《循环流化床讲义》PPT课件.ppt
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1、东北电力大学东北电力大学王王 擎擎 博士、教授博士、教授一、一、循环流化床锅炉循环流化床锅炉二、二、循环流化床运行中的重要参数循环流化床运行中的重要参数 循循环环流流化化床床(CFB)锅锅炉炉具具有有高高脱脱硫硫效效率率、低低NOx排排放放、高高碳碳燃燃尽尽率率、长长燃燃料料停停留留时时间间、强强烈烈的的颗颗粒粒返返混混、均均匀匀的的床床温温、燃燃料料适适应应性性广广等等优优点点,被被公公认认为为是是一一种种最最具具发发展展前前景景的的“洁洁净净”煤煤燃燃烧烧技技术术。随随着着CFB锅锅炉炉燃燃烧烧技技术术的的不不断断发发展展,CFB锅锅炉炉容容量量也也在在快快速速增增大大,大大型型化化高高参
2、参数数已已成成为为CFB 锅锅炉炉发发展展的的主主要要方方向向。目目前前国国外外已已完完成成600MW级级及及800MW级级的的超超临临界界大大型型CFB锅锅炉炉设设计计,300 MW CFB 锅锅炉炉已已进进入商业化阶段。入商业化阶段。一、循环流化床锅炉一、循环流化床锅炉一、循环流化床锅炉一、循环流化床锅炉 循循环环流流化化床床锅锅炉炉(CFBB)是是一一种种在在特特殊殊的的空空气气动动力力条条件下通过燃烧矿物质燃料进而产生蒸汽的一种装置。件下通过燃烧矿物质燃料进而产生蒸汽的一种装置。CFBB一一般般由由循循环环流流化化床床燃燃烧烧室室、高高(中中)温温分分离离器器、固体物料循环系统、给料系
3、统、尾部受热面等组成。固体物料循环系统、给料系统、尾部受热面等组成。煤煤高温旋风分离高温旋风分离U型阀返料装置型阀返料装置密相区密相区一次风室一次风室CFBB炉膛炉膛料腿料腿 一次风一次风一次风一次风二次风二次风二次风二次风二次风机二次风机一次风机一次风机引风机引风机除尘器除尘器烟囱烟囱 尾部尾部 受热面受热面过热器过热器过热器过热器省煤器省煤器省煤器省煤器空预器空预器空预器空预器稀相区稀相区石石灰灰石石典型的典型的CFB锅炉系统锅炉系统一、循环流化床锅炉一、循环流化床锅炉一、循环流化床锅炉一、循环流化床锅炉一、循环流化床锅炉一、循环流化床锅炉二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中
4、的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数 燃燃烧烧份份额额:燃燃烧烧份份额额定定义义为为每每一一区区间间燃燃烧烧量量占占总总燃燃烧烧量量的的比比例例,它它的的分分布布是是循循环环流流化化床床锅锅炉炉设设计计和和运运行行的的一个重要环节。一个重要环节。燃燃烧烧份份额额在在CFB锅锅炉炉运运行行过过程程中中是是一一个个极极为为重重要要的的概概念念。它它的的分分布布直直接接和和循循环环流流化化床床锅锅炉炉燃燃烧烧室室内内流流动动、燃燃烧烧和和传传热热相相关关联联。实实际际上上,锅锅炉炉的的调调整整优优化化运运行行时时刻刻离离不不开开燃燃烧烧份份额额的的概概念念,也也就就
5、是是说说,燃燃烧烧份份额额的的调调整才是整才是CFB锅炉良好运行的核心问题。锅炉良好运行的核心问题。一、燃烧份额一、燃烧份额二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数 CFB锅锅炉炉燃燃烧烧过过程程中中,燃燃烧烧份份额额的的分分配配不不但但与与锅锅炉炉的的热热平平衡衡有有关关,还还与与煤煤的的种种类类、水水分分大大小小、灰灰分分大大小小、煤煤的的破破碎碎程程度度、床床温温、一一、二二次次风风的的比比例例、床床压压、脱脱硫剂数量等因素有关。硫剂数量等因素有关。因因此此说说,CFB锅锅炉炉的的调调整整实实际际上上就就是是
6、燃燃烧烧份份额额的的调调整。整。一、燃烧份额一、燃烧份额二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数1.煤种的影响煤种的影响2.煤的发热量低,密相区燃烧份额增加;煤的发热量低,密相区燃烧份额增加;3.煤的挥发份低,密相区燃烧份额增加;煤的挥发份低,密相区燃烧份额增加;4.煤的水分大,密相区燃烧份额增加;煤的水分大,密相区燃烧份额增加;一、燃烧份额一、燃烧份额影响燃烧份额的因素影响燃烧份额的因素由图可见,焦炭在密相区中的由图可见,焦炭在密相区中的燃烧份额明显高于烟煤在密相燃烧份额明显高于烟煤在密相区的燃烧份额,表明煤中的
7、挥区的燃烧份额,表明煤中的挥发分有很大一部分被带到了稀发分有很大一部分被带到了稀相区进行燃烧。相区进行燃烧。二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数 2.一二次风配比对燃烧份额分布的影响一二次风配比对燃烧份额分布的影响一、燃烧份额一、燃烧份额影响燃烧份额的因素影响燃烧份额的因素一次风比例对燃烧份额分布的影响一次风比例对燃烧份额分布的影响 当当锅锅炉炉负负荷荷增增加加时时,密密相相区区的的燃燃烧烧份份额额下下降降,这这是是由由于于为为了了维维持持密密相相区区的的床床层层温温度度,在在低低负负荷荷时时必必须须增增加加密
8、密相相区区的的燃燃烧烧份份额额,而而在在高高负负荷荷时时为为了了防防止止床床层层超超温温,必必须须降降低低密密相相区区的的燃燃烧烧份份额额,为为此此一一般般通通过过调调节一二次风配比来实现。节一二次风配比来实现。二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数 3.密相区床温对燃烧份额分布的影响密相区床温对燃烧份额分布的影响一、燃烧份额一、燃烧份额影响燃烧份额的因素影响燃烧份额的因素床温对燃烧份额分布影响床温对燃烧份额分布影响 密密相相区区床床温温越越高高,床床下下部部燃燃烧烧占占的的比比重重也也就就越越大大。这这是是由由
9、于于床床温温越越高高,碳碳颗颗粒粒反反应应速速率率会会加加快快,并并且且气气体体扩扩散散速速率率也也有有所所增增加加,这这样样有有利利于于气气体体和和固固体体的的混混合合,因因此此密密相相区区的的燃燃烧烧份份额额会稍有上升。会稍有上升。二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数 4.床压对燃烧份额的影响床压对燃烧份额的影响一、燃烧份额一、燃烧份额影响燃烧份额的因素影响燃烧份额的因素 锅锅炉炉床床压压会会影影响响到到密密相相区区、稀稀相相区区燃燃烧烧份份额额的的分分配配,进进而而影影响响到到床温。床温。当当锅锅炉炉运运
10、行行在在较较低低床床压压时时,主主要要表表现现为为气气力力输输送送的的特特征征,物物料料循循环环量量占占总总的的床床料料量量比比例例加加大大,也也可可认认为为参参与与循循环环的的热热量量占占床床料料总总热热量量的的比比例例较较大大,因因此此使使锅锅炉炉稀稀相相区区燃燃烧烧份份额额增增大大,根根据据密密相相区区热热量量平平衡衡原理,床温必然降低。床压越低,稀相区的燃烧份额越大,床温越低。原理,床温必然降低。床压越低,稀相区的燃烧份额越大,床温越低。当当锅锅炉炉床床压压逐逐渐渐升升高高即即总总的的床床料料量量增增加加时时,由由于于循循环环物物料料空空隙隙率率的的减减小小,会会有有更更多多物物料料被
11、被流流化化风风带带入入稀稀相相区区燃燃烧烧,但但相相对对总总的的床床料料量量,循循环环物物料料比比例例却却逐逐渐渐减减小小,即即随随着着床床压压逐逐渐渐升升高高,稀稀相相区区燃燃烧烧份份额额将将逐渐降低,床温会升高一定幅度。逐渐降低,床温会升高一定幅度。二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数 5.燃料粒度对燃烧份额的影响燃料粒度对燃烧份额的影响一、燃烧份额一、燃烧份额 我我国国循循环环流流化化床床锅锅炉炉用用煤煤为为宽宽筛筛分分物物料料,一一般般要要求求为为08mm,燃燃料料粒粒度度的的大大小小会会引引起起送送风
12、风量量、燃燃烧烧份份额额和和飞飞灰灰浓浓度度的的变变化化,从从而而影影响响汽汽温温的的变变化化。如如燃燃煤煤的的粒粒度度大大于于8-10mm 时时,若若维维持持在在设设计计风风量量下下运运行行有有可可能能使使粗粗颗颗粒粒沉沉积积而而引引起起事事故故(这这是是我我国国流流化化床床锅锅炉炉不不能能长长期期稳稳定定运运行行的的主主要要原原因因之之一一),为为使使粗粗颗颗粒粒流流化化,必必需需加加大大送送风风量量,结结果果造造成成颗颗粒粒扬扬折折率率增增加加,密密相相区区内内的的燃燃烧烧份份额额降降低低,稀稀相相区区内内的的燃燃烧烧份份额额增增加加,同同时时增增大大送送风风量量又又使使过过热热器器区区
13、域域的的烟烟温温增增加加,使使汽汽温温上上升升,严严重重时时还还可可能使部分细颗粒煤在过热器区域燃烧,而造成汽温超限。能使部分细颗粒煤在过热器区域燃烧,而造成汽温超限。二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数 5.燃料粒度对燃烧份额的影响燃料粒度对燃烧份额的影响一、燃烧份额一、燃烧份额 造造成成燃燃煤煤粒粒度度不不合合要要求求的的原原因因有有以以下下几几个个方方面面,运运行行中中应应严严格控制,保证锅炉的安全经济运行。格控制,保证锅炉的安全经济运行。(1)制制煤煤系系统统不不合合适适,原原煤煤未未先先经经过过筛筛分
14、分就就进进行行破破碎碎,造造成成细细粉煤含量过多。粉煤含量过多。(2)筛筛子子运运行行不不正正常常,运运行行一一段段时时间间后后特特别别当当煤煤较较湿湿时时,筛筛孔孔发生部分堵塞,使煤的粒度越来越细。发生部分堵塞,使煤的粒度越来越细。(3)输输煤煤系系统统上上无无吸吸铁铁装装置置或或其其运运行行不不正正常常,使使铁铁钉钉、铁铁块块等等进入流化床中。进入流化床中。(4)破破碎碎机机运运行行不不正正常常,破破碎碎效效果果不不佳佳,破破碎碎后后煤煤不不过过筛筛,都都将造成大颗粒煤大量进入床中。将造成大颗粒煤大量进入床中。(5)筛子出现破损,使筛孔变大,造成粗颗粒煤大量进入床中。)筛子出现破损,使筛孔
15、变大,造成粗颗粒煤大量进入床中。二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数 燃尽时间:燃尽时间:由此可见:由此可见:1.流流化化床床碳碳粒粒子子的的燃燃尽尽时时间间与与床床温温有有关关,床床温温越越高,燃尽时间缩短;高,燃尽时间缩短;2.燃燃尽尽时时间间与与碳碳粒粒子子直直径径的的次次方方成成正正比比。粒粒子子越越大,燃尽时间越长。大,燃尽时间越长。二、燃尽时间和停留时间二、燃尽时间和停留时间 二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中
16、几个重要参数 燃尽时间:燃尽时间:一种烟煤在一种烟煤在850850下流化燃烧时不同煤粒的燃尽时间下流化燃烧时不同煤粒的燃尽时间二、燃尽时间和停留时间二、燃尽时间和停留时间煤粒尺寸(mm)燃尽时间(s)煤粒尺寸(mm)燃尽时间(s)0.0081.340.80280.140.0511.241.00362.900.0819.382.00810.920.1025.114.001812.070.2056.108.004049.210.50162.4010.005245.48二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数 停
17、留时间:停留时间:Hb 静止床料高度,静止床料高度,m Fb 布风板面积,布风板面积,m2 b 静止料层的堆积密度,静止料层的堆积密度,kg/m3 B燃料消耗量,燃料消耗量,kg/h 浓相床内粗粒子份额,与燃料粒度分布和种类有关。浓相床内粗粒子份额,与燃料粒度分布和种类有关。二、燃尽时间和停留时间二、燃尽时间和停留时间二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数二、循环流化床运行中几个重要参数 停留时间:停留时间:二、燃尽时间和停留时间二、燃尽时间和停留时间不同不同热值热值煤种粗粒子在密相床内的停留煤种粗粒子在密相床内的停留时间时间(75t/
18、hCFB锅锅炉)炉)煤燃值(kJ/kg)4180836012540 16720 20900 25080煤耗(kg/h)66000 33000 22000 16500 13200 11000粗粒子份额()0.50.4停留时间(min)6.212.418.619.8424.829.76二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、循环流化床运行中的重要参数二、燃尽时间和停留时间二、燃尽时间和停留时间燃烧六种热值不同的煤的时粗粒子燃烧六种热值不同的煤的时粗粒子在密相床内的平均停留时间在密相床内的平均停留时间1.燃燃烧烧热热值值低低的的煤煤,煤煤粒粒在在
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