第一章.循环流化床燃烧锅炉概述

第一章 . 循环流 化床锅炉概述
沙鹏
2015年6月11日星期 四4时29分2秒 第一章、绪 论 1
第一节、循环流化床燃烧技术
一、能源与环境 SO2排放和酸雨 煤的燃烧低效高污染 二、清洁煤燃烧技术-循环流化床技术 1、硫的污染排放 燃烧前脱硫：洗选加工、型煤和水煤浆技术 燃烧后脱硫：烟气脱硫技术 燃烧中脱硫：钙硫比Ca/S为2，脱除效率90%。 2、常压循环流化床的优点 燃烧效率高： 燃料适应性强：
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烟气 800~900℃
800~900℃ 4~6m/s
空气 燃料
石灰石 空气
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JEA的300MWe循环流化床锅炉三维模型
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（二）基本概念 1、床料：锅炉启动前，布风板上先铺有一定厚度、一定粒 度的原料。成分、颗粒直径和筛分特性因炉而定。一般有 燃煤、灰渣、石灰石粉等，还有掺入砂子、铁矿石的。 2、物料：主要是指循环流化床运行中，在炉膛内燃烧或载 热的物质。不仅包括床料，而且还包括锅炉运行中给入的 燃料、脱硫剂、凡送回来的飞灰以及燃料燃烧后产生的其 它固体物质。分离器捕捉分离下来通过返料回料阀返送回 炉膛的物料叫循环物料。为捕捉下来的称谓飞灰。从炉床 下不排出的较大颗粒叫炉渣。 3、堆积密度和空隙率：固体颗粒燃料或物料自然堆放不加 任何约束，这时单位体积的燃料质量称为堆积密度ρd。紧 密结合，没有空隙时的密度称为真实密度ρz。 固定床的空隙率ε0= 流化床的空隙率： ε=1－ρd/ρz=(ρz-ρd)/ρz

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8、灰渣便于综合利用 五、鼓泡床存在问题 1、燃用宽筛分燃料飞灰量大，磨损严重； 2、脱硫石灰石利用率低，钙硫比Ca/S为3以上； 3、磨损严重； 4、截面积热负荷小，限制了大型化。 六、循环流化床存在问题 1、气固分离和床料循环系统复杂 2、燃烧效率受到燃烧温度限制 3、磨损和腐蚀仍严重 4、脱硫效率低于湿法脱硫

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第二节、电厂锅炉设备的基本特征
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表1-2
燃烧方式
颗粒平均直径（mm） 燃料燃烧区高度（m） 过剩空气系数 燃烧区域风速(m/s) 床层与受热面间的传热 系数[W/(m2﹒K)］ 磨损 燃烧效率(%) 燃烧中心温度(℃) 煤的粒度(mm) 截面热负荷(MW/ m2) 脱硫效率 气体混合 固体运动 <300 0.2 1.2~1.3 1~3 50~150 小 97~99.9 1200 6~32 0.5~1.5
循环流化床
悬浮燃烧
0.02~0.08 27~45 1.15~1.3 15~30 50~100 较小 99 1600 0.1以下 4.0~6.0 低 接近塞柱流 向上
空隙率
温度梯度
0.4~0.5
大
0.5~0.85
很小 300~400
0.85~0.99
小 50~200
0.98~0.998
显著 400~600
各种燃烧方式的主Biblioteka 特性固定床 鼓泡流化床0.03~3 1~2 1.2~1.25 0.5~3 200~500 中 85~90 850~950 6以下 0.5~1.5 80~90 接近塞柱流 静止 复杂二相流 上下运动 <8 15~40 1.1~1.2 3~12 100~250 中 90~96 850~950 9以下 3.0~5.0 80~90 弥散塞柱流 大部分向上、部分向 下
I N T R E X 循 环 流 化 床 结 构
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法国Gardanne电厂循环流化床锅炉简图
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内江高坝电厂100MWe循环流化床锅炉
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NOX排放(mg/m3) 2015年6月11400~600 日星期
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第二节、循环流化床燃烧技术的基本工作原理
一、流化床燃烧方式： 锅炉：利用燃料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。 燃料：气体、液体、固体燃料。、 燃烧固体燃料的锅炉主要有：火床燃烧（层燃炉）、火 室燃烧（室燃炉）、流化床燃烧。 火床燃烧方式：6～40㎜的煤粒。固定炉排锅炉、活动 手摇炉排锅炉、抛煤机倒转炉排锅炉、振动炉排锅炉、 下饲式炉排锅炉、往复推饲炉排锅炉。 火室燃烧方式：0.02㎜～0.08㎜，燃烧器喷出呈悬浮燃 烧。 流化态燃烧 1、鼓泡流化床燃烧方式：煤被破碎成小于6㎜的煤粒后加 入燃烧室。风箱，布风板，临界流化速度（气流的曳力
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负荷适应性好：最低可达25% 负荷调节方便快捷：7%～12%/min 污染物排放少： 灰渣便于综合利用： 三、流化床燃烧技术的发展历程 四、循环流化床燃烧技术的特点 1、低温燃烧 2、极好的燃料适应性 3、低的污染物排放 4、燃烧强度大 5、床内传热能力强 6、负荷调节性能好 7、易于操作和维护
R Fs Fc
Fs：单位时间的循环物料 量 Fc：单位时间的投煤量， kg / s
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影响因素：（1）一次风量；一次风量小，分离器的物 料捕捉量小，回送量也少。（2）燃料颗粒特性；颗粒 较粗，分离的少，返送就少。（3）分离器效果；（4） 回料系统； （三）流化床的形成过程： 固定床、流动床、鼓泡床、湍流床、快速床、喷流床 （气力输送）。
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空隙率和流化速度、循环倍率有一定关系，对于某一种 床料，例如： 流化速度u<3m/s时，空隙率在ε=0.45左右， 这时流化状态是鼓泡床； 流化速度u=4～7m/s时，空隙率在ε=0.65～ 0.75左右，这时流化状态是湍流床； 流化速度u>8m/s时，空隙率在ε=0.75～0.95 左右，这时流化状态是快速床 空隙率ε和堆积孔隙率ε堆不同 4、颗粒平均直径、当量直径及形状系数： m
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和浮力之和等于重力），临界流化状态。炉膛气流速度 一般为1.5～2.0m/s。 2、循环流化床燃烧方式： 稀相区、密相区。 存在炉膛中心的颗粒气流垂直向上流动，周围环形区域 则存在颗粒反向向下流动的内循环。 炉膛出口装有分离器，大量流出炉膛的颗粒收集后，与 新加入的燃料按一定的比例同时送回炉内循环使用。 二、循环流化床锅炉的工作原理 （一）基本工作原理

d 平 xi d i
i 1
xi：不同直径颗粒占燃料 总重量的百分数 d当 d 平
2015年6月11 日星期 ：形状系数 四4时29分2秒 第一章、绪 论 17
5、燃料筛分：粒径的粗细范围较大，就称为宽筛分，否则 称为窄筛分。 6、燃料粒比度：循环流化床对各颗粒的占总量的百分数也 有一定要求。燃煤的粒比度也称作燃烧颗粒特性，连 续的曲线也称作颗粒特性曲线。 7、流化速度u： u = Q/A ； 8、临界流速与临界流量：开始流化时的一次风风速，称为 临界流速umf。这时的一次风量也就称作临界流量。 G临=ρ流w临A 9、物料循环倍率：