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循环流化床锅炉 简介 基本概念 几种典型流动状态 床层阻力特性和压力分布 床内颗粒浓度分布 气流速度分布 CH2循环流化床锅炉流动特性 基本概念 床料 物料 燃料筛分 流化速度 临界流化速度 颗粒终端速度 输送速度 扬析 夹带 物料循环倍率 2-1循环流化床锅炉的流动状态 2-1循环流化床锅炉的流动状态 CFB锅炉不同位置的流化状态 位置 流动状态 燃烧室 （二次风口以下） 湍流或鼓泡流化床 燃烧室 （二次风口以上） 快速流化床 旋风分离器 旋涡流动 返料料腿 （立管） 移动床 返料机构 / 外置式换热器 鼓泡流化床 尾部烟道 气力输送 鼓泡床流化态的特征 1.气流以气泡形式穿越床层（离散相） 2.固体颗粒均匀分散在气流中（乳化相、连续相） 3.气泡不断上移、聚并、长大、破裂 4.气泡运动使得颗粒纵向运动（实现混合） 5.气泡在床层表面破裂，将部分颗粒喷入空间 6.存在明显的床层表面 鼓泡床及其实验演示 气泡的移动 鼓泡床锅炉的工作 湍流流化态特征 1.气泡逐渐破碎、变小 2.床层无明显界面（形成一飞溅区） 3.床内颗粒混合更加均匀 4.床内压力波动达最大 快速流化态特征 1.气流变为连续相，气泡消失 2.固体颗粒形成絮状颗粒团，成为分散相 3.絮状物形成面壁流，颗粒反混显著 4.颗粒滑移速度达最大 5.床内颗粒浓度、温度分布趋于均匀 循环流化床演示 快速流化态特征 图 2-19 颗粒带 (颗粒图 ) 形成示意图 图 2-20 面壁流 CFB 2-2 CFB锅炉床层阻力特性及压力分布 1.什么是床层阻力？ 气流通过固体床层时产生的压力降 P 2.什么是床层阻力特性？ 就是床层阻力与流化速度之间的关系 2-2 CFB锅炉床层阻力特性及压力分布 3.床层的阻力特性如何？ 图 2-26 流化床中料层随气 流速度变化的情况 图 2-27 床层高度 、 阻力随 气流变化速度变化的情况示 意图 2-2 CFB锅炉床层阻力特性及压力分布 3.床层的阻力特性如何？ 1）当流化速度很小时： 随着 U的增大，阻力增大；颗粒静止不动 （ 固定床 ） 2）当流化速度达到临界流化速度时： 阻力达到最大值（ 流化床 ）； 此后， U再增大，阻力将基本不变 3）当流化速度大于输送速度时： 随着 U的增大，阻力减小（ 气力输送床 ） 2-2 CFB锅炉床层阻力特性及压力分布 4.床层的压力分布规律 1）密相区单位高度上的压力降大于稀相区 2）随着 U的增大，单位床层高度的压降减小 3） U一定时，物料循环量增大时，单位压降增大 流化床的压力分布在一定程度上反应 了物料颗粒浓度的多少 不同流化态下床层的压力分布 图 2-29 不同流型下床内压力沿床 层 高度的变化曲线 输送床 湍流床 快速床 鼓泡床 P / L 高度 2-3 CFB锅炉固体颗粒浓度分布 1.固体颗粒浓度对锅炉工作的影响 2.影响固体颗粒浓度的因素 3.固体颗粒浓度沿炉膛高度的分布 4.固体颗粒浓度沿径向的分布 颗粒浓度与锅炉工作的关系 1.固体颗粒的量决定了炉内的热容量 2.与燃烧过程的稳定性有关 3.稀相区的颗粒浓度与氺冷壁传热量密切相关 4.密相区颗粒浓度与密相区燃烧分额以及床层温 度有关 5.与磨损有关 影响颗粒浓度分布的因素 1.流化速度 2.颗粒特性 3.循环倍率 4.给料、回料口位置 5.二次风口位置 颗粒浓度的纵向分布 图 2-21 不同流态化型式沿高 度的颗粒浓度分布 颗粒浓度的径向分布 2-4 气流速度分布 1.沿轴向，气流速度比较均匀 2.沿径向，中心流速高，壁面处流速低 煤粒的燃烧过程 煤粒在燃烧中的破碎与磨损 CFB的燃烧区域 炉膛内的燃烧份额 CH3：循环流化床锅炉的燃烧 3-1 循环流化床锅炉的燃烧优势 1.为新入炉燃料提供了丰富的热源 2.燃料在炉内有充分的停留时间 炉内大量 800900度的惰性颗粒； 每分钟的新燃料只有床内物料的 1%左右； 炙热物料迅速加热新燃料； 燃料燃烧放处的热量又维持了床温 3-2 流化床中煤粒的燃烧过程 1.煤粒的加热和干燥 2.挥发分的析出和燃烧 3.焦炭的着火的燃烧 挥发份的析出和燃烧 1.开始析出的温度与煤种有关 2.挥发分析出所需要的时间与颗粒大小及加热条 件有关 3.挥发份的燃烧与析出交错进行 4.挥发份的燃烧为焦炭的着火和燃烧提供了良好 的条件 焦炭的着火和燃烧过程 1.周围氧气扩散到炭粒表面 2.氧气在炭粒表面与炭发生化学反应，产生 CO和 CO2 3.CO和 CO2向周围扩散 4.扩散途中 CO被再次氧化 影响焦炭燃烧速度的因素 1.化学反应速度 2.扩散速度 不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性 2MM以上大颗粒的燃烧特性 1）一般在密相区参与燃烧； 2）滑移速度很大，属于动力燃烧； 3）停留时间 1520分钟 4）燃尽条件很好 5）通常燃尽后从床底排渣口排出 不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性 小于 1MM的小颗粒的燃烧特性 1）一般在整个燃烧系统参与燃烧； 2）滑移速度较小，属于扩散燃烧； 3）大多容易被分离器捕捉，为循环燃烧 4）燃尽条件很好 5）灰中含炭量 0.1%左右 不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性 50100uM颗粒的燃烧特性 1）很难被分离器捕捉 2）不能一次就燃尽 3）是导致固体不完全燃烧损失的主要原因 4） 2040%不能燃尽 不同尺寸焦炭颗粒的燃烧特性 20uM以下颗粒的燃烧特性 1）不能被分离器捕捉 2）一次就燃尽 3）一般不会导致固体不完全燃烧损失 3-3 煤粒燃烧过程中的破碎与磨损 1.破碎：煤粒入炉后因受热而使颗粒减小的现象 一级破碎： 由于煤粒的挥发分快速析出，而使炭粒内部产 生较高压力，引起破碎 二级破碎： 炭粒在燃烧过程中，将煤中各元素结合的化学 键破坏，从而产生破碎 3-3 煤粒燃烧过程中的破碎与磨损 2.磨损：煤粒入炉后因机械碰撞而使颗粒减小的 现象 煤粒与煤粒的碰撞； 煤粒与容器壁的碰撞 3-3 煤粒燃烧过程中的破碎与磨损 3.破碎与磨损的区别和联系 都是 CFB中细小颗粒的主要来源 产生原因不同 所产生的细颗粒的细度不同 破碎有利于锅炉燃烧效率的提高、有利于炉内 热负荷的合理分布、有利于污染物排放的控制 运行中应考虑破碎和磨损对炉内燃烧份额的影响 3-4 CFB炉内燃烧的区域 1.CFB锅炉的燃烧区域 2.CFB锅炉各个燃烧区域燃烧的组织 燃烧室下部密相区 燃烧室上部稀相区 密相区与上部稀相区的过渡区 旋风分离器 CFB锅炉燃烧室的密相区 CFB锅炉燃烧室上部稀相区布置的 膜式氺冷壁 CF B 锅 炉 的 旋 风 分 离 器 不同燃烧区域燃烧的组织 燃烧室下部密相区 合理控制一次风量： 保证良好的流化状态； 满足密相区燃烧所需要的氧气 合理控制物料循环量及床层压力： 控制好床温： 不结渣； 不熄火； 不同燃烧区域燃烧的组织 燃烧室上部稀相区 合理控制一、二次风的比例： 保证颗粒在炉内分布的合理 不同燃烧区域燃烧的组织 过度段的燃烧 二次风应有一定风速和风量： 保证炉膛中心燃烧不缺氧 二次风的送入应考虑给煤口的布置： 3-5 CFB炉内的燃烧份额 燃烧份额的定义 燃烧份额与锅炉工作的关系 影响燃烧份额的因素 什么是燃烧份额 每一燃烧区域中的燃烧量占锅炉总燃烧量的比例 每一燃烧区域中的燃烧释放出的热量占燃料总发 热量的比例 表示煤在各个燃烧区域的燃烧程度 密相区与稀相区燃烧份额的总和约等于 1 控制燃烧份额的意义 燃烧份额会影响运行中的床温 会影响稀相区的传热 在设计上，燃烧份额会影响受热面的布置 影响燃烧份额的因素 燃料种类 燃料的颗粒特性 流化速度 物料循环量 床层温度 挥发份高的煤，密相区燃烧份额较少； 挥发份低的煤，密相区燃烧份额较多； 燃料粒度较小或粒度小的颗粒较多，密相区燃烧 份额较少； 流化速度大，密相区燃烧份额减小 增大循环物料量，密相区燃烧份额较少； 床温升高，密相区燃烧份额较多； 3-6 影响 CFB锅炉燃烧的因素 燃料特性 燃料的颗粒特性 布风装置和流化质量 给煤方式 床层温度 二次风口布置的影响 燃料特性 1.挥发份 挥发份多的煤，其析出后煤成为较松散的多孔 结构，有利于氧气与炭的进一步接触，燃烧效 率高 2.发热量 如果所用燃料发热量显著低于设计煤种，则运 行中密相区床温偏低，对燃烧不利 3.灰熔点 灰熔点的高低与结渣关系密切，熔点低的煤， 也叫易结渣煤， 燃料的颗粒特性 1.CFB锅炉采用宽筛分燃料； 2.不同粒度的煤燃烧完全程度取决于其本身的燃 烧速度以及在炉内的停留时间，前面已分析过。 布风装置和流化质量 1.CFB锅炉密相区一般运行在鼓泡床状态，存在 气泡相和乳化相； 2.大气泡的存在不利于为煤提供氧气； 3.大气泡的存在会增大扬析和夹带的量； 4.所以要求：布风均匀、形成细流（减小 气泡直径）、保证良好的流化质量 给煤方式 1.给煤口过于集中的坏处； 给煤口附近严重缺氧，大量细颗粒无法燃烧就进 入稀相区，往往导致不完全燃烧损失 2.措施； 1）采用播煤风，将给煤尽量分散均匀； 2）在给煤口上方布置二次风口，为燃烧提供氧 气 床层温度 1.床温上限的设计 1）必须低于灰的变形温度 100200度，防止结渣； 2）必须满足脱硫剂的最佳工作温度； 2.床温下限的设计； 1）必须满足燃料的燃烧条件； 2）必须保证密相区有一定的燃烧份额； 二次风口布置的影响 1.目前 CFB燃烧中存在的问题： 1）燃烧室出口 CO含量较高； 2）燃烧室上部仍有较多的剩余氧； 3）说明稀相区的横向混合不够充分，炉膛中部 存在一个明显的缺氧区； 2.上述问题的原因； 1）二次风动量不足，穿透力较小； 2）若提高单个二次风口的风速和刚度，就必须 减少二次风口的个数，则其沿截面的分布欠均匀； 传热的基本概念 CFB锅炉的传热机理 炉内传热规律 影响传热的因素 CH4 循环流化床锅炉的传热 4-1传热的基本概念 一、导热（热传导） 1.定义 即热量从物体的高温部分传递到低温部分，或者 从高温物体传递到与之接触的低温物体的过程。 2.特点 参与传热的物体之间没有相对位移；能量形式五 变化。 3.影响因素： 冷热物体的温差，物体的导热系数 二、对流 1.定义 指流体各部分之间发生相对位移时产生的热量交 换。 2.特点 参与传热的物体之间有相对位移；对流换热中伴 随这导热过程 3.影响因素 流体的物理性质、流速、受热面的布置等 三、辐射 1.定义 物体通过电磁波传递能量的过程。 2.特点 参与传热的物体不必直接接触；换热中伴随能量 形式的变化 3.影响因素 温度、黑度等 4-2 CFB锅炉的传热机理 一 、 CFB锅炉燃烧系统中四种受热面 1.炉膛四周的膜式氺冷壁 2.悬挂在炉膛的屏式受热面 3.旋风分离器周围的受热面 4.外置式热交换器 炉内受热面 二、 CFB传热的三种基本方式 1.固体颗粒与受热面壁面之间的对流传热 hp； 2.气体与受热面的对流传热 hg 3.固体颗粒与气体的辐射传热 hr 固体颗粒的对流传热的机理 新颗粒将停留在壁 面上的颗粒扫掉 颗粒在壁面上进行 热交换 变成冷颗粒后被新 颗粒替换 影响颗粒对流传热的因素 1.炉内颗粒的浓度，浓度越大，对流传热越强 2.炉内颗粒浓度的分布，稀相区颗粒浓度大，则氺 冷壁吸热增强 3.颗粒的大小，小颗粒对流传热强 4.温度高的颗粒传热强 5.密度大、比热大的颗粒传热强 6.球形颗粒、表面光滑的颗粒传热好 影响气体对流传热的因素 1.气体的温度高则换热好 2.气体的流动速度快，则传热好 3。气体的密度与比热越大，传热系数高 4.气体粘度大则传热减弱 5.气体的导热系数大传热好 影响辐射传热的因素 1.炉内温度越高，辐射传热越强 2.烟气中三原子气体增多，辐射传热强 CFB锅炉各个区域的传热方式 布风板 炉膛下部 炉膛中部 炉膛上部 颗粒浓度 辐射传热为主 对流及辐射传热 对流传热为主 不同运行负荷下的传热方式 1.高负荷运行，气体与颗粒的对流传热占主导地 位 （例如，满负荷运行时，辐射传热大约占总传热量 的 40%） 2.低负荷时逐渐向以辐射传热为主的方式转变 （例如达到最低负荷时，辐射传热占 90%） 4-3 影响炉内总传热系数的因素 固体颗粒特性的影响 流化风速的影响 床温的影响 固体颗粒浓度的影响 物料循环量的影响 固体颗粒特性的影响 1） 小颗粒的传热系数大于大颗粒； 2）密度大的颗粒传热系数较大； 3）球形和表面光滑的颗粒传热系数 高 ； 4）颗粒浓度大，传热系数高 流化风速的影响 1）流化风速增大，气体对流传热增 强； 2）流化风速增大，床层内颗粒浓度 降低，固体对流创热减弱； 3）所以在增大流化风速的同时，增 大给料量，才能提高锅炉负荷 总传热系数沿燃烧室高度的变化 传热系数 燃烧室高度 MM 总传热系数沿燃烧室断面的变化 炉膛中心 传热系数 壁面 4-5 CFB锅炉的物料平衡 一、 CFB锅炉的物料循环系统 即由炉膛、分离器及回料装置组成的闭合回路 称为 CFB锅炉的物料循环系统 二、什么是物料平衡 指燃料灰分、焦炭、脱硫剂及添加剂等固体物 料在循环系统中形成的动态平衡 1.密相区的颗粒浓度代表 了其储存热量的能力； 2.稀相区的颗粒浓度受热 面的传热量 3.必须自下而上合理分布 CFB内的固体颗粒的作用： 1.参与燃烧和脱硫 2.是热量的载体 3.是传热的媒介 物料平衡关系 一进 煤带入的灰分 石灰石等脱硫剂 二出 旋风分离器 未捕捉到的飞灰 炉底渣 分离器效率与物料循环的关系 1，物料循环是对床内颗粒的一个“淘洗” 经过一段时间的运行，最粗的颗粒沉在密 相区，最细的颗粒成为飞灰，只有某一个粒径 范围的颗粒成为稳定的循环灰，稳定了床存量。 分离器效率与物料循环的关系 2.床存量的颗粒粒度大小取决于分离器效率 分离器效率高，则捕捉到的颗粒越小，捕 捉到的物料量也越多，则锅炉将炉底的粗渣进 行排放，运行一段时间，床存量中平均颗粒度 变小。“床质量”提高。 400微米 分布频率 锅炉从启动到带负荷的过程 1.启动前填充的冷床料粒度筛分较宽较粗 2.刚刚启动属于鼓泡床状态 3.随着投煤，灰分对床料进行补充 4.循环系统启动后，对床料进行这淘洗 5.细颗粒越来越多，床料平均粒度下降 6.颗粒夹带逐渐增加，过渡到快速床状态 磨损的概念及评价方法 磨损的机理 CFB锅炉不同部位的磨损 影响磨损的因素分析 防磨技术措施 CH5 循环流化床锅炉的磨损 5-1 磨损的概念和评价 一、磨损的概念 物体工作表面的材料在相对运动中不断发生损 耗、转移或产生残余变形的现象 5-1 磨损的概念和评价 二、磨损的评价指标 1.磨损量（ mm mm3 mg) 用材料的长度、体积或质量的变化来反应材料的总 耗损量 2.磨损率 (mm/h mm3/h mg/h) 就是材料磨损的速度 3.耐磨性 (h/mm h/mg h/mm3) 在一定条件下，材料抵抗磨损的性能 5-2 磨损产生的机理 1.冲击磨损 当固体颗粒沿垂直方向冲击受热面管子时，管子表 面出现塑性变形或产生显微裂纹。 2.切削磨损 当固体颗粒以与受热面平行的方向，高速冲刷管 子时，对管子表面产生刨削作用，使管壁变薄。 3.接触疲劳磨损 气流横向冲刷管子时，管子背面形成涡流，固体 颗粒在涡流处对管子背面产生的磨损 涡流 冲击磨损 切削磨损 接触疲劳磨损 5-3 CFB锅炉不同位置的磨损 1.炉膛氺冷壁的磨损 1）氺冷壁与耐火材料交界处的磨损； 2）不规则管壁的磨损 2.炉膛中其他受热面的磨损 1）悬吊的过热器； 2）埋管的磨损； 3.尾部受热面磨损 4.外置换热器的磨损 氺冷壁管 局部磨损严重区 耐火材料 图 1：炉膛过渡区交界处的磨损 漩涡 沿壁面下行的物料流 沿壁面下行的物料流 产生了局部漩涡 物料流流动方向转变 颗 粒 产 生 反 作 用 力 炉 内 上 行 物 料 流 磨 损 的 两 个 原 因 图 3：氺冷壁局部磨损照片 图 4：氺冷壁局部磨损照片 图 5：不规则管子 -炉膛开孔处弯管磨损区域 颗粒流 上部磨损较轻 下部磨损严重 图 6：不规则管子 -管子焊缝处的磨损 磨损前 磨损后 5-4 耐火材料的磨损 1.耐火材料的作用 1）防止锅炉高温烟气和物料对金属构件的高温氧 化腐蚀和磨损； 2）有隔热的作用 2.CFB锅炉使用耐火材料的区域 1）燃烧室； 2）旋风分离器； 3）回料装置 图 7： CFB锅炉耐火材料使用区域（黑实线） 图 8：布风板上的耐火层 图 9：氺冷壁上的耐火层 图 10：氺冷壁上的耐火层（密相区） 图 11： 旋 风 分 离 器 入 口 处 耐 火 层 3.耐火材料损坏的原因 1）热应力和热冲击； 炉内温度 循环 波动，耐火材料的骨料与粘合剂 以及金属件的膨胀系数不同，从而产生热应力； 炉内温度 快速 变化，产生热冲击，产生热应力 2）固体物料的冲刷； 3）耐火材料性质变化； 碱金属的渗透、渗碳、粘合剂达不到养护要求、 烘炉不充分等， 4.不同部位耐火材料的损坏 1）燃烧室中的耐火材料； 炉衬由 75150毫米的致密抗磨浇注料或可塑料 加上相似厚度的保温料构成； 锅炉运行中的调节、频繁的启停操作都会导致 在应力下产生裂缝； 产生裂缝后的温度再反复变化、或床料加在裂 缝中，会导致耐火层挤压脱落 图 13：炉膛耐火层的损坏（密相区） 4.不同部位耐火材料的损坏 2）旋风分离器的磨损； 分离器入口附近局部磨损严重； 分离器的耐火层较厚，运行中温度变化时，容 易产生大的热应力； 高温旋风分离器承受较大的热冲击 图 12： 分离器 局部磨 损严重 区 4.不同部位耐火材料的损坏 3）立管和返料器； 4）膨胀节 5）布风装置 图 14：返料阀布风板 5-5 影响磨损的因素 1.床料的特性 2.物料循环方式 3.金属受热面壁温的影响 4.受热面的布置方式 床料特性的影响 1.固体颗粒的流动速度 2.颗粒的大小 3.颗粒的浓度 4.颗粒的硬度（灰分多、劣质煤硬度大） 5.颗粒的密度和形状 6.颗粒的成分（硅、铝含量高，磨损性强） 物料循环对磨损的影响 物料循环 去分离器 易磨损区 400 温度 磨 损 速 度 说明： 1）当温度很低时，温度的变化与磨损关系不大； 2）当温度达到 400度左右时，温度提高，磨损急 剧减轻； 3）温度继续升高，磨损又开始加剧 金属受热面壁温的影响 原因 ： 1）当温度很低时，温度的变化不会影响床料和 金属壁面的硬度，故对磨损影响不大； 2）当温度达到 400度左右时，金属表面形成了氧 化膜（ Fe2O3 Fe3O4 FeO），其硬度远远大于金属 本身的硬度，故磨损减轻 3）温度继续升高，氧化膜的成分发生了变化， 硬度降低，磨损加剧 5-6 防磨技术 1.采用合理的耐火耐磨材料； 2.采用合理的结构设计； 3.对材料表面进行特殊处理； 4.运行中防磨 耐火耐磨材料的种类 1. 定型制品； 1）预制品 2）各种耐火砖 2.不定型制品； 1）可塑料 2）捣打料 3）浇注料 图 15 耐火砖的使用 浇注料与耐火砖相比，其特点有： 1.软化温度较低 2.线膨胀系数较小（结合剂加热时会收缩） 3.温度急变抵抗性好 4.整体性能好 采用合理的结构设计 1.交界处的局部防磨 2.炉内其他受热面防磨 3.对流受热面防磨 加防磨衬板 加挡板 改进结构一 改进结构二 材料工作表面的特殊处理 热喷涂、热处理、电镀等 热喷涂是一种材料表面保护和强化的新技术， 以气体、液体以及电弧、等离子弧作热源，将金属、 合金、陶瓷、塑料等粉末加热到熔化或熔融状态， 借助火焰推力或压缩空气喷射而粘附到工作表面， 从而形成涂层 火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂 喷涂处理后的交界处氺冷壁 CFBB启动前的试验介绍 CFBB的启动概述 运行中的主要监控参数及其意义 锅炉的变工况运行特性 CFBB控制系统简介 CH6循环流化床锅炉运行 6-1 CFBB启动的主要试验介绍 风量标定试验 布风均匀性检查 流化床空气动力特性试验 物料循环系统输送性能试验 风量标定试验的目的 测定风机性能（风压、风速、风机功率和效率） 风压 = 动压 +静压 风速 U2 = 2 动压 气体密度 标定风机风量 运行中进入炉内的风量由笛形管测量，精度不够 试验时用标准皮托管和笛形管同时测量风量，从而 找到其修正系数 K,以便运行中准确知道风量。 布风均匀性试验 试验目的 检查布风板布风是否均匀 试验方法 在布风板上铺一定厚度的床料（ 400500） 顺序开启引风机和一次风机使其流化 稳定几分钟后迅速停一次风机，观察床面厚薄 流化床空气动力特性试验的内容 布风板阻力特性测试 料层阻力特性测试 临界流化风速测试 布风板阻力特性测试 布风板阻力是指布风板上无床料时的空板阻力 布风板阻力由风帽进口局部阻力、通道摩擦阻力及 风帽出口小孔阻力组成 测试方法： P 布风板 一次风 二次风口 一次风量 布风板阻力 布风板阻力特性曲线 料层阻力特性试验 料层阻力是指气体通过料层时产生的压降 测试方法： 1.在布风板上放一定厚度和粒度的床料 H1 2.调整送引风量，使二次风口处成为零压力点 3.逐渐增加一次风量，测定风室静压 4.将料层厚度改为 H2/H3重复上述试验 P 布风板 一次风 二次风口 P=0 一次风量 料层阻力 H1 H2 H3 H 料层阻力特性曲线 物料循环系统输送性能试验 测试返料装置的输送特性 1.测量启动风量； 2.测量返料装置正常工作范围 3.风门调节性能（风门开度与风量的关系） 4.测量气固输送比等 对运行调节有知道意义 6-2 CFBB的启动 1.点火过程中的主要问题 2.升温升压阶段的主要问题 点火过程的注意事项 1.点火底料配制的要求 1）底料颗粒的大小； 2）底料颗粒的粒度分布； 3）底料的发热量（精煤的比例） 4）底料静止高度要求 1.点火底料配制的要求 3）底料的发热量过低床温升速太慢，发热量 太高容易结焦，所以一般控制在 48006300之间， （精煤的比例 1020%） 4）底料静止高度过高不好流化，过低容易吹 穿或流化不正常 1.点火底料配制的要求 1）小颗粒容易被流化，也容易被加热，所以 小颗粒是最早的点火源，不可缺少；大颗粒不 容易被流化，颗粒过大容易结焦且流化质量不 好，但大颗粒在床层中较稳定，不易被吹走， 是点火过程中稳定床温的关键 点火过程的注意事项 2.吹扫问题 1）锅炉吹扫的目的 2）需要吹扫的区域 3）必须吹扫的两种工况 1.吹扫的目的 清除炉内残存的可燃气体，防止点火时发生爆 燃 2.需要吹扫的区域 炉膛、分离器和尾部烟道 3.必须吹扫的工况 冷态启动之前、主燃料切断之后（ MFT）重新点火 点火过程的注意事项 3.配风原则 床料被加热开始着火时，一次风配风的要求 是：在保证微流化、不结焦的前提下，尽可能 保持小风量。 风量过大将使床温上升缓慢 点火过程的注意事项 4.投煤的问题 1）当床温达 600-700度时可以投煤（应以中床温为 准） 2）启动一台给煤机脉冲给煤，给煤后观察 床温 ，应 增加 20度，同时 氧量 应降低几个百分点 3）脉冲 3次以上后，确定燃烧稳定，给煤机以最小 给煤量手动连续给煤 4）床温 800度以上，可考虑正常给煤、退油枪 5）如给煤的发热量较高，给煤前应注意下床压的大 小，如过小，应添加床料至 7KP以上，再给煤，且不可 连续 升温升压过程的主要问题 1.汽包和耐火材料的热应力 1）汽包的内外壁温差和上下壁温差 2）耐火材料的应力损坏 一般最初 2H内，汽包壁温度上升速度控制在 60/H ， 从启动到满负荷，一般需要 6-12H。 升温升压过程的主要问题 2.过热器和再热器的保护 1）启动初期过热器内存在积水 2）积水排尽后，蒸汽同流量仍较小 3）汽机冲转前，再热器无流量 一般在过热器流量达到 10%以前，要严格限制烟温， 而启动后期则限制汽温以保护过热器；再热器可以利 用高低压旁路来保护。 6-3 CFBB的变工况特性 1.基本概念 2.各运行参数与锅炉负荷的关系 3.燃料性质对锅炉运行的影响 4.风速和风量对锅炉运行的影响 5.物料循环对锅炉工作的影响 基本概念 1.锅炉工况 就是锅炉的工作状况，可以用一系列运行参数来反应 2.稳定工况 锅炉各运行参数保持不变的工况 3.设计工况 就是各参数均为设计值的工况 基本概念 4.最佳工况 就是锅炉运行效率最高的稳定工况 2.变工况 锅炉的一个或几个运行参数偏离设计值的工况 3.静态特性 不同稳定工况下，各个参数的变化关系 基本概念 7.动态特性 就是锅炉从一个稳定工况到另一个稳定工况的变化过 程中，各参数随时间的变化关系 锅炉负荷与给煤量和风量的关系 1.锅炉负荷与给煤量近似成正比 2.锅炉负荷与总风量也近似成正比 负荷与床温及燃烧效率的关系 负荷 床温 800 910 负荷 燃烧效率 50% 50% 负荷与分离器效率和循环物料量关系 1.分离器的效率随着入口风速的增大而增大；随 着入口颗粒浓度的增大而增大，随入口烟气温度 的增大而降低 2.锅炉负荷从满负荷开始降低时，稀相区风速降 低、浓度降低、温度降低，综合影响结果是使分 离器效率降低 3.由于分离效率的降低，循环物料量也减少了 负荷与过热气温的关系（汽温特性） 锅炉负荷降低，对流受热面传热减弱；但炉膛 内以辐射传热变为主导，辐射传热相对增强，所 以 CFBB维持汽温的能力较强，循环倍率越大，汽 温也越稳定 负荷 汽温 减温水 40% 燃料性质对锅炉运行的影响 1.发热量 2.挥发份 3.水分 4.颗粒度 发热量的影响 1.发热量降低，则床温降低 2.如果增大给煤量，则带入的灰分增大，磨损 加剧 挥发份的影响 1.挥发份的多少影响燃烧效率 2.影响密相区和稀相区燃烧份额的分配，挥发 份增多时，稀相区燃烧份额增大，炉膛出口烟温 将升高 给煤粒度的影响 1.煤粒度大，导致以下结果： 1）如风速一定，则密相区燃烧份额增大，床温升高； 稀相区颗粒浓度降低，锅炉出力不足； 2）如风速提高，则风机电耗增大； 3）粒度过小，燃烧不完全 循环倍率的影响 1.较大的循环倍率有以下好处： 1）降低了密相区的燃烧份额； 2）提高了稀相区的传热系数； 2.较大循环倍率的不利： 1）风机电耗高 2）磨损严重 3）对分离器性能要求高 6-4 CFBB正常运行时的调整 1.运行调整的主要内容 2.运行中床温的调整 3.控制床压的意义 4.控制炉膛压差的意义 运行调整的主要内容 运行调整的目的就是使锅炉的蒸发量满足 汽轮机的需要（量与质的要求）；同时将各 运行参数维持在允许的范围； 1.汽压调节（负荷调节） 2.汽温调节 3.水位调节 4.燃烧调节 CFB的燃烧调节 1.给煤量调节 2.风量及配风调节 3.床温调节 4.床压调节 5.炉膛压差调节 风量及配风调节 1.CFB锅炉风的种类： 一次风、二次风、播煤风、回料风等 2.风量调节的基本原则 1）一次风的调节以保证流化质量、维持床温为依据； 2）二次风的调节以炉膛出口含氧量为依据； 3）引风量的调节以满足规定的炉膛负压为依据 床温的调节 1.床温变化的原因分析 2.床温调节的基本原则 床层 稀相区 一次风 回料 给料 给煤 运行中床温变化的原因 总的说来，就是密相区的热量平衡被破坏。 具体说就是 给煤、给料、物料循环和一次风 之间不够协调 床温调节的一般方法 1.调节一、二次风配比 2.调节给料量或循环物料量 3.调节放渣量 4.调节给煤量 床温波动原因不同时的调整 1.床温升高，氧量降低，汽温汽压有上升 趋势，表示给煤量多大，应减少给煤 2.若由于给煤或床料粒度过大导致床温升 高，则应增大一次风量，减小二次风量 3.若床温过高，床压较高，可能是由于料 层过厚，阻力太大，使一次风量降低导致， 应维持一次风量，加强排渣 4.由于循环灰系统工作不正常床温高，应 减少给煤量 床温波动原因不同时的调整 5.床温下降，氧量降低，可能是由于煤质 变差引起。应增加给煤 6.床温降低、床压减小、炉膛压差增大， 可能是由于颗粒变细造成，则应减少一次风 量 7.床温下降、氧量不变、整个炉膛温度降 低，可能是由于循环灰增多，传热增强导致。 应放掉部分循环灰 控制床压的意义 1.床压代表静止时料层的厚度 2.床压用风室静压来进行监测（风室静压 = 布风板阻力 +料层阻力） 3.床压过高，说明循环灰过多，阻力大， 风机电耗高，床温也可能偏低，水冷风室容 易损坏 4.床压过低，说明床存量少，床温会较高。 也影响流化质量，锅炉带不上负荷 控制床压的方法 控制床压就是控制料层高度，通常采用放 底渣的办法来稳定床高 连续放渣时，放渣的速度一般由给煤速度、 燃料灰分、底渣份额确定； 定期放渣，一般设定床压的上限与下限， 上限作为开始放渣的基准，下限作为放渣结 束的基准 控制炉膛压差的意义 1.炉膛压差是指燃烧室上部区域与炉膛出 口之间的压差 2.炉膛压差反应了稀相区物料浓度的大小， 也反应了循环物料的多少；该压差越大炉内 传热系数越高，锅炉负荷也高（运行之一定 的负荷应对应一定的炉膛压差） 3.压差过大时，应由放灰管放掉部分循环 灰 松 动风 输 送 风 U型 阀 工作原理 CFBB的自动控制系统（ DCS)介绍 一、分散控制系统（ DCS）的含义 1.被控生产设备的位置是分散的，系统相 应的控制设备在地理位置上也是分散的； 2.控制系统的功能是分散的 3.将运行中的操作与显示集中起来（操作 管理集中 CFBB的自动控制系统（ DCS)介绍 二、分散控制系统（ DCS）的功能 1.数据采集（ DAS）； 2.模拟量控制 3.顺序控制（燃料与燃烧管理） 4.热工保护 CFBB的模拟量控制系统功能介绍 一、汽水系统控制 二、燃烧系统控制 1.燃料量调节系统 2.风量调节系统 3.床温控制系统 4.床压控制系统 5.炉膛压力控制系统 燃料量控制原理 1.由锅炉的负荷指令计算出要求的燃料量 2.根据风 -煤比要求，从目前的实际风量计算出允 许的最大燃料量 3.以上两者的低选信号作为燃料主调节器的输出 信号分别控制给煤机转速 这样可以保证：动态过程中是先加风，后 加煤；先减煤，后减风 风量控制系统 1.总风量控制 总风量由燃料量指令获得，再用测得的氧量信号 校核 2.一二次风比率控制 一次风的下限受临界流化风速的控制； 一二次风比率受床温校正 床温控制系统 1.控制一二次风比率 2.调节给煤量 3.控制循环灰量 炉膛负压控制 1.锅炉的负压点随负荷而变化（高负荷时， 负压点较高） 2.炉膛负压取样点的控制参数是锅炉负荷的 函数 3.炉膛负压控制是通过引风调节来实现的 CFBB的炉膛安全监测系统（ FSSS） 1.CFBB的安全保护 侧重于燃料投运的正确顺序和联锁关系 2.FSSS的功能 1.主燃料跳闸（ MFT）； 2.吹扫功能； 3.启动油系统泄露试验 4.锅炉启动过程中煤、油、石灰石系统的启停控制 5.风机的联锁控制 热力计算的目的和种类 热力计算步骤和方法 CH6 循环流化床热力计算 热力计算的种类和目的 1.设计计算 按照给定的燃料特性和锅炉的主要参数，确定锅炉 的结构、计算锅炉各受热面的尺寸 2.校核计算 根据给定的燃料、在锅炉结构尺寸已知、主要参数 已知的条件下，计算锅炉各受热面的传热系数和传热 量。从而校核其结构和布置的合理性或对校核燃料的 适应性 校核热力计算的方法 1.整理原始数据 2.准备计算 1）空气平衡计算 2）燃烧计算 3) 热平衡计算 3.热传计算 空气平衡计算 就是确定锅炉各个 受热面处的过量空 气系数 = + 燃烧计算 燃烧所需要空气量的计算 燃烧产生烟气量的计算 烟气特性的计算 烟气焓值的计算 制定烟气焓温表 燃烧需要的空气量 理论空气量的计算 V0（ NM3/KG） 不投石灰石 投石灰石 实际空气量计算 VK（ NM3/KG） VK= V0 燃烧产生烟气量的计算 理论烟气量的计算 Vy0（ NM3/KG） 过量空气系数为 1 完全燃烧 实际烟气量计算 Vy（ NM3/KG） 从炉膛一直计算到空气预热器 烟气特性的计算 三原子气体容积份额 CO2容积占各处烟气总容积的份额 SO2容积占各处烟气总容积的份额 H2O容积占各处烟气总容积的份额 飞灰浓度 1立方米的烟气中有多少千克飞灰 1千克烟气中有多少克飞灰 烟气焓值计算 焓值的定义 将 1千克燃料燃烧生成的烟气从 0度加热到 度 时所吸收的热量（ KJ/KG） 焓值计算（比热 质量 温度） 理论烟气的焓值 过量空气焓值 飞灰焓值 焓温表的制定和使用 制定焓温表 从 100 -1500 分别计算处锅炉各级受热面 处烟气的焓值，以 100度为等分点 投石灰石 使用焓温表 按照需要计算处的烟温查焓值 按照知道的焓值查对应的烟温 锅炉机组热平衡计算 热平衡的概念 单位时间进入机组的热量与机组输出的热量相 等 热平衡方程 QR=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7-Q8 100=q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7-q8 锅炉机组热平衡计算 热平衡的方法 先计算 q2+q3+q4+q5+q6+q7-q8 计算锅炉效率 计算单位时间锅炉工质吸收的热量 计算锅炉的实际煤耗量 B（ KG/H) 计算锅炉的计算煤耗量 BJ（ KG/H) 传热计算 炉膛传热计算 计算炉膛中氺冷壁的传热系数 计算炉膛中汽冷屏的传热系数 计算锅炉的工质系热量 计算锅炉的计算煤耗量 BJ（ KG/H) 汽冷旋风分离器传热计算 尾部受热面传热计算