循环流化床锅炉的主要类型

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第三章循环流化床锅炉的主要类型
随着循环流化床锅炉的发展,出现了一系列具有不同结构特点和运行参数的循环流化床锅炉,可按如下方法分类。
第一节
分离器工作温度分类分离器是循环流化床锅炉的一个重要部件,其作用是保证将大量固体物料从热烟气中分离出来,再送炉膛以维持循环流化床锅炉炉膛的循环流化床燃烧工况。根据分离器工作温度的高低,可将循环流化床锅炉分为采用高温分离器的循环流化床锅炉、采用中
温分离器的循环流化床锅炉和采用低温分离器的循环流化床锅炉。一、采用高温分离器的循环流化床锅炉采用高温分离器的循环流化床锅炉,其分离器工作温度为!"#$%##&,与炉膛温度基本相同。
图’()(’所示为芬兰*+,-./01公司生产的23/04,05型带高温旋风分离器的循环流化床锅炉结构简图。图中,煤粒和石灰石分别由输入点加入炉膛,煤粒随即燃烧并释出热量,形成烟气和灰粒。燃烧产生的热量由布置在炉膛四壁的水冷壁和布置在炉膛上部的屏式过热器内的工质吸收,使炉膛温度保持!"#&左右的最佳脱硫温度。烟气夹带着物料流出炉膛后即进入高温旋风分离器使气体与固体物料分离。高温旋风分离器为
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无冷却的钢结构,内部设置有一层厚的耐火材料和隔热材料。与物料和烟气接触的里层由耐高温耐磨材料制成,以保证分离器能在!""#时可靠地工作。分离器的分离效率可达!!$。由分离器分离出来的物料由回料管(料腿)送回炉膛循环使用。分离出来的烟气则由旋风分离器顶部流入尾部烟道,经对流过热器、省煤器和空气预热器吸热后流过除尘器再由烟囱排入大气。
图%&’&%()*+,-+.型循环流化床锅炉结构简图%—汽包;/—下降管;’—二次风;0—煤与石灰石输入处;1—卫燃带;2—布风板;3———次风;4—料腿膨胀节;!—料腿;%"—屏式过热器;%%—炉膛出口;%/—高温旋风分离器;%’—对流过热器;%0—省煤器;%1—空气预热器一次空气通过炉膛底部的布风板送入炉膛,其量约占总风量的0"$53"$。二次空气在炉膛下半部沿炉膛四周送入。采用高温分离器的循环流化床锅炉目前应用最广,除上述芬兰67-89*+:公司的();*+,-+.型循环流化床锅炉外,德国<=*>?公司、美国的@+89A*B7AA-A*公司、CD:E A--D (+.;A*公司、FD99A--A G H?-A )公司和瑞典的I9=J8K?L 公司等生产的循环流化床锅炉也都采用高温分离器装置。二、采用中温分离器的循环流化床锅炉采用中温分离器的循环流化床锅炉,其分离器工作温度一般为0""52""#。·2’·w w
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图!"#"$所示为德国%&’()(*公司生产的+,-()./0,1型带中温旋风分离器的循环流化床锅炉结构简图。这种
锅炉的特点为在二次风进入处的上面,在炉膛中布置了屏式过热器、对流过热器、蒸发受热面和部分省煤器受热面。这样,使炉膛温度和屏式过热器出口烟温为2345,而炉膛出口烟温则因这些受热面的吸热而降到6445。带有固体颗粒的烟气自炉膛出口进入旋风分离器时,由于温度只有6445,而显著改善了分离器的高温工作条件,使分离器可以采用较薄的耐火隔热材料。此外由于温度降低后烟气体积减小,可使分离器尺寸减小,分离器能耗降低。同时为了减少布置在炉膛上部的对流过热器、省煤器等的磨损,烟气携带的固体物料量相对较少。由于这种循环流化床锅炉的炉膛温度未能整体处于最佳的脱硫温度工况,因而其脱硫效果会略受影响。
图!"#"$+,-()./0,1型循环流化床锅炉的结构简图!—煤斗;$—石灰石斗;#—对流受热面;6—屏式过热器;3—悬浮段;7—床层;8—二次风;
2—次风;9—炉膛;!4—中温旋风分离器;!!—固体物料回送装置;!$—省煤器;!#—空气预热器;!6—送风机;!3—布袋除尘器;!7—引风机;!8—烟气再循环风机;
保健油!2—除尘器来灰再循环装置;!9—除尘器灰再循环管;$4—烟气再循环管;
$!—流化床排渣管;$$—分离器排灰管;$#—除尘器排灰管;$6—烟囱一般无外置式受热面的循环流化床锅炉(如图!"#"!所示的:;-)./)<;型循环流化
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床锅炉)的负荷调节和床温调节都是采用改变进入锅炉的风、煤比例来实现的。在锅炉负荷降低时,可相应减小进入锅炉的风、煤比例,使炉膛上部固体颗粒和烟气的比例减小,从而使该处传热系数下降并使布置于其中的各受热面吸热量减少。这样,虽然燃煤
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量减少、释热量降低,但是因为受热面吸热量减少和回人炉膛的、温度略低于炉温的循环灰量减少,而仍可保持炉膛温度大致不变,仍保持在可达到最佳燃烧和最佳脱硫效果的炉温工况。氢气压缩机 高压
!"#$%&’(")型循环流化床锅炉的负荷和床温调节除采用上述调节方法外,
还采用了较冷的除尘器后的灰量再循环回人炉膛的方法来调节炉膛床温。此外,还采用了使排烟再循环的方法以保证锅炉低负荷时流化床的流态化运行。
浙江大学和杭州锅炉厂研制的*+,-./-012型循环流化床锅炉也采用了中温旋风分离器。这种锅炉燃用煤矸石等劣质燃料,中温旋风分离器布置在对流过热器之后,位
于省煤器上方,工作温度为3.456447,可由钢结构和耐火材料制成。三、采用低温分离器的循环流化床锅炉
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低温分离器的工作温度一般为2445-447。这种分离器单独使用时,一般用于鼓泡流化床的飞灰回燃装置,即在低烟温区,用分离器将飞灰分离收集后再用汽力回送装置送回炉膛回燃。
在采用高温和低温二级分离的组合分离型循环流化床锅炉中,低温分离器可布置在省煤器后面,用作烟气中物料高温粗分离后的第二级低温细分离设备。中国科学院工程热物理研究所与杭州锅炉厂研制的*+,8./-012,9:型循环流化床锅炉就采用了组合分离系统。在此分离系统中,第一级高温粗分离在炉膛出口处进行,采用百叶窗分离器。第二级低温分离仍采用百叶窗分离器,布置在省煤器后面。第二级分离器出口浓缩了的含尘烟气再用旋风分离器对细颗粒进行分离,再用回送装置将分离后的细颗粒送回炉膛。
;<=$%$>?@"’$%A 公司也采用了组合分离系统,其生产的循环流化床锅炉以布置在炉膛出口处的B 形梁惯性分离器作为第一级高温分离器,在尾部受热面出口处布置多管旋风分离器作为第二级低温分离器。分离出来的固体颗粒均回送炉膛循环使用。
第二节按分离器结构型式分类分离器是循环流化床锅炉的一个重要部件,其结构型式和分离效率对循环流化床锅炉的结构布置和运行工况有着重要的影响。循环流化床锅炉中应用的分离器型式多样,·1-·w w
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如按所用分离器型式对循环流化床锅炉分类,则可大致分为以下几类:采用旋风分离器的循环流化床锅炉;采用惯性分离器的循环流化床锅炉;采用组合分离系统的循环流化床锅炉和采用旋涡燃烧分离器的循环流化床锅炉。
一、采用旋风分离器的循环流化床锅炉旋风分离技术无论在理论上和实践上均较成熟,分离效率高,已在循环流化床锅炉中得到广泛应用。旋风分离器在其开发和应用过程中又形成了多种结构型式,从有无冷却角度区分可分为绝热型旋风分离器、水冷型旋风分离器和汽冷型旋风分离器。用作高温分离器时,为了降低热损失和保护分离器金属表面,绝热型旋风分离器在防磨层与金属壁之间必须衬以厚隔热层。为了使厚隔热层不致因温度变化过快而裂开剥落,锅炉的启动、停炉时间一般很长。水冷型旋风分离器首先由!"#$%&’(%%)%&公司开发成功,旋风分离器的水冷却管接入锅炉的水循环系统。在旋风分离器水冷却管与防磨层之间只需衬以较薄的隔热材料。采用水冷型高温旋风分离器的循环流化床锅炉,其启动和停炉时间比采用绝热型高温旋风分离器的锅炉明显缩短。但水冷型旋风分离器的水冷却管结构布置与锅炉水循环可靠性有关,使用这种时必须使其结构布置不致影响锅炉水循环的可靠性。随后,!"#$%&’(%%)%&公司又开发了蒸汽冷却型高温旋风分离器,
这种分离器的蒸汽冷却管接入锅炉的蒸汽系统,不影响水循环的安全性,蒸汽冷却管的结构布置可相对较为自由。由于旋风分离器的结构特殊,不便于布置冷却受热面,而常使其冷却受热面管子系统的结构复杂,造价较贵。
为此,*()#$&"+公司研制了采用方形水冷型旋风分离器的,-&".)"/0"+123$型循环流化床锅炉。方形旋风分离器将一般旋风分离器的圆形筒体改为方截面筒体,筒体四壁由水冷膜式壁组成,由于结构简单、隔热层薄,可显著降低造价。由清华大学与四川锅炉厂研制的采用方形旋风分离器的循环流化床锅炉也已投入运行。据研究,方形旋风分离器的分离效率与常用旋风分离器的大致相近。氢氧焊接机
立式旋风分离器自排出烟气方向上区分还可分为上排气旋风分离器和下排气旋风
分离器两种,可根据循环流化床锅炉的总体布置要求分别选用。
旋风分离器又有立式布置与卧式布置之分。在循环流化床锅炉中,大多高温旋风分离器均为立式布置,位于炉膛外面。在设计和制造水冷型高温旋风分离器时,炉外布置的立式旋风分离器结构复杂,造价高。因此,有些循环流化床锅炉就采用布置在炉内的水冷型卧式旋风分离器。此时,整个旋风分离器由锅炉水冷壁管在炉膛上部延伸弯曲而成,这样布置简单,造价较低。烟气携带的固体物料在流经炉内水冷型卧式旋风分离器
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