CFB鍋爐學(xué)習(xí)課件

循環(huán)流化床鍋爐介紹

主要內(nèi)容1、循環(huán)流化床鍋爐概況2、循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)3、330MW循環(huán)流化床鍋爐介紹4、330MW循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)5、循環(huán)流化床鍋爐開展前景1、循環(huán)流化床鍋爐概況

循環(huán)流化床〔CFB〕鍋爐是近三十年發(fā)展起來的一種新型潔凈煤燃燒技術(shù)。在短短的三十年間，流化床技術(shù)得到了飛速發(fā)展，由最初的鼓泡流化床開展到了循環(huán)流化床，其應(yīng)用也由小型鍋爐開展到容量與煤粉爐大體相當(dāng)?shù)拇笮碗娬惧仩t。

循環(huán)流化床是新開展起來的新一代高效低污染清潔燃燒技術(shù)，其主要特點(diǎn)在于燃料及脫硫劑經(jīng)屢次循環(huán)、反復(fù)地進(jìn)行低溫燃燒和脫硫反響，爐內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，不但能到達(dá)低NOx排放，90%的脫硫效率和與煤粉爐相近的燃燒效率，而且具有燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，因此在國際上得到迅速的商業(yè)推廣。

國內(nèi)在CFB鍋爐這方面的研究、開發(fā)和應(yīng)用也逐漸興起，已有上百臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐投入運(yùn)行或正在制造之中。未來的幾年將是循環(huán)流化床飛速開展的一個(gè)重要時(shí)期。

循環(huán)流化床鍋爐示意圖

三維設(shè)計(jì)圖循環(huán)流化床的特征1、不再有鼓泡流化床那樣清晰的界面，固體顆粒充滿整個(gè)上升段空間；2、有強(qiáng)烈的物料返混，顆粒團(tuán)不斷形成和解體，并且向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；3、顆粒與氣體之間的相對(duì)速度大，且與床層空隙率和顆粒循環(huán)流量有關(guān)；4、床層壓降隨流化速度和顆粒的質(zhì)量流量而變化；

6、顆粒橫向混合良好；7、強(qiáng)烈的顆粒返混，顆粒的外部循環(huán)和良好的橫向混合，使得整個(gè)升段內(nèi)溫度分布均勻；2、循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)

燃燒技術(shù)開展歷史：19世紀(jì)80年代，開發(fā)了固定床層燃技術(shù)；20世紀(jì)30年代，開發(fā)了煤粉燃燒技術(shù)〔四角切圓、W火焰爐等〕；20世紀(jì)60年代，開發(fā)了流化床燃燒技術(shù)〔鼓泡床〕；20世紀(jì)70年代末期，開發(fā)了循環(huán)流化床燃燒技術(shù)〔CFB〕。循環(huán)流化床鍋爐工作原理循環(huán)流化床鍋爐是一種新型的燃用固體燃料〔如煤〕的鍋爐。固體顆?！踩剂?、石灰石、砂粒、爐渣等〕在爐膛內(nèi)以一種特殊的氣固流動(dòng)方式〔流態(tài)化〕運(yùn)動(dòng)，離開爐膛的顆粒又被別離并送回爐膛循環(huán)燃燒。爐膛內(nèi)固體顆粒的濃度高，燃燒、傳質(zhì)、傳熱劇烈，溫度分布均勻。流態(tài)化當(dāng)固體顆粒中有流體通過時(shí)，隨著流體速度逐漸增大，固體顆粒開始運(yùn)動(dòng)，且固體顆粒之間的摩擦力也越來越大，當(dāng)流速到達(dá)一定值時(shí)，固體顆粒之間的摩擦力與它們的重力相等，每個(gè)顆?？梢宰杂蛇\(yùn)動(dòng)，所有固體顆粒表現(xiàn)出類似流體狀態(tài)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為流態(tài)化。對(duì)于液固流態(tài)化的固體顆粒來說，顆粒均勻地分布于床層中，稱為“散式”流態(tài)化。而對(duì)于氣固流態(tài)化的固體顆粒來說，氣體并不均勻地流過床層，固體顆粒分成群體作紊流運(yùn)動(dòng)，床層中的空隙率隨位置和時(shí)間的不同而變化，這種流態(tài)化稱為“聚式”流態(tài)化。循環(huán)流化床鍋爐屬于“聚式”流態(tài)化。固體顆?！泊擦稀场⒘黧w〔流化風(fēng)〕以及完成流態(tài)化過程的設(shè)備稱為流化床。流化床類似流體的性質(zhì)主要有以下幾點(diǎn)：1、在任一高度的靜壓近似于在此高度以上單位床截面內(nèi)固體顆粒的重量；2、無論床層如何傾斜，床外表總是保持水平，床層的形狀也保持容器的形狀；3、床內(nèi)固體顆?？梢韵窳黧w一樣從底部或側(cè)面的孔口中排出；4、密度高于床層表觀密度的物體在床內(nèi)會(huì)下沉，密度小的物體會(huì)浮在床面上；5、床內(nèi)顆粒混合良好，因此當(dāng)加熱床層時(shí)，整個(gè)床層的溫度根本均勻；6、幾個(gè)流化床底部聯(lián)通后，床層高度自動(dòng)保持同一水平高度；循環(huán)流化床鍋爐的不同局部有不同的流態(tài)：部位流態(tài)形式爐膛下部（二次風(fēng)口以下）湍流床或鼓泡床爐膛上部（二次風(fēng)口以上）快速床旋風(fēng)分離器旋渦流動(dòng)返料立管（料腿）移動(dòng)床返料器與外置熱交換器（如果有）鼓泡床尾部煙道氣力輸送臨界流化速度對(duì)于由均勻粒度的顆粒組成的床層中，在固定床通過的氣體流速很低時(shí)，隨著風(fēng)速的增加，床層壓降成正比例增加，并且當(dāng)風(fēng)速到達(dá)一定值時(shí)，床層壓降到達(dá)最大值，該值略大于床層靜壓，如果繼續(xù)增加風(fēng)速，固定床會(huì)突然解鎖，床層壓降降至床層的靜壓。如果床層是由寬篩分顆粒組成的話，其特性為：在大顆粒尚未運(yùn)動(dòng)前，床內(nèi)的小顆粒已經(jīng)局部流化，床層從固定床轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰驳慕怄i現(xiàn)象并不明顯，而往往會(huì)出現(xiàn)分層流化的現(xiàn)象。顆粒床層從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)化進(jìn)所需的最低速度，稱為臨界流化速度。隨著風(fēng)速的進(jìn)一步增大，床層壓降幾乎不變。循環(huán)流化床鍋爐一般的流化風(fēng)速是2－3倍的臨界流化速度。影響臨界流化速度的因素：〔1〕料層厚度對(duì)臨界流速影響不大?！?〕料層的當(dāng)量平均料徑增大那么臨界流速增加?！?〕固體顆粒密度增加時(shí)臨界流速增加。〔4〕流體的運(yùn)動(dòng)粘度增大時(shí)臨界流速減小：如床溫增高時(shí)，臨界流速減小。床溫與臨界流速的關(guān)系如下圖。循環(huán)流化床的根本術(shù)語〔1〕床料鍋爐啟動(dòng)前，布風(fēng)板上先鋪有一定厚度、一定粒度的“原料”。床料的成分、顆粒粒徑和篩分特性因爐而定。床料一般由燃煤、灰渣、石灰石粉等組成，有的鍋爐床料還摻入砂子、鐵礦石等成分，甚至有的鍋爐冷態(tài)、熱態(tài)調(diào)試或啟動(dòng)時(shí)僅用一定粒度的砂子做床料。〔2〕物料所謂的物料，主要是指循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中在爐膛內(nèi)燃燒或載熱的物質(zhì)。它不僅包含床料成分，還包括鍋爐運(yùn)行中給入的燃料、脫硫劑、返送回來的飛灰以及燃料燃燒后產(chǎn)生的其他固體物質(zhì)。別離器捕捉下來通過回料閥返送回爐膛內(nèi)的物料叫循環(huán)物料，而未被捕捉別離下來的細(xì)小顆粒一般稱做飛灰，爐床下部排出的較大顆粒叫爐渣〔也稱做大渣〕。因此飛灰和滬渣是爐內(nèi)物料的廢料?！?〕循環(huán)倍率物料別離器捕捉下來回且返送回爐內(nèi)的物料量與給進(jìn)的燃料量之比，即： K=W/B其中：W—返送回爐內(nèi)的物料量，t／h；B—燃煤量，t／h。由于給煤量B是與鍋爐容量成正比的，因此循環(huán)倍率表示了循環(huán)流化床中循環(huán)物料量的相對(duì)大小。K值越大，表示物料在單位時(shí)間內(nèi)的循環(huán)次數(shù)越多?！?〕燃料粒比度燃煤的粒比度也稱做燃燒顆粒特性，連續(xù)的曲線也稱做顆粒特性曲線。燃煤的顆粒特性曲線可以很直觀的反映入爐煤的各粒徑的顆粒占總量的百分比。對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行來說，燃煤顆粒特性曲線比燃煤篩分、粒比度更直觀更確切，是選擇煤設(shè)備和鍋爐運(yùn)行的重要參數(shù)。3、330MWCFB鍋爐介紹

SG-1178/18.64-M4504型循環(huán)流化床鍋爐是上海鍋爐廠設(shè)計(jì)、制造的1178t/h亞臨界、中間再熱的循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品。本鍋爐為亞臨界參數(shù)、帶再熱、單汽包自然循環(huán)、島式布置、全鋼架支吊結(jié)合的循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐采用水冷式旋風(fēng)別離器進(jìn)行氣固別離，運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為12.6m。

鍋爐本體鋼架由三跨組成，第一跨布置爐膛，第二跨布置水冷式旋風(fēng)別離器、返料器，第三跨布置尾部煙道。爐膛采用全膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，在爐膛上部沿寬度方向布置6片高溫再熱蒸汽屏、12片高溫過熱蒸汽屏、4片水冷屏和14片中溫過熱蒸汽屏。爐膛底部為水冷布風(fēng)板和一次風(fēng)室；本鍋爐采用床上點(diǎn)火啟動(dòng)方式，床上共布置8只大功率的點(diǎn)火油槍〔左右側(cè)墻各2只，前墻4只〕。

鍋爐采用前后墻聯(lián)合給煤方式，6個(gè)給煤口沿寬度方向均勻布置在前墻水冷壁下部，另外4個(gè)給煤口那么布置在回料腿上，左右側(cè)每個(gè)回料腿布置1個(gè)給煤口，中間1個(gè)回料腿布置2個(gè)給煤點(diǎn)共計(jì)4點(diǎn)給煤。6臺(tái)滾筒式冷渣器布置在爐膛下方。三臺(tái)水冷式旋風(fēng)別離器位于爐膛出口和尾部豎井煙道之間，每個(gè)旋風(fēng)別離器的下方布置一臺(tái)返料器，返料器將旋風(fēng)別離器別離下來的物料送回爐膛。

尾部豎井采用雙煙道結(jié)構(gòu)，前煙道中布置低溫再熱器，后煙道中布置低溫過熱器和三級(jí)省煤器，合并后的煙道依次布置二級(jí)省煤器和四分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。過熱器系統(tǒng)中設(shè)有兩級(jí)噴水減溫器，低溫再熱器與高溫屏式再熱器連接管道上布置有事故噴水減溫器。

鍋爐采用兩級(jí)配風(fēng)，一次風(fēng)從爐膛底部一次風(fēng)室、布風(fēng)板及風(fēng)帽進(jìn)入爐膛，爐膛底部設(shè)有一次水冷風(fēng)室。二次風(fēng)分別從燃燒室前后墻錐體局部分兩層進(jìn)入爐膛。鍋爐整體呈左右對(duì)稱布置，支吊在鍋爐鋼架上。循環(huán)流化床鍋爐原理示意圖

鍋爐主要技術(shù)參數(shù)名稱單位VWOTMCRTHA過熱蒸汽流量t/h117811431063過熱蒸汽出口壓力MPa(g)18.6418.5918.49過熱蒸汽出口溫度℃543543543再熱蒸汽流量t/h996.4969905.5再熱蒸汽進(jìn)口壓力MPa(g)4.4584.3374.059再熱蒸汽出口壓力MPa(g)4.2314.1163.852再熱蒸汽進(jìn)口溫度℃342340333再熱蒸汽出口溫度℃543543543給水溫度℃286284279

鍋爐主要性能指標(biāo)項(xiàng)目單位數(shù)值鍋爐計(jì)算效率(按低位發(fā)熱量)%91.04鍋爐保證效率(按低位發(fā)熱量)%90.50固體不完全燃燒熱損失%1.88預(yù)熱器出口粉塵排放濃度g/Nm363SO2排放濃度（干煙氣，6%含氧量）mg/Nm3400NOX排放濃度（干煙氣，6%含氧量）mg/Nm32004、330MWCFB鍋爐系統(tǒng)

鍋爐汽水系統(tǒng)鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)循環(huán)物料返回系統(tǒng)排渣系統(tǒng)啟動(dòng)燃燒器系統(tǒng)鍋爐汽水系統(tǒng)鍋爐汽水系統(tǒng)回路包括尾部省煤器、鍋筒、蒸發(fā)受熱面〔爐膛水冷壁、水冷屏和水冷別離器〕、后煙井包覆過熱器、低溫過熱器、中溫屏式過熱器、高溫屏式過熱器及低溫再熱器、高溫屏式再熱器。主蒸汽流程飽和蒸汽→左右側(cè)墻包覆過熱器上集箱→左右側(cè)墻包覆過熱器→左右側(cè)墻包覆過熱器下集箱→分3路進(jìn)入低溫過熱器進(jìn)口集箱→低溫過熱器→低溫過熱器出口集箱→一級(jí)減溫器→中溫屏式過熱器→二級(jí)減溫器→高溫屏式過熱器→主蒸汽出口。再熱蒸汽流程汽輪機(jī)高壓缸排汽通過2根管道進(jìn)入再熱器，再熱器二級(jí)布置，低溫再熱器共設(shè)4個(gè)管組，均布置在后煙井前煙道內(nèi)，懸掛擱置在包覆前墻和隔墻管子上，高溫屏式再熱器均布置在爐膛上部。再熱蒸汽經(jīng)加熱后，由2根管道引至汽輪機(jī)中壓缸。鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)鍋爐采用平衡通風(fēng)，爐膛的壓力零點(diǎn)設(shè)置在旋風(fēng)別離器進(jìn)口煙道內(nèi)。循環(huán)流化床內(nèi)物料的循環(huán)是由送風(fēng)機(jī)〔包括一、二次風(fēng)機(jī)〕和引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和維持的。從一次風(fēng)機(jī)出來的燃燒空氣先后經(jīng)由空氣預(yù)熱器加熱后一路進(jìn)入爐膛底部一次風(fēng)室，通過布風(fēng)板上的風(fēng)帽使床料流化，并形成向上通過爐膛的固體循環(huán)；第二路從一次水冷風(fēng)室引出一根總風(fēng)道至爐前，再從該總風(fēng)道上引出6根支管至落煤管作為播煤風(fēng)；第三路那么從一次風(fēng)機(jī)出口后的冷風(fēng)道上引出一股高壓冷風(fēng)作為爐前落煤管和給煤機(jī)的密封風(fēng)。

二次風(fēng)經(jīng)由暖風(fēng)器、空氣預(yù)熱器加熱后引至爐前，由二次風(fēng)箱引出假設(shè)干根支管，分兩層從爐膛前后墻、密相區(qū)的上部進(jìn)入爐膛燃燒室，同時(shí)二次風(fēng)作為床上油槍點(diǎn)火用風(fēng)。鍋爐在B-MCR工況運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例約60：40，當(dāng)鍋爐負(fù)荷逐漸降低時(shí)，一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例隨之變化，最小一次風(fēng)流量能夠保證密相區(qū)內(nèi)物料正常流化。

攜帶固體粒子的煙氣離開爐膛后，通過旋風(fēng)別離器進(jìn)口煙道，分別切向進(jìn)入三個(gè)旋風(fēng)別離器。在別離器內(nèi)，粗顆粒從煙氣中別離出來，而煙氣流那么通過別離器中心筒進(jìn)入后煙井，煙氣被對(duì)流受熱面冷卻后，通過回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)入除塵器去除煙氣的細(xì)顆粒成分，最后，由引風(fēng)機(jī)送入煙囪，并排入大氣。高壓流化風(fēng)作為“U”型回料器流化用風(fēng)和旋風(fēng)別離器吹掃用風(fēng)。循環(huán)物料返回系統(tǒng)水冷式旋風(fēng)別離器→U型回料器〔立管、流化室、回料腿〕→爐膛。水冷別離器水冷別離器排渣系統(tǒng)本臺(tái)鍋爐共設(shè)置6臺(tái)滾筒式冷渣器，分布于爐膛下部，布置在零米層，鍋爐底渣先排入移動(dòng)床冷渣器，通過移動(dòng)床內(nèi)布置的省煤器冷卻后再進(jìn)入滾筒式冷渣器，單臺(tái)冷渣器的設(shè)計(jì)渣量為25噸/小時(shí)。

滾筒冷渣器啟動(dòng)燃燒器系統(tǒng)鍋爐采用8只床上啟動(dòng)燃燒器〔出力為8×2500kg/h〕，油槍均采用機(jī)械霧化，母管進(jìn)油壓力3.5MPa，流量20t/h。5、循環(huán)流化床鍋爐開展前景

開展CFB鍋爐的必要性：滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求煤種適應(yīng)性廣，特別是能燃用傳統(tǒng)PC爐比較難燒的燃料，諸如：煤矸石、生物質(zhì)、垃圾等；

開展大容量CFB鍋爐的有利條件

傳統(tǒng)的PC爐已經(jīng)開展到百萬等級(jí)超超臨界參數(shù)，技術(shù)比較成熟；可以借鑒PC爐的成功經(jīng)驗(yàn)，開展600MWe等級(jí)的超臨界CFB鍋爐，從而提高電廠效率循環(huán)流化床鍋爐灰渣處理與綜合利用以石灰石