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循环流化床锅炉系统的结构
作者:管理员    发布于:2021-06-07 14:13
摘要:循环流化床锅炉系统通常由流化床燃烧室(炉膛)、循环灰分离器、飞灰回送装置、尾部受热面和辅助设备等组成。循环流化床锅炉系统通常由燃烧系统和汽水系统所组成,燃料在锅炉
循环流化床锅炉采用的是工业化程度的洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉采用流态化燃烧,主要结构包括燃烧室(包括密相区和稀相区)和循环回炉(包括高温气固分离器和返料系统)两大部分。与鼓泡流化床燃烧技术的区别是运行风速高,强化了燃烧和脱硫等非均相反应过程,锅炉容量可以扩大到电力工业可以接受的大容量(600MW或以上等级),循环流化床锅炉已经很好的解决了热学、力学、材料学等基础问题和膨胀、磨损、超温等工程问题,成为难燃固体燃料(如煤矸石、油页岩、城市垃圾、淤泥和其他废弃物)能源利用的先进技术。
循环流化床锅炉采用的是工业化程度的洁净煤燃烧技术。循环流化床锅炉采用流态化燃烧,主要结构包括燃烧室(包括密相区和稀相区)和循环回炉(包括高温气固分离器和返料系统)两大部分。循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉(沸腾炉)的基础上发展起来的,因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高,因此称作快速循环流化床锅炉。快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间,形成了一定的理论。要了解循环流化床的原理,要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床→湍流床→快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性以及传热特性

锅炉采用单锅筒,自然循环方式,总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构,四周由膜式水冷壁组成。自下而上,依次为一次风室、密相区、稀相区,尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。尾部竖井采用支撑结构,两竖井之间由立式旋风分离器相连通,分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬,前部竖井用敷管炉墙,外置金属护板,尾部竖井用轻型炉墙,由八根钢柱承受锅炉全部重量。

锅炉采用床下点火(油或煤气),分级燃烧,一次风比率占50—60%,飞灰循环为低倍率,中温分离灰渣排放采用干式,分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键,采用湍流床,使得流化速度在3.5—4.5m/s,并设计适当的炉膛截面,在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬(高铝质砖),即使锅炉燃烧用不同燃料时,燃烧效率也可保持在98—99%以上。
高温分离器入口烟温在800℃左右,旋风筒内径较小,结构简化,筒内仅需一层薄薄的防磨内衬(氮化硅砖)。其使用寿命较长。循环倍率为10—20左右。
循环灰输送系统主要由回料管、回送装置,溢流管及灰冷却器等几部分组成。

床温控制系统的调节过程是自动的。在整个负荷变化范围内始终保持浓相床床温850-950℃间的某一恒定值,这个值是的脱硫温度。当自动控制不投入时,靠手动也能维持恒定的床温。
保护环境,节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题,循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来,其高可靠性,高稳定性,高可利用率,的环保特性以及广泛的燃料适应性,特别是对劣质燃料的适应性,越来越受到广泛关注,完全适合我国国情及发展优势

循环流化床锅炉系统通常由流化床燃烧室(炉膛)、循环灰分离器、飞灰回送装置、尾部受热面和辅助设备等组成。循环流化床锅炉系统通常由燃烧系统和汽水系统所组成,燃料在锅炉的燃烧系统中完成燃烧过程,并通过燃烧将化学能转变为烟气的热能,以加热工质;汽水系统的功能是通过受热面吸收烟气的热量,完成工质由水转变为饱和蒸汽,再转变为过热蒸汽的过程。
循环流化床锅炉的烟风系统是循环流化床锅炉的风(冷风和热风)系统和烟气系统的统称。循环流化床锅炉的风系统主要由燃烧用风和输送用风两部分组成。前者包括一次风、二次风、播煤风(也称三次风),后者包括回料风、石灰石输送风和冷却风等。
 
当固体颗粒中有流体通过时,随着流体速度逐渐增大,固体颗粒开始运动,且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大,当流速达到一定值时,固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等,每个颗粒可以自由运动,所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象,这种现象称为流态化。
对于液固流态化的固体颗粒来说,颗粒均匀地分布于床层中,称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说,气体并不均匀地流过床层,固体颗粒分成群体作紊流运动,床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化,这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。
固体颗粒(床料)、流体(流化风)以及完成流态化过程的设备称为流化床。
 
1.对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中,在固定床通过的气体流速很低时,随着风速的增加,床层压降成正比例增加,并且当风速达到一定值时,床层压降达到值,该值略大于床层静压,如果继续增加风速,固定床会突然解锁,床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话,其特性为:在大颗粒尚未运动前,床内的小颗粒已经部分流化,床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显,而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的速度,称为临界流化速度。随着风速的进一步增大,床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是2-3倍的临界流化速度。
2.影响临界流化速度的因素:
(1)料层厚度对临界流速影响不大。
(2)料层的当量平均料径增大则临界流速增加。
(3)固体颗粒密度增加时临界流速增加。
(4)流体的运动粘度增大时临界流速减小:如床温增高时,临界流速减小
 
① 加装燃油节能器;
经燃油节能器处理之碳氢化合物,分子结构发生变化,细小分子增多,分子间距离增大,燃料的粘度下降,结果使燃料油在燃烧前之雾化、细化程度大为提高,喷到燃烧室内在低氧条件下得到充分燃烧,因而燃烧设备之鼓风量可以减少15%至20%,避免烟道中带走之热量,烟道温度下降5℃至10℃。燃烧设备之燃油经节能器处理后,由于燃烧效率提高,故可节油4.87%至6.10%,并且明显看到火焰明亮耀眼,黑烟消失,炉膛清晰透明。清除燃烧油咀之结焦现象,并防止再结焦。解除因燃料得不到充分燃烧而炉膛壁积残渣现象,达到环保节能效果。大大减少燃烧设备排放的废气对空气之污染,废气中一氧化碳(CO)、氧化氮(NOx)、碳氢化合物(HC)等有害成分大为下降,排出有害废气降低50%以上。同时,废气中的含尘量可降低30%—40%。安装位置:装在油泵和燃烧室或喷咀之间,环境温度不宜超过360℃。
② 安装冷凝型燃气锅炉节能器;
燃气锅炉排烟中含有高达18%的水蒸气,其蕴含大量的潜热未被利用,排烟温度高,显热损失大。天然气燃烧后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。减少燃料消耗是降低成本的途径,冷凝型燃气锅炉节能器可直接安装在现有锅炉烟道中,回收高温烟气中的能量,减少燃料消耗,经济效益十分明显,同时水蒸气的凝结吸收烟气中的氮氧化物,二氧化硫等污染物,降低污染物排放,具有重要的环境保护意义。
③ 采用冷凝式余热回收锅炉技术;
传统锅炉中,排烟温度一般在160~250℃,烟气中的水蒸汽仍处于过热状态,不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知,锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得,未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%~91%。而冷凝式余热回收锅炉,它把排烟温度降低到50~70℃,充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热,提升了热效率;冷凝水还可以回收利用。
④ 锅炉尾部采用热管余热回收技术;
余热是在一定经济技术条件下,在能源利用设备中没有被利用的能源,也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查,各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%,可回收利用的余热资源约为余热总资源的58%。

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