循环流化床原理

锅炉本体立面图
外置式高温旋风分离器 循环流化床锅炉总体布置方案
在低温过热器和翼屏过热器及翼屏过热器和高温过热器之间分 别布置有Ⅰ级和Ⅱ级文丘利喷水减温器。Ⅰ级喷水减温器低过 至屏过之间左右两根联络管之上各布置1套气动调节的减温调节 阀组，Ⅱ级喷水减温器屏过至高过之间左右两根联络管之上各 布置1套气动调节的减温调节阀组；通过喷水减温器自动调节过 热汽温度，控制其在安全和规定的范围之内。
循环流化床锅炉工作原理及组成
目前、大型CFB锅炉采用高温旋风分离器，技术非常成熟，国 内有大量这种类型的 CFB 锅炉运行，我厂新建的 CFB 锅炉属于 高温分离型循环流化床锅炉。 高温旋风分离器型循环流化床锅炉主要的问题是：分离器体 积庞大，尤其是采用大量耐火材料后，热惯性大，启动时间 长。 按分离器型式分类 炉外分离型CFB锅炉 我厂新上循环流化床锅炉、镇海炼化以及山东齐鲁石化循环 流化床均为炉外分离型CFB锅炉。 炉内分离型CFB锅炉 方形汽水冷高温旋风分离器结构简单，与炉膛合为一体，是 高温旋风分离器的发展方向。

2. 1) 2)
循环流化床锅炉工作原理及组成
3) a) b) c) d) e) 3. 1) 炉内分离型CFB锅炉的特点： 锅炉结构紧凑； 含尘高温烟气从分离器周边均匀流入，分离器内壁磨损大为 减少，分离器分离效率大大提高； 高温循环灰从分离器下部均匀地送回到炉内，与炉内的床料 混合更为均匀； 对二次风射程要求不高； 热膨胀一致，几乎无胀差，不需要设置膨胀节，变负荷速度 快。 炉内分离型CFB锅炉受炉膛空间限制，分离器的直径及数量受 到限制，因此、锅炉的容量受到限制。 按有无外置式热交换器分类 无外置式热交换器CFB锅炉

锅炉翼墙受热面
锅炉尾部受热面结构图
水冷蒸发屏
二级过热屏
循环流化床锅炉炉膛结构
3. 循环流化床锅炉主要承压部件及受热面规格及数量
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 汽包 两侧水冷壁 前后水冷壁 水冷蒸发屏 炉顶水冷壁 布风板水冷壁 顶棚包墙过热器 前后包墙过热器 项目 规格 Φ 1400×11500×70 Φ 60×5.5 Φ 60×5.5 Φ 60×5.5 Φ 60×5.5 Φ 60×5.5 Φ 51×4.5 Φ 51×4.5 1 61×2 127×2 15×4 127 62 73 73×2 数量 备注 左右各一 前后各一
循环流化床锅炉炉膛结构
1. 1) 炉膛结构及参数对锅炉运行的影响 炉膛横截面积 它决定了运行风速和锅炉低负荷运行的下限。炉膛横截面积 过大，炉床温度不易稳定在800℃以上，炉膛横截面积过小， 床层阻力增大，风机电耗大增大。 炉膛截面宽深比 宽深比的确定是依据以下三个方面确定： 炉膛内能否布置足够的受热面，一般尽量不在炉膛下部布置 受热面。 二次风的穿透能力，应确保二次风的射程能够达到炉膛中心 区域。 固体颗粒给料在炉内的横向扩散能力，炉膛过深会影响炉内 固体颗粒的横向混合，前墙来的煤粒短时间内很难均匀混合。
9
10 11 12 13
两侧包墙过热器
一级过热器 二级过热器 末级过热器 省煤器
Φ 51×4.5
Φ 51×5 Φ 44.5×6 Φ 51×6 Φ 38×5
36×2
72×2 23×6 36×4 117×2 双管圈 翼墙过热屏 四管圈 双管圈/三组
源自文库
循环流化床锅炉炉膛结构
4. 1) 炉膛内开孔 循环流化床锅炉炉墙上开孔的目的是将物料及空气送入炉膛 与将炉渣及烟气排出炉膛以及测量炉内温度和压力。我厂循 环流化床锅炉开孔作用及数量如下： 流化风进风口 流化风一次进口通过炉底布风板上的风帽实现，来自一次风 机的高压风经空气预热器预热后，分两路进入等压风室，由 于布风板的阻力特性，一次风均匀地通过风帽进入炉膛。我 厂循环流化床锅炉布风板上共有1030个风帽，来自一次风机 的高压风从风箱通过这些风帽进入流化床。 给料口 给料口是输送燃料的进口，燃料通过重力送入炉膛，给料口 的压力高于炉膛压力，采用风力播煤结构。我厂循环流化床 锅炉共设4个给煤口，用4台称重式给料机将燃料送入炉膛。 单台给料机出力为10T/h。
3)
a) b) c) d)
循环流化床锅炉的炉膛结构
e) f) 4) 尾部烟道是否有足够的空间布置布置全部受热面； 炉内蒸发面能否产生足够的自然水循环动力。 我厂循环流化床锅炉基本尺寸为：10.966m×5.29m×32m 炉膛下部区域的结构 炉膛下部区域是指二次风口以下的区域，该区域采用较小的 横截面积以提高流化风速，使床料更好地流化。通常采取炉 膛收缩的办法来处理（倒梯形），即从炉膛布风板开始呈锥 形扩口。炉膛下部区域一般不布置受热面，主要由布风板、 绝热炉墙和各种开孔组成。（见照片）
CFB锅炉培训讲义
我厂循环流化床锅炉锅炉简要说明
我厂第一期50MW凝汽式汽轮发电机组是为替代五台燃油锅 炉，充分利用1#联合延迟焦化高硫石油焦，实现资源、供电和 供热优化的新建工程。工程由一台260t/h循环流化床锅炉、一 台50MW凝汽汽轮机和一台60MW发电机以及循环水、燃料制备输 送等辅助系统组成。工程投资约3亿元人民币。 50MW机组中的260t/h锅炉是由山东烟台冰轮重工公司设计 并制造的循环流化床锅炉。其型式为单炉膛、单汽包、无中间 再热、自然循环、平衡通风、双高温绝热旋风分离器，全钢架M 型露天布置、高温高压循环流化床锅炉。锅炉型号为HM2609.8/540-A，过热蒸汽额定压力为9.81MPa、额定温度为540℃。 锅炉由中国石化集团公司第五建设公司于2007年5月开始安装， 目前安装正在进行中。 锅炉由全膜式水冷壁炉膛、水冷布风板、两个高温绝热旋 风分离器、非机械式返料U阀和尾部对流受热面等组成。
1) 1) 2) 3)
膜式水冷壁
循环流化床锅炉炉膛结构
2) 翼墙受热面 随着锅炉容量的扩大，炉膛内可供布置的受热面表面积的增 长滞后锅炉容量的增长，因此需要在炉膛内布置受热面，这 个受热面称为翼墙受热面。翼墙受热面可以是蒸发受热面， 也可以是过热器或再热器。因翼墙管在炉膛内双面曝光，所 受热强度大，因此材料选用厚壁管。翼墙管下端有防磨保护， 一般置在前墙上以防止高速烟气横向冲刷带来剧烈磨损。 我厂循环流化床锅炉翼墙受热面有两种形式：水冷蒸发屏和 二级过热屏，均为膜式结构。水冷蒸发屏共4组，每组由15根 Φ60×5.5无缝钢管组成，过热屏共6组，每组由23根 Φ44.5×6无缝钢管组成。（见照片）
布置翼墙受热面，在炉膛下部密相还原区布置有4个燃料进口、
外置式高温旋风分离器 循环流化床锅炉总体布置方案
2个旋风分离器回料进口以及5台双燃料启动燃烧器；在炉膛底 部敷焊密抓钉的水冷壁以及水冷布风板上敷设了厚度为80mm和 200～207mm的整体浇注耐磨耐火衬里；在炉膛上部，与前墙垂 直布置有4片水冷蒸发屏（Φ60×5.5）和6片翼屏过热器 （Φ44.5×6）；尾部竖井烟道内从上至下布置有高温过热器、 低温过热器、钢管非沸腾式省煤器，二次风空气预热器、一次 风空气预热器。高温过热器和低温过热器四周及顶棚烟道是由 膜式壁围成的包墙过热器，低温过热器、高温过热器及省煤器 均采用蛇形管顺列布置。空气预热器采用列管式空气预热器， 其中、一次风空气预热器分为三组，二次风空气预热器为一组， 安装方式为支承方式。在炉膛底部布风板下，是用钢板围成等 压风室。来自一次风机的高压风分两路进入风箱。 （详见锅炉立面布置图）
2) a)
b) c)
循环流化床锅炉炉膛结构
d) 炉膛截面宽深比还会影响尾部受热面的布置。 为了不影响二次风的穿透能力，炉膛的深度一般不超过8m， 实践证明，炉膛宽深比在1~3都是比较合适的。我厂循环流化 床锅炉的宽深比为：2.07 炉膛高度 炉膛高度是循环流化床的一个关键因素，在满足锅炉和炉膛 要求的前提下，应该尽量降低炉膛高度以降低锅炉造价。大 型循环流化床锅炉的炉膛高度一般为30~35米，我厂循环流化 床锅炉为32m。炉膛高度与以下因素有关： 分离器不能捕集的细粉在炉膛内一次通过时的燃尽率； 炉内是否布置全部受热面； 返料机构料腿一侧是否建立起足够的静压头； 脱硫所需最短气体停留时间；
3) a)
b) c) 4. 1)
循环流化床锅炉工作原理及组成
2) 3) 中循环倍率CFB锅炉（6~20） 低循环倍率CFB锅炉（＜6 ） 循环流化床锅炉的循环倍率并不是越高越好，过高的循环倍 率会造成炉内磨损，增加风机电耗。
外置式高温旋风分离器
循环流化床锅炉总体布置方案
1. 2. 3. 过顶式布置—炉前布置高温旋风分离器 优点：锅炉结构简单，过热器布置在炉顶水平烟道内，尾部 竖井对流烟道内有充分的空间布置受热面。 缺点：炉膛高度受到一定限制，给煤及回料从前墙进入炉内， 炉膛下部燃煤分布不均匀，造成炉内氧气浓度不均匀，对燃 烧效率产生负面影响。 顺列式布置—炉后布置高温旋风分离器 目前、大部分CFB锅炉采用顺列式布置方案，该方案可以提高 锅炉容量。我厂CFB锅炉是采用顺列布置。 我厂循环流化床锅炉总体布置方案（见图） 我厂CFB锅炉本体钢架采取三跨布置，分别布置炉膛、两台高 温旋风分离器及尾部竖井烟道。炉膛与尾部竖井之间布置了 两台高温绝热旋风分离器，分离器底部各布置回料密封阀。 炉膛内采用全膜式水冷壁结构，在炉膛前墙上部沿宽度方向
炉膛下部区域结构图
循环流化床锅炉炉膛结构
2. 炉膛内受热面 循环流化床锅炉从上二次风口至出口烟窗属于炉膛上部区域， 在这一区域中，布置各种受热面，炉膛横截面积不再发生变 化。主要布置如下受热面： 膜式水冷壁 膜式水冷壁是循环流化床锅炉的主要受热面，在循环流化床 锅炉中采用膜式水冷壁的优点有以下两点： 保证炉墙密封，防止炉内正压烟气漏出； 减轻炉墙质量，便于悬吊。 我厂CFB锅炉的膜式水冷壁由376根Φ60×5.5无缝钢管组成， 其中侧墙各61根，前后各127根。（见照片）
循环流化床锅炉工作原理及组成
2) 我厂新上循环流化床锅炉、镇海炼化以及山东齐鲁石化循环 流化床均为不带外置式热交换器。 有外置式热交换器CFB锅炉 由于置式热交换器不是CFB锅炉必备部件，增加外置式热交换 器可以布置受热面，从而可以提高CFB锅炉容量。 带外置式热交换器CFB锅炉优点： 便于调节床温，只需调节进入流化床换热器与直接返回燃烧 室的固体物料比例，不需要改变循环倍率或床温温度等其它 因素就可实现； 将燃烧与传热基本分离，可以使现两者达到最佳状态； 方便调节过热蒸汽温度。 按不同循环倍率分类 高循环倍率CFB锅炉（＞20）
循环流化床锅炉工作原理及组成
循环流化床锅炉工作原理：燃料由给煤口进入炉内，助燃 的一次风由炉床底部送入，二次风由二次风口送入。燃料在炉 内呈流态化状态燃烧，燃烧产物——烟气携带一部分固体颗粒 离开炉膛进入物料分离器。物料分离器将固体颗粒分离出来， 返送到炉内再燃烧，烟气排出进入烟道。如此反复循环，形成 循环流化床锅炉。 循环流化床锅炉的作用：通过循环流化床气固接触方式， 将燃料的化学能高效率、低污染且安全地转化为蒸汽的热能。 循环流化床锅炉的组成：主要由燃烧室、分离装置、回送 装置、尾部受热面以及外置式热交换器等组成，不同的循环流 化床锅炉燃烧系统主要区别在于分离器的位置、型式以及是否 布置外置式热交换器等方面。不同的循环流化床锅炉所用燃料 的不同，设计参数不同，工艺要求也不会相同，锅炉的布置有 所不同。
循环流化床锅炉工作原理及组成

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循环流化床锅炉分类
按分离器的工作温度分类： 高温分离型CFB锅炉 典型炉型有美国F.W公司设计制造的Lurgi型CFB锅炉 主要特点：高温分离器工作温度与燃烧室的工作温度基本相 同（850℃~900℃） 中温分离型CFB锅炉 典型炉型有Babcock公司设计制造的Circofluid型CFB锅炉 主要特点：分离器布置在高过或省煤器之后，分离器内的烟 气温度只有400℃左右 组合分离型CFB锅炉 典型炉型有巴威Babcock&wilsox公司设计制造的CFB锅炉