发布时间：2025-01-28 来源：生物质锅炉系列
安徽海螺川崎工程有限公司循环流化床锅炉结构及工作原理介绍工程部二零一三年八月二十四日安徽海螺川崎工程有限公司循环流化床锅炉结构及工作原理介绍一前言二循环流化床锅炉的结构三循环流化床锅炉的工作原理四循环流化床锅炉的特点五自备电站项目设计需要注意的几点安徽海螺川崎工程有限公司一、前言循环流化床燃烧技术是二十世纪七十年代末发展起来的高效低污染清洁煤燃烧技术。
循环流化床锅炉具有燃料适应性广、添加石灰石在炉内低成本脱硫、低温燃烧和分级送风大大降低氮的氧化物生成、低温燃烧形成的灰渣便于综合利用的优点，几十年来得到迅速发展。
安徽海螺川崎工程有限公司二、循环流化床锅炉的结构循环流化床锅炉大致可分成两个部分。
第一部分由炉膛（流化床燃烧室）、气固体分离设备（分离器）、固体物料再循环设备（回料器）等构成，上述形成一个固体物料循环回路；第二部分则为尾部对流烟道，布置有过热器/再热器、省煤器、空气预热器等，与常规煤粉炉相近。
安徽海螺川崎工程有限公司循环流化床锅炉的基本结构安徽海螺川崎工程有限公司典型循环流化床锅炉结构如上图所示，其基本流程为：燃烧所需要的一次风和二次风分别由炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成。
煤和脱硫剂送入炉膛后，迅速被大量惰性高温物料包围，着火燃烧，同时进行脱硫反应，并在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热。
安徽海螺川崎工程有限公司气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器，炉膛出口水平烟道内装有多级烟灰分离器，分离出的高温灰落入灰斗，由气流带出炉膛的大量固体颗粒（煤粒、脱硫剂）被分离和收集，通过返料装置（回料器）送入炉膛，进行循环燃烧。
未被分离出来的细粒子随烟气进入尾部烟道，以加热过热器、省煤器和空气预热器，经除尘器排至大气。
飞灰通过分离器经尾部烟道受热面进入除尘器经灰沟冲到沉灰池，床体下部已燃尽的灰渣定期排放。
布风板的最大的作用有： （1）支撑炉内物料； （2）合理分配一次风，使通过布风板及风
图3-5 布风板结构及形式示意图 （a）V型；（b）回字型；（c）水平型；（d）倾斜型
循环流化床锅炉给料方式分正压给料和负 压给料两种，正压给料就是给料口处炉膛 内压力大于大气压，负压给料为小于大气 压力
（1）对燃料的适应性特别好 （2）燃烧效率高 （3）炉内传热能力强 （4）脱硫效率高 （5）NOX排放量低 （6）负荷变化范围大，调节特性好 （7）给煤点数量少 （8）无埋管磨损
循环流化床点火，是通过外部热源使最 初加入床层上的物料温度提高到煤着火所 需的最低水平上，从而使投入的煤迅速着 火，并自保持床层温度在煤自身着火的水 平上，实现锅炉正常稳定运行。
了解循环流化床锅炉的基础原理，它如何通过气动流化床技术实现高效燃烧 和低排放。
通过实际案例分析，进一步探索循环流化床锅炉在不一样的行业的应用，如电力、化工和纸浆造纸。
本课程将深入介绍循环流化床锅炉的原理、构造、操作步骤，以及解决常见 问题和实践应用。准备好探索这个高效能的热热能是怎么样转化为可用能源的。
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
分级燃烧是抑制NOX生成很有效的手段。一次空气从底部给入， 它供应燃烧所需氧量的50－60％，二次风在离一次风有一定距离的炉膛 上方给入。在二次风给入的水平，炉膛气氛由还原性转变成氧化性。燃 料挥发分逸出和着火发生在贫氧区，因此NOX总体排放量降低。
“循环”的概念——飞 出炉膛的物料被气固分 离器收集，返回炉膛， 循环燃烧和利用。
• 循环流化床锅炉在保留 沸腾床锅炉的优点的基 础上，克服了其不足的 方面。
• 1、炉膛 • 2、旋风分离器 • 3、过热器 • 4、外置式换热器 • 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 • 11、除尘器 • 12、引风机 • 13、尾部烟道 • 14、汽包
• 汽冷式旋风分离器分离的床料和灰向下流经衬 有耐火材料的回料立管排出到“J”阀。 “J”阀 有两个关键功能，使再循环床料从旋风分离器 连续稳定的回送到炉膛，提供旋风分离器的负 压和下燃料室正压之间的密封。分离器的静压 非常接近大气压，而燃料回料点由于一次风和 二次风，压力非常高，故必须实现他们之间的 密封，否则，燃烧室烟气将回流到分离器。 “J”阀通过分离器底部出口的物料在立管中建 立的料位差，来实现这个目的，物料返送的动 力源于回料器上升段和下降段的不同配风，使 上升段和下降段呈现不同的流态化
来的扰动（图2－18）。 循环流化床锅炉由于流化速度较鼓泡床锅炉大幅度的提升(一般为5~10m/s)，
流化介质在床内不再以气泡形式通过物料，固体颗粒的运动方式也发生了变化。 在颗粒流型上，快速流化床明显存在着颗粒絮状物的运动（图2－19）。
粒径粗细范围较大，即筛分较宽，就称做宽筛分；粒径 粗细范围较小，就称为窄筛分。
7、临界流化风速与临界流化风量 临界流化风速就是床料开始流化时的一次风风速，这时的一次风风量也
8、物料循环倍率 循环流化床锅炉一般流化速度u4m/s，甚至达到u8m/s，这时大量的物
式中：K——物料循环倍率；W—— 返送回炉内的物料量，t/h；B——燃 煤量，t/h。
影响物料回送量W的因素较多， 主要有如下几点： （1）一次风量。 （2）燃料颗粒特性。 （3）分离器效率。 （4）回料系统。
当一个颗粒在无限大的静止介质中，在重力的作用下做自由力作用下 加速，而浮力和流体曳力则阻碍这种趋势。当颗粒加速直至达到一个不再 增加的稳定的速度时，这速度就叫该颗粒的终端速度。
• 汽包内装有旋风分离器，多孔板、波形板等汽水分离装置。还设有加药、排污装置，减少
蒸汽中的含盐量，保证蒸汽品质。另外装有水位计、压力表、安全阀等安全附件。
• 过热器系统及其调温装置 • 辐射和对流相结合，并配以二级喷水减温器的过热器系统。饱和蒸汽从汽包由4根
φ159×12的管子引至尾部包墙的两侧上集箱，随后下行，流经两侧过热器包墙。再由转角 集箱进入后包墙、顶包墙和前包墙（包墙管均为φ51×5），前包墙出口下集箱作为低温过 热器入口集箱，低温过热器φ38×5光管顺列布置。过热蒸汽从低温过热器出来后，经连接 管进入一级喷水减温器进行粗调，减温能够最终靠调节减温水量来实现。过热蒸汽经一级减 温后进入屏式过热器，屏式过热器布置在炉膛上部，采用φ42×6，12Cr1MoVG的管子， wing-wall结构及形式，使屏过不会产生磨损，再经连接管交叉后引至二级喷水减温器进行细 调，最后经高温过热器加热后引入出口集箱，高温过热器采用φ38×5，12Cr1MoVG与 12Cr2MoWVTiB的管子。减温水调节范围控制在减温水设计值的50～150%
• (2)后水冷壁上部两侧管子在炉膛出口处向分离器侧外突出形成导流加速段，下部锥体处部分
管子对称让出二只返料口。前水冷壁下方有3只加煤口，炉顶设有检修孔和一个加煤泥口,侧 水冷壁下部设置供检修用的专用人孔，炉膛密相区前后侧水冷壁还布置有一排二次风喷口。
• (3)前、后、侧水冷壁分成四个循环回路，由汽包底部水空间引出2根φ426×28集中下降管，
• （2）布风装置 • 风室由向前弯的后水冷壁及两侧水冷壁组成，风室内浇注100mm厚的中质保温混凝土。防止点火时
• 燃烧室一次风从左右两侧风道引入风室。风室与炉膛被布风板相隔，布风板系水冷壁与扁钢焊制而成，
· （5）氮（N） 氮是燃料的内部杂质。固体煤中含氮不高，通常仅约0.5％—2.5％。一 般情况下，氮不参加燃烧反应。燃烧后，它以游离状态转入燃烧烟气中。氮的存在也相 对减少了燃料中可燃物质的含量，对燃烧没有帮助。在高温条件下，氮可与氧反应生成 NO，这也是严重对环境造成污染的有害气体。
· （6)灰分(A) 灰分指的是煤中所含的矿物杂质(主要是碳酸盐、粘土矿物以及微量稀土
· 为了获得干燥基组分，必须将燃料加热到超过100℃的温度，这样才 能将内在水分除去。燃料中的灰分也容易受到开采、运输和存放等条 件的影响。为了更确切地表示煤的化学组成特点，人们又引入干燥无 灰基组分。
· 干燥无灰基组分是指除去水分和灰分之后剩下的燃料成 分，使用五种元素在燃料中的质量百分数来表示的成分， 即
同时给设备维护和操作带来困难。对于炼焦用煤来说，一般规定入炉前的灰分不超过
· （7）水分(W) 水分也是燃料中的杂质，它的存在降低了燃料中可燃质的含量，而且 在燃
· 固体燃料中的水分包括外在水分和内在水分两部分。外在水分指的是附着在燃料表面 的
元素)在燃烧中经过高温分解和氧化而生成的固体残留物，其成分分布大致为；SiO2，
MgO， 0.5％－8％：Na2O十K2O， 1％一4％。 灰分含量高不仅降低煤的热值，而且还易引起着火困难、燃烧结渣、燃烧不完全，
给料装置指的是将经破碎后的煤和脱硫剂送入流化床的装置，通常包括皮带、链板、埋刮板、气力输送设备和圆盘给料机和螺旋结料机（俗称绞笼）等。 循环流化床锅炉给料方式分正压给料和负压给料两种，正压给料就是给料口处炉膛内压力大于大气压，负压给料为小于大气压力
A.汽包 B.炉内槽型分离器 C.水冷耐火层 D.蒸发屏 E.水冷耐火层 F.分隔 G.煤包 H.重力给煤机 I.水冷耐火层 J.二次风喷嘴 K.给煤槽 L.冷渣器 M.过热器 N.外槽型分离器 O.飞灰斗 P.省煤器 Q.多管旋风分离器 R.管式空气预热器 S.再循环系统 T.鼓风机 U.床上燃烧器 V.一次风
制煤设备 *钢棒滚筒磨 *锤击式破碎机 制煤系统 *两级破碎系统 *棒磨制煤系统 *锤击磨制煤系统
风系统的分类及作用 一次风、 二次风、 播煤风、 回料风、冷却风、石灰石输送风 送风系统的几种布置形式 中、小型锅炉风系统 容量较大锅炉的风系统
流化床燃烧对SO2的排放控制 脱硫的基本工作过程：给煤中的硫份在炉膛内反应生成SO2及其它的一些硫化物；同时一定粒度分布的石灰石被给入炉膛，这些石灰石被迅速加热，并发生燃烧反应，产生多孔疏松的CaO。SO2扩散到CaO的表面和内孔，在有氧参与的情况下， CaO 吸收SO2并生成CaSO4。 最佳脱硫温度一般为850~870℃。 流化床燃烧对NOX的排放控制
2.磨损后只需更换夹套和风帽头，不需要拆除布风板 上的浇筑料，内管芯为终身寿命。
流化床燃烧是床料在流化状态下进行的一种燃烧，其燃料可以为化石燃料、工农业废弃物和各种生物质燃料。
在燃煤循环流化床锅炉的燃烧系统中，燃料煤首先被加工成一定粒度范围的宽筛分煤，然后由给料机经给煤口送入循环流化床密相区进行燃烧，其中许多细颗粒物料将进入稀相区继续燃烧，并有部分随烟气飞出炉膛。
飞出炉膛的大部分细颗粒由固体物料分离器分离后经返料器送回炉膛，再参与燃烧。
燃烧过程中产生的大量高温烟气，流经过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面，进入
循环流化床锅炉燃烧在整个炉膛内进行，而且炉膛内具有很高的颗粒浓度，高浓度颗粒通过床层、炉膛、分离器和返料装置，再返回炉膛，进行多次循环，颗粒在循环过程中进行燃烧和传热。
燃料燃烧所产生的热量在炉膛内通过辐射和对流等传热形式由水冷壁吸收，用以加热给水生成汽水混合物。
分离出的水进入下降管继续参与水循环；分离出的饱和蒸汽进入过热器系统继续加热变为过热蒸汽。
一般125MW及以上机组锅炉将布置有再热器，这些机组中的汽轮机高压缸排汽将进入锅炉再热器加热，再热后的蒸汽进入汽轮机中、低压缸继续做功。
风帽是循环流化床锅炉的布风装置，安装于布风板 上，将一次风机送来的一次风高速均匀的送入炉膛，
• 风帽作为循环流化床锅炉的重要部件之 一,对锅炉的安全运行起着重要的作用。 常用的风帽主要有：大直径T型风帽、大 直径钟罩型风帽、小直径蘑茹状风帽、 小直径柱状风帽、定向“7”字型风帽
• 但其固有的优点如 燃料适应性广、清 洁燃烧特性使得人 们不忍放弃它；
• 汽冷式旋风分离器分离的床料和灰向下流经衬 有耐火材料的回料立管排出到“J”阀。 “J”阀 有两个关键功能，使再循环床料从旋风分离器 连续稳定的回送到炉膛，提供旋风分离器的负 压和下燃料室正压之间的密封。分离器的静压 非常接近大气压，而燃料回料点由于一次风和 二次风，压力非常高，故必须实现他们之间的 密封，否则，燃烧室烟气将回流到分离器。 “J”阀通过分离器底部出口的物料在立管中建 立的料位差，来实现这个目的，物料返送的动 力源于回料器上升段和下降段的不同配风，使 上升段和下降段呈现不同的流态化
• 汽冷式旋风分离器外壁温度较低，锅炉 散热损失减小，可提高锅炉效率，降低 运行成本。
• 炉膛四周是鳍片式水冷壁 ，一般外径为60或57mm,壁 厚为5mm。 材质为20G，节 距为80或100mm,鳍片厚度 为6mm。
• 煤泥入口：在炉膛顶部 • 二次风入口：在6--9米 • 返料口：在6--7米
流化——燃烧——传热 炉膛换热型式: 对流换热和辐射换热 主要以对流换热为主
炉膛四周由水冷壁围成 。为防止烟气和物料向外泄露 ，一般都会采用膜式水冷壁。这种 结构的常常与风室、布风板连 成一体，悬吊在锅炉刚架上， 可以上下自由膨胀。
为了减轻水冷壁受热面的 磨损，目前已投运的锅炉均在 炉膛下部密相区水冷壁内侧衬 有耐磨耐火材料，厚度一般小 于或等于50mm，高度根据锅炉 容量大小和流化状态确定。一 般在2~4m范围内。
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循环流化床锅炉是一种高效、低污染 的燃烧技术，通过在炉膛内形成流态 化的燃烧颗粒，实现高效燃烧和低排 放的目标。
循环流化床锅炉主要由燃烧室、分离 器、返料器、炉膛等部分所组成，通过 各部分的协同作用，实现高效燃烧和 低排放的目标。
启动前需做全面检查，确保锅炉各 部件正常。先进行冷态试验，确认正 常后进行点火。点火后逐渐升温升压 ，注意控制温升速度。
根据停炉时间长短进行相应操作。短 期停炉时，逐渐降低负荷至较低值， 保持床温。长期停炉需做全面检查 ，并做好保养工作。
• 引言 • 循环流化床锅炉的工作原理 • 循环流化床锅炉的结构 • 循环流化床锅炉的运行与控制 • 循环流化床锅炉的优势与挑战 • 案例分析与实践经验
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循环流化床燃煤锅炉基于循环流态化的原理组织煤的燃烧过程，以携带燃料的大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为主要特征。
但与常规煤粉炉中发生的单纯悬浮燃烧过程相比，颞粒在循环流化床燃烧室内的浓度远大于煤粉炉，并且存在非常明显的揪粒成闭和床料的颗粒间混，颗粒与气体间的相对速度大，这一点显然与基于气力输送方式的煤粉悬浮燃烧过程完全不同。
预热后的一次风(流化风)经风室由炉膛底部穿过布风板送入，使炉膛内的物料处于快速流化状态，燃料在充满整个炉膛的惰件床料中燃烧。
较细小的颗粒被气流夹带飞出炉膛，并由K灰分离装置分离收粜，通过分离器下的回料管与飞灰回送器(返料器)送W炉膛循坏燃烧;燃料在燃烧系统内完成燃烧和卨温烟气向X质的部分热M 传递过程。
在这种燃烧方式下，燃烧室密相区的湿度水T受到燃煤过稈中的高温结液、低温结焦和最佳脱硫温度的限制，一般维持在850℃左右，这一温度范围也恰与垃圾脱硫温度吻合。
由于循环流化床锅炉较煤粉炉炉膛的温度水平低的特点，带来低污染物排放和避免燃煤过程中结渣等问题的优越性。
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