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。
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。 2) 燃料的粒度应具有可调整性。即能随煤种、循环倍率的不 同而调整。
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
4. 床压对燃烧份额的影响
锅炉床压会影响到密相区、稀相区燃烧份额的分配，进而影响到 床温。 当锅炉运行在较低床压时，主要表现为气力输送的特征，物料 循环量占总的床料量比例加大，也可认为参与循环的热量占床料总 热量的比例较大，因此使锅炉稀相区燃烧份额增大，根据密相区热 量平衡原理，床温必然降低。床压越低，稀相区的燃烧份额越大， 床温越低。 当锅炉床压逐渐升高即总的床料量增加时，由于循环物料空隙 率的减小，会有更多物料被流化风带入稀相区燃烧，但相对总的床 料量，循环物料比例却逐渐减小，即随着床压逐渐升高，稀相区燃 烧份额将逐渐降低，床温会升高一定幅度。
燃尽时间(s)
280.14 362.90 810.92 1812.07 4049.21
0.50
162.40
10.00
5245.48
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
停留时间：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
60H b Fd b r B
Hb —静止床料高度，m Fb —布风板面积，m2 ρb —静止料层的堆积密度，kg/m3 B—燃料消耗量，kg/h δ—浓相床内粗粒子份额，与燃料粒度分布和种类有关。
3) 入炉燃料的粒度范围及颗粒度分布。根据炉型及燃煤特性 ，确定合理的颗粒度范围。
二、循环流化床运行中几个重要参数
四、飞灰含碳量
飞灰含碳量高是CFB锅炉燃烧效率低的主要原因，降低飞灰 含碳量是提高燃烧效率的主要措施。而影响循环流化床锅炉飞灰 含碳量的因素有许多。其中最主要的有床温，燃煤粒径合理分布 ，分离灰、除尘灰再循环燃烧和分离器的效率。 1、合理选择燃烧温度 床温提高，碳粒子燃尽时间缩短，燃尽时间缩短有利于降低 飞灰含碳量。为了防止床料结渣和控制NOX的生成量，对低硫无 烟煤，燃烧温度选高一些，有利于降低飞灰含硫量，一般取950980℃；对低硫烟煤燃烧温度取900-950℃；对高硫无烟煤和烟煤， 考虑到脱硫效果和减少石灰石消耗量，燃浇温度选低一些，一般 取 840-890℃，烟煤取低值，无烟煤取高值。
东北电力大学
王 擎 博士、教授
一、循环流化床锅炉
二、循环流化床运行中的重要参数
一、循环流化床锅炉
循 环 流 化 床 (CFB)锅炉具有高脱硫效率、低 NOx排放、高碳燃尽率、长燃料停留时间、强烈的 颗粒返混、均匀的床温、燃料适应性广等优点，被 公认为是一种最具发展前景的“洁净”煤燃烧技术。 随着CFB锅炉燃烧技术的不断发展，CFB锅炉容量 也在快速增大，大型化高参数已成为CFB 锅炉发展 的主要方向。目前国外已完成600MW级及800MW 级的超临界大型CFB锅炉设计，300 MW CFB 锅炉 已进入商业化阶段。
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 停留时间：
不同热值煤种粗粒子在密相床内的停留时间（75t/hCFB锅炉）
煤燃值(kJ/kg)
4180
8360
12540 16720 20900 25080
煤耗(kg/h)
粗粒子份额 (δ) 停留时间(min)
66000 33000 22000 16500 13200 11000
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
燃尽时间：一种烟煤在850℃下流化燃烧时不同煤粒的燃尽时间
煤粒尺寸(mm) 0.008 0.05 0.08 0.10 0.20 燃尽时间(s) 1.34 11.24 19.38 25.11 56.10 煤粒尺寸(mm) 0.80 1.00 2.00 4.00 8.00
二、循环流化床运行中的重要参数
一、燃烧份额 CFB锅炉燃烧过程中，燃烧份额的分配不但与锅炉 的热平衡有关，还与煤的种类、水分大小、灰分大小 、煤的破碎程度、床温、一、二次风的比例、床压、 脱硫剂数量等因素有关。
因此说，CFB锅炉的调整实际上就是燃烧份额的调
整。
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
2. 一二次风配比对燃烧份额分布的影响
当锅炉负荷增加时， 密相区的燃烧份额下降， 这是由于为了维持密相 区的床层温度，在低负 荷时必须增加密相区的 燃烧份额，而在高负荷 时为了防止床层超温， 必须降低密相区的燃烧 份额，为此一般通过调 节一二次风配比来实现。
一次风比例对燃烧份额分布的影响
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
另外，可在综合考虑 燃烧、传热、脱硫等 前提下，适当提高温 度是必要的。
二、循环流化床运行中几个重要参数
三、煤的筛分特性
循环流化床锅炉的最大优点之一是对燃料的适应性特别好。同一 台循环流化床锅炉对燃煤的适应范围比其他任何一种形式的锅炉都要
广得多。但是循环流化床锅炉对燃煤的粒度范围，平均粒径大小和粒
从式中可以看出：对十燥无灰基挥发分高的煤，≤1mm粒径煤的份额可以 小些；相反，对于干燥无灰基挥发分低的煤，≤1mm粒径煤的份额要求大些。
(二) 考虑挥发分我国对燃煤粒度分布的要求 Vdaf + A = 60％ ~ 75 % 比较国内和国外，我国入炉煤中粒径小于等于1mm煤粒所占的百分数比欧 美的小。也就是说，在燃烧室内流化速度相同的情况下，我国循环流化床锅炉的 飞灰循环倍率比欧美国家的低。
一、燃烧份额 影响燃烧份额的因素
1. 煤种的影响 煤的发热量低，密相区燃烧份额增加； 煤的挥发份低，密相区燃烧份额增加； 煤的水分大，密相区燃烧份额增加；
由图可见，焦炭在密相区中的 燃烧份额明显高于烟煤在密相 区的燃烧份额，表明煤中的挥 发分有很大一部分被带到了稀 相区进行燃烧。
二、循环流化床运行中的重要参数
0.5 6.2 12.4 18.6 19.84 0.4 24.8 29.76
二、循环流化床运行中的重要参数
二、燃尽时间和停留时间
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； 2. 煤的热值为4180kJ/kg时， 停留时间6.2min，而煤的热 值 为 25080kJ/kg 时 ， 停 留 时间为29.76min。时间相差 5 倍。 所以，为了延长烧低热值煤时 煤粒子在燃烧室下部浓相床内 的停留时间，使之与它们的燃 尽时间相匹配，可采取运行过 程中，在维持合理燃烧温度条 件下，适当提高运行料层厚度
一、循环流化床锅炉
循环流化床锅炉(CFBB)是一种在特殊的空气动力条 件下通过燃烧矿物质燃料进而产生蒸汽的一种装置。 CFBB一般由循环流化床燃烧室、高(中)温分离器、
固体物料循环系统、给料系统、尾部受热面等组成。
过热器 过热器 烟囱
稀相区
高温旋风分离
省煤器 省煤器 空预器 空预器 尾部 受热面
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
(三) 燃煤粒径分布对循环流化床锅炉受热面和耐火防磨内衬的影响
燃煤颗粒太粗，必然导致流化床锅炉粒子循环流量小，蒸发量达不到设 计值，燃烧室下部温度偏高，上部温度偏低。为了解决这一问题，作为运行 手段之一，常采用加大风量运行，使较大粒子能带到燃烧室上部燃烧，提高 燃烧室上部温度，降低燃烧室下部温度，防止结渣，改善煤粒燃尽效果，提 高蒸发量。而受热面和防磨耐火内衬的磨损量与气流速度的3次方成正比， 大风量运行的结果，急剧加速了对锅炉的磨损。 (四) 燃煤粒径对锅炉灰渣比和冷渣器运行的影响 燃煤中粗细颗粒比率的变化影响锅炉床底渣和飞灰的比率。燃煤中粗颗 粒多，床底渣排放量大，影响冷渣器的运行。如果冷渣器不能满足渣量多和 粒度大的要求，冷渣温度就达不到设计值。如采用流化床风水冷冷渣器，还 会发生冷渣器渣堵塞和结渣的问题。因此，影响了锅炉带满负荷和连续运行 的时间。