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循環(huán)流化床鍋爐主體結構及其關鍵部件

閱讀:1388          發(fā)布時間:2022-1-22

循環(huán)流化床鍋爐主體結構及其關鍵部件

循環(huán)流化床鍋爐主體結構及其關鍵部件

一、旋風分離器
旋風分離器是循環(huán)流化床鍋爐的核心部件之一。其主要作用是將大量的高溫固體物料從爐膛出口的氣流中分離出來。通過返料裝置送回爐膛,以維持燃燒室快速流態(tài)化狀態(tài),使燃料和脫硫劑多次循環(huán),反復燃燒和反應。

旋風分離器進口煙道由汽冷膜式壁包覆而成,內敷耐磨材料,上下環(huán)形集箱各一個。蒸汽自三個旋風分離器進口煙道下集箱分別由四根管子送至各自的旋風分離器下部環(huán)形集箱,蒸汽通過旋風分離器管屏的管子逆流向上被加熱后進 入分離器上部環(huán)形集箱,該集箱通過蒸汽連接管與尾部左右側包墻上集箱相連。
旋風分離器進口煙道設有吹掃風,吹掃風來自于壓縮空氣,作為鍋爐低負荷和停爐時,防止旋風分離器進口煙道積灰的手段。鍋爐正常運行時,吹掃風可不開啟。
目前旋風分離器的種類比較多,按使用條件的不同,分離器可分為三大類:高溫分離器、中溫分離器、低溫分離器。而高溫旋風分離器又可分為:絕熱材料制成的高溫旋風分離器和水冷、汽冷高溫旋風分離器。
絕熱材料制成的高溫旋風分離器:分離器內部有防磨層和絕熱層。此類型的分離裝置占了已運行的和正在建造的循環(huán)流化床分離裝置的絕大部分。此類型的分離器在小型流化床鍋爐中運用的較多,運行情況相對穩(wěn)定,但此旋風分離器體積較大,受旋風分離器尺寸的限制,且旋風分離器工作溫度較高,需用的耐火和保溫材料較厚,啟動時間長,而且相對而言散熱損失也大,如果燃燒組織不良,還會在旋風分離器內產生二次燃燒。
水冷、汽冷高溫旋風分離器:整個分離器設置在一個水冷或汽冷腔室內,此類型的旋風分離器是由Foster Wheeler 公司提出的,采用這種旋風分離器不需要很厚的隔熱層。目前容量較大的流化床鍋爐已廣泛采用此類分離器。
鍋爐在爐膛出口與后部煙道之間布置有三臺汽旋風分離器,旋風分離器上半部分為圓柱形,下半部分為錐形。煙氣出口為圓筒形鋼板件,形成一個端部敞開的圓柱體,長度幾乎伸至旋風分離器圓柱體一半位置。細顆粒和煙氣先旋轉下流至圓柱體的底部,而后向上流動離開旋風分離器,粗顆粒落入直接與旋風分離器相連接的J閥回料器立管。
旋風分離器為膜式包墻過熱器結構。其頂部與底部均與環(huán)形聯(lián)箱相連,墻壁管子在頂部向內彎曲,使得在旋風分離器管子和煙氣出口圓筒之間形成密封結構。其內部流動的冷卻介質為經過旋風分離器進口煙道受熱面加熱過的過熱蒸汽,過熱蒸汽先由分離器進口煙道的受熱面出口聯(lián)箱經導汽管引至旋風分離器下部環(huán)形聯(lián)箱,后經包覆在分離器四周的管子,受熱后引至上部環(huán)形聯(lián)箱,后經導汽管進入側包墻過熱器。
旋風分離器的內表面敷設有防磨材料。中間部分為絕熱耐火層,最外層是鋼制外殼。旋風分離器的中心筒由高溫、高強度、抗腐蝕、耐磨損的RA-253mA鋼板卷制而成。

汽冷式旋風分離器相比較其它形式的分離器,具有以下優(yōu)點:
1、耐火材料的用量大大減少,厚底由鋼板式內斑紋形式旋風分離器的300-400mm降至25mm,不僅能縮短啟停時間和承擔一定的熱負荷,而且大大降低了耐火材料量,也降低了維護檢修的費用。
2、耐火材料用高密度銷釘固定,不易脫落,運行安全可靠。
3、鍋爐啟動速度不受耐火材料升溫速度的限制,負荷調節(jié)快捷,啟動迅速,同時旋風分離器的蓄熱量也大為降低,鍋爐啟動時節(jié)省燃料。
4、旋風分離器中心筒采用耐高溫、耐腐蝕的奧氏體鋼,可靠性較高。汽冷旋風分離器耐火材料布置如右圖所示:
5、與爐膛之間脹差小,結構簡單,具有更可靠的密封性。
6、汽冷式旋風分離器外壁溫度較低,鍋爐散熱損失減小,可提高鍋爐效率,降低運行成本。
7、增加了鍋爐過熱受熱面,有利于CFB鍋爐大型化后受熱面的布置

其缺點是結構復雜,工藝要求高,成本高,價格貴。

二、布風裝置
布風裝置是鍋爐流態(tài)化燃燒的主要部件,布風裝置主要有兩種類型:風帽式和密孔板式。隨著我國循環(huán)流化術鍋爐的大型化,密孔板式布風裝置應用范圍越來越小,現(xiàn)在大型循環(huán)流化床鍋爐多采用風帽式布風板。
1、風帽
風帽是流化床鍋爐實現(xiàn)均勻布風以及維持爐內合理的氣固兩相流動和鍋爐安全經濟運行的關鍵部件。隨著循環(huán)流化床鍋爐技術的發(fā)展,出現(xiàn)了多種結構形式的風帽,主要有鐘罩式、蘑菇頭式、導向式風帽等。由于磨損、漏渣等原因其它形式風帽已逐漸被淘汰,目前循環(huán)流化床鍋爐趨向于采用鐘罩式風帽。
大直徑鐘罩式風帽有以下特點:
1)內管設計阻力合適、布風均勻、調節(jié)性能好且運行穩(wěn)定。
2)外帽小孔風速低,降低了風帽間的磨損。
3)外帽與內管螺紋連接,便于檢修。
4)運行時風帽不易堵塞,不易漏灰。
5)使用壽命長,不易磨損。如5-3所示為大直徑鐘罩風帽:

2、布風板
布風板的作用是支承固定風帽和隔熱層,并初步分配氣流。布風板的截面形狀大小決定于密相區(qū)底部段的截面,由厚度為30~40mm的整塊鑄鐵板或分塊組合而成。不論布風板的形狀是矩形還是圓形,節(jié)距的大小取決于風帽的大小及風帽的個數(shù)與氣流的小孔速度,為了便于固定和支撐,布風板的實際加工尺寸要大一些。當采用多塊鋼板拼接時,必須用焊接或用螺栓連接成整體,以免受熱變形,產生扭曲、漏風和隔熱層裂縫。布風板一般有水冷式布風板和非水冷式布風板兩種。大型流化床鍋爐一般采用熱風點火,要求啟停時間短,變負荷快。為適應這些要求,消除熱負荷快速變化對流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)帶來的不利影響,采用水冷布風板是十分重要的。水冷式布風板采用膜式水冷壁管拉稀伸長形式,在管與管之間的鰭片上開孔,布置風帽,如圖5-4。

一個穩(wěn)定的流化床層要求布風板具有一定的壓降,一方面使氣流在布風板下的速度分布均勻,另一方面可以抑制由于氣泡和床層起伏等原因引起顆粒分布和氣流速度分布不均勻,布風板壓降的大小與布風板上風帽開孔率的平方成反比。但布風板的壓降給風機造成了壓頭損失與電耗,因此布風板設計中考慮維持均勻穩(wěn)定床層需要的最小布風板壓降。根據(jù)運行經驗,布風板阻力為整個床層阻力(布風板阻力加料層阻力)的20%~30%時,可以維持床層穩(wěn)定的運行。

三、回料器
被汽冷式旋風分離器分離下來的循環(huán)物料通過回料器送回到爐膛下部密相區(qū)?;亓掀鞴踩_,分別布置在三臺旋風分離器的下方,支撐在鋼架梁上。分離器與回料器間、回料器與下部爐膛間均為柔形膨脹節(jié)連接。回料器有兩個關鍵功能:一是使再循環(huán)床料從旋風分離器連續(xù)穩(wěn)定地回到爐膛;二是提供旋風分離器負壓和下燃燒室正壓之間的密封,防止燃燒室的高溫煙氣反竄到旋風分離器,影響分離器的分離效率?;亓掀鏖y體出口段采用一分為二的結構,每臺回料器內的高溫循環(huán)灰分兩路進入爐膛,確?;亓系木鶆蛐?,減小回料對床層的沖擊?;亓掀饔蔑L由單獨的高壓流化風機負責,流化風機的高壓風通過底部風箱及閥體和立管上的四層充氣口進入回料器,每層充氣管路的母管上都有各自的風量測點,能對各層風量進行準確測量,還可以通過布置在各充氣管路上的風門對風量進行調節(jié)。回料器上升管上方還布置有啟動床料添加口。回料器下部設置了放灰口,用于檢修、緊急情況下回料器的放灰,其中每個回料器有一根放灰管接入了滾筒冷渣器入口。
回料器和回料立管由鋼板卷制而成,內側敷設有防磨、絕熱材料。

四、省煤器
省煤器是利用鍋爐尾部煙氣熱量加熱鍋爐給水的熱交換器,它屬于加熱受熱面。
1、省煤器的作用
1 節(jié)省燃料。鍋爐爐膛中燃料燃燒生成的高溫煙氣,在將熱量傳遞給水冷壁、過熱器和再熱器后,溫度還很高,如果將煙氣再經過鍋爐尾部省煤器,煙氣溫度即可降低,從而減少排煙熱損失, 提高鍋爐效率,節(jié)省燃料。省煤器的名稱即由此而來。
2)降低鍋爐的造價。由于給水進入汽包之前先在省煤器加熱,因此減少了給水在受熱面的吸熱,可以用省煤器來代替部分造價較高蒸發(fā)受熱面,從而使鍋爐的造價降低。
3)改善汽包的工作條件。由于采用省煤器,提高了進入汽包的給水溫度,給水進入汽包就會減小汽包壁與給水之間的溫度差,熱應力相應的減小,從而改善汽包的工作條件,延長汽包的使用壽命。
2、省煤器的分類
省煤器按工質出口狀態(tài)分為沸騰式和非沸騰式兩種。
一般沸騰式省煤器適用于中、高壓鍋爐,它與鍋爐聯(lián)成一個整體,也叫不可分式。其特點是省煤器出口與鍋爐之間無任何閥門。在鍋爐運行時,給水溫度上升的同時還會產生10%-20%的蒸汽。非沸騰式省煤器適用于低壓工業(yè)鍋爐,省煤器與鍋爐之間有閥門控制。省煤器出口給水溫度要比鍋筒內的爐水飽和溫度低40-50℃,因此給水不會沸騰產生蒸汽。
3、省煤器的結構
1)省煤器布置在鍋爐尾部煙道內,采用螺旋鰭片管結構,由兩個水平管組組成,雙圈繞順列布置。
2)省煤器管子采用常規(guī)防磨保護措施:省煤器管組入口與四周墻壁間裝設防止煙氣偏流的均流板;處于吹灰器有效范圍內的省煤器設有防磨護板,以防吹損管子。
3)給水從省煤器進口集箱右側單端引入,流經省煤器管組,最后從出口集箱的兩端通過連接管從鍋爐兩側引入水冷壁。

五、鍋爐啟動系統(tǒng)
設置啟動系統(tǒng)的主要目的就是在鍋爐啟動、低負荷運行及停爐過程中,通過啟動系統(tǒng)建立并維持爐膛內的最小流量,以保護爐膛水冷壁,同時滿足機組安全、經濟啟停、低負荷運行及快速地進行事故處理,并實現(xiàn)工質和熱量的回收的要求。啟動系統(tǒng)型式及容量的確定是根據(jù)鍋爐直流負荷、機組運行方式、啟動工況及工況時水冷壁質量流速的合理選取、以及工質的合理利用等因素確定。學習鍋爐知識,請關注微信公眾號鍋爐圈!我公司鍋爐配置容量為35%BMCR的啟動系統(tǒng),以與鍋爐水冷壁質量流量相匹配。啟動系統(tǒng)暫定為不帶啟動循環(huán)泵的內置式啟動系統(tǒng),系統(tǒng)由啟動分離器、儲水罐、水位控制閥、截止閥、啟動疏水擴容器、管道及附件等組成。
設置疏水泵,水質不合格時,疏水經啟動疏水擴容器擴容后排入機組排水槽。水質合格時,疏水通過疏水泵排入凝汽器,回收工質。

六、尾部受熱面
尾部對流煙道上部由膜式包墻過熱器組成,尾部豎井由中間包墻將煙道一分為二,前煙道內布置有低溫再熱器水平管組,后煙道內布置有低溫過熱器、一級中溫過熱器水平管組,在包墻過熱器以下豎井煙道四面由鋼板包覆,沿煙氣流向分別布置有省煤器和空氣預熱器。

七、低溫過熱器
低溫過熱器位于尾部對流豎井后煙道下部,低溫過熱器由兩組沿爐體寬度方向布置的四圈繞水平管圈組成,順列、逆流布置。
低溫過熱器管束通過固定塊固定在尾部包墻上,隨包墻一起膨脹,蒸汽從中間包墻下集箱引入,與煙氣呈逆向流動經過低溫過熱器管束后進入低溫過熱器出口集箱,再從出口集箱的兩端引出。
低溫過熱器采取常規(guī)的防磨保護措施,每組低過管組入口與四周墻壁間裝設防止煙氣偏流的阻流板,每組低過管組前排管子迎風面采用防磨蓋板。

八、一級減溫器
從低溫過熱器出口集箱至位于爐膛前墻的屏式過熱器進口集箱之間的蒸汽連接管道上裝設有一級噴水減溫器。其內部設有噴管和混合套筒?;旌咸淄惭b在噴管的下游處, 用以保護減溫器筒身免受熱沖擊。

九、屏式過熱器
屏式過熱器共十二片,布置在爐膛上部靠近爐膛前墻,過熱器為膜式結構。為保證蒸汽的質量流速,十二片管屏采用串聯(lián)布置,即過熱蒸汽在其中六片管屏內由上向下流動,在另外六片管屏中由下向上流動。在屏式過熱器下部轉彎區(qū)域范圍內設置有耐磨材料,整個屏式過熱器自下向上膨脹。

十、二級減溫器
從屏式過熱器出口集箱至位于前墻的高溫過熱器進口集箱之間的蒸汽連接管道上裝設有二級噴水減溫器,用于對過熱蒸汽溫度的細調。二級減溫器的結構與一級減溫器基本相同。

十一、再熱器事故噴水減溫器
在低溫再熱器進口集箱之前裝設有事故噴水減溫器。其內部設備和過熱器系統(tǒng)噴水減溫器相同,目的是為了保護再熱器不超溫。

十二、低溫再熱器
低溫再熱器管束通過固定塊固定在尾部包墻上,隨包墻一起膨脹,低溫再熱蒸汽由兩端引入低溫再熱器進口集箱,與煙氣逆流向上流動經過低溫再熱器管束后進入低溫再熱器出口集箱,再從出口集箱的兩端引出。
低溫再熱器由兩組沿爐體寬度方向布置的四圈繞水平管圈組成,順列、逆流布置。
低溫再熱器采取常規(guī)的防磨保護措施,每個管組入口與四周墻壁間裝設防止煙氣偏流的均流孔板,管組排管子迎風面采用防磨蓋板。

十三、再熱器噴水減溫器
從低溫再熱器出口集箱兩側至位于爐膛前部的屏式再熱器進口集箱之間的蒸汽連接管道上裝設有微噴減溫器,和尾部煙道煙氣擋板一起對再熱汽溫起到調節(jié)作用。

十四、屏式再熱器
屏式再熱器共8片,布置在爐膛上部靠近爐膛前墻,再熱器為膜式結構,在屏式再熱器下部轉彎區(qū)域范圍內設置有耐磨材料,整個屏式再熱器自下向上膨脹。

十五、點火裝置
循環(huán)流化床鍋爐的點火方式有床下點火、床上點火和混合式點火三種方式。床下點火方式的特點是:熱利用率高,點火油燃燒所產生的熱量由床下點火風攜帶對床料進行加熱,大部分熱量被床料吸收,床溫上升快速、均勻,能加快升爐速度和減小熱損失。但其有較長的點火風道,占地面積較大,系統(tǒng)復雜。床上點火風道的特點是:油燃燒器直接裝在爐本體四周,節(jié)約了系統(tǒng)投資,在鍋爐發(fā)生事故時可以起到穩(wěn)燃的作用,但其熱利用率低,大部分熱量隨煙氣進入尾部煙道,如霧化不良易造成尾部煙道的二次燃燒。學習鍋爐知識,請關注微信公眾號鍋爐圈!其床料溫度上升較慢且不均勻。混合式點火方式即是床下和床上點火方式的組合,這種點火方式雖融合了床上與床下點火方式的優(yōu)點,也集中了兩種方式的缺點。
不論是床上點火方式還是床下點火方式,其點火裝置都是點火油槍(燃氣裝置),這與煤粉鍋爐差不多。循環(huán)流化床鍋爐的點火油槍多為簡單壓力式點。其主要由點火油噴嘴、油槍桿、進油管道組成。其油噴嘴主要由霧化片、旋流片和分油嘴三部分組成。從油泵來的高壓燃料油(一般是輕柴油)經過分油嘴的幾個小孔匯合到環(huán)形槽內,然后經過旋流片的切向槽進入旋流片中心的旋渦室并產生高速旋轉。旋轉后的油通過霧化片的中心孔噴出,在離心力的作用下被破碎成很細的油滴,并形成具有一定霧化角的圓錐形油霧。霧化油能和空氣充分的混合,在遇到明火時能迅速著火。其打火裝置一般采用高能電子發(fā)生器。為保證油槍的正常使用,在油管道靠近油槍桿的部位還裝有蒸汽吹掃系統(tǒng)。在油槍使用前對油槍桿及油噴嘴進行吹掃,目的是對油槍進行吹堵和預熱,更利于燃油點燃。在油槍使用后對油槍桿及油噴嘴進行吹掃,目的是吹凈油閥后管道中的積油,防止積油在管道中碳化造成油槍堵塞。

十六、鍋爐構架
本鍋爐按露天布置采用鋼結構骨架。柱腳在-1000mm標高處,通過鋼筋與基礎相連,柱與柱之間有橫梁和垂直支撐,以承受鍋爐本體及由于風和地震引起的荷載。
鍋爐的主要受壓件(如啟動分離器、爐膛水冷壁、旋風分離器、尾部豎井煙道等)均由吊桿懸掛于頂板上,而其它部件如冷渣器、空氣預熱器、回料器等均采用支撐結構支撐在橫梁或地面上。
鍋爐需運行巡檢的地方均設有平臺扶梯。

十七、安全閥
安全閥是鍋爐的一種保護裝置,其作用是當鍋爐壓力達到一定值時通過安全閥排出部分蒸汽泄壓以保證鍋爐的正常運行。
安全閥一般分為彈簧式安全閥、杠桿(重錘)式安全閥和脈沖式(沖量式)安全閥及活塞式盤形彈簧式安全閥。
彈簧式安全閥,它主要由閥芯、閥座、閥桿、彈簧、調整螺釘組成。這種閥門是利用彈簧的彈力將閥芯壓于閥座之上,當鍋爐的壓力大于彈簧的壓力時即可頂開閥門排汽泄壓,彈簧彈力可通過調整螺釘來調節(jié)。學習鍋爐知識,請關注微信公眾號鍋爐圈!閥門開啟過程中彈簧彈力不斷增大,因此開啟過程是個不斷受到抑制的過程而不容易順利的排汽,為克服這一缺點,彈簧式安全閥的閥芯與閥座接觸面研磨成斜面,并在閥芯邊緣制成一個伸出的彎頭,這樣做的道理是當閥芯被稍稍頂起時閥芯邊緣也受到汽壓的作用(壓力的傳播速度相當快)使受力面積突然增大,閥門能較大幅度的開啟。壓力降低時,同樣的道理受力面積突然減小閥門及時關閉,這種突開突閉有利于鍋爐的安全運行,在安全閥上還設有調整環(huán),調整環(huán)位置高低不同,使閥門開閉的汽壓值隨之變化,以適應不同的工況。彈簧式安全閥體積小、調整方便,而且只要彈簧材料的性能跟的上,它的調節(jié)范圍很廣。

為了實現(xiàn)彈簧式安全閥的強制開關,在閥門頂部裝有提升把手,另外為了保證安全性,閥門還裝有防止隨便擰動調節(jié)螺釘?shù)难b置。

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