流化床基础知识

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1、辅助教材（二）循环流化床专题知识锅炉设备及运行目录第一讲:循环流化床锅炉及其优缺点 3第二讲:CFB的空气和烟气量7第三讲CFB的热损失8第四讲炉膛及传热 9第五讲床温10第六讲床压11第七讲给煤系统 11第八讲风系统 12第九讲石灰石系统 13第十讲渣系统 14第十一讲 炉内耐火、耐磨和保温材料15第十二讲 锅炉的启动、运行及停运16第一讲：循环流化床锅炉及其优缺点一. 流化床锅炉（CFB ）1.流化：（1）颗粒分类：C类颗粒：颗粒的粒度很细，一般d K2 K3二. CFB的优缺点：1. 优点：（1 ）燃料的适应性广，从广义上说,CFB可以燃用煤粉炉不能燃用的任何燃料：生活垃圾、石油焦、煤

2、矸石；从狭义上说,燃料变化太大，会影响设备性能和寿命。所以燃料性质变化范围也是有限制的，但燃料 性质允许变化范围较煤粉炉大。（2）负荷调节比大：负荷调节比的大小主要取决于在不投油助燃的情况下，能保证燃料的燃烧和燃尽。 对于CFB，在炉内存在着有较大蓄热量的床料，只要床温高于不同燃料的着火温度就可以保证燃料的燃烧稳 定性。其稳定性决定了锅炉最低允许负荷（投煤温度：烟煤=600 650弋；贫煤650 700弋；无烟煤700 750C）.对于CFB，床温一般都高于炉膛出口烟气温度，负荷越低，两者差值越大当负荷较低，虽然床温高于 煤的着火温度,不至于造成炉膛灭火，但当炉膛出口烟气温度低于760 C ，

3、就不能保证炉膛上部碳粒子的燃 尽，使飞灰含碳量增加。因为烟气中的碳粒子燃尽温度为750C。大量的碳粒子在炉内积累过多，当条件 满足时，可能产生爆燃，使床温突然升高,破坏锅炉的正常运行。因此锅炉最低允许负荷不仅取决于锅炉灭 火，还应考虑碳的燃尽。高挥发份的煤负荷调节比：30 100%BMCR低挥发份的煤负荷调节比：40（50 ） 100%BMCR（3）低污染排放：低温燃烧：控制空气中的N-NOx分级燃烧：控制燃料中的N-NOxSO2控制：用石灰石分解后的Ca O2脱硫，在850 - 900C时脱硫效果最好。分级燃烧的配风应严格 控制，否则对NOx的排放带来不利影响。（4）灰渣综合利用。（5）与鼓

4、泡床相比锅炉效率高，但较煤粉炉低。2. 缺点（1）金属耗用量大；， （2）厂用电耗大；（3）初投资大；（4）磨损大。第二讲:CFB的空气和烟气量一. 理论空气量 V0：1kg或1Nm3的燃料燃烧时所需要的空气量称为理论空气量。过剩空气系数a=V/Vo V实际空气量由于+1/2O2-CASO4，故理论空气量Vof二。烟气的容积：1三原子气体：由于添加石灰石，其受热后分解，额外的增加了烟气中的CO2，但SO2减少.2. 水蒸气容积：由于石灰石中含有水份，受热后变成水蒸气，额外的增加了水蒸气含量.因此，对同一 种煤，CFB炉与煤粉炉相比，其烟气容积略有上升.第三讲 CFB 的热损失一. 排烟热损失

5、q2:由于利用石灰石脱硫，使烟气容积和理论空气量都略有上升，在a和排烟温度相同的条件下，q2略有 上升。二。化学未完全燃烧损失 q3:由于燃料中的可燃气体（挥发份）在分离器中强烈的扰动、混合和燃烧，因此CFB未燃尽的可燃气 体非常少（只有几个PPM ）,所以设计时取q3零但是在CFB运行过程中还要控制CO的排放量，CO的来 源是沉积在尾部受热面积灰中C粒子缓慢氧化造成的，而未燃尽的碳的损失已计算在q4中为保证CO不 超标，往往用增加吹灰次数来实现。三. 机械不完全燃烧损失 q4：燃料的燃尽程度主要取决于氧量和温度.在氧量充足的条件下，温度越高燃尽程度越高由于CFB采 用低温燃烧，所以燃尽程度比

6、煤粉炉差，而且飞灰的粒径粗，所以q4值比煤粉炉大。四. 散热损失 q5 ：锅炉外表面对环境辐射造成散热损失。CFB外表面大，所以q5比煤粉炉大.五。灰渣物理热损失 q6：与煤的含灰量、灰的粒度组成、煤的破碎情况、煤的质量、石灰石量、石灰石的粒径和冷渣器的形式 有关。六。热增益 q7:1. CaCO3和CO3分解时吸收热量：CaCO3 +437。6Kcal/kg cao+co2f 吸热Mgco5 +283Kcal/kgmgo+ C02T 吸热k2。CaSO4 （硫化反应）形成热量：CaO3+SO2+1/2O2 3620Kcal/kg （ 6511BTV/1b）由于MgO硫化反应非常缓慢，脱硫反应

7、不予考虑。q7 =吸热放热注1：对于低硫燃料，其Ca/s比取大值。所以吸热放热，q7为正（热损失）。注2 :对于高硫燃料，其Ca/s比取小值。所以吸热 2O 5%):在烟气 中有大量的SO2与石灰石产生流化反应，形成外壳，而减少了石灰石的爆裂和磨蚀。从维持足够的床料的 角度看,Ca/s可以低一些，但总的石灰石量是较大的；对于低硫燃料，在烟气中SO2较少，参与流化反应 的石灰石易爆裂和磨蚀而被烟气带走，从维持足够的床料的角度看，需增加石灰石量补充床料，因而Ca/s较高，但总的石灰石量并不大。总之,对于高硫燃料由脱硫要求决定石灰石量，对于低硫燃料由床料决定石 灰石量.(2)石灰石的空隙率。4. 石

8、灰石的粒度及粘度组成：(1)石灰石的平均粒径粗(d300阿)将导致： 石灰石耗量增加。因为石灰石平均粒径粗，脱硫反应面小，从脱硫的角度看，石灰石量增加，不经 济. 石灰石粒径粗使床料粗，床温高。因为在床压一定的情况下，能够参与内循环的物料减少； 降低燃烧时的传热能力。因为内循环减弱，接触对流换热能力减少，锅炉负荷降低； 锅炉效率降低。因为炉膛出烟温高，排烟温度略有升高；石灰石增加，石灰石分解析热量增加， 而硫化反应的放热不变; 底渣和飞灰量增加，高于设计值，对底渣和飞灰系统带来不利的影响； 一次风量增加由于床料的粒度粗，为保证内循环物料的要求，应增加一次风，这将导致下部床温降 低，有可能低于正

9、常值，并使分级燃烧作用降低，燃料NO x上升； 增加了受热面的磨损。(2)石灰石的平均粒径细(V150阿=将导致： 增加石灰石耗量。因为大量的石灰石被烟气带走，床料不足，用石灰石补充； 增加除尘器的负担； 锅炉效率下降因为石灰石分解析热量增加，而硫化反应的放热不变因此加入与CFB床料粒径相符 的石灰石，能最大限度的减少石灰石耗量(即在保证炉膛传热、床温控制和脱硫要求时，添加量是最小的)， 并最大的限度增加处于循环状态的石灰石的停留时间。五. 石灰石选择要求：粒径01mm，最好100 500阿六. 石灰石系统：第十讲 渣系统除渣方式：1。正压除渣；2 。负压除渣；3。刮板除渣.二. 冷却方式：1

10、。螺旋冷渣器(内、外水冷)；2。风冷渣器与螺旋冷渣器串联；3. 风水联合冷渣器；4。分级风冷渣器。第十一讲 炉内耐火、耐磨和保温材料一。 作用：防止金属件磨损和保温绝热。对于炉料激烈涡流流化区、烟气速度变化区、烟气转弯和固体浓度高的区域必须采取防磨措施.二. 性能指标：名称最高使用温度(C)密度(Kg/m3)冷压强度(MPa )耐磨指数(cc)热震稳定性耐磨浇注料14802300110-1200 范围内 90-9512/耐磨浇注料16002950110-1200 范围内 140525耐磨砖14302550150C 时 907/名称抗折强度(MPa )重烧变化率( )导热系数(W/MK)线胀率数

11、(%)显气孔率(%)耐磨浇注料101101200 一(0.10。3 )110-1200 :( 1.351。44)1000:0.620耐磨浇注料/0.2400-1100 :( 1。45-1.65)1400:0。814。5耐磨砖/500- 1000 :( 2.75-2。4)1000 : 0。511三。几点说明:1抗震稳定性(用于耐磨砖):将烧结后的试块加热到1100C，然后放入常温的水中不炸裂的次数。2. 重烧变化率(用于耐磨浇注料)： 耐磨浇注料浇注后进行热养生，热养生后耐磨浇注料将收缩,其收缩量的百分数叫重烧变化率。 热养生后浇注料收缩后，表面将产生龟裂，但不允许产生穿透性的龟裂;重烧变化率的

12、绝对值不要 超过性能指标的要求。3。耐磨指数（用于耐磨砖和浇注料）：利用喷射枪将1磅金刚沙以一定速度向耐磨砖试块表面喷射， 喷落下来的粒子的体积量就是耐磨指数。4。线胀系数（砖、浇注料）： 线胀系数是可逆的； 表中的值不能直接计算膨胀量，要换算.例：耐磨砖0。8/100x1400=5。7x10-6mm/M.100oC（单位长度线胀系数）.5。抗折强度（用于浇注料）：抵抗弯折的能力。四. 安装要求:1。要严格控制耐磨浇注料的配水量（一般是重量的5。 7%） ，并要严格控制捣实，以保证性能.2耐磨浇注料要添加千分之二的不锈钢纤维（d=0.40。5mm、L=2035mm）。3耐磨砖的砌筑缝一定要填满

13、灰浆，灰浆缝不得超过1 2mm.4。固定耐磨浇注料的各种销钉和分层卸载的支托板外表面应涂沥青，防止因热膨胀导致耐磨材料的损 坏.5. 热养生：就是用加热的方法，去排除耐磨材料、浇注料的水份.第十二讲 锅炉的启动、运行及停运一启动1。冷态启动：风机启动顺序：高压密封风机f引风机f二次风机f次风机 最后启动一次风机,目的是为了防止床料倒灌进二次风管、给煤管等。2。配风要按“启动工况配风”进行。3。添加床料：（1）最好采用带风加料方式，使床料沿全床分布均匀.（2）床料种类及要求: 沙子：0。6mm , 0 - 0.13mm 占 25%; 0。130。18mm 占 25%; 0.18 - 0。25mm

14、 占 25%;0。 250。6mm占25% ；要求沙子的Na2O含量 12%,K22-3%, 以避免结焦. 加渣:d3mm，含碳量2%o 加料量：沙子：3035t.（沙子堆积密度为1500Kg/ms ）。4。投床下启动燃烧器：配风及油枪投入方式按“启动工况配风”操作。5。投床上启动燃烧器，当床下启动燃烧器已达到额定燃油量，床温已升到480530弋，且床温上升 缓慢时，投入床上启动燃烧器，配风及油枪投入方式按“启动工况配风”操作。(本锅炉不设床上枪)6投煤：当床温(上、下层热电偶的平均值)大于600650C时，可投煤：(1) 脉动给煤:以最小的给煤量给煤90s，观察床温的变化，如床温上升，氧量下

15、降，说明煤已燃烧， 然后再以投煤90s，停90s的形式给煤3次，如床温继续以4 6C/分的速度上升，氧量下降，则可连续给 煤。(2) 连续给煤：开始以最小给煤量连续给煤，然后逐渐增加给煤量，并投入第二台给煤机 ,布置沿床 面给煤均匀.7停油:继续增加给煤量，当床温达到750-800C且床温继续升高时，可逐个切除启动燃烧器，先停床 下后停床上.注：在床下启动燃烧器达到额定燃烧率时，热烟发生器中热烟温度达850C，在降低床下启动燃烧器 燃油量时，由于一次风量不变,而烟温下降，使烟气容积流量减小,对床温和床料流化床上影响，所以应特别 注意。8。停油过程：(1) 维持一次风量不变，逐渐减小床下两支油枪

16、的燃油量，使其达到最小的燃烧率。(2) 在减少燃油量的同时，逐渐增加给煤量,维持床温上升。(3) 先停一只床下启动燃烧器，15 分钟后再停另一只.(4) 床下启动燃烧器全部切除后,按“启动配风工况”进行一次风倒换.(5) 在床下启动燃烧器全部切除后,床温平稳上升，可逐渐减小床上启动燃烧器的油量至最小燃烧率， 然后对称逐个切除床上启动燃烧器，并同时逐渐增加给煤量，配风按“配风表”执行。(6) 投入SO2控制，石灰石给料系统投自动。(7) 根据床压情况，投入冷渣器.9。温态启动：床温低于投煤温度时，不能直接投煤，应先投床上启动燃烧器，加热床料至投煤温度， 然后投煤。10。热态启动：当床温高于投煤温

17、度时可直接投煤。11. 运行：配风按“配风表”执行。二停炉：(1)正常停炉： 逐渐减小燃料和风量，将负荷降至50%. 当床温下降到760C时，投床上启动燃烧器，继续降低给煤量至最小值，并保持炉内任一点烟温测点变 化率不超过100C/h。 停止给煤和石灰石，并继续通密封风。 当床温约450C时，停止床上启动燃烧器。 当床温约400C时，如床温不需快速冷却，可停风机，停风机时应缓慢进行，使床压波动较小. 停风机顺序：次风机f二次风机f引风机f高压风机（最后停高压风机是为了降低灰柱的高度，以防止压实。）注 1：冷态和温态启动前必须对锅炉进行吹扫，以足够的风量通过炉膛和烟道，以排除可燃物。吹扫 风量：次风量为次风量的50（保证床料流化），二次风量为总风量的50%,时间 5 分钟；热态启动不 需吹扫。注2:在炉启动升负荷、降负荷和停炉时，应保证炉内任一烟温测点温度变化率100弋，以防止耐磨材料损 坏。