循环流化床应用与发展,

采用分段式燃烧方式，一、二次风比4:6，过量空气系数1.15~1.20。在燃室 下部的密相区为低氧燃烧形成还原气氛;在二次风口上部为富氧燃烧，形成 氧化性气氛，通过调节一二次风比，可维持较理想的燃烧效率并有效地控制 氮氧化物的生成量。
炉膛出口布置高温旋风分离器，分离器入口烟温850 ℃ ，采用钢壳结构，内 衬耐火和防磨层，分离效率99%。 燃煤粒度细，一般在3mm以下，平均粒径200~300um，可以用各种燃料。 通过高温旋风分离器下方的高温机械分配阀来调节循环物料返回量，以调 节炉温和传热。
2012-6-11
外置式换热器的布置是鲁奇型循环流化床锅炉的一个重要特点， 这一布置有以下优点：
（1）将循环流化床锅炉的燃烧与传热过程部分分离，把部分受热面布置在外置式换 热器中，使得锅炉受热面的布置有了更大的灵活性，解决了炉内受热面布置空间不足 或虽可布置但磨损严重等问题，这对锅炉的大型化有重要意义。当锅炉容量增加并达 到一定蒸发量时，在炉膛内布置较多的水冷壁和过热器，很难使炉膛燃烧维持再℃的 最佳脱硫温度，而外置式换热器的出现，顺利地解决了这一问题。 （2）外置式换热器可以分区布置，分别布置不同受热面，通过控制流过各区的热灰 量来调节换热量。启动阶段可以使热灰不通过换热器来保护受热面，调节灵活。 （3）外置式换热器有利于提高循环流化床锅炉的燃料适应性。在运行中，当燃料改 变时，可以通过调整外置式换热器的换热量来调整炉内各换热方式的比例。在燃用 优质煤时，由于总的烟气量减少，因此离开炉膛和外置式换热器的烟气所携带的热 量将减少，这时炉膛及外置式换热器中的吸热量应增加，以保持锅炉总吸热量不变。 如果燃料品质下降时，则燃料产物的焓与燃料发热量之比将增加，此时就可以用减 少外置式换热器中吸热量的办法来调整炉膛和尾部受热面吸热量的比例，以保证锅 炉总吸热量的不变，同时保证炉膛内吸热量和床温基本不变。因此，在煤种变化时， 利用外置式换热器的调节作用，可以在不改变炉膛温度和过量空气系数的条件下来 维持锅炉总吸热量不变。对同一台炉，就可以在燃烧不同煤种时保持炉内工况稳定， 这对锅炉燃用煤种多变的情况十分有利。
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换热过程： 在循环流化床锅炉炉膛内的换热过程中，其传热要比常规燃煤锅炉强得多。 流化床燃烧室内的传热系数之所以高，主要是由于烟气中大量与受热面接 触的固体粒子对受热面的冲刷作用。
在Pyroflow型循环流化床锅炉的炉内传热中，炉膛上部的传热以辐射换热 为主，炉膛下部以流化物料的对流传热为主，炉膛高度的中部以对流和辐 射换热为主，如图所示。这主要基于如下原因：炉膛下部的物料浓度最大， 沿炉膛高度越往上空隙率越大、颗粒浓度越小，而传热过程也由炉膛下部 的固体对流传热过渡到炉膛上部的固体和气体的辐射传热，各部分的传热 系数见下表
1986年中国科学院工程热物理研究所与济南锅炉集团集团有限公司合作成功研制 了 35t/h循环流化床锅炉，并与1988年11月在济南明水热电厂带负荷运行并并网发电， 成为国家“七五”科技攻关成功的一个重要标志性成果。 “八五”期间，国家经贸委组织75t/h循环流化床锅炉完善化示范工程。清华大学 和四川锅炉厂合作成功开发了水冷异形分离循环流化床锅炉，并取得专利。 “九五”期间我国有开发研制出具有自主知识产权的420t/h（125MW）带中间再 热的循环流化床电站锅炉。 1990年北京锅炉厂采用德国babcock公司技术，生产了一批75t/h中温分离的循环 流化床
（4）常规流化床锅炉负荷增加，是在负荷降低时减少燃料量和风量， 但此时炉膛内水冷壁的吸热量不可能按比例减下来，这就会降低炉膛温 度使燃烧和脱硫反应工况恶化。在有外置式换热器的系统中，锅炉负荷 减小时，可相应减少通过换热器的循环灰量，这将促使炉膛的温度升高； 从而补偿了由于负荷减小导致炉膛建行温度的的降低，使燃烧可继续在 较好工况下运行。 优点：
1995年，250MW的循环流化床锅炉（700t/h、16.3MPa、565/565℃）在法 国Gardanne电站投运，是循环流化床锅炉技术实现大型化的重要标志。
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目前，循环流化床已被广泛的应用于石油、化工、冶金、能源、环保等工业领域。 我国对流化床技术的研究开始于20世纪40年代末，主要用于化工材料的合成和冶 金材料的焙烧。
采用高温旋风分离方式，最高入口温度950℃.分离器可布置在炉前、炉两侧或 炉膛与尾部烟道之间，布置方式灵活。多采用高循环倍率，分离效率可达99%
炉底送入一次风，密相区送入二次风。一次风率40%~70%，基本占50%。通过 调节炉内的一二次风比例进行床温控制和过热汽温粗调。燃料在整个炉膛燃烧 沿水冷壁方向上的烟气温度比较均匀。在低负荷时，燃烧集中在炉膛下方，逐步 过渡到鼓泡床运行方式。 可燃用多种燃料。负荷调节比为3：1或4：1。负荷变化率在升负荷时为7%/min 降负荷时为10%/min。
Pyroflow型循环流化床锅炉炉膛内的传热系数
主导传热方式 固体和气体辐射换热 辐射和固体对流换热 固体对流换热 传热系数
57~141 141~340 340~454
Pyroflow型循环流化床锅炉的负荷调节 方式 是改变炉膛下部密相区固体物料的储存 量和参与循环物料量的比例，也就是改 变 炉膛内各区域的固/气比，从而改变各 区域内传热方式。 为了保证低负荷时床内有足够的烟气 速度使物料良好流化，同时也作为控 制床温的技术手段之一，型循环流化 床锅炉一般还设有烟气再循环系统。 负荷变化时各传热方式的变化规律 与鲁奇型循环流化床锅炉最大不同是， Pyroflow型循环流化床不设外置换热器
2012-6-11
循环流化床锅炉的最新研究与发展
氧循环流化床燃烧锅炉简介：
基本概念：
氧气代替空气作为燃烧介质 小部分烟气再循环 烟气中无氮气，CO2浓度高，易分离（脱CO2 ）
氧循环流化床锅炉系统示意图
结论：
1、氧燃烧循环流化床锅炉各部分受热面的吸热量分配与空气 燃烧循环流化床锅炉相比变化很大，相应的对氧燃烧循环 流化床锅炉受热的布置，结构尺寸，对外部热交换器形式 选择和设计带来了很大的变化。 2、210MWe的发电机组氧燃烧和空气燃烧时，净发电功率分 别为130MWe和193MWe，千瓦小时热耗分别为13875KJ和 10139.6KJ，发电效率分别25.95%和35.51%。如果采用膜制 氧技术，氧燃烧发电效率可从25.95%提高到31%。净发电 功力和效率的降低是低温制氧和烟气分离CO2引起的。这 就是说氧燃烧能捕捉CO2，但能耗代价是很高的。
4.1 循环流化床锅炉的主要型式
国外循环流化床锅炉的主要型式
• 德国鲁奇（Lurgi）公司的Lurgi型
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鲁奇型循环流化床的特点：
循环系统内设主床燃烧室和外置鼓泡床换热器，在主床上部布置少数屏式 受热面再热和过热器布置在外置换热器和对流烟道中。运行时，通过调节 燃料量和经过外置换热器的灰流量，控制炉膛温度和蒸汽温度。
鲁奇型循环流化床锅炉具有良好的稳定性、燃尽率、排放保证等低负荷运 行性能和变负荷调节手段。
缺点： 德国鲁奇公司开发出的循环流化床普遍采用保温、耐火、及防磨材料砌装成筒身 的高温绝热式旋风分离器。这种分离器主要缺点是旋风同体积庞大，耗刚多，造 价高，占地大。旋风筒内衬厚，耐火及砖筑要求高，用量大，费用高。启动时间 长，运行中容易出故障。密封和膨胀系统复杂。好挥发份较低或活性较差等难以 着火的煤种时，旋风筒内的燃烧导致分离后的物料温度上升，引起旋风筒内及料 腿、回料阀内超温结焦。
3、氧燃烧时净发电功率的投资成本比空气燃烧几乎提高了80%。 4、氧燃烧时的发电成本为7.9美分/度电，空气燃烧时为4.5美分/ 度电。如果考虑CO2和N2能作为商品出售，CO217美元1吨， N2 4美元1吨，则氧燃烧的发电成本可与空气燃烧时的发电成本 相当，到4.5美分一度电。美国能源部将500吨CO2注入油田提 高石油回收利用率获得了成功。如果这个技术在全世界应用， 下个世纪排放到大气中的CO2将有1/3~1/2被消除，石油的回收 利用量可增加数十亿桶。 5、氧燃烧时，CO2被捕捉了95%，一度电CO2的排放量为 0.07718公斤。空气燃烧无CO2捕捉时，一度电CO2排放量为 0.908kg。 6、氧循环流化床燃烧捕捉烟气中CO2技术上是可行的，经济上是 要付出一定代价的。如净发电功率投资成本提高了80%，一度电 发电成本提高了76%。只有在CO2和N2可作为商品出售时，两发 电成本才相近。总而言之，氧循环流化床燃烧捕捉二氧化碳是有 前途的。
• 芬兰奥斯龙（ Ahlstrom ）公司的 Pyroflow（百炉宝）型
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• 芬兰奥斯龙（ Ahlstrom ）公司的Pyroflow（百炉宝）型循 环流化床特点
不外设热交换器，锅炉主要由燃烧室、高温旋风分离器、回料器、对流烟道 等组成。
燃烧室分为上下两部分，下部分由水冷壁延伸部分、钢板外壳及耐火砖衬里 组成，上部分炉膛四周围模式水冷壁，一三级过热器布置在炉膛顶部或尾部 烟道上方，二级过热器用钢管制作，分布在炉膛中部。
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筒体为平面结构而别具一格，分离器壁面作为炉膛壁面水循环 系统的一部分， 因此与炉膛之间避免了热膨胀节。 同时方形分离器可紧贴炉膛布置，从而使整个循环流化床的体 积大为减少，布 置显得十分紧凑。 为了防止磨损，方形分离器水冷表面敷设了一层薄的耐火层， 分离器又起到了 传热面的作用，使锅炉启动和冷却速率加快。 采用冷却的分离器，分离器内的温度可以得到有效地控制，从 而消除了分离器 及料腿内结焦的危险。
循环流化床锅炉的应用与发展
1921年德国人温克勒发明了第一台流化床，温科勒所发明的流化床使用 粗颗粒床料 1938年12月麻省理工学院的刘易斯和吉里兰发明了快速流化床知道20世纪 50年代末鼓泡流化床一直占主要地位。 60年代末德国鲁奇公司（Lurgi）发明并运行了Lurgi/VAW循环流化床氢氧化 铝焙烧反应器随后又与分子筛、高活性、高选择性催化剂的出现，提高管 流化催化裂化反应器很快有取代了鼓泡流化床而得到推广应用。 1979年芬兰奥斯龙（Ahlstrom）公司生产了20t/h的循环流化出那个锅炉。 1982年德国鲁奇公司的第一台50t/h的商用流化床锅炉投入运行，这标志着 作为煤燃烧的循环流硫化床锅炉进入商业化阶段。