热电锅炉培训教材

目录

目录 ............................................................................................................. 1 第一章 安全培训 ....................................................................................... 3 第二章 CFBB的原理及特点 ................................................................... 4

第一节 CFBB的原理 ................................................................................................................... 4 第二节 CFBB的特点 ................................................................................................................... 9

第三章 循环流化床的传热与传质 ......................................................... 11

第一节 传热机理简介 ................................................................................................................. 11 第二节 影响传热的主要因素.................................................................................................... 11 第三节 流化床内颗粒与流体的传质 ...................................................................................... 12

第四章 煤的燃烧过程及燃烧特性 ........................................................... 1

第一节 煤燃烧的各阶段 .............................................................................................................. 1 第二节 影响燃烧的主要因素...................................................................................................... 2 第三节 燃烧方式的优点 .............................................................................................................. 4

第五章 水循环和物料循环 ....................................................................... 6

第一节 水循环 ................................................................................................................................ 6 第二节 物料循环 ............................................................................................................................ 7 第三节 汽水流程和烟风流程.................................................................................................... 10

第七章 CFBB的结构、主要设备介绍 ............................................... 12

第一节 风室................................................................................................................................. 12 第二节 汽包................................................................................................................................. 13 第三节 水冷壁 ............................................................................................................................ 16 第四节 高温旋风分离器 .......................................................................................................... 17 第五节 返料器 ............................................................................................................................ 19 第六节 过热器 ............................................................................................................................ 20

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第七节 减温减压器 ................................................................................................................... 24 第八节 省煤器 ............................................................................................................................ 25 第九节 空预器 ............................................................................................................................ 27 第十节 点火器 ............................................................................................................................ 29 第十一节 膨胀节........................................................................................................................ 29 第十二节 阀门和安全阀 .......................................................................................................... 29

第八章 CFBB的辅机 ........................................................................... 32

第一节 离心式风机 ................................................................................................................... 32 第二节 罗茨风机........................................................................................................................ 35 第四节 除尘器 ............................................................................................................................ 35 第五节 输灰系统........................................................................................................................ 36 第六节 吹灰装置........................................................................................................................ 36 第七节 给煤设备........................................................................................................................ 37 第八节 排渣，输渣设备 .......................................................................................................... 37 第九节 除氧器 ............................................................................................................................ 38 第十章 高加和扩容器............................................................................................................... 39 第十一节 高压锅炉给水泵...................................................................................................... 39

第九章 CFBB的运行 ........................................................................... 41 第十章 CFBB金属件及耐火材料的磨损及预防 ............................... 45

第一节 循环流化床锅炉防磨综述 ........................................................................................ 45 第二节 防磨措施及设计 .......................................................................................................... 45

第十一章 CFBB的发展前景及灰渣的综合利用 ............................... 47

第一节 CFBB的发展前景 ...................................................................................................... 47 第二节 循环流化床锅炉灰渣的处理 .................................................................................... 47 第三节 灰渣的综合利用 .......................................................................................................... 47

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第一章 安全培训

什么是安全？“无危则安，无缺则全”，安全就意味着没有危险，安全有以下的定义。

(a).安全是客观事物的危险程度能够为人们普遍接受的状态。 （b）安全是指没有死亡，伤害，职业病或财产，设备的损害或损失或环境危害的条件。

（c）安全是指不因人，机，媒介的相互作用而导致系统损失，人员伤害，任务受影响。

1.1安全生产法的概念

安全生产法式保障劳动者在劳动过程中安全与健康以及生产财产安全的法律的总称。

安全生产法的特点有：保护对象是劳动生产人员，生产资料和国家财产；安全生产法规具有强制性的特征；安全生产法规涉及自然科学和社会科学领域，因此具有性特点，又有科学技术特点。

1.2热电分厂安全 1.2.1 14个不准

1．加强明火管理，防火、防爆区内不准吸烟； 2．生产区内不准带小孩；

3．禁火区内，不准无阻火器车辆行驶；

4．上班时间不准睡觉、干私活、离岗和干与工作无关 的事； 5．在班前、班上不准喝酒；

6．不准使用汽油等挥发性强的可燃液体擦洗设备、用 具和衣物； 7．不按工厂规定穿戴劳动保护用品(包括工作服、工 作帽、工作鞋等)，不准进入生产岗位；

8．安全装置不齐全的设备不准使用；

9．不是自己分管的设备、工具不准动用；

10．检修设备时安全措施不落实，不准开始检修； 11．停机检修后的设备，未经彻底检查不准启动； 12．不戴安全帽不准登高作业；

13．脚手架、跳板不牢，不准登高作业；

14．石棉瓦上不固定好跳板，不准登石棉瓦作业。 1.2.2 进入压力容器8个必须 1．必须申请，并得到批准； 2．必须进行安全隔绝； 3．必须进行置换、通风；

4．必须按时间要求，进行安全分析； 5．必须配戴规定的防护用具； 6．必须在器外有人监护；

7．监护人员必须坚守岗位； 8．必须有抢救设备和措施

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第二章 CFBB的原理及特点

第一节 CFBB的原理

1.1、流态化过程

流态化是一个很重要概念，流态化是流化床燃烧技术的基础，在具体运行实践中，在点火初始，物料的流态化具有重要的意义。

当流体向上流过颗粒床层时，其运动状态是变化的。流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过。当流速增加到某一速度后，颗粒不再由布风板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托。此时，对于单个颗粒来讲，它不再依靠与其他邻近颗粒的接触而维持它的空间位置，相反地，在失去了以前的机械支承后，每个颗粒可在床层中自由运动，就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质。这种状态就被称为流态化。颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度，称为临界流化速度。

流化床类似流体的性质主要有以下几点：

在任一高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量；

无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状；

床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出； 密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上；

床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。

1.2、循环流化床的一些基本术语：

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为了便于对下面具体介绍循环流化床原理的理解，先简要介绍一些常用的基本名词术语。还有一些重要的名词术语，为了理解方便，将在具体用到时再用到时再作解释：

1.循环倍率

定义为单位时间内循环流化床循环物料量与入炉煤量的比值,我厂锅炉的循环倍率为25-30。

2、锅炉

利用燃料燃烧释放的热能加热给水以生产规定参数和品质的蒸汽、热水的机械设备。锅炉、汽轮机、发电机合称火力发电厂三大大机。

3、工质

实现热能和机械能相互转化的媒介物质，叫做工质。发电厂采用水蒸汽作为工质。

4、压力

单位面积上承受的垂直作用力，又称压强。 5、温度

物体冷热程度的度量。开尔文温标或绝对温标，用符号T表示，单位是开尔文(K)，T=273.15+t（摄氏温度）。

6、内能

蓄积于热力系内部的能量,单位是焦(J)。单位质量的内能称为比内能，单位是焦/千克(J/kg)。

7、平衡状态

工质的各部分具有相等的压力、温度、比容等状态参数时，就称工质处于平衡状态。

8、汽化

物质从液态转变为汽态的过程。包括蒸发、沸腾。蒸发是在液体表面进行的汽化现象。

9、沸腾

在液体内部进行的汽化现象。在一定压力下，沸腾只能在固定温度下进行，该温度称为沸点。压力升高沸点升高。

10、饱和蒸汽

容器上部空间汽分子总数不再变化，达到动态平衡，这种状态称为饱和状态，饱和状态下的蒸汽称为饱和蒸汽；饱和状态下的水称为饱和水；这时蒸汽和水的温度称为饱和温度，对应压力称为饱和压力。

11、过热蒸汽

蒸汽的温度高于相应压力下饱和温度，该蒸汽称为过热蒸汽。 12、过热度

过热蒸汽的温度超出该蒸汽压力下对应的饱和温度的数值，称为过热度。

13、热传导

温度不同的物体各部分之间或温度不同的两物体间由于直接接触而发生的热传递现象，也称导热。

14、对流换热

流体与温度不同的物体表面直接接触而产生的热量传递过程。它

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是热传导与热对流这两种基本传热方式综合作用的结果，也称对流放热。

15、辐射换热

两个互不接触且温度不相等的物体或介质之间通过电磁波进行的热交换过程

16、水循环

水及汽水混合物在炉膛水冷壁内的循环流动。 17、循环倍率

进入上升管的循环水量与其出口处蒸汽量之比。 18、腐蚀

金属与周围环境发生化学、电化学反应和物理作用而引起的变质和破坏。

19、积盐

随蒸汽携带的各种物质，由于温度、压力变化，引起其溶解度下降而析出，沉积于热力设备蒸汽通流部分的现象。积盐的部位主要为过热器和汽轮机叶片

20、疲劳

材料或构件在长期交变载荷持续作用下产生裂纹，直至失效或断裂的现象。

21、蠕变

金属等固体材料在应力作用下，随时间的延续发生缓慢塑性变形的现象。

22、煤的化学组成

组成煤中有机物质的化学元素有碳、氢、氧、氮和硫。这些元素的含量是计算燃烧所需空气量、燃烧产物和煤发热量的基本数据。它又可表征煤的燃烧反应能力。

23、煤的工业分析

包括对煤的水分、挥发分、固定碳和灰分的测定，有时还包括硫分和发热量等项数据的测定。

24、成分分析基准

通常采用四种成分分析基准：①收到基；②空气干燥基；③干燥基；④干燥无灰基。

25、汽包

水管锅炉中用以进行汽水分离和蒸汽净化，组成水循环回路井蓄存一定量水的筒形压力容器。

26、上下壁温差

自然循环锅炉运行起停过程中，由于锅筒内汽和水对筒壁放热的差异，起动时上半部壁温低于下半部，停炉时则相反，一般规定上下壁温差应＜50℃。

27、省煤器

利用锅炉排烟加热给水的受热部件，用来降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料耗量，故称为省煤器。对于汽包锅炉，给水经省煤器提高温度后进入汽包，可减轻汽包所承受的热应力。

28、水冷壁

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敷设在锅炉炉膛四周由多根并联管组成的蒸发受热面。主要吸收炉膛中高温火焰及炉烟的辐射热量，保护炉墙，工质在其中作上升起动，受热蒸发。一般可分光管和膜式水冷壁两种。

29、锅炉对流受热面

布置在锅炉对流烟道中，主要以对流换热方式接受烟气热量并传递给工质的受热部件。主要包括对流管束、防渣管束、过热器和再热器的对流部分、省煤器及空气预接器。布置在炉膛出口的半辐射式过热器(后屏)通常也包括在内。

30、过热器

把饱和蒸汽加热到额定过热温度的锅炉受热面部件。当锅炉负荷或者其他工况改变时，应保证过热汽温的波动在允许范围内。

31、喷水减温器

将水直接喷入过热蒸汽中进行减温的装置。因喷入的水直接与蒸汽混合，故对水质要求较高。给水品质好的锅炉，可直接用给水作为减温水。

32、安全附件

安全阀、压力表、水位表。 33、安全阀

进口侧介质静压超过其起座压力整定值时能突然起跳至全开的自动泄压阀门，是锅炉等压力容器防止超压的重要安全附件。安全阀有杠杆重锤式、弹簧式和脉冲式等。

34、水位计

指示和监视锅炉汽包、汽水分离器以及其他容器中水位的表计。 35、吹灰装置

用各种介质来清除锅炉烟气侧受热面上附着的灰渣等沉积物的设备。

36、锅炉效率

每公斤燃料在锅炉中释放的热量被有效利用的百分率，是衡量锅炉经济性的最重要指标。

37、氧量

烟气中氧气所占的体积百分含量。 48、过量空气系数

实际供给空气量与理论空气量的比值。 39、汽蚀

当离心泵入口的最低压力低于该温度下的被吸液体的饱和压力时，产生大量的汽泡，汽泡的形成、发展和破裂过程中，会对叶轮材料产生破坏作用，这种现象叫汽蚀。

40、炉膛负压

炉膛内的压力和当地大气压的差值。 41、烟气露点

烟气中的SO3与水蒸汽结合成硫酸蒸汽，当低温烟气进入低温受热面后，烟气中的硫酸蒸汽开始凝结，

42、虚假水位

由于外界负荷或燃烧工况突然变化，汽包水位会随之突然升高或

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降低，而后再向相反方向变化，汽包水位升高或降低时指示的水位。

1.3、循环流化床的原理及特点

在气流以不同速度通过固体颗粒床层时，固体颗粒床层会呈现不同的流动状态。随着气流速度的增加，固体颗粒分别呈现固定床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床和气力输送状态。循环流化床的上升段通常运行在快速流化床状态下。快速流化流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的，此时，固体物料被速度大于单颗物料的终端速度的气流所流化，以颗粒团的形式上下运动，产生高度的返混。颗粒团向各个方向运动，且不断形成和解体。在这种流体状态下，气流还可携带一定数量的大颗粒，尽管其终端速度远大于截面平均气速。这种气固运动方式中，存在较大的气固两相速度差，即相对速度，循环流化床由快速流化床（上升段），气固物料分离装置和固体物料回送装置组成。

循环流化床的特点可归纳如下：

1不再有鼓泡流化床那样清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间；

2有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，并且向各个方向运动；

3颗粒与气体之间的相对速度大，且与床层空隙率和颗粒循环流量有关；

4运行流化速度为鼓泡床的2-3倍；

5床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化； 6颗粒横向混合良好；

7强烈的颗粒返混，颗粒的外部循环和良好的横向混合，使得整个升段内温度分布均匀；

8通过改变上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分钟到数小时范围内调节；

9流化气体的整体性状呈塞状流；

10流化气体根据需要可在反应器的不同高度加入。 1.4、循环流化床锅炉工作原理

循环流化床锅炉是一种新型的燃用固体燃料（如煤）的锅炉。固体颗粒（燃料、石灰石、砂粒、炉渣等）在炉膛内以一种特殊的气固流动方式（流态化）运动，离开炉膛的颗粒又被分离并送回炉膛循环燃烧。炉膛内固体颗粒的浓度高，燃烧、传质、传热剧烈，温度分布均匀。

一次风（流化风）经过风室由炉膛底部穿过孔的底板（布风板）送入炉膛，炉膛内是一些粒度为0~8mm（甚至更大）的固体颗粒（燃料、石灰石、砂粒等），它们被流化风流化呈流体的特性并充满整个炉膛；较细的颗粒被气流夹带飞出炉膛并由旋风分离器（也可以是其它分离器）分离收集，并通过分离器下面的料腿与返料器送回炉膛循环燃烧；烟气和不被分离器捕集的细颗粒排入尾部烟道，尾部烟道和除尘等与常规煤粉炉相似。

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第二节 CFBB的特点

由前面循环流化床锅炉工作原理可知，循环流化床锅炉可分为两部分。第一部分由炉膛（快速流化床），气固物料分离设备，固体物料再循环设备等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与常规炉相似。

众所周知，燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷管，用于吸收燃烧所产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。

一、循环流化床燃烧锅炉的基本特点可概括如下： 1、低温动力控制燃烧

循环流化床燃烧是一种在炉内使高速运动的烟气与其所携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触，并且有大量颗粒返混的流态化燃烧反应过程，同时，在炉外将绝大部分高温的固体颗粒捕集，并将它们送回炉内再次参与燃烧过程，反复循环地组织燃烧。显然，燃料在炉膛内燃烧的时间延长了。在这种燃烧方式下，炉内温度水平因受脱硫最佳温度，一般850℃左右。这样的温度远低于普通煤粉炉中的温度水平，并低于一般煤的灰熔点，这就免去了灰熔化带来的种种烦恼。这种低温燃烧方式好处甚多，炉内结渣及碱金属析出均比煤粉炉中要改善很多，对灰特性的敏感性减低，也无需很大空间去使高温灰冷却下来，氮氧化物生成量低，可于炉内组织廉价高效的脱硫工艺等等。从燃烧反应动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧反应控制在动力燃烧区（或过渡区）内。由于循环流化床锅炉内相对来说温度不高，并有大量固体颗粒的强烈混合，这种情况下的燃烧速率主要取决于化学反应速率，也就是决定于温度水平，而物理因素不再是控制燃烧速率的主导因素。循环流化床锅炉内燃料的燃尽度很高，通常，性

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能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可达98~99%以上。

2、高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程

循环流化床锅炉的固体物料（包括燃料、残炭、灰、脱硫剂和惰性床料等）经历了由炉膛、分离器和返料装置所组成的外循环。同时在前面介绍快速流态化的特点时，我们也介绍了炉膛内固体物料的内循环，因此循环流化床锅炉内的物料参与了外循环和内循环两种循环运动。整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种形式的循环运动的运态过程中逐步完成的。

3、高强度的热量、质量和动量传递过程

在循环流化床锅炉中，大量的固体物料在强烈湍流下通过炉膛，通过人为操作可改变物料循环量，并可改变炉内物料的分布规律，以适应不同的燃烧工况。在这种组织方式下，炉内的热量、质量和动量传递过程是十分强烈的，这就使整个炉膛高度的温度分布均匀。

二、循环流化床锅炉具有许多不替代的优点

除以上主要特点外,同其它燃烧方式相比循环流化床锅炉具有许多不替代的优点，主要表现在以下几个方面：

首先，由于循环流化床采用低温燃烧（850℃~900℃），因此可以比较容易地控制NOx的排放，方便高效地脱硫，炉内不存在结渣问题，如果燃烧组织好的话，灰渣可以综合利用等。

其次，循环流化床锅炉能稳定燃烧多种劣质燃料，燃料适应性广，除烟煤外，还可燃用无烟煤、劣质烟煤、褐煤、石煤以至矸石等固体燃料，并且可以达到较高燃烧效率。

与第一代流化床（鼓泡床）燃烧锅炉相比，循环流化床锅炉燃烧效率高，脱硫效率高，给煤容易，传热系数高，便于大型化，磨损问题也易于解决。

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第三章 循环流化床的传热与传质

循环流化床锅炉中的传热可以分为炉膛内气固两相物料与受热面(如水冷壁、屏式受热面等)的传热，以及对流烟道中烟气与受热面的传热。循环流化床炉内的传热过程又涉及固体颗粒与固体颗粒，气体与颗粒之间，气体与受热面之间以及固体颗粒与受热面之间的热交换等换热过程。作为运行应用的我们最关心的是循环流化床热介质与水冷壁及过热器等之间的传热。

第一节 传热机理简介

正如在上一章流动特性中讲到的，在较高气速的作用下，循环流化床床内物料在运动中聚合成许多絮状颗粒团，它们时而变形，时而分解，时而重新组合，同时，还有许多分散的固体颗粒存在。在快速床运行中，炉膛中心核心区是向上快速流动的低颗粒浓度的两相流体，而周围四壁是高浓度固体颗粒缓慢下流的近壁区，这些流动特性对传热均产生很大的影响。

循环流化床床内受热面由一层气膜覆盖，受热面直接与气膜进行热交换，同时，颗粒通过与气膜接触，其热量以传导和辐射两种方式传给受热面；与此同时，被气膜隔开的颗粒团与受热面进行着辐射换热。

因此，将循环流化床床内热介质与受热面的传热系数h分解为三部分：颗粒团对流换热系数hpc、气相对流换热系数hgc、以及辐射换热系数hr、即：

h=hpc+hgc+hr

在三个分量中，颗粒团对流放热系数hpc是主要部分，其值主要取决于床内悬浮颗粒的浓度（床层密度）和颗粒浓度；气相对流换热系数hgc远小于颗粒团对流换热系数hpc，因此常常被处理成单纯气体以空塔速度流过受热面时的对流换热系数；以及辐射换热系数hr依然服从四次方定律。由于利用公式计算换热系数困难且精度很差，通常对传热系数通过经验公式作为定值来处理。分别对密相区和稀相区给定两个传热系数，并规定密相区高度为二次风喷口以下布风板以上的高度。在循环流化床通常的运行工况下，床内平均放热系数大约在110～170w/（m²/•k）范围内，悬挂在稀相区的屏式受热面，由于颗粒浓度较低，床温也略低，其放热系数大约在90～110w/(m²/•k)左右。

第二节 影响传热的主要因素

一、床层密度（床层物料浓度）

在快速床中，壁面上悬浮物浓度对于床层与壁面之间的换热影响是最重要的，而壁面上悬浮物浓度与整个床截面的床层密度成正比。因此随着床层密度的增加，传热系数增大，在循环流化床密相区，由于颗粒浓度高，因此其总的传热系数也比稀相区高很多，粒子浓度随着床高而变化，在循环流化床锅炉的运行中，可通过调节一、二次风

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的比例来控制床内沿床高方向的颗粒浓度分布，进而达到控制温度分布和传热系数以及负荷调节的目的。

二、流化速度

流化风速对传热系数的影响，在快速床中主要通过对床层密度影响从而产生间接影响。比如在保持循环倍率一定时，随着流化风速的增加，床层密度下降，会引起传热系数下降，在保持床层密度一定时，不同的流化速度下，传热系数的变化很小。

流化速度对传热没有明显的直接影响：这是因为若保持固体颗粒的循环量不变，当流化速度增加时，床内的颗粒浓度就会减小，从而造成传热系数的下降。而与此同时，由于流化速度的增加又会引起传热系数的上升，这两个相反趋势的共同作用使得当床层粒子浓度一定时传热系数在不同流动速度下变化很小。

三、平均粒径

由于小颗粒具有较大的比表面积，因此在同样的床层密度条件下，小颗粒与受热面的接触面积与频率都高于大颗粒。因此随颗粒平均粒径的增加传热系数下降。

四、床温

床温的增加一方面使颗粒团与受热面的辐射换热增强；另一方面温度升高导热系数也会升高，因此循环流化床传热系数随床温的升高而上升。

五、循环倍率

在床层密度不变的情况下，不同的循环倍率意味着不同的颗粒运行速度。研究表明，当循环倍率增加100％时，传热系数的增加只有10％。因此，颗粒循环倍率对循环床传热性能的影响是不明显的。；

第三节 流化床内颗粒与流体的传质

物质由高浓度向低浓度方向的转移过程称为传质，亦称质量传递。正如温度差是热量传递的推动力那样，浓度差是质量传递的推动力。流化床内的传质是指流体流过壁面或液体表面时，如果主流与界面间有浓度差，就引起传质。通常流化床内的传质是对流传质。它和热交换中的对流换热相类似。

循环流化床中的传质系数是较高的，它随着气体流速的增大而增大，但随着固体颗粒流速的增大而减小，这主要是由于固体的屏蔽作用所致。随着固体颗粒粒径的增大其交换表面积减小，和传热系数一样，传质系数减小。另外，传质系数在床层入口附近随床高增加而增加，这说明由于颗粒的聚集及强烈混合，大大强化了气固接触，当进一步增加床高时，由于颗粒聚集倾向减弱，故传质系数随床高而减小。

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第四章 煤的燃烧过程及燃烧特性

循环流化床锅炉气固两相流动的复杂性以及煤粉炉完全不同的气固两相流动带来循环流化床锅炉燃烧方面与众不同的特点，其燃烧机理极为复杂。但是，传统煤燃烧理论所认为的燃烧的主要因素：即燃烧时间、燃烧温度以及湍流度仍然是循环流化床组织良好燃烧的必要条件。循环流化床物料循环的特点、沿床高（包括旋风分离器）足够高且均匀的温度分布、以及强烈湍流带来的物料强烈掺混，为循环流化床内煤颗粒创造了良好的燃烧环境。

第一节 煤燃烧的各阶段

给入流化床的煤颗粒将依次经历如下过程：煤干燥与加热，挥发份析出和燃烧，煤颗粒的膨胀和一次爆裂破碎，焦碳燃烧和二次爆裂、磨损。

新鲜的煤粒加入流化床后，被加热与干燥的过程是很快的，这主要是由于循环流化床床层内强烈的掺混作用。在鼓泡床运行中由于气泡的运动，破裂，使得颗粒横向掺混非常剧烈。而循环床随着床层流化速度的提高，这一掺混作用还将得到大大的加强，在2～3秒内就可能达到几米宽度的床表面，同时，由于给煤一般由密相区加入，而密相区聚集着大量处于床温的燃烧着的颗粒（及惰性床料），而通常给煤量只占床料量的1～3%，这些灼热床料包围着新鲜的煤粒，使其被加热干燥。一般煤颗粒在炉膛内的加热率在100℃/S至1000℃/S的范围。

挥发份的析出主要有两个稳定阶段：第一个稳定析出阶段在500～600℃范围内，第二个稳定析出阶段在800～1000℃范围内。析出的挥发份由多种C—H化合物组成，煤种与挥发份的析出有很大的关系，煤的工业分析为挥发份的析出量提供了大致的范围，但挥发份的析出量与成份受许多因素的影响，如：加热速率、初始温度和床温、停留时间、煤的粒度与种类、挥发份析出时的压力等。

焦碳燃烧通常是挥发份析出完成后开始的，有时与上述过程也有重叠。在焦碳的燃烧中，氧气扩散到焦碳表面并反应生成CO和CO2。由于焦碳是多孔颗粒，焦碳表面确切地说并不完全指碳的外表面，还包括其内孔面积，并且这些内孔面积要比焦碳表面积大好几个数量级。

对燃烧过程起决定性作用的因素主要有两个：一个是燃烧反应本身的化学反应速度，在燃料性质一定的条件下，主要受反应所处环境温度的影响，温度越高化学反应速度越快；另一个决定性的因素是燃料所需的氧气的供应。氧气供应主要是指煤颗粒周围氧气到达反应物表面对燃烧反应所需氧气进行补充的速度，如果氧气供应充分，燃烧反应能够得到足够的氧气补充，燃烧反应就进行的剧烈。对氧气的供应起主要作用的是煤颗粒的表面积与环境中氧气的浓度。燃烧过程可分为扩散控制和动力控制，所谓扩散控制，就是指对燃烧反应起决定性的因素是氧气向燃烧颗粒表面的扩散速度，此时氧气一到达反应物表面即进行燃烧反应，氧气的扩散对燃烧反应的快慢起着决定性作用，而温度对反应速度的影响不显著；动力控制反应与此相反，此时燃烧反应所需的氧气供给充分，燃烧反应的速度由化

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学反应速度即主要由温度控制。

挥发份燃烧过程通常是由挥发份和氧的扩散所控制，对于大颗粒煤（粒径大于1mm)挥发份析出时间与煤粒在流化床中整体混合所需时间有相同的量级，因此在循环流化床锅炉中，在炉膛顶部有时也能观察到大颗粒团的挥发份火焰，对挥发份析出时间的研究对煤粒在循环流化床内的着火燃烧，尤其是启动点火有着重要的意义。

进入循环流化床的燃料中，有大量粗颗粒存在，经挥发份析出、膨胀和破碎后，仍有大量粒度为0～6mm范围内的焦碳存在，这些颗粒在循环流化床中比鼓泡床高的多的传质速率进行混合燃烧。但由于颗粒粒度较大，燃烧反应的化学反应速率远高于扩散速率，燃烧反应为扩散控制。随着颗粒温度的升高，挥发份析出的增加，颗粒内孔不断增加焦碳颗粒缩小，燃烧反应的反应速率与内部扩散速率逐步相当，但氧在焦碳中的深入深度有限，接近外表面处的小孔消耗掉大部分氧，这种燃烧情形的焦碳粒径为中等粒度。随着燃烧的继续进行，反应进入第三个阶段，此时化学反应速度远低于扩散速率，反应为动力控制。对于多孔焦碳，氧扩散至整个焦碳颗粒，使燃烧在整个焦碳内均匀进行。

在循环流化床锅炉内，煤的燃烧过程伴随着煤颗粒尺寸的逐渐减小，煤颗粒度的减小主要是由于燃烧过程的膨胀，爆裂和颗粒之间以及颗粒与四壁的磨损造成的，煤颗粒燃烧时的膨胀与爆裂主要是由于挥发份的析出与焦碳的燃烧产生的。它们使颗粒的体积膨胀，颗粒的小孔增大、增加，使煤粒的内部结合力下降。这种爆裂产生的颗粒比由于磨损产生的细颗粒碳（一般小于100μm）大一个数量级。磨损是由于颗粒之间以及颗粒与床四壁之间的碰撞和摩擦产生的。在燃烧使碳粒表面的连接力下降后，这种作用得到了加强。细颗粒的形成对煤的燃尽，特别是大颗粒的燃尽是很有利的，它增大了碳颗粒的接触表面。但是，太细的颗粒会逃离旋风分离器，形成固体未完全燃烧损失的一部分。

第二节 影响燃烧的主要因素

2.1、床温

循环流化床床温的选取是从多方面考虑的，850～900℃是最理想的循环流化床运行温度。这主要是出于下述考虑：

在该温度下灰不会熔化，从而减少了结渣的危险性； 脱硫反应的最佳温度为850℃左右，但是我们厂采用的是更加先进的氨法脱硫，故床温可以控制的更高我们床温控制在850～950；

在该温度下碱金属不会升华，这样就可降低锅炉受热面的结渣； 燃烧空气中的氮不能大量转化成NOx。

当然，选取这一温度的前提还是需保证煤的燃尽，循环流化床锅炉之所以可以选择比煤粉炉低的多燃烧温度，一方面是因为循环流化床沿床高的温度（甚至包括旋风分离器与返料装置的温度）可以控制的非常均匀。煤在上述整个空间进行燃烧，这就保证了一次通过炉膛的细颗粒和循环燃烧的粗颗粒都能够很好的燃尽；另一方面还因为循环流化床锅炉的床温比较容易维持，不会因为较小温度、浓度造成灭火与停炉。

事实上，如果单从有利于燃烧的角度来讲温度高是有其优点的。因为逃离分离器的细颗粒带来的未燃烧碳损失是由动力反应控制，提高燃烧温

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度可缩短燃尽时间，从而降低飞灰未完全燃烧热损失。当然，综合上述因素，床温的控制仍然不宜超过950℃。在运行中，应控制床温在变形温度下100～200℃，以防止炉膛结渣。应当看到，将床温控制在850℃左右是其他燃烧方式（如煤粉炉）所无法办到的，这也是循环流化床的一大优点。

2.2、一二次风比例

与鼓泡床相比，循环流化床锅炉炉膛上部燃烧分额增加，因此二次风比例也相应升高。一次风量约为燃料所需化学当量值60～80%，一次风主要起流化和下部密相区燃烧的作用。因为在炉膛下部区域燃料完全燃烧所需风量大于实际风量（一次风量），因此该区域通常处于还原性气氛。二次风口通常位于炉膛下部密相区以上，作为燃尽风并控制炉膛的深度分布均匀，尤其在锅炉启动阶段。当锅炉负荷增加时一次风比例增加，能够输送数量较大的高温物料到炉膛上部区域。

二次风另一重要作用是进行分级燃烧，即随着燃烧的进行逐步补充燃烧风以控制燃烧区域的风量，使处于还原性状态，这对于NOx排放的降低很有好处。

我们厂的一次风与二次风设计风量比为54：46。 2.3、停留时间

停留时间是决定煤燃尽的一个重要参数。在炉膛上部区域，一方面挥发分已经析出，同时处于富氧状态，焦碳的燃烧主要发生在此。焦碳颗粒在炉膛截面中间向上运动，同时沿四壁往下流或者上下运动。这样焦碳颗粒在被夹带出炉膛前已在炉膛高度循环多次。因此对于大多数颗粒而言，在炉膛停留时间远大于以气速穿过炉膛所需要的时间。

被夹带出炉膛的未燃尽焦碳颗粒进入旋风分离器并继续燃烧，粗颗粒被分离下来进入炉膛，细颗粒作为飞灰排入尾部烟道。

循环流化床与其他燃烧方式不同，它不要求所有送入的燃料在一次通过炉膛就实现完全燃烧。送入炉内的煤颗粒有粗有细，处于一定的粒度范围。其中凡终端速度小于气流速度的细小煤粒都将被气流吹走，带往旋风分离器。这部分颗粒中大于旋风分离器临界分离直径的煤粒被分离器捕获，经回料器送回炉内反复进行燃烧，因此只有粒径大于临界分离粒径和终端速度不大于气流速度的中间尺寸煤粒，在炉内多次循环燃烧，而所有小于临界分离直径的煤粒则要求一次经过炉膛即能燃尽否则就会形成飞灰未完全燃烧损失，至于一切终端速度大于气流速度的粗大颗粒最终作为底渣排出炉膛。当然，由于前面提到的原因，粗颗粒在不断变成细颗粒，但是这部分细颗粒在床内已经停留很长时间，一般能保证燃尽。

2.4、旋风分离器

旋风分离器是循环流化床关键部位，也是循环流化床在结构上不同于煤粉炉的一个重要特征。理想的旋风分离器设计应当保证其临界分离粒径不大于燃尽曲线与停留曲线的交点A所对应的粒径值，这样设计的旋风分离器就能保证飞出炉膛且不被分离器收集的细颗粒能够一次燃尽，而不能一次燃尽的粗颗粒能被收集而循环燃烧，从而也能得到燃尽的目的。

旋风分离器的分离效率随风筒直径增大而下降。因此选取适当直径的旋风分离器并进行合理布置是循环流化床大型化过程中需要研究解决的问题。旋风分离器的设计一方面应保证分离器对细颗粒的分离以保证燃尽；另一方面还需要对分离器的布置进行考虑，为了降低成本和减少系统的复

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杂性，设计中总是尽可能采用大直径的旋风筒，直径为7～8米的旋风筒在循环流化床中已显示出可靠的运行性能。

2.5、燃煤粒度

进入流化床的煤颗粒的粒度分布大约在0～8mm范围内，粒度对循环流化床燃烧和传热很重要。但是颗粒粒度的具体构成对燃烧和传热起着更重要的作用。进入循环流化床床内的颗粒大体可分为三种形式存在：一种是粗颗粒，主要在床内停留与燃烧，最终以底渣的形式排出炉外，一部分很细小的会逃离炉膛和旋风分离器作为飞灰排出（循环流化床锅炉飞灰份额大约在30～60%内，受粒度分布与性能影响）；第三部分在循环流化床床内循环燃烧直至磨细作为飞灰排除，粗大颗粒太多会降低传热并不能使流化不均。如果颗粒中构成循环灰的中等粒度颗粒很多且不易磨碎，由于在目前循环流化床锅炉设计运行中，一般都不排放循环灰，循环灰在炉内会越积越多，使床压升高，炉膛上部颗粒浓度升高,(正如在传热部分谈到的，颗粒浓度将极大的影响传热性能）使实际运行锅炉偏高设计值。因此适当选取颗粒粒度对循环流化床锅炉流动、传热与燃烧非常重要。

2.6、流化风速和循环倍率

循环倍率是指循环灰质量与入炉煤质量之比。高循环倍率能强化燃烧与传热，使锅炉尺寸紧凑，钢材消耗量低，但与此同时风机消耗与受热面的磨损也增大。目前普遍认为循环风速应控制在4～6m/s范围内，高温分离的循环流化床循环倍率为30～35左右，我们厂的锅炉循环倍率为25-30。

第三节 燃烧方式的优点

循环流化床独特的燃烧方式带来了其他常规燃烧方式无法比拟的优点。

3.1、燃料适应性广

燃料适应性广是循环流化床的一个突出优点，它能够烧常规煤粉炉无法烧的许多劣质燃料。

在循环流化床燃料按重量计只占灼热床料的1～3%，其余则是不可燃的固体颗粒（如脱硫剂、飞灰或砂等），循环流化床特殊的流体动力特性使得气固混合和固固混合进行得非常快，保证燃料充分燃烧。因此当燃料进入炉内后即被周围的高温床料加热至着火温度并发生燃烧。而与此同时，床层温度又没有显著的降低，只要燃料热值大于加热燃料本身和所需的空气至着火温度所需的热量，上述特点就能使循环流化床不需要辅助燃料即可燃用任何燃料。因此一台循环流化床在不需要大的改动条件下就可燃用范围很广的燃料。从普通的烟煤、无烟煤、褐煤到泥煤、矸石、油页岩、废木材、生活垃圾等等，可以说循环流化床为有效利用这些劣质燃料提供了一条很好的途径。

3.2、负荷调节比大和负荷调节快

循环流化床由于截面气速高和吸热容易控制，使得负荷调节很快。同时，由于大量惰性床料（吸附剂、沙子和灰渣）的存在，床内蓄热很大，使循环流化床锅炉在低负荷时也能保证锅炉稳定燃烧，从而使其负荷调节比可达3～4比1。

此外，前面提到的循环流化床燃烧方式带来的高燃烧效率，低温燃烧使其脱硫非常简便，且效率高同时NOx排放低等等，这些都为循环流化床

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的迅速发展创造了必要条件。

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第五章 水循环和物料循环

第一节 水循环

1.自然循环锅炉

所谓自然循环锅炉，是指蒸发系统内仅依靠蒸汽和水的密度差的作用，自然形成工质循环流动的锅炉。

2.锅炉的循环回路

由锅炉的汽包、下降管、联箱、水冷壁、汽水导管组成的闭合回路，称为锅炉的循环回路。

3.自然循环的原理

锅炉在冷态下，汽包水位标高以下的蒸发系统内充满的水是静止的。当上升管在锅炉内受热时，部分水就生成蒸汽，形成了密度较小的汽水混合物。而下降管在炉外不受热，管中水分密度较大，这样在两者密度差的作用下就产生了推动力，汽水混合物在水冷壁内向上流动，经过上联箱、导管进入汽包，下降管中由汽包来的水则向下流动，经下联箱补充到水冷壁内，这样不断的循环流动，就形成了自然循环。

6 1 1.锅筒

2.下降管 3.上集箱

5 4.水冷壁 5.上集箱

6.汽水引出管

2 4

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循环流化床锅炉水循环示意图

4.循环倍率

循环回路中进入上升管的循环水量G与上升管出口处的蒸汽量D之比叫循环倍率。以符号K表示：

K=G/D 5.循环水速

循环水速是指循环回路中，在上升管入口截面，按工作压力下饱和水密度折算的水流速度。

6.自然循环的故障

自然循环的故障主要有循环停滞、倒流、汽水分层、下降管带汽和沸腾传热恶化等。

水循环停滞易发生在部分受热较弱的水冷壁管中，当其重位压头等于或接近于回路同压差，水在管中几乎不流动，只有所产生的少量气泡在水中缓慢的向上浮动，进入汽包，而上升管的进水仅于出汽量相等，就

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是发生了循环停滞。

水循环停滞时，由于水冷壁管中循环水速接近或等于零，因此热量传递主要靠导热，即使负荷较低，由于热量不能及时带走，管壁仍可能超温烧坏。另外，还由于水的不断“蒸干”，水中含盐浓度增加，会引起管壁的结盐和腐蚀。当在引入汽包蒸汽空间的上升管中发生循环停火子时，上升管内将产生“自由水位”，水面以上管内为蒸汽，冷却条件恶化，易超温爆管；而汽水分界处由于水位的波动，管壁在交变热应力作用下，易产生疲劳损坏。

水循环倒流现象发生在上升管直接引入汽包水空间，而且该管受热程度很弱以至其重位压差大雨回路的共同压差时。当倒流管中蒸汽泡向上的流速与倒流水速接近时，汽泡将不能被带走，处于停滞湖缓动状态的汽泡逐渐聚集增大，形成汽塞，这段管壁温度将升高或壁温交变，导致超温或疲劳损坏。

汽水分层易发生在水平或倾斜度小而且管中汽水混合物流速过低的管子。这是由于汽、水的密度不同，汽倾向在管子上部流动，水的密度大，在下部流动，若汽水混合物流速过低，扰动混合作用小于分离作用，便产生汽水分层。

因此，自然循环锅炉的水冷壁应避免水平和倾斜度小的布置方式。 7.下降管带汽的原因：

（１）在汽包中汽水混合物的饿引入口与下降管入口距离太近或下降管入口位置过高。

（２）锅水进入下降管时，由于进口流阻和水流加速而产生过大压降，使锅水产生变化。

（３）下降管进口截面上部形成旋涡斗，使蒸汽吸入。 （４）汽包水室含汽，蒸汽和水一起进入下降管。 （５）下降管受热产生蒸汽。 8.下降管带汽的危害：

下降管水中含汽时，将使下降管中工质的平均密度减小，循环运动压头降低，同时工质的平均容积流量增加、流速增加，造成流动阻力增大。结果使克服上升管阻力的能力减少，循环水速降低，增加了循环停滞、倒流等鼓掌发生的可能性。

9.防止下降管带汽的措施：

主要在结构设计时针对带汽原因采取一些措施，:如大直径下降管入口加装十字挡板或和格栅；提高给水欠焓，并将欠焓的给水引至下降管入口内；防止下降管受热；规定汽水混合物与下降管入口的距离；下降管从汽包最底部引出等。在运行中还要注意保持汽包水位，防止过低时造成下降管带汽。

10. 联箱的作用

在受热面的布置中，联箱起到汇集、混合、分配工致的作用，是受热面布置的连接枢纽。另外，有的联箱也用以悬吊受热面，装设疏水或排污装置。

第二节 物料循环

循环流化床锅炉中的循环就是指的其物料循环系统，这也是循环流化

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床锅炉与其他锅炉的最大的区别所在。

物料循环有内循环和外循环。

内循环就是煤进入炉膛后，迅速被大量惰性高温物料包围，着火燃烧，并在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热。粗大粒子进入悬浮区域后在重力及外力作用下偏离主气流，从而贴壁下流，然后再次被吹向炉膛上部的循环过程。

外循环是煤进入炉膛后，迅速被大量惰性高温物料包围，着火燃烧，并在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热。细小的飞灰被烟气携带，在经过旋风分离器时候，飞灰被分离出来，在重力的作用下顺着料腿进入返料器，在返料风的作用下进入炉膛循环燃烧。

一般说的物料循环是指其外循环系统，包括物料分离器，立管和返料器。它是CFBB的一个非常重要的系统，它直接影响锅炉的燃烧，传热和稳定运行。

物料循环简图

物料循环倍率：定义为单位时间内循环流化床循环物料量与入炉煤量的比值,我厂锅炉的循环倍率为25-30。

物料分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一，其主要作用是将大量高温固体物料从气流中分离出来送回燃烧室以维持燃烧室的快速流化态状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应，这样才能达到理想的燃烧效率和脱硫效率。另外循环流化床的分离器还要满足下列要求：

1．能够在高温情况下正常工作；

2．能够满足极高浓度载粒气流的分离；

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3．具有低阻的特性，因为分离装置的阻力增大势必要增加风机的压头，增加能耗；

4．具有较高的分离效率，实际上循环倍率在很大程度上是靠分离器的效率来保证的；

5．能够与锅炉设计的流程相适应，使锅炉结构紧凑，易于设计。 按飞灰分离方式分为旋风分离器和惯性分离器。

旋风分离器体积较大、工作温度高需用的耐火和保温材料较厚，启动时间长，但分离效率高。

惯性分离器相对于旋风分离器，其结构简单，易于锅炉设计、制造简单、启动快、维修方便、运行费用低，但其分离效率较低，对较小的颗粒很难保证能实现循环燃烧和燃尽，特别是采用脱硫剂时尤其如此。

旋风分离器的原理：

旋风分离器原理就是使含有粉尘的烟气沿切线方向进入分离器，在特殊的流道设计下，气流由上至下做回转运动，在回转过程中，粉尘因密度大于气体，所受离心力较大而被“甩”到外围，沿器壁在向下的气流和重力的共同作用下向下从出尘口被排出，而“甩”掉粉尘的烟气由旋风分离器向上被引出，从而达到分离的作用。

我厂采用的中科院工程热物理研究所的高效蜗壳式汽冷旋风分离器专利技术，在炉膛出口布置两只汽冷旋风分离器，分离器直径Ф3600mm，用Ф34×5的管子和鳍片组成膜式壁作为旋风分离器的外壳，并采用蜗壳进口的方式形成结构独特的旋风分离器。具有分离效率高和强化燃烧的优点。旋风分离器将被烟气夹带离开炉膛的物料分离下来。通过返料口返回炉膛，烟气则流向尾部对流受热面。整个物料分离和返料回路的工作温度为920℃左右。

包覆分离器的汽冷受热面能够有效吸收物料后燃所产生的热量，防止返料器内高温结焦，扩大煤种的适应性，同时由于耐火层薄还可以缩短锅炉的启动时间。

分离器内表面焊有密排抓钉，并浇注一层60mm厚的特种耐磨可塑料，使整个分离器的内表面得到保护，从而使分离器具有较长的使用寿命。

分离器出口管采用高温耐热合金制造，材质为1Cr25Ni20。 分离器入口开设检修门，并保证其密封性。

返料器和立管内设有热电偶插孔及观察窗，以监视物料流动情况。 汽冷旋风分离器做为过热器受热面的一部分。 返料器：

循环流化床锅炉的最基本特点之一是大量的固体颗粒在燃烧室、分离机构和回送装置所组成的固体颗粒循环回路中循环，由于分离装置中固体颗粒出口出的压力低于炉膛内固体颗粒入口出的压力，所以固体颗粒回收装置的基本任务是将分离器分离的高温固体颗粒稳定的送回压力较高的燃烧室内，并保证气体反窜进入分离器的量为最小。基于此对固体颗粒回送装置的基本要求有以下三点：

1.物料流动稳定； 2.无气体反窜； 3.物料流量可控；

为了满足上述基本要求回送装置一般有立管和阀两部分组成；立管的

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主要作用是防止气体反窜形成足够的压差来克服分离器与炉膛之间的负压差，而阀则起调节和开闭固体颗粒流动的作用。在各种类型的回送装置中，立管的差别不是很大的差别是在阀部分。

回料阀分为机械式回料阀和非机械式回料阀，由于机械式回料阀不耐高温和磨损，难以长期稳定运转，同时制造比较困难、造价高，因此现已不采用；非机械式回料阀有分为阀型和自动调整型两大类，阀型有分为L阀、J阀和U阀。

我厂采用的是L型返料阀，L阀由垂直的立管和连接炉膛的短管组成，立管和分离器相连，被分离器收集下来的固体颗粒首先暂存在立管中，立管中的物料由比连接短管中心轴线稍高的充压点的充压气体所控制，当充气压力大于物料向炉膛流动的阻力时，Ｌ阀打开工作，立管中的物料以移动床方式工作，充压气体的流量增大时，物料流量会增大。流化床密相区的高度会增大，床内物料浓度增大，流化床的物料外循环量增大，物料外循环浓度会在一个新的工况下达到平衡。一般来说，Ｌ阀的控制特性较好，充压气体流量小，但Ｌ阀的开启压力较高，故需要专门的罗茨流化风机。

第三节 汽水流程和烟风流程

汽水流程：

脱盐水来自脱盐水站，进入除氧器，高压给水泵，给水加热器，高压加热器，水经过水平布置的三组膜式省煤器加热后进入锅筒。锅筒内的锅水由集中下降管、分配管进入水冷壁下集箱、上升管、上集箱，然后从引出管进入锅筒。锅筒内设有汽水分离装置。饱和蒸汽从锅筒顶部的蒸汽连接管引至汽冷旋风分离器，然后依次经过尾部汽冷包墙管、低温过热器、一级喷水减温器、炉内屏式过热器、二级喷水减温器、高温过热器，最后将合格的过热蒸汽引向汽轮机。

烟风流程：

一次风来自一次风机，进入一次热风空气预热器，热风道，左右两路进入风室，布风板，风帽，炉膛，炉膛出口，旋风分离器，高温过热器，低温过热器，省煤器，空气预热器，

从一次风机出来的空气进入空气预热器预热后，分两路进入炉膛：第一路，经一次风空气预热器加热后的热风从两侧墙进入炉膛底部的水冷风室，通过布置在布风板之上的风帽使床料流化，并形成向上通过炉膛的气固两相流；第二路去给煤机作为给煤机吹送风和播煤风。一次风还有一路冷风作为给煤机密封风。

二次风由二次风机供风，经空气预热器加热后的二次风直接经炉膛下部前后墙的二次风箱分两层送入炉膛。

烟气及其携事的固体粒子离开炉膛，通过布置在水冷壁后墙上的分离器进口烟道，进入旋风分离器，在分离器里绝大部分物料颗料从烟气流中分离出来，另一部分烟气流则通过旋风分离器中心筒引出，由分离器出口烟道引至尾部坚井烟道，从前包墙及中间包墙上部的烟窗进入前后烟道并向下流动，冲刷布置其中的水平对流受热面管组，将热量传递给受热面，而后烟气流经管式空气预热器再进入除尘器，最后，由引风机抽进烟囱，排入大气。

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第七章 CFBB的结构、主要设备介绍

我厂的CFBB选用无锡锅炉厂采用中国科学院热物理研究所技术设计生产的150T/H高温高压循环流化床锅炉。

炉为高温高压，单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊结构，全钢架π型布置。锅炉运转层以上露天，运转层以下封闭，在运转层8m标高设置混凝土平台。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置两级三组对流过热器，过热器下方布置三组膜式省煤器及一、二次风各三组空气预热器。

炉膛内蒸发受热面采用膜式水冷壁；水循环采用单汽包自然循环、单段蒸发系统；布风装置采用水冷布风板、大直径钟罩式风帽。炉膛内布置有屏式过热器。两个直径约3.6M的高效蜗壳式汽冷旋风分离器布置在燃烧室与尾部对流烟道之间，高温旋风分离器回料腿下布置一个L型回料阀；流化密封风用高压风机单独供给，尾部对流烟道中布置有高温过热器、低温再热器、省煤器、空气预热器；在过热器之间布置有两级喷水减温装置。现就锅炉本体逐一介绍：

第一节 风室

风室由向前弯的后水冷壁及两侧水冷壁组成，风室内浇注100mm厚的中质保温混凝土。防止点火时鳍片超温，并降低风室内的水冷度。

燃烧室一次风从左右两侧风道引入风室。风室与炉膛被布风板相隔，布风板系水冷壁与扁钢焊制而成，布风板的横断面为6850×2250，其上均匀布置风帽。一次风通过这些风帽均匀进入炉膛，流化床料。风帽采用耐磨耐高温铸钢，风帽横向纵向节距均为160mm。为了保护布风板，布风板上的耐火浇注料厚度为150mm。布风板有膜式水冷管和布风管组成，水冷管即膜式水冷壁，布风管为大直径钟罩式风帽。

钟罩式风帽具有以下优点：

1.内管阻力设计合适，可使布风均匀调节性能良好，运行稳定； 2.外帽小孔速度低，降低风帽间的磨损； 3.外帽与内螺纹连接，便于检修；

4.运行时风帽不以堵塞，防止床内局部结焦。 5.使用寿命长，不易损坏。

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第二节 汽包

2.1汽包的结构：

汽包是一个椭圆形压力容器。沿汽包长度在两侧装设若干旋风分离器，每个旋风分离器筒体顶部配置有百页窗分离器，它们的主要作用时候将由上升管引入的汽水混合物进行汽和水的初步分离。在汽包内的中上部，水平装设蒸汽清洗孔板，其上有清洁给水层，当蒸汽穿过水层时，便将溶于蒸汽或携带的部分盐份转溶于水中，以降低蒸汽的含盐。靠近汽包的顶部设有多孔板，均匀汽包内上升蒸汽流，并将蒸汽中的水分进一步分离出来。汽包中心线以下150mm左右设有事故放水管口；正常水位线以下200mm处于设有连续排污管口，再下面布置加药管。下降管入口处还装设了十字挡板，以防止下降管口产生旋涡斗造成下降管带汽。

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2.2汽包的作用： 1.是工质加热、蒸发、过热三个过程的连续枢纽，同时作为一个平衡器，保持水冷壁中汽水混合物流动所需压头。

2．容有一定量的水和汽，加之汽包本身的质量很大，因此有相当的蓄热量，在锅炉工况变化时，能起缓冲、稳定汽压的作用。

3．装设汽水分离和蒸汽净化装置，保证饱和蒸汽的品质。

4．装置测量表计及安全附件，如压力表、水位计、安全阀等。 2.3我厂的汽包的详细参数。

锅筒内径Ф1600mm，厚度为100mm，封头厚度为100mm，筒身长约9000mm，全长约10860mm，材料为P355GH(19Mn6)。

锅筒正常水位在锅筒中心线以下180mm，最高水位和最低水位离正常水位各50mm。

锅筒内采用单段蒸发系统布置有旋风分离器、清洗孔板和顶部百叶窗等内部设备。

锅筒给水管座采用套管结构，避免进入锅筒的给水与温度较高的锅筒壁直接接触，降低锅筒壁温温差与热应力。

锅筒内装有30只直径为Ф315mm的旋风分离器，分前后两排沿锅筒筒身全长布置，汽水混合物采用分集箱式系统引入旋风分离器。每只旋风分离器平均负荷为5吨/时。

汽水混合物切向进入旋风分离器，进行一次分离，汽水分离后蒸汽向上流动经旋风分离器顶部的梯形波形板分离器，进入锅筒的汽空间进行重力分离，然后蒸汽通过清洗孔板以降低蒸汽中携带的盐份和硅酸根含量，经过清洗后的蒸汽再经过顶部百叶窗和多孔板又进行二次汽水分离，最后通过锅筒顶部饱和蒸汽引出管进入过热器系统。清洗水量取百分之百的锅筒给水，清洗后的水进入锅筒的水空间。

为防止大口径下降管入口产生旋涡和造成下降管带汽，在下降管入口处装有栅格及十字板。

此外，为保证良好的蒸汽品质，在锅筒内装有磷酸盐加药管和连续排

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污管，为防止锅筒满水，还装有紧急放水管。

锅筒上设有上下壁温的测量点，在锅炉启动点火升压过程中，锅筒上下壁温差允许最大不得超过50℃。同样，启动前锅炉上水时为避免锅筒产生较大的热应力，进水温度不得超过70℃，并且上水速度不能太快，尤其在进水初期更应缓慢。

锅筒采用两个U型曲链片吊架，悬吊在顶板梁下，吊点对称布置在锅筒两端，相距7010mm。

水位计：水位计是显示锅炉工作时水位高低的仪表，能使运行人员随时掌握锅炉的工作状态，避免发生满水或缺水事故。

水位计利用了连通器的原理。它的本体实际上是一个小的容积，其上下两端分别与汽包的蒸汽空间和水空间直接连接。因此水位计中的水位与锅炉水位是一致的，由于水位计散热，所以锅炉实际水位稍高于水位计水位。

目前常见的水位计有：云母水位计、电接点水位计、双色水位计、机械水位计（现已不采用）。

双色水位计 电接点水位计

我们厂就地水位计采用的是双色高读水位计

水位计因水质各异，长期运行会造成结垢，导致红、绿色显示不清晰，可根据需要进行冲洗，冲洗方法分为：汽冲洗和水冲洗冲洗水位计的方法：

1.汽冲洗：

首先将水位计的一、二次阀完全关闭，然后微开排污阀，将汽侧一次阀开启到全开，再将汽侧二次阀缓慢开启1/5圈，利用高压蒸汽冲洗结垢的云母片，通过控制汽侧二次阀的开度来调节高压蒸汽的流量（开度不可过大，否则保险子堵死通道），冲洗时间3—5分钟，若水位计已清晰，可停止冲洗工作。冲洗完毕，关闭二次阀、排污阀、一次阀。

2.水冲洗：

首先关闭水位计汽侧一、二次阀、水侧二次阀，隔离水位计。然后打开水位计排污阀，待水放净后关闭排污阀，此时便开始水位计的冲洗工作。冲洗水位计时由开、关水侧二次阀来控制冲洗水的压力，缓慢并微开水位计水侧二次阀，使水依次流过水侧二次阀、水汽侧阀之间的连通管、汽侧

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二次阀、水位计，使水位计充满水，然后关闭水侧二次阀，开启排污阀，依靠水位计内的压力与水的自重带走污垢。反复冲洗几次后检查，若水位计已清晰，可停止冲洗工作。

3.若水位计经过多次反复冲洗水位计仍不清晰时，为安全起见应停止冲洗，更换云母密封组件。

第三节 水冷壁

水冷壁最初是为了保护炉墙，现在已经成了吸收辐射换热的主要受热面，循环流化床锅炉的水冷壁全是蒸发受热面，在炉膛上部布置有辐射过热器。水冷壁可将炉膛的出口温度降低，避免对流受热面结渣。目前主要有光管水冷壁和膜式水冷壁两种。

目前采用较多的是膜式水冷壁，膜式水冷壁有两种形式，一种是用轧制成型的鳍片管焊成，另一种是在广管之间焊扁钢而形成。

主要优点：①膜式水冷壁将炉膛严密地包围起来，充分地保护着炉墙，因而炉墙只需敷上保温材料及密封涂料，而不用耐火材料，所以,简化了炉墙结构，减轻了锅炉总重量；②炉膛气密性好，漏风少，减少了排烟热损失，提高了锅炉热效率；③易于制成水冷壁的大组合件，因此，安装快速方便。

水冷壁要分若干个循环回路，因为沿炉膛宽度和深度方向的热负荷分布不均，造成每面墙的水冷壁管受热不均，使中间部分水冷壁管受热最强，边上的管子受热较弱。若整面墙的水冷壁只组成一个循环回路，则并联水冷壁中，受热强的管子循环水速大，受热弱的管内循环水速小，对管壁的冷却差。为了减小各并列水冷壁管的受热不均，提高各并列管子水循环的安全性，通常把锅炉每面墙的水冷壁，划分为若干个循环回路。

我厂的水冷壁参数：

我厂锅炉炉膛断面尺寸为7010mm×4850mm，炉膛四周由管子和扁钢焊成全密封膜式水冷壁。前后及两侧水冷壁分别各有87-φ60×5与60-φ60×5根管子。前后水冷壁下部密相区处的管子与垂直线成一夹角，构成上大下小的锥体。锥体底部是水冷布风板，布风板下面由后水冷壁管片向前弯与二侧墙组成水冷风室。布风板至炉膛顶部高度为29m，炉膛烟气截面流速～5m/s。

后水冷壁上部管子在炉膛出口处向分离器侧外突出形成导流加速段，下部锥体处部分管子让出一只返料口。前水冷壁下方有3只加煤口，侧水冷壁下部设置供检修用的专用人孔，炉膛密相区前后侧水冷壁还布置有一排二次风喷口。

前、后、侧水冷壁分成四个循环回路，由锅筒底部水空间引出2根φ426×28集中下降管，通过16根φ159×12的分散下降管向炉膛水冷壁供水。其中两侧水冷壁下集箱分别由4根分散下降管引入，前后墙水冷壁下集箱分别由5根分散下降管引入。两侧水冷壁上集箱相应各有4根φ159×12连接管引至锅筒，前后墙水冷壁上集箱有10根φ159×12引出。

水冷壁系统的集箱除前后上集箱合并成φ325的集箱外，其余均为φ219×25。

炉膛水冷壁回路特性表：

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回路 上升管根数与规格 水连接管根数与规格 汽水引出管根数与规格 n-φ×s n-φ×s n-φ×s 前、后水冷壁 2×87-φ60×5 2×5-φ159×12 10-φ159×12 侧水冷壁 2×60-φ60×5 2×3-φ159×12 2×4-φ159×12 下降管根数与规格 n-φ×s 2-φ426×28 水连接管与上升管截面之比 ％ 0.419 0.365 引出管与上升管截面之比 ％ 0.419 0.487 水冷壁、集箱、连接管的材料均为20G/GB5310。 为了运行、检修需要，水冷壁上设置了人孔、看火孔、温度测点、炉膛压力测量孔。

整个水冷壁重量由水冷壁上集箱的吊杆装置悬吊在顶板上，锅炉运行时水冷壁向下热膨胀，最大膨胀量140mm。

第四节 高温旋风分离器

循环流化床的分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一，其主要作用是将大量高温固体物料从气流中分离出来送回燃烧室以维持燃烧室的快速流化态状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应，这样才能达到理想的燃烧效率和脱硫效率。另外循环流化床的分离器还要满足下列要求：

1．能够在高温情况下正常工作；

2．能够满足极高浓度载粒气流的分离； 3．具有低阻的特性，因为分离装置的阻力增大势必要增加风机的压头，增加能耗；

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4．具有较高的分离效率，实际上循环倍率在很大程度上是靠分离器的效率来保证的；

5．能够与锅炉设计的流程相适应，使锅炉结构紧凑，易于设计。 按飞灰分离方式分为旋风分离器和惯性分离器。

旋风分离器体积较大、工作温度高需用的耐火和保温材料较厚，启动时间长，但分离效率高。

惯性分离器相对于旋风分离器，其结构简单，易于锅炉设计、制造简单、启动快、维修方便、运行费用低，但其分离效率较低，对较小的颗粒很难保证能实现循环燃烧和燃尽，特别是采用脱硫剂时尤其如此。

旋风分离器的原理

旋风分离器原理就是使含有粉尘的烟气沿切线方向进入分离器，在特殊的流道设计下，气流由上至下做回转运动，在回转过程中，粉尘因密度大于气体，所受离心力较大而被“甩”到外围，沿器壁在向下的气流和重力的共同作用下向下从出尘口被排出，而“甩”掉粉尘的烟气由旋风分离器向上被引出，从而达到分离的作用。

我厂采用的中科院工程热物理研究所的高效蜗壳式汽冷旋风分离器专利技术，在炉膛出口布置两只汽冷旋风分离器，分离器直径Ф3600mm，用Ф34×5的管子和鳍片组成膜式壁作为旋风分离器的外壳，并采用蜗壳进口的方式形成结构独特的旋风分离器。具有分离效率高和强化燃烧的优点。旋风分离器将被烟气夹带离开炉膛的物料分离下来。通过返料口返回炉膛，烟气则流向尾部对流受热面。整个物料分离和返料回路的工作温度为920℃左右。

包覆分离器的汽冷受热面能够有效吸收物料后燃所产生的热量，防止返料器内高温结焦，扩大煤种的适应性，同时由于耐火层薄还可以缩短锅炉的启动时间。

分离器内表面焊有密排抓钉，并浇注一层60mm厚的特种耐磨可塑料，

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使整个分离器的内表面得到保护，从而使分离器具有较长的使用寿命

。分离器出口管采用高温耐热合金制造，材质为1Cr25Ni20。

分离器入口开设检修门，并保证其密封性。

返料器和立管内设有热电偶插孔及观察窗，以监视物料流动情况。 汽冷旋风分离器做为过热器受热面的一部分。

第五节 返料器

循环流化床锅炉的最基本特点之一是大量的固体颗粒在燃烧室、分离机构和回送装置所组成的固体颗粒循环回路中循环，由于分离装置中固体颗粒出口出的压力低于炉膛内固体颗粒入口出的压力，所以固体颗粒回收装置的基本任务是将分离器分离的高温固体颗粒稳定的送回压力较高的燃烧室内，并保证气体反窜进入分离器的量为最小。基于此对固体颗粒回送装置的基本要求有以下三点：

1.物料流动稳定；2.无气体反窜；3.物料流量可控；

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为了满足上述基本要求回送装置一般有立管和阀两部分组成；立管的主要作用是防止气体反窜形成足够的压差来克服分离器与炉膛之间的负压差，而阀则起调节和开闭固体颗粒流动的作用。在各种类型的回送装置中，立管的差别不是很大，主要的差别是在阀部分。

回料阀分为机械式回料阀和非机械式回料阀，由于机械式回料阀不耐高温和磨损，难以长期稳定运转，同时制造比较困难、造价高，因此现已不采用；非机械式回料阀有分为阀型和自动调整型两大类，阀型有分为L阀、V阀、J阀和U阀。

第六节 过热器

6.1过热器的分类 按换热形式分类

（1）辐射式过热器。如前屏、顶棚、墙式过热器等。 （2）半辐射式过热器。如后屏过热器。

（3）对流过热器。如高温对流、低温对流过热器等。

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按介质流向分类

其可分为逆流、顺流、双逆流、混合流等几种过热器形式。 按布置方式分类

分为立式和卧式两种形式的过热器。 6.2过热器的作用：

过热器的作用是将从汽包引出来的饱和蒸汽加热为具有一定过热度的过热蒸汽，而且当锅炉变工况时要保证过热蒸汽温度在允许范围内波动。

6.3过热器的类型：

对流过热器：以对流换热为主，一般布置在对流烟道内。

屏式过热器：也叫半辐射式过热器，主要吸收炉膛的辐射传热对流传热只是次要的传热方式，一般布置在炉膛内。把过热器蛇形管做成屏风的形状，沿炉膛宽度平行悬吊在燃烧室上部或出口处。一般在燃烧室正上部布置的叫前屏，出口处布置的叫后屏。

屏式过热器相邻两屏间保持较大距离，起到降低炉膛出口的烟气温度及凝渣的作用，防止后面的受热面结渣。同时，也是现代大型锅炉过热器受热面的主要组成部分。

屏式过热器应用广泛，具有以下优点：

其换热方式主要是辐射换热，与对流过热器配合使用能改善汽温的调节性能。

屏式过热器的管屏在高温下能可靠工作，与对流过热器相比其工作温度提高了，平均传热温差增大了，故其受热面积可减小、节省金属材料。屏式过热器可用光管也可采用鳍片管制的全焊膜式屏，在相同条件下膜式屏比光管屏吸热量大，所以我厂采用膜式屏。

包墙管过热器：在大型的锅炉中，由于采用了全悬吊结构和敷管炉墙，因此要采用包墙管过热器，其布置在水平烟道或尾部竖井的内壁，它的主要作用是悬吊炉墙，而不是过热器的主要受热面，其传热效果也差，其可以减轻炉墙重量并简化炉墙结构。其可采用光管结构也可采用膜式结构，我厂采用的是膜式结构，其可以保持锅炉的严密性。

6.4对流式过热器的流量--温度特性

对流式过热器布置在对流烟道内，是以吸收烟气对流放热为主的过热器。这种形式的过热器，蒸汽温度是随着锅炉负荷的增加而升高的。这是因为当负荷增加时，燃料消耗增加，流经过热器的烟气量增多，提高了烟气对管壁的放热系数；而且随着燃料量的增加，使炉膛出口烟温有所提高，提高了平均烟气温差。虽然珍奇流通量有所增加，但单位质量的蒸汽还是获得较多的热量，使出口蒸汽温度提高。反之，当锅炉负荷减少时，对流过热器的蒸汽温度将降低。

6.5辐射式过热器的流量--温度特性

过热器是以吸收火焰或烟气的辐射热为主的过热器，这种形式的过热器其出口蒸汽温度是随着锅炉负荷（蒸汽流量）的增加而降低的。这是因为辐射式过热器吸收的热量主要决定于炉内火焰和烟气温度，而辐射出射度与其绝对温度的四次方成正比。当锅炉负荷增加时，虽然炉膛温度和烟气温度有所增高，但增加幅度不大，因此辐射传热虽有增加，但流经该过热器的蒸汽流量相应也增加，而且蒸汽量的增加的影响要大于辐射吸收热量增多的影响，使单位质量的蒸汽获得的热量减少，所以其出口蒸汽温度

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是降低的。反之，当负荷降低时，辐射式过热器出口温度是升高的。

6.6半辐射式过热器的流量--温度特性

半辐射式过热器既吸收火焰和烟气的辐射热，同时又吸收烟气的对流放热。所以眼其出口蒸汽温度的变化受锅炉负荷变化的饿影响较小，介于辐射式和对流式之间。但经过试验发现，该型式过热器的热力特性接近于对流式过热器热力特性，只是影响幅度较小，汽温变化比较平稳。

6.7立式布置的过热器和卧式布置的过热器

立式布置的过热器支吊简便、安全、运行中积灰、结渣可能性小，一般布置在折焰角上方和水平烟道内缺点是停炉时蛇形管内的积水不易排出，在升炉时管子通汽不畅易使管子过热。

布置在垂直烟道中的卧式过热器，蛇形管内不易积水，疏水排汽方便。但支吊较困难，支吊件全放在烟道内易烧坏，需用较好的钢材，故近代锅炉常采用有工冷却的受热管子作为悬吊管。另外，易积灰、影响传热。

我厂的过热器技术资料

锅炉采用辐射和对流相结合，并配以二级喷水减温器的过热器系统。 饱和蒸汽从锅筒由6根Φ133×10的管子引至旋风分离器下环行集箱，蒸汽经膜式壁上行到上环行集箱后引至尾部包墙的两侧上集箱，随后下行，流经两侧过热器包墙。再由转角集箱进入后包墙、顶包墙和前包墙（包墙管均为Φ51×5），前包墙出口下集箱作为低温过热器入口集箱，低温过热器Φ38×5光管顺列布置。为减少磨损，一方面控制烟速，另一方面加盖防磨盖板。过热蒸汽从低温过热器出来后，经连接管进入一级喷水减温器进行粗调，减温可以通过调节减温水量来实现。过热蒸汽经一级减温后进入屏式过热器，屏式过热器布置在炉膛上部，采用Φ42×6，12Cr1MoVG的管子，wing-wall结构形式，使屏过不会产生磨损，再经连接管交叉后引至二级喷水减温器进行细调，最后经高温过热器加热后引入出口集箱，高温过热器采用Φ38×5，12Cr1MoVG与T91的管子。两级减温器的喷水量分别为5.55t/h、1.612t/h。减温水调节范围控制在减温水设计值的50～150%以内。主蒸汽出口电动闸阀Pw5410V、DN225。

防磨结构上采用如下布置形式：

（1）高、低温过热器管均采用顺列布置，第1排管子加防磨盖板，弯头也有防磨板，防止磨损。

（2）屏式过热器采用膜式过热器，仅受烟气纵向冲刷，在屏式过热器的下部浇注耐磨浇注料，距布风板距离大于13米。屏式过热器处的烟速为5m/s。

（3）高温过热器处的烟速为10.77m/s，低温过热器处的烟速为9.18m/s。

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第七节 减温器

7.1主要有表面式和混合式两种。

表面式减温器，一般是利用给水作为冷介质来降低汽温的设备。其特点是：对减温水质要求不高，但这种减温器调节惰性大，汽温调节幅度小，而且结构复杂、笨重、易损坏、易渗漏。故现代高参数、大容量锅炉中很少使用。

混合式减温器是将水直接喷入过热蒸汽中，以达到降温之目的。其特点是：结构简单，调温幅度大、灵敏，易于自动化。但它对喷水的质量要求很高，以保证合格的蒸汽品质。

7.2喷水式减温器（混合式）结构

喷水式减温器（混合式）结构形式较多，常用的一种为圆柱形的联箱，内装有一文丘里管，喷管的喉部装有喷嘴并与喷水源相连，沿文丘里管外联箱内壁还装有一段薄壁套管，以免水滴溅到温度很高的联箱管壁上产生过大热应力而导致损坏。

7.3喷水式减温器的工作原理

水经喷水管喷出，形成雾状水珠与高速蒸汽汽流充分混合，这样喷入的水吸收了过热蒸汽的热量而变为蒸汽，使汽温降低。由于对减温水的品质要求很高，有些锅炉利用自制冷凝水作为减温水水源。但现代高参数锅炉的给水品质很高，所以广泛采用锅炉给水作为减温水源，这样就大大减化了设备系统。 7.4减压阀的原理

减压阀是用来降低工质压力的一种阀门。

减压阀的减压作用是借节流圈组来实现的，调节阀杆的行程即能改变

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节流圈组的通流截面以满足减压的要求。

第八节 省煤器

8.1省煤器的原理

省煤器就是锅炉尾部烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收的是比较低温的烟气，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为省煤器.

8.2省煤器的分类：

1.按材料分有铸铁式和钢铁式；

2.按烟气与给水的相对流向分有顺向式和逆向式； 3.按加热情况分有沸腾式和非沸腾式； 4.按装置分有立式和卧式。

钢管式省煤器不受压力，可以用作沸腾式，一般由外径为32～51毫米的碳素钢管制成。有时在管外加鳍片和肋片，以改善传热效果。钢管式省煤器由水平布置的并联弯头管子（习称蛇形管）组成.

8.3省煤器作用：

1、吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，减少排烟损失，节省燃料。 2、由于给水进入汽包之前先在省煤器加热，因此减少了给水在受热面的吸热，可以用省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。

3、给水温度提高了，进入汽包就会减小壁温差，热应力相应的减小，延长汽包使用寿命。

8.4非沸腾式省煤器

非沸腾式省煤器是指给水经过省煤器加热后的最终温度未达到饱和温度（即未达到沸腾状态），一般比饱和温度低30℃--50℃。

从整台锅炉工质所需热量的分配来看，随着参数的升高，饱和水变成饱和汽所需的汽化潜热减小，液体热增加。因而所需炉膛蒸发受热面积减少，加热工质的液体热所需的受热面增加。锅炉参数越高，容量越大，炉膛尺寸和炉膛放热越大，为防止锅炉炉膛结渣，保证锅炉安全运行，必须在炉膛内敷设足够的受热面，将炉膛出口烟温降到允许范围。为此，将工质的部分加热转移到由炉膛蒸发受热面完成，这相当于由辐射蒸发受热面承担了省煤器的部分吸热任务。另外，省煤器受热面主要依靠对流传热，而炉膛内依靠辐射换热，其单位辐射受热面（水冷壁）的换热量，要比对流受热面穿热量大很多倍。因此，要把加热液体热的任务移入炉膛受热面完成，可大大减少整台锅炉受热面积数，减少钢材耗量，降低锅炉造价；另外，提高给水的欠焓，对锅炉水循环有利。所以，现代高参数大容量锅炉的省煤器一般都设计成非沸腾式。

8.5受热面的磨损

尾部受热面的磨损，是由于随烟气流动的灰粒，具有一定动能，每次撞击壁管时，便会削掉微小的金属屑而形成的。

主要因素有：

（1）飞灰速度；金属管子被灰粒磨去的量正比于冲击管壁灰粒的动能和冲击的次数。灰粒的动能同烟气流速的二次方成正比，因而管壁的磨损量就同烟气流速的三次方成正比。

（2）飞灰浓度；飞灰的浓度越大，则灰粒冲击的次数越多，磨损加剧。

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因此烧含灰分大的煤磨损加重。

（3）灰粒特性：灰粒越粗、越硬、棱角越多，磨损越重。 （4）管束的结构特性：烟气纵向冲刷管束时的磨损比横向冲刷轻的多。因为灰粒沿管轴方向运行，撞击管壁的可能性大大减小。当烟气横向冲刷时，错列管束的磨损大于顺列管束。

（5）飞灰撞击率：飞灰撞击管壁的机会由各种因素决定，飞灰颗粒大，飞灰重度大、烟气流速快，则飞灰撞击率大。

8.6省煤器的磨损

（1）当烟气从水平烟道进入布置省煤器的垂直烟道时，由于烟气转弯流动所产生的离心力的作用，使大部分灰粒抛向尾部烟道的后墙，使该部位飞灰浓度大大增加，造成锅炉后墙附近的省煤器管段磨损严重。

（2）省煤器靠近管壁的管子与墙壁之间存在较大的间隙或管排之间存在有烟气走廊时，由于烟气走廊处烟气的流动阻力要比其他处的阻力小的多，该处的流速就高，故处在烟气走廊旁边的管子或弯头就容易收到严重磨损。实践证明，管束中若烟气流速4--5m/s，而烟气走廊里的流速就要高达12--15m/s，为前者的3--4倍，其磨损速度就要高几十倍，这是因为管子被磨损的程度大约于烟速的三次方成正比的缘故。

8.7省煤器的局部位防磨损措施

（1）保护瓦：用盖板将可能遭到严重磨损的受热面遮盖起来，检修时只需要换被磨损的保护瓦就行了。

（2）保护帘：在烟气走廊和靠墙处用护帘将整排直管或整片弯头保护起来。

（3）局部采用厚壁管：当管子排列稠密、装设或更换护瓦比较困难时，在可能遭到严重磨损的地方，适当采用一段厚壁管子，以延长使用寿命。

（4）受热面翻身：由于磨损是不均匀的，为了使各部的受热面基本上达到同一使用期限，省煤器就采用了大翻身的方法，即在大修时将省煤器拆出来翻了身，再装进去，使已经磨损的较薄的那个面处于烟气的背面，未经烟气冲刷的那个面，调整到正对烟气流，这样就减少了费用提高了省煤器的使用年限。

8.8省煤器的再循环原理及作用

省煤器的再循环是指汽包底部与省煤器进口管装设再循环管，它的工作原理是：在锅炉点火初期或停炉过程中，因不能连续进水而停止给水时，省煤器管内的水基本不流动，管壁得不到很好冷却易超温烧坏。若在汽包与省煤器间装设再循环管，当停止给水时，可开启再循环门，省煤器内的水因受热密度小而上升进入汽包，汽包里的水可通过再循环管不断地补充到省煤器内，从而形成自然循环。由于水循环的建立，带走了省煤器蛇形管的热量，可有效地保护省煤器。

8.9省煤器的再循环门在正常运行中内泄露的影响

省煤器的再循环门在正常运行中内泄露，就会使部分给水经由再循环管短路直接进入汽包而不流经省煤器。这部分水没有在省煤器内受热，水绶带鸟较低，易造成汽包上下壁温差大，山声热应力而影响汽包寿命。另外，使省煤器通过的给水减少，流速降低而得不到充分冷却。所以，在正常运行中，循环门关闭严密。

8.10省煤器与汽包的连接管

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因为省煤器出口水温可能低于汽包中的水温。如果省煤器的出口水管直接与汽包连接，会在汽包壁管口附近因温差产生热因力。尤其当锅炉工况变动时，省煤器出口水温可能剧烈变化，产生交变应力而疲劳损坏。装上套管后，汽包壁与给水管壁之间充满着饱和蒸汽或饱和水，避免了温差较大的给水管与汽包壁直接接触，防止了汽包壁的损坏。

8.11我厂省煤器的结构：

（1）尾部竖井烟道中设有三组膜式省煤器，均采用φ32×4和厚4mm扁钢组成的膜式省煤器，错列布置，横向节距86mm，具有较好的抗磨性能。省煤器管的材质为20G/GB5310高压锅炉管。

（2）省煤器管束最上排装设防磨盖板，蛇形管每个弯头与四周墙壁间装设防磨罩。省煤器的平均烟气流速控制在8.55m/s以下。

（3）在锅筒和下级省煤器之间设有再循环管道，以确保锅炉在启动过程中省煤器有必要的冷却。

（4）锅炉尾部烟道内的省煤器管组之间，均留有人孔门，以供检修之用。

（5）省煤器出口集箱设有排放空气的管座和阀门，省煤器入口集箱上设有两只串联DN20的放水阀。

第九节 空预器

9.1空预器的原理

空气预热器就是锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的受热面。用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。

9.2空气预热器的作用

（1）吸收排烟余热，提高锅炉效率。装了生煤器后，虽然排烟温度可以降低很多，但电站锅炉的给水温度大多高于200℃，故排烟温度不可能降得更低，而装设空气预热器后，则可以进一步降低排烟温度。

（2）提高空气温度，可以强化燃烧。一方面使燃烧稳定，降低机械未完全燃烧损失和化学未燃烧损失；另一方面，使煤易燃烧完全，可减少过剩空气量，从而降低排烟损失和风机电耗。

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（3）提高空气温度，可使燃烧室温度升高，强化辐射热。 9.4空气预热器的种类

现代电站锅炉采用的空气预热器有管式和回转式两种，而管式空气预热器又分为立式和横管式两种。回转式空气预热器又分为受热面回转式和风罩式回转式。按传热方式可分为传热似式和蓄热式。由于流化床锅炉一次、二次风压力较高，所以我厂采用的是光管式空预器，其可以保证漏风较小，另外其传热效率高、加工制造容易、严密性也好，但体积较大、磨损严重。光管式空预器布置方式有卧式和立式布置两种，对于卧式布置：其管外壁的加热较好，但管内流动的空气对管壁的冷却较差，因此管壁温度较高，能有效防止结露，但排烟热损失较大。对于立式布置虽然换热较好，但管内易堵灰。

9.5管式空气预热器的结构及布置

管式空气预热器由碳钢直管制成，为方便于安装和运输，在制造厂将管子两段焊接到上、下管板的管孔上，形成具有一定受热面积的立方体管箱，管箱的尺寸是标准化的，而每一级空气预热器根据锅炉容量的大小，由树木不同的若干个管箱组成。空气预热器的饿管箱，通过中空横梁支承在锅炉尾部钢架上。

管式空气预热器按管子放置方向可分为立式和卧式两种，目前应用最多的是立式，按进风方式不同，又可分为单面进风、双面进风和多面进风。随着锅炉容量的增大，热空气需要量迅速增加，为保持合理风速，必须增加进风面。

采用管式空气预热器的电站锅炉，其尾部受热面一般为双级布置，即在竖井烟道中两级省煤器与空气预热器顺序交错布置。由于碳钢允许最高工作温度为500℃，为防止管板金属过热，引起挠曲烧坏，最高级空气预热器入口烟温应低于480--500℃。

9.6空气预热器的腐蚀与积灰

由于空气预热器处于锅炉内烟温最低区，特别是末级空气预热器的冷端，空气的温度最低、烟气温度也最低，受热面壁温最低，因而最容易产生腐蚀和积灰。

当燃用含硫量较高的燃料时，生成的SO2和SO3气体，与烟气中水蒸气生成压硫酸或硫酸蒸汽，在排烟温度低到使受热面壁温低于酸蒸汽露点时，硫酸蒸汽便会凝结在受热面上，岁金属壁面产生严重腐蚀，称为低温腐蚀。同时，空气预热器除正常积存部分灰分外，酸流体也会粘在烟气中的灰分，越积越多，易产生积灰。因此，受热面的低温腐蚀和积灰是相互促进的。

低温腐蚀和积灰的后果是易造成受热面的损坏和泄露。当泄露不严重时，可以继续运行，但使引风机的负荷增加，了锅炉出力，严重影响锅炉运行的经济性。另外，积灰使受热面传热效果降低，增加了排烟热损失；使烟气流动阻力增加，甚至烟道堵塞，严重时降低锅炉出力。

9.7我厂空预器的特点

我厂在省煤器后布置3组空气预热器，分别加热一次风和二次风。采用卧式顺列布置。两组之间均留有800mm以上的空间，便于检修和更换。

空气预热器管子迎风面前三排管子采用φ42×3.5的厚壁管。

每级空气预热器及相应的连通箱均采用全焊接的密封框架，以确保空

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气预热器的严密性。

空气预热器低温段采用耐腐蚀的考顿管钢材。

第十节 点火器

简单机械雾化器的结构如何？工作原理如何？

主要由雾化片、旋流片、和分流片三部分组成。油在一定压力下经分汉片的小孔汇合到一个环形槽中，然后经过旋流片的切向横进入旋流中心的旋流室，产后高速的旋转运动，并经中心孔喷出。油在离心力的作用下克服了本身的粘性力和表面张力，被粉碎成细小油滴，并形成具有一定角度的圆锥形雾化矩。雾化矩的雾化角一般在60°-100°范围内。

重油压力式雾化喷嘴型式有哪些？各有何优缺点？

重油雾化方式很多，目前电厂中使用的重油雾化喷嘴一般都是压力式雾化喷嘴，其型式有简单机械雾化喷嘴和回油式雾化喷嘴两种。

简单机械式雾化喷嘴的优点是供油系统简单，雾化后油滴分布均匀，有利于混合燃烧。缺点是用改变进油压力来调节喷油量，因而锅炉负荷的调节幅度不大。这是因为当锅炉低负荷运行时，由于油压降的过低，将使雾化质量变差，增加了不完全燃烧损失。对较大的负荷变化，只能用增减油数量和调换不同出力雾化器的办法来实现。所以适用于带基本负荷的锅炉。

回油式机械式雾化器的优点是可以在维持进油压力基本不变的情况下，通过控制回油量来调节喷油量，进行锅炉负荷的调节，因此适应负荷变化能力强，调节性能较好。主要缺点是：当负荷降低时，回油量增加，由于进入炉膛的重油流量减少，使喷油孔出口轴向流速降低，雾化角会相应扩大，可能导致燃烧器烧坏或喷口附近结渣，所以回流量控制不宜过大;另外系统复杂。

第十一节 膨胀节

膨胀节习惯上也叫伸缩节,或波纹管补偿器，是用以利用波纹管补偿器的弹性元件的有效伸缩变形来吸收管线、导管或容器由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化的一种补偿装置，属于一种补偿元件。可对轴向，横向，和角向位移的的吸收，用于在管道、设备及系统的加热位移、机械位移吸收振动、降低噪音等。

膨胀节有金属膨胀节和非金属膨胀节两种

第十二节 阀门和安全阀

1.阀门的分类 按结构特点分类

闸阀、球阀和蝶阀。

闸阀：其阀芯移动方向与介质的流动方向垂直。

球阀：又称截止阀，球阀的阀芯沿阀座中心线移动。 按用途分类

（1）关断用阀门。如截止阀、闸阀及旋塞等；

（2）调节用阀门。如节流阀、压力调整阀、水位调整器等，主要用于

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调节介质的流量、压力、水位等，以适应于不同工况的需要。

（3）保护用阀门。如逆止阀、安全阀及快速关断阀等。其中逆止阀是用来自动防止管道中截止倒向流动；安全阀是在必要是能自动开启，向外排出多余的介质，以防止介质压力超过规定值。

2.闸阀不宜节流的原因

在主蒸汽和主给水管道上，要求流动阻力尽量减少，故往往采用闸阀。闸阀结构简单，流动阻力小，开启、关闭灵活。因其密封面易于磨损，一般应处于全开或全关位置。若作为调节流量的冲刷磨损，致使阀门泄露，关闭不严。

3.阀门的公称压力、公称直径

公称压力指在国家标准规定温度下阀门允许的最大工作压力，以便于来选用管道的标准元件，以符号PN来表示。

阀门的通道直径是按管子的公称直径进行制造的，所以阀门的公称直径也就是管子的工程直径。所谓公称直径是国家标准中规定的计算直径，用符号DN表示。

4.安全阀的作用和种类

作用是当锅炉压力超过规定值时能自动开启，排出蒸汽，使压力恢复正常，以确保锅炉承压部件和汽轮机工作的安全。

常用的安全阀有重锤式、弹簧式、脉冲式三种。 5.弹簧式安全门的结构、动作原理

结构由阀体、阀座、阀瓣、阀杆、阀盖、弹簧、调整螺丝、锁紧螺母等部件组成。

弹簧式安全阀的阀瓣是靠弹簧的力量压紧在阀座上，当蒸汽作用在阀瓣上的力超过弹簧的压紧力时，弹簧被压缩，同时阀杆上升，阀瓣开启，使蒸汽排出。安全阀的开启压力是通过调整螺丝，即调节弹簧的松紧来实现的，当容器内介质压力低于弹簧压紧力时，阀瓣又被弹簧呀紧在阀座上，使阀门关闭。有些弹簧式安全门还设有附加装置，以帮助弹簧开启或关闭安全门，防止阀门关闭不严而漏汽或有利于自动控制其动作。

6.脉冲式安全阀的组成和动作原理

脉冲式安全阀由主安全阀、脉冲阀和连接管道组成。

主安全阀由小脉冲阀控制。在正常情况下，主阀被高压蒸汽压紧，严密关闭。当汽压超过规定值时，小脉冲阀先打开，蒸汽经导汽管引入主活塞上面，蒸汽在活塞上的压力可以克服弹簧压紧的作用力，故将主阀打开排汽泄压；当压力下降到一定数值后，小脉冲阀关闭，活塞上的饿气流切断，因此主安全阀又关闭。而活塞上的饿余汽可以起缓冲作用，使主阀缓慢关闭，以免阀瓣与阀座因撞击而损伤。

安全阀是锅炉的一种保护装置，其作用是当锅炉压力达到一定值时通过安全阀排出部分蒸汽泄压以保证锅炉的正常运行。

我厂采用的安全阀主要是弹簧式安全阀。 安全阀整定与校验

⑴、单元机组锅炉安全阀的整定一般是在机组整体启动前单独点火升压进行、以减小整定时对汽轮机的影响。⑵、锅炉点火起压后、投入蒸汽旁路系统、升压过程应严格按规程有关规定进行、严格监视受有受压面的管壁温度、避免发生超温爆管。⑶、汽包压力升至3、0MPa时、由校验人

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员手动托起脉冲阀进行管理冲洗。⑷、压力升至工作压力的60％—80％时、应逐一按顺序进行远方手动启座的排汽试验、并对安全阀的编号进行复查。⑸、安全阀的校验应定值由高到低的顺序逐个进行、先整定机械分、后整定电磁部分、脉冲来汽阀它调试一个、开启一个、校验完毕的安全应将压力再升高一次、证实其能否确动作。⑹、当压力接近要调试安全阀启座压力时应保持燃烧稳定、使压力缓慢上升、保证安全阀的准确动作。⑺、安全阀一经校验合格、其定值就不得随意改变、脉冲安全阀的疏水阀应卸下手轮或加锁。

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第八章 CFBB的辅机

第一节 离心式风机

1.1离心式风机的工作原理

离心式风机的主要工作部件是叶轮，当原动机带动叶轮旋转时，叶轮中的叶片迫使流体旋转，即叶片对流体沿它的运动方向做功，从而使流体的压力能和动能增加。与此同时，流体在惯性力的作用下，从中心向叶轮边缘流去，并以很高的速度流出叶轮进人蜗壳，再由排气孔排出，这个过程称为压气过程。同时，由于叶轮中心的流体流向边缘，在叶轮中心形成了低压区，当它具有足够的真空时，在吸入端压力作用下（一般是大气压）流体经吸入管进入叶轮，达个过程称为吸气过程。由于叶轮的连续旋转，流体也就连续的排出、吸入，形成了风机的连续工作。

值得提出的是，流体流经旋转着的叶轮时，能量所以得以提高是因为叶片对流体沿圆周切线方向做功的结果，而不是离心惯性力作用的结果。

1.2离心式风机的结构形式 1.2.1、概述

离心式风机的结构比较简单，制造方便，叶轮和蜗壳一般都用钢板制成。

1.2.2、旋转方式

离心式风机可以做成右旋和左旋两种。从原动机一侧正视，叶轮旋转方向为顺时针方向的称为右旋，叶轮旋转方向为左旋的称为左旋，但应注意，叶轮只能顺着蜗壳蜗线的展开方向旋转，否则叶轮出现反转时，流量会突然下降。

1.2.3、进气方式

离心式风机的进气方式单侧和双侧进气方式两种。 1.2.4、出风口位置

离心式出风口的位置根据使用要求，可以做成向上、向下、水平、向左、向右、各向倾斜等多种方式。

1.2.5、传动方式

根据使用情况不同，离心式风机的传动方式也有多种。当风机转速与电机的转速相同时，大型风机可采用联轴器将风机和电动机直接传动。这样可以使结构简单、紧凑。小型风机则可以将叶轮直接装在电动机轴上，使结构更简单、紧凑。当风机的转速和电动机不同时，则可采用皮带轮变速的传动方式。

通常将叶轮装在主轴的一端。这种结构叫悬臂式，其优点是拆卸方便。对双吸式大型风机，一般将叶轮放在两个轴承中间，这种结构叫双支承式，其优点是运行比较平稳。

1.3离心式风机构成部件

离心式风机的主要部件有叶轮、机壳、导流器、进风箱以及扩散器等。 1.3.1、叶轮

叶轮是风机传递能量、产生压头的主要部件，是风机的心脏部件，它的结构和尺寸对风机性能有很大的影响。它由前盘、后盘（双吸式风机称

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为中盘）、叶片、轮毂组成。轮毂通常由铸铁或铸钢铸造加工而成，经镗孔后套装在优质碳素钢制成的轴上。轮彀采用铆钉与后盘固定。在强度允许的情况下，轮毂与后盘可采用焊接方式固定。

前后盘之间装有叶片。叶片的形式可按叶片出口角分为后弯叶片、径向叶片和前弯叶片。后弯叶片可以使气体在叶片中获得较高的风压和较高的效率，因而近年来广泛用于锅炉的送引风机上。径向叶片加工制造比较简单，但风机效率较低，大容量锅炉的风机很少采用。具有前弯叶片形式的风机效率低于具有后弯叶片形式的风机效率，但其风压比较高，在相同参数条件下，风机体积可以比其他形式叶片的风机小。目前用于要求高风压的风机。

1.3.2、机壳

蜗壳是由蜗板和左右两侧焊接或咬口而成，其做用是收集从叶轮出来的气体，并引至蜗壳出口，经过出风口把气体输送到管道或排入大气中，蜗壳的蜗板轮廓线是对数螺旋线，为了制造方便，一般将蜗壳设计成矩形截面。

插入式配合的进风口，与叶轮间隙规定如下：

1双吸入式风机，连轴器侧轴向伸入长度为12-18mm，非连轴器侧轴向伸入长度为2-8mm，径向间隙为4-8mm。

2单吸入式风机，进风口与叶轮轴向伸入长度为8-20mm，径向间隙为4-10mm。以上数据对风机运行的安全性和经济性有很大的影响，检修中应严格控制。

1.4、导流器

目前大容量锅炉中离心式风机的流量调节，主要是通过装设在风机人口通道上的导流器实现的。常见的导流器有轴向导流器、简易导流器和斜叶式导流器，

导流器是利用导流挡板（转动叶片）改变角度来进行风机流量调节。导流挡板的调节范围为90°（全闭）～0°（全开）。

导流器安装时必须注意导流挡板的方向，应使气流通过导流挡板后的流向与风机叶轮的旋转方向一致。否则气流在通过导流挡板后转一个急弯再进人叶轮，这样会造成很大的风压损失，使风机出力明显下降，甚至带不上负荷。导流挡板方向不对，还可能表现在导流挡板开度增大时，电流指示反而减小；导流挡板开度关小时，电流指示反而增大。导流挡板开度的改变，实质上是改变叶轮叶片进口的切向分速度，从而改变风机的流量和风压。该种装置比节流挡板经济性要好，因此目前仍是大容量锅炉离心式风机调节的主要装置之一。

1.5液力耦合器

该液力偶合器由泵轮轴、泵轮、涡轮、涡轮轴、转动外壳和勺管等主要零部件组成。泵轮和涡轮对称布置，几何尺寸相同，并保持一定的间隙形成一个腔体。工作时，通过电动机带动泵轮轴旋转，固定于泵轮轴上的传动齿轮和泵轮同时转动，带动齿轮油泵工作，为偶合器提供工作油和润滑油。工作油充入腔体形成循环圆，在泵轮叶片的带动下，工作油因离心力的作用从涡轮内侧流向外缘形成高压高速液流，冲击涡轮叶片，使涡轮跟泵轮同向旋转。涡轮固定于涡轮轴上，从而使涡轮带动工作机工作。控制循环圆中的油量就能控制涡轮轴的转速，从而达到工作机无级调整的目

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的。

1.6一次风机

一次风机由于风压高，当机组负荷变化时，风压变化较小，故选用单速离心风机，其特性曲线适合于一次风的运行工况并且结构简单、运行可靠、价格便宜，易于维护等特点。从一次风机出口流经空预器加热的热风送入布风板底部作为流化风，其中一分支还可为回料阀提供流化风。

1.7二次风机

由于其风压较高，但相对于一次风机较低，当机组负荷变化时，风压、风量均有一定的变化，技术要求其调节性能要好，运行效率高，故选用单速离心风机配调速型液力偶合器，它具有调节范围广，效率高等优点。在变工况及煤种发生变化时也能保持较高的运行效率。

1.8引风机

引风机也采用单速离心式风机配调速型液力偶合器，其作用是用以克服炉膛顶部至烟囱入口之间的烟气侧阻力。

液力偶合器是一种动力传递装置，它联接于电动机、发动机与风机、泵等工作机之间，用以传递动力。它具有如下特点：

（1）实现无级变速。在主轴转速不变的情况下，只要操纵勺管改变循环圆流量，就可进行无级调整，从而使输出轴获得无级变化的转速，适用于机、炉在启、停或调峰状态下所配套的风机或泵有效工作。

（2）空载启动、离合方便。偶合在流通充油时，即可、传递扭矩，把油排空即行脱离。因此利用充油、排油就可以实现离合作用，易于遥控，若充油量从零开始而逐步增加，则几乎可达到无载启动。

（3）防止动力过载。因偶合器是柔性传动、工作中有较小的滑差，当从动轴阻力扭矩突然增加时，偶合器的滑差会增大，甚至使从动轴制动，而电机仍然可继续运转而不致损坏。

（4）工作平衡，机械寿命上。偶合器的泵轴和涡轮之间没有机械联系，扭矩是通过液体来传递，是柔性联结，原动机或和工作机的振动和冲击可被吸收，故工作平稳。而且工作中泵轮与涡轮不直接接触，无磨损，故使用寿命长。

（5）节能。在调速过程中偶合器的效率将下降，但对离心泵和风机一类负载在转速下降后扭矩也随之大幅度下降，相对于使用挡板、阀门来控制工作机流量，可以节约原动机的饿能量。

（6）调速性能差。偶合器调速是操纵勺管，改变循环圆来实现的，故在调节时有一个过程。增减转速改变风量或水量不如挡板、阀门调节快。另外勺管调节开度与转速偏值大，故调节难度大，尤其在事故状况下，大幅度调整比较困难。

1.9.风机振动的原因：

（1）基础或基座刚性不够或不牢固 （2）转轴窜动过大或联轴器连接松动 （3）风机流量过小或吸入口流量不均匀

（4）除尘器效率低，造成风机叶轮磨损或积灰，出现不平衡。 （5）轴承磨损或损坏 1.10.风机喘振

当风机发生喘振时，风机的饿流量周期性的反复，并在很大范围内变

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化，表现为零甚至出现负值。风机流量的这种正负剧烈的波动，就像哮喘病人一样。由于流量波动很大而发生气流的猛烈撞击，使风机本身产生剧烈振动，同时风机工作的加剧具，大容量的高压头风机产生喘振时的危害很大，可能导致设备和轴承的损坏、造成事故，直接影响了锅炉的安全运行。为了防止风机的饿不稳定性，可采取如下措施：

（1）保持风机在稳定区域工作。因此，管路中应选择p-Q曲线没有驼峰的风机；如果风机的性能曲线有驼峰，应使风机一直保持在稳定区工作。

（2）采用再循环。使一部分排出的气体再引回风机入口，不能时风机流量过小而处于不稳定区工作。

（3）加装放气阀。当输送流量下于或接近喘振的临界流量时，开启放气阀，放掉部分气体，降低管系压力，避免喘振。

（4）采用适当调节方法，改变风机本身的流量。如采用改变转速、叶片的安装角等方法，避免风机的工作点落入喘振区。

第二节 罗茨风机

罗茨风机为容积式风机，输送的风量与转数成比例，三叶型叶轮每转动一次由2个叶轮进行3次吸、排气。与二叶型相比，气体脉动性小，振动也小，噪声低。风机2根轴上的叶轮与椭圆形壳体内孔面，叶轮端面和风机前后端盖之间及风机叶轮之间者始终保持微小的间隙，在同步齿轮的带动下风从风机进风口沿壳体内壁输送到排出的一侧。风机内腔不需要润滑油，结构简单，运转平稳，性能稳定，适应多种用途，已运用于广泛的领域。罗茨风机的特性

由于采用了三叶转子结构形式及合理的壳体内进出风口处的结构，所以风机振动小，噪声低。

叶轮和轴为整体结构且叶轮无磨损，风机性能持久不变，可以长期连续运转。

风机容积利用率大，容积效率高，且结构紧凑，安装方式灵活多变。

第四节 除尘器

锅炉产生的烟尘如果不加以清除而直接排入大气，将有害人们的身体健康，影响卫生和植物生长。此外，大量的飞灰还会加剧引风机的磨损，降低电气设备的绝缘性能，因此必须采用高效率的除尘器防止飞灰污染。常见的除尘器有电除尘器和布袋除尘器，我厂采用的是布袋除尘器。

电除尘器是利用高压电源产生的强电场使气体分离，即产生电晕放电，进而使悬浮浮尘粒带电，并在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中分离出来的除尘装置。

我厂采用的是袋式除尘器.

袋式除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤材料，将含尘气体中的粉尘滤出的除尘设备，用于捕集非粘结性、非纤维性的工业粉尘。能满足严格的环保要求，适应能力强，运行稳定，且管理简单、维修方便。

4.1除尘机理

当含尘气体通过滤料时，粉尘被阻留在其表面上，干净空气则透过滤料的缝隙排出，空气过滤技术是袋式除尘器的基本原理。目前用于空气过滤的主要有纤维过滤、膜过滤（覆膜或薄膜）和粉尘层过滤。这三种方式

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都能达到将气溶胶中固体颗粒分离出来的目的，但它们的分离机理是不一样的。袋式除尘器是纤维过滤，或膜过滤与粉尘层过滤的组合，它的除尘机理是筛滤、惯性碰撞、钩附、扩散、重力沉降和静电等效应综合作用的结果。

4.2 除尘器的工作过程

含尘气体由灰斗上部进风口进入后，在挡风板的作用下，气流向上流动，流速降低，部分大颗粒粉尘由于惯性力的作用被分离出来落入灰斗。含尘气体进入中箱体经滤袋的过滤净化，粉尘被阻留在滤袋的外表面，净化后的气体经滤袋口进入上箱体，由出风口排出。

随着滤袋表面粉尘不断增加，除尘器进出口压差也随之上升。当除尘器阻力达到设定值时，控制系统发出清灰指令，清灰系统开始工作。首先电磁阀接到信号后立即开启，使小膜片上部气室的压缩空气被排放，由于小膜片两端受力的改变，使被小膜片关闭的排气通道开启，大膜片上部气室的压缩空气由此通道排出，大膜片两端受力改变，使大膜片动作，将关闭的输出口打开，气包内的压缩空气经由输出管和喷吹管喷入袋内，实现清灰。当控制信号停止后，电磁阀关闭，小膜片、大膜片相继复位，喷吹停止。

第五节 输灰系统

浓相气力输送泵工作原理：

AB型浓相气力输送泵在本系统中主要用于粉煤灰的输送，它自动化程度高，利用PLC控制整个输送过程实行全自动控制。主要由进料装置、气动出料阀、泵体、气化装置、管路系统及阀门组成。仓泵输送过程分为四个阶段：

1.进料阶段:仓泵投入运行后进料阀打开，物料自由落入泵体内，当料位计发出料满信号或达到设定时间时，进料阀自动关闭。在这一过程中，料位计为主控元件，进料时间控制为备用措施。只要料位到或进料时间到，都自动关闭进料阀。

2.流化加压阶段:泵体加压阀打开，压缩空气从泵体底部的气化室进入，扩散后穿过流化床，在物料被充分流化的同时，泵内的气压也逐渐上升。

3.输送阶段:当泵内压力达到一定值时，压力传感器发出信号，吹堵阀打开，延时几秒钟后，出料阀自动开启，流化床上的物料流化加强，输送开始，泵内物料逐渐减少。此过程中流化床上的物料始终处于边流化边输送的状态。

4.吹扫阶段:当泵内物料输送完毕，压力下降到等于或接近管道阻力时，加压阀和吹堵阀关闭，出料阀在延时一定时间后关闭。整个输送过程结束，从而完成一次工作循环。

第六节 吹灰装置

吹灰装置是锅炉的一个重要辅助设备，目前国内在电厂锅炉上使用的吹灰装置有以下三种形式：

蒸汽吹灰装置：它通常使用饱和或过热蒸汽，通过降压、雾化后喷入锅炉尾部受热面，它有长短伸缩式和固定旋转式两种形式，内江高坝电厂

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就采用这种形式，但所需吹灰器较多。

声波吹灰装置：这是利用压缩空气或低压蒸汽为动力通过发声膜片转化为声波能的一种装置，这种声波通常为次声波或可听低频声波具有较高的能量，能把灰“震”下来，我厂就采用这一种。

乙炔爆炸吹灰装置：是利用乙炔的爆炸性，点燃后在尾部受热面爆炸，从而把灰“炸”下来的一种装置，其安全性较差，一般不采用。

第七节 给煤设备

目前CFBB的给煤方式有全部前墙给煤、全部后墙给煤、前后墙同时给煤这三种方式。我厂采用的是全部前墙给煤方式。

煤的工作流程：原煤从原煤仓下落至耐压计量式皮带给煤机，送入锅炉回料阀给煤口进入锅炉到炉床上。

我厂共有三个煤仓，对应三台台锅炉，煤仓体积为300m3，为了防止堵煤，煤仓上设有空气炮系统。

我厂每台锅炉配有三台给煤机,给煤机采用徐州奕隆机械设备制造有限公司提供的压式计量胶带给煤机。

给煤机与落煤管通过膨胀节相连，解决给煤机与炉膛水冷壁之间的膨胀差(膨胀值122mm)。给煤装置的给煤量应能够满足在一台给煤装置故障时，其余二台给煤装置仍能保证锅炉100%额定出力。一定粒度的燃煤经给煤机进入布置在前墙的三根Ф325×10间距为～2m的落煤管，落煤管上端有送煤风，下端靠近水冷壁处有播煤风，给煤借助自身重力和引入的送煤风沿着落煤管滑落到下端在距布风板1800处进入炉膛。给煤量通过改变给煤机的转速来调整，给煤机内通入一次风冷风作为密封风，由于给煤管内为正压（约有5000Pa的正压），给煤机必须具有良好的密封，故应在给煤机上设置密封风。

播煤风管连接在每个落煤管的端口，并应配备风门以控制入口风量。

第八节 排渣，输渣设备

随着CFBB技术的发展，出现了多种形式的冷渣器主要有风水联合式冷渣器、风冷冷渣器、水冷螺旋冷渣器、振动式冷渣器、滚筒式冷渣器，这些冷渣器的工作原理及结构各有特点。我厂采用的是滚筒式冷渣器，下面对这种冷渣器的结构特点、工作原理做一下介绍：

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第九节 除氧器

9.1除氧器的主要作用：

除去锅炉给水中的氧气和其他不凝结气体，防止热力设备腐蚀和传热恶化。

9.2给水系统中的溶解于水的气体来源：

一是补充水带进；二是处于真空状态下的热力设备（凝汽器和部分低压加热器）及管道附件不严密漏入。

9.3给水溶解气体的危害：

①腐蚀热力设备及管道。水中溶解的氧气会对金属材料产生腐蚀；二氧化碳会加快氧腐蚀。给水中溶解0.03mg/L的氧，高温下工作的给水管道及省煤器在短期内会出现穿孔的点状腐蚀。

②阻碍传热。不凝结气体附在传热面上，以及氧化物沉积形成的盐垢会增大传热热阻。

9.4 热力除氧原理

气体在水中的溶解度与气体的种类及该气体在水面的分压力和水的温度有关。

①在一定压力下，水的温度越高，气体的溶解度越小。 ②气体在水面上的分压力越高，其溶解度就越大。 9.5除氧器的类型和结构 按工作压力分

①大气式除氧器②真空除氧器（凝汽器）③高压除氧器 除氧器的结构形式

①淋水盘式②喷雾式③喷雾填料式④喷雾淋水盘式 9.6除氧器结构原理：

除氧设备主要由除氧塔头、除氧水箱两大件以及接管和外接件组成,其主要部件除氧器(除氧塔头)是由外壳、新型旋膜器(起膜管)、淋水篦子、蓄热填料液汽网等部件组成.下面向您着重介绍除氧塔头的结构原理.

1.外壳:是由筒身和冲压椭圆形封头焊制成，中、小低压除氧器配有一对法兰联接上下部,供装配和检修时使用,高压除氧器留配有供检修的人孔。

2.旋膜器组:由水室、汽室、旋膜管、凝结水接管、补充水接管和一次进汽接管组成.凝结水、化学补水、经旋膜器呈螺旋状按一定的角度喷出,形成水膜裙,并与一次加热蒸汽接管引进的加热蒸汽进行热交换,形成了一次除氧,给水经过淋水篦子与上升的二次加热蒸汽接触被加热到接近除氧器工作压力下的饱和温度即低于饱和温度2-3℃,并进行粗除氧。一般经此旋膜段可除去给水中含氧量的90-95%左右。

3.淋水篦子:是由数层交错排列的角形钢制作组成,经旋膜段粗除氧的给水在这里进行二次分配,呈均匀淋雨状落到装在其下的液汽网上。

4.蓄热填料液汽网:是由相互间隔的扁钢带及一个圆筒体,内装一定高度特制的不锈钢丝网组成,给水在这里与二次蒸汽充分接触,加热到饱和温度并进行深度除氧目的,低压大气式除氧器低于10ug/L、高压除氧器低于5ug/L(部颁标准分别为15ug/L、7ug/L)。

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5.水箱除过氧的给水汇集到除氧器下部容器即水箱内。

第十章 高加和扩容器

高加由壳体和管系两大部分组成，在壳体内腔上部设置蒸汽凝结段，下部设置疏水冷却段，进、出水管顶端设置给水进口和给水出口。当过热蒸汽由进口进入壳体后即可将上部主螺管内的给水加热，蒸汽凝结为水后，凝结的热水又可将下部疏冷螺管内的部分给水加热，被利用后的凝结水经疏水出口被疏流出体外。本装置具有能耗低，结构紧凑，占用面积少，耗用材料省等显著优点，并能够较严格控制疏水水位，疏水流速和缩小疏水端差。我厂有一个给水加热器和3个高温加热器。

锅炉有连续排污扩容器和定期排污扩容器。它们的作用是：当锅炉排污水排进扩容器后，容积扩大、压力降低，同时饱和温度也相应的降低，这样，原来压力下的排污水，在降低压力都，就有一部分热量释放出来，这部分热量作为汽化热被水吸收而使排污水发生汽化，将汽化的这部分蒸汽引入除氧器，从而可以回收这部分蒸汽和热量。

第十一节 高压锅炉给水泵

泵按结构特性可分为三大类：

（1）容积泵：包括往复泵、齿轮泵、螺杆泵、滑片泵等。 （2）叶片泵：包括离心泵、轴流泵等。 （3）喷射泵。

目前应用最广泛的是叶片泵类的离心泵。

离心泵主要由转子、泵壳、密封防漏装置、排气装置、轴向推力平衡装置，轴承与机架等构成，转子又包括叶轮、轴、轴套、联轴器、键等部件。

离心泵的工作原理是：当泵叶轮旋转时，泵中液体在叶片的推动下，也作高速旋转运动。因受惯性和离心力的作用，液体在叶片间向叶轮外缘高速运动，压力、能量升高。在此压力作用下，液体从泵的压出管排出。与此同时，叶轮中心的液体压力降低形成真空，液体便在外界大气压力作用下，经吸入管吸入叶轮中心。这样，离心泵不断的将液体吸入和压出。

为了获得更高的出口压力，锅炉采用的是多级给水泵，出口压力为16MPa。

离心泵出口管道装逆止阀的原因：

逆止阀也叫止回阀，它的作用是在该泵停止运行时，防止压力水管路中液体向泵内倒流，致使转子倒转，损坏设备或使压力管路压力急剧下降。

一般情况下吸入管道上不装设阀门。但如果该泵与其它泵的吸水管相连接，或水泵处于自流充水的位置都应安装入口阀门，以便设备检修时的隔离。

当离心泵进水口水面低于其轴线时，泵内就充满空气，而不会自动充满水。因此，泵内不能形成足够高的真空，液体便不能在外界大气压力的作用下吸入地轮中心，水泵就无法工作，所以必须先向泵内和入口管内充满水，赶尽空气后才能启动。为防止引入水的漏出，一般应在吸入管口装设底阀。

离心式水泵打不出水的原因：

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原因：

（1）入口无水源或水位过低

（2）启动前泵壳及进水管未灌满水

（3）泵内有空气或吸水高度超过泵的允许真空吸上高度 （4）进口滤网或底阀堵塞，或进口阀门阀芯脱落、堵塞。 （5）电动机反转，叶轮装反或靠背轮脱开。 （6）出口阀未开，阀门芯脱落或出水无去向。

当离心泵打不出水时，会发生电机电流或出口压力不正常或大幅度摆动、泵壳内汽化、泵壳发热等现象。

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第九章 CFBB的运行

一、CFBB运行调整的主要任务

维持正常的主、再热汽温、汽压和水位，保持合格的蒸汽品质，保证烟气SO2、NOx的排放合乎标准。

使锅炉的蒸发量满足电负荷的要求。

严密监视设备的运行状况，及时发现和消除设备故障，保证锅炉安全运行。

不断总结运行经验，改进操作方法，提高锅炉效率。 二、床温的控制与调整

一般来说，床温是通过布置在密相区和炉膛各处的热电偶来监测的。为了降低不完全燃烧损失，提高传热系数，并减少CO、N2O排放，我们希望床温尽可能高一些，然而从脱硫、降低NOx排放和防止床内结焦来考虑，我们又希望床温能选择低一些。一般应保证密相区温度低于灰的初始变形温度100--150℃或更多，正常运行时，床温应控制在800--950℃范围内，无锡锅炉厂向我厂推荐的床温最佳值为880℃。很显然投煤量、过量空气系数、一、二次风配比等都会影响床温，当床温波动时，应首先确认给煤速度是否均匀，然后才是给煤多少的问题，给煤过多或过少、风量过大或过小都会使燃烧恶化，床温降低，而在正常范围内，当负荷上升时，同时增加给煤量和风量会使床温水平有所升高。维持床温需在燃烧及风量配给上作出及时调整，这在DCS系统的控制下是能够很好地实现的。床温调节器投运时，特别是在高负荷（80%MCR）时，能够缓和床温的波动。床温调节器的输出将调整各风量以保持总风量的不变，到一次风量的任何变化将导致二次风量相反的变化。

三、床压的调整

CFBB的正常运行需要将炉内几十上百吨的床料流化，这是炉内正常燃烧的关键之所在，所以在运行中应严密监视床压的变化及时调整。床压不正常时，要尽快查明原因进行相应的处理，其中检查底灰系统的运行情况对维持床压极为重要。在运行中，床压过高或过低都会影响流化质量，引起结焦，放底渣是常用的稳定床压的方法，在连续放底渣情况下，放渣速度是由给煤速度、燃烧灰分和底渣份额确定的，并要与排渣机构或冷渣器本身的工作条件相协调。在定期放渣时，通常的做法是设定床层压降或控制点的压力的上限作为开始放渣的基准，而设定的压降或压力下限则作为停止放渣的基准。这一原则对连续放渣也是适用的。如果流化状态恶化，大渣沉积将很快在密相区底部形成低温层，故监测密相区各点温度也可以作为放渣的辅助判断手段，当风机风门的开度一定时，随着床高或床层阻力的增加，进入床层的风量将减小，故放渣一段时间后风量会自动地有所增加，进入床层地风量会减少，故放渣一段时间后风量会自动地有所增加。床压过高或过低地处理原则是：

如系床压测点故障，应及时通知检修人员处理正常。

如床压过高，应加大底灰排放；如床压过低，应减少底灰排放量。 达停炉条件时，应请示停炉。 四、燃烧的调整

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在运行中，应根据锅炉的负荷调整一、二次风量，一次风流量在任何时候都应该大于最小流化风量，注意炉内的流化工况、燃烧情况、返料情况，发现问题应及时消除，当炉膛温度升高时，应及时调整一、二次风量比率、给煤量等。

加负荷时应交替地加风加煤，减负荷时则先减煤后减风，改变风和煤时，应缓慢交替进行，即作到“少量多次”的调整方式，避免床温产生大波动。

维持正常的床温、床压及炉膛压力。

一、二次风量的调整原则是：一次风调整流化、炉膛温度及料层差压，二次风控制总风量，在一次风满足流化、炉温、和料层差压需要的前提下，在总风量不足时，可逐渐开启二次风门，随负荷的增加，二次风量逐渐增加。

在运行中应经常注意观察各部位的温度和阻力的变化。烟气温度和阻力不正常时，应检查是否由于漏风、过剩空气系数过高、结焦、或燃烧不正常引起的，并采取措施消除，还应检查炉本体的漏风情况，所有的观察孔、人孔门等均应严密关闭，发现漏风应采取堵漏措施。

运行中应经常注意煤质情况，根据煤质情况进行相应的调整。

化学值班员应每班分析入炉煤、灰渣样品的成分，并将结果及时的通知锅炉运行人员。

五、分析炉内结焦及其影响因素

结焦是CFBB运行中较为常见的问题，无论点火或正常运行中都可能发生，原因也是多方面的。从表面来看，结焦的直接原因是局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度。依此标准，常把结焦分为高温结焦和低温结焦两种，当床层整体温度低于灰渣变形温度而由于局部超温或低温烧结引起的结焦叫低温结焦，它不仅会在启动过程或压火时出现在床内，也有可能出现在炉膛外。要避免低温结焦，最好的方法是保证易发带流化良好，颗粒混合迅速，或处于正常的移动状态（指分离器和反料机构内），这样温度均匀，可以防止低温结焦。高温结焦是指床层整体温度水平较高而液化正常时所形成的结焦现象。当床料中含碳量过高时，如未能及时调整风量或返料量来抑平床温，就有可能出现结焦。与疏松的带有许多嵌入的未烧结颗粒的低温焦块不同，从高温结焦表面上基本上都是熔融的，冷却后呈深褐色,并夹杂有少量气孔。无论高温结焦还是低温结焦都常在点火过程中出现，一旦生成，就会迅速增长，由于烧结是个自动加速的过程，因此焦块长大的速度往往越来越快。这样，及早发现结焦并予以清除是运行人员必须掌握的原则，因炽热的焦块相对容易打碎，故一旦严重结焦，应立即停炉。实施打焦和清除小焦块操作，否则，残留的小焦块还将会对重新启动后的运行不利。

另一种较难察觉的结焦是运行中的渐进性结焦，此时床温和流化质量都正常，这时焦块是缓慢生长的。渐进性结焦的主要原因：〈1〉布风系统制造和安装质量不好；〈2〉给煤中存在大块；〈3〉运行参数控制不当等。新建机组投运初期，应检查风帽及风帽小孔有无错装或堵塞，炉内耐火层边角处和定部角度设计是否适当。

为保证安全稳定运行，应在点火过程中注意布风的均匀性，保证流化质量达到规定的要求，并注意点火过程后期适时放渣。运行中的渐进性结

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焦，在掌握操作技能、入炉颗粒尺寸后，也是可以避免的。结焦时可进行以下处理：〈1〉适当增加可能结焦区域的一次风量；〈2〉适当降低床温，特别是在投运给煤线时更应该注意床温不得急剧上升过大；〈3〉调整后仍无效，应请示停炉；〈4〉如发生炉内严重结焦，应紧急停炉处理。

六、参数变化对CFBB运行的影响

首先说明一下，许多因素的变化并不是孤立的，它们所带来的影响都直接或间接地改变着锅炉地运行情况，下面有侧重点地逐一进行分析。

1、煤种变化对CFBB运行的影响

煤种地变化主要是指发热量、灰份和挥发份地变化。循环流化床燃烧技术总体而言具有广泛地煤种适应性，但是对于给定地一台循环流化床并不能燃用所有煤种。当燃料发热量改变时，床内热平衡地改变将影响床温，这不仅会影响燃烧、传热和负荷，还会影响排放量。煤种地影响还涉及到密相区的燃烧份额。煤中灰分的高低对CFBB的运行性能具有重要的影响。灰份越高，投煤量越大。与此同时，煤中的灰份还影响飞灰的浓度，从而影响分离效率和受热面的磨损。此外，一般而言，挥发份高的煤比挥发份低的煤更有利于达到更高的燃烧效率。

2、给料粒度和水分对CFBB运行的影响

运行风速一定时，给料量和床料粒度决定颗粒在床内的行为，燃烧和脱硫效率都受粒度的影响。给料粒度越大，则飞出床层的颗粒量减少，这使锅炉往往不能维持正常返料量，造成锅炉出力不够，同时大块给料还是造成结焦的首要原因。

燃料的水分与粘着性有很大关系，水分所造成的排烟热损失与给料中的水成正比。燃料中的水分对床温的影响可用床内热平衡来考虑，水分增加时，由于蒸汽所吸收的汽化潜热增加，床温将有可能下降，但水分的存在对燃烧效率没有不利的影响，因为水分同时促进挥发份的析出和焦碳的燃烧，而扣除水分所造成的排烟热损失后，总锅炉效率的变化取决于水分总量和所采用的燃烧方式。

3、过量空气系数变化对CFBB运行的影响

在一定范围内，提高过量空气系数可以改善燃烧效率，因为燃烧区域氧浓度的提高增加了燃烧速率，但过量空气系数超过1.15后继续增加时燃烧效率几乎不变。过量空气系数很高时将导致床温下降，CO浓度升高，总的燃烧效率略有下降。

4、流化风速变化对CFBB运行的影响

随着流化风速的增加，物料循环量和床内颗粒的浓度增加，炉膛内的传热系数随着悬浮颗粒浓度的增加而增加。随着流化风速的增加，床温降低，但燃烧效率仅有微弱的降低趋势，因为这时气相和细颗粒的停留时间都减小了。在高循环倍率下运行，可以认为流化风速对燃烧效率没有实质性影响。

5、循环倍率变化对CFBB运行的影响

提高CFBB的循环倍率，炉膛内的传热将大大改善。循环倍率对炉膛内尤其是悬浮空间的颗粒浓度有重大影响。随着颗粒浓度的增加，水冷壁、Ⅱ过、Ⅱ再的对流和辐射换热系数都将增加，物料循环作为调节负荷及床温的手段也被广泛使用，然而，受热面的磨损也将加剧，综合考虑各种因素可以定性地给出一个最优的循环倍率的范围。

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6、床温变化对CFBB运行的影响

CFBB的负荷的增加，床温增加，机械不完全燃烧损失亦有所增加，化学不完全燃烧损失一般地随着床温的升高而降低，故CO排放量也降低。然而总的来看，床温对燃烧效率的影响在相当宽的范围内并不明显，除非是床温过低时才能看到较为明显的下降，而床温过高则可能带来其他的运行问题。

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第十章 CFBB金属件及耐火材料的磨损及预防

第一节 循环流化床锅炉防磨综述

循环流化床锅炉的磨损问题是困扰循环流化床锅炉技术发展的关键因素，磨损问题解决的如何，直接关系到CFB锅炉的设计成功与否，直接影响CFB锅炉机组的可用率。

循环流化床锅炉磨损主要发生在燃烧室、分离器物料循环回路上，另外，锅炉尾部对流烟道也发生与煤粉炉同样的磨损。本厂机组根据CFB锅炉的性质及磨损特点，在燃烧室、分离器等发生磨损严重的部位，采用非金属耐磨材料衬里技术来防止磨损的发生。

磨损速率是固体浓度、速度、粒子特性及流道几何形状的函数，所以CFB锅炉均发生在与上述因素有关的区域，如燃烧室下部、回料装置燃烧室出口周围、分离器入口、分离器正对入口的圆筒面及燃烧室中的各类人孔门周围的磨损。通常情况下CFB锅炉在如下部位采用非金属耐磨材料设计防磨衬里。

 水冷壁布风板。  燃烧室下部四周水冷壁表面。  燃烧室内布置的水冷屏，过热器屏下端表面及其穿墙处周围的水冷壁表面。

 燃烧室出烟口周围及出烟口流道内表面。  分离器整个内表面。  料腿及回料装置内表面。  分离器出口烟道内表面。  尾部对流烟道入口内表面。

第二节 防磨措施及设计

一、燃烧室的防磨结构设计

由于燃烧室下部密相区物料浓度很高，混合及湍流流动非常强烈，所以该区域非常易于磨损。因此在下部密相区补有一定厚度的耐磨耐火浇注料。这些耐磨材料由焊在管子表面上的金属销钉固定。

燃烧室内布置有水冷屏和二级过热器屏，其下部均处在气固两相流场中，易于磨损。尤其是在管子穿墙处，由于流场发生变化，磨损更厉害。因此这些区域需要敷设耐磨浇注料。

二、回料装置内部的防磨设计

采取耐磨材料与保温材料配合的结构开工型式。 三、分离器的防磨设计

分离器是循环流化床锅炉中的关键部件，分离效率对循环物料的粒径分布和物料量都有较为关键的作用。而分离器内的耐磨耐火材料如果脱落、结焦将直接影响分离器效率，影响物料循环的正常平衡状态，影响锅炉负荷等性能参数；脱落的耐磨耐火材料碎块进返料装置中，破坏返料器的流化状态直至不能正常回料，造成被迫停炉，所以，防止分离器中耐磨耐火材料的脱落是十分重要的。

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四、炉膛水冷壁、管屏及过热器的防爆防磨措施

循环流化床锅炉特有的燃烧方式决定了在循环流化床锅炉燃烧室内将存在大量的物料，尤其是燃烧室下部密相区更是处在高浓度物料的强烈湍流、返混及卷吸的区域；同时，研究结果及运行经验表明，在气固两相流流场发生变化的区域，如水冷壁弯管处（人孔、热工测孔等）、管屏穿墙处、炉膛下部密相区和稀相区交界处均易发生严重的磨损，因此在这些区域必须采取严格的防磨措施，才能保证机组的正常工作。

1、过热器屏的防磨防爆措施

（1）合理的过热器屏的防磨设计

由于过热器屏处在向上运动的气固两相流的流场中，尤其其下端，直接受到气固两相流的冲刷，存在着严重的磨损隐患；另外在其穿墙处，由于气固两相流的流动形式发生了变化，出现了绕流、回流及脉动现象，易于发生磨损。因此必须采取合理的防磨措施。在过热器屏的下部及水冷壁穿墙处均敷设了一定厚度的耐磨耐火材料，可以有效地解决磨损问题。

（2）过热器屏进出口集箱的引入引出形式

合理设计过热器屏进出口集箱的引入引出形式，减小水动力偏差，避免出现偏差管，防止屏式过热器管束超温；同时由于循环流化床锅炉燃烧室内温度分布非常均匀，热负荷较低，因此也可以减少屏式过热器爆管的可能性。

2、炉膛下部密相区的防磨措施

炉膛下部密相区存在着大量的开孔结构，包括人孔、热工测孔、二次风管等。为防止这些区域磨损，采用了国外成熟的防磨结构设计。开孔周围的区域均被耐磨耐火材料覆盖，并在二次风管和热工测孔套管外涂上沥青或包上陶瓷纤维纸以解决金属套管与耐磨耐火材料的膨胀问题。

炉膛下部密相区与稀相区交界处（即炉膛下部密相区耐磨耐火材料终止端）是磨损的敏感区。沿水冷壁向下流动的物料在交界处会形成颗粒反弹，同时会出现颗粒的不规则运动，所以易于在该区域发生磨损。

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第十一章 CFBB的发展前景及灰渣的综合利用

第一节 CFBB的发展前景

发展流化床锅炉的意义：

我国是一个以煤为主要能源的国家，煤炭资源仅次于前苏联、美国，煤炭年产量占世界第一位。已探明我国煤炭储量达7700亿吨，南北煤炭储量和质量差别甚大。北方煤炭资源丰富，煤质好。南方煤炭资源贫乏，煤质差。多年来煤矸石的累积量为10-12亿吨以上。加上洗中煤，每年可用来发电的劣质煤、煤矸石可达4000-5000万吨，可装机2000-3000MW。流化床燃烧锅炉能烧优质煤，也能烧劣质煤。带飞灰燃尽床的鼓泡床锅炉和循环床锅炉燃烧效率高，可与煤粉炉相竞争。从节约煤炭和利用劣质煤的观点出发，发展流化床锅炉的意义是不言而喻的。

为清洁高效地利用煤炭资源，不少国家的能源和电力行业进行了大量的试验、研究和开发工作。出现了许多清洁、高效地利用煤炭的技术和洁净燃煤发电系统。循环流化床锅炉联合发电系统就是已经成熟并实现商业化的一种。

总的来说，流化床锅炉在未来的清洁煤发电领域，发展前景十分广阔。

第二节 循环流化床锅炉灰渣的处理

灰渣的处理是锅炉实际运行中需要认真考虑的问题。填地处理是当今电厂灰处理系统运用最多的处理方法。随着环境规章要求的严格，处理灰渣的费用不断增加。降低灰渣处理成本，对于循环流化床锅炉同样具有重要的意义。由于循环流化床独特的燃烧方式，使得循环流化床锅炉排放的灰渣具有更大的综合利用潜力。

由于流化床锅炉的燃烧温度较低，煤灰在燃烧过程中不会熔化，飞灰不呈球形，因此较煤粉炉灰具有更高的活性。当流化床锅炉采用石灰石来控制SO2的排放时，固体残余物除了灰渣本身外还常常包含有大量不溶于水的氧化钙和硫酸钙等。因此，采用石灰石脱硫的循环流化床锅炉的灰渣排放量比不带烟气脱硫装置的煤粉炉高出50—100％左右。

对于灰渣的处理，了解灰渣物理化学特性是重要的。实际的循环流化灰渣中氧化钙和硫酸钙的数量变化很大，主要取决于石灰石的利用程度与钙硫程度。决定灰渣物理化学特性的因素除了煤、石灰石的物理化学特性外，还取决于锅炉的设计与运行参数。

并且，灰渣的化学成分并不能完全描述灰渣的特性，相同的化学成分的固体灰渣，其结构特性可能不尽相同，对于灰渣性能的进一步了解，还应对其渗透特性和物理结构特性等物理化学特性进行分析。

一个值得关心的问题是循环流化床灰渣渗出物可能对环境产生毒害。研究表明，通常情况下，循环流化床的燃烧废物中排放不会超过要求。研究表明，任何来自循环流化床的灰渣对地下水和地表水的污染的影响也比煤粉炉的影响小。

第三节 灰渣的综合利用

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以石灰石为脱硫剂的循环流化床锅炉产生的固体灰渣不同于常规锅炉的灰渣。这种灰渣的主要成分为硫酸钙与氧化钙，而不象煤粉炉以氧化硅为主。循环流化床锅炉的固体灰渣具有广泛的应用前景。主要包括：

1.建筑填充材料和路基 2.水泥与混凝土的生产 3.砖瓦的生产 4.农业

5.酸性废物的中和

将循环流化床灰渣用于建筑、填充材料与路基是循环流化床灰渣综合利用潜在的很大市场。由于循环流化床灰渣比重轻，且由于自由石灰石硫酸钙的存在，其硬化性质产生的强度远大于一般土壤的强度。将循环流化床锅炉灰渣用于废矿井的填埋，已经取得了很好的效果。

循环流化床灰渣具有很强的活性，本身就是一种低标号水泥。研究表明，循环流化床锅炉脱硫灰渣有与火山灰水泥相似的性质，而煤粉炉的灰渣性质则不同于火山灰。同时，循环流化床灰渣还可以作为水泥生产的掺合料以生产高标号水泥。用这种低标号水泥制作混凝土用于一些要求不是很高的场合（如路基上）已有很好的示范。

将循环流化床灰渣用于农业两种可能的用途是：中和酸性土壤的石灰替代品和作为化学肥料使用。

由于循环流化渣中含有氧化钙，用于农业用地添加石灰是可行的。对于烟煤的飞灰，高硫烟煤的底渣生成的含有氧化钙＞20％的灰渣，完全可以用作农业用地添加石灰的代用品。

如果含有足够的氧化钾，循环流化床灰渣用作肥料的可能性增加了。对于燃烧无烟煤的飞灰和燃烧无烟煤和煤矸石的底渣，含有足够的钾（2％的K2O），适于用作肥料。

循环流化床灰渣中的石灰石可以中和各种工艺流程中产生的酸性废物，许多碱性高（＞20％Ca(OH)2当量）的循环流化床灰渣可用作酸性工业废物的中和剂。

此外，流化床灰渣还用于聚合物的填料，用作铝矿石、制矿的添加剂、矿石过滤、矿石棉和绝热砖、胶粘产品的生产等等。

目前，循环流化床灰渣的综合利用还处于研究试验阶段，但已有的成果使我们对循环流化床灰渣的综合利用抱相当乐观的态度。

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