锅炉循环流化床关键设备与部件.docx

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循环流化床关键设备与部件

一、分离机构（返料器）是循环流化床锅炉的关键部件之一。

其作用是将大量的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态化状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应。

循环流化床的分离机构必须满足下列几个要求:

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，因为进入分离装置的固体颗粒含量可达5~50kg/m2。

3，具有低阻的特性，因为分离装置的阻力增大势必增大见机的压头，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。

分离效率的变化对循环流化床锅炉运行的影响:

循环流化床分离器直接影响整个锅炉运行的工作性能，常规流化床中，细颗粒在炉内停留时间不够，造成较大细炭粒不完全燃烧损失，而粗颗粒则停留时间过长，从而影响了炉膛容积的有效利用。

因此，分离效率提高将有利于锅炉燃烧效率和脱硫剂利用率的提高，也提高了脱硫效率。

其次，分离器效率提高后，有更多的物料被送回炉内，炉内颗粒浓度增加，受热面传热系数增加，可减少锅炉受热面积和炉膛高度，从而降低整个锅炉结构的造价和运行费用。

二、惯性分离器

在惯性分离器内，主要是使气流急速转向或冲击在挡板上后再急速转向，其中颗粒由于惯性效应，运动轨迹与气流轨迹不同，从而使两者获得分离。

总体分为两大类：

无分流式惯性分离器和分流式惯性分离器。

典型的惯性分离器有烟气转弯的惯性分离器、百叶窗式惯性分离器、撞击式分离器。

惯性分离器结构简单，易与整个锅炉设计相适应，制造简单、启动快、维修方便、运行费用低。

特点：

1，由于不采用高温旋风分离器，则不需要很厚的保温层，分离器四周可比较容易地布置受热面，使锅炉结构紧凑，启动和停炉也比较容易。

2，分离器不受单个最大尺寸的限制，且可以使锅炉受热面的设置保持传统的紧凑形式，有利于锅炉的大型化。

3，分离器阻力相对较小，有利于降低能耗。

缺点：

分离效率较低。

三、旋风分离器

是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将颗粒从气流中分离出的一种干式气——固分离装置。

其结构较复杂，体积较大，分离效率较高。

影响高温旋风分离器分离特性的有关因素：

1，切向进口风速的影响，进口风速越高，分离效率越高，但运行阻力也越大。

进口风速过高，气流湍流增加以及颗粒反弹加剧，二次夹带严重，使效率降低。

另外，气速太高，能量损耗太大，也会加速对分离器本体的磨损。

进口风速一般为15~25m/s，最高不超过35m/s。

2，烟气温度的影响，温度越高气体粘度越高，颗粒分离效率越低；相反，温度越高气体密度越小，从而使作用在颗粒上的力减小，但这一作用并不明显。

所以，原则上，烟气温度越高，分离效率越低。

另，烟气温度的增加将使其体积比常温时增加3.7倍，所以，旋风分离器的尺寸甚至比炉膛还大。

3, 粒径的影响，粒径小于50μm的分离效率不理想。

进口颗粒浓度的影响，常规旋风分离器入口颗粒浓度一般小于2.5kg/m3。

一般认为，随着颗粒浓度的增加，分离效率上升，这是因为颗粒浓度的增加，粉尘的凝聚与团聚性能提高，使较小尘粒凝聚在一起而被捕集，以及大颗粒对小颗粒的携带使原来无法捕集的小颗粒得到分离，从而使分离效率提高。

浓度大于2kg/m3时，分离效率呈下降趋势。

切向进口宽度和进口形式的影响，切向进口宽度减小，风速增加，分离效率增加；高温旋风分离器进口形式有切向和蜗壳两种，切向简单，蜗壳复杂，但其分离效率较高。

中心管长度和直径的影响，由于旋流在中心管与壁面之间运动，因此中心管插入深度直接影响分离器性能。

随着中心管长度增加，分离效率提高，当中心管长度大约是入口管高度的0.4~0.5倍时，分离效率最高，随后分离效率随着中心管长度增加而降低。

一定范围内，中心管直径越小，分离效率越高。

旋风分离器筒体直径的影响，对分离效率有一定的影响。

一般认为直径越小效率越高。

固体的再夹带，分离效率并不总是随着入口气体速度增加而增加，当入口速度很高时，颗粒将无法摆脱气流到达壁面，已被分离到壁面上的颗粒可能被再夹带，从而使分离效率降低。

此外，也增加了对分离器的磨损率。

四、固体物料回送装置

回送装置的任务是将分离装置中分离出来的固体物料送回循环流化床燃烧室内。

一般由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压差，而阀则起到调节和开闭固体颗粒流动的作用。

各种类型的回送装置中，立管差别不大，主要是阀有差别，分为机械阀和非机械阀。

由于考虑热膨胀、高温氧化、卡塞、磨损等因素，除极少数炉型外，一般炉型均采用非机械阀。

1．固体物料回送装置的作用及分类

循环流化床锅炉的最基本特点是大量固体颗粒在燃烧室、分离机构和回送装置所组成的固体颗粒循环回路中循环燃烧。

由于分离装置中固体颗粒出口处的压力低于炉膛内固体颗粒的压力，所以固体颗粒回送装置的基本任务是将分离器分离的高温固体颗粒稳定地送回压力较高的燃烧室内，并且保证气体反窜进入分离器的量最小。

2．对物料回送装置的要求有三点：

1，物料流动稳定。

这是保证锅炉正常运行的基本条件，保证不结焦，流动通畅。

2，无气体反窜。

回送装置必须保证产生足够的压差来克服负压差，既起到气体的密封作用而又能将颗粒送回床层。

3，物料流量可控。

即能够稳定地开启或关闭固体颗粒的循环，同时能够调节或自动平衡物料流量，从而适应锅炉变负荷运行的要求。

五、布风装置的设计

流化床锅炉燃烧所需的空气供给系统由风机、风道、风室、布风板、调节挡板和测量装置等组成。

布风板作为重要的布风装置，其在流化床锅炉中的作用有三个：

一是支承静止的燃料层；

二是给通过布风板的气流以一定的阻力，使布风板上具有均匀的气流速度分布，为取得良好的流化工况准备条件；

三是以布风板对气流的一定阻力，维持流化床层的稳定，抑制流化床层的不稳定性。

对布风板的设计要求是：

1，能均匀密集地分配气流，避免在布风板上面形成停滞区。

2，能使布风板上的床料与空气产生强烈的扰动和混合，要求风帽小孔出口气流具有较大的动能。

3，空气通过布风板的阻力损失不能太大，但又需要一定的阻力。

4，具有足够的强度和刚度，能支承本身和床料的重量，压火时防止风板受热变形，风帽不烧损，并考虑检修清理方便。

六、风帽

流化床锅炉发展初期，多采用大直径风帽，往往会造成流化质量不良，飞灰带出量很大，通过多年实践，目前趋向于小直径风帽，直径约为40~50mm。

最广泛的是蘑菇状和柱状的。

一般采用耐热铸铁，如高硅耐热球墨铸铁、球墨铸铁、耐热铸铁、耐热不锈钢。

从风帽小孔喷出的空气速度称为小孔风速，是一个重要参数。

对粒度为0~10mm的燃料，一般取小孔风速为35~40m/s。

风帽的小孔直径和孔数设计的另一种常用方法是用开孔率表示，所谓开孔率就是各风帽小孔面积的总和与花板有效面积之比值，以百分率表示。

开孔率的设定非常重要，对维持床层流化质量起到重要的作用，防止恶性循环的产生。