循环流化床锅炉简介配图讲解

回料阀内部
三、分离器
作用
• 分离器是循环流化床锅炉 的核心部件之一。其主要 作用是将大量的高温固体 物料从炉膛出口的气流中 分离出来。通过返料装置 送回炉膛，以维持燃烧室 快速流态化状态，燃料剂 和脱硫剂多次循环，反复 燃烧和反应。
分离器的种类
• （1）按分离原理分类
–离心分离 –惯性分离 –组合分离
• （2）按进口温度分类
–高温分离 –中温分离 –低温分离
• （3）按是否冷却分类
–绝热式 –水（汽）冷式
分类
• 通常是以上分类的组合
–离心式高温绝热分离器 –高温水（汽）冷分离器 –中温组合式分离器
旋风分离器工作原理
• 基本原理：离心分 离
• 高速旋转运动,密度 大的颗粒被甩到筒 壁面,实现了与密度 小的气体的分离
– 炉膛沿高度基本恒温（850 oC ）， 延长了燃烧时间；
– 物料通过分离器多次循环回炉内， 延长了燃烧时间；
• 2、没有埋管，彻底解决埋管 磨损问题
– 密相区燃烧份额小，不需埋管即 可控制床温；
与鼓泡床相比，循环流化床锅炉有以下优势
• 3、为大型化提供了可能
– 燃烧、传热不仅仅局限于浓相区， 炉膛截面热负荷提高2-3倍，更易 实现大型化；
• 流化床NOx生成量为煤粉燃烧的1/3— 1/4
低NOx排放的原因：
a.低温燃烧，减少热力型NOx生成
1200 oC以下时，热力型NOx生 成不明显； （煤粉炉因燃烧 温度高，热力型NOx占总NOx 生成量的25%-30%）
b.分级燃烧，减少燃料型NOx生成
空气分级供入，浓相区处于还原性气氛，抑 制燃料型NOx生成
• 流化床具有流体的某些性质
流化床类似流体的性质：
– 任一高度静压等于 此高度以上固体颗 粒重量
– 大而轻的物体浮在 床表面
– 床表面总保持水平 – 连通器作用
• “床”——反应场 所，支承物料（床
形物：机床;车床;流 化床;河床;苗床）
第一代流化床锅炉 —鼓泡床锅炉
二十世纪60年代初，出现了 “流化床锅炉”。
–截面热负荷低，为煤粉炉的1/4，如
一台400t/h的鼓泡床截面积约200m2
• 4.脱硫剂利用效率低
–脱硫剂颗粒大(细颗粒易飞出），利
用率低
CaO
• 这些问题的存在使 流化床煤燃烧技术 的发展一度受到限 制；
• 但其固有的优点如 燃料适应性广、清 洁燃烧特性使得人 们不忍放弃它；
第二代流化床锅炉— 循环流化床锅炉
• 炉膛温度为最佳脱硫反应温度850 oC
–脱硫最佳温度：850-870 oC； （但煤粉炉在此温度下不能稳定燃烧，所以其
脱硫不能保持在最佳反应温度下进行。）
–2）减少NOx排放
• 燃煤NOx 的主要来源：
–燃料型：挥发分中的有机氮、固 定碳中的碳基氮被氧化； » 氧化性气氛中容易生成
–热力型：空气中的氮在高温下被 氧化。 » 高温下容易生成
• 我国大型循环流化床锅炉
循环流化床锅炉三大核心部件 —燃烧室、分离器、回料阀
旋风分离器
燃烧室 布风板
回料阀
GotoLast
一、燃烧室
炉膛
水冷风室
燃烧室的组成
• 燃烧室由水冷壁前墙、后墙、两侧墙构 成，分为风室水冷壁、水冷壁下部组件、 水冷壁上部组件、水冷壁中部组件、水 冷蒸发屏。
1、锅炉炉膛
分级燃烧是抑制NOX生成非常有效的手段。一次空气从底部给入， 它供应燃烧所需氧量的50－60％，二次风在离一次风有一定距离的炉膛 上方给入。在二次风给入的水平，炉膛气氛由还原性转变成氧化性。燃 料挥发分逸出和着火发生在贫氧区，因此NOX总体排放量降低。
• 3.负荷调节性能好
–低负荷下仍可保持燃烧稳定； –负荷调节比达4：1，甚至可以压火备
2、水冷布风板
水冷壁管拉稀成 膜式板，折向后墙； 焊接罩式风帽， 共同构成水冷布风 板；
布风板的作用
• 作用有二：一是支撑物料；二是使布风 板下方的风室起到匀压作用，让通过布 风板的气流速度趋向均匀一致，以维持 流化床层的稳定。
布风板阻力的要求
–布风板阻力越大， 布风越均匀
–布风板阻力应为床 层阻力的25%—30% 才可维持床层稳定 运行
3、风帽
风帽是循环流化床锅炉的布风装置，安装于布风板 上，将一次风机送来的一次风高速均匀的送入炉膛，
用以流化炉内床料
风帽的种类
• 风帽作为循环流化床锅炉的重要部件之 一,对锅炉的安全运行起着重要的作用。 常用的风帽主要有：大直径T型风帽、大 直径钟罩型风帽、小直径蘑茹状风帽、 小直径柱状风帽、定向“7”字型风帽
旋风分离器的 旋流示意图
旋风分离器
• 组成及结构特 点
– 进口段 – 圆筒体 – 锥体 – 中心筒
旋风分离器
影响旋风分离器分离效率的因素
• 进口速度 • 筒体直径 • 颗粒浓度 • 颗粒大小
旋风分离器
• 汽冷式旋风分离器相比较其它形 式的分离器，具有以下的优点：
• 1、耐火材料的用量大大减少，不仅能 缩短启停时间和承担一定的热负荷，也 降低了维护检修的费用。
• 汽冷式旋风分离器外壁温度较低，锅炉 散热损失减小，可提高锅炉效率，降低 运行成本。
• 其缺点是结构复杂，工艺要求高，成本 高，价格贵。
蒸汽冷却的旋风分离器
燃烧室、回料阀、分离器共同构成了
循环流化床锅炉的——
物料循环系统
分离器
燃烧室
回料阀
与鼓泡床相比，循环流化床锅炉有以下优势
• 1、燃烧效率提高（可达97.599%)
• T型风帽
定向“7”字型风帽
• 定向风帽的基本用途：一是定
向吹动，有利于大渣块的排出；二是增 加床层底部料层的扰动。
大直径钟罩 型风帽
• 大直径钟罩型风帽
大直径钟罩型风帽优点： 布风均匀、风室不漏渣
二、循环流化系统
返料装 置
返料装置的分类
• 返料装置中的阀有机械阀和非机械阀两大类。 机械阀靠机械构件的动作来达到控制和调节固 体颗粒流量的目的。但由于循环流化床锅炉中 的循环物料温度较高。机械阀的工作环境较为 恶劣，所以现在循环流化床锅炉很少采用机械 阀。
鼓泡床燃烧有以下优点
• 1 燃料适应性广
–可以燃烧各种煤、煤矸石、焦 碳、油页岩、垃圾等（劣质燃 料）
• 原因：下部密相区提供了燃 料着火和燃烧的最佳条件：
–1充足的热源 –2混合强烈，热质传递快 –3适当高浓度的氧
床层物料中含碳低（2-5%），只 供热而不争夺氧
• 2 清洁燃烧
–1）高效、廉价脱硫 • 脱硫率达90% • 脱硫反应 1 CaO + SO2 + —2 O2==CaSO4 （煤粉炉炉内喷钙脱硫，钙停留时间短，脱硫 剂利用率不到20%）
“流化床锅炉”——燃料在流化 状态下进行燃烧的锅炉叫流化 床锅炉。
早期的鼓泡床锅炉
• 鼓泡床锅炉特点：
• 燃料颗粒大，流化 风速低
• 床层中有明显的气 泡
• 气固两相类似沸腾 的水
• 被称为鼓泡床锅炉 或沸腾炉
鼓泡床实验演示
鼓泡床锅炉的工作原理 沸腾燃烧
燃烧温度：850-950 oC
鼓泡床锅炉的主要部件： 布风板 风室 埋管受热面 冷渣口与溢流口
• 非机械阀无需任何外界机械力的作用，仅采用 气体推动固体颗粒运动，高温工作条件下简单、 可靠地输送固体物料。非机械阀的形式主要包 括L阀、V阀、换向密封阀、J阀、H阀等
返料装置工作示意图
高压流化风
工作过程
小循环量
大循环量
返 料 装 置 布 风 板 结 构
三 维 动 画
(
)
• J阀回料器的结构及工作过程
用。
• 4.灰渣综合利用性能好
–低温燃烧后的灰渣没有经历烧结过程， 活性好，非常适合做水泥填料
– 鼓泡床锅炉的缺点：
• 1.燃烧损失大
–燃料宽筛分（0-10mm)，未燃尽细颗 粒飞出量大
• 2.埋管磨损严重
–为了控制密相区床温，密相区布置 有埋管，但其磨损问题不易解决
• 3.大型化受到限制
CaSO4
流化床基本概念
• “流化”——流态化
• 当流体（液体、气体）向上流 过固体颗粒床层时，其速度增大 到一定值后，颗粒被流体的摩擦 力所承托，呈现飘浮状态，颗粒 可以在床层中自由运动，这种状 态称为“流态化”。
• 按流化介质的不同可分为 液-固流态化、气-固流态化。
• 燃煤流化床属气固流态化范 畴。
• 2、耐火材料用高密度销钉固定，不易 脱落，运行安全可靠。
• 3、锅炉启动速度不受耐火材料升温速 度的限制，负荷调节快捷，启动迅速， 同时旋风分离器的蓄热量也大为降低， 锅炉启动时节省燃料。
• 旋风分离器中心筒采用耐高温、耐腐蚀 的奥氏体钢，可靠性较高。
• 与炉膛之间胀差小，结构简单，具有更 可靠的密封性。
• 4、脱硫剂利用率提高
– 脱硫剂颗粒变细（0.1-0.3mm）， 利用率提高；
– SO2气体在燃烧区停留时间延来自百度文库；
• 鼓泡床1-2s，循环流化床3-4s;
– 脱硫剂循环利用，停留时间延长。
脱硫模拟演示
循环流化床实验演示 及 与鼓泡床的对比
鼓泡床
循环床
循环流化床锅炉的工作过程
• 炉膛高度：
»保证分离器不能捕集的细粉在炉膛内一 次通过时全部燃烧尽；
»炉膛高度应能够容纳全部或大部分蒸发 受热面或过热受热面；
»保证回料机构料腿一侧有足够的静压头， 使返料能够连续均匀地进行；
»保证锅炉在设计压力有足够的自然循环； »炉膛高度和循环流化床锅炉的尾部烟道
内布置的对流受热面所需高度相一致； »应能保证脱硫所需最短气体停留时间
• 汽冷式旋风分离器分离的床料和灰向下流经衬 有耐火材料的回料立管排出到“J”阀。 “J”阀 有两个关键功能，使再循环床料从旋风分离器 连续稳定的回送到炉膛，提供旋风分离器的负 压和下燃料室正压之间的密封。分离器的静压 非常接近大气压，而燃料回料点由于一次风和 二次风，压力非常高，故必须实现他们之间的 密封，否则，燃烧室烟气将回流到分离器。 “J”阀通过分离器底部出口的物料在立管中建 立的料位差，来实现这个目的，物料返送的动 力源于回料器上升段和下降段的不同配风，使 上升段和下降段呈现不同的流态化
——循环流化床锅炉
“循环”的概念——飞 出炉膛的物料被气固分 离器收集，返回炉膛， 循环燃烧和利用。
• 循环流化床锅炉在保留 沸腾床锅炉的优点的基 础上，克服了其不足的 方面。
循环流化床锅炉的结构特点
• 1、炉膛 • 2、旋风分离器 • 3、过热器 • 4、外置式换热器 • 5、煤仓 • 6、返料装置 • 7、石灰石进料口 • 8、灰冷却器 • 9、省煤器 • 10、空气预热 • 11、除尘器 • 12、引风机 • 13、尾部烟道 • 14、汽包