循环流化床

锅炉技术问答1

1、循环流化床锅炉燃烧系统的主要设备有哪些？

答：循环流化床锅炉燃烧系统的主要辅助设备有炉前碎煤设备、给煤设备、灰渣冷却及处理设备。石灰石输送设备和各种用途的风机，如一次风机、二次风机、引风机、播煤增压风机、高压流化风机、点火油系统、除尘设备、气力及水力除灰设备等。

2、循环流化床锅炉的基本特点是什么？ 答：循环流化床锅炉的基本特点如下：

（1）低温的动力控制燃烧。其燃烧速度主要取决于化学反应速度，决定于温度水平。物理因素不再是控制燃烧的主导因素。

（2）高速度、高浓度，高通量的固体物料流态循环过程。循环流化床锅炉的所有燃烧都在这两种形式的循环运动中逐步完成的。

（3）高强度的热量、质量和动量传递过程。循环流化床锅炉的热量主要靠高速度、高浓度、高通量的固体物料来回循环实现的，炉内的热量、质量和动量的传递和交换非常迅速，从而从整个炉膛内温度分布很均匀。

（4）负荷不同，流化状态发生变化，最低为0。

3、循环流化床锅炉与常规煤粉锅炉在结构与运行方面有什么区别？ 答：它与常规煤粉锅炉在结构与运行方面的区别有以下方面：

（1）燃烧室外底部布风板是循环流化床锅炉特有的设备，其主要作用是使流化风均匀地吹入料层，并使床料流化。对布风板的要求是在保证布风均匀条件下，布风板压降越低越好。

（2）床料循环系统是循环流化床锅炉结构上的主要特征：由高温旋风分离器和飞灰回送装置组成，其作用是把飞灰中粒径较大、含碳量高的颗粒回收并重新送入炉内燃烧。

（3）循环流化床锅炉的入炉煤粒大。一般燃用粒径在10mm以下的煤即可，但要求燃料破碎系统稳定可靠。

（4）循环灰参数对锅炉运行的影响。锅炉负荷通过热量平衡和飞灰循环倍率两方面来调节。循环流化床锅炉运行时，其单位时间内的循环灰量可高达同单位时间内燃煤量的20~40倍。由于灰的热容大很多，因此循环灰对燃烧室下部的

温度平衡有很大影响，循环流化床锅炉燃烧室下部未燃带一般或根本不布置受热面，煤粒燃烧产生的热量则由烟气粉炉中，蒸发受热面的出力主要取决于炉膛温度，而在循环流化床锅炉中，床层温度基本不随负荷变化，或在小范围内波动。运行中烟气携带的飞灰颗粒量成为影响蒸发受热面的重要因素。因此，循环流化床锅炉可以从热量平衡和飞灰循环倍率两个方面来调节锅炉负荷。

（5）循环流化床控制系统要求高。由于循环流化锅炉内流态化工况、燃烧过程较煤压、床层密度、汽温、汽压等，同样对于选择性流化床冷渣器和旋风分离器来说又要多两倍的控制参数，所以需要调整的参数比煤粉炉要高出许多，因此其控制系统较同等容量的煤粉炉要求高。另外，由于循环流化床锅炉的磨损相对比较严重，各种温度、压力和流量测点磨损程度也会增加很多，保证各测点正常工作的任务也异常艰巨，这对控制系统的要求随之提高。

4、什么叫床层差压？

答：床层差压是指风室压力与密相床层力之差，是表征床料高度的一个重要物理量。一定高度的床料在固定流化风量下对应一定的床层差压。因为在流化状态下，相同面积布风板上颗粒的重力与其浮力差基本相同，所以用床层差压可以计算出床料的高度。

5、什么叫做膛差压？

答：炉膛差压是指稀相区的压力与炉膛出口的压力差，是表征炉膛稀相区颗粒浓度的重要物理量。一定的颗粒浓度对应一定的炉膛差压。炉膛差压越大，稀相区颗粒浓度越大，循环灰量也越大。

6、热态与冷态情况下临界流化速度有何区别？

答：由于体积流量与绝对温度成正比，床层截面积一定时热态所需体积流量仅为冷态时的45%左右，热态临界流化速度为冷态临界流化速度的1.8倍多，也就是说冷态流态化变为热态流化后风量可以减少。

7、临界流化速度与哪些因素有关？ 答：影响临界流化速度的因素有： （1）料层厚度对临界流速有影响。

（2）料层的当量平均料径增大则临界流速增加。 （3）固体颗粒密度增加时临界流速增加。

（4）流体的运动粘度增大时临界流速减小。如床温增高时，临界流化风速减小；床温减少则临界流化风速增大。

8、什么叫做床层阻力特性？

答：床层阻力特性就是指流化气体通过料层的阻力压降与按床截面积计算的冷态流化速度（或表观速度）之间的关系。利用床层阻特性可以判断料层的厚度和所需配备的风机风压的大小。

9、循环流化床锅炉各个部件内都呈现什么流化状态？

答：循环流化床锅炉炉膛密相区为鼓泡流化床状态；稀相区存在大量颗粒破碎、扬析和返混现象，为湍流流化床或快速流化床状态。回料器与冷渣器的主要作用是将床料或灰渣流化起来，以便利于输送，可以认为鼓泡流化床状态。

10、循环流化床锅炉的脱硫原理是什么？

答：SO2是一种严重危害大气环境的污染物，SO2与水蒸气进行化学反应形成硫酸，和雨水一起降至地面即为酸雨。NOX包括NO、NO2和NO3三种，其中NO也是导致酸雨的主要原因之一，同时它还参加光化学作用，形成光化学烟雾，导致臭氧层的破坏。煤加热至400oC时开始首先分解为H2S，然后逐渐氧化为SO2。其化学反应方程式为

FeS2+2H2→2H2S+Fe H2S+O2→H2+SO2

对SO2形成影响最大的因素是床温和过量空气系数，床温升高、过量空气系数降低则SO2越高。循环流化床燃烧过程中最常用的脱硫剂是石灰石，当床温超过其燃烧温度时，发生煅烧分解反应方程式为：& g7 n2 i! g) @. ]\" h CaCO3→CaO+CO2↑此时吸收183kJ/mol脱硫反应方程式：

CaO+SO2+1/2O2→CaSO4

这样使SO2在发生化学反应后变成CaSO4，对SO2起到固化作用，达到脱硫的效果。

11、什么是流化床颗粒的夹带和扬析现象？

答：夹带和扬析现象是两个不同的概念。夹带一般指单一颗粒或多组分系统中，气流从床层中带走固体颗粒的现象。在自由空域低于输送分离高度时，越接近输送分离高度，夹带量越小。扬析表示从混合物分离和带走细粉的现象。这一现象不论在炉膛内低于或高于输送分离高度的空间都存在。

12、循环流化床锅炉的结构特征是什么？

答：循环流化床锅炉燃烧系统体现了循环流化床锅炉的特点。与常规的燃煤锅炉不同，循环流化床锅炉的燃烧系统主要由燃烧室、高温旋风分离器及飞灰回送装置组成，有的还设有外部低速流化床热交换器。

13、循环流化床锅炉的分离系统由哪几部分组成？

答：循环流化锅炉的分离系统由高温旋风分离器（主要作用是将大量高温固体物料从气流中分离出来）、飞灰回送装置（主要作用是将分离出来的物料回送到炉膛去，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应）或外部低速流化床换热器组成（主要是可以调节进入外置换热器的固体颗粒流量和直接返回炉膛的固体物料流量的比例来调节床温）。

14、影响高温旋风分离器性能的主要因素有哪些？

答：影响高温旋风分离器性能的主要因素有以下几个方面：

（1）切向入口风速的影响。一般来讲入口风速越高，分离效率越高。但当流速过高时，由于气流湍流度增加以及颗粒反弹加剧等原因反而造成分离效率下降。

（2）温度的影响。温度越高气体粘度越大，分离效率越低。

（3）颗粒浓度的影响，颗粒的浓度存在一个临界值，小于该值时随着浓度的增加分离效率增加；大于该值时，随浓度的增加分离效率反而下隆。

（4）粒径的影响。颗粒粒径越大分离效率越高

（5）结构参数的影响。包括分离器的进口宽度和形式、中心管长度、直径以及筒体直径等。

15、什么叫做循环倍率？

答：在常规煤粉炉中，循环倍率常指的是水的循环倍率，定义为进入上升管的循环水量与上升管的蒸发量之比。

在循环流化床锅炉中循环倍率是描述物料循环量的一个重要参数。一般定义为单位时间内循环物料量与单位时间内锅炉给煤量的比值。

16、影响循环倍率的因素有哪些？

答：影响循环倍率的因素很多，主要的有以下几个方面：

（1）燃料的特性对循环倍率的影响。一般发热量大的煤循环倍率也高。 （2）热风温度及回料温度对循环倍率的影响。随着热风温度和回料温度的提高，循环倍率也应提高。

（3）负荷的影响。随着负荷降低，循环倍率也应降低以维持汽温、汽压为正常值的需要。

17、煤在流化床内的燃烧过程是怎样的？

答：煤粒在流化床内的燃烧是流化床锅炉内发生的最基本最重要的过程，它涉及流动、传热、化学反应以及很多相关的物理化学现象，当煤粒通过给煤机进入流化床后，将依次经过以下过程：

（1）煤粒得到周围高温床料的加热干燥过程。- {3 G. m7 \\* p. Y% D0 c （2）热解及挥发分燃烧。

（3）对某些煤种发生颗粒膨胀和一级破碎现象。 （4）焦炭燃烧并伴随着二级破碎现象。

实际上煤粒在流化床中的燃烧过程不能简单地以上述步骤绝对地划分成各阶段，往往几个过程会同时进行。挥发分和焦炭的燃烧阶段存在着明显的重叠现象。

18、什么叫做一级破碎？

答：煤粒中析出的挥发分有时会在煤粒中形成很高的压力而使煤粒产生破碎，这种现象我们称为一级破碎。一级破碎后煤粒分裂成碎片。

19、什么叫做二级破碎？

答：当焦炭处于动力燃烧或过渡燃烧工况时，焦炭内部的小孔增加，焦炭的连接力下降。当连接力小于焦炭的外力时，焦炭就产生碎片，这个过程叫做二级破碎。二级破碎是在挥发分析出后的焦炭燃烧阶段发生的。破碎的粒度要比产生的细炭粒大。如果煤粒处于动力燃烧工况，即燃烧在焦炭内均匀进行，整个焦炭颗粒会同时产生破碎，这种二级破碎又叫穿透性破碎。

20、循环流化床锅炉内的传热方式有哪些？

答：循环流化床锅炉内传热与常规煤粉炉相比有很大不同，常规煤粉炉内主要是以辐射方式将热量传给受热面。循环流化床锅炉内有大量的固体物料循环运动，颗粒与气流之间的对流传热也占相当大的份额，故流化床炉膛内既要考虑对流传热也要考虑辐射传热。尾部受热面与煤粉炉基本相同。

21、循环流化床锅炉内有哪几个传热过程？

答：循环流化床锅炉内有不同的多种传热过程。床内实际的传热过程是以上各种过程的组合。具体过程如下：

（1）颗粒与气体之间的传热。 （2）颗粒与颗粒之间的传热

（3）气固多相流与受热面之间的传热。

（4）气固多相流与入床气流之间的传热。 22、什么叫做流化床锅炉稀相区？

答：在流化床锅炉输送分离高度（TDH）以上。气流中的粒子浓度较低，但比较均匀，这部分区域称为稀相区。

23、什么叫做流化床锅炉的密相区？

答：在流化床锅炉输送分离高度（TDH）以下，颗粒浓度较大，并沿高度方向浓度逐渐降低，这部分区域为密相区。

24、影响流化床传热的因素有哪些？

答：影响流化床传热的因素主要有以下几个方面；

（1）气体物理性质的影响。气膜厚度及颗粒与表面的接触热阻对传热起到主要作用。比如，气体密度增加，传热系数增大；气体粘度增大，传热系数减小；气体导热系数增大，传热系数增大。

（2）固体颗粒物理特性的影响。其中：

1）固体颗粒尺寸的影响。对于小颗粒床，传热系数随固体颗粒平均直径增大而减小；对于大颗粒床，传热系数随固体颗粒平均直径增大而增大。同样，传热系数随固体颗粒密度增大而增大。

2）球形度及表面状态的影响。球形和较光滑的颗粒，传热系数较高。球形度越差的颗粒，传热系数越低。

3）固体颗粒导热系数的影响较小。

4）固体颗粒粒度分布的影响。对于小颗粒床，粒径越小，传热系数越大；对于大颗粒床，粒径越大，传热系数越大。

（3）流化风速的影响。对于循环流化床的密相区，传热系数随流化风速的增大而减小；而对于循环流化床的稀相区，传热系数随流化风速的增大而增大。

（4）床温对传热系数的影响。其中：

1）床与传热面间的传热系数随床温的升高而升高。

2）床壁温度的影响。传热系数随壁温的升高成线性规律地增大。

3）固体颗粒浓度的影响。床层颗粒浓度是影响循环流化床床层与床壁面传热最主要的因素之一。传热系数随床层颗粒浓度的增加而显著增加。

4）床层压力的影响。床层压力增大，传热系数增加。 25、什么叫做表观气速？

答：表观气速即为当床层流态化后流体逸出床层物料后的速度。它是循环流化床一个重要的操作参数。表观气速一量确定下来，床层颗粒的携带量和炉膛传热量也就确定，可以计算出流化床锅炉的燃烧效率。这对循环流化床锅炉的分离和回送装置的设计是至关重要的。

26、对于循环流化床锅炉，机械不完全燃烧损失有哪几部分组成？ 答：对于循环流化床锅炉，机械不完全燃烧抽失主要由床层排出的底渣和烟气带出的细灰以及布风板漏渣中的未完全燃烧的可燃固体所造成的这几部分损失所组成。循环流化床锅炉的机械不完全燃烧损失通常在2%~8%。

27、影响循环流化床锅炉机械不完全燃烧的因素有哪些？ 答：影响循环流化床锅炉机械不完全燃烧的因素主要有：

（1）过剩空气系数的影响。过剩空气系数越小，机械不完全燃烧损失越大，反之越小。

（2）一次风量及一次风速的影响。一次风速及一次风量越大，飞灰含碳量越大，机械不完全燃烧损失越大。

（3）床温度低的影响。床温越高，煤的燃尽程度越高，机械不完全燃烧损失越小。床温越低，煤的燃烬程度越低，机械不完全燃烧损失越大。

（4）进入炉膛燃烧粒度的影响。煤颗粒度越小，机械不完全燃烧损失越小。煤颗粒度越大，机械不完全燃烧损失越大。

（5）煤的性质：挥发分、灰分的影响。煤的挥发分越高、灰分越小则机械不完全燃烧损失越小；反之，则机械不完燃烧损失越大。

（6）床层厚度或床压的影响。床层厚度越厚，床压越高，机械不完全燃烧损失越大。

28、叙述循环流化床锅炉内各部分的磨损。

答：在循环流化床锅炉中的大颗粒因机械作用，或伴有化学或电的作用，物体工作表面材料在相对运动中不断损耗的现象称为磨损。循环流化床锅炉受热面和耐火材料的磨损主要是冲刷磨损和撞击磨损综合作用的结果。

冲刷磨损是颗粒相对固体表面的冲击角度较小，甚至接近于平行，颗粒与固体表面相切的速度使它对固体表现起到一定的切削作用，如此大量、反复地作用，固体表现就会产生磨损。

撞击磨损是颗粒相对固体表面的冲击角度较大，甚至接近于垂直时，以一定的速度直接撞击固体表面使其产生很小的塑性变形或裂纹。各固体表面在被颗粒长期、反复的撞击下，逐渐使塑性变形层整片脱落从而形成磨损。

磨损与固体物料深度、速度、颗粒的特性和通道的几何形状等密切相关。尤其是循环流化床锅炉的磨损是煤粉炉的几十倍到上百倍。

29、循环流化床锅炉内的燃烧区域有哪些？

答：炉内床层（密相区）、稀相区、旋风分离器、J阀回料器、冷渣器的仓室内都可能存在燃烧。因此，这些区域都可能成为循环流化床锅炉的燃烧区域。

30、什么叫做循环化床锅炉的内循环和外循环？

答：循环流化床锅炉的内循环是指物料在炉膛内的循环，颗粒团在一定气流速度下，不再向上运动而是沿墙壁向下运动，颗粒不断的上升、团聚、下沉循环往复，在流化床内进行热量和质量的交换。外循环是指烟气携带的颗粒经炉外气固分离器分离后再通过返料装置返回炉膛的循环过程。

31、循环流化床锅炉对煤粒径的要求是什么？

答：循环流化床锅炉为了要称定其流化状态，对炉煤的颗粒有严格的要求，一般要求入炉粉颗粒径不得超过13mm。并且各个范围粒径的煤颗粒所占的比例值要符合锅炉设计的要求。

32、循环流化床锅炉的固体颗粒有何作用？

答：循环流化床锅炉中固体颗粒对燃烧的作用非常重要，主要有以下作用： （1）燃料颗粒作为燃烧的反应物。

（2）脱硫颗粒参与脱硫反应与二氧化硫化合。 （3）固体颗粒作为传热介质，使床温分布均匀。 （4）可以将热量传给外置换热器。 （5）向尾部受热面传递热量。

33、试分析煤粒无过大或过小对燃烧的危害。

答：在一个正常运行的循环流化床锅炉中，不同粒径的颗粒呈现一定规律分布。入炉煤颗粒过大时，则造成床层不能维持正常的流化状态，产生局部结焦或布风板漏渣，燃烧区域后移，燃烧份额发生改变，主汽温度超出正常范围，锅炉运行偏离了设计工况，还会引起机械不完全燃烧，损失增大，锅炉的总效率不降；入炉煤颗粒过小时，会引起扬析现象，飞灰含碳量较高，机械不完全燃烧损失也

增大，另外还会使炉膛内的燃烧份额增大，增大了蒸发热量，造成过热热量比例不降，主汽温度超出了设计范围。

34、循环倍率与循环流化床锅炉负荷的关系是什么？

答：对于循环流化床锅炉，改变循环倍率可以改变锅炉负荷。降低循环倍率可使理论燃烧温度上升，降低水冷壁的传热系数，保持炉膛出口温度不变。随着负荷不降，循环倍率随之下降。当循环倍率达到1/3~1/4负荷时，循环流化床锅炉按鼓泡流化床方式运行、物料循环量为零，这样可以保证汽温、汽压在允许范围内。

35、二次风位置如何确定？

答：在循环流化床锅炉中，一般认为二次风口即为密相区和稀相区的分界点，二次风口以下为密相区，二次风口以上为稀相区。目前大多采用较低的密相区以降低能耗，二次风的入口位置一般离布风板1.5~3m左右。二次风可以单层进入也可以多层进入。

36、循环流化床锅炉的给煤方式有几种？各有何优点和缺点？

答：循环流化床锅炉的给煤方式按给煤位置来分有炉前给煤、炉后给煤及炉前炉后给煤三种，前两种给煤方式都有给煤不均匀的缺点，最后一种给方式给煤比较均匀，但输煤系统比较复杂，维护困难。按给煤点的压力分为正压给煤和负压给煤。负压给煤方式，由于给煤口处于负压，煤靠自身重力流入炉膛，所以结构简单，对给煤的粒度、水分的要求均较宽。但这种给煤方式的给煤点位置较高，细小的颗粒往往未燃尽就被带走，另外这种给煤还可能造成炉内分布不均匀，局部温度过高，结焦等问题。正压给煤避免了负压给煤的不足，煤从炉膛下部密相区输送，立即与温度较高的物料缠混燃烧，由于必须克服密相区的正压，所以给煤机都布置播煤风。

37、循环流化床锅炉排渣口布置方式有几种？各有何优点和缺点？ 答：循环流化床锅炉的排渣方式有侧面排渣和底部排渣两种。侧面排渣不会影响布风的流化状态，但如果床层厚度不高时会造成排渣动力不足。底部排渣口会占用布风板面积，影响其流化状态，但其排渣动力较大，利于排渣。

38、旋风分离器的作用是什么？

答：气固分离器是循环流化床锅炉的代表部件，其主要作用是将大量主温固体物料从气流中分离出来，返回炉膛，保证燃料和硫剂多次循环，反复燃烧和反应，如果是汽冷式，分离器内布置了受热面，属于过热器受热面，能够吸收一部分过热热量。

39、对旋风分离器的要求是什么？

答：循环流化床锅炉的气固分离器应满足以下要求： （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。 （3）运行阻力低。

（4）具有较高的分离效率。

（5）与锅炉整体膨胀一致，尽量减少膨胀差。 40、返料装置的作用是什么？

答：返料装置的作用是将分离器分离下来的高温固体物料连续稳定地送回呈现正压的炉膛密相区内，克服炉膛的正压，以免高温烟气反窜至分离器。中温分离的返料装置还可以用高压流化风来调节回灰量，从而达到调节床温的作用。其工作状况将直接影响锅炉的燃烧效率、床温、床压及负荷。

41、返料装置的分类有哪些？

答：返料装置大多由料腿和阀两部分组成。料腿的差别不是很大，主要的差别在阀的形式与结构。返料装置中的阀分机械阀和非机阀两大类。机械阀有球阀、蝶阀、闸阀等。非机械阀按外形分有U形阀、L形阀、V形阀、J形阀、H形阀、N形阀等。

42、如何调整返料量？

答：返料装置中的阀有机械和非机械两大类，机械阀主要是靠调节阀的开度来调整返料量。而非机械阀一般通过自平衡方式来调整返料量，但运行人员也可以根据实际经验，通过调节炉膛与返料装置中的风压、风量在短时间暂时性的调节返料量。

43、回料器料腿工作的主要任务是什么？ 答：回料器料腿工作的主要任务有： （1）将固体颗粒从低压区回送到高压区。

（2）防止气体向上反窜。因此它在流化床系统只起着压力平衡的作用。 （3）当高温物料发生堵塞时，通过调节料腿上设置的松动风，可以改变其高温物料的流化状态，及时恢复正常返料。

44、回料器上下料腿的松动风如何布置？

答：在返料装置的上下料腿四周一般都布置有松动风。风源大多都取自高压流化风，它能增加返料的流动性，帮助物料顺利返回炉膛。避免了因返料装置的堵塞而造成的返料不畅，造成运行工况不稳定。

45、循环流化床锅炉的省煤器一般采用哪些形式？其优点和缺点是什么？ 答：循环流化床锅炉的省煤器与常规煤粉炉的工作环境相差不大，为了增加受热面积，防止磨损，循环流化床锅炉的省煤器一般采用鳍片式或膜式。其优点是增加了受热面积，减轻了管壁的磨损。缺点是容易积灰，烟气侧阻力较大。

46、布风板的作用是什么？

答：布风板是布风装置的重要组成部分，它的主要作用有： （1）支撑着静止的床料。

（2）使空气均匀地分布在炉膛横截面上，并提供足够的压力，使床料均匀流化。

（3）维持床层稳定，避免出现勾流、腾涌等流化不良现象。

（4）及时排出沉积在布风板区域的大颗粒，避免流化分层，维持正常流态化。

47、布风板的阻力包括哪些？ 答：布风板的阻力包括：

（1）风帽进口端局部阻力。风帽进口处由于风室来的一次风急剧收缩，造成节流损失，阻力增大。

（2）风帽通道的摩擦力。风帽通道由于内径处存在摩擦损失。 （3）风帽小孔处的阻力。 48、简述风帽的作用及分类。

答：风帽是循环流化床锅炉实现均匀布风以及维持炉内合理的气固两相流动和安全运行的关键部件，它能使布风更加均匀，同时定向风帽可控制气固两相的流动方向，有利于大渣的排出。风帽按形状可分为钟罩形风帽和单向风帽两大类。前者风孔径较小，风速较快，易磨损，阻力大，但布风板水冷风室不易漏渣；后者风孔径大，风速较慢，阻力小，不易磨损，但水冷风室漏渣严重。

49、风室的作用是什么？

答：风室安装在布风板的下部，相当于流化风的混合分配箱，由于它有一定的容积，所以能起到稳压和均流的作用，使风量更加均匀地分布在布风板上。

50、循环流化锅炉点火过程中流化床散失的热量有哪些？

答：循环流化床锅炉床料中煤燃烧产生的热量应尽量被各个受热面吸收，在锅炉点火过程中流化床散失的热量主要有烟气带走的热量、埋管吸收的热量、床层向稀相区辐射的热量、未燃尽的可燃物带走的热量、炉膛的吸热和散热等。