300MW循环流化床培训教材

循环流化床锅炉培训教材（试行版）第一章循环流化床锅炉的概念、原理及特点第一节、循环流化床锅炉的概念第二节、循环流化床锅炉的工作原理第三节、循环流化床的工作流程及燃烧特点第二章循环流化床锅炉的计算机控制系统第一节、锅炉的燃烧控制第二节、给水、蒸汽系统的控制第三节、FSSS保护系统第四节、名词术语解释第三章循环流化床锅炉本体第一节、炉膛第二节、旋风分离器第三节、回料系统第四节、布风系统第五节、汽水系统及烟风系统第四章循环流化床锅炉的辅助系统第一节、风机第二节、排渣系统第三节、给煤、石灰石系统第四节、膨胀与密封系统第五节、耐磨材料第六节、点火油系统第七节、电除尘系统第八节、吹灰系统第五章循环流床锅炉的试验和调试第一节、总述第二节、锅炉水压试验与安全门校验第三节、冷态空气动力场试验第四节、烘炉第五节、化学清洗及煮炉第六节、冲管第七节、除灰、除渣系统第八节、电除尘调试第九节、锅炉整套启动第十节、锅炉性能验收试验第六章循环流化床锅炉的启动和停运第一节、循环流化床锅炉启动前的检查和准备工作第二节、启动前的准备工作第三节、冷态启动第四节、循环流化床锅炉的压火热备用及热态启动第五节、循环流化床锅炉的停运及保养第六节、停炉后的冷却与保养第七章循环流化床锅炉正常运行调整第一节、床温的控制第二节、床压的控制第三节、汽温的调整第四节、负荷的调整第五节、回料器风量及灰温调整第六节、汽包水位的调整第八章循环流化床锅炉常见的事故及处理方法第一节、炉膛结焦事故第二节、预防可燃物聚积引发的爆燃事故第三节、循环流化床锅炉耐火材料塌落事故第四节、返料器的堵塞事故第五节、冷渣器的堵塞事故第六节、“四管”泄漏事故第一章循环流化床锅炉的概念、原理及特点我国的电力工业是国民经济发展的基础产业，电力生产主要以燃煤火力发电为主，由于燃煤发电的直接污染较大，特别是SO2、NOX的排放。

而循环流化床锅炉作为一种清洁燃烧技术，其特殊的燃烧方式大大地减少了作为世界主要大气污染源二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）的排放，即从根本上解决了酸雨问题。

同时，循环流化床锅炉还具有燃料适应性广、负荷调节性好、燃烧效率高、投资和运行成本相对较低等优点，因此作为世界上能源技术发展的三大方向之一，该技术在全世界得到迅猛发展，不断地在工业锅炉和电站锅炉行业得到实践和发展。

我国从60年代开始对循环流化床锅炉进行研究，并在90年代以后和外国公司联合研究并取得了较大有发展，现在循环流化床锅炉已发展成熟并在全国广泛应用。

目前我国东方锅炉厂自主开发、设计、制造的，具有自主知识产权的国内首台国产300MW 等级的单炉膛循环流化床锅炉，已于2008年6月14日在荷树园电厂168小时试运结束，顺利进入商业运行。

第一节、循环流化床锅炉的概念循环流化床锅炉的主要组成包括四个部分：炉膛、旋风分离器、回料器以及尾部竖井烟道（包括高温过热器、低温过热器、低温再热器、省煤器以及空气预热器）。

与煤粉炉相比，由于燃烧方式不同，循环流化床锅炉的炉膛具有较大的变化特点，而旋风分离器和回料器是循环流化床锅炉特有的装置。

循环流化床的对流烟道及其内部受热面布置和换热过程，与煤粉炉没有多大区别。

循环流化床锅炉的炉膛底部，具有特制的金属布风板，称之为床，布风板上装置有精心设计的突起的风帽。

具有一定的温度和压力的空气，自锅炉布风板下部水冷风室向上经过布风板上的风帽进入炉膛。

在足够的气流速度下，将床上的床料和煤颗粒托起，这是因为当气体以一定的速度流过固体颗粒层时，只要气体对固体颗粒产生的作用力（托浮力）与固体颗粒所受的外力（主要是固体颗粒所受的重力）相平衡时，固体颗粒便会呈现出类似与液体状态的现象―流态化现象。

气固流态化很像沸腾的液体，即使大而轻的物体也能很容易的推入沸腾状态的气固流化态的床层内，并会浮在床层的表面上。

此时即使床面发生倾斜，流化态的床层表面也会保持水平。

此时如果有两个床层相连，则两个床层间会自动进行物质交换，物料象液体一样从一个床流向另一个床，并保持两床之间的水平状态。

当锅炉炉膛床层区适当高度上开孔时，固体颗粒会经孔口喷出。

处于流化态的床层物料和煤颗粒，相互之间发生的碰撞，不断的交换位置，上下翻滚呈“沸腾”状，此状态下煤粒有足够的时间与空气、高温床料及已然烧的煤粒接触、混合。

因此，新加入的煤颗粒很快被加热并着火燃烧。

流化状态下煤粒的燃烧效率很高其放热和传热的速率远大于煤粉锅炉。

流化床是一个积聚了大量灼热床料、蓄热容量很大的热源体，对燃料的迅速着火和稳定燃烧十分有利。

一般运行中300MW 循环流化床锅炉床上积聚的灼热（850℃～1000℃）床料有150T之多。

这些床料中95%以上是惰性的灰渣，只有很低的可燃物含量。

运行时即使燃用发热量很低（4000KJ/kg左右）的劣质煤，每秒加入炉内的冷燃料量还不足床内灼热床料的1%。

这些惰性床料并不与新加入的燃料争夺氧气，却对新燃料提供了强烈的加热条件，使新加入的燃料迅速被加热、析出挥发份，并稳定着火燃烧释放出热量。

放出热量的一部分有用来加热床料，使床内温度始终保持在850℃～1000℃之间的一个稳定水平上；另一部分热量传热给炉内的受热面和加热烟气。

这也就是为什么流化床锅炉不仅能燃烧优质燃料，而且能稳定燃烧包括Aar高达80%的石煤和Mar 高达60%的洗煤矸石及泥煤等劣质燃料。

第二节、循环流化床锅炉的工作原理一、流态化现象气固流态化是一种极为复杂的现象，其流化形态受多方面因素的影响，其中主要有气体的流动速度、固体的颗粒特性（粒度和密度）、流体的物理特性（温度和粘度）、锅炉的炉膛布置方式等。

如图所示，固体颗粒随着气流速度的增大分别呈现五种不同的流动状态：固定床、鼓泡流化床、紊（湍）流流化床、快速流化床、气力输送。

循环流化床处于紊（湍）流流化床与快速流化床阶段。

固定床：此种状态下，气流在颗粒的缝隙是流过，所有固体颗粒呈静止状态。

鼓泡流化床：对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中，在固定床通过的气体流速很低时，随着风速的增加，床层压降成正比例增加，并且当风速达到一定值时，床层压降达到最大值，该值略大于床层静压，如果继续增加风速，固定床会突然解锁，床层压降降至床层的静压。

如果床层是由宽筛分颗粒组成的话，其特性为：在大颗粒尚未运动前，床内的小颗粒已经部分流化，床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显，而往往会出现分层流化的现象。

颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度，称为临界流化速度。

当气流速度超过临界流化风速时，料层内会出现气泡，并不断上升，而且还聚集成更大的气泡穿过料层并破裂。

整个料层呈现沸腾状态。

鼓泡流化床存在明显的分界面，其上部为稀相区，包括床层表面至流化床出口间的区域，也称为自由空间或悬浮段。

下部为密相区，也称为沸腾段。

紊（湍）流流化床：随着气流速度继续上升到一定数值，固体颗粒开始流动，床层分界面逐渐消失，固体颗粒不断被带走，以颗粒团的形式上下运动，产生高度的返混。

此时的气流速度为床料终端速度。

快速流化床：当气流速度进一步增大，固体颗粒被气流均匀带出床层。

此时气流速度大于固体颗粒的终端速度，床层表面弥散消失，形成快速硫化。

床内颗粒浓度呈上稀下浓状态。

循环流化床的上升段属于快速流化床。

气力输送：随着气流速度的增大，将使延整个炉膛高度上两项混合物的密度更趋均匀，形成“稀相流态化”。

稀相流态化下大量固体颗粒被气流带出炉膛，此时如不及时补充床料，床中全部颗粒可以被吹空，快速流化被破坏而进入“气力输送”状态第三节、循环流化床的工作流程及燃烧特点典型循环流化床锅炉结构如图所示，其基本流程为：煤和脱硫剂送入炉膛后，迅速被大量惰性高温物料包围，着火燃烧，同时进行脱硫反应，并在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热。

粗大粒子进入悬浮区域后在重力及外力作用下偏离主气流，从而贴壁下流。

气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器，大量固体颗粒（煤粒、脱硫剂）被分离出来回送炉膛，进行循环燃烧。

未被分离出来的细粒子随烟气进入尾部烟道，以加热过热器、省煤器和空气预热器，经除尘器排至大气。

低温的动力控制燃烧：由于循环流化床燃烧温度水平比较低，一般在850－900℃之间，其燃烧反应控制在动力燃烧区内，并有大量固体颗粒的强烈混合，这种情况下的燃烧速度主要取决于化学反应速度，也就是决定于温度水平，而物理因素不再是控制燃烧速度的主导因素。

循环流化床燃烧的燃烬度很高，其燃烧效率往往可达到98%－99%以上。

高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程：循环流化床锅炉内的物料参与了炉膛内部的内循环和由炉膛、分离器和返料装置所组成的外循环两种循环，整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种循环运动过程中逐步完成的。

高强度的热量、质量和动量传递过程：在循环流化床锅炉中可以人为改变炉内物料循环量，以适应不同的燃烧工况。

物料分离系统是循环流化床锅炉的结构特征，大量物料参与循环实现整个炉膛内的控制燃烧过程，是循环流床锅炉区别于鼓泡流化床锅炉的根本特点，因为鼓泡流化床锅炉的燃烧主要发生在床内。

所以循环流床锅炉燃烧必须具备的三个条件是：1.要保证一定的流体速度，而且还要保证物料粒度处于适当的、使床层在快速流区域的粒度。

2.要有足够的物料分离。

3.要有物料回送，要有充分的措施以维持物料的平衡。

各种燃烧方式的主要特性比较如下表：一、宽筛分颗粒特性宽筛分颗粒定义：循环流化床（气固流化床）床料中的颗粒通常是料径由小到大的宽筛分布，由于颗粒的直径不同，其流动工况和规律也各不相同。

这样就需要示出颗粒大小的分布规律，利用此规律来研究两相流动和燃烧，或者把分散相颗粒直径示平均值，以平均直径来代表分散相颗粒群的运动规律，粒径的分布规律是一个重要特性。

宽筛分颗粒流化时的动力特性：1.密度小于流体密度的物体浮在床层表面，密度大于流体密度的物体会下沉。

2.床表面保持水平，形状保持容器的形状。

3.在任一高度的静压近似等于在此高度上单位床截面内固体颗粒的重量。

4.床内颗粒混合良好，加热床层时所有床料温度基本均匀。

5.床内固体颗粒可以象流体一样从底部或侧面的孔中排出。

6.几个流化床底部联通后，床层高度自动保持同一水平高度。

二、循环流化床内的传热在循环流化床中存在着各种不同的传热过程：1.颗粒与气流之间的传热。

2.颗粒与颗粒之间的传热。

3.整个气固多相流与受热面之间的传热。

4.气固多相流与入床气流间的传热。

以下为循环流化床各部位的传热系数表：四、影响循环流化床传热的各种因素：1.气体物理性质的影响：气膜厚度及颗粒与表面的接触热阻对传热起到主要作用。

另外，气体密度增加，传热系数增大；气体粘度增大，传热系数减小；气体导热系数增大，传热系数增大。

2.固体颗粒物理特性的影响3.固体颗粒尺寸的影响：对于小颗粒床，传热系数随固体颗粒平均直径增大而减小；对于大颗粒床，传热系数随固体颗粒平均直径增大而增大。