1、循环流化床锅炉作业指导书资料庆华集团新疆和丰能源化工有限公司5万吨/年非常规能源综合加工利用项目循环流化床锅炉作业指导书2013年9月21日循环流化床的原理及结构第一节 锅炉的类别锅炉也称蒸汽发生器，是一种利用燃料等能源的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。锅炉用途广泛，型式众多。一、按用途分类电站锅炉、工业锅炉、船用锅炉、机车锅炉、注汽锅炉二、按结构分类火管锅炉、水管锅炉三、按循环方式分自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉四、按锅炉出口工质压力分类低压锅炉 一般压力小于1.25Mpa(13f/2)中压锅炉 一般压力为3.8Mpa(39f/2)高压锅炉 一般压力为9.
2、8Mpa(100f/2)超高压锅炉 一般压力为13.7Mpa(140f/2)亚临界压力锅炉 一般压力为16.67Mpa(170f/2)超临界压力锅炉 一般压力大于22.13Mpa(225.65f/2)五、按燃烧方式分类火床燃烧、火室燃烧、流化床燃烧六、按燃料分类 固定燃料、液体燃料、气体燃料七、按排渣方式固态排渣、液态排渣八、按炉膛烟气压力分类负压锅炉、微正压锅炉(25Kpa)、增压锅炉(0.3Mpa)九、按锅筒布置分类单锅筒、双锅筒、纵置式、横置式十、按炉弄分类倒U型、U型、塔型、箱型、T型、D型、A型十一、按锅炉出厂型式分类快装锅炉、组装锅炉、散装锅炉第二节 循环流化床锅炉工作原理一、流化
3、床的结构 流化床锅炉燃烧设备主要由炉膛、布风装置和风室组成。对循环流化床锅炉，还有分离器和回料装置（返料器）。1、布风装置有风帽型和密孔型两种，其中采用最多的是风帽型，它是由布风板、风帽及保护层组成。2、风室有许多种，用的最多的是等压风室。二、流化床燃烧方式流态化是固体颗料在流体作用下表现出类似流体状态的一种现象。燃烧室底部有布风板，自布风板下方送入的空气流速较高。当气速高到临界流化速度时，即在此气速下气流对煤粒的曳力和浮力之和恰好与煤粒质量平衡时，煤粒即呈类似流体的状态。位于布风板上的煤层开始流化和膨胀，达到所谓临界流化状态。当气速增大，超过最小流化速度时，床层内出现由含颗粒稀少的气泡相和含
4、颗粒众多的乳化相组成的两相状态，此时气固两相强烈混合，犹如水被加热至沸腾状，这种流化床燃烧锅炉通常称为鼓泡流化床锅炉，其炉膛气速一般为1.52m/s。当气速再增大，超过平均粒径的颗粒终端速度时，大量颗粒会被气流带出床层，在整个炉膛空间内燃烧并随气流逸出炉膛。炉膛上部为浓度较均匀的稀相区，下部为密相区，这种流化燃烧方式被称为快速流化床燃烧。为了维持快速流化床的流动工况，必须将大量流出炉膛的颗粒收集后送回炉膛内，在快速流化床锅炉的炉膛出口设一个分离器，使烟气和颗粒分离，通过返料装置将分离出来的颗粒送回炉膛，这种燃烧锅炉称为循环流化床锅炉。无论是鼓泡流化床锅炉还是循环流化床锅炉，与其他类型燃烧锅炉的
5、根本区别在于燃烧处于流态化运动状态，并在流态化过程中进行燃烧。三、循环流化床锅炉的工作原理 四、循环流化床锅炉的特点1、可燃用的燃料范围宽流化床锅炉在炉膛形成一个中心区气与细颗粒向上运动而四周近壁环形区颗粒向下沉降的强烈内循环运动。加上随烟气流出炉膛的高温固体颗粒被分离捕集后再次送回炉膛的外循环作用，使炉膛内传热得到显著强化。炉膛内温度能均匀地保持在一个稳定范围（850950）。加入炉膛的燃料颗粒迅速加热到炉膛温度并着火燃烧。因而循环流化床锅炉可以不需辅助燃料，而燃用各种固体燃料。2、燃烧效率高循环流化床锅炉燃料进入锅炉炉膛后迅速与大量炽热的床料混合，立即着火燃烧，而且炉内气固混合强烈，燃烧速
6、率高。此外被旋风分离器分离下来的未燃尽颗粒又送回炉膛内循环燃烧，延长了燃料燃烧时间，有利于燃料的燃尽。3、脱硫效果好循环流化床锅炉脱硫剂在炉膛中是在最佳反应温度下进行脱硫，炉膛内的燃料和物料在炉膛内的内循环运动和外部循环使脱硫剂在锅炉内平均停留时间较长，而脱硫过程充分。此外，加入锅炉的脱硫剂颗粒粒径较小（0.1mm），与物料的反应接触面积较大，使脱硫效率较高。4、氮氧化物NOx排放量低NOx主要有两个来源：一种是燃烧时空气中所含的N2在高温时氧化生成的，一种是燃料中所含有机氮化物在燃烧时氧化生成的。循环流化床锅炉炉膛温度在850950之间，温度较低，生成的NOx较少。此外，循环流化床采用分段送
7、风和分段燃烧，可以有效地减少NOx的生成。5、炉膛截面热负荷高炉内混合强、传热快，炉膛截面热负荷高，一般为35MW/6、燃料进口较小在相同的情况下，循环流化床锅炉炉膛截面积小、炉内混合良好，其燃料进给点比鼓泡床要小。7、锅炉出力调节范围广，调节速率快鼓泡流化床锅炉要减少出力通常采用减少燃料量和空气量的方法。由于炉膛水冷壁吸热量不能按比例减少，因而会造成炉温下降并引起燃烧工况恶化。带有外置式换热器的循环流化床锅炉可以通过减少进入外置式换热器的循环灰量使炉温升高。这样，就可补偿在低负荷时因燃料量和空气量下降而引起的炉温降低，使炉温仍保持在最佳炉温运行工况。对于无外置式换热器的循环流化床锅炉负荷和床
8、温的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，可相应减少进入锅炉的风、煤比例，使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，虽然燃煤量减少、释热量降低，但是因为受热面吸热量减少和回入炉膛的温度略低于炉温的循环灰量减少。而仍保持炉膛温度大致不变，使燃烧保持在最佳运行工况。 此外，由于炉膛气速高，传热快，其出力调节速率较快，可达到4%/min。8、灰渣可进行多种综合利用由于循环流化床锅炉为低温燃烧和燃烧效率高使锅炉排出的灰渣未经熔化过程且含碳量小，并且灰渣中含有大量的氧化钙和硫酸钙，可用于水泥掺和料、建筑材料和砖瓦生产等方面的
9、综合利用。所以，循环流化床锅炉是一种适用燃料范围广、高效低污染的燃煤锅炉。五、循环流化床锅炉的主要类型、按分离器工作温度分类1、 采用高温分离器的循环流化床锅炉 2、 采用中温分离器的循环流化床锅炉3、 采用低温分离器的循环流化床锅炉、按分离器结构型式分类1、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际上均较成熟，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中又形成民多种结构型式，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。2、采用惯性分离器的循环流化床锅炉主要通过使气固两相流体急转弯或者冲击在挡板上再急转弯达到气体和
10、固体颗粒分离。惯性分离器大多布置在炉内，具有结构简单、造价低，分离效率比旋风分离器低特别对细粒径固体颗粒分离效果差。3、采用组合分离系统的循环流化床锅炉4、采用旋涡分离器的循环流化床锅炉 循环流化床锅炉的控制前言锅炉是将燃料（包括燃煤、燃气、燃油及其它）内部蕴藏的能量，通过燃烧释放，经过传热、吸热过程将水加热到一定的温度和压力。现在，随着我国工业的迅速发展，越来越多的企业都实现了热电联产系统，自备发电设备，工业锅炉的蒸汽参数达到较高的水平。在这样的高参数下，锅炉处于一个压力、温度等级较高的一个水平，是一个要求严格的压力容器。这就要求我们对于整个锅炉的控制系统上要求十分严格，并且遵循一定的规程。
11、换言之，一个健全的锅炉控制系统是整个锅炉系统的安全运行和经济运行有着重要的作用。一、概述锅炉的控制与其操作运行是紧密结合在一起的，主要包括火的控制、水的控制、及其辅机控制等三个方面。循环流化床锅炉的控制有其自身的特点，与其它型式锅炉的不同主要是由于其燃烧系统的不同所致由于循环流化床锅炉的燃烧方式为循环流化燃烧，为防止结焦，所以对于炉床温度及返料器温度都有严格的要求，因此在锅炉控制中“床温”的控制是一个关键的内容；同时为了出力的稳定，所以对送风，给煤及料层的厚度（压差）都需要有较灵敏、方便的控制，所有这些就是该炉型不同于其它炉型在控制方面的特点：循环流化床的燃烧系统是一个循环的系统，与其它锅炉相
12、比增加了一个物料分离及返料装置，使得燃烧不仅在密相区和稀相区燃烧，而且在分离系统中也有一定的燃烧份额。同时由于有了灰的循环，燃烧室的温度是由一次风量、给煤量和循环灰浓度三点共同控制的。同时，循环流化床锅炉的燃烧属于低温燃烧，密相区温度一般在850950之间，运行中要密切注意密相区温度，防止结焦及结渣的出现。控制系统不但是为了安全的运行，而且也要保证锅炉的经济运行。现今的控制系统考虑到锅炉的经济燃烧又引入了烟气中“含氧量”大小的控制，以指导送风量的多少，使过量空气系数“”始终保持在最佳状态从而使燃烧效率最高。二、锅炉控制系统的主要功能：锅炉的控制系统的主要功能有以下几个方面：1）锅炉主控 2）燃
13、料控制 3）给水控制4）气温控制 5）床温控制 6）一次风控制7）二次风控制 8）引风控制 9）料层控制三、锅炉控制回路的描述：1）锅炉负荷控制回路锅炉负荷信号是由“主汽集箱压力”和“实际蒸汽流量”的测量信号组合形成的。锅炉“负荷需求”信号使“燃料量”和“所需空气量”加以改变，在维持主汽压力在预定的设定值的前提下，从而改变所需蒸汽流量、燃料流量。2）热量补偿控制回路总燃料量测量值作为控制回路的反馈信号，以及空气量控制回路的需求量信号必须考虑到锅炉传热状况和燃料热值的某些改变，因此，总燃量流量必须加以补偿。3）给水流量控制回路该回路的设计要保证输入到锅炉的给水量与输出的蒸汽流量平衡，以维持汽包中
14、所要求的水位。在启动期间是靠控制“启动给水调节阀”的开度，而在正常运行时是靠控制“主给水调节阀”的开度来实现上述过程。这两个阀分别从单冲量或三冲量控制器中得到它们的控制信号。单冲量控制是只观察汽包水位，是在启动期间使用的；而三冲量控制是观察汽包水位、蒸汽流量及给水流量，具有较高的控制水平，在稳定的大负荷下使用。4）过热蒸汽温度控制回路过热蒸汽温度的控制是靠调节减温器给水流量以控制低过出口蒸汽温度来完成的。主调节器响应高过出口蒸汽温度与手动调节的主设定值之间的温差；副调节器响应主调节器修改的温度和低过出口蒸汽温度之间的温差，从而使高过出口蒸汽温度控制在规定范围内。5）燃烧室床温控制回路该回路的目
15、的是根据负荷的要求维持床温在规定值，这个规定值通常在850950。在这一温度条件下可以保证锅炉最佳的燃烧效率，为了控制床温在这一需要值，一、二次风的比率要随床温而变化。6）一次风流量控制回路一次风提供的空气具有以下作用：流经布风板的一次风用于流化燃烧室内的床料。送入两支床下启动用油燃烧器作为燃烧配风，以产生足够高温的烟气。7）二次风流量控制回路二次风机提供的预热空气有一部分作为给煤机的播煤风，可以促使煤进入炉膛，防止给煤线路中烟气的回流。燃烧室四壁布置二次风喷嘴，提供到这些喷嘴的二次风用于燃料的完全燃烧，帮助控制床温以及调整燃烧室的过量空气。8）炉膛负压控制回路循环流化床锅炉是平衡通风锅炉，定
16、义为通过控制燃烧产物的排出量及相对于给定燃料量的过剩空气量，维持炉膛内固定的负压值（通常是100Pa的负压）。引风机从除尘器吸入烟气，并将清洁的烟气排到烟囱。9）料层压差控制回路该回路的目的是控制室内料层的厚度，燃烧室内料层的厚度于料层压差是一个正比关系。料层的厚度对床温和传热效果有直接影响，因此，要控制料层压差在一个适当的数值。10）控制回路附表控制回路见表1表1 控制回路汇总序号控制回路被调量控制变量控制机构1锅炉负荷控制主汽压力燃料量给煤机转速2给水流量控制汽包水位给水量给水旁路调节阀主给水调节阀3过热蒸汽温度控制过热汽温减温水量减温水调节阀4燃烧室床温控制床温一、二次风比率一、二次风调
17、节挡板5一次风流量控制一次风量床温一次风量一次风机入口导叶6二次风流量控制烟道含氧量床温二次风量二次风量总挡板7炉膛负压控制炉膛负压烟气量引风机入口挡板8料层压差控制料层压差排渣量排渣管挡板四、采用微机自控系统的介绍为了炉子高效、稳定、安全的持续运行，越来越多的用户采用了微机自动控制装置，微机自控系统的主要作用是实现了锅炉控制系统的有序管理。当各允许条件满足时，程序控制并保持燃烧的稳定运行。当允许条件不满足时，执行预先设定的保护逻辑，对锅炉实施必要的保护性措施、以确保人员、设备的安全，这些保护措施包括迅速降负荷、停炉等。下面主要介绍以下微机自控的主要内容。1、检测及显示内容为：1）炉膛负压 2
18、）炉膛压差 3）料层厚度4）炉膛温度 5）返料器温度 6）烟气含氧量7）排烟温度 8）给煤量 9）蒸汽压力10）给水压力 11）给水流量 12）蒸汽流量13）锅筒水位 14）省煤器进口水温 15）省煤器出口水温16）引风机电流 17）一次风机电流。另外全部过程CRT显示打印，还设有炉前仪表箱，内装炉温及料层压差（料层厚度）显示仪表。2、报警及保护微机输出的报警一般有：1）高水位报警 2）低水位报警 3）气压上限报警4）炉温上限报警 5）给水压力下限报警 6）危低水位报警7）炉温下限报警微机保护有：1）危低水位停炉保护 2）超汽压停炉保护3、控制与调节1）微机三冲量给水调节 2）微机燃烧自动调节
19、3）引风机：一次风机降压启动，顺动连锁。其中燃烧自动调节，在设定负荷的情况下，包含有：炉膛负压、床温、料层压差、炉膛压差烟气含氧量、给水、压力、温度等的自动调节。五、锅炉燃烧测点的布置在锅炉运行中，控制系统所需要的各种数据主要是从锅炉的各个测点所得到的。从锅炉本体及其附属设备上的各个测点所得到的压力、温度及各种电信号被通过变送器传输到控制柜，在控制柜里面经过一系列电子元件转变为数据显示在模拟屏上，在运行中我们根据模拟屏上各种数据的大小及其变化情况进行正确的操作。由此可见，要正确的运行操作必须有正确的测点，并且其各种测量必须准确无误。下面就本公司典型的双锅筒带过热器型及单锅筒型两种结构的锅炉测点
20、进行分析：图1 典型的双锅筒带过热器型锅炉燃烧测点布置表2 各燃烧测点汇总（一）15TE110返料器温度201200烟气14TE109空气预热器出口温度10200烟气13TE108对流管束出口温度10400烟气12TE107低过出口温度10600烟气11TE106高过出口温度101200烟气10TE105高过进口烟温101200烟气9TE104炉膛出口烟温101200烟气8TE103炉膛烟温101200烟气7TE102流化床温度201200烟气6TE101一次风温度10200空气5PI105空气预热器出口负压10-2000Pa烟气4PI104过热器进口负压10-1500Pa烟气3PI103炉膛
21、出口压力10-200Pa烟气2PI102炉膛负压1200Pa烟气1PI101一次风箱压力1012000Pa空气序号代号名 称数量范围媒介典型的单锅筒型锅炉燃烧测点布置表3 各燃烧测点汇总（二）16TE109排烟温度10200烟气15TE108空气预热器进口温度10400烟气14TE107省煤器进口温度10600烟气13TE106返料器温度101200烟气12TE105高过进口烟温101200烟气11TE104炉膛出口烟温101200烟气10TE103燃料层上部温度401200烟气9TE102燃料层下部温度401200烟气8TE101一次风温度10200空气7PI107空气预热器出口负压10-2
22、000Pa烟气6PI106空气预热器进口负压10-1800Pa烟气5PI105过热器进口负压10-1500Pa烟气4PI104炉膛出口压力10-500Pa烟气3PI103二次风压力106000Pa空气2PI102炉膛负压2200Pa烟气1PI101一次风压力1012000Pa空气序号代号名 称数量范围媒介六、锅炉本体管路测点的布置以上为两种典型锅炉型式的燃烧测点布置图。锅炉本体范围内的控制除了燃烧测点的布置外，还有“本体管路”的各种测点，主要是锅炉本体范围内的各种附件及仪表。1、安全阀1.1 每台锅炉至少应装设两个安全阀（不包括省煤器安全阀）1.2 额定蒸发量0.5T/H的可以装设一个。1.3
23、 可分式省煤器出口处，蒸汽过热器出口处也都必须装设安全阀。1.4 P0.8MPa的锅炉安全阀的整定压力为Pe+0.03和Pe+0.051.5 0.8P5.9MPa的锅炉安全阀的整定压力为1.04Pe和1.06Pe2、压力表2.1 每台锅炉必须装有与锅筒蒸汽空间直接相连接的压力表外，还应在下列部位装设压力表：给水调节阀前，可分式省煤器出口，过热器出口和主汽阀之间。2.2 P2.5MPa的锅炉压力表精确度不应低于2.5级，P2.5MPa的锅炉压力表精确度不应低于1.5级。3、水位表3.1 每台锅炉至少应装有两个彼此独立的水位表，D0.5T/H以及电加热的锅炉可以只装设一个直读式压力表。3.2 水位
24、表和锅筒之间的汽水连接管上应装有阀门，锅炉运行时阀门必须处于全开位置。4、排污和放水装置4.1 锅炉每组水冷壁下集箱的最低处都应装设排污阀，过热器每组省煤器的最低处都应装放水阀。4.2 有过热器的锅炉一般应装设连续排污装置。排污阀门宜选用闸阀、扇型阀或斜截止阀。4.3 D1T/H或P0.7MPa的锅炉排污管应装两个串联的排污阀。5、测量温度的仪表除了上文讲到的锅炉燃烧测点中的温度测量点之外，在锅炉的下列响应部位应装设测量温度的仪表：过热器出口气温、减温器前后的汽温、铸铁省煤器出口的水温。6、保护装置6.1 D2T/H的锅炉，应装设高低水位报警（高低水位报警信号须能区分）、低水位连锁保护装置。6
25、.2 D6T/H的锅炉，还应装蒸汽超压报警和连锁保护装置。6.3 低水位连锁保护装置最迟应在最低安全时动作。6.4 超压连锁保护装置最迟应低于安全阀较低整定压力。7、主要阀门及其它7.1 锅炉管道上的阀门和烟风系统挡板应有明显标志，表明阀门的挡板的名称、编号、开关方向和介质流向、主要调节阀门还应有开度指示。7.2 主汽阀应装在锅炉或过热器集箱的出口处。7.3 不可分式省煤器出口的给水管上应装设给水切断阀和给水止回阀，可分式省煤器的入口处和通向锅筒的给水管路上都应分别装设给水切断阀和给水止回阀。7.4 给水切断阀应装在锅筒（或省煤器入口集箱）水止回阀之间并与给水止回阀紧接相连。7.5 D4T/H
26、的锅炉，还应装设自动给水调节器，并在司炉工人便于操作的地点装设手动控制给水的装置。7.6 P3.8MPa的锅炉应在锅筒的最低安全水位和正常水位之间接出紧急放水管，放水管上应装设阀门，一旦发生满水以便及时放水，此阀门运行必须处于关闭状态。7.7 在锅筒、过热器和省煤器等可能聚集空气的地方应装设排气阀。7.8 D1T/H的锅炉应有锅水取样装置，对蒸汽品质有要求时，还应有蒸汽取样装置。七、锅炉的辅机控制锅炉的辅机控制主要有锅炉一、二次风机、引风机、给煤机及各种水泵的控制。在锅炉辅机控制中要时刻注意观察各种电机电流变化情况，风机方面要密切注意轴承轴瓦温升情况，以便有异常情况时迅速做出决定。每班司炉工应
27、经常用听针等注意各辅机的声音，以便在早期发现问题。一、二次风机方面：风门挡板开度、电机电流、前后轴承轴瓦温度引风机方面：风门挡板开度、电机电流、前后轴承轴瓦温度给煤机方面：给煤机调速器转速、电机电流水泵方面：水泵电机电流、出水压力锅炉运行及注意事项一、烘炉质量与锅炉的寿命有直接关系，所以烘炉相当重要，锅炉砌筑保温结束，自然干燥期后根据炉墙干温、形式、施工季节、施工材料及养护时间长短等因素，制定烘炉方案，绘制烘炉计划升温曲线，做到慢升温，不回头，不终断原则。二、煮炉烘炉后期开始煮炉，煮炉要按煮炉标准煮炉后，检查是否合格，带过热器的锅炉煮炉时，必须保持中低水位。煮炉结束后，试运行前，要反复冲洗锅炉
28、直至水质达标为止，同时要软水侵泡过热器至少两个小时。洗炉后打开人孔、手孔检查锅筒和集箱应无油污，擦去附着物后，金属表面应无锈斑并有黑色磷化层保护膜。三、点火启动前的准备工作1、燃烧室内的检查2、风帽是否完好；风帽孔是否畅通无堵塞（用细铁丝通一遍），放渣口是否畅通。3、测温热电偶是否完好，深入长度为十五毫米左右。4、转弯烟道及返料器检查，返料风帽小孔及放灰管是否畅通。5、其它各项检查按常规锅炉进行。四、冷态实验1、测定布风板阻力，作出布风板阻力曲线图，（随风量变化的特性）布风板上不铺底料，启动引风机和一次风机，布风板上下分别取压力测点，测出不同风量下的布风板差值，根据数据绘制布风板阻力风量关系曲
29、线图。2、作出料层阻力随风量变化的特性曲线图，由该曲线得出临界流化风量。（也就是最低流化风量，运行时不的低于此值。）先在布风板上铺上约300厚的底料，测出每个风量下的风压值减去同风量时的布风板阻力什，即是料层阻力值，然后绘出料层阻力风量关系曲线图。（注：底料不可全是大颗粒，也不能全是细粉，要不做出的冷态曲线不准确，以后点火也不容易。）3、布风板均匀性实验料层阻力测量后，保持炉膛负压100Pa缓慢开一次风调节门，使底料刚好完全流化，保持1-2分钟，迅速关闭各风机，检查床面平整的状态。（如果平整说明布风均匀）五、循环流化床锅炉的点火方法主要有：1、床上木炭点火启动，2、床下油点火启动。一般小型流化床锅炉用木炭点火启动，方法如下：在做过冷态试验后，（带过热器的炉子，点火前要把过热器排气阀和疏水阀打开，到压力升到0.5MPa时，关闭排气阀以及疏水阀，打开分气缸输水阀及主气阀，开始暖管。）一般木炭或木材加入炉床内烧成约100后的炭火层。启动风机前要用火勾把炭火趟平，如果有大的没有烧成炭的木材要勾出来，炭火一定要烧透，起码到炭层表面没有明火时，才能启动风机，如果炭火没有烧透，启动一次风机后就有可能一下子把炭火压灭。如果炭火烧的时间太长就有可能在很短的时间内把炭火
