴(yán)重、成本較高。2.漩渦分離器膜式水冷壁構(gòu)成，爐膛一部分。三漩渦室分離器。（二）夾道循環(huán)分離器

1.百葉窗

2.平面流

百葉窗分離器平面流慣性分離器慣性分離原理示意圖（2）慣性分離帶慣性分離器的CFBB返回組合分離慣性分離+離心分離百葉窗+低溫旋風(fēng)分離器百葉窗低溫旋風(fēng)分離器組合分離按分離原理分類(lèi)法講解：（1）離心式分離器（2）慣性分離器（3）組合式分離器其中，（1）為重點(diǎn)3.結(jié)構(gòu)、原理（三）爐外循環(huán)分離器

1.高溫旋風(fēng)分離

2.中溫旋風(fēng)分離

3.旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)汽冷（水冷）分離器方型分離器高溫旋風(fēng)分離器組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)口段圓筒體錐體中心筒高溫絕熱旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)高溫絕熱式旋風(fēng)分離器的筒體結(jié)構(gòu)

旋風(fēng)分離器內(nèi)部（入口）表面為耐磨耐火材料層工作原理：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旋風(fēng)分離器的旋流示意圖旋風(fēng)分離器的工作原理（演示1）旋風(fēng)分離器的工作原理（演示2）旋風(fēng)分離器的工作原理（演示3）旋風(fēng)分離器的工作原理（演示4）實(shí)例：HG-440t/hCFBB旋風(fēng)分離器外徑：8084mm內(nèi)徑：7360mm進(jìn)口：下傾10°中心筒偏置中心筒呈倒錐形進(jìn)口外緣加帽檐實(shí)例：HG-440t/hCFBB旋風(fēng)分離器高溫絕熱式旋風(fēng)分離器優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單分離效率高缺點(diǎn)熱慣性大，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)易結(jié)焦體積龐大，布置困難

為克服上述缺點(diǎn)，冷卻型高溫旋風(fēng)分離器誕生了。汽(水)冷分離器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)汽冷（水冷）優(yōu)點(diǎn)熱慣性小，啟動(dòng)時(shí)間短不易結(jié)焦缺點(diǎn)制造工藝復(fù)雜，昂貴蒸汽冷卻的旋風(fēng)分離器

為克服水（汽）冷型旋風(fēng)分離器制造工藝復(fù)雜缺點(diǎn)，方形分離器誕生了。方型分離器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)方形優(yōu)點(diǎn)不易結(jié)焦磨損輕制造工藝簡(jiǎn)單，成本低缺點(diǎn)分離效率普通旋風(fēng)分離器方形分離器爐膛爐膛方形分離器的改進(jìn)切角帶加速段返回小結(jié)：三代分離器（離心式）按分離機(jī)理分別講解了：（1）離心式分離器（2）慣性分離器（3）組合式分離器各自都有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)具體情況選用小結(jié)：分離器部分二、物料分離器的性能指標(biāo)及影響因素（一）性能指標(biāo)1.分離效率2.分離器阻力（二）有關(guān)因素1.煙氣入口速度2.溫度3.顆粒濃度4.顆粒粒度和密度5.結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）寬度和進(jìn)口形式（2）中心管長(zhǎng)度和直徑（3）筒體直徑高溫絕熱旋風(fēng)分離器（一）性能指標(biāo)1.分離效率含塵氣流通過(guò)分離器時(shí)，捕集下來(lái)的物料量mc占進(jìn)入分離器的物料量的百分?jǐn)?shù)，即η=mc/mi×100％.分離器效率的變化將對(duì)爐膛床料粒度、底渣粒度、燃料停留時(shí)間、飛灰和底渣排出比例，以及整個(gè)鍋爐的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響。2.分離器阻力氣流通過(guò)分離器時(shí)的壓力損失。分離器效率的提高是以阻力增加為代價(jià)。但可通過(guò)優(yōu)化分離器結(jié)構(gòu)尺寸，保證其具有較高分離效率同時(shí)具有較低阻力，以最小的能力消耗，達(dá)到最佳的分離效率。（二）影響分離器性能的有關(guān)因素1.煙氣入口速度入口速度越高，分離效率越高。流速過(guò)高，由于氣流湍動(dòng)程度增加，造成二次夾帶，以及顆粒反彈加劇等原因，效率下降。進(jìn)口風(fēng)速對(duì)阻力的影響阻力與流量或流速的平方成正比2.溫度氣體密度與溫度成反比，分離器阻力與氣體密度成正比。溫度升高，阻力下降。溫度越高，氣體黏性越大，分離效率越低。3.顆粒濃度隨顆粒濃度增加，分離效率增加。較低顆粒濃度下，隨濃度增加，阻力降低。當(dāng)顆粒濃度超過(guò)一定值，隨濃度增加，阻力增加。4.顆粒粒度和密度大顆粒比小顆粒更容易從氣流中分離出來(lái)。隨著顆粒粒度增加，分離效率提高。顆粒粒度對(duì)阻力沒(méi)有影響5.結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）寬度和進(jìn)口形式在風(fēng)速一定，隨著分離器進(jìn)口高寬比的增加分離效率略有增加，壓力損失增加。進(jìn)口形式：切向進(jìn)口簡(jiǎn)單，蝸殼進(jìn)口結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣固混合物平滑進(jìn)入分離器，減小了氣固混合物對(duì)筒體內(nèi)氣流撞擊和干擾，分離效率較高，阻力相對(duì)減小。（2）中心管長(zhǎng)度和直徑中心管長(zhǎng)度增加，分離效率提高，中心管過(guò)長(zhǎng)、過(guò)短，壓力損失增加。一定范圍內(nèi)，排氣管直徑越小，旋風(fēng)分離器效率越高，壓力損失越大。（3）筒體直徑筒體直徑越小，離心力越大，分離效率越高。（三）分離器選型綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。運(yùn)行條件、循環(huán)倍率等第四節(jié)固體物料回送裝置重點(diǎn)掌握1.物料循環(huán)回路的壓力平衡關(guān)系2.回料閥的結(jié)構(gòu)、原理3.自平衡回料原理一、固體物料回送裝置的作用及種類(lèi)回送裝置是將分離下來(lái)的固體顆粒送回爐膛的裝置,通常稱(chēng)為返料器。1.作用：①將分離下來(lái)的灰由壓力較低的分離器出口輸送到壓力較高的燃燒室,并防止燃燒室的煙氣反竄進(jìn)入分離器。②提供旋風(fēng)分離器的負(fù)壓和燃燒室正壓之間的密封。由于返料器所處理的飛灰顆粒均處于較高的溫度(850℃左右)，所以，無(wú)法采用任何機(jī)械式的輸送裝置。目前，均采用基于氣固兩相輸送原理的返送裝置，屬于可控型非機(jī)械閥。典型的返料器相當(dāng)于一小型鼓泡流化床，固體顆粒由分離器料腿（立管）進(jìn)入返料器，返料風(fēng)將固體顆粒流化并經(jīng)返料管溢流進(jìn)入爐膛。由于分離器分離下來(lái)的固體顆粒的不斷補(bǔ)充，從而構(gòu)成了固體顆粒的循環(huán)回路。物料循環(huán)回路的壓力平衡關(guān)系

循環(huán)回路壓力關(guān)系P=0P<0P>0P>0思考：物料怎樣實(shí)現(xiàn)從壓力低的分離器流向壓力高的爐膛？哪種方案可行？1：直接回料2：密封閥回料鍋爐運(yùn)行著火，一般爐膛出口壓力控制為大氣壓，因爐內(nèi)物料濃度很高，下部壓力遠(yuǎn)高于大氣壓，如布風(fēng)板上壓力在7000～10000Pa。由于引風(fēng)機(jī)抽吸，分離器內(nèi)多為負(fù)壓，回料口多布置在離布風(fēng)板較近的高度，此處壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分離器內(nèi)的壓力。對(duì)固體物料回送裝置要求：（1）物料流動(dòng)穩(wěn)定（2）無(wú)氣體反竄（3）物料流量可控組成：料腿（立管）、閥料腿（立管）作用：防止氣體反竄，形成足夠的壓差來(lái)克服分離器與爐膛之間負(fù)壓差。閥作用：調(diào)節(jié)和開(kāi)閉固體顆粒流動(dòng)。“閥”的概念——回料閥物料回送機(jī)構(gòu)控制流量可開(kāi)可關(guān)防止煙氣反竄“閥”的概念物料回送機(jī)構(gòu)——回料閥

非機(jī)械閥2.分類(lèi)：機(jī)械閥、非機(jī)械閥機(jī)械閥：機(jī)構(gòu)動(dòng)作來(lái)控制、調(diào)節(jié)固體顆粒流量。球閥、蝶閥、閘閥等非機(jī)械閥：無(wú)須外界機(jī)械力作用，采用氣體推動(dòng)固體顆粒運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高溫下簡(jiǎn)單、可靠輸送物料。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活、價(jià)格低?？煽匦烷y、流通型閥、外置式熱交換器?？煽匦头菣C(jī)械閥可以將顆粒輸送到主床開(kāi)啟和關(guān)閉固體顆粒料量控制和調(diào)節(jié)固體顆粒流量。氣力輸送閥：第三類(lèi)稀相輸送。氣固比大，不應(yīng)用于高循環(huán)倍率循環(huán)流化床鍋爐，但在飛灰回燃式流化床鍋爐中應(yīng)用。氣力輸送閥包括文丘里管式和噴射式氣力輸送型閥（稀相）（a）文丘里管式輸送閥（b）噴射式輸送閥（a）L閥（b）V閥（c）換向密封閥（c）J閥（c）H閥（一）L閥

1.L閥結(jié)構(gòu)及工作原理由連接兩個(gè)容器的直角彎管組成。垂直料腿與分離器料斗相連，水平管與循環(huán)流化床爐膛相連。在料腿上送入少量氣體，氣體推動(dòng)垂直料腿的密相顆粒進(jìn)入床層，送入的輸送氣體向下流動(dòng)通過(guò)顆粒，然后經(jīng)過(guò)L閥轉(zhuǎn)彎并攜帶固體顆粒進(jìn)入床層密度較低的爐膛內(nèi)。2.運(yùn)行特性結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸送能力強(qiáng)，運(yùn)行中通過(guò)風(fēng)量改變來(lái)調(diào)控物料回送量?；亓髁空{(diào)節(jié)范圍寬，開(kāi)啟方便，充氣量小，充氣壓力高。運(yùn)行中立管料位高度監(jiān)測(cè)嚴(yán)格。二、可控式非機(jī)械閥工作原理及特性（二）其他型式的可控式非機(jī)械閥

J閥回料器通過(guò)分離器底部出口的物料在立管中建立的料位差來(lái)克服爐膛內(nèi)的正壓，物料返送的動(dòng)力源與立管中建立的料位差，通過(guò)回料器上升段和下降段的不同配風(fēng)，使上升段和下降段呈現(xiàn)不同的流態(tài)化，有利于回料器工作正常。V閥：由一個(gè)V形通道和立管組成，兩者間由一個(gè)小孔連接。立管處于流化狀態(tài)，通過(guò)立管下充氣量可以控制固體物料的數(shù)量。特點(diǎn)：氣密性好，燃燒室與反料腿之間泄漏量小。H閥：由給料和輸送兩部分組成。從分離器下來(lái)的顆粒通過(guò)立管進(jìn)入給料部分（移動(dòng)床），由于下部充氣量大使該部分流態(tài)為快速流化床或稀相輸送床，二者之間由一分隔板，水平方向的空氣噴嘴對(duì)準(zhǔn)分隔板上的喉部，這部分在控制顆粒流量中起主要作用。當(dāng)通過(guò)喉部的充氣量增加時(shí)，固體顆粒流量也增加。充氣量低到某一值時(shí)，喉口堵塞關(guān)閉H閥。三、通流型非機(jī)械閥工作原理及特性（一）流動(dòng)密封閥（U型）1.U型閥的結(jié)構(gòu)、原理由一個(gè)帶溢流管的鼓泡流化床和分離器立管組成，二者之間有一隔板，采用空氣流化。流動(dòng)密封閥中的壓力略高于爐膛，可防止?fàn)t膛內(nèi)煙氣流入立管。在立管中可充氣，以使固體顆粒流動(dòng)。立管中顆粒的粒位高度會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使其壓力與通過(guò)流動(dòng)密封閥的壓降及驅(qū)動(dòng)固體物料流過(guò)閥所需的壓頭平衡。2.U型閥的運(yùn)行特性

經(jīng)過(guò)一壓力屏障，將固體顆粒從低壓處送到高壓處，對(duì)固體顆粒流量調(diào)節(jié)作用小，閥和立管依靠自身壓力平衡關(guān)系自動(dòng)平衡固體顆粒的流量。流動(dòng)密封閥（U）（b）密封輸送閥（c）N閥工作原理

由連接兩個(gè)容器的直角彎管（U）組成。U閥的垂直料腿與分離器料斗相連，水平管與循環(huán)流化床爐膛相連，U閥的垂直料腿屬移動(dòng)床，固體顆粒給入床層密度較低的爐膛，在略高于U閥水平管軸線(xiàn)的垂直料腿上送入少量氣體，氣體推動(dòng)垂直料腿內(nèi)的密相顆粒進(jìn)入床層，送入的輸送氣體向下流動(dòng)通過(guò)顆粒，然后經(jīng)過(guò)L閥轉(zhuǎn)彎進(jìn)入爐膛。水管工作過(guò)程自平衡回料原理U型閥又稱(chēng)“自平衡閥”，自平衡回料是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？ΔP1ΔP2小流量大流量小循環(huán)量大循環(huán)量容積式風(fēng)機(jī)提供返料風(fēng)返料風(fēng)的要求：小流量流量基本不隨壓頭變化容積式風(fēng)機(jī)如：羅茨風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)打氣筒羅茨風(fēng)機(jī)工作原理回料閥為U型閥，并采用了分叉管技術(shù)。兩個(gè)閥體水平夾角為105°布置。循環(huán)物料返回點(diǎn)和燃料供入點(diǎn)增加實(shí)例：H回料閥U型閥結(jié)構(gòu)(三維動(dòng)畫(huà))U型閥結(jié)構(gòu)(三維