CFB锅炉
本文由 马后炮化工论坛 转载自互联网，？ x 循环流化床锅炉属于沸腾炉。它是一种其燃烧方式介于层状燃烧与悬浮燃烧之间 的新型燃烧设备。燃料在炉内像沸腾的开水一样，呈沸腾状态。为了提高锅炉效率，设计了 一次返料及二次返料。循环流化因而得名。 循环流化床锅炉包括本体设备和辅助系统两部分。 ·本体由炉膛及布风装置、循环灰分离器、回料阀、尾部受热面竖井烟道及可以加置的外置式循环灰换热器组成。其中炉膛由膜式水冷壁构成，底部为布风板。炉膛下部锥段(浓相区)用耐火防磨材料覆盖，并依燃烧工艺要求开设二次风口、 循环灰回灰口(给煤及石灰石通常与循环灰一并入炉)、排底渣(粗灰)口以及点火启动油燃烧器等孔口。上部直段炉膛四壁为水冷壁受热面。炉膛出口与循环灰分离器入口相连，分离器出口则与布置过热器、省煤器和空预器等对流受热面的尾部竖井连接。为平衡炉膛换热量，可在炉膛内或灰循环回路中另布置部分受热面。炉膛下部外置底渣冷却处理系统。为提高燃烧效率，有时采用飞灰再循环技术，将尾部除尘器收集的飞灰气力回送至炉膛底部复燃。炉膛出口处、分离器及回料系统内壁面也大都覆盖耐火防磨材料。锅炉本体多采用钢架悬吊和支承相结合的方式固定。 ·辅助系统 辅助系统的性能直接影响循环流化床锅炉的可靠性和经济性。主要辅助系统罗列如下。（1）风烟系统 锅炉采用平衡通风方式，特点是风机压头要求较高，一、二次风机的压头分别达18KPa和12KPa左右。（2）煤制备系统 比常规制粉系统简单，一般需采用两级锤击式破碎机和防沾堵能力强的筛子(如圆盘筛)。（3）石灰石制备系统两级制备，第一级多为锤击式破碎机，第二级可用低速棒式磨或钢球磨。（4）灰渣处理系统 从各灰斗收集的飞灰可用浓相气力输送方式送至飞灰仓；底渣经冷渣器或水冷绞龙冷却后送至底渣仓。（5）燃油点火启动系统 常采用床下热烟发生炉和床上燃烧器联合加热的方式，加床料至煤的着火温度，设计燃油热功率相当于锅炉额定热功率的30％或略高些。（6）热控系统 比煤粉炉热控系统多了床温、床压、S0z排放等回路控制系统。 技术流派 目前，世界上循环流化床锅炉的主要炉型为：德国Lurgi型、芬兰Pyroflow型、美国FW型、德国Circofluid型和内循环型。 据不完全统计，我国已投运或在建的蒸发量为75T／H以上的CFB锅炉达350多台，其中75T／H CFB锅炉有320台；220T／H级的CFB锅炉约有20台；410T／H级的CFB锅炉约有10台以上，CFB锅炉总台数为世界第一。锅炉主要设计参数： 蒸发量为410T/h，过热蒸汽压力为9.8MP，过热蒸汽温度为540±5℃，给水温度为227℃，排烟温度为136℃。设计燃煤量为49.7T/h,石灰石耗量为11.5t/h，燃烧效率为97.2%。锅炉效率为90.7%。NOX排放量≤200mg/Nm3。SO2排放量≤700mg/Nm3(Ca/S2.2)。粉尘排放量≤198m g/Nm3。 设计煤种：水分为9±3%，硫分为3.12%，灰分为22.16%，热值为22.56±1.67%MJ/kg。燃煤粒度100%〈7%。 设计石灰石特性：CaCO3含量〉94%。入炉粒度分布如下： 〉700μm为0%，700μm-250μm为10%，250μm-150μm为30% 150μm-100μm为20%〈100μm为40%。 循环流化床床内强烈的湍流和物料循环，增加了燃烧的停留时间，因而其燃烧效率高。通常运行操作温度在850～950℃，这是一个理想的脱硫温度区间，在床内加入石灰石或脱硫剂，可以使SO2排放量大大降低。循环流化床锅炉采用低温分级送风燃烧，使燃烧始终在低过量空气下进行，从而大大降低了NOX的生成，低温燃烧可使NOX控制在200 mg／m3之下。 循环流化床的物料浓度大，一般每公斤烟气可携带若干公斤的物料，这些循环物料带来了高传热系数，使锅炉负荷（锅炉负荷就是指单位时间产生蒸汽的能力. 如670吨蒸发量的锅炉配备的200MW发电机，注意是非线形关系。比如用锅炉蒸汽来驱动汽轮机,汽轮机用来对外做功.这样实际上就是锅炉在做功,单位时间做功越多则说明锅炉负荷大,反之则小.）调节范围广，且循环量与锅炉负荷变化一致，在40％～50％负荷时锅炉仍能达到额定汽温和压力，在更低负荷下也能稳定运行而无需增加辅助燃料，在无助燃燃料时最低负荷可达30％～25％，负荷变化可达每分钟5％负荷。 床温控制的意义 我国现在研制和生产的循环流化床锅炉的沸腾床温大都选在800－9000C的范围，选这一床温主要基于两个原因：一是该床温低于我国绝大多数煤质的结焦温度，能有效地避免炉床的结焦，二是该床温是常用的石灰石脱硫剂的最佳反应温度，能最大限度地发挥脱硫剂的脱硫能力。 循环床锅炉在实际运行中如出现床温的超温状况，可能产生不良的后果： 1、脱硫剂偏离最佳反应温度，脱硫效果下降： 2、 床温超过或局部超过燃料的结焦温度，炉膛内出现燃料高温结焦尤其是布风板上和返料阀处的结焦处理十分棘手，只能停炉后人工敲除。3、 锅炉出口蒸汽超温，影响后继设备运行，现在生产的循环锅炉大都采用结构简单的面式减温器减温，调温范围有限，一旦出现床温严重超温而引起蒸汽超温，面式减温器将不堪重负。 床温控制的方式：依据炉床减介质不同，循环床锅炉的超温控制分为汽水灰渣和风四大系统，分述如下： 1、喷水（蒸汽）减温系统 2、喷水减温系统 这种系统是通过引入高压给水（105℃或150℃），经炉床密相区设置的喷嘴向炉内喷射以达到降低床温的目的，喷水量靠调节阀控制，该系统操作方便，结构简单，而且因减温介质温度与床料温度相差很大，故降温效果显著又无时间滞后，但因循环流化床锅炉为进行炉内脱硫加入少量的石灰石，而石灰石及燃料在炉内的燃烧反应类似于水泥窑的焙烧过程，床料的水泥化倾向严重，减温水的喷入易于在喷嘴附近造成床料的局部冷结，进而堵塞喷嘴，使减温系统难以发挥效用，因此，这种系统的连续运行安全稳定性不好。 蒸汽减温系统 蒸汽减温系统是将饱和蒸汽（253℃或270℃）自锅筒经调节阀进入炉膛密相区以降低床温。减温蒸汽量靠调节阀控制。这种系统结构简单，操作方便，因减温蒸汽与床料温差较大，减温效果显著，但因减温蒸汽带水，实际运行效果与喷水减温系统相似，故该系统的连续运行安全稳定性亦不好。 冷灰减温系统 冷灰减温系统分为小循环和大循环系统。小循环减温系统是利用炉体旋风分离器下的返料灰，经灰冷却器将热灰（800℃）冷却至300℃左右，再由二次风吹入炉床降温，冷灰返回量由灰管上的高温调节珠阀及返料风量共同调节。 冷灰减温系统因降温介质与床料相同，又是直接吹入炉床降温，降温介质温度与床料温度相差较大，故降温效果良好而又稳定，无时间滞后，是较理想的减温系统，但小循环减温系统需增设灰冷却温，设备投资增大，而且灰冷却器只能采用冷风或冷水间接冷却，单位面积上的传热量有限，换热面积较大，设备布置比较困难。但灰冷却器可兼作送风或给水预热器，锅炉的综合热利用率较高。 冷渣减温系统 冷渣减温系统是利用锅炉排出的废渣，经冷却至常温干燥后，由循环床锅炉的给煤设备送入炉床降温。因该系统的降温介质与床料相同，又是向炉床上直接给入，冷渣与床料的温差很大，故降温效果良好而又稳定，但因需要经锅炉给煤设备送入炉床，有一定的时间滞后。 根据循环流化床锅炉的运行特点，床温控制范围是这样选定的： 1）床温低温报警650~700℃； 2）床温低温预报警750℃； 3）正常运行床温800~900℃； 4）床温超温预报警950℃； 5）床温超温报警1000~1050℃。 脱硫机理分析：循环流化床锅炉的脱硫是在燃烧室中加入脱硫剂来实现，最常使用的脱硫剂是钙基脱硫剂，如石灰石(CaCO3，)、白云石(CaCO3．MgCO3，)。Ca／S与脱硫效率的关系运行实践表明．Ca／S摩尔比是影响脱硫效率和SO2 排放的首要因素。燃用低硫煤时，烟气中SO2的浓度低，石灰石与SO2反应速度慢，消耗石灰石量相对较大，需要Ca／S摩尔比的浓度就高。随着Ca／S增加，脱硫效率增加。床温控制在850℃左右时，当Ca／S=I．7时，脱硫效率仅为83．8％；当C/S=2．2时，脱硫效率为87％；而当Ca／S=2．5时。脱硫效率达到了90．5％ ，SO2的排放浓度为171．8xlO~,低于国家规定的排放标准。 床温与脱硫效率的关系锅炉床温将直接影响到锅炉的着火、稳燃、燃尽程度。床温主要改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而改变脱硫效率和脱硫剂的使用，在运行时床温控制应考虑：在该温度下灰不会软化；保证锅炉的燃烧效率较高、脱硫剂使用较少、脱硫效果较高：NOx排放较低．当床温低于800℃时，石灰石煅烧生成CaO的速度减慢，减少了可供反应的表面积．脱硫率下降。床温低于750℃时，脱硫反应几乎不再进行。当床温大于870℃ ，CaO内部分布均匀的小晶粒会逐渐融合为大晶粒。温度越高，晶粒越大。单位质量内晶粒数量减少，CaO的比表面积下降。直接影响脱硫率。床温低于850℃时，N20排放很高。锅炉床温控制在850℃～900℃能够确实保证锅炉的燃烧效率较高、经济工况下运行及有效地提高锅炉的脱硫效率且NOx排放较低。 粒度与脱硫效率的关系煤粒送人循环流化床内迅速受到高温物料及烟气的加热。首先是水分蒸发，接着是煤中的挥发份析出并燃烧以及焦炭的燃烧。其间还伴随着发生煤粒的破碎、磨损等现象。大量实验表明了挥发份的析出燃烧过程与焦炭燃烧过程有一定的重叠。由于循环流化床内煤粒燃烧是一个错综复杂的过程。要十分精确地定量描述整个燃烧过程还很困难。按保守估计，新投入的煤粒主要受周围灼热床料的辐射加热．粒径为6 mm的球形石煤颗粒投入到床温为900℃的流化床层中。其表面达到800℃需21．2 s：粒径为2 mm的球形石煤粒子。其表面和中心达到800℃分别需8．48 s和10．8 s 一般筛网直径在0～8mm的石煤颗粒平均当量直径为2 mm左右。其表面和中心温度达到800℃所需时间分别为8．48 s和10．8 s左右。给煤粒径大不仅不利于燃烧，也不利于脱硫；粒径过小或煤中细粒份额太大也会使脱硫效率下降。石灰石颗粒在送入循环流化床内燃烧初期时，比表面积增加很快。燃烧后期，比表面积增加较少小颗粒石灰石在床中的反应速度通常大于大颗粒的反应速度。在炉内的停留时间短。石灰石粒径控制在O～2 mm平均100～500 um 内，对NOx的刺激作用也越小，脱硫效率越高。太细的石灰石粒径易以飞灰的形式逃逸，反之，脱硫效率降低。循环流化床锅炉发展中存在的一些问题及其剖析：从国内目前已运行的些循环流化床锅炉看遇到的主要问题如下： 1）锅炉蒸发量不到设计的额定值； 2）高温分离器和物料返送器内结焦； 3）耐火材料和受热面磨损；4）锅炉排烟温度偏高。煤中硫的含量可分为 5 级：高硫煤，大于4％；富硫煤，为2.5％～4％；中硫煤，为1.5％～2.5％；低硫煤，为1.0％～1.5％；特低硫煤 ，小于或等于1％。 煤矸石：煤矿中无用的岩石。 单位重量燃料燃烧时放出的热量称为发热量，人为规定以每公斤发热量7000千卡的煤作为标准煤，并以此标准折算耗煤量。 60万大卡/小时（60×104Kcal/h）≈1蒸吨/小时〔1t/h〕≈0.7MW “大卡”也叫千卡，热量的实用单位。即在10℃的情况下，使1g纯水的温度升高摄氏1度所需的热量。 1卡=4.2焦耳 1 kJ(千焦耳)＝0.239kcaI(千卡) l kcal(千卡)＝4.19kJ(千焦耳) 五大发电公司：中国大唐集团公司、中国国电集团公司、中国华能集团公司、中国华电集团公司、中国电力投资集团 不错，学习了 不错，学习了{:1106_362:}
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