国内外循环流化床介绍
循环流化床
循环流化床(CFB)燃烧技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术。
它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。
自循环流化床燃烧技术出现以来，循环床锅炉在世界范围内得到广泛的应用，大容量的循环床锅炉已被发电行业所接受。
循环流化床低成本实现了严格的污染排放指标，同时燃用劣质燃料，在负荷适应性和灰渣综合利用等方面具有综合优势，为煤粉炉的节能环保改造提供了一条有效的途径。
二、循环流化床燃烧技术发展历史回顾主循环回路是循环流化床锅炉的关键，其主要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，以维持燃烧室稳定的流态化状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应，以提高燃烧效率和脱硫效率。
分离器是主循环回路的关键部件，其作用是完成含尘气流的气固分离，并把收集下来的物料回送至炉膛，实现灰平衡及热平衡，保证炉内燃烧的稳定与高效。
从某种意义上讲，CFB锅炉的性能取决于分离器的性能，所以循环床技术的分离器研制经历了三代发展，而分离器设计上的差异标志了CFB燃烧技术的发展历程。
●（一）绝热旋风筒分离器德国Lurgi公司较早地开发出了采用保温、耐火及防磨材料砌装成筒身的高温绝热式旋风分离器的CFB锅炉[1]。
分离器入口烟温在850℃左右。
应用绝热旋风筒作为分离器的循环流化床锅炉称为第一代循环流化床锅炉，目前已经商业化。
Lurgi公司、Ahlstrom公司、以及由其技术转移的Stein、ABB-CE、AEE、EVT等设计制造的循环流化床锅炉均采用了此种形式。
这种分离器具有相当好的分离性能，使用这种分离器的循环流化床锅炉具有较高的性能。
但这种分离器也存在一些问题，主要是旋风筒体积庞大，因而钢耗较高，锅炉造价高，占地较大，旋风筒内衬厚、耐火材料及砌筑要求高、用量大、费用高启动时间长、运行中易出现故障；密封和膨胀系统复杂；尤其是在燃用挥发份较低或活性较差的强后燃性煤种时，旋风筒内的燃烧导致分离下的物料温度上升，引起旋风筒内或回料腿回料阀内的超温。
循环流化床技术
循环流化床燃烧技术循环流化床燃烧(CFBC）技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下,即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术.循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入.石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。
气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱除。
为了提高吸收剂的利用率,将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环利用.钙硫比达到２～２．５左右时，脱硫率可达９０％以上。
流化床燃烧方式的特点是：１．清洁燃烧，脱硫率可达８０％～９５％，NO x排放可减少５０%；２．燃料适应性强,特别适合中、低硫煤；３.燃烧效率高，可达９５％～９９%;４．负荷适应性好。
负荷调节范围３０%～１００%.循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。
其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分;气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分.循环流化床锅炉属低温燃烧。
燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产厂加设三次风，一次风由布风板下部送入燃烧室,主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬;三次风进一步强化燃烧. 燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下,发生剧烈扰动，部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛,其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气经过固气分离，被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室,经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后,离开锅炉。
因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置,被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛，使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度,因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式,而且还有对流及热传等传热方式,大大提高了炉膛的传导热系数,确保锅炉达到额定出力.循环流化床锅炉概述循环流化床锅炉是一种高效、低污染的节能产品.自问世以来，在国内外得到了迅速的推广与发展.但由于循环流化床锅炉自身的特点，在运行操作时不同于层燃炉和煤粉炉，如果运行中不能满足其对热工参数的特殊要求，极易酿成事故。
国内外循环流化床介绍
Provence 250MWe CFB锅炉
技术流派：鲁奇型 制造厂家：通用电气阿尔斯通斯登工业公司
Red Hills电厂2X250MW CFB锅炉
•制造商： ALSTOM 公司； •燃用褐煤； •2000.12.1试运 行；
法国Gardanne250MWe循环流化床的裤衩腿炉膛和燃烧系统
• 炉内布置屏式过热器，不布置EHE。 • 一次风、二次风、回料风压分别为15000Pa，
9000Pa和40000Pa • 一、二次风比例50：50
美国Foster
wheeler-FW 公司循环流 化床锅炉
FW水冷旋风分离器
特点
• 采用水（汽）冷旋风分离器，分离器厚 度100mm，使锅炉启动加快，增加传热， 消除分离器内再燃，分离效率>99%
锅炉热效率低。 循环流化床的优点
1、不布置埋管 2、风速高，布风板面积小，利于大型化 3、飞灰再循环，飞灰含碳量低，固体不完全燃
烧损失小，提高锅炉热效率。
2、国外循环流化床锅炉介绍
世界上CFB技术主要技术流派
AHLSTROM 奥斯龙型
LURGI 鲁奇型
BATTELE 拜特尔型
BABCOCK 巴布克型
（3）密相区内传热能力强，埋管的传热系数可达230－ 300W/(m2.K)，可大大降低金属消耗量。
（4）锅炉负荷的调节性能好。负荷可以在30－100％之间调 节。
由固定床向循环流化床的转变过程
鼓泡流化床
流化床布风系统
鼓泡流化床的缺点
1、埋管磨损严重 2、布风板面积大，不利于大型化 3、飞灰含碳量高，固体不完全燃烧损失大，
一、循环流化床在国内外的发展现状
循环流化床讲义
二、循环流化床运行中几个重要参数
三、煤的筛分特性
2. 燃煤粒径变化对CFB锅炉运行的影响 (五) 加强燃煤制备设备的选择和管理 对燃煤粒度分布的具体 1) 燃料的粒度分布。保证燃料粒度、保证在已确定的流化速
度条件下，有足够的细颗粒吹入悬浮段，确保燃烧室上部(稀相区 )的燃烧份额、保证形成足够的循环床料。
(二) 燃煤粒径对燃烧效率的影响求
锅炉燃烧热损失中较大的一项是固体不完全燃烧损失q4。对CFB，一 般床底渣的含碳量≤2.0%，低于煤粉燃烧锅炉。但是，飞灰含碳量高于 10%的偏多，高于煤粉炉，特别对燃煤中细颗粒偏多的情况，当燃煤热值 较高、挥发分含量较低时(烟煤)，飞灰含碳量高达20％~30％。严重影响 了锅炉燃烧效率。
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二、循环流化床运行中几个重要参数
二、燃尽时间8.77 109
exp(0.01276Tb
)
d 1.16 p
由此可见：
1. 流化床碳粒子的燃尽时间与床温有关，床温越 高，燃尽时间缩短；
2. 燃尽时间与碳粒子直径的1.16次方成正比。粒 子越大，燃尽时间越长。
粗粒子份额 (δ)
0.5
0.4
停留时间(min) 6.2 12.4 18.6 19.84 24.8 29.76
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二、循环流化床运行中的重要参数
二、燃尽时间和停留时间
燃烧六种热值不同的煤的时粗粒子 在密相床内的平均停留时间
1. 燃烧热值低的煤，煤粒在密 相区内停留时间短；烧高热 值煤，煤粒在密相区内停留 时间长；
煤粒尺寸(mm) 0.80 1.00 2.00 4.00 8.00 10.00
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燃尽时间(s) 280.14 362.90 810.92 1812.07 4049.21 5245.48
循环流化床
名词解释1、床料：流化床锅炉启动前，铺设在布风板上的一定厚度和一定粒度的固体颗粒，称作床料，也称点火底料。
床料一般由燃煤、灰渣、石灰石粉等组成，静止床料层厚度一般为350-600mm 。
2、物料：循环流化床锅炉运行中，在炉膛及循环系统（循环灰分离器、立管、送灰器等）内燃烧或载热的固体颗粒，称为物料。
它不仅包含床料成分，还包括新给入的燃料、脱硫剂、经循环灰分离器返送回来的颗粒以及燃料燃烧生成的灰渣等。
3、流化态：这种由于固体颗粒群与气体（或液体）接触时，固体颗粒转变成类似流体的状态称为流态化。
4、床层阻力特性：所谓流化床床层阻力特性，就是指流化气体通过料层的压降p ∆与按床截面计算的冷态流化速度u 0之间的关系，即所谓压降--流速特性曲线。
5、料层阻力：指燃烧空气通过布风板上的料层时的压力损失。
6、燃料筛分：燃料筛分是指燃料颗粒粒径大小的分布范围。
如果颗粒粒径粗细范围较大，即筛分较宽，就称作宽筛分；颗粒粒径粗细范围较小，就称作窄筛分。
循环流化床锅炉一般是宽筛分。
7、物料循环倍率：由循环灰分离器捕捉下来并返送回炉内的物料量（循环物料量）与新给入的燃料量之比，即B G R h=其中R--物料循环倍率；G h --循环物料量，即经循环灰分离器返送回炉内的物料量，kg/h ；B--新给入的燃料量或燃煤量，kg/h 。
用来反映物料循环的量化程度。
8、临界流化速度：将床料从固定床状态转变为流化状态（或鼓泡床状态）时，按布风板通流面积计算的空气流速称为临界流化速度u mf，即所谓的最小流化速度，它是流化床操作的最低气流速度，是描述循环流化床的基本参数之一。
9、燃料份额：指炉内每一燃烧区域中燃料燃烧量占燃料总燃烧量的比例，一般可用燃料在各燃烧区域内所释放的热量占燃料总发热量的百分比表示。
循环流化床锅炉燃烧主要发生在密相区和稀相区，炉膛内这两个燃烧区域的燃烧份额之和接近于1.密相区燃烧份额是一个重要参数。
10、颗粒终端速度：固体颗粒在静止空气中作初速度为零的自由落体运动时，由于重力的作用，下降速度逐渐增大，速度越大，阻力也就越大。
循环流化床锅炉给煤机介绍
循环流化床锅炉给煤机介绍(总21页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除循环流化床给煤机介绍1、产品概述目前世界上，专业研制开发循环流化床给煤、给料设备的制造商仍然是美国STOCK设备公司，我国最早的流化床电厂：宁波中华纸业自备电厂，镇海炼化自备电厂均采用美国STOCK给煤机。
即便现在，在流化床锅炉给煤设备基本国产化的情况下，国内首台300MW循环流化床电厂－四川白马电厂的给煤机仍然采用美国STOCK 给煤机。
循环流化床电厂在我国发展的历史并不是很长，九十年代初在我国沿海城市开始建设，我公司是国内首家提供与循环流化床锅炉配套的计量给煤机、计量石灰石给料机和埋刮板给煤机的设备制造厂家。
目前，国内最早的CFB用户－杭州热电厂、重庆爱溪电厂给煤机已运行8、9年，情况较好。
这些电厂是我公司第一代产品。
2001年，芬兰FW公司总包的上海石化自备电厂， 2004年我国投建的300MW循环流化床电厂云南小龙潭电厂、内蒙蒙西电厂，这些电厂系统及设备的复杂程度均高于目前国内流化床电厂的给煤形式，给煤机和给料机在国内唯一选中沈阳STOCK公司。
微机控制称重式计量给煤机是燃煤电厂锅炉系统中的关键辅机设备之一，在CFB锅炉系统中称重式计量给煤机的首要功能是将煤连续均匀的送入锅炉中，同时通过微机控制系统，在运行过程中完成准确称量并显示给煤情况，同时根据锅炉燃烧情况自动调节控制不同煤种给煤量，使供煤量与燃烧空气量配比科学，保证燃烧始终处于最佳状态，即保证实际给煤量与锅炉负荷相匹配，进而保证电厂获得最佳经济效益。
我公司生产的给煤机是集十几年研制，生产给煤机的经验,并融合目前世界上先进美国STOCK公司称重式给煤机和其他类型给煤机的优点研制开发的结构合理，性能先进，运行安全可靠的理想给煤设备。
2、产品组成系统说明对于CFB锅炉系统，称重式计量给煤机系统主要由：煤仓出口煤闸门，上部落煤管，可调联接节，称重式计量给煤机等部分组成。
循环流化床烟气脱硫技术
循环流化床烟气脱硫技术1.引言我国是以燃煤为主的国家，据统计，1995年煤炭消耗量为12.8亿吨，且逐年递增，二氧化硫的排放量达2370万吨，超过美国2100万吨的排放量，成为世界二氧化硫排放第一大国。
目前全国62%以上的城市SO2浓度超过国家环境质量二级标准，占全国面积40%左右的地区受到SO2大量排放引起的酸雨污染，因此控制SO2的污染势在必行。
1996年我国颁布的《新大气法》针对我国酸雨和SO2污染日趋加重的情况，规定对已经产生和可能产生酸雨的地区和其他SO2污染严重地区划定酸雨控制区或者SO2控制区，控制区内新建的不能燃用低硫煤的火电厂和其他大中型企业必须配套建设脱硫和除尘装置，或者采用相应控制SO2的措施；已建成的不能燃用低硫煤的企业应采取控制SO2排放和除尘措施。
国家环保局要求在两控区内，要把治理措施作为当地规划的重点内容。
因此高效脱硫设备的研究开发任重道远。
2.国内外研究现状目前，国内外应用的SO2的控制途径有三种：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫(即烟气脱硫)。
其中，烟气脱硫(FGD即FlueGasDesulfuration)是目前世界唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制SO2污染和酸雨的主要技术手段。
全世界已有15个国家和地区应用了 FGD装置，其设备总装机容量相当于2-2.5 亿Kw，每年去除SO21000万吨。
据统计，1992年，全球安装了FGD装置646套，其中美国占55.3%，德国占26.4%，日本占8.6%，其余国家占9.7%。
由于上述三国大规模应用FGD装置，且成效显著，虽然近年三国电站的装机容量不断增加，但SO2 排放总量却逐年减少。
日本是世界上最早大规模应用FGD装置的国家。
截止1990年，该装置达1900多套，总装机容量达0.5—0.6亿Kw。
目前，日本的SO2已基本得到控制。
自70年代初开始，特别是1978年美国重新修改了环境法规，否决了高烟囱排放，使FGD技术发展迅速。
循环流化床详解
二、循环流化床运行中几个重要参数
二、燃尽时间和停留时间
1.16 燃尽时间： p 8.77 109 exp(0.01276Tb )dp
由此可见：
1. 流化床碳粒子的燃尽时间与床温有关，床温越 高，燃尽时间缩短； 2. 燃尽时间与碳粒子直径的1.16次方成正比。粒 子越大，燃尽时间越长。
二、循环流化床运行中的重要参数
一、燃烧份额
影响燃烧份额的因素
3. 密相区床温对燃烧份额分布的影响
密相区床温越高,床 下部燃烧占的比重也就 越大。这是由于床温越 高，碳颗粒反应速率会 加快，并且气体扩散速 率也有所增加，这样有 利于气体和固体的混合， 因此密相区的燃烧份额 会稍有上升。
床温对燃烧份额分布影响
二、循环流化床运行中几个重要参数
三、煤的筛分特性
2. 燃煤粒径变化对CFB锅炉运行的影响
(一)
燃煤平均粒径对锅炉增发量的影响
燃煤平均粒径太大，在设计的流化速度下，吹出密相床的细颗粒就 少，大量的粗颗粒在密相床内燃烧(燃烧份额增加)，释放出大量的热量。 由于燃烧室下部受热面的布置是一定的，不能吸收过多的热量，造成床 下部温度升高。结果是一方面加不上煤，另一方面是易发生床料高温结 渣。 (二) 燃煤粒径对燃烧效率的影响求 锅炉燃烧热损失中较大的一项是固体不完全燃烧损失q4。对CFB，一 般床底渣的含碳量≤2.0%，低于煤粉燃烧锅炉。但是，飞灰含碳量高于 10%的偏多，高于煤粉炉，特别对燃煤中细颗粒偏多的情况，当燃煤热 值较高、挥发分含量较低时(烟煤)，飞灰含碳量高达20％~30％。严重影 响了锅炉燃烧效率。
二、循环流化床运行中的重要参数
一、燃烧份额
5. 燃料粒度对燃烧份额的影响
我国循环流化床锅炉用煤为宽筛分物料，一般要求 为0－8mm，燃料粒度的大小会引起送风量、燃烧份额 和飞灰浓度的变化，从而影响汽温的变化。如燃煤的粒 度大于8-10mm 时，若维持在设计风量下运行有可能使 粗颗粒沉积而引起事故(这是我国流化床锅炉不能长期 稳定运行的主要原因之一)，为使粗颗粒流化，必需加 大送风量，结果造成颗粒扬折率增加，密相区内的燃烧 份额降低，稀相区内的燃烧份额增加，同时增大送风量 又使过热器区域的烟温增加，使汽温上升，严重时还可 能使部分细颗粒煤在过热器区域燃烧，而造成汽温超限。
循环流化床基础知识
循环流化床基础知识一、流化床锅炉涉及的概念和定义底料:锅炉启动前，布风板上先铺设有一定厚度、一定粒度的“原料”，称为底料或床料。
一般由燃煤、灰渣等组成。
物料：主要是指循环流化床锅炉运行中在炉膛内燃烧或载热的物质。
一般指燃煤、灰渣和脱硫剂。
流化速度：是指床料或物料流化时动力流体的速度。
这里的动力流体是指一次风。
临界流化速度与临界流量：临界流速是使床料开始流化时的一次风风速，此时的一次风风量就是临界流量。
物料循环倍率：通常是指由物料分离器捕捉下来且返送回炉内的物料量与给进的燃料量之比。
二、循环流化床基础理论1.流态化过程当流体向上流过颗粒床层时，其运动状态是变化的。
流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过。
当增加到某一速度之后，颗粒不再由分布板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托。
每天学习锅炉知识，关注微信公众号锅炉圈，此时，对于单个颗粒来讲,它再现依靠与其它邻近颗粒的接触而维持它的空间位置，相反地，在失去了以前的机械支承后，每个颗粒可在床层中自由运动；就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质。
这种状态就被称为流态化。
2.不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态（绘图简单示意）随着气流速度的增加，固体颗粒分别呈现固定床、流动床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床、气力输送状态。
简单画图示意。
固定床：当空气流速不大时，空气穿过底料颗粒间隙而向上逸出，底料高度未发生变化。
流动床：当气流速度继续增加，底料开始膨胀，高度发生变化，扰动不强烈，未产生气泡。
鼓泡流化床：当气流速度又继续增加，底料将产生大量气泡，气泡不断上移，小气泡聚集成较大气泡穿过料层并破裂。
如果在鼓泡床的甚而上不断的继续加大空气流速，将依次出现以下三种状态。
湍流流化床：底料内气泡消失，气固两相混合更加剧烈，虽然存在密相区和稀相区，但是没有明显的界线。
此时的流化速度一般为4~5m/So快速流化床：随着气流速度的增加，底料上下浓度更趋于一致，但细小的颗粒将聚成小颗粒团上移，在上移过程中有时小颗粒团又聚集成较大颗粒团，较大颗粒团一般沿流动方向呈条状。
流化床简介
循环流化床流化床反应器的优点流化床内的固体粒子像流体一样运动，由于流态化的特殊运动形式，使这种反应器具有如下优点：1、由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可高达3280~16400m²/m³），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
2、由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，床层与内浸换热表面间的传热系数很高[200～400W/（m²•K）]，全床热容量大，热稳定性高，这些都有利于强放热反应的等温操作。
这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。
3、流化床内的颗粒群有类似流体的性质，可以大量地从装置中移出、引入，并可以在两个流化床之间大量循环。
这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现。
使得易失活催化剂能在工程中使用。
4、流体与颗粒之间传热、传质速率也较其它接触方式为高。
5、由于流—固体系中孔隙率的变化可以引起颗粒曳力系数的大幅度变化，以致在很宽的范围内均能形成较浓密的床层。
所以流态化技术的操作弹性范围宽，单位设备生产能力大，设备结构简单、造价低，符合现代化大生产的需要。
流化床反应器的缺点1、气体流动状态与活塞流偏离较大，气流与床层颗粒发生返混，以致在床层轴向没有温度差及浓度差。
加之气体可能成大气泡状态通过床层，使气固接触不良，使反应的转化率降低。
因此流化床一般达不到固定床的转化率。
2、催化剂颗粒间相互剧烈碰撞，造成催化剂的损失和除尘的困难。
3、由于固体颗粒的磨蚀作用，管子和容器的磨损严重。
虽然流化床反应器存在着上述缺点，但优点是主要的。
流态化操作总的经济效果是有利的，特别是传热和传质速率快、床层温度均匀、操作稳定的突出优点，对于热效应很大的大规模生产过程特别有利。
综上所述，流化床反应器比较适用于下述过程：热效应很大的放热或吸热过程；要求有均一的催化剂温度和需要精确控制温度的反应；催化剂寿命比较短，操作较短时间就需更换（或活化）的反应；有爆炸危险的反应，某些能够比较安全地在高浓度下操作的氧化反应，可以提高生产能力，减少分离和精制的负担。
流化床简介
循环流化床流化床反应器的优点流化床内的固体粒子像流体一样运动，由于流态化的特殊运动形式，使这种反应器具有如下优点：1、由于可采用细粉颗粒，并在悬浮状态下与流体接触，流固相界面积大（可高达3280~16400m²/m³），有利于非均相反应的进行，提高了催化剂的利用率。
2、由于颗粒在床内混合激烈，使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致，床层与内浸换热表面间的传热系数很高[200～400W/（m²•K）]，全床热容量大，热稳定性高，这些都有利于强放热反应的等温操作。
这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。
3、流化床内的颗粒群有类似流体的性质，可以大量地从装置中移出、引入，并可以在两个流化床之间大量循环。
这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现。
使得易失活催化剂能在工程中使用。
4、流体与颗粒之间传热、传质速率也较其它接触方式为高。
5、由于流—固体系中孔隙率的变化可以引起颗粒曳力系数的大幅度变化，以致在很宽的范围内均能形成较浓密的床层。
所以流态化技术的操作弹性范围宽，单位设备生产能力大，设备结构简单、造价低，符合现代化大生产的需要。
流化床反应器的缺点1、气体流动状态与活塞流偏离较大，气流与床层颗粒发生返混，以致在床层轴向没有温度差及浓度差。
加之气体可能成大气泡状态通过床层，使气固接触不良，使反应的转化率降低。
因此流化床一般达不到固定床的转化率。
2、催化剂颗粒间相互剧烈碰撞，造成催化剂的损失和除尘的困难。
3、由于固体颗粒的磨蚀作用，管子和容器的磨损严重。
虽然流化床反应器存在着上述缺点，但优点是主要的。
流态化操作总的经济效果是有利的，特别是传热和传质速率快、床层温度均匀、操作稳定的突出优点，对于热效应很大的大规模生产过程特别有利。
综上所述，流化床反应器比较适用于下述过程：热效应很大的放热或吸热过程；要求有均一的催化剂温度和需要精确控制温度的反应；催化剂寿命比较短，操作较短时间就需更换（或活化）的反应；有爆炸危险的反应，某些能够比较安全地在高浓度下操作的氧化反应，可以提高生产能力，减少分离和精制的负担。
循环流化床纯氧气化技术介绍
降低原料成本是核心 循环流化床煤气化以廉价粉煤为原料
10
褐煤、长焰煤、不粘性烟煤、弱黏性烟煤
75
原料成本 水电气 人员 固定资产折旧
自动化程度高，大幅降低人力成本 连续可用率高，降低维修及其他成本 可靠性好，使用寿命长，固定资产折旧均摊低
11
经济效益分析
不同煤制工业燃气技术煤气成本对比算例
11 12
13 14
广西平果 河北迁安
山东招远 山东茌平
中铝广西分公司 九江焦化
招金金合 信发华宇(三期)
40000 Nm3/h×5 60000 Nm3/h
20000 Nm3/h 60000 Nm3/h×2
冷煤气 冷煤气
冷煤气 冷煤气
2015年5月建成投产 2015年8月建成投产
2016年4月建成投产 预计2016年12月投产
的合成气，有效气体积大于75%；
能耗及成本低：氧耗低；气化剂高温预热回收煤气热量;水蒸汽分解率高； 40~60%，产生H2并替代部分氧气产生CO，进一步降低氧耗；
技术领先：采用循环流化床工艺，容积气化强度大；与间歇式半水煤气炉
相比，连续鼓风生产，负荷调节率高，煤气品质稳定可靠；
23
技术优势及可靠性
气化剂：富氧（~95%）+水蒸汽
主要产品： • 煤气（CO+H2+CH4有效气体积大于75%）
•
外供蒸汽（1.3~3.8 MPa，饱和），
负荷率：50~110% 年操作时间：8000小时，连续生产
工艺先进及持续研发能力强： • 可采用富氧/纯氧气化 • 可50-110%负荷运行
• 产品气不含焦油、酚类等
循环流化床简介
一.循环流化床锅炉结构锅炉采用单锅筒，自然循环方式，总体上分为前部及尾部两个竖井。
前部竖井为总吊结构，四周有膜式水冷壁组成。
自下而上，依次为一次风室、密相床、悬浮段，尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。
尾部竖井采用支撑结构，两竖井之间由立式旋风分离器相连通，分离器下部联接回送装置及灰冷却器。
燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬，前部竖井用敖管炉墙，外置金属护板，尾部竖井用轻型炉墙，由八根钢柱承受锅炉全部重量。
锅炉采用床下点火（油或煤气），分级燃烧，一次风比率占50—60%，飞灰循环为低倍率，中温分离灰渣排放采用干式，分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。
炉膛是保证燃料充分燃烧的关键，采用湍流床，使得流化速度在3.5—4.5m/s，并设计适当的炉膛截面，在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬（高铝质砖），即使锅炉燃烧用不同燃料时，燃烧效率也可保持在98—99%以上。
分离器入口烟温在800℃左右，旋风筒内径较小，结构简化，筒内仅需一层薄薄的防磨内衬（氮化硅砖）。
其使用寿命较长。
循环倍率为10—20左右。
循环灰输送系统主要由回料管、回送装置，溢流管及灰冷却器等几部分组成。
床温控制系统的调节过程是自动的。
在整个负荷变化范围内始终保持浓相床床温850-950℃间的某一恒定值，这个值是最佳的脱硫温度。
当自控制不投入时，靠手动也能维持恒定的温床。
保护环境，节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题，循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来，其高可靠性，高稳定性，高可利用率，最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性，越来越受到广泛关注，完全适合我国国情及发展优势。
编辑本段二.循环流化床锅炉简介(circulating fluidized bed)是在鼓泡床锅炉（沸腾炉）的基础上发展起来的，因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。
但是又有很大的差别。
早期的循环流化床锅炉流化速度比较高，因此称作快速循环循环床锅炉。
流化床
我国以煤为主要一次能源的局面长期不会改变。
燃煤带来的污染以及温室气体的排放是影响我国可持续发展的主要问题之一。
循环流化床燃烧技术是洁净煤技术中最具商业化潜力、污染排放控制成本最低的技术，同时由于煤种适应性强，也是消纳煤炭生产带来的大量煤矸石的最有效手段。
我国自上世纪80年代初，在政府的大力支持下开展了循环流化床燃烧技术的研发，同时引进国外大型循环流化床锅炉技术。
通过自主研发和对国外技术的消化吸收，成功形成了具有自主知识产权的150MW中压到300MW亚临界循环流化床锅炉产品系列，完全占据了我国热电市场和部分电力市场。
在国家发改委、国家能源局、科技部的大力支持下，我国正集合国内主要循环流化床锅炉研究力量，在四川白马开展世界最大容量600MW 超临界循环流化床锅炉示范工程前期工作。
600MW超临界循环流化床机组发电可以将发电效率从亚临界的39%提高到42%，发电煤耗接近我国燃煤主力机组的水平，一方面实现节能减少二氧化碳排放，同时扩大循环流化床锅炉在低成本污染控制方面的优势。
该工程标志着我国循环流化床锅炉研发达到世界领先水平。
对我国以节能减排，减少二氧化碳排放的洁净煤事业做出重大贡献。
循环流化床燃煤技术由于燃烧室内强烈的气固混合和质交换，强化了燃烧和传热，使得装置可以实现中等温度稳定燃烧。
一方面可以燃用低热值燃料，而且在850℃左右是石灰石颗粒最佳的二氧化硫吸收反应温度区间，实现了低成本的脱硫；同时此温度区域的燃烧，氮氧化物生成量大幅度降低，直接排放已经能够满足环保要求，因此循环流化床燃煤技术是一种适应劣质煤燃烧、低成本污染控制的清洁煤技术。
我国循环流化床技术的未来展望目前，国际上认为超临界循环流化床是燃煤发电降低污染排放的重要突破性技术之一。
其原因是循环流化床燃烧已经证明在污染控制排放，包括未来要考虑的汞排放等方面具有其它燃烧方式不可替代的优势。
很可能大型燃煤发电要走循环流化床的方式。
因此必须解决循环流化床高参数，超临界化的问题，以给未来二氧化碳减排留下效率损失空间。
循环流化床大纲
循环流化床锅炉一、结构、原理现状：锅炉数量，大小，国家环保要求。
包括基本原理，简单结构示意图。
二、实际运用过程中的优缺点优点有哪些；缺点在那些方面，怎么改进。
三、展望现实中的运用1 循环流化床锅炉原理1.1概述1.1.1流化床燃烧的发展流化床最早出现在化工领域。
20世纪20年代初，德国的温克勒发明了世界上第一台流化床并成功运行。
在20世纪五六十年代循环流化床真正成为具有工业价值应用价值的新技术。
我国对循环流化床研究始于20世纪50年代末的中科院冶金研究所。
现在我国能自主研发、设计、制造600兆瓦超临界循环流化床机组。
循环流化床锅炉是从鼓泡床沸腾炉发展而来的一种新型燃煤锅炉技术，它的工作原理是：讲煤破碎成0~10mm的颗粒后送入炉膛，同时炉膛内存在有大量床料（炉渣或石英砂），有炉膛下部配风，使燃料在床料中呈“流态化”燃烧，并在炉膛出口或过热器后部安装气固分离器（一般采用旋风分离器），将分离下来的固体颗粒通过回送装置再次送入炉膛燃烧。
1.1.2循环流化床燃烧的优缺点循环流化床锅炉的运行特点是燃料随床料在炉内多次循环，这为燃料提供了足够的燃尽时间，使飞灰含碳量下降。
对于燃用高热值燃料，运行良好的循环流化床锅炉来说，燃烧效率可达98%~99%，相当于煤粉燃烧锅炉的燃烧效率。
循环流化床锅炉工作的基本特点是低温的动力控制燃烧，高速度、高浓度、高质量的固体物料流态化循环过程以及高强度的热量、质量和动量传递过程。
表格 1. 循环流化床锅炉的工作条件项目数值项目数值床层温度（℃）流化速度（m/s）床料粒度（μm）床料密度（kg/m³）燃料粒度（mm）脱硫剂粒度（mm）850～9504～6100～7001800～26000～131左右床层压降（kPa）炉内颗粒浓度（kg/m³）Ca/S摩尔比畀面传热系数[W/(m³·K)]11～12150～600(炉膛底部）10～40（炉膛上部）1.5～1.4100～250一、优点：1、燃料适应性好；2、燃料预处理系统简单；3、燃料效率高；4、负荷调节范围宽；5、燃烧污染物排放量低；6、燃烧热强度大；7、炉内传热能力强；8、易于实现灰渣综合利用；9、床内可不布置埋管受热面。
流化床锅炉的特点和国内外发展现状及趋势
流化床锅炉地特点和国内外发展现状及趋势作者：张美法流化床锅炉地组成与分类一、流化床锅炉地组成 流化床锅炉主要由浓相床、稀相床 ＜悬浮段)、床内受 热面、布风装置和尾部受热面五部分组成 ＜图1-1).布风装置由风室、布风板和 风帽组成.浓相床内地床料与煤矿被流化，煤被燃烧.细小煤粒吹入悬浮段继续燃 烧.燃烧室内煤燃烧放出热地一部分被床内受热面吸收；另一部分被烟气和飞灰带 离燃烧室被后面地对流受热面吸收•布风装置将燃烧空气均匀分配，使浓相床流化 质量良好,获得好地燃烧效果和床与受热面之间好地传热工况 •二、流化床锅炉地 分类 根据流化床地流动形态和床料地不同，流化床锅炉可分成三大类：鼓泡床锅炉、循环床锅炉和加压流化床锅炉•1 •鼓泡床锅炉 ＜ 图1-1)鼓泡床锅炉地特点是流化速度较低•流化速度u=qv/(Ab x 3600＞,qv 为进入燃 烧室地流化空气量＜m3/h ) ,Ab 为床地截面积＜m2 .鼓泡床热态流化速度一般为 3〜4m/s.煤粒地尺寸一般为0〜10mm 浓相床由乳化相和气泡相组成,床内有埋管受热面,是这种锅炉地另外两个特点•这类锅炉地优点是结构较简单，缺点是飞灰含 碳量高,燃烧效率不1-大粒子床2-小粒子床3-布风装置4-燃烧室 5-高温分离器6-高中温烟去对流受热面器 7- 外部低速流化床热交换器 8-液化空气9-给煤 口图 1-1流化床锅炉结构图 1-2 MSFB 锅炉1-流化空气 段6-水进口 对流受热面 2-风室3-布风板4-浓相床5-悬浮 7-汽水混合物出口 8-高温烟气去9-床内受热面2 •循环床锅炉循环床锅炉有如下几种类型：＜1）多粒子流化床锅炉 ＜图1-2 ） MSFBvMulti- solids Fluidized Bed ）锅炉是由美国科拜特尔vBattelle ）哥伦布实验室研制 地.它主要由燃烧室、高温分离器、飞灰回送装置和外部低速流化床热交换器组 成.燃烧室由下部大粒子床和上部小粒子床组成•燃烧室内没有布置受热面•高温分 离器收集燃烧室出来地飞灰送入外部低速流化床热交换器，生产蒸汽和使蒸汽过 热.被冷却了地飞灰再回送至燃烧室再燃烧.飞灰地回送采用非机械式地L 阀.这种 锅炉地特点是燃烧与传热分开•来自高温分离器和外部低速流化床热交换器地高中 温烟气流入尾部对流受热面，冷却和除尘之后，经引风机排入大气•这种锅炉地优点 是燃烧效率高，但结构复杂.＜2 ） Pyroflow 循环床锅炉 ＜图1-3）这种锅炉主要由燃 烧室、高温分离器、送灰装置组成•与MSFB 锅炉相比，它没有外部低速流化床热交 换器.它地优点是结构较简单,燃烧效率高.＜3） Circofluid 循环床锅炉 ＜图1-4） 这种锅炉地特点是：鼓泡床上加了一个小粒子床；采用中温分离器；没有外部低 速流化床热交换器；燃烧室顶部布置有对流受热面和采用了烟气再循环•它地优点是燃烧效率高，结构比较简鼓泡床锅炉和循环床锅炉在工业锅炉和电站锅炉中都已商品化了 .表达式1-1图 1-3 Pyroflow 循环床锅炉1-风室2-燃烧室3-高温分离器4-送灰器5-布 风板6-二次风7-给煤8-循环灰通道9-液化空 气10-高温烟气去尾部对流受热面图 1-4 Circofluid 循环床锅炉 I- 大粒子床2-小粒子床3-对流受热面4-热空 气（二次风、三次风＞ 5-中温分离器6-送灰器7-废热锅炉8-冷空气9-循环烟气10-循环飞灰II- 煤仓12-石灰石仓13-排灰点14-除尘器15- 烟囱给出了它们地有关数据•3•加压流化床锅炉加压流化床锅炉是一种清洁、高效地燃烧新技术•由于它在满足环保排放要求和实现电站大型化方面地显著地优越性，所以被认为是燃煤联合循环发电中十分有前途地方案之一，受到世界各国地普遍重视.瑞典ABB公司分别在瑞典、西班牙和美国建立了发电功率为80MW地加压流化床燃烧联合循环示范性电站.美国拟建发电功率为330MW地加压流化床联合循环发电商业性电站.我国东南大学自1981年起,经历了10年地实验室规模地研究，建立了1MW热功率地实验装置，进行了燃烧和排放控制方面地实验•目前正在研制实验规模地电厂• 表1-1流化床燃烧锅炉地有关数据比较流化床燃烧锅炉发展简况流化床燃烧锅炉具有许多优点：对燃料适应性强，燃烧效率高，污染控制特性好,负荷调节范围大，适合改造超龄锅炉，便于实现灰渣地综合利用等•近年来,国际上主要工业发达国家都集中财力和人力加快了对它地理论研究和工业发展研究. 一、国际上流化床燃烧锅炉地发展现状及趋势当前国际上流化床锅炉地发展集中生成地有害气体，特别是温室效应气体引起地全球变暖是没有国界地.保护环境,保护地球,也就是保护人类本身，应作为头等重要地大事列入联合国地议事日程• 流化床燃烧，采用石灰石作添加剂能实现燃烧过程中脱硫•另外,流化床燃烧温度可控制在850〜950C,燃烧过程中生成地NOX能满足环保地排放标准.三、流化床燃烧有利回收CO2CO2是一种温室效应气体，它地有害影响如上所述•流化床燃烧首先采用床内脱硫,然后再用湿法脱除烟气中地残余SO2在烟气中SO2含量极微地情况下,用压力为3.535 X 105Pa地蒸汽轰击烟气能回收CO2使其压缩和液化，最后通过过滤达到食用等级地质量，以液体和干冰地形式出售.这一方面起到了减轻地球地温室效应，阻止地球变暖而带来地海平面上升所得到地社会效益是无法用数字表示清楚地.。
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F.W 福斯特.惠勒型
CPC 细粒子型
循环流化床示意图
鲁奇型CFB示意图
先进的锥形阀
•排渣控制简单可靠 •可实现连续排渣 •应用最多
外置式换热器用锥型阀
德国鲁奇公司循环流化床
特点
• 循环系统内设主床燃烧室和外置鼓泡床 换热器（external heat exchanger-EHE)
• 采用高温旋风分离器，分离效率>99% • 流化速度4.9－9m/s，循环倍率50－100 • 分级燃烧，一、二次风比例＝40：60 • 燃烧温度850℃，有利于脱硫 • 结构复杂，厂用电高，磨损较重
（1）燃料适应广。它几乎可以燃烧一切种类的燃料，包括低 发热量、高灰分和高水分的劣质燃料，如泥煤、褐煤、油页 岩、炉渣、煤矸石、城市垃圾等，以及难以着火的低挥发分 燃料，如贫煤、无烟煤、石油焦等，这是流化床锅炉得以广 泛推广应用的主要原因。
（2）能够控制燃烧过程产生的污染物的排放，有利于保护 环境。流化床燃烧温度一般在850－950℃之间，属于低温燃 烧，NOx排放浓度低，仅为层燃和煤粉燃烧的1/2～1/3。在 炉中加入石灰石，分解产物CaO可以与烟气中SO2反应，在 Ca/S摩尔比为2－3时，可以脱除90％左右的SO2，从而可以 控制SO2的排放。
（3）密相区内传热能力强，埋管的传热系数可达230－ 300W/(m2.K)，可大大降低金属消耗量。
（4）锅炉负荷的调节性能好。负荷可以在30－100％之间调 节。
由固定床向循环流化床的转变过程
鼓泡流化床
流化床布风系统
鼓泡流化床的缺点
1、埋管磨损严重 2、布风板面积大，不利于大型化 3、飞灰含碳量高，固体不完全燃烧损失大，
日本1995年投运一台350MWe鼓泡床锅炉。
Provence 250MWe CFB锅炉
技术流派：鲁奇型 制造厂家：通用电气阿尔斯通斯登工业公司
Red Hills电厂2X250MW CFB锅炉
•制造商： ALSTOM 公司； •燃用褐煤； •2000.12.1试运 行；
法国Gardanne250MWe循环流化床的裤衩腿炉膛和燃烧系统
其它CFB制造商
瑞典ABB公司，法国stein(Alsthom-阿尔斯通)公司 都是引进Lurgi型专利技术。德国EVT公司，采用 Ahlstrom公司技术，生产Pyroflow型CFB。
迄今，美国的FW、芬兰的Ahlstrom(已并入FW)，德国 的Lurgi，瑞典的ABB、德国的EVT和法国的Alsthom 都能提供商品化的功率为100MWe以上的CFB锅炉， 法国Provence于1996年建成投运了当时世界上蒸发量 最大的250MWe循环流化床锅炉，已售出的CFB锅炉 （不包括中国生产的CFB锅炉）已超过450台，其中超 过200MWe的CFB为12台以上，6台投入运行，2002年 2台300MWe的CFB锅炉在美国佛罗里达洲的Jea电厂投 入运行。
一、循环流化床在国内外的发展现状
1、流化床锅炉的优缺点 2、国外循环流化床锅炉介绍 3、国内循环流化床锅炉介绍 4、循环流化床的发展趋势
1、流化床锅炉的优缺点
流化床燃烧锅炉在我国已经有40多年的历史，我国220t/h 以下的流化床锅炉达数千台，目前国内已有220－480t/h循环 流化床锅炉近百台在运行或建设中，30万循环流化床发电机 组即将调试。流化床锅炉能够在我国迅速发展和广泛应用， 是因为它是介于层燃和煤粉燃烧之间的一种新型燃烧方式， 并且具有层燃及煤粉燃烧所没有的一些优点，具体如下：
锅炉热效率低。 循环流化床的优点
1、不布置埋管 2、风速高，布风板面积小，利于大型化 3、飞灰再循环，飞灰含碳量低，固体不完全燃
烧损失小，提高锅炉热效率。
2、国外循环流化床锅炉介绍
世界上CFB技术主要技术流派
AHLSTROM 奥斯龙型
LURGI 鲁奇型
BATTELE 拜特尔型
BABCOCK 巴布克型
• 炉内布置屏式过热器，不布置EHE。 • 一次风、二次风、回料风压分别为15000Pa，
9000Pa和40000Pa • 一、二次风比例5 公司循环流 化床锅炉
FW水冷旋风分离器
特点
• 采用水（汽）冷旋风分离器，分离器厚 度100mm，使锅炉启动加快，增加传热， 消除分离器内再燃，分离效率>99%
• 采用中温旋风分离器，没有床料在分离器 中再燃的危险
• 不布置EHE • 流化风速较低，2－5m/s,,循环倍率10－15 • 低负荷（30％）时采用烟气再循环，以鼓
泡床方式运行。
美国巴布科克CFB锅炉
特点
• 采用槽型分离器与尾部多管旋风除尘器相 结合，提高分离效率达99％
• 炉内布置受热面 • 两组槽型分离器组合，分离效率97％ • 分离器阻力小
• 炉内不装屏式受热面，减轻磨损 • 分离回送灰进Intergrated recycle heat
exchange bed－Intrex，Intrex中布置部分 过热器、再热器。
德国巴布科克Circofluid型CFB
特点
• 采用半塔式布置，二次风口以上布置蒸发 受热面，屏式过热器，对流过热器，省煤 器，炉膛出口温度降至400-500 ℃左右
芬兰奥斯龙 (Ahlstrom) 公司循环流 化床锅炉 Pyroflow型
(已并入FW)
带加速段的改进型水冷方型分离器示意图
特点
• Pyroflow型CFB锅炉主要由燃烧室、高温分 离器、回料器和对流烟道组成。
• 采用高温旋风分离器，分离效率>99%；为 了设备大型化，采用方形水冷分离器，目 前260MWCFB已经投入运行。
国内3500台鼓泡床在运行，循环流化床达1000台 在运行（35－480t/h)。
国内东锅引进FW公司50－100MWe汽冷旋风筒 CFB技术，哈锅引进德国EVT 135MWeCFB技术， 上锅引进前ABB-CE技术，国家发改委组织上述三 家引进了法国阿尔斯通300MWe的CFB技术。
美国JEA的300MWe循环流化床锅炉
3、国内循环流化床锅炉介绍
哈工大130t/h鼓泡流化床
哈工大75t/h改进型鼓泡流化床（飞灰再循环）
清华大学130t/h带加速段方型水冷CFB锅炉
中科院带高温旋风筒CFB锅炉
中科院百叶窗分离器CFB锅炉
北京锅炉厂Circofluid型CFB锅炉