流化床鍋爐主要部件的形式和結(jié)構(gòu)

流化床鍋爐主要部件的形式和結(jié)構(gòu)第一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一第二章循環(huán)流化床鍋爐主要部件的形式和結(jié)構(gòu)第一節(jié)布風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)

第二節(jié)

粒子分離裝置的種類和結(jié)構(gòu)

第三節(jié)回料器的種類及特點(diǎn)第四節(jié)

高溫灰渣冷卻裝置

第五節(jié)

影響流化床燃燒的主要因素

第二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)布風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)第三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一一、布風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)、作用和種類

布風(fēng)裝置的組成：主要由布風(fēng)板、風(fēng)室和風(fēng)帽組成。布風(fēng)裝置的主要作用：(1)支承床料(2)使空氣均勻地分布在整個爐膛的橫截面上，并提供足夠的動壓頭，使床料和物料均勻地流化，避免勾流、騰涌、氣泡尺寸過大、流化死區(qū)等不良現(xiàn)象的出現(xiàn)；(3)把那些已基本燒透、流化性能差、在布風(fēng)板上有沉降傾向的大顆粒及時排出，避免流化分層，保證正常流化狀態(tài)不被破壞，維持安全生產(chǎn)。布風(fēng)裝置的種類：風(fēng)帽型、密孔板型和豬尾巴型等。第四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一風(fēng)帽型布風(fēng)裝置是由風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)帽和保護(hù)層組成。密孔板型布風(fēng)裝置是由風(fēng)室和密孔板構(gòu)成，所需的風(fēng)機(jī)壓頭較小，電耗較少。但是，其均勻性較差，床內(nèi)顆粒還會從小孔漏入風(fēng)室。其應(yīng)用沒有風(fēng)帽型布風(fēng)裝置那樣普遍；豬尾巴型布風(fēng)裝置是由風(fēng)室和帶豬尾巴形小彎管的布風(fēng)板組成，增大了布風(fēng)板的阻力，提高了布風(fēng)的均勻性。同時，也避免了細(xì)顆粒漏入風(fēng)室。在布風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)中，均勻布風(fēng)是追求的主要目標(biāo)。

圖2-1風(fēng)帽型布風(fēng)裝置1—風(fēng);2—保護(hù)層;3—布風(fēng)板;4—冷渣管;5—風(fēng)室圖2-2密孔板型布風(fēng)裝置1—小直孔；2—布風(fēng)板；3—風(fēng)室圖2-3豬尾巴型布風(fēng)裝置1—小彎管；2—保護(hù)層3—布風(fēng)板；4—風(fēng)室第五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一二、風(fēng)室的結(jié)構(gòu)

風(fēng)室連接在布風(fēng)板底下，起著穩(wěn)壓和均流的作用，使從風(fēng)管進(jìn)入的氣體降低流速，將動壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。對風(fēng)室的設(shè)計(jì)要求：

(1)具有一定的強(qiáng)度和較好的氣密性，在工作條件下不變形、不漏風(fēng)；

(2)具有較好的穩(wěn)壓和均流作用

(3)結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)檢修，且風(fēng)室應(yīng)設(shè)有檢修門和放渣門。流化床的風(fēng)室主要有兩種類型：分流式風(fēng)室和等壓風(fēng)室。

第六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一分流式風(fēng)室借助于分流罩或?qū)Я靼暹M(jìn)入風(fēng)室的氣流均分為多股氣流，使接近于正方形的風(fēng)室截面獲得均勻的布風(fēng)。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且只適用于正方形截面的流化床鍋爐，因而只在小型流化床鍋爐上得到應(yīng)用。等壓風(fēng)室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有傾科的底面，這樣能使風(fēng)室內(nèi)的靜壓沿學(xué)度保持不變，有利于提高布風(fēng)的均勻性。氣流在風(fēng)室的上升速度不應(yīng)超過1.5m/s，進(jìn)入風(fēng)室的氣流速度應(yīng)低于10m/s。一般選用4mm厚的鋼板制成風(fēng)室。

圖2-4分流式風(fēng)室

(a)有分流罩；(b)有導(dǎo)流板圖2-5等壓風(fēng)室

1—風(fēng)室；2—布風(fēng)板第七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一三、風(fēng)帽型布風(fēng)板的設(shè)計(jì)圖2-6風(fēng)帽型布風(fēng)板結(jié)構(gòu)

布風(fēng)板包括花板和風(fēng)帽兩部分。花板的作用是支承風(fēng)帽和隔熱層，初步分配氣流。選用鋼板或鑄鐵板制成。布風(fēng)板的有效面積的確定在流化床鍋爐設(shè)計(jì)中占有重要的地位。布風(fēng)板有效面積的大小直接與鍋爐的負(fù)荷特性有關(guān)。布風(fēng)板的形狀根據(jù)爐型或組織燃燒的需要而定，有圓形、矩形等。循環(huán)床沒有溢流口。給煤點(diǎn)、石灰石的供給點(diǎn)以及返料點(diǎn)的布置也較靈活。

第八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一四、風(fēng)帽的結(jié)構(gòu)

風(fēng)帽的作用在于使進(jìn)入流化床的空氣產(chǎn)生第二次分流并具有一定的動能，以減少初始?xì)馀莸纳珊褪沟撞看诸w粒產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動，避免粗顆粒的沉積，減少冷渣含碳損失。風(fēng)帽還有產(chǎn)生足夠的壓降、均勻布風(fēng)的作用。小直徑的風(fēng)帽可以使布風(fēng)更加均勻，有效地改善流化質(zhì)量，提高燃燒效率。

圖2-7風(fēng)帽的結(jié)構(gòu)形狀(a)蘑菇型；(b)圓柱型

目前廣泛采用的是側(cè)孔式小風(fēng)帽，它有帶帽頭的蘑菇型和無帽頭的圓柱型兩種型式，如圖2-7所示。風(fēng)帽外表尺寸、內(nèi)孔直徑、小孔直徑和小孔風(fēng)速的選取要根據(jù)布風(fēng)板有效面積和布風(fēng)板阻力特性來確定。

第九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一五、布風(fēng)板阻力

正確設(shè)計(jì)，使布風(fēng)板具有恰當(dāng)?shù)淖枇μ匦?。布風(fēng)板的阻力特性是布風(fēng)板阻力和料層阻力之比，。布風(fēng)板阻力主要包括風(fēng)帽進(jìn)口局部阻力、風(fēng)帽沿程阻力、風(fēng)帽出口局部阻力和風(fēng)帽帽隙出口局部阻力。風(fēng)帽沿程阻力和風(fēng)帽帽隙出口局部阻力可忽略不計(jì)，布風(fēng)板阻力為：式中：ξi、ξo分別為風(fēng)帽進(jìn)、出口局部阻力系數(shù)；μi為風(fēng)帽進(jìn)口氣體平均速度，m/s；μo為風(fēng)帽出口小孔氣體平均速度，m/s；ρg為氣體密度，kg/m3。第十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一為了使流化床鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，床料靜止高度應(yīng)維持在500-700mm，相應(yīng)的料層阻力為5100-6100Pa。這樣通過上面的公式就可以計(jì)算出風(fēng)帽小孔的氣流速度。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)風(fēng)帽小孔的尺寸和選取風(fēng)帽小孔風(fēng)速，然后利用上面的公式來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性。風(fēng)帽的數(shù)量由布風(fēng)板的尺寸和風(fēng)帽尺寸及風(fēng)帽的布置方式來確定。風(fēng)帽小孔數(shù)m應(yīng)取偶數(shù)。風(fēng)帽的計(jì)算要進(jìn)行多次反復(fù)計(jì)算。為了排除床料中沉積的粗渣和雜物，在布風(fēng)板上每1.3-1.5m2面積開設(shè)一個109-160的冷渣孔。把靠近爐墻的2-3排風(fēng)帽小孔直徑加大或孔數(shù)增多，使其小孔流通面積比中間部分風(fēng)帽的多20%左右。對冷渣孔四周的風(fēng)帽也作同樣處理。第十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一六、水冷布風(fēng)裝置

圖2-8有定向風(fēng)帽的水冷布風(fēng)板結(jié)構(gòu)

1—水冷管；2—定向風(fēng)帽；3—耐火層

為了消除熱負(fù)荷快速變化對流化床燃燒系統(tǒng)帶來的不利影響，采用水冷布風(fēng)裝置是十分必要的。水冷布風(fēng)裝置包括水冷布風(fēng)板和水冷風(fēng)室。水冷布風(fēng)板上的風(fēng)帽尺寸要大于非水冷布風(fēng)板的風(fēng)帽尺寸。水冷布風(fēng)板的風(fēng)帽可以是定向風(fēng)帽(圖2-8)，也可以是側(cè)孔式風(fēng)帽，還可以用豬尾巴形的小彎管代替風(fēng)帽。為了避免在運(yùn)行時產(chǎn)生汽水分層，水冷布風(fēng)板應(yīng)與水平方向有一個夾角。等壓風(fēng)室為水冷風(fēng)室在循環(huán)流化床鍋爐中應(yīng)用較普遍。第十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一七、布風(fēng)板的保護(hù)層圖2-9布風(fēng)板保護(hù)層

1—風(fēng)帽；2—耐火層；3—絕熱層；4—密封層；5—花板

為了防止布風(fēng)板受熱撓曲變形，在花板上必須敷設(shè)一定厚度的保護(hù)隔熱層。其厚度根據(jù)風(fēng)帽小孔離花板高度而定，一般是100-150mm。在水冷布風(fēng)板上也需敷設(shè)保護(hù)層，不過保護(hù)層的厚度比非水冷布風(fēng)板的保護(hù)層要薄。第十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)粒子分離裝置的種類和結(jié)構(gòu)第十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一粒子分離裝置是循環(huán)床鍋爐的關(guān)鍵部件之一。它的性能直接影響到鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。分離器的結(jié)構(gòu)型式和布置位置，決定了循環(huán)床鍋爐的整體布置型式與緊湊性，成為區(qū)別循環(huán)床鍋爐技術(shù)流派的重要標(biāo)志之一。分類：①按工作溫度或布置位置可分為：高溫分離裝置(800℃左右)、中溫分離裝置(500℃左右)和低溫分離裝置(300℃以下)②按分離機(jī)理或結(jié)構(gòu)型式可分為：慣性分離裝置和離心(即旋風(fēng))分離裝置。優(yōu)點(diǎn)：必須具有足夠高的分離效率，提供足夠多的物料進(jìn)行循環(huán)，以保證鍋爐在燃燒、傳熱、脫硫和負(fù)荷調(diào)節(jié)等方面的需要。另外，還應(yīng)具有阻力小、磨損輕、結(jié)構(gòu)簡單、布置緊湊等優(yōu)良性能，以降低鍋爐造價(jià)與運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

第十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一根據(jù)所利用的分離機(jī)理不同，循環(huán)床鍋爐的粒子分離裝置可分為慣性分離器和旋風(fēng)分離器兩大類。基本原理：①慣性分離器主要是依靠氣流方向突然改變時，粒子由于慣性作用繼續(xù)按原來氣流的方向運(yùn)動，碰撞到某些擋板上而被捕集下來。②旋風(fēng)分離器則是利用旋轉(zhuǎn)氣流對粒子產(chǎn)生的離心力使其從氣流中分離出來。一、粒子分離裝置的基本原理和性能指標(biāo)第十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一評價(jià)指標(biāo)：評價(jià)分離器工作的性能，有各種指標(biāo)，如分離效率、阻力、處理氣量、投資和運(yùn)行費(fèi)用等。在選擇分離器時，必須綜合加以考慮，其中以分離效率和阻力這兩項(xiàng)指標(biāo)最為重要。1、分離器的分離效率分離器的分離效率是指含塵氣流在通過分離器時，捕集下來的物料量占進(jìn)入分離器的物料量的百分?jǐn)?shù)，即分離效率是衡量分離器分離氣流中固體顆粒的能力。它除了與分離器結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)外，還取決于固體顆粒的性質(zhì)、氣體的性質(zhì)和運(yùn)行條件等因素。分級效率就是指分離器對某一粒徑顆粒的分離效率。表示為

：或第十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一2、分離器的阻力

它表示氣流通過分離器時的壓力損失，是衡量分離器的能耗和運(yùn)行費(fèi)用的一個指標(biāo)。分離器的阻力不僅取決于其自身的結(jié)構(gòu)尺寸，還與運(yùn)行條件等有關(guān)。分離器分離效率的提高是以阻力增加為代價(jià)的。分離器的阻力是以分離器前后管道中氣流的平均全壓差來表示的。其計(jì)算式為：式中：ρg為氣流密度，kg/m3；u為氣流速度，m/s。第十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一二、國內(nèi)外循環(huán)床鍋爐各種分離器簡介

1、高溫耐火材料內(nèi)砌或澆灌的旋風(fēng)分離器

Lurgi型、Pyroflow型、MSFB型循環(huán)床鍋爐中普遍采用這種分離器。優(yōu)點(diǎn)：具有技術(shù)成熟、使用可靠、分離效率高(可達(dá)99%以上)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：體積龐大、熱慣性大，由此而帶來的一系列的布置、支撐、啟停運(yùn)行等問題。圖2-10高溫耐火材料內(nèi)砌成澆灌的旋風(fēng)分離器

(a)磚砌結(jié)構(gòu)；(b)澆灌結(jié)構(gòu)第十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一2、汽(水)冷高溫旋風(fēng)分離器圖2-11汽(水)冷旋風(fēng)分離器

美國FW公司開發(fā)這種新型結(jié)構(gòu)的汽(水

)冷旋風(fēng)分離器。優(yōu)點(diǎn)：(1)旋風(fēng)筒內(nèi)只敷上一層約10－50mm的薄耐火材料層，不僅能縮短啟停時間和承擔(dān)一定的熱負(fù)荷，而且還大大降低了耐火材料量，也降低了維護(hù)費(fèi)用。(2)減少了高溫管道和膨脹節(jié)，從而減少了維修費(fèi)用。(3)可以采用標(biāo)準(zhǔn)的保溫，使外表溫度下降，有效地減少了散熱損失，可節(jié)約燃料費(fèi)用約0.25%－0.5%。(4)分離器的重量和尺寸均有所減小。(5)能在制造車間裝配好，整體或分片出廠，減少了現(xiàn)場工作量。缺點(diǎn)：制造比較復(fù)雜、工藝要求高，因此成本較高。第二十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一3、爐內(nèi)臥式高溫旋風(fēng)分離器

芬蘭EcoFire公司及國內(nèi)清華大學(xué)、東北電力學(xué)院分別開發(fā)爐內(nèi)臥式旋風(fēng)分離器。這種分離器由水冷壁延伸彎曲而成，雙面用耐磨材料覆蓋，布置在爐膛上方出口處。優(yōu)缺點(diǎn)：具有啟停時間短、散熱損失小等優(yōu)點(diǎn)。另外，鍋爐結(jié)構(gòu)也很緊湊，但分離器制造復(fù)雜、檢修十分不便，大型循環(huán)床鍋爐使用有困難。第二十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一4、高溫方形(異形)旋風(fēng)分離器

Pyropower公司和國內(nèi)清華大學(xué)均有所研究。這種特殊結(jié)構(gòu)的旋風(fēng)分離器是基于常規(guī)旋風(fēng)分離器的一些缺陷，并借鑒方形循環(huán)床內(nèi)四壁特別是四角處粒子濃度很大的特點(diǎn)而提出并開發(fā)的。采用方形結(jié)構(gòu)可以方便地利用水冷壁形成分離器，結(jié)構(gòu)簡單，布置方便。這種分離器對于10m以上的顆粒分離效率較高當(dāng)床料平均粒徑為330m時，分離效率可達(dá)99%以上，其阻力與常規(guī)旋風(fēng)分離器相當(dāng)。第二十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一5、中溫旋風(fēng)分離器

為了克服高溫旋風(fēng)分離器的某些缺點(diǎn)，Babcock公司在其Circofluid型循環(huán)床鍋爐中采用了中溫旋風(fēng)分離器，將分離器置于對流受熱面之后，入口溫度為400℃左右。優(yōu)缺點(diǎn)：由于煙溫明顯下降，所以分離器的尺寸明顯減小，煙氣黏性也得以下降，這兩點(diǎn)將有助于分離效率的提高。由于采用中溫分離器，回料溫度較低，有利于床溫調(diào)節(jié)，也提高了鍋爐運(yùn)行的安全性。但為了防止受熱面的磨損，不得不采取較低的循環(huán)倍率。與高溫旋風(fēng)分離器一樣，其結(jié)構(gòu)布置與尾部煙道的布置不相協(xié)調(diào)。第二十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一6、中溫下排氣旋風(fēng)分離器

華中理工大學(xué)研究開發(fā)了中溫下排氣旋風(fēng)分離器。這種新型分離器的獨(dú)特之處在于采用了新穎的結(jié)構(gòu)形式向下排氣以及特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流體。優(yōu)點(diǎn)：①與采用上排氣旋風(fēng)分離器相比，鍋爐整體結(jié)構(gòu)更為合理，總體結(jié)構(gòu)尺寸明顯減小(可減小鍋爐占地面積30%左右)，鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊，布置更方便，系統(tǒng)阻力也明顯減小，從而降低了鍋爐及其廠房的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。②與采用慣性分離器相比，這種分離器的分離效率高，易于滿足循環(huán)倍率的要求，有利于細(xì)小顆粒的燃盡，提高燃燒效率，也有利于提高脫硫效果，減少脫硫劑的消耗，更不會給鍋爐受熱面的布置帶來結(jié)構(gòu)上的困難。③與采用高溫分離器相比，分離器的體積縮小、分離效率提高、耐溫耐磨材料易于解決、成本降低、熱慣性小、運(yùn)行調(diào)節(jié)靈活，還提高了鍋爐運(yùn)行的安全可靠性。第二十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一7、槽鋼分離器

瑞典Studsvik循環(huán)床鍋爐采用槽鋼分離器。該分離器由多排錯列懸掛布置的U形槽鋼構(gòu)成，在顆粒濃度較高(如10kg/m3)時，可獲得較高的分離效率。但是當(dāng)濃度(如100g/m3)低時，其分離效率不夠理想。該分離器的分離效率與粒子濃度和氣流速度有關(guān)。8、斜槽式分離器

德國Steinmüller循環(huán)床鍋爐采用了形狀為“∏”的斜槽式分離器。該分離器一般分三排錯列布置在爐內(nèi)，采用EngGr300或硬質(zhì)NiCr鋼制成，以防磨損。這種分離器有效地防止了氣流對已分離顆粒的再夾帶，可望獲得較高的分離效率。其效率與粒子濃度關(guān)系不大，主要取于顆粒直徑。這種斜向布置的型式容易造成粒子濃度分布不均和局部嚴(yán)重磨損。第二十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一9、百葉窗分離器

中國科學(xué)院工程熱物理所推出的百葉窗分級循環(huán)床鍋爐采用了百葉窗分離器。為了提高百葉窗分離效率，百葉窗葉片形式己從簡單的平板型發(fā)展到波紋帶鉤槽型結(jié)構(gòu)。10、槽鋼與旋風(fēng)子兩級分離器

美國B&W鍋爐公司在他們的第三代循環(huán)床鍋爐上采用了由槽鋼分離器和多管旋風(fēng)子分離器組成的兩級分離器。優(yōu)點(diǎn):與鍋爐本體組裝為一體，無耐火材料，對啟動過程無特殊要求;取消了物料回送裝置，大大簡化了循環(huán)燃燒系統(tǒng);鍋爐布置緊湊，占地面積小;鍋爐呈典型的П型布置，對改造П型布置的舊煤粉鍋爐特別適宜;運(yùn)行、維修費(fèi)用低。第二十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一1、煙氣流量對分離器性能的影響從理論上而言，旋風(fēng)或慣性分離器的阻力都是與氣體流量或入口流速的平方成正比的。但實(shí)際上阻力與流量或流速的指數(shù)大約為1.5－2.0，與分離器的結(jié)構(gòu)尺寸及測試條件等有關(guān)。分離器的分離效率受流量或流速的影響很大。一般來說，分離器進(jìn)口流速越高，分離效率越高。但當(dāng)流速過高，超過一特定值時，隨進(jìn)口流速的提高，分離效率反而下降。對旋風(fēng)和慣性分離器而言，對某一特定的顆粒，通常存在一個最佳的入口流速，這一最佳值與分離器的結(jié)構(gòu)型式和尺寸、氣固兩相的物性有關(guān)。三、運(yùn)行條件對分離器性能的影響第二十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一2、溫度對分離器性能的影響

這種影響是通過溫度對煙氣密度和煙氣黏度的影響來體現(xiàn)的。溫度對阻力有較大的影響。與氣體溫度成反比。溫度對分離效率也有較大的影響。煙氣溫度升高，分離器的分離效率下降。第二十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一3、顆粒濃度對分離器性能的影響

在較低的顆粒濃度下，隨濃度的增加，通常阻力是降低的。而當(dāng)顆粒濃度超過某一特定值時，隨濃度的增加，阻力也增加。顆粒濃度對分離效率的影響也存在類似的規(guī)律性，即存在一臨界濃度值，低于該值時，隨濃度的增加，分離效率增加；高于臨界值后，分離效率將隨濃度的增加而降低。第二十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一4、顆粒濃度和密度對分離器性能的影響

顆粒的粒度分布是影響分離器分離效率的最重要因素之一。當(dāng)粒度較小時，密度的變化對分離效率的影響大，而當(dāng)粒度較大時，密度變化對分離效率的影響變小。顆粒粒度對分離器的阻力幾乎沒有影響。顆粒密度對分離器阻力的影響很小，可忽略。第三十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一四、分離器的選型

圖2-12分離器選型與設(shè)計(jì)程序

分離器的選型是與鍋爐的選型緊密地聯(lián)系在一起的?？梢愿鶕?jù)分離器的運(yùn)行條件，特別是對循環(huán)倍率和系統(tǒng)能耗的要求來確定所選用分離器的類型。在分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮分離器的結(jié)構(gòu)尺寸與鍋爐本體布置及其結(jié)構(gòu)尺寸相協(xié)調(diào)。除此之外，還應(yīng)確保足夠高的分離效率，以滿足循環(huán)床鍋爐所需的循環(huán)倍率要求的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化分離器各部分的結(jié)構(gòu)尺寸，使分離器的阻力降低至最低。第三十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一(一)典型旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)尺寸

圖2-13給出普通切向進(jìn)口(平頂蓋)旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)。從圖中可見，確定這類旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)，共需8個幾何尺寸，一般以筒體直徑表示其相對大小。表2-1給出了在除塵技術(shù)中常用的幾種典型旋風(fēng)除塵器以及循環(huán)床鍋爐中幾種典型旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)尺寸，供分析比較和設(shè)計(jì)時參考。圖2-13旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)

D—筒體直徑；a—進(jìn)口高度；b—進(jìn)口寬度；De—排氣管直徑；S—排氣管插入深度；h—筒體高度；H—總度度；d—排料口直徑

第三十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一表2-1典型旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)尺寸

第三十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一(二)循環(huán)床鍋爐旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)

表2-2循環(huán)床鍋爐旋風(fēng)分離器主要的特性參數(shù)

表2-3循環(huán)床鍋爐旋風(fēng)分離器主要的尺寸和特性參數(shù)

第三十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一1、進(jìn)氣管

進(jìn)氣管的形式、形狀和進(jìn)口面積直接影響到氣固兩相流在分離器內(nèi)的運(yùn)動，是影響分離器的分離效率和阻力的主要因素。如圖2-14所示，進(jìn)氣管有切向和軸向兩種方式。

圖2-14旋風(fēng)分離器主要進(jìn)口形式

(a)普通切向進(jìn)口(平頂蓋)；(b)蝸殼式切向進(jìn)口；(c)下傾螺旋面切向進(jìn)口；(d)軸向進(jìn)口

第三十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一切向進(jìn)口的高度比要適當(dāng)。一般切向進(jìn)口的形狀多采用偏高的矩形。進(jìn)口面積對分離器性能影響很大。常將K=πD2(ab)/4作為衡量分離器性能的一個指標(biāo)，稱為相對截面比。按K值的大小，分離器可分為三類：

(1)k=6～13.5，高效旋風(fēng)分離器；

(2)k=4～6，普通旋風(fēng)分離器；

(3)k<3，大流量旋風(fēng)分離器。一般說來，K增加，在相同氣流量下，分離器的體積增大，造價(jià)增高。第三十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一2、圓筒體

典型的旋風(fēng)分離器由上部圓筒體和下部圓錐體組成。圓筒體高度h一般不超過2D。考慮到分離器的投資、爐膛高度的限制，以保證有足夠的返料腿高度等因素，循環(huán)床鍋爐中，一般可取h=(1～2)D

。圓筒體直徑對分離器效率有很大影響。筒體直徑越小，離心力越大，分離效率越高，筒體直徑一般應(yīng)根據(jù)所處理的氣流量而定。第三十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一3、排氣臂

排氣管通常應(yīng)插入到分離器內(nèi)一定的深度，使它與圓筒體內(nèi)壁形成環(huán)形通道。因此，該通道的大小及深度，即排氣管的大小及深度都對分離效率和阻力有顯著的影響。排氣管直徑De與筒體直徑D之比越小，分離效率越高，阻力也相應(yīng)增加。但當(dāng)比值小于0.4后，分離效率的增加并不顯著。一般De/D=0.4～0.75，常取為0.5。排氣管插人深度s越短，阻力越小，但太短易造成氣流短路，使分離效率降低。一般可取s=(1～2)D

。采用整流葉片可以回收能量但分離效率有所降低。在排氣管出口裝設(shè)漸開線形蝸殼也可以回收能量，采用這種結(jié)構(gòu)，阻力可降低5%～10%，而對分離效率影響很小。第三十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一4、圓錐體

采用圓錐體可使主氣流易于由下向上變成向上流，由于其截面積向下不斷縮小，顆粒在離心力作用下移向器壁的距離也不斷縮短，切向速度可不斷增大，對顆粒的分離有利，但相應(yīng)的阻力要增加。同時，它也有利于將捕集的顆粒送到排料管。在循環(huán)床鍋爐中，受爐膛高度的限制，通常圓錐體的高度為(1.5～2.5)D。圓錐體錐頂直徑，即排料口直徑的大小對分離效率有直接的影響。從理論上講，圓錐體的錐頂直徑d大于排氣管直徑De即可。由于漏風(fēng)對分離效率影響很大，因此在循環(huán)床鍋爐中，立管中料腿的高度除了保證物料的正常循環(huán)外，還需要有足夠的料腿來密封。

第三十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一(三)旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)步驟

(1)確定所處理的煙氣量:根據(jù)鍋爐熱力計(jì)算的有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算而得。(2)根據(jù)分離器分離效率和阻力等的要求，初步選取進(jìn)口流速和旋風(fēng)分離器的種類。(3)計(jì)算分離器的直徑和其他尺寸：根據(jù)初選的分離器類型，可以確定其進(jìn)口速度a、進(jìn)口寬度b與筒體直徑D的關(guān)系。由Vg=abui，可求得D，進(jìn)而確定其他尺寸。(4)計(jì)算進(jìn)口流速的上限值。(5)按有關(guān)公式計(jì)算分級效率及臨界粒徑，檢查是否滿足鍋爐設(shè)計(jì)要求，若不能滿足，則返回第(2)步重新設(shè)計(jì)。(6)計(jì)算總分離效率，檢查是否滿足鍋爐設(shè)計(jì)(主要是物料循環(huán)量)的要求，若不滿足，則返回第(2)步重新設(shè)計(jì)。(7)計(jì)算壓力損失，檢查是否滿足鍋爐(主要是系統(tǒng)能耗)的要求，否則返回第(2)步重新設(shè)計(jì)。第四十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)回料器的種類及特點(diǎn)第四十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一一、回料器的作用圖2-15循環(huán)床的循環(huán)系統(tǒng)1—燃燒室；2—分離器；

3—立管；4—回料器物料回送技術(shù)成為發(fā)展循環(huán)床技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一?；亓掀髯饔茫?/p>

(1)將飛灰粒子從壓力較低的區(qū)域(分離器)送到壓力較高的區(qū)域(燃燒室)；

(2)起密封作用，保證立管、回料器中的氣固兩相流朝爐膛方向流動，避免爐膛煙氣短路進(jìn)入分離器，破壞物料循環(huán)；

(3)調(diào)節(jié)飛灰粒子的循環(huán)量，使鍋爐出力適應(yīng)負(fù)荷變化的需要。第四十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一從物料的循環(huán)系統(tǒng)，如圖2-16所示。大型循環(huán)流化床鍋爐在立管與回料器之間一般都設(shè)有外部低速流化床熱交換器，在熱交換器中布置有蒸發(fā)管、過熱器或再熱器的受熱面。從分離器分離下來的高溫灰粒子經(jīng)這些受熱面冷卻，用回料器送回爐膛，成為調(diào)節(jié)爐膛溫度的有效手段。同時，回料器可以根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化的要求，調(diào)節(jié)循環(huán)灰的輸送量，從而調(diào)節(jié)爐膛的粒子濃度和熱負(fù)荷沿爐膛高度的分布。圖2-16循環(huán)床物料循環(huán)系統(tǒng)

第四十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一1、回料器的種類非機(jī)械式回料器分為閥型和自動調(diào)整兩大類。圖2-17示出了幾種常見的非機(jī)械式飛灰粒子回送裝置。其中圖(a)、圖(b)、圖(c)分別為L閥、J閥、換向閥，都是閥型回料器；圖(d)、圖(e)、圖(f)分別為流化密封回料器、流化床密封罐式回料器和V形回料器，均為自動調(diào)整型回料器。L閥、J閥和流化密封回料器是在中國應(yīng)用得最廣泛的回料器。圖2-I7非機(jī)械式飛灰粒子回送裝置

二、回料器的種類及特點(diǎn)

第四十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一Y形回料器Y形回料器由三部分組成：與立管相連的進(jìn)灰管段、垂直向上輸送段和出灰管段。流化空氣從向上輸送段的底部加入，當(dāng)進(jìn)灰管段與向上輸送段的夾角小于物料自流角時，Y形回料器是一種自動調(diào)整型的回料器。松動風(fēng)量的大小和加入的位置對Y形回料器的輸送特性和調(diào)節(jié)特性都沒有影響。當(dāng)進(jìn)灰管段與向上輸送段的夾角大于物料自流角時，Y形回料器是一種閥型回料器，可以在進(jìn)灰管段加入松動風(fēng)調(diào)節(jié)回料器的輸送量。圖2-18Y形回料器

1—進(jìn)灰管段;2—輸送段;3—出灰管段

第四十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一2、回料器的工作原理

閥型回料器結(jié)構(gòu)簡單，輸送能力強(qiáng)，可以通過改變松動風(fēng)量的大小來調(diào)控循環(huán)飛灰粒子的流率；自動調(diào)整型回料器沒有調(diào)控物料流率的功能，只有自動適應(yīng)需送物料的能力。流化密封回料器需要一定的料腿高度，以保證所需的密封能力。若改變操作方式，L閥亦可作為自動調(diào)整型回送裝置(圖2-19)。圖2-19自動調(diào)整型L閥

第四十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一3、回料器的輸送特性

圖2-20典型回料器物料輸送曲線

(a)閥型回料器輸送曲線；(b)自動調(diào)整型回料輸送曲線一個結(jié)構(gòu)和幾何尺寸一定的回料器，具有一定物理特性和粒徑組成的固體物料，有一特定的物料輸送曲線。圖2-20示出了典型回料器物料輸送曲線。其中圖(a)是閥型回料器(如L閥)的輸送曲線；圖(b)是自動調(diào)整型回料器(如流化密封回料器、Y形回料器)的輸送曲線。

第四十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一曲線共同特點(diǎn)：

(1)當(dāng)輸送量q大于某一個數(shù)值q0時，回料器中的固體粒子才流動起來；

(2)當(dāng)q>q0時，物料回送量ws隨著輸送風(fēng)量的增加而增大，ws隨q變化的響應(yīng)是很快的，幾乎不滯后。曲線不同點(diǎn)：閥型回料器ws與q具有更好的單值相依的關(guān)系；自動調(diào)整型回料器有一個最大回送量ws,max，此時q=qmax，當(dāng)q＞qmax，ws隨q的增加而下降。缺點(diǎn)：閥型回料器L閥需克服的困難是粒子在水平段沉積滯留而引起的運(yùn)行不穩(wěn)定性；自動調(diào)整型回料器流化密封回料器需要注意的問題是布風(fēng)不均或風(fēng)量過大而引起物料在回料器中堆積燃燒而結(jié)渣。第四十八頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一DG460/13.7Ⅱ4型循環(huán)流化床鍋爐的J形閥回料器的示意圖2-20A。

圖2-20ADG460/13.7Ⅱ4型循環(huán)流化床鍋爐的J形閥回料器

第四十九頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一第四節(jié)高溫灰渣冷卻裝置

第五十頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一冷渣器的作用主要有：①加熱給水，起省煤器的作用；②加熱空氣，起空預(yù)器的作用；③作烘煤裝置；④同時加熱水和空氣；⑤保持爐膛存料量和良好流化；⑥細(xì)顆粒分選回送，提高燃燒和脫硫效率。冷渣器的操作方式:①間歇工作方式。對低灰分煤或木塊等總排渣量較小或可能有大塊殘留的燃料，一般采取間歇操作。②連續(xù)工作方式。而對高灰分煤，則采用連續(xù)操作方式。第五十一頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一

一、高溫灰渣冷卻器的分類及原理

高溫灰渣與冷卻介質(zhì)之間的相互流動方式：順流、逆流、交叉流和混合流動方式等。按照熱交換方式來分：間接式和接觸式。間接式冷渣裝置主要種類：(1)管式冷渣器(2)流化床冷渣器(3)絞籠式冷渣器圖2-22擱管式冷渣器

圖2-21單管式冷渣器

圖2-23流化床式冷渣器

第五十二頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一特點(diǎn):灰渣與冷卻介質(zhì)直接接觸，為不破壞灰渣的物理化學(xué)性質(zhì)，同時也為了不產(chǎn)生污水，冷卻介質(zhì)通常是空氣。主要種類:(1)流化床式

(2)氣力輸送式冷渣器

(3)移動床式冷渣器

(4)流化移動疊置式冷渣器直接式灰渣冷卻裝置圖2-24多層送風(fēng)移動床式冷渣器

圖2-25流化移動疊置式冷渣器原理

第五十三頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一二、流化床式高溫灰渣冷卻裝置的原理流化床式冷卻裝置可以是風(fēng)冷的，也可以兼具有風(fēng)冷和水(蒸汽)冷卻。圖2-26和圖2-27示出了其中兩種形式。多床串聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是可以制造氣固逆流的特性，從而保證每級都有較大的傳熱溫差，可以使出口渣溫比出口風(fēng)溫更低。圖2-26單流化床式冷渣器

圖2-27多流化床分選冷渣器

第五十四頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一流化床分選冷渣器主要問題：①灰渣復(fù)燃結(jié)渣；②處理大塊的能力不足，有時會出現(xiàn)堵渣；③熱風(fēng)管道堵塞；④床內(nèi)埋管磨損；⑤送風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)困難；⑥冷渣器的調(diào)節(jié)性能有待提高。第五十五頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一圖2-28冷渣器熱力系統(tǒng)圖

圖2-29DG460/13.7Ⅱ4型循環(huán)流化床鍋爐的冷渣器

DG460/13.7Ⅱ4型循環(huán)流化床鍋爐的熱力系統(tǒng)和冷渣器示于圖2-28和圖2-29。第五十六頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一第五節(jié)影響流化床燃燒的主要因素

第五十七頁，共六十四頁，編輯于2023年，星期一燃煤的結(jié)構(gòu)特性、揮發(fā)分含量、發(fā)熱量、灰溶點(diǎn)等對流化床燃燒均會帶來影響。揮發(fā)分析出后所剩下的固體物質(zhì)稱為焦炭。不同燃料焦炭的物理性質(zhì)差別很大，當(dāng)一臺鍋爐燃用比設(shè)計(jì)煤種發(fā)熱量低得較多的煤種時，