【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鍋爐壓火時(shí)能防止布風(fēng)板受熱變形，風(fēng)帽不燒損，檢修清理方便。布風(fēng)板布風(fēng)板作為布風(fēng)裝置重要的組成部分，其在流化床中的作用為：①支撐床料；②使空氣均勻的分布在爐膛的橫截面上，并提供足夠的動(dòng)壓頭，使床料均勻流化；③維持床層穩(wěn)定，避免出現(xiàn)勾流、騰涌等流化不良現(xiàn)象；④及時(shí)排出沉積在布風(fēng)板區(qū)域的大顆粒，避免流化分層，維持正常流態(tài)化。風(fēng)帽風(fēng)帽是流化床鍋爐實(shí)現(xiàn)均勻布風(fēng)以及維持爐內(nèi)合理的氣固兩相流動(dòng)和鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵部件。隨著循環(huán)流化床鍋爐的發(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。在我國(guó)發(fā)展鼓泡流化床鍋爐初期，多采用大直徑風(fēng)帽，這類風(fēng)帽會(huì)造成流化質(zhì)量不良，飛灰?guī)С隽亢艽蟆＝?jīng)過(guò)多年實(shí)踐，目前循環(huán)流化床鍋爐趨向于采用小直徑大孔徑風(fēng)帽，帽頭直徑約為40～50mm。圖2－20示出了目前應(yīng)用最廣泛的幾種形式的風(fēng)帽。圖中(a)為帶有帽頭的風(fēng)帽，這種風(fēng)帽阻力大，但氣流的分布均勻性較好，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)后，一些大塊雜物容易卡在帽沿底下，不易清除，冷渣也不易排掉，積累到一定程度，需要停爐進(jìn)行清理。（b）、(c)為無(wú)帽頭風(fēng)帽，這種風(fēng)帽阻力較小，制造容易，但氣流分配性能略差。耐火保護(hù)層為避免布風(fēng)板受熱而撓曲變形，在布風(fēng)板上必須有一定厚度的耐火保護(hù)層，如圖2－20所示。保護(hù)層厚度根據(jù)風(fēng)帽高度而定，一般為100～150mm。風(fēng)帽插入布風(fēng)板以后，布風(fēng)板自下而上涂上密封層、絕熱層和耐火層，直到距風(fēng)帽小孔中心線以下15～20mm處。這一距離不宜超過(guò)20mm，否則運(yùn)行中容易結(jié)渣，但也不宜離風(fēng)帽小孔太近，以免堵塞小孔。涂抹保護(hù)層時(shí)，為了防止堵塞小孔，事先應(yīng)用膠布把小孔封閉，待保護(hù)層干燥以后做冷態(tài)試驗(yàn)前把膠布取下，并逐個(gè)清理小孔，以免堵塞而引起布風(fēng)不均。風(fēng)室與風(fēng)道風(fēng)室連接在布風(fēng)板下部，起著穩(wěn)壓和均流的作用，使從風(fēng)管進(jìn)入的空氣降低速度，動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓。因此可使風(fēng)室中的氣流有較好的分布，以便在一定的布風(fēng)板壓降下使布風(fēng)板上的氣流分布更為均勻。 外置換熱器部分循環(huán)流化床鍋爐采用外置換熱器。外置換熱器的作用是，使分離下來(lái)的物料部分或全部(取決于鍋爐的運(yùn)行工況和蒸汽參數(shù))通過(guò)它，并將其冷卻到5000C左右，然后通過(guò)返料器送至床內(nèi)再燃燒。外置換熱器內(nèi)可布置省煤器、蒸發(fā)器、過(guò)熱器、再熱器等受熱面。外置換熱器的實(shí)質(zhì)是一個(gè)細(xì)粒子鼓泡流化床熱交換器，～／s，它具有傳熱系數(shù)高、磨損小的優(yōu)點(diǎn)。采用外置換熱器的優(yōu)點(diǎn)如下：①可解決大型循環(huán)流化床鍋爐床內(nèi)受熱面布置不下的困難；②為過(guò)熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)提供了很好的手段；③增加循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍；④增加同一臺(tái)鍋爐對(duì)燃料的適應(yīng)性；⑤節(jié)約鍋爐受熱面的金屬消耗量。其缺點(diǎn)是它的采用使燃燒系統(tǒng)、設(shè)備及鍋爐整體布置方式比較復(fù)雜。德國(guó)魯奇型和美國(guó)巴特爾型、Fw型和Alstom．CE型循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)均采用了外置換熱器。我國(guó)目前開(kāi)發(fā)的220t／h以下的循環(huán)流化床鍋爐均沒(méi)有采用，大型循環(huán)流化床鍋爐擬采用。循環(huán)流化床鍋爐的爐墻部分包括：爐膛部分的敷管爐墻，爐膛與旋風(fēng)分離器之間的煙道，旋風(fēng)分離器出口處的水平煙道，旋風(fēng)分離器內(nèi)襯，旋風(fēng)分離器下部的料腿、返料器內(nèi)襯，返料器與爐膛之間的連接管路，外置換熱器內(nèi)部爐墻以及爐墻外護(hù)板。從范圍看與煤粉爐爐墻有區(qū)別很大。循環(huán)流化床鍋爐的典型特征是煙氣流速較高，煙氣中灰的濃度大，顆粒粒度大，對(duì)爐墻的沖刷嚴(yán)重。早期的循環(huán)流化床鍋爐很大一部分采用常規(guī)材料作為爐墻的主要砌筑材料，如高鋁質(zhì)和粘土質(zhì)耐火磚等，用礬土水泥耐火混凝土澆筑爐頂、衛(wèi)燃帶等部位。這種材料構(gòu)成的爐墻往往在半年甚至三個(gè)月內(nèi)就發(fā)生混凝土沖刷剝落，甚至外部護(hù)板被磨穿的現(xiàn)象。后來(lái)的循環(huán)流化床鍋爐采用磷酸鹽高鋁質(zhì)材料，其性能比常規(guī)材料好，但存在施工工藝復(fù)雜，冷態(tài)強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，長(zhǎng)期運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)有混凝土松懈現(xiàn)象，雙混凝土基質(zhì)材料剝落，表面只留下大顆粒骨料，某些墻體出現(xiàn)貫穿性裂縫現(xiàn)象，甚至局部倒塌。循環(huán)流化床鍋爐一般在爐膛部分、分離器部分和尾部煙道部分設(shè)有三個(gè)垂直膨脹中心，膨脹零點(diǎn)設(shè)在爐頂頂部，膨脹中心可以設(shè)置在各部分中心線上。鍋爐深度和寬度方向上的膨脹零點(diǎn)一般設(shè)置在爐膛深度和寬度的中心線上，通過(guò)與水冷壁相連的剛性梁上的承剪件與鋼架的導(dǎo)向裝置相配合形成膨脹零點(diǎn)。垂直方向的所有受壓件吊桿的位移量均是相對(duì)于膨脹零點(diǎn)而言的，對(duì)位移量大的吊桿需要設(shè)置預(yù)進(jìn)量，以改善鍋爐運(yùn)行時(shí)的吊桿應(yīng)力狀態(tài)。各點(diǎn)的膨脹量均以膨脹中心為基點(diǎn)準(zhǔn)確計(jì)算，作為密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。鍋爐輔助系統(tǒng)鍋爐除上述本體設(shè)備以外，還需要一些輔助系統(tǒng)來(lái)配合工作，才能保證生產(chǎn)過(guò)程的正常進(jìn)行。主要的輔助系統(tǒng)有：給煤/給石系統(tǒng)、送風(fēng)/排煙系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、除渣/除灰系統(tǒng)等以及一些鍋爐附件。煤及石灰石系統(tǒng)即制備入爐煤及石灰石粉的系統(tǒng)。它的任務(wù)原來(lái)是將原煤和石灰石破碎成以一定粒徑分布的煤粒和石灰石粉，并分別送入爐膛。煤粒及石灰石粉的粒徑分布，對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性以及脫硫效率影響很大。油燃燒器投入運(yùn)行后，床層溫度逐步升高。當(dāng)床溫大于450℃后，可以少量投煤，當(dāng)床溫大于600℃后，可以逐漸增大投煤。按床溫要求或排放限制，將石灰石給料系統(tǒng)投入運(yùn)行，隨后在滿足一定條件后投運(yùn)除塵器。床溫繼續(xù)升高到某一溫度(如750℃)時(shí)切除油燃燒器。油燃燒器的切除過(guò)程與啟動(dòng)過(guò)程相似，既可由程序控制，也可手動(dòng)操作，只是動(dòng)作順序與啟動(dòng)過(guò)程相反。送風(fēng)/排煙系統(tǒng)是為維持爐內(nèi)燃燒工況所需空氣以及排出燃料燃燒后所生成的煙氣的 系統(tǒng)。它主要包括送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、高壓風(fēng)機(jī)、點(diǎn)火風(fēng)機(jī)、石灰石粉輸送風(fēng)機(jī)、儀用空壓機(jī)等，還包括風(fēng)道、煙道、煙囪等。給水系統(tǒng)由給水泵、給水管道和閥門等組成，它的任務(wù)是向鍋爐供應(yīng)給水。由于給水泵安裝在汽輪機(jī)車間內(nèi)，故在發(fā)電廠中通常將給水泵及一部分給水管道劃歸汽輪機(jī)車間管理。除渣/除灰系統(tǒng)包括除渣裝置、除塵器、輸灰管路、防灰空壓機(jī)、渣/灰?guī)斓?。除渣裝置是用來(lái)清除燃料燃燒后從燃燒室排出的灰渣（底渣）。除渣裝置具有冷卻底渣、回收底渣余熱和輸送底渣的作用。除灰設(shè)備主要是除塵器，其作用是清除煙氣中攜帶的飛灰，盡量減少隨煙氣從煙囪排出的飛灰量，以減輕飛灰對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)引風(fēng)機(jī)的磨損。渣/灰?guī)斓淖饔檬桥R時(shí)存放渣/灰，并可以通過(guò)輸渣/灰機(jī)將渣/灰卸到渣/灰車上。整個(gè)除渣/除灰系統(tǒng)的任務(wù)就是排除鍋爐排出的底渣和由除塵器分離出的細(xì)灰，并將其送往儲(chǔ)灰場(chǎng)。大型循環(huán)流化床電站鍋爐大多采用機(jī)械干式除灰（渣），將渣/灰從渣庫(kù)（或灰?guī)欤┲行兜竭\(yùn)渣/灰車上。第二章 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理和技術(shù)特點(diǎn)燃煤和空氣進(jìn)入一個(gè)流態(tài)化燃燒室，發(fā)生摻混和著火燃燒，夾帶著大量細(xì)顆粒物料的煙氣在爐膛出口以后的氣固分離器中把所夾帶的固體物料分離下來(lái)，煙氣進(jìn)入尾部受熱面，而被分離器收集下來(lái)的物料通過(guò)返料器被送入燃燒室循環(huán)在燃燒。循環(huán)流化床鍋爐獨(dú)特的流體動(dòng)力特性和結(jié)構(gòu)使其具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。這是循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點(diǎn)之一。在循環(huán)流化床鍋爐中，按質(zhì)量百分比計(jì)，新加入燃料僅占床料的1％～3％，其余是未燃盡焦炭和不可燃的固體顆粒，如脫硫劑、灰渣或砂。這些熾熱物料為新加人燃料提供了穩(wěn)定充足的點(diǎn)火熱源。循環(huán)流化床鍋爐的特殊流體動(dòng)力特性使得氣一固和固一固混合非常好，因此燃料進(jìn)入爐膛后很快與大量灼熱床料混合，燃料被迅速加熱至高于著火溫度，而床層溫度沒(méi)有明顯降低。循環(huán)流化床鍋爐既可燃用優(yōu)質(zhì)煤，也可燃用各種劣質(zhì)燃料。不同設(shè)計(jì)的循環(huán)流化床鍋爐，可以燃燒高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、低揮發(fā)分煤、煤矸石、煤泥、石油焦、尾礦、煤渣、樹(shù)皮、廢木頭、垃圾等。 燃燒效率高國(guó)外循環(huán)流化床鍋爐，燃燒效率一般高達(dá)99％。我國(guó)自行設(shè)計(jì)、投運(yùn)的流化床鍋爐效率也可高達(dá)95％一99％。該爐型燃燒效率高的主要原因是煤粒燃盡率高。煤粒燃盡率分三種情況分析：較小的顆粒(0．04mm)隨煙氣一起流動(dòng)，在飛出爐膛前就完全燃盡了，在爐膛高度有效范圍內(nèi)，它們?nèi)紵臅r(shí)間是足夠的；對(duì)于較大一些的煤粒(0．6mm)，其終端速度高，只有當(dāng)通過(guò)燃燒或相互摩擦而碎裂，其直徑減小時(shí)，才能隨煙氣逸出，較大顆粒則停留在燃燒室內(nèi)燃燒；對(duì)于中等粒度的顆粒，循環(huán)流化床鍋爐通過(guò)分離裝置將這些顆粒分離下來(lái)，送回燃燒室進(jìn)行循環(huán)燃燒，給顆粒燃盡提供了足夠時(shí)間，以達(dá)到燃盡的目的。運(yùn)行鍋爐的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，該型鍋爐的爐渣可燃物僅有1％～2％，鍋爐效率可達(dá)88％～90％。流化床低溫燃燒的特點(diǎn)使其能夠與多數(shù)天然石灰石的最佳燃燒脫硫、溫度相一致。普通鼓泡流化床鍋爐添加石灰石后有較好的爐內(nèi)脫硫效果，循環(huán)流化床鍋爐的脫硫比鼓泡流化床鍋爐更有效。循環(huán)流化床鍋爐在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行操作適當(dāng)以及添加合適品種和粒度的石灰石等條件下，脫硫劑化學(xué)當(dāng)量比(鈣硫比)。，可以達(dá)到90％的脫硫效率，而鼓泡流化床鍋爐和其他燃燒方式的鍋爐則很難達(dá)到該指標(biāo)。與燃燒過(guò)程不同，脫硫反應(yīng)進(jìn)行得較為緩慢。為了使氧化鈣(石灰石煅燒后的產(chǎn)物)充分轉(zhuǎn)化為硫酸鈣，煙氣中的二氧化硫氣體必須與脫硫劑有充分長(zhǎng)的接觸時(shí)間和盡可能大的反應(yīng)比表面積。事實(shí)上，脫硫劑顆粒的內(nèi)部還不能完全反應(yīng)，越小的顆粒越能得到高的利用率。鼓泡流化床鍋爐中，氣體在燃燒區(qū)域的平均停留時(shí)間為1～2s，在循環(huán)流化床鍋爐中則為3～4s?！?．3mm，而鼓泡流化床鍋爐中則為0．5～1mm～，再加上石灰石顆粒也參與循環(huán)，可反復(fù)使用，因此，無(wú)論是脫硫劑的利用率還是二氧化硫的脫除率，循環(huán)流化床鍋爐都比鼓泡流化床鍋爐優(yōu)越。 (NOx)排放低氮氧化物排放低是循環(huán)流化床鍋爐另一個(gè)非常吸引人的特點(diǎn)。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，循環(huán)流化床鍋爐的NO。排放范圍為50—150ppm或40—120mg／MJ。循環(huán)流化床鍋爐NO。排放低的主要原因是：一低溫燃燒，燃燒溫度一般控制在850～950℃左右，此時(shí)空氣中的氮一般不會(huì)生成NO，；二分段燃燒，抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化為NOx，并使部分已生成的NO。得到還原。，爐膛截面積小爐膛單位截面積的熱負(fù)荷高是循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點(diǎn)之一。循環(huán)流化床鍋爐的截面熱負(fù)荷約為3—6MW／m2，接近或高于煤粉爐。同樣熱負(fù)荷下鼓泡流化床鍋爐需要的爐膛截面積要比循環(huán)流化床鍋爐大2～3倍。循環(huán)流化床鍋爐的給煤粒度一般小于13mm，因此與煤粉鍋爐相比，燃料的制備破碎系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。此外，循環(huán)流化床鍋爐能直接燃用高水分煤(水分可達(dá)到30％以上)，當(dāng)燃用高水分燃料時(shí)也不需要專門的處理系統(tǒng)。循環(huán)流化床鍋爐的爐膛截面積較小，同時(shí)良好的混合使所需的給煤點(diǎn)數(shù)量大大減少。在循環(huán)流化床鍋爐中，燃料還可以加入返料管內(nèi)，這樣在進(jìn)入爐膛前經(jīng)歷一個(gè)預(yù)熱過(guò)程，既有利于燃燒，也簡(jiǎn)化了給煤系統(tǒng)。，調(diào)節(jié)速度快當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，只需調(diào)節(jié)給煤量、空氣量和物料循環(huán)量，不必像鼓泡流化床鍋爐那樣采用分床壓火技術(shù)。一般而言，循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)比可達(dá)30～40％。此外，由于截面風(fēng)速高和吸熱控制容易，循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)速率也很快，一般可達(dá)每分鐘4％～5％。 易于實(shí)現(xiàn)灰渣綜合利用循環(huán)流化床的燃燒過(guò)程屬于低溫燃燒，同時(shí)爐內(nèi)優(yōu)良的燃盡條件使得鍋爐的灰渣含碳量低，低溫燃燒的灰渣易于實(shí)現(xiàn)綜合利用，如灰渣作為水泥摻和料或建筑材料。同時(shí)低溫燃燒也有利于灰渣中稀有金屬的提取。脫硫后含有硫酸鈣的灰渣還可以用來(lái)制作膨脹水泥。第三章 循環(huán)流化床鍋爐存在的問(wèn)題及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)經(jīng)過(guò)十多年不斷深入的研究、實(shí)踐和改進(jìn)，我國(guó)的循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。早期普遍存在的磨損、結(jié)渣、出力不足等問(wèn)題現(xiàn)在已經(jīng)基本得到解決。但隨著鍋爐自身的發(fā)展以及鍋爐容量的增大，用戶對(duì)鍋爐可靠性、可控性、自動(dòng)化程度等要求越來(lái)越高，同時(shí)也出現(xiàn)了一些新的問(wèn)題。循環(huán)流化床鍋爐自身的缺點(diǎn)有：(1)N20排放較高。流化床燃燒技術(shù)可有效地抑制NOX、SOX的排放，但是，又產(chǎn)生了另一個(gè)環(huán)境問(wèn)題，即N20的排放問(wèn)題。N20俗稱笑