循环流化床机组.ppt.ppt

一、循环流化床机组的应用与初期发展（一）循环流化床机组的应用1921年12月英国人温克勒（FrizWinkler）发明了第一台流化床。1938年12月麻省工科大学刘易斯、吉里兰发明了迅速流化床。1979年美国奥斯隆（Ahlstrom）公司生产了20t/h的循环流化床机组。1982年美国鲁奇公司第一台50t/h商用循环流化床机组投入运行。（商业化开始的标识）1995年，250MW循环流化床机组（700t/h、16.3MPa、565/565）在欧洲投产。（小型化标识）流化床流体的动力特征：(1)在任一高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内团体颗粒的净重；(2)无论床层怎么倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状；(3)床内固体颗粒可以像流体一样从顶部或侧面的孔中排出；(4)密度低于床层表现密度的质点在床内会下沉，密度小的物休会浮在床面上；(5)床内颗粒混和良好，然而，当加热床层时．整个床层的气温基本均匀。二、流态化过程当流体向下流过颗粒床层时，当流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的空隙中通过。当流速降低到某一速率以后，颗粒不再由分布板所支持，而由流体的磨擦力所承托，每位颗粒可在床层中自由流动动就整个床层而言，具备了许多类似流体的性质。

这些状态就被称为紊流化。颗粒床从静止状杰转变为流化状态的最小速率称作临界紊流化速率。（一）一些概念机组启动前，布风板上先铺有一定长度、一定细度的“原料”，称做床料。床料的成份：燃煤、灰渣、石灰炉渣、(砂2、物料：床料成份、锅炉运行中给入的燃料、脱硫剂、返送回去的飞灰等。3、临界流化风速与临界流化风量将床层从固定状态转变到流化状态（或称沸腾状态）时按布风拉面积估算的空气流量称为临界流化风量，此风量按布风拉面积估算成空气流速称临界流化风速或最小流化速率3、空隙率布风板顶部某一平面物料缝隙的面积与窑炉截面及积的比值。对于某一种床料，当其流化速率u＜3m/s时，缝隙率ε在0.45左右，这时的流化状态称做鼓泡床。＝0.65～0.75，这时的流化状态称做流场床。当流化速率ｕ＞8m/s时，缝隙率也随着减小为ε＝0.75～0.95之间，这时的流化状态称做迅速床。不同流速下固体颗粒床层的流动状态4、物料循环倍率返送回炉内的物料量与给进的燃料量之比。物料循环倍率；W—返送回炉内的物料量，t/hB—燃煤量，t/h。如某台220t/h循环流化床机组：K=W/B14一次风量燃料颗粒特征分离器效率回料系统影响物料回赠量W的诱因：燃料一次风分离器烟气循环流化床机组原理简图煤粒在循环流化床内燃烧大致经历四个过程1．加热和烘干——历时约03s，加热速度可达100－1000／min；2．挥发份析出和燃烧——历时约1015s；3．膨胀和一次破碎——在挥发份析出过程中发生4．煤炭燃烧和二次破碎、磨损——这一过程比较复杂。

煤粒燃烧所经历的各个过程（二）、循环流化床机组的燃烧特征1、燃烧区域的界定二次风一次风低温气固分离区a．密相区：燃烧室上部燃烧区域(二次风口以下)；b．稀相区：燃烧室下部燃烧区域(二次风口以上)；低温气固分离器区2、燃烧份额与风量配比（1）燃烧份额1）定义：指每一燃烧区域燃烧量占总燃烧量的比列。2）意义：其分配会影响料层室温控制、炉内传质、锅炉的连续安全运行（尤其对于密相区）（2）影响密相区燃烧份额的诱因低挥发分燃烧份额大，高挥发分份额2）燃料粒径与粒径分布粒径小，所占份额小；泥岩径提高时，份额小。3）循环物料量循环倍率降低，份额提高，燃烧效率提高。4）流化风速风速提高，份额提高5）适量空气系数适量空气系数降低，份额略有提高。密相区床层气温降低，燃烧份额提高。3、循环流化床一、二次风配比应按照燃烧份额、减少污染物的生成等方面进行合理配比。通常条件下：一次风占50％～70％左右二次风占30％～50％左右固体颗粒含量幅射传质为主对流和幅射传质为主对流换热为主转炉沿窑炉高度主导传质模式变化示意图影响炉内传质的诱因：床层气温：体温越高，二氧化碳与颗粒黏度增大，传热强化循环倍率：倍率加强，炉内颗粒含量降低，换热推进颗粒规格：影响小。

宽筛分颗粒，小颗粒降低会增强传质风冷壁肋片：使传质推进四、循环流化床机组主要型式（一）、国外循环流化床主要型式1、德国鲁奇（Lurgi)型2、芬兰奥斯龙（Pyroflow）型3、美国福斯特惠勒（FW）型4、法国阿尔斯通（Alstom）企业集团公司的环流化床机组与lurgi相同选用高循环倍率(高速)，低温旋风分离器和内置流化床热交换器。其实内置流化床热交换器的选用使这些机组略显复杂，但也使这些机组的床温调节愈发简便，过热器/再热器的布置更为灵活，而这一点对于小型电厂机组尤为重要。日本鲁齐循环流化床机组1、炉膛2、旋风分离器3、过热器4、外置式换热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、空气预热器11、除尘器12、引水泵13、尾部烟道14、汽包这是奥斯隆炉型（410t/h）：其特征是选用高循环倍率循环流化床，低温旋风分离器，在熔池内可布置少量受热面，但不设内置流化床热交换器。（二）国外循环流化床型式东方机组股份有限公司主要引入中国FW技术生产北京机组厂主要引入Alstom技术生产北京机组厂国外循环流化床市场占有率最多的厂商，主要技术：引入中国FW技术、Alstom技术和日本Lurgi技术主要热力参数的确定（一）流化风速运行风速提升，机组比较紧凑，断面热负荷也较高，但磨蚀降低，水泵煤耗降低；与燃料种类与颗粒度有关。

运行中也随负荷的变化而变化。通常为5～8m/s左右。1、出现一、二次风的成因：（1）分段燃烧，减少污染物生成（2）增强气流扰动，增加燃烧效率2、影响配比诱因（1）增加Nox的排放：要求一次风率小（2）密相区的流化与燃烧3、比例一次风率50％～60％，劣质燃料选用高者，高挥发分燃料选用低者。（二）一、二次风配比（三）床层气温床温高有促使燃烧与传质，但要留意：上限遭到灰变型气温t的限制（避免结渣）下限遭到煤炭起火的限制。～250，下限应在800综合考虑脱硝、NOx、N2O与燃烧效率，通常取床温为850～900（保证不烧蚀时可增加到900（四）循环倍率它与炉内传质、受热面结构布置、燃烧特征、燃烧效率、脱硫效率、磨损、积灰、分离效率紧密相关。1、影响诱因：1）脱硝：高循环倍率有助于脱硝2）燃烧：高循环倍率有助于提升燃烧效率3）燃料种类：优质煤：高循环倍率可以避免低温结渣劣质煤：低循环倍率可以避免高温打火4）能耗：高循环倍率耗电多。2、范围：10～40左右（五）适量空气系数过小，q降低。通常取1.1～1.2左右（六）排烟气温考虑安全性与经济性：～150左右位置：1、炉膛内（如稀相区与密相分辨界处窑炉出口点等）2、旋风分离器出口零压点后移：正压区多，气密性要求高，一、二次水泵的压头高。

零压点前移：引水泵压头高。我国：考虑制造水平，选择在窑炉内。六、循环流化床主要设备循环流化床机组与常规机组相比，在锅的部份基本上没有太大区别。如炉膛、下降管、水冷壁、过热器以及空气预热器等，但是在布置位置、局部结构有些差别，但其原理和作用是完全相似的。带有惯性分离器分离物料的循环流化床机组与在结构上大致相似循环流化床机组结构布置简图1—汽包；2—水冷壁；3—过热器；4—省煤器5—空气预热器；6—分离器；7—物料返回器循环流化床机组三大核心部件：燃烧室、分离循环流化床机组燃烧设备主要由燃烧室、点火装置、一次风室、布风板和风帽、给煤机等组成。物料循环系统和一、二次风系统也包括在燃烧系统内。（一）窑炉卧式方型燃烧室是最常见的窑炉结构，窑炉四周由风冷壁围成，通常选用膜式风冷壁。这些结构往往与风室、布风板连成一体悬吊在机组铁架上，可以上下自由膨胀。方型窑炉的特点是密封好，机组容积相对较小，机组起动速率快，起动时间通常仅是由耐火砖铺砌的燃烧室机组的1/3～l/4。劣势是风冷壁磨蚀较大。要求：保证床料流化品质，使之流化均匀、气泡小、不留死布风板阻力越大，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。

1、布风板型式：HG由机组前墙风冷壁管146根中的48根管后墙，由前向后向上倾斜4，以利水的自然循环。型钢上冲压罩式风帽，共同构成风冷布避免漏床料便于大渣排放图4-6图4-7形状水寒风室、非水寒风室图4-8CFB机组油燃烧器示意图小型的CFB机组通常均选用热烟气床下点火形式。同时，在密相区和二次风口还可设置助燃用的启动燃烧器和床枪。HG打火装置选用“床上+床下”点火的联合启动方法床下启动燃烧器两只，床上距布风板约3米处共布置4只油枪（右侧墙各2只）。这些打火方法可以降低机组启动时间。床下启动燃烧器为热烟发生器，将通入布风板下水寒风室的一次风加热到900左右，再由热风去加热床料。选用床下启动燃烧器加热均匀，床温便于控制。气固分离器：离心分离惯性分离组合分离作用：将大量低温固体物料从氮气中分离下来，返回窑炉燃烧室，以保证燃料和脱硫剂的多次循环。种类：按分离原理：旋风分离器、惯性分离器按布置形式：外循环分离器、内循环分离器、夹道循环分离器特性：布放在炉顶外部，辅以旋风分离器，分离效率高。分类：1、高温旋风分离器2、中温旋风分离器3、低温旋风分离器4、水/汽冷旋风分离器5、方型分离器结构特征：进口圆筒体椎体中心筒影响分离效率的诱因：进口速率筒体半径颗粒含量低温绝热旋风分离器布置位置：通过一段短烟道与窑炉连结，布放在炉后或炉前、炉侧。

以炉后居多。特征：※进入烟气、物料气温高（为850热惰性大，启动时间长※钢材耗量多，占地大※密封与膨胀系统复杂（1）位置：布放在过热器以后，工作气温高于600（2）特性：可抑止床层室温，避免炉内烧蚀过热器锈蚀严重，影响机组安全布放在省煤器或空预器之后，工作气温大于300。现在甚少选用。（1）结构：（2）特性：※分离器内不会烧蚀※保温长度小，启动快※飞灰含炭量高，影响燃烧效率※工艺复杂，费用高直径为8084mm,直径为7360mm;进口下倾10,使烟气中固体颗粒向上运动，有助于气固两相的分离；中心筒偏离中心布置，减少中心筒的磨蚀，缓解中心筒周围的流场，提高气流脉动，增加分离效中心筒呈倒锥形，进口外侧加雨披。据称该设计可有效控制上升气流速率，提高漩涡气流对颗粒的裹带循环流化床，所以可增加分离效率。HG-440t/hCFBB特征：外壳内布置风冷壁容积减小,造价低可有效解决膨胀问题窑炉窑炉普通旋风分离器特性：布置在熔池内的物料分离器，绝大多数物料在被流化上升过程中由分离器捕获分来，下降到熔池上部继续燃烧。分类：1、异型型钢分离器（属于惯性分离器）惯性分离原理示意图CFBB中国巴威内循环特征：选用高速床和两级分离器。

在熔池出口前后的高温区装有两组槽型(惯性)分离器作为第一级分离，而分离出来的飞灰将在熔池内部产生循环。在机组尾部省煤器后来也有一多管(旋风)分离器作第二次分离。惯性分离+离心分离百叶窗+高温旋风分离器百叶窗叉管技术。该技术可以将循环物料返回点和燃料供入点降低一倍，使循环物料、燃料均匀踏入窑炉，同时还可降低循环灰流对布风板风帽的强烈冲击磨蚀。HG1、螺旋给煤机结构简略，但易锈蚀2、埋刮板给煤机工作靠谱，用于长距离给煤3、皮带来煤机图4-9促使难燃烧的煤提前大火，减少窑炉开口数目对于循环流化床机组，其风烟系统则比较复杂，水泵数目也相对增多。选用的水泵多：如一次水泵、二次水泵、排粉机、引水泵、冷渣水泵、回料水泵、石灰石输送（给料）水泵、外部换热流化水泵、飞灰或煤泥返送水泵、烟气回赠水泵等，当两项或几项合用一台（或一种）水泵时，风系统设计会更复杂。一次风、二次风、播煤风（还有叫做三次风）、回料风、冷却风、石灰石输送1．一次风一次风由一次水泵供给，经布风板下一次风室通过布风板、风帽踏入窑炉。力巨大，并要使床料达到一定的流化状态，所以一次风压头要求很高，通常在1400～2000mmHmmH22O范围内。

一次风量取决于流化速率和燃料特征以及炉内燃烧和传质等诱因，一次风量一般占总风量的50%～65%，当燃用挥发分较低的燃料时，一次风量可以调整大一一次风压和风量的调整对循环流化床机组是至关重要的。二次风的作用与褐煤炉的二次风基本相似，主要是补充炉内燃料燃烧的二氧化碳和增强物料的掺混，另外循环流化床机组的二次生物质能适当调整炉内气温场的分布，对避免局部烟气气温偏低、降低NOx的排放量起着巨大作用。二次风通常由二次水泵供给，有的机组一、二次水泵共用。为了达到上述的作用，二次风分级布置，最常见的分二级从汽包不同高度给入。有的也分五级送入燃烧室。播煤风(还有称做三次风)，其概念来始于抛木柴，其作用与抛木柴的播煤风一样，使给煤比较均匀地浇灌入窑炉，增加燃烧效率，使炉内气温场分布更为均匀。播煤风通常由二次水泵供给，运行中应按照燃煤颗粒、水分及煤量大小来适当调节，使煤在床内撒播更趋均匀。对于非机械回料阀均由回料风作为动力输送物料返回炉内。回料阀的种类不同，回料风的压头和风量大小及调节方式也不尽相似。对于L型回料阀常常依据炉内载荷还要调节回料风，因而调节回料量。回料风占总风量的比列很小，但对压头要求较高，所以，对于中小机组通常由一次水泵供给，较大容量的机组因回料量巨大(每小时上千吨并且更大)，为了使回料阀运行稳定，常设计回料水泵独立供风。

冷却风和石灰石输送风并非每台机组都有。冷却风是特供水冷式冷渣器冷却尾矿；石灰石用风是对采用气力输送石灰炉渣而设计的。水冷式冷渣器种类太多，但实际上都是选用流化床原理(鼓泡床)用寒风与褐煤进行糖分交换，把尾矿冷却至一定的湿度，寒风加热后携带一部份细小颗粒作为二次风的一部份再送回窑炉。循环流化床机组一般在炉旁设有石灰炉渣仓，但是石灰炉渣粒径通常大于1mm，但因其密度较大，通常的水泵压头难以将石灰炉渣从机组房外输送入仓内，若用气力输送时，对水泵选型应挺好估算。HG机组底渣中部份颗粒通过炉内侧灰渣口进进行流化，依次通过3个大型流化床仓进行冷却，冷却后的大渣踏入灰渣口进行排渣，细灰随气流返回窑炉。Pyroflow型循环流化床机组冷渣器示意图辊筒冷渣器重庆白马循环流化床示范电厂是从美国引入小型循环流化床机组设计制造技术和一台300兆瓦循环流化床机组设备的小型净化煤发电示范安装工程。投资16.5万元的该项目是国家鼓励发展的节能环保性发电示范项目，始建于2003年5月，2005年11月投运发电。汽机台板顺利就位机组铁架大板梁起吊完毕白马电站水塔白马安装工程烟囱施工到顶后全景