循環(huán)流化床鍋爐講稿

循環(huán)流化床鍋爐第一節(jié)

循環(huán)流化床鍋爐的概念循環(huán)流化床鍋爐是在鼓泡床鍋爐（沸騰爐）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因此鼓泡床的一些理論和概念可以用于循環(huán)流化床鍋爐。但是又有很大的差別。早期的循環(huán)流化床鍋爐流化速度比較高，因此稱作快速循環(huán)循環(huán)床鍋爐。快速床的基本理論也可以用于循環(huán)流化床鍋爐。鼓泡床和快速床的基本理論已經(jīng)研究了很長時間，形成了一定的理論。要了解循環(huán)流化床鍋爐的原理，必須要了解鼓泡床和快速床的理論以及物料從鼓泡床→湍流床→快速床各種狀態(tài)下的動力特性、燃燒特性以及傳熱特性。一．流態(tài)化：當(dāng)固體顆粒中有流體通過時，隨著流體速度逐漸增大，固體顆粒開始運動，且固體顆粒之間的摩擦力也越來越大，當(dāng)流速達到一定值時，固體顆粒之間的摩擦力與它們的重力相等，每個顆粒可以自由運動，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動，床層中的空隙率隨位置和時間的不同而變化，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。固體顆粒（床料）、流體（流化風(fēng)）以及完成流態(tài)化過程的設(shè)備稱為流化床。二．臨界流化速度1.對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，隨著風(fēng)速的增加，床層壓降成正比例增加，并且當(dāng)風(fēng)速達到一定值時，床層壓降達到最大值，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：在大顆粒尚未運動前，床內(nèi)的小顆粒已經(jīng)部分流化，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)化進所需的最低速度，稱為臨界流化速度。隨著風(fēng)速的進一步增大，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。2.影響臨界流化速度的因素：（1）料層厚度對臨界流速影響不大。（2）料層的當(dāng)量平均料徑增大則臨界流速增加。（3）固體顆粒密度增加時臨界流速增加。（3）流體的運動粘度增大時臨界流速減?。喝绱矞卦龈邥r，臨界流速減小。床溫與臨界流速的關(guān)系如圖所示。

第二節(jié)

循環(huán)流化床鍋爐的工作原理一、流化過程如圖所示，固體顆粒隨著氣流速度的增大分別呈現(xiàn)五種不同的流動狀態(tài)：固定床、、紊（湍）流流化床、快速流化床、氣力輸送。循環(huán)流化床處于紊（湍）流流化床與快速流化床階段。

固定床：此種狀態(tài)下，氣流在顆粒的縫隙是流過，所有固體顆粒呈靜止?fàn)顟B(tài)。鼓泡流化床：當(dāng)氣流速度達到一定值時，靜止的床層開始松動，當(dāng)氣流速度超過臨界流化風(fēng)速時，料層內(nèi)會出現(xiàn)氣泡，并不斷上升，而且還聚集成更大的氣泡穿過料層并破裂。整個料層呈現(xiàn)沸騰狀態(tài)。鼓泡流化床存在明顯的分界面，其上部為稀相區(qū)，包括床層表面至流化床出口間的區(qū)域，也稱為自由空間或懸浮段。下部為密相區(qū)，也稱為沸騰段。紊（湍）流流化床：隨著氣流速度繼續(xù)上升到一定數(shù)值，固體顆粒開始流動，床層分界面逐漸消失，固體顆粒不斷被帶走，以顆粒團的形式上下運動，產(chǎn)生高度的返混。此時的氣流速度為床料終端速度?？焖倭骰玻寒?dāng)氣流速度進一步增大，固體顆粒被氣流均勻帶出床層。此時氣流速度大于固體顆粒的終端速度，床內(nèi)顆粒濃度基本相等。床內(nèi)顆粒濃度呈上稀下濃狀態(tài)。循環(huán)流化床的上升段屬于快速流化床。快速流態(tài)化的主要特征為床層壓降用于懸浮和輸送顆粒并使顆粒加速，單位高度床層壓降沿床層高度不變。氣力輸送：分為密相氣力輸送和稀相氣力輸送。對于前者，床內(nèi)顆粒濃度變稀，并呈上下均勻分布狀態(tài)，其單位高度床層壓降沿床層高度不變。增大氣流速度，床層壓降減小。對于后者，增大氣流速度，床層壓降上升。密相氣力輸送的典型特征為：床層壓降用于輸送顆粒并克服氣、固與壁面的摩擦。稀相氣力輸送的床層壓降主要受摩擦壓降支配。由上述燃燒分類可知，鏈條爐排爐采用的是固定床燃燒方式，而煤粉爐則采用了最稀相的懸浮燃燒方式。二、循環(huán)流化床的特點：典型循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)如圖所示，其基本流程為：煤和脫硫劑送入爐膛后，迅速被大量惰性高溫物料包圍，著火燃燒，同時進行脫硫反應(yīng)，并在上升煙氣流的作用下向爐膛上部運動，對水冷壁和爐內(nèi)布置的其他受熱面放熱。粗大粒子進入懸浮區(qū)域后在重力及外力作用下偏離主氣流，從而貼壁下流。氣固混合物離開爐膛后進入高溫旋風(fēng)分離器，大量固體顆粒（煤粒、脫硫劑）被分離出來回送爐膛，進行循環(huán)燃燒。未被分離出來的細(xì)粒子隨煙氣進入尾部煙道，以加熱過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，經(jīng)除塵器排至大氣。1、低溫的動力控制燃燒：由于循環(huán)流化床燃燒溫度水平比較低，一般在850－900℃之間，其燃燒反應(yīng)控制在動力燃燒區(qū)內(nèi)，并有大量固體顆粒的強烈混合，這種情況下的燃燒速度主要取決于化學(xué)反應(yīng)速度，也就是決定于溫度水平，而物理因素不再是2、高速度、高濃度、高通量的固體物料流態(tài)化循環(huán)過程：循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的物料參與了爐膛內(nèi)部的內(nèi)循環(huán)和由爐膛、分離器和返料裝置所組成的外循環(huán)兩種循環(huán)，整個燃燒過程以及脫硫過程都是在這兩種循環(huán)運動過程中逐步完成的。3、高強度的熱量、質(zhì)量和動量傳遞過程：在循環(huán)流化床鍋爐中可以人為改變爐內(nèi)物料循環(huán)量，以適應(yīng)不同的燃燒工況。物料分離系統(tǒng)是循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特征，大量物料參與循環(huán)實現(xiàn)整個爐膛內(nèi)的控制燃燒過程，是循環(huán)流床鍋爐區(qū)別于鼓泡流化床鍋爐的根本特點，因為鼓泡流化床鍋爐的燃燒主要發(fā)生在床內(nèi)。所以循環(huán)流床鍋爐燃燒必須具備的三個條件是：（1）要保證一定的流體速度，而且還要保證物料粒度處于適當(dāng)?shù)?、使床層在快速流區(qū)域的粒度。（2）要有足夠的物料分離。（3）要有物料回送，要有充分的措施以維持物料的平衡。三、顆粒的夾帶、揚析當(dāng)床層流動轉(zhuǎn)到紊流流化床時，密相床層和稀相床層的界面開始模糊，顆粒夾帶量明顯增加。當(dāng)氣流通過顆粒層時，一些終端速度小于床層表觀氣速的細(xì)顆粒將被上升氣流帶走，這一過程稱為揚析。，由于揚析過程中更多顆粒被夾帶著離開床層，其中終端速度大于床層表觀氣速的顆粒經(jīng)過一定的分離高度后會陸續(xù)返回床層，因此存在著輸送分離高度TDH。此過程就是我們通常所說的循環(huán)流化床的內(nèi)循環(huán)。在分離高度TDH以上的空間，顆粒濃度不再降低，床層表面至TDH之間的空間稱為自由空間，燃用寬篩分的燃煤流化床鍋爐，其爐膛出口高度通常低TDH，因此同時存在著夾帶和揚析現(xiàn)象。發(fā)生揚析現(xiàn)象的顆粒的來源有三個：①給煤中的細(xì)顆粒；②煤在揮發(fā)份析出階段破碎形成的細(xì)顆粒；③在煤燃燒的同時，由于磨損造成的細(xì)顆粒。四、寬篩分顆粒特性1、寬篩分顆粒定義：循環(huán)流化床（氣固流化床）床料中的顆粒通常是料徑由小到大的寬篩分布，由于顆粒的直徑不同，其流動工況和規(guī)律也各不相同。這樣就需要示出顆粒大小的分布規(guī)律，利用此規(guī)律來研究兩相流動和燃燒，或者把分散相顆粒直徑示平均值，以平均直徑來代表分散相顆粒群的運動規(guī)律，粒徑的分布規(guī)律是一個重要特性。除了要知道顆粒尺寸的分布規(guī)律外，還要了解各顆粒所占表面積的分布規(guī)律擴各顆粒重量的分布規(guī)律。2、寬篩分顆粒分類：Geldart根據(jù)在常溫常壓下對于一些典型固體顆粒的氣固流態(tài)特性的分析，提出了一種顆粒分類法，即根據(jù)顆粒平均粒徑和顆粒與氣體的密度差的關(guān)系分類。依照這種分類法，所有的固體顆粒均可被分為A、B、C、D四類。如上圖所示，為Geldart的顆粒分類圖。C類顆粒這類顆粒粒度很細(xì)，一般都小于20μm，顆粒間相互作用力很大，很難流態(tài)化。A類顆粒這類顆粒粒度比較細(xì)。一般為20～90μm，通常很易流化。B類顆粒這類顆粒具有中等粒度，粒度范圍為90～650μm，具有良好的流化性能。它在流體速度達到臨界流化速度后就會發(fā)生鼓泡現(xiàn)象。D類顆粒這類顆粒粒度通常具有較大在粒度和密度，并且在流化狀態(tài)時顆?；旌闲阅茌^差。大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的床料和燃料均屬于D類顆粒。3、寬篩分顆粒流化時的動力特性（1）密度小于流體密度的物體浮在床層表面，密度大于流體密度的物體會下沉。（2）床表面保持水平，形狀保持容器的形狀。（3）在任一高度的靜壓近似等于在此高度上單位床截面內(nèi)固體顆粒的重量。（4）床內(nèi)顆粒混合良好，加熱床層時所有床料溫度基本均勻。（5）床內(nèi)固體顆粒可以象流體一樣從底部或側(cè)面的孔中排出。（6）幾個流化床底部聯(lián)通后，床層高度自動保持同一水平高度。四、循環(huán)流化床內(nèi)的傳熱一、在循環(huán)流化床中存在著各種不同的傳熱過程：（1）顆粒與氣流之間的傳熱。（2）顆粒與顆粒之間的傳熱。（3）整個氣固多相流與受熱面之間的傳熱。（4）氣固多相流與入床氣流間的傳熱。以下為循環(huán)流化床各部位的傳熱系數(shù)表：位置（部位）傳熱面方位傳熱系數(shù)［W/(m2?K)］可能出現(xiàn)的問題二次風(fēng)下部水平或豎直300－500腐蝕、剝蝕、磨損、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能差，阻礙顆粒間橫向混合。二次風(fēng)上部豎直150－250傳熱較好的受熱面二次風(fēng)上部懸吊受熱面豎直150－250輕微剝蝕、磨損、減少顆粒間橫向混合。五、影響循環(huán)流化床傳熱的各種因素：1、氣體物理性質(zhì)的影響：氣膜厚度及顆粒與表面的接觸熱阻對傳熱起到主要作用。另外，氣體密度增加，傳熱系數(shù)增大；氣體粘度增大，傳熱系數(shù)減?。粴怏w導(dǎo)熱系數(shù)增大，傳熱系數(shù)增大。2、固體顆粒物理特性的影響（1）固體顆粒尺寸的影響：對于小顆粒床，傳熱系數(shù)隨固體顆粒平均直徑增大而減??；對于大顆粒床，傳熱系數(shù)隨固體顆粒平均直徑增大而增大。（2）固體顆粒密度的影響：傳熱系數(shù)隨固體顆粒密度增大而增大。（3）球形度及表面狀態(tài)的影響：球形和較光滑的顆粒，傳熱系數(shù)較高。（4）固體顆粒導(dǎo)熱系數(shù)的影響：影響較小。（5）固體顆粒粒度分布的影響：對于小顆粒床，粒徑越小，傳熱系數(shù)越大；對于大顆粒床，粒徑越大，傳熱系數(shù)越大。3、化風(fēng)速的影響：對于循環(huán)流化床的密相區(qū)，傳熱系數(shù)隨流化風(fēng)速的增大而減小。對于循環(huán)流化床的稀相區(qū)，傳熱系數(shù)隨流化風(fēng)速的增大而增大。4、床溫對傳熱系數(shù)的影響：床與傳熱面間的傳熱系數(shù)隨床溫的升高而升高。5、管壁溫度的影響：傳熱系數(shù)隨壁溫的升高成線性規(guī)律地增大。6、固體顆粒濃度的影響：床層顆粒濃度是影響循環(huán)流化床床層與床壁面?zhèn)鳠嶙钪饕囊蛩刂弧鳠嵯禂?shù)隨床層顆粒濃度的增加而顯著增加。7、床層壓力的影響：床層壓力增大，傳熱系數(shù)增加。六、循環(huán)流化床內(nèi)的燃燒過程1、煤粒送入循環(huán)流化床內(nèi)迅速受到高溫物料和煙氣的輻射而被加熱，首先水分蒸發(fā)，然后煤粒中的揮發(fā)份析出并燃燒、最后是焦炭的燃燒。其間伴隨著煤粒的破碎、磨損，而且揮發(fā)份析出燃燒過程與焦炭燃燒過程都有一定的重疊。煤粒在流化床中的燃燒過程如圖所示。循環(huán)流化床內(nèi)沿高度方向可以分為密相床層和稀相空間，密相床層運行在鼓泡床和紊流床狀態(tài)。循環(huán)流化床內(nèi)絕大部分是惰性的灼熱床料，其中的可燃物只占很小的一部分。這些灼熱的床料成為煤顆粒的加熱源，在加熱過程中，所吸收的熱量只占床層總熱容量的千分之幾，而煤粒在10秒鐘左右就可以燃燒（顆粒平均直徑在0～8mm），所以對床溫的影響很小。2、循環(huán)流化床內(nèi)煤的燃料著火流化床內(nèi)燃料著火的方式，固體質(zhì)點表面溫度起著關(guān)鍵作用，是產(chǎn)生著火的點灶熱源，這類固體近質(zhì)點可以是細(xì)煤粒，也可以是經(jīng)分離后的高溫灰?；蛘呤遣硷L(fēng)板上的床料。當(dāng)固體質(zhì)點表面溫度上升時，煤顆粒會出現(xiàn)迅猛著火。另外，顆粒直徑大小對著火也有很大的影響，對一定反應(yīng)能力的煤種，在一定的溫度水平之下，有一臨界的著火粒徑，小于這個顆粒直徑，因為散熱損失過大，燃料顆粒就不能著火，逸出爐膛。3.

循環(huán)流化床內(nèi)煤的破碎特性煤在流化床內(nèi)的破碎特性是指煤粒在進入高溫流化床后粒度急劇減小的一種性質(zhì)。但引起粒度減小的因素還有顆粒與劇烈運動的床層間磨損以及埋管受熱面的碰撞等。影響顆粒磨損的主要因素是顆粒表面的結(jié)構(gòu)特性、機械強度以及外部操作條件等。磨損的作用貫穿于整個燃燒過程。煤粒進入流化床內(nèi)時，受到熾熱床料的加熱，水份蒸發(fā)，當(dāng)煤粒溫度達到熱解溫度時，煤粒發(fā)生脫揮發(fā)份反應(yīng)，對于高揮發(fā)份的煤種，熱解期間將伴隨一個短時發(fā)生的擬塑性階段，顆粒內(nèi)部產(chǎn)生明顯的壓力梯度，一旦壓力超過一定值，已經(jīng)固化的顆粒表層可能會崩裂而形成破碎；對低揮發(fā)份煤種，塑性狀態(tài)雖不明顯，但顆粒內(nèi)部的熱解產(chǎn)物需克服致密的孔隙結(jié)構(gòu)都能從煤粒中逸出，因此顆粒內(nèi)部也會產(chǎn)生較高的壓力，另外，由于高溫顆粒群的擠壓，顆粒內(nèi)部溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力，這種熱應(yīng)力都會引起煤顆粒破碎。煤粒破碎后會形成大量的細(xì)小粒子，特別是一些可揚析粒子會影響鍋爐的燃燒效率。細(xì)煤粒一般會逃離旋風(fēng)分離器，成為不完全燃燒損失的主要部分。破碎分為一級破碎和二級破碎，一級破碎是由于揮發(fā)份逸出產(chǎn)生的壓力和孔隙網(wǎng)絡(luò)中揮發(fā)份壓力增加而引起的。二級破碎是由于作為顆粒的聯(lián)結(jié)體------形狀不規(guī)則的聯(lián)結(jié)“骨架”（類似于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）被燒斷而引起的破碎。煤的破碎發(fā)生的同時也會發(fā)生顆粒的膨脹，煤的結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大的變化。一般破碎和膨脹受下列因素的影響：揮發(fā)份析出量；在揮發(fā)份析出時，碳水化合物形成的平均質(zhì)量；顆粒直徑；床溫；在煤結(jié)構(gòu)中有效的孔隙數(shù)量；母粒的孔隙結(jié)構(gòu)等。4、循環(huán)流化床的脫硫與氮氧化物的排放控制SO2是一種嚴(yán)重危害大氣環(huán)境的污染物，SO2與水蒸汽進行化學(xué)反應(yīng)形成硫酸，和雨水一起降至地面即為酸雨。NOX包括NO、NO2、NO3三種，其中NO也是導(dǎo)致酸雨的主要原因之一，同時它還參加光化學(xué)作用，形成光化學(xué)煙霧，還造成了臭氧層的破壞。煤加熱至400℃FeS2

+2H2

→2H2S+Fe

H2S

+

O2→H2

+SO2對SO2形成影響最大的因素是床溫和過量空氣系數(shù)，床溫升高、過量空氣系數(shù)降低則SO2越高。循環(huán)流床燃燒過程中最常用的脫硫劑就石灰石，當(dāng)床溫超過其煅燒溫度時，發(fā)生煅燒分解反應(yīng)：

CaCO3→CaO

+

CO2

─183KJ/mol脫硫反應(yīng)方程式為：

CaO+

SO2+1/2O2

→CaSO4影響循環(huán)流化床脫硫效率的各種因素：（1）Ca/S摩爾比的影響Ca/S摩爾比是影響脫硫效率的首要因素，脫硫效率在Ca/S低于2.5時增加很快，而繼續(xù)增大Ca/S比或脫硫劑量時，脫硫效率增加得較少。循環(huán)流化床運行時Ca/S摩爾比一般在1.5－2.5之間。（2）床溫的影響床溫的影響主要在于改變了脫硫劑的反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物分布及孔隙堵塞特性，從而影響脫硫率和脫硫劑利用率。床溫在900℃左右達到（3）粒度的影響采用較小的脫硫劑粒度時，循環(huán)流化床脫硫效果較好。（4）氧濃度的影響脫硫與氧濃度關(guān)系不大，而提高過量空氣系數(shù)時脫硫效率總是提高的。（5）床內(nèi)風(fēng)速的影響對一定的顆粒粒度，增加風(fēng)速會使脫硫效率降低。（6）循環(huán)倍率的影響循環(huán)倍率越高，脫硫效率越高。（7）SO2在爐膛停留時間的影響脫硫時間越長對效率來說越不利，應(yīng)該保證SO2在床內(nèi)停留時間不少于2－4秒。（8）負(fù)荷變化的影響當(dāng)循環(huán)流化床負(fù)荷變化在相當(dāng)大的范圍內(nèi)時，脫硫效率基本恒定或略有升降。（9）其它因素的影響床壓的影響：增加壓力可以改善脫硫效率，并且能夠提高硫酸鹽化反應(yīng)速度。煤種的影響：灰份對脫硫效率并無不利影響。（10）給料方式的影響石灰石與煤同點給入時脫硫效率最高。雖然循環(huán)流化床的脫硫作用很強，但在床溫達到850℃，即脫硫效率最高的溫度時，NOX的生成量卻最大，對環(huán)境造成極大的破壞。這是我們所不愿看到的。所以一定要把床溫控制在850－900（七）循環(huán)流化床的優(yōu)點1、燃料適應(yīng)性強由于循環(huán)流化床中的燃料僅占床料的1%－3%，不需要輔助燃料而燃用任何燃料，可以燃用各種劣質(zhì)煤及其它可燃物，特別包括煤矸石、高硫煤、高灰煤、高水分煤、煤泥、垃圾等，可以解決令人頭疼的環(huán)境污染問題。2、燃燒效率高循環(huán)流化床比鼓泡床流化床燃燒效率高，燃燒效率通常在97%以上，基本與煤粉相當(dāng)。3、脫硫率高循環(huán)流化床的脫硫方式是最經(jīng)濟的方式之一，其脫硫率可以達到90%。4、氮氧化物排放低這是循環(huán)流化床另外一個非常吸引人的特點。其主要原因是：一低溫燃燒，燃燒溫度一般控制在850－900℃之間，空氣中的氮氮一般不會生成NOX；二分段燃燒，抑制5、燃燒強度高，爐膛截面積小這是循環(huán)流化床的主要優(yōu)點之一。其截面熱負(fù)荷約為3－6MW/m2，接近或高于煤粉爐。6、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)速度快這主要上相對于煤粉爐來說的。其原因是循環(huán)流床內(nèi)床料的蓄熱能力非常大，不會象煤粉爐那樣低負(fù)荷時需投油槍助燃，最大的好處在于可以壓火熱備用，熄火后可以馬上熱態(tài)啟動，比煤粉爐有更好的調(diào)峰能力。循環(huán)流化床的負(fù)荷調(diào)節(jié)比可達（3－4）：1，其調(diào)節(jié)速率可達4%－5%。7、易于實現(xiàn)灰渣綜合利用由于其灰渣含炭量較低，屬于低溫?zé)?，有著更大的利用價值。8、燃料預(yù)處理系統(tǒng)簡單其燃料的粒度一般小于12mm,破碎系統(tǒng)比煤粉爐更為簡化。八、(一)以XX鍋爐廠為代表的75t/h循環(huán)流化床鍋爐與以東方鍋爐廠為代表的440t/h循環(huán)流化床鍋爐的比較1、前者旋風(fēng)分離器為中溫分離，其工質(zhì)溫度在425℃與450℃之間。由于分離器溫度低，可以采用較薄的保溫層，大縮短鍋爐啟動時間，在保溫相同的條件下，減小散熱損失，分離器內(nèi)部不會發(fā)生二次燃燒，也不會超溫結(jié)焦。但分離器處的煙所含物料量較大，固體顆粒也較粗，增加了過熱器的磨損。后者旋風(fēng)分離器為高溫汽冷式，其床溫與床溫相差不大，旋風(fēng)分離器布置有膜式結(jié)構(gòu)過熱器。外殼由汽冷彎制、焊裝而成，取消了絕熱旋風(fēng)分2、調(diào)整循環(huán)灰量是前者燃燒調(diào)整的關(guān)鍵和調(diào)節(jié)床溫的重要手段；而后者調(diào)整床溫的主要手段是調(diào)整風(fēng)煤配比和一次風(fēng)風(fēng)量，一旦正常運行，循環(huán)灰量是恒定的。3、由于容量的差異，前者的蒸發(fā)吸熱量比重比較大，所以在爐膛內(nèi)布置了部分蒸發(fā)管束。后者過熱吸熱量比較大，在爐膛內(nèi)布置屏式過熱器和屏式再熱器用來吸收爐膛的輻射熱；另外由于后者熱負(fù)荷太大，在爐膛設(shè)置了中間隔墻，以增加蒸發(fā)吸熱量。4、給煤方式不同。前者設(shè)置了前置式和后置式給煤機，給煤機分為皮帶式給煤機和埋刮式給煤機兩種，給煤時先啟動后置式給煤機，正常后再啟動前置式給煤機。始終控制后置式給煤轉(zhuǎn)速大于前置式給煤機。后者全部采用皮帶式給煤機，而且給煤點全部布置在前墻。前者的后墻給煤時采用回料閥給煤系統(tǒng)，這樣煤在爐膛內(nèi)能夠充分混合并可以對煤進行預(yù)先加熱，但當(dāng)煤種水分太少時會出現(xiàn)煤提前燃燒造成燒烘壞輸煤管。5、冷渣器種類不同。前者往往采用螺旋輸送式冷渣器，其螺旋葉片軸為空心軸，內(nèi)部通冷卻水，外殼也是雙層結(jié)構(gòu)，中間有水通過，爐渣進入冷渣器后，一邊被螺旋攪拌輸送，一邊被軸內(nèi)和外殼層內(nèi)流動的冷卻水冷卻。這種冷渣器的主要問題在于葉片容易變形，造成卡住或機械故障；在絞籠進口和外壁處易磨損，導(dǎo)致水夾套磨穿漏水，冷渣器內(nèi)的灰易結(jié)塊，增加了灰處理的難度，不可以進行選擇性排渣。這種冷渣器的好處是：由于不往冷渣器內(nèi)送風(fēng)，灰渣發(fā)生燃燒的可能性很小。后者采用多倉風(fēng)水冷選擇流化床式冷渣器，這種冷渣器的優(yōu)點是：可以實現(xiàn)選擇性排放灰渣，是補充循環(huán)物料的技術(shù)措施之一；灰渣的冷卻效果較好；提高了進入爐膛內(nèi)的二次內(nèi)溫度，加熱了給水溫度，提高了鍋爐熱效率；缺點是：冷渣器內(nèi)埋管易磨損，所以必須采取嚴(yán)格的防磨措施；灰渣易再次燃燒，造成結(jié)渣；風(fēng)系統(tǒng)與一次風(fēng)共用時容易影響一次風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。（二）循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)煤粉鍋爐在結(jié)構(gòu)與運行方面的區(qū)別：1、燃燒室底部布風(fēng)板，其主要作用是流化風(fēng)均勻地流入料層，并使床料流化。對布風(fēng)板的要求是：在保證布風(fēng)均勻地條件下在，豐風(fēng)板壓降越低越好。2、床料循環(huán)系統(tǒng)：是由高溫旋風(fēng)分離器和飛灰回送裝置組成，其作用是把飛灰中粒徑較大、含炭量高的顆?；厥罩匦滤腿霠t內(nèi)燃燒。3、入爐煤粒大。4、循環(huán)灰參數(shù)對鍋爐運行的影響：循環(huán)流化床鍋爐運行時，其單位時間內(nèi)的循環(huán)灰量可高達同單位時間內(nèi)燃煤量20－40倍。由于灰的熱容大得多，因此循環(huán)灰對燃燒室下部的溫度平衡有很大影響，循環(huán)流化床鍋爐燃燒室下部一般衛(wèi)燃帶或根本不布置受熱面，煤粒燃燒產(chǎn)生的熱量則由煙氣和循環(huán)灰共同帶走。而在煤粉爐中，煤粉的燃燒產(chǎn)生的熱量是由煙氣和工質(zhì)帶走的。在煤粉爐中，蒸發(fā)受熱面的出力主要取決于爐膛溫度，而在循環(huán)流化床鍋爐中，溫度基本不隨負(fù)荷變化，運行中煙氣攜帶的飛灰顆粒量成為影響蒸發(fā)受熱面的重要因素。因此，循環(huán)流化床鍋爐可以從熱量平衡和飛灰循環(huán)倍率兩個方面來調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷。5、控制系統(tǒng)要求高。由于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)流態(tài)化工況、燃燒過程較煤粉爐復(fù)雜，加之有飛灰循環(huán)，因此其控制系統(tǒng)較同等容量的煤粉爐要求高。九、循環(huán)流化床鍋爐目前存在的主要問題1、爐膛、分離器和回送裝置及其之間的膨脹和密封問題。由于流化床其表面附著一層厚厚的耐磨材料與保溫材料并且各個部位受熱時間和程度不完全一致，所以會產(chǎn)生熱應(yīng)力而造成膨脹不均，導(dǎo)致出現(xiàn)顆粒外漏現(xiàn)象。2、由于設(shè)計和施工工藝不當(dāng)造成的磨損問題。鍋爐部件的磨損主要與風(fēng)速、顆粒濃度以及流場的不均勻性有關(guān)，研究表明：磨損與風(fēng)速的3.6次方和濃度成正比。爐膛、分離器和回送裝置內(nèi)由于大量高濃度物料的循環(huán)流動，一些局部位置，如煙所改變方向的地方會開始磨損，然后逐漸擴大到整個爐膛。3、飛灰含炭量高的問題。對于循環(huán)流化床來說，其底渣含炭量較低，但其最佳脫硫溫度的限制，飛灰含炭量卻比較高。4、N2O排放較高。流化床燃燒技術(shù)可有效抑制NOX、SO2的排放，但流化床低溫燃燒是產(chǎn)生N2O最主要的原因。5、廠用電率高。由于循環(huán)流化床鍋爐具有布風(fēng)板、分離器結(jié)構(gòu)和爐料層的存在煙風(fēng)阻力比煤粉爐大得多，相應(yīng)的通風(fēng)電耗也較高。目前我國采用不同的分離器及循環(huán)模式，形成了20、35、65、75t/h系列循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品，現(xiàn)在的主力機組是35t/h和75t/h鍋爐，220t/h類型鍋爐和440t/h也陸續(xù)投入運營。其中尤其是哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠和上海鍋爐廠三大制造廠家為代表的產(chǎn)品已經(jīng)開始制造配135MW級發(fā)電機組的大型循環(huán)流床鍋爐正趨于成熟。日前，在四川白馬電廠的300MW循環(huán)流化床示范工程已經(jīng)正式動工建設(shè)，標(biāo)志著我國循環(huán)流化床鍋爐朝大型化發(fā)展。但大型循環(huán)流化床鍋爐在保證鍋爐的吸熱量的前提下如何布置受熱面、各部件的防磨、脫硫率的提高等問題也變得越來越突出，國外研究表明：循環(huán)流化床的單機容量以400MW為宜。循環(huán)流化床鍋爐另外一個發(fā)展方向是增壓循環(huán)流化流床燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，它具有優(yōu)良的環(huán)保性和高循環(huán)效率性。其主要技術(shù)特點是：（1）系統(tǒng)壓力（1.2－1.5MPa）增加，氣固兩相的接觸和反應(yīng)明顯改善，增加了氣體和細(xì)粒子在床內(nèi)的停留時間，提高了燃燒效率和脫硫率，其他煙氣污染的排放也達到了很低的水平。（2）可與燃?xì)廨啓C配合構(gòu)成蒸汽－燃?xì)饴?lián)合循環(huán)系統(tǒng)，使發(fā)電效率提高幾個百分點（3）燃燒室截面熱負(fù)荷可提高一個數(shù)量級，爐內(nèi)受熱面的傳熱系數(shù)也大為提高，鋼材消耗量明顯降低。

循環(huán)流化床鍋爐的計算機控制系統(tǒng)

隨著計算機技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在在大型火電機組中的應(yīng)用越來越廣泛?，F(xiàn)在在火電廠中應(yīng)用最廣泛的是DCS即DisytributedControlSystem的簡稱，即微機分散控制系統(tǒng)。這是一種基于控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、圖形顯示技術(shù)的控制系統(tǒng)。用來對火電生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。它使得系統(tǒng)控制危險性分散、可靠性高、投資減小、維護方便。實現(xiàn)集中監(jiān)視、操作和管理。使得管理與現(xiàn)場分離，管理更能綜合化和系統(tǒng)化，采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，這是DCS的關(guān)鍵技術(shù)，它使得控制與管理都具實時性，并能隨時解決系統(tǒng)的擴充與升級問題。這種控制技術(shù)在煤粉鍋爐中取得了很好的應(yīng)用效果。近年來，隨著大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展，DCS也不無例外的應(yīng)用在了這種燃燒方式中來。循環(huán)流化床鍋爐和煤粉鍋爐一樣，在燃燒過程中，各項技術(shù)指標(biāo)都要求限定在一定范圍內(nèi)。為了保證燃燒過程的穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟運行，在應(yīng)用中不僅采用了先進的變頻調(diào)整技術(shù)與計算機技術(shù)，各DCS廠商還應(yīng)用了人工智能控制技術(shù)。國內(nèi)比較成熟的廠商有新華、和利時等。國外有ABB、HONEYWELL、SIMENSE等。DCS自動化主要有以下四個方面組成：熱工檢測、模擬量控制、順序控制和熱工保護。DCS能否穩(wěn)定運行不僅和所采用的硬件有關(guān)，還和設(shè)計者的設(shè)計思想有關(guān)。鍋爐的燃燒控制

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒過程是一個復(fù)雜的物理過程，對于自動控制來說是一個復(fù)雜的多變耦合系統(tǒng)。循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制的主要目的就是解決鍋爐熱負(fù)荷與出力之間的及時匹配。由于循環(huán)流化床鍋爐的特殊的燃燒方式，不僅要考慮其熱遲滯性，還要考慮其床層溫度、床層差壓和回料量的變化，以及為控制二氧化硫的排放加入石灰石后對燃燒工況的影響等。一個典型的循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制應(yīng)包括以下功能：負(fù)荷指令；主汽壓調(diào)節(jié)；床層溫度調(diào)節(jié)；床層差壓調(diào)節(jié)；給煤量調(diào)節(jié)；一次風(fēng)量調(diào)節(jié)；二次風(fēng)量調(diào)節(jié)；爐膛壓力調(diào)節(jié)；石灰石量調(diào)節(jié)；高壓流化風(fēng)量調(diào)節(jié)；啟動燃燒器燃油流量調(diào)節(jié)；啟動燃燒器風(fēng)量調(diào)節(jié)；播煤風(fēng)量調(diào)節(jié)；底灰排放量、溫度調(diào)節(jié)。其控制流程如下：通過蒸汽母管的壓力（經(jīng)過蒸汽母管壓力調(diào)節(jié)器處理后）和蒸汽實際流量（經(jīng)過溫度修正）得出鍋爐的負(fù)荷指令，作為一個燃料、氧量控制、床溫、一次風(fēng)量的遠方給定值進行控制。在控制燃料量的同時也引入了床溫的控制。根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特點，其燃燒控制系統(tǒng)又分為：1、燃料控制系統(tǒng)；2、送風(fēng)及爐膛壓力控制系統(tǒng)；3、床溫控制系統(tǒng)；4、床壓控制系統(tǒng)。燃料控制系統(tǒng)鍋爐主控系統(tǒng)發(fā)出的燃料指令即是總?cè)剂现噶?，通過與總風(fēng)量比較后取小值作為調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，保證鍋爐指令增加時風(fēng)量始終大于燃料量，也同時保證了先加風(fēng)后加燃料、先減燃料后減風(fēng)。調(diào)節(jié)器輸出煤、石灰石給定值指令?？偯毫咳∷新涿汗苊毫恐希瑔尤紵骱惋L(fēng)道燃燒器燃油流量之合經(jīng)折算成相應(yīng)煤量后，加上總煤量作為總?cè)剂狭?。這樣才能保證燃燒的安全和輸入、輸出量的平衡。2、送風(fēng)及爐膛壓力控制系統(tǒng)鍋爐主控系統(tǒng)發(fā)出的風(fēng)量指令即為總風(fēng)量指令?？傦L(fēng)量中一、二次風(fēng)所占比例最大，同時一次風(fēng)和二次風(fēng)直接影響鍋爐的運行及燃燒工況。所以，總風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過改變一、二次風(fēng)量的調(diào)節(jié)指令來保證鍋爐所需配風(fēng)（其中一次風(fēng)量應(yīng)是經(jīng)過床溫調(diào)節(jié)補償過的）。鍋爐主控系統(tǒng)得到的總風(fēng)量指令與燃料量測量值進行交叉限制后（取大值）作為總風(fēng)量控制系統(tǒng)的給定值，以保證負(fù)荷增加時先加風(fēng)后加燃料、負(fù)荷減小時先減燃料后減風(fēng)的要求，從而保證一定的過?？諝庀禂?shù)。在爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，爐膛出口壓力測量值與給定值一起送入PID中進行運算，運算結(jié)果動作引風(fēng)機耦合器（或調(diào)節(jié)擋板）執(zhí)行器，從而控制爐膛出口壓力滿足機組運行要求。由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒的特殊性，一次風(fēng)量和二次風(fēng)量發(fā)生變化時，需經(jīng)過一段時間爐膛出口壓力才發(fā)生變化，因此必須把總風(fēng)量（一次風(fēng)機出口風(fēng)量和二次風(fēng)總風(fēng)量之和）的微分量作為前饋信號送入PID控制輸出中，以提高一、二次風(fēng)量變化時控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。3、床溫控制系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐的最佳運行床溫為850℃－900℃床溫調(diào)節(jié)的目的是優(yōu)化和減少煙氣中SO2的含量，影響循環(huán)流化床床溫的因素很多，如給煤量、石灰石供給量、排渣量、一次風(fēng)量、二次風(fēng)量、返料風(fēng)量等。給煤量主要用來調(diào)節(jié)主汽壓力，床溫對給煤調(diào)節(jié)的影響要求并不高，因此給煤量僅為調(diào)節(jié)床溫的手段之一。石灰石供給量對床溫的影響比較小，且其影響也可間接體現(xiàn)在給煤量上，故在構(gòu)造床溫控制系統(tǒng)時不考慮石灰石的影響。排渣量主要用來控制床層厚度，若床層厚度基本恒定則排渣量對床溫的影響也可不予考慮?？刂拼矞氐淖詈檬侄问峭ㄟ^再分配燃燒室不同燃燒風(fēng)風(fēng)量而總風(fēng)量不變保持最佳的床溫。床溫測量值來自于爐膛密相區(qū)下部床溫的平均值。4、床壓控制系統(tǒng)床壓是燃燒室內(nèi)密相區(qū)床料厚度的具體表現(xiàn)，料層過厚時，床料的流化狀態(tài)就會變差或不能流化影響爐內(nèi)的燃燒工況，嚴(yán)重時會造成燃燒室內(nèi)局部結(jié)焦。為保證床料的正常流化，在床料高時須加大流化風(fēng)量，從而增大了輔機的電耗。料層薄時，會對布風(fēng)板上的設(shè)備如風(fēng)帽、床溫測點等磨損加大或使其過熱損壞。并且，料層薄時，爐內(nèi)的傳熱會惡化不能維持正常的負(fù)荷需求。因此床料厚度的變化直接影響到鍋爐的安全及經(jīng)濟運行，料層厚度與床壓具有一一對應(yīng)關(guān)系。因此，料層厚度調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)床壓來實現(xiàn)。

下圖是床料厚度與床壓的對應(yīng)關(guān)系：

床壓在爐膛密相區(qū)通過差壓進行測量，大型循環(huán)流化床鍋爐一般分左、右兩側(cè)，該測量平均值作為床壓的測量值，此信號與由運行人員設(shè)置的床壓給定值相比較后，通過調(diào)節(jié)器控制投用的冷渣器進渣調(diào)門的開度，改變?nèi)紵覡t床排渣量，從而維持床壓在給定值。鍋爐的各輸入、輸出參數(shù)具有很大的延時，且各參數(shù)是在實時變化的，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。因此，必須加入大量的補償和修正，使其達到自適應(yīng)控制。以保證鍋爐運行的機動性、經(jīng)濟性和安全性。

給水、蒸汽系統(tǒng)的控制

循環(huán)流化床鍋爐的汽水系統(tǒng)與常規(guī)的煤粉鍋爐差異不大，其控制系統(tǒng)的設(shè)計也大同小異。大型循環(huán)流化床鍋爐多是單元制機組，給水、蒸汽系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)也比較成熟。和常規(guī)的煤粉鍋爐一樣，也分為汽包水位的調(diào)節(jié)和過熱、再熱蒸汽的調(diào)節(jié)。汽包水位的調(diào)節(jié)（1）汽包水位的穩(wěn)定程度反映了給水流量與蒸汽流量之間的平衡關(guān)系。鍋爐汽包的水位一般規(guī)定在汽包中心線以下100~200mm處，允許波動范圍為±50mm。汽包水位的高低直接影響鍋爐的安全運行和蒸汽品質(zhì)。水位過高，汽包的汽空間就會減小，破壞了汽水分離裝置的正常工作，使蒸汽帶水過多，會使汽輪機的噴嘴、葉片結(jié)垢，嚴(yán)重時可能使汽輪機發(fā)生水沖擊而損壞設(shè)備。水位過低，鍋爐的水循環(huán)會被破壞或部分受熱面干燒而過熱損壞。對于大型鍋爐來講，汽包的汽、水空間相對較小，保持汽包水位在允許的范圍內(nèi)波動對整個機組的安全運行有著重要的意義。（2）為了保持汽包水位的穩(wěn)定，必須對給水流量進行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)時應(yīng)保持給水流量小范圍的波動，給水流量的劇烈波動不但會影響給水管道和省煤器的安全運行還會加重給水泵的負(fù)荷。給設(shè)備造成不必要的損壞。汽包鍋爐的汽水流程如下圖：鍋爐用水經(jīng)給水泵加壓后，在省煤器中吸熱后進入汽包。并經(jīng)過水循環(huán)管吸收爐膛中產(chǎn)生的熱量而變成汽水混合物在汽包中進行汽水分離產(chǎn)生飽和蒸汽，再經(jīng)過熱器加熱后生成合格的蒸汽到汽輪機中做功。通過蒸汽母管的壓力（經(jīng)過蒸汽母管壓力調(diào)節(jié)器處理后）和蒸汽實際流量（經(jīng)過溫度修正）得出鍋爐的負(fù)荷指令，作為一個燃料、氧量控制、床溫、一次風(fēng)量的遠方給定值進行控制。在控制燃料量的同時也引入了床溫的控制。根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特點，其燃燒控制系統(tǒng)又分為：1、燃料控制系統(tǒng)；2、送風(fēng)及爐膛壓力控制系統(tǒng)；3、床溫控制系統(tǒng)；4、床壓控制系統(tǒng)。燃料控制系統(tǒng)鍋爐主控系統(tǒng)發(fā)出的燃料指令即是總?cè)剂现噶?，通過與總風(fēng)量比較后取小值作為調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，保證鍋爐指令增加時風(fēng)量始終大于燃料量，也同時保證了先加風(fēng)后加燃料、先減燃料后減風(fēng)。調(diào)節(jié)器輸出煤、石灰石給定值指令。總煤量取所有落煤管煤量之合，啟動燃燒器和風(fēng)道燃燒器燃油流量之合經(jīng)折算成相應(yīng)煤量后，加上總煤量作為總?cè)剂狭?。這樣才能保證燃燒的安全和輸入、輸出量的平衡。2、送風(fēng)及爐膛壓力控制系統(tǒng)鍋爐主控系統(tǒng)發(fā)出的風(fēng)量指令即為總風(fēng)量指令?？傦L(fēng)量中一、二次風(fēng)所占比例最大，同時一次風(fēng)和二次風(fēng)直接影響鍋爐的運行及燃燒工況。所以，總風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過改變一、二次風(fēng)量的調(diào)節(jié)指令來保證鍋爐所需配風(fēng)（其中一次風(fēng)量應(yīng)是經(jīng)過床溫調(diào)節(jié)補償過的）。鍋爐主控系統(tǒng)得到的總風(fēng)量指令與燃料量測量值進行交叉限制后（取大值）作為總風(fēng)量控制系統(tǒng)的給定值，以保證負(fù)荷增加時先加風(fēng)后加燃料、負(fù)荷減小時先減燃料后減風(fēng)的要求，從而保證一定的過剩空氣系數(shù)。在爐膛壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，爐膛出口壓力測量值與給定值一起送入PID中進行運算，運算結(jié)果動作引風(fēng)機耦合器（或調(diào)節(jié)擋板）執(zhí)行器，從而控制爐膛出口壓力滿足機組運行要求。由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒的特殊性，一次風(fēng)量和二次風(fēng)量發(fā)生變化時，需經(jīng)過一段時間爐膛出口壓力才發(fā)生變化，因此必須把總風(fēng)量（一次風(fēng)機出口風(fēng)量和二次風(fēng)總風(fēng)量之和）的微分量作為前饋信號送入PID控制輸出中，以提高一、二次風(fēng)量變化時控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性。3、床溫控制系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐的最佳運行床溫為850℃－900床溫調(diào)節(jié)的目的是優(yōu)化和減少煙氣中SO2的含量，影響循環(huán)流化床床溫的因素很多，如給煤量、石灰石供給量、排渣量、一次風(fēng)量、二次風(fēng)量、返料風(fēng)量等。給煤量主要用來調(diào)節(jié)主汽壓力，床溫對給煤調(diào)節(jié)的影響要求并不高，因此給煤量僅為調(diào)節(jié)床溫的手段之一。石灰石供給量對床溫的影響比較小，且其影響也可間接體現(xiàn)在給煤量上，故在構(gòu)造床溫控制系統(tǒng)時不考慮石灰石的影響。排渣量主要用來控制床層厚度，若床層厚度基本恒定則排渣量對床溫的影響也可不予考慮。控制床溫的最好手段是通過再分配燃燒室不同燃燒風(fēng)風(fēng)量而總風(fēng)量不變保持最佳的床溫。床溫測量值來自于爐膛密相區(qū)下部床溫的平均值。4、床壓控制系統(tǒng)床壓是燃燒室內(nèi)密相區(qū)床料厚度的具體表現(xiàn)，料層過厚時，床料的流化狀態(tài)就會變差或不能流化影響爐內(nèi)的燃燒工況，嚴(yán)重時會造成燃燒室內(nèi)局部結(jié)焦。為保證床料的正常流化，在床料高時須加大流化風(fēng)量，從而增大了輔機的電耗。料層薄時，會對布風(fēng)板上的設(shè)備如風(fēng)帽、床溫測點等磨損加大或使其過熱損壞。并且，料層薄時，爐內(nèi)的傳熱會惡化不能維持正常的負(fù)荷需求。因此床料厚度的變化直接影響到鍋爐的安全及經(jīng)濟運行，料層厚度與床壓具有一一對應(yīng)關(guān)系。因此，料層厚度調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)床壓來實現(xiàn)。

床壓在爐膛密相區(qū)通過差壓進行測量，大型循環(huán)流化床鍋爐一般分左、右兩側(cè)，該測量平均值作為床壓的測量值，此信號與由運行人員設(shè)置的床壓給定值相比較后，通過調(diào)節(jié)器控制投用的冷渣器進渣調(diào)門的開度，改變?nèi)紵覡t床排渣量，從而維持床壓在給定值。鍋爐的各輸入、輸出參數(shù)具有很大的延時，且各參數(shù)是在實時變化的，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。因此，必須加入大量的補償和修正，使其達到自適應(yīng)控制。以保證鍋爐運行的機動性、經(jīng)濟性和安全性。給水、蒸汽系統(tǒng)的控制循環(huán)流化床鍋爐的汽水系統(tǒng)與常規(guī)的煤粉鍋爐差異不大，其控制系統(tǒng)的設(shè)計也大同小異。大型循環(huán)流化床鍋爐多是單元制機組，給水、蒸汽系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)也比較成熟。和常規(guī)的煤粉鍋爐一樣，也分為汽包水位的調(diào)節(jié)和過熱、再熱蒸汽的調(diào)節(jié)。汽包水位的調(diào)節(jié)（1）汽包水位的穩(wěn)定程度反映了給水流量與蒸汽流量之間的平衡關(guān)系。鍋爐汽包的水位一般規(guī)定在汽包中心線以下100~200mm處，允許波動范圍為±50mm。汽包水位的高低直接影響鍋爐的安全運行和蒸汽品質(zhì)。水位過高，汽包的汽空間就會減小，破壞了汽水分離裝置的正常工作，使蒸汽帶水過多，會使汽輪機的噴嘴、葉片結(jié)垢，嚴(yán)重時可能使汽輪機發(fā)生水沖擊而損壞設(shè)備。水位過低，鍋爐的水循環(huán)會被破壞或部分受熱面干燒而過熱損壞。對于大型鍋爐來講，汽包的汽、水空間相對較小，保持汽包水位在允許的范圍內(nèi)波動對整個機組的安全運行有著重要的意義。（2）為了保持汽包水位的穩(wěn)定，必須對給水流量進行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)時應(yīng)保持給水流量小范圍的波動，給水流量的劇烈波動不但會影響給水管道和省煤器的安全運行還會加重給水泵的負(fù)荷。給設(shè)備造成不必要的損壞。鍋爐用水經(jīng)給水泵加壓后，在省煤器中吸熱后進入汽包。并經(jīng)過水循環(huán)管吸收爐膛中產(chǎn)生的熱量而變成汽水混合物在汽包中進行汽水分離產(chǎn)生飽和蒸汽，再經(jīng)過熱器加熱后生成合格的蒸汽到汽輪機中做功。二、過熱、再熱蒸汽的調(diào)節(jié)過熱（再熱）蒸汽溫度是火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中的一個重要參數(shù)，保證過熱（再熱）汽溫蒸汽溫度穩(wěn)定對經(jīng)濟生產(chǎn)和安全生產(chǎn)有著重要的意義。大型循環(huán)流化床鍋爐的蒸汽系統(tǒng)大多為高溫高壓或超高壓參數(shù)，過熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度是全機組汽水工質(zhì)的最高溫度。它們的溫度一般接近金屬材料的允許最高溫度。因此，過熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度上限一般不能超過額定值的5℃；如果汽溫偏低就會影響機組的熱效率和汽輪機的安全運行。所以在運行中，過熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度應(yīng)維持在規(guī)定范圍內(nèi)。影響過熱蒸汽和再熱蒸汽的溫度的因素很多，例如，蒸汽流量、爐膛熱負(fù)荷、煙氣溫度、煙氣所含物料的濃度、煙氣的流速、過熱蒸汽側(cè)與再熱蒸汽側(cè)的煙氣分配、減溫水量等都會影響過熱（再熱）汽溫的變化。在汽溫調(diào)節(jié)中，可用改變煙氣側(cè)或減溫水側(cè)工況的方法。一般采用煙氣側(cè)作為粗調(diào)而減溫水側(cè)作為細(xì)調(diào)的方法。循環(huán)流化床鍋爐的汽溫調(diào)節(jié)和常規(guī)的煤粉鍋爐的汽溫調(diào)節(jié)基本相同。一般取調(diào)速級前汽溫變化作為前饋，通過修正后和設(shè)定值進行比較。其控制流程如下：如果鍋爐的汽溫調(diào)節(jié)中有煙氣擋板，還應(yīng)加入煙氣擋板的調(diào)節(jié)控制邏輯。其中再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)與過熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)控制邏輯基本相同。三、FSSS保護系統(tǒng)FSSS系統(tǒng)是FurnaceSafeguardSupervisorySystem簡稱，即爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)。是專用于火力發(fā)電機組鍋爐的安全保護和燃燒器管理，它在鍋爐啟動、運行、停止的各個階段連續(xù)地監(jiān)測鍋爐的有關(guān)運行參數(shù)，根據(jù)鍋爐防爆規(guī)程規(guī)定的安全條件，不斷的進行邏輯判斷和運算，并經(jīng)過邏輯判斷、合理地發(fā)出動作指令，同時與有關(guān)主輔機信號合理地聯(lián)鎖，以保證整個機組的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、可靠的運行。對于DCS系統(tǒng)來說，它已經(jīng)是不可或缺的組成部分。是鍋爐熱工保護的一個組成模塊。循環(huán)流化床鍋爐的安全保護側(cè)重于燃料投運操作的正確順序和聯(lián)鎖關(guān)系，以保證循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定燃燒。按照煤粉鍋爐的習(xí)慣仍將有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐的保護功能稱作爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS。循環(huán)流化床鍋爐的FSSS保護系統(tǒng)和常規(guī)的煤粉鍋爐相似，有以下主要功能：主燃料跳閘MFT；循環(huán)流化床鍋爐吹掃；啟動油系統(tǒng)泄漏試驗；循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動（建立流化風(fēng)和初始床料）；循環(huán)流化床鍋爐升溫控制；循環(huán)流化床鍋爐熱態(tài)啟動；風(fēng)道油燃燒器控制；啟動油燃燒器控制；油燃燒器火焰檢測；（10）煤及石灰石系統(tǒng)控制；（11）一次、二次風(fēng)機、高壓風(fēng)機、引風(fēng)機、播煤風(fēng)機聯(lián)鎖控制；（12）鍋爐水系統(tǒng)的保護；（13）機爐協(xié)調(diào)保護；一、循環(huán)流化床鍋爐的MFT大型循環(huán)流化床鍋爐的啟動一般采用床下點火方式，利用熱煙氣加熱床料使冷床料流化并循環(huán)的狀態(tài)下加熱升溫。在保證床下點火燃燒器無故障（經(jīng)過油泄漏試驗）的情況下才可以投運床下點火燃燒器。在達到燃料安全著火溫度時（根據(jù)燃料試驗得到）才可以投煤。如只靠床下點火燃燒器不能作到時，可考慮投運床上點火燃燒器。直到達到必須的溫度時才可以逐步投煤，以保證鍋爐的安全運行。由此看來，循環(huán)流化床鍋爐的FSSS保護主要體現(xiàn)在MFT（）主燃料切除保護上，循環(huán)流化床鍋爐的MFT主要有以下內(nèi)容組成：1、引發(fā)MFT動作的條件；2、對燃油系統(tǒng)的控制；3、MFT動作后復(fù)歸的條件；4、熱態(tài)啟動的條件；5、首出記憶。（一）以下任何條件滿足都將觸發(fā)MFT動作：手動MFT；床溫高于990℃水位異常（水位高高或水位低低）；爐膛壓力高（一般取+2489Pa延時5s）；爐膛壓力低（一般取-2489Pa延時5s）；所有引風(fēng)機跳閘；所有一次風(fēng)機跳閘；所有高壓流化風(fēng)機跳閘；所有播煤風(fēng)機跳閘且旁路門未開（加一定時間延時）；汽輪機主汽門關(guān)閉；所有一次風(fēng)機出口總風(fēng)量小于25%額定風(fēng)量延時5s；床溫低于650℃且無超過啟動時間3600s（指啟動燃燒器的啟動時間：在3600s內(nèi)沒有著火）；DCS電源消失；MFT動作后將引發(fā)以下動作：1、跳閘所有給煤機；2、跳閘燃油來油速斷閥；3、跳閘石灰石給料系統(tǒng)；4、關(guān)閉汽輪機主汽門；5、關(guān)閉減溫水總門且閉鎖開指令；6、如沒有“熱態(tài)啟動”的條件存在，則發(fā)出“鍋爐吹掃”邏輯。二、對鍋爐燃用油的控制循環(huán)流化床鍋爐的燃用油系統(tǒng)并不比煤粉鍋爐的簡單，它主要的作用是在鍋爐啟動初期對鍋爐內(nèi)的固體物料進行加熱，使固體物料的溫度能達到煤的安全燃用溫度。如果油系統(tǒng)存在泄漏或啟動燃燒器事故熄滅后不能正確及時的關(guān)閉相應(yīng)的油閥門，則有可能造成點火風(fēng)道或爐膛爆炸。因此對燃用油的控制是必要的。循環(huán)流化床鍋爐的燃用油控制包括油系統(tǒng)泄漏試驗、燃燒器熄火保護及鍋爐的點火功能。1、油系統(tǒng)泄漏試驗主要是對鍋爐的燃用油管道、閥門、管道上的流量計和一些附帶承壓部件的壓力試驗。以檢驗其承壓性能和嚴(yán)密性。2、燃燒器的熄火保護是為了如果油燃燒器熄滅（火檢檢不到火）后能及時的關(guān)閉該油燃燒器的進、回油速斷閥并開啟其蒸汽吹掃閥，進行油管道的程控吹掃，這個吹掃稱為后吹掃。在后吹掃時應(yīng)進行高壓打火，以便管道中的積油在吹出管道時著火，避免燃油在管道中長時間積存或油吹出管道后在點火風(fēng)道（爐膛）中積存，造成不必要的爆炸或爆燃。在油燃燒器投用前也應(yīng)對該油燃燒器進行程控吹掃，這個吹掃稱為前吹掃。在前吹掃時可以不進行高壓打火,主要是對管道中的雜質(zhì)進行吹掃，以保證管道的暢通。在這個過程還可以對油燃燒器進行預(yù)熱使燃燒器能更順利的著火。3、在燃油壓力（適用于機械霧化）低于霧化壓力時，燃油控制系統(tǒng)應(yīng)關(guān)閉該油系統(tǒng)的來油速斷總閥。4、點火助燃風(fēng)喪失（低于一定值）時，燃油控制系統(tǒng)應(yīng)關(guān)閉該油系統(tǒng)的來油速斷總閥。5、在鍋爐MFT信號發(fā)出時，燃油控制系統(tǒng)應(yīng)關(guān)閉該油系統(tǒng)的來油速斷總閥。6、在來油速斷總閥關(guān)閉時，燃油控制系統(tǒng)應(yīng)聯(lián)鎖關(guān)閉各油燃燒器（油槍）的各進、回油速斷閥及各進、回油管道的吹掃蒸汽閥。7、鍋爐的點火功能是在鍋爐滿足點火條件后能進行程控點火。在鍋爐點火前，應(yīng)具備點火條件，這些條件有：（1）油壓正常；（2）油系統(tǒng)泄漏試驗成功；（3）風(fēng)量滿足要求；（4）MFT復(fù)歸（5）火檢器冷卻風(fēng)正常當(dāng)點火條件滿足后，可以通過自動或手動點火。自動方式：可按事先選擇的程序?qū)崿F(xiàn)自動點火。在控制顯示畫面上單擊油槍編號，啟動點火鍵，點火將按如下順序自動進行，即進油槍（如為固定式油槍則無此步）→開吹掃閥→吹掃延時→關(guān)吹掃閥→開進油閥同時啟動點火器打火→打火延時如果油槍點燃，測為點火成功，否則為點火失敗，點火失敗后自動按照關(guān)油閥→開吹掃閥→啟動點火器打火→吹掃延時→關(guān)吹掃閥→退出油槍（如為固定式油槍則無此步）。點火成功后則自動退出點火器。手動點火方式即將上述步驟遠方手動進行或就地手動進行，為保證點火安全，其步驟不可省略。三、必須滿足以下條件才能使MFT復(fù)歸：1、完成鍋爐吹掃。鍋爐的吹掃目的是在點火前要吹去爐膛、點火風(fēng)道和煙道內(nèi)可燃混合物，以防止點火時引起爆燃，在啟動吹掃前，應(yīng)滿足爐膛吹掃許可條件，這些條件有：（1）、必須是MFT動作15s后進行；（2）、鍋爐無任何MFT動作條件存在；（3）、鍋爐無任何燃料進入爐膛或點火風(fēng)道；（4）、進入鍋爐的風(fēng)量符合要求；（5）、MFT未復(fù)歸；2、鍋爐具備熱態(tài)啟動的條件；3、鍋爐無任何MFT動作條件存在；四、鍋爐的熱態(tài)啟動應(yīng)滿足以下條件：鍋爐無任何MFT動作條件存在；床溫不低于650℃流化風(fēng)量符合要求；播煤風(fēng)量符合要求；五、MFT動作后，應(yīng)在監(jiān)視器上顯示其動作觸發(fā)的原因稱為首出記憶，以便運行人員及時的對事故作出判斷和進行事故處理。

第三章

循環(huán)流化床鍋爐本體

第一節(jié)

爐膛爐膛可以說是整個循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)的心臟，循環(huán)流化床鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個方面：（1）

爐膛的截面尺寸，爐膛高度等；（2）

爐膛內(nèi)受熱面的布置；（3）

爐膛內(nèi)各開孔的結(jié)構(gòu)及位置；（4）

循環(huán)流化床的布風(fēng)裝置等；下面，我們介紹一下比較典型的DG–440/13.7–II流化床鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu)：燃燒室由水冷壁前墻、后墻、兩側(cè)墻構(gòu)成，寬15240mm，深6705.6mm，確定爐膛長、寬、深度時，主要考慮各受熱面的布置及分離器的的位置，此外還必須注意當(dāng)爐膛深度過大會影響二次風(fēng)的穿透能力，二次風(fēng)不能充分對稀相區(qū)燃燒進行擾動，保證燃燒應(yīng)具備的足夠的氧量。爐膛高度也是一個關(guān)鍵參數(shù)，合適的爐膛高度應(yīng)能：（1）

保證分離器不能捕集的細(xì)粉在爐膛內(nèi)一次通過時全部燃燒盡；（2）

爐膛高度應(yīng)能夠容納全部或大部分蒸發(fā)受熱面或過熱受熱面；（3）

保證回料機構(gòu)料腿一側(cè)有足夠的靜壓頭，使返料能夠連續(xù)均勻地進行；（4）

保證鍋爐在設(shè)計壓力有足夠的自然循環(huán)；（5）

爐膛高度和循環(huán)流化床鍋爐的尾部煙道內(nèi)布置的對流受熱面所需高度相一致；（6)

應(yīng)能保證脫硫所需最短氣體停留時間。爐膛在結(jié)構(gòu)上分為風(fēng)室水冷壁、水冷壁下部組件、水冷壁上部組件、水冷壁中部組件、水冷分隔墻。來自暖風(fēng)器的一次風(fēng)經(jīng)過一次風(fēng)機升壓到10Kpa以上，兩側(cè)一次風(fēng)通過一次風(fēng)道平衡后進入燃燒室底部的水冷風(fēng)室，風(fēng)室底部是前墻管拉稀形成，是Ф60的水冷壁管加扁鋼組成的膜式壁結(jié)構(gòu)，加上兩側(cè)水冷壁及水冷壁及水冷布風(fēng)板構(gòu)成了水冷風(fēng)室，水冷風(fēng)室內(nèi)壁設(shè)置有較薄的耐火、絕熱材料層，以滿足鍋爐啟動進870℃左右的高溫?zé)煔鉀_刷的需要，水冷布風(fēng)板、耐火層把水冷風(fēng)室和燃燒室相連，為了保證水在水冷壁管內(nèi)能夠循環(huán)起來，布風(fēng)板由Ф82.55mm的內(nèi)螺紋管加扁鋼焊接而成，扁鋼上設(shè)置有密度很大的定向風(fēng)帽，其用途是讓一次風(fēng)均勻流化床料，同時把較小顆粒及入爐雜物排向出渣口，布風(fēng)板標(biāo)高為整個爐膛從結(jié)構(gòu)上分為上、下部分，下部縱向剖面由于前后墻水冷壁與水平面相交而成為梯形，水冷壁前墻、后墻和兩側(cè)墻的管子節(jié)矩均為80mm，規(guī)格為Ф60，燃燒主要在下燃燒室，即水冷壁下部組件，這里床料最密集、運動最激烈、燃燒所需的全部風(fēng)和燃料都由該部分輸送到燃燒室內(nèi)，除了一次風(fēng)由布風(fēng)板進入燃燒室外，在爐膛的前后墻還布置有成排的二次風(fēng)口，可靈活調(diào)節(jié)上、下層二次風(fēng)風(fēng)量。二次風(fēng)口可將床層分為密相床層和稀相床層，二次風(fēng)口的位置決定了密相區(qū)的高度。密相區(qū)的作用是使燃料部分燃燒及氣化和裂解，同時作為偖熱裝置。密相區(qū)越高，床層燃燒的的穩(wěn)定性越好，但若密相區(qū)太高，則會增加一次風(fēng)機的電耗。所以本機組二次風(fēng)口一般在布風(fēng)板上面1.5米左右。爐膛上層二次風(fēng)單側(cè)為8個，下層二次風(fēng)口單側(cè)為10個。爐膛下部側(cè)墻布置有冷渣器與燃燒室的幾個接口：冷卻倉排氣入口、選擇倉排氣入口、爐膛排渣口，另外，在爐膛前墻處分別設(shè)置了六個給煤口和三個石灰石口，用于測量床料溫度和床層壓力的測量組件也都安裝在這一區(qū)域中，來自旋風(fēng)分離器的再循環(huán)床料通過“J”閥回到燃燒室底部。給煤口一般布置在敷設(shè)有耐火材料的下部還原區(qū)，并盡可能遠離二次風(fēng)入口點，從而使細(xì)煤顆粒被高速氣流夾帶前有盡可能長的停留時間。排渣口主要用于床層的最低部排放床料，它的主要作用有二個：一是維持床內(nèi)固體顆粒存料量；二是維持顆粒尺寸，不使過大的顆粒聚集于床層低部而影響運行。排渣管布置在床層的最低點，本機組布置在兩側(cè)爐壁靠近布風(fēng)板處，屬于側(cè)面排渣。在燃燒室內(nèi)布置了一片雙面受熱的水冷分隔墻，從而增加了傳熱面，水離開鍋筒，通過四根集中下降管到水冷分隔墻及前、后、兩側(cè)墻水冷壁下集箱，向上流經(jīng)水冷壁及水冷分隔墻受熱面，從水冷壁及水冷分隔墻上集箱出來后通過汽水連接管回到鍋筒。燃燒室的中部、上部由膜式水冷壁組成，在此，熱量由煙氣、床料傳給水，使其部分蒸發(fā)，這一區(qū)域也是主要的脫硫反應(yīng)區(qū)，在這里，氧化鈣CaO與燃燒生成的二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈣CaSO4，在爐膛頂部、前墻回爐后彎曲形成爐頂，管子與前墻水冷壁出口集箱在爐后相連，前、后墻出口集箱各一個，標(biāo)高同為43300mm，側(cè)墻出口集箱標(biāo)高為42970mm。為了防止受熱面管子磨損，在下部密相區(qū)的水冷壁，爐膛上部煙氣出口附近的后墻，兩側(cè)墻和頂棚以及爐膛開孔區(qū)域，爐膛內(nèi)屏式受熱面傾斜及轉(zhuǎn)彎段，水冷分隔墻均敷設(shè)有耐磨材料，耐磨材料均勻采用銷釘固定，爐內(nèi)屏式受熱面敷設(shè)耐磨材料區(qū)域與受熱面間交界處，其上、下一定范圍內(nèi)受熱面表面采用貼鋼板堆焊結(jié)構(gòu)。

第二節(jié)旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化床鍋爐的核心部件之一。其主要作用是將大量的高溫固體物料從爐膛出口的氣流中分離出來。通過返料裝置送回爐膛，以維持燃燒室快速流態(tài)化狀態(tài)，燃料劑和脫硫劑多次循環(huán)，反復(fù)燃燒和反應(yīng)。一．

旋風(fēng)分離器的種類目前旋風(fēng)分離器的種類比較多，按使用條件的不同，分離器可分為三大類：高溫分離器、中溫分離器、低溫分離器。而高溫旋風(fēng)分離器又可分為（1）絕熱材料制成的高溫旋風(fēng)分離器，分離器內(nèi)部有防磨層和絕熱層。此類型的分離裝置占了已運行的和正在建造的循環(huán)流化床分離裝置的絕大部分。此類型的分離器在小型流化床鍋爐中運用的較多，運行情況相對穩(wěn)定，但此旋風(fēng)分離器體積較大，受旋風(fēng)分離器最大尺寸的限制，且旋風(fēng)分離器工作溫度較高，需用的耐火和保溫材料較厚，啟動時間長，而且相對而言散熱損失也大，如果燃燒組織不良，還會在旋風(fēng)分離器內(nèi)產(chǎn)生二次燃燒。（2）水冷、汽冷高溫旋風(fēng)分離器，整個分離器設(shè)置在一個水冷或汽冷腔室內(nèi)，此只類型的旋風(fēng)分離器是由FosterWheeler公司提出的，采用這種旋風(fēng)分離器不需要很厚的隔熱層。目前容量較大的流化床鍋爐已廣泛采用此類分離器。一．

DG440/13.7-Ⅱ2型流化床鍋爐汽冷式旋風(fēng)分離器的肘部結(jié)構(gòu)，附圖3-3.DG440/13.7-Ⅱ2流化床鍋爐在爐膛出口與后部煙道之間布置有兩臺汽旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器上半部分為圓柱形，下半部分為錐形。煙氣出口為圓筒形鋼板件，形成一個端部敞開的圓柱體，長度幾乎伸至旋風(fēng)分離器圓柱體一半位置。細(xì)顆粒和煙氣先旋轉(zhuǎn)下流至圓柱體的底部，而后向上流動離開旋風(fēng)分離器，粗顆粒落入直接與旋風(fēng)分離器相連接J閥回料器立管。旋風(fēng)分離器為膜式包墻過熱器結(jié)構(gòu)。其頂部與底部均與環(huán)形聯(lián)箱相連，墻壁管子在頂部向內(nèi)彎曲，使得在旋風(fēng)分離器管子和煙氣出口圓筒之間形成密封結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部流動的冷卻介質(zhì)為經(jīng)過旋風(fēng)分離器進口煙道受熱面加熱過的過熱蒸汽，過熱蒸汽先由分離器進口煙道的受熱面的出口聯(lián)箱經(jīng)導(dǎo)汽管引至旋風(fēng)分離器下部環(huán)形聯(lián)箱，后經(jīng)包覆在分離器四周的200根Φ42的管子，受熱后引至上部環(huán)形聯(lián)箱，后經(jīng)導(dǎo)汽管進入側(cè)包墻過熱器，旋風(fēng)分離器的上、下環(huán)形聯(lián)箱均為Φ273。旋風(fēng)分離器的內(nèi)表面敷設(shè)有防磨材料，其厚度距管子外表面25mm。中間部分為絕熱耐火層，最外層是鋼制外殼。旋風(fēng)分離器的中心筒由高溫、高強度、抗腐蝕、耐磨損的RA-253mA鋼板卷制而成。二．

汽冷式旋風(fēng)分離器相比較其它形式的分離器，具有以下的優(yōu)點：（1）耐火材料的用量大大減少，厚底由鋼板式內(nèi)斑紋形式旋風(fēng)分離器的300~400mm降至25mm，不僅能縮短啟停時間和承擔(dān)一定的熱負(fù)荷，而且大大降低了耐火材料量，也降低了維護檢修的費用。（2）

耐火材料用高密度銷釘固定，不易脫落，運行安全可靠。（3）

鍋爐啟動速度不受耐火材料升溫速度的限制，負(fù)荷調(diào)節(jié)快捷，啟動迅速，同時旋風(fēng)分離器的蓄熱量也大為降低，鍋爐啟動時節(jié)省燃料。（4）

旋風(fēng)分離器中心筒采用耐高溫、耐腐蝕的奧氏體鋼，可靠性較高。（5）

與爐膛之間脹差小，結(jié)構(gòu)簡單，具有更可靠的密封性。（6）

汽冷式旋風(fēng)分離器外壁溫度較低，鍋爐散熱損失減小，可提高鍋爐效率，降低運行成本。其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求高，成本高，價格貴。

第一節(jié)回料裝置燃燒室、分離裝置和固體物料回逆裝置是循環(huán)流化床鍋爐有別于其他類型鍋爐的主要部件，回送裝置的任務(wù)是將分離裝置中分離出來的固體物料送回循環(huán)流化床鍋爐燃燒室內(nèi)。

一、

回料裝置的用途及其分類固體顆粒的循環(huán)量決定著床內(nèi)固體顆粒濃度，固體顆粒濃度對循環(huán)流化床的燃燒、傳熱和脫硫起很大作用，所以保證循環(huán)物料的穩(wěn)定流動是循環(huán)流化床基礎(chǔ)。固體物料返料裝置，應(yīng)當(dāng)滿足以下基本要求：（1）

物料流動穩(wěn)定：這是保證循環(huán)流化床鍋爐正常運行一個基本條件。由于固體物料溫度較高，回料裝置中又有松動風(fēng)，在設(shè)計時應(yīng)保證在物料回送裝置中不結(jié)焦，流動順暢。（2）

使?fàn)t膛內(nèi)高溫?zé)煔獠环锤Z到回料裝置甚至燒壞回料裝置。由于循環(huán)流化床爐膛的燃燒呈正壓狀態(tài)，燃燒室的壓力高于回料裝置內(nèi)壓力，返料裝置將物料從低壓區(qū)送到高壓區(qū)，必須有足夠的靜壓來克服其壓差，既起到氣體的密封作用，又能將固體物料送回床層，對于旋風(fēng)分離器，如果有煙氣反竄進入返料裝置，將大大降低分離效率，從而影響物料循環(huán)和整個循環(huán)流化床鍋爐的運行。（3）

可控的物料流量即能夠穩(wěn)定地開啟或關(guān)閉固體顆粒的循環(huán)，同時能夠調(diào)節(jié)或自動平衡固體物料流量，從而適應(yīng)鍋爐運行工況變化的要求。返料裝置中的閥有機械閥和非機械閥兩大類。機械閥靠機械構(gòu)件的動作來達到控制和調(diào)節(jié)固體顆粒流量的目的。但由于循環(huán)流化床鍋爐中的循環(huán)物料溫度較高。機械閥的工作環(huán)境較為惡劣，所以現(xiàn)在循環(huán)流化床鍋爐很少采用機械閥。非機械閥無需任何外界機械力的作用，僅采用氣體推動固體顆粒運動，高溫工作條件下簡單、可靠地輸送固體物料。非機械閥的形式主要包括L閥、V閥、換向密封閥、J閥、H閥等。由于DG440/13.7-Ⅱ2型鍋爐采用的為“J”閥回料器，下面著重介紹一下J閥回料器的結(jié)構(gòu)及工作過程。二

J閥回料器的結(jié)構(gòu)及工作過程

汽冷式旋風(fēng)分離器分離的床料和灰向下流經(jīng)襯有耐火材料的回料立管排出到“J”閥?！癑”閥回料器共兩臺，對應(yīng)布置在每臺旋風(fēng)分離器的下方，支撐在構(gòu)架梁上。分離器與回料器間，回料器有下部爐膛間均為柔形膨脹節(jié)連接。它有兩個關(guān)鍵功能，使再循環(huán)床料從旋風(fēng)分離器連續(xù)穩(wěn)定的回送到爐膛，提供旋風(fēng)分離器的負(fù)壓和下燃料室正壓之間的密封。分離器的靜壓非常接近大氣壓，而燃料回料點由于一次風(fēng)和二次風(fēng)，壓力非常高，故必須實現(xiàn)他們之間的密封，否則，燃燒室煙氣將回流到分離器?！癑”閥通過分離器底部出口的物料在立管中建立的料位差，來實現(xiàn)這個目的，物料返送的動力源于回料器上升段和下降段的不同配風(fēng)，使上升段和下降段呈現(xiàn)不同的流態(tài)化?；亓掀饔腥_高壓“J”閥風(fēng)機負(fù)責(zé)，正常兩臺運行，一臺備用?！癑”閥風(fēng)通過底部風(fēng)箱作為高壓流化風(fēng)及立管上的四層松動風(fēng)進入“J”閥，并有手動和電動調(diào)節(jié)閥分配風(fēng)量，實現(xiàn)定量送風(fēng)，在立管上設(shè)有壓力測點，實現(xiàn)對壓差的監(jiān)控。J閥上方布置有啟動物料的補充入口，J閥回料器下部設(shè)置了事故排渣口，用于檢修情況下的排渣，但未納入排渣系統(tǒng)。布風(fēng)裝置是鍋爐流態(tài)化燃燒的主要部件，布風(fēng)裝置主要有兩種類型：即風(fēng)帽式和密孔板，隨著我國循環(huán)流化術(shù)鍋爐的大型化，密孔板式布風(fēng)裝置應(yīng)用的范圍越來越小，現(xiàn)在大型循環(huán)流化床鍋爐多采用布帽式布風(fēng)板。圖3-4為典型的風(fēng)帽式布風(fēng)裝置。一、

風(fēng)帽風(fēng)帽是流化床鍋爐實現(xiàn)均勻布風(fēng)以及維持爐內(nèi)合理的氣固兩相流動和鍋爐的安全經(jīng)濟運行的關(guān)鍵部件。隨著循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)形式的風(fēng)帽，主要有小孔徑風(fēng)帽、大孔徑風(fēng)帽及定向風(fēng)帽等。目前循環(huán)流化床鍋爐趨向于采用小直徑大孔徑風(fēng)帽。DG440/13.7-Ⅱ2型循環(huán)流化床鍋爐采用的即是大直徑г型定向風(fēng)帽，以減少風(fēng)帽個數(shù)。運行經(jīng)驗表明，這種布置方式對流化床質(zhì)量影響不大，但大直徑、大孔徑風(fēng)帽帽頭磨損嚴(yán)重，風(fēng)帽之間的大顆粒更容易沉積，實際循環(huán)流化床鍋爐運行時往往形成一些大的渣塊，為了使這些渣塊能夠被有控制地排出床外，鍋爐采用了定向風(fēng)帽。其基本用途：一是定向吹動，有利于大渣塊的排出；二是增加床層底部料層的擾動。如圖所示為單向風(fēng)帽：開孔率是風(fēng)帽設(shè)計的一個重要參數(shù)。開孔率是指各風(fēng)帽小孔面積的總和∑f與布風(fēng)板有效面積Ab的比值，以百分率表示，即η=（∑f/Ab）×100%)。一個穩(wěn)定的流化床層要求布風(fēng)板具有一定的壓降，一方面使氣流在布風(fēng)板下的速度分布均勻，另一方面可以抑制由于氣泡和床層起伏等原因引起顆粒分布和氣流速度分布不均勻，布風(fēng)板壓降的大小與布風(fēng)板上風(fēng)帽開孔率的平方成反比。但布風(fēng)板的壓降給風(fēng)機造成了壓頭損失與電耗，因此布風(fēng)板設(shè)計中考慮維持均勻穩(wěn)定床層需要的最小布風(fēng)板壓降。根據(jù)運行經(jīng)驗，布風(fēng)板阻力為整個層阻力（布風(fēng)板阻力加料層阻力）的20%~30%，可以維持床層穩(wěn)定的運行。二、布風(fēng)板

布風(fēng)板的作用是支承風(fēng)帽和隔熱層，并初步分配氣流。布風(fēng)板的截面形狀大小決定于密相區(qū)底部段的截面，厚度為30~40mm的整塊鑄鐵板或分塊組合而成的。不論布風(fēng)板的形狀是矩形的或圓形的，節(jié)距的大小取決于風(fēng)帽的大小及風(fēng)帽的個數(shù)與氣流的小孔速度，為了便于固定和支撐，板布風(fēng)板的實際加工尺寸要大一些。當(dāng)采用多塊鋼板拼接時，必須用焊接或用螺栓連接成整體，以免受熱變形，產(chǎn)生扭曲。漏風(fēng)和隔熱層裂縫。布風(fēng)板一般有水冷式布風(fēng)板和非水冷式布風(fēng)板兩種。DG440/13.7-Ⅱ2型鍋爐采用的便是水冷式布風(fēng)板。大型流化床鍋爐一般采用熱風(fēng)點火，要求啟停時間短，變負(fù)荷快。為適應(yīng)這些要求，消除熱負(fù)荷快速變化對流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)帶來的不利影響，采用水冷布風(fēng)板是十分重要的。水冷式布風(fēng)板采用膜式水冷壁管拉稀伸長形式，在管與管之間的鰭片上開孔，布置風(fēng)帽。

第二節(jié)汽水系統(tǒng)及煙風(fēng)系統(tǒng)一、

DG440/13.7-Ⅱ2型循環(huán)流化床鍋爐的汽水系統(tǒng)，圖：鍋爐汽水系統(tǒng)回路包括尾部省煤器、汽包、水冷系統(tǒng)、汽冷式旋風(fēng)分離器進口煙道、汽冷式旋風(fēng)分離器，HRA包墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器、高溫過熱器及連接管道、低溫再熱器、屏式再熱器及連接管道。鍋爐給水首先被引至尾部煙道省煤器進口集箱兩側(cè)，逆流向上經(jīng)過水平布置的省煤器管組進入省煤器出口集箱，通過省煤器引出管到鍋筒。在啟動階段沒有給水流入鍋筒時，省煤器再循環(huán)系統(tǒng)可以將鍋水從鍋筒引至省煤器進口集箱，防止省煤器管子內(nèi)的水停滯汽化。DG440/13.7-Ⅱ2型鍋爐為自然循環(huán)鍋爐，鍋爐的水循環(huán)采用集中供水，分散引入、引出的方式。給水引入鍋筒水室間，并通過集中下降管和下水連接管進入水冷壁和水冷分隔墻。鍋水在向上流經(jīng)爐膛水冷壁、水冷分隔墻的過程中被加熱成為汽水混合物，經(jīng)各自的上部出口集箱通過汽水引出管引入鍋筒進行汽水分離。被分離出來的水重新進入鍋筒水空間，并進行再循環(huán)，被分離出來的飽和蒸汽從鍋筒頂部的蒸汽連接管引出。飽和蒸汽從鍋筒引出后，由飽和蒸汽連接管引入汽冷式旋風(fēng)分離器入口煙道的上集箱，下行冷卻煙道后由連接管引入汽冷式旋風(fēng)分離器下聯(lián)箱，上行冷卻分離器筒體之后，由連接管從分離器上集箱引至尾部豎井側(cè)包墻上集箱，下行冷卻側(cè)包墻后進入側(cè)包墻下聯(lián)箱，由包墻連接管引入前、后包墻下集箱，由包墻連接管引入前、后包墻下集箱，向上行進入中間包墻下聯(lián)箱，即低溫過熱器進口聯(lián)箱，逆流向上對后煙道低溫過熱器管組進行冷卻后，從鍋爐兩側(cè)連接管引至爐前屏式過熱器進口聯(lián)箱，流經(jīng)屏式過熱器受熱面后，從鍋爐兩側(cè)連接管返回到尾部豎井后煙道中的高溫過熱器，最后合格的過熱蒸汽由高溫過熱器出口聯(lián)箱兩側(cè)引出。再熱蒸汽從汽機高壓缸排汽來，從尾部豎井前煙道低溫再熱器進口聯(lián)箱引進，流經(jīng)兩組低溫再熱器，由低溫再熱器出口降箱引出，從鍋爐兩側(cè)連接管引至爐前屏式再熱器進口聯(lián)箱，逆流向上冷卻屏式再熱器后，合格的再熱蒸汽從爐膛上部屏式再熱器出口聯(lián)箱兩側(cè)引出，到汽機中壓缸中聯(lián)門去。鍋筒位于爐前頂部，橫跨爐寬方向。鍋筒起著鍋爐蒸發(fā)回路的貯水器的功用，在它內(nèi)部裝有分離設(shè)備以及加藥管，給水分配管和排污管，鍋筒內(nèi)部設(shè)備的設(shè)置如圖所示。鍋筒內(nèi)徑為1600mm，筒身直段長12.3m(不包括球形封頭)。其內(nèi)部設(shè)備主要有:臥式汽水分離器---共94只，兩排平行布置。干燥箱--------------“W”型立式波形板干燥箱，共34只。給水分配管--------給水管單端引入鍋筒，用三通接出兩根沿鍋筒長度的多孔管分配水。連續(xù)排污管--------為多孔管，在鍋筒中部用三通匯成單根后由一端引出。加藥管--------------與汽包等長，在其底部開有小孔。特殊的化學(xué)物質(zhì)，通常為磷酸三鈉經(jīng)外部化學(xué)品供給系統(tǒng)的泵進入鍋筒，并與爐水在鍋筒中徹底混合，以實現(xiàn)所要求的化學(xué)控制指標(biāo)。沿整個鍋筒直段上都裝有弧形擋板，在鍋筒下半部形成一個夾套空間。從水冷壁汽水引出管來的汽水混合物進入此夾套，再進入臥式汽水分離器進行一次分離，蒸汽經(jīng)中心導(dǎo)筒進入上部空間，進入干燥箱，水則貼壁通過排水口和鋼絲網(wǎng)進入鍋筒底部。鋼絲網(wǎng)減弱排水的動能并讓所夾帶的蒸汽向汽空間逸出。蒸汽在干燥箱內(nèi)完成二次分離。由于蒸汽進入干燥箱的流速低，而且汽流方向經(jīng)多次突變，蒸汽攜帶的水滴能較好地粘附在波形板的表面上。并靠重力流入鍋筒的下部。經(jīng)過二次分離的蒸汽流入集汽室，并經(jīng)鍋筒頂部的蒸汽連接管引出。分離出來的水進入鍋筒水空間，通過防漩裝置進入集中下水管，參與下一次循環(huán)。鍋筒水位控制關(guān)系到鍋爐的安全運行，因此，這里必須對鍋爐的幾個水位作一下說明。由于鍋筒是靜止設(shè)備組合，如臥式分離器、百葉窗分離器等，對于這些設(shè)備，操作員都不能直接操作。操作員只能調(diào)節(jié)給水泵或給水調(diào)節(jié)閥，控制汽包水位來影響鍋爐運行。本鍋爐正常水位在鍋筒中心線下76mm處，高于或低于此水位的長期運行將影響分離器的性能。如果鍋筒水位高于正常水位的125mm（最高安全水位或高報警水位），DCS發(fā)出警報；如果高于200mm（最最高水位或高水位跳閘），鍋爐自動停爐。低水位時也會使分離器效率降低，濕蒸汽離開汽包進入過熱器系統(tǒng)。如果鍋筒水位低于正常水位的200mm（最低安全水位或低警報水位），DCS發(fā)出警報；如果低于280mm（最最低水位或低水位跳閘），鍋爐自動停爐。蒸汽夾帶的水份會導(dǎo)致固體雜質(zhì)沉積在過熱器管壁和汽輪機葉片上，對汽輪機的安全經(jīng)濟運行產(chǎn)生重大影響。故DCS和操作員應(yīng)經(jīng)常監(jiān)視鍋筒水位。高水位引起臥式分離器內(nèi)水泛濫，降低汽水分離能力。為正確監(jiān)視鍋筒水位，鍋筒設(shè)置了：三個單室平衡容器水位計：鍋筒筒身上一個，左右封頭上各一個，與壓差變送器配套使用，對汽包水位進行監(jiān)控，并對外輸出水位變化時的壓差信號。其工作原理是：單室平衡容器水位計由水位－壓差轉(zhuǎn)換裝置（平衡容器）和差壓測量儀表兩部分組成。平衡容器將水位的變化轉(zhuǎn)換成壓差的變化，用差壓計測出壓差，并將壓差轉(zhuǎn)換成電信號，顯示出汽包水位值。需要注意的是，這種水位計在鍋爐啟、停時誤差特別大而不能使用，只有在鍋爐的各種參數(shù)趨于穩(wěn)定時才能正確反映汽包水位值。水位自動中水位值指的是平衡容器水位計表示的值。無盲區(qū)云母雙色水位表：選用了長春鍋爐儀表廠的B69H－16－W型，安裝于鍋爐汽包兩側(cè)，左右封頭各一，作就地水位計，監(jiān)視、校核汽包水位；電接點水位計：選用了長春鍋爐儀表廠的DQS-76型，安裝于鍋爐汽包兩側(cè)，左右封頭各一，有24個電接點，具有聲光報警，閉鎖信號輸出等功能，作為高低水位報警和指示、保護用。電接點水位計的優(yōu)點是：在鍋爐啟、停時，即壓力額定值時，它也能夠正確反映汽包水位；另外其構(gòu)造簡單，體積小，維修量小。其工作原理是利用汽與水的導(dǎo)電率不同來測量水位的，由水位容器、電極和測量顯示器和測量線路組成。低溫過熱器位于尾部對流豎井后煙道下部，低溫過熱器由一組沿爐體寬度方向布置的92片雙繞水平管圈組成，順列、逆流布置，管子規(guī)格為?51mm。低溫過熱器管束通過固定塊固定在尾部包墻上，隨包墻一起膨脹，蒸汽從中間包墻下集箱引入，與煙氣呈逆向流動經(jīng)過低溫過熱器管束后進入低溫過熱器出口集箱，再從出口集箱的兩端引出。低溫過熱器采取常規(guī)的防磨保護措施，每組低過管組入口與四周墻壁間裝設(shè)防止煙氣偏流的阻流板，每組低過管組前排管子迎風(fēng)面采用防磨從低溫過熱器出口集箱至位于爐膛前墻的屏式過熱器進口集箱之間的蒸汽連接管道上裝設(shè)有一級噴水減溫器。其內(nèi)部設(shè)有噴管和混合套筒?；旌咸淄惭b在噴管的下游處,用以保護減溫器筒身免受熱沖擊。減溫水管路上裝有溫度和流量測量裝置以測量進入減溫器的噴水量和減溫器前的溫度。筒體規(guī)格為?325mm。屏式過熱器共六片，布置在爐膛上部靠近爐膛前墻，過熱器為膜式結(jié)構(gòu)，管子節(jié)距76.2mm,，每片共有36根?42mm的12Cr1MoVG管，在屏式過熱器下部3450mm范圍內(nèi)設(shè)置有耐磨材料，整個屏式過熱器自下向上膨脹。爐膛上部布置有?325mm的屏式過熱器出口集從屏式過熱器出口集箱至位于尾部對流豎井后墻的高溫過熱器進口集箱之間的蒸汽連接管道上裝設(shè)有二級噴水減溫器。過熱蒸汽溫度在二級噴水減溫器中進一步得以調(diào)整。二級減溫器的結(jié)構(gòu)與一級減溫器基本上是相同的。筒體規(guī)格為?325mm。蒸汽從二級噴水減溫器出來經(jīng)連接管引入布置在尾部后煙道上部的高溫過熱器進口集箱。高溫過熱器為?51mm雙繞蛇形管束，管束沿寬度方向布置有92片。高溫過熱器管束通過固定塊固定在尾部包墻上，隨包墻一起膨脹，蒸汽從爐外的高溫過熱器進口集箱的兩端引入，與煙氣呈逆向流動經(jīng)過高溫過熱器管束后進入高溫過熱器出口集箱，再從出口集箱的兩端引出。高溫過熱器采取常規(guī)的防磨保護措施，每組高過管組入口與四周墻壁間裝設(shè)防止煙氣偏流的阻流板，每組高過管組前排管子迎風(fēng)面采用防磨蓋板。在低溫再熱器進口集箱之前裝設(shè)有二次汽事故噴水減溫器。其內(nèi)部設(shè)備和過熱器系統(tǒng)噴水減溫器相同，目的是為了保護再熱器不超溫。減溫水管路上同樣裝有溫度流量測量裝置以測量進入減溫器的噴水量和減溫器前的溫度。筒體規(guī)格：?426mm，低溫再熱器管束通過固定塊固定在尾部包墻上，隨包墻一起膨脹，由汽機過來的低壓蒸汽由兩端引入低溫再熱器進口集箱，與煙氣逆流向上流動經(jīng)過低溫再熱器管束后進入低溫再熱器出口集箱，再從出口集箱的兩端引出。低溫再熱器由兩組沿爐體寬度方向布置的92片三繞水平管圈組成，順列、逆流布置，管子規(guī)格?57mm。低溫再熱器采取常規(guī)的防磨保護措施，每個管組入口與四周墻壁間裝設(shè)防止煙氣偏流的均流孔板，管組第一排管子迎風(fēng)面采用防磨蓋板。從低溫再熱器出口集箱兩側(cè)至位于爐膛前部的屏式再熱器進口集箱之間的蒸汽連接管道上裝設(shè)有二次汽微噴減溫器，作為微調(diào)和尾部煙道煙氣擋板一起對再熱汽溫起到調(diào)節(jié)作用。二次汽微噴減溫器的結(jié)構(gòu)與二次汽事故減溫器基本上是相同的。筒體規(guī)格為?426mm。屏式再熱器共四片，布置在爐膛上部靠近爐膛前墻，再熱器為膜式結(jié)構(gòu)，每片共有29根?76mm的管子，在屏式再熱器下部3050mm范圍內(nèi)設(shè)置有耐磨材料，整個屏式再熱器自下向上膨脹。屏式再熱器進、出口集箱采用?426mm。一、

DG440/13.7-Ⅱ2型循環(huán)流化床鍋爐的煙風(fēng)系統(tǒng)，如圖。從一次風(fēng)機出來的空氣分成三路送入爐膛。第一路，經(jīng)一次風(fēng)空氣預(yù)熱器加熱后的熱風(fēng)進入爐膛底部的水冷風(fēng)室，通過布置在風(fēng)板上的風(fēng)帽使其流化，并行向上通過爐膛的氣固兩相