循环流化床锅炉原理课件
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第一章 循环流化床锅炉介绍
我国是世界上少数几个以煤为主要能源的 国家之一，目前每年煤炭消费量约13亿吨，其 中80%通过燃烧被利用。然而，燃烧设备陈旧、 效率低、排放无控制造成了能源和环境污染严 重，能源节约与环境保护已成为现有燃煤技术 所需解决的主要问题。因此，寻求一种高效、 低污染燃烧技术，开发新的燃烧设备成为当务 之急。
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3、堆积密度与颗粒密度
把固体颗粒燃料或物料自然堆放不加任何“约束”， 那么这时单位体积的燃料质量就称为堆积密度。
单个颗粒的质量与其体积的比值称为颗粒密度或真 实密度。
4、空隙率
燃料、床料或物料堆积时，其粒子间的空隙所占的 体积份额为堆积空隙率。
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5、燃料筛分 进入锅炉的燃料颗粒的直径一般是不相等的。如果
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循环流化床锅炉的主要优点
优点
百度文库
1 燃料适应性广 2 有利于环境保护 3 负荷调节性能好
4 燃烧热强度大 5 炉内传热能力强 6 灰渣综合利用性能好
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循环流化床锅炉的主要缺点
缺点
1 大型化问题
4 磨损问题
2 烟风系统阻力较高， 5 对辅助设备要求较高
风机用电量大
6 理论和技术问题
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循环流化床锅炉的典型结构
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流化床锅炉的原理：
流化床锅炉是一种可燃用劣质燃料及添加脱 硫剂来产生蒸汽的装置。锅炉的燃烧室运行在 一种特殊的流体动力特性下，细颗粒以超过平 均粒径终端速度的气流输送离开流化床，并存 在着大量物料的返混，以保证流化床的温度分 布均匀及足够大的热容量。离开流化床的大部 分颗粒通过炉膛进入到旋风分离器被捕捉下来 并以足够的速度经返料装置重新送回到炉膛,。
3 自动化水平要求高
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第二章 循环流化床空气动力学特性
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2.1 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”，称为床 料。床料的成分、颗粒粒径和筛分特性因炉而定。床料一般由燃煤、灰渣、 石灰石粉等组成，有的锅炉床料还掺入砂子、铁矿石等成分，甚至有的锅炉 冷态、热态调试或启动时仅用一定粒度的砂子做床料。
在稳定状态下颗粒的受力平衡式为
重F 力 g ） 浮 （ F 力 A ） 曳 力 （ F D ） （
颗粒的终端沉降速度ut为：
ut
4dp(p g)g 3gCD
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10、流态化
流态化的定义为：使颗粒通过与气体或液体的接触而转变成类似流体的 一种运行状况。当颗粒处于流态化状态时，作用在固体颗粒上的重力与气流 的曳力相互平衡，此时颗粒处于一种拟悬浮状态，从而使流化床具有类似于 流体的性质，主要有以下几点:
2、物料
所谓物料，主要是指循环流化床锅炉运行中在炉膛及循环系统（分离
器、料腿、回料阀等）内燃烧或载热的固体颗粒。它不仅包含床料成分，还 包括锅炉运行中给入的燃料、脱硫剂、返送回来的飞灰以及燃料燃烧后产生 的其他固体物质。分离器捕捉分离下来通过回料阀返送回炉膛的物料叫循环 物料，而未被捕捉分离下来的细小颗粒一般称为飞灰，炉床下部排出的较大 颗粒叫炉渣（也称为大渣）。因此飞灰和炉渣是炉内物料的废料。
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循环流化床锅炉燃烧技术（CFBBC：Circulating Fluidized Bed Boiler Combustion)是新一代高效、低 污染清洁燃烧技术。
➢主要特点
(1)低温动力的控制燃烧。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。
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(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 体物料来实现循环的，炉内的热量、质量和动量 的传递交换非常迅速，从而使整个炉膛内温度分 布很均匀。
粒径粗细范围较大，即筛分较宽，就称做宽筛分；粒径 粗细范围较小，就称为窄筛分。
6、流化速度 流化速度是指床料或物料流化时动力流体的速度。
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7、临界流化风速与临界流化风量 临界流化风速就是床料开始流化时的一次风风速，这时的一次风风量也
就称为临界流化风量。
8、物料循环倍率 循环流化床锅炉一般流化速度u>4m/s，甚至达到u>8m/s，这时大量的物
料被烟气带出炉膛，其中含有未被燃烬的燃料煤粒和焦炭颗粒，若不收集返 送回炉膛再燃烧，必然降低锅炉燃烧效率，并且炉内的物料也很快被烟气带 走。因此，物料分离收集和返送回炉膛的量多少就显得十分重要。从而提出 了物料循环倍率的概念，它是循环流化床锅炉独有的。
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物料循环倍率最简单、最通用的 概念是：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，即
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• 物料在炉膛内的循环称为内循环
• 物料在炉膛外通过旋风分离器捕捉并经返料装置 被送回的循环过程称为外循环
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颗粒浓度沿床截面径向分布规律：
循环床内径向颗粒浓度分布存在 不均匀性，在床层中心区颗粒浓度低， 而靠近壁面处颗粒浓度较高。床截面平 均颗粒浓度高时，沿径向的颗粒浓度变 化就比较大，反之则小。根据固体颗粒 径向分布的规律，我们可以看出，在循 环流化床中，除了固体颗粒在分离器内 被分离再送回床内的外部循环外，固体 颗粒在核心和边壁处的上升和下落也构 成了床内的内循环，床层的温度能保持 均匀分布是内外循环共同作用的结果。
(1) 在任一高度的静压近似等于在此高度上单位床截面内固体颗粒的重量。
K W B
式中：K——物料循环倍率；W—— 返送回炉内的物料量，t/h；B——燃 煤量，t/h。
影响物料回送量W的因素较多， 主要有如下几点： （1）一次风量。 （2）燃料颗粒特性。 （3）分离器效率。 （4）回料系统。
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9、颗粒终端速度
当一个颗粒在无限大的静止介质中，在重力的作用下做自由力作用下 加速，而浮力和流体曳力则阻碍这种趋势。当颗粒加速直至达到一个不再 增加的稳定的速度时，这速度就叫该颗粒的终端速度。
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第一章 循环流化床锅炉介绍
我国是世界上少数几个以煤为主要能源的 国家之一，目前每年煤炭消费量约13亿吨，其 中80%通过燃烧被利用。然而，燃烧设备陈旧、 效率低、排放无控制造成了能源和环境污染严 重，能源节约与环境保护已成为现有燃煤技术 所需解决的主要问题。因此，寻求一种高效、 低污染燃烧技术，开发新的燃烧设备成为当务 之急。
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3、堆积密度与颗粒密度
把固体颗粒燃料或物料自然堆放不加任何“约束”， 那么这时单位体积的燃料质量就称为堆积密度。
单个颗粒的质量与其体积的比值称为颗粒密度或真 实密度。
4、空隙率
燃料、床料或物料堆积时，其粒子间的空隙所占的 体积份额为堆积空隙率。
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5、燃料筛分 进入锅炉的燃料颗粒的直径一般是不相等的。如果
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循环流化床锅炉的主要优点
优点
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1 燃料适应性广 2 有利于环境保护 3 负荷调节性能好
4 燃烧热强度大 5 炉内传热能力强 6 灰渣综合利用性能好
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循环流化床锅炉的主要缺点
缺点
1 大型化问题
4 磨损问题
2 烟风系统阻力较高， 5 对辅助设备要求较高
风机用电量大
6 理论和技术问题
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循环流化床锅炉的典型结构
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流化床锅炉的原理：
流化床锅炉是一种可燃用劣质燃料及添加脱 硫剂来产生蒸汽的装置。锅炉的燃烧室运行在 一种特殊的流体动力特性下，细颗粒以超过平 均粒径终端速度的气流输送离开流化床，并存 在着大量物料的返混，以保证流化床的温度分 布均匀及足够大的热容量。离开流化床的大部 分颗粒通过炉膛进入到旋风分离器被捕捉下来 并以足够的速度经返料装置重新送回到炉膛,。
3 自动化水平要求高
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第二章 循环流化床空气动力学特性
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2.1 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”，称为床 料。床料的成分、颗粒粒径和筛分特性因炉而定。床料一般由燃煤、灰渣、 石灰石粉等组成，有的锅炉床料还掺入砂子、铁矿石等成分，甚至有的锅炉 冷态、热态调试或启动时仅用一定粒度的砂子做床料。
在稳定状态下颗粒的受力平衡式为
重F 力 g ） 浮 （ F 力 A ） 曳 力 （ F D ） （
颗粒的终端沉降速度ut为：
ut
4dp(p g)g 3gCD
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10、流态化
流态化的定义为：使颗粒通过与气体或液体的接触而转变成类似流体的 一种运行状况。当颗粒处于流态化状态时，作用在固体颗粒上的重力与气流 的曳力相互平衡，此时颗粒处于一种拟悬浮状态，从而使流化床具有类似于 流体的性质，主要有以下几点:
2、物料
所谓物料，主要是指循环流化床锅炉运行中在炉膛及循环系统（分离
器、料腿、回料阀等）内燃烧或载热的固体颗粒。它不仅包含床料成分，还 包括锅炉运行中给入的燃料、脱硫剂、返送回来的飞灰以及燃料燃烧后产生 的其他固体物质。分离器捕捉分离下来通过回料阀返送回炉膛的物料叫循环 物料，而未被捕捉分离下来的细小颗粒一般称为飞灰，炉床下部排出的较大 颗粒叫炉渣（也称为大渣）。因此飞灰和炉渣是炉内物料的废料。
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循环流化床锅炉燃烧技术（CFBBC：Circulating Fluidized Bed Boiler Combustion)是新一代高效、低 污染清洁燃烧技术。
➢主要特点
(1)低温动力的控制燃烧。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。
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(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 体物料来实现循环的，炉内的热量、质量和动量 的传递交换非常迅速，从而使整个炉膛内温度分 布很均匀。
粒径粗细范围较大，即筛分较宽，就称做宽筛分；粒径 粗细范围较小，就称为窄筛分。
6、流化速度 流化速度是指床料或物料流化时动力流体的速度。
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7、临界流化风速与临界流化风量 临界流化风速就是床料开始流化时的一次风风速，这时的一次风风量也
就称为临界流化风量。
8、物料循环倍率 循环流化床锅炉一般流化速度u>4m/s，甚至达到u>8m/s，这时大量的物
料被烟气带出炉膛，其中含有未被燃烬的燃料煤粒和焦炭颗粒，若不收集返 送回炉膛再燃烧，必然降低锅炉燃烧效率，并且炉内的物料也很快被烟气带 走。因此，物料分离收集和返送回炉膛的量多少就显得十分重要。从而提出 了物料循环倍率的概念，它是循环流化床锅炉独有的。
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物料循环倍率最简单、最通用的 概念是：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，即
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• 物料在炉膛内的循环称为内循环
• 物料在炉膛外通过旋风分离器捕捉并经返料装置 被送回的循环过程称为外循环
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颗粒浓度沿床截面径向分布规律：
循环床内径向颗粒浓度分布存在 不均匀性，在床层中心区颗粒浓度低， 而靠近壁面处颗粒浓度较高。床截面平 均颗粒浓度高时，沿径向的颗粒浓度变 化就比较大，反之则小。根据固体颗粒 径向分布的规律，我们可以看出，在循 环流化床中，除了固体颗粒在分离器内 被分离再送回床内的外部循环外，固体 颗粒在核心和边壁处的上升和下落也构 成了床内的内循环，床层的温度能保持 均匀分布是内外循环共同作用的结果。
(1) 在任一高度的静压近似等于在此高度上单位床截面内固体颗粒的重量。
K W B
式中：K——物料循环倍率；W—— 返送回炉内的物料量，t/h；B——燃 煤量，t/h。
影响物料回送量W的因素较多， 主要有如下几点： （1）一次风量。 （2）燃料颗粒特性。 （3）分离器效率。 （4）回料系统。
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9、颗粒终端速度
当一个颗粒在无限大的静止介质中，在重力的作用下做自由力作用下 加速，而浮力和流体曳力则阻碍这种趋势。当颗粒加速直至达到一个不再 增加的稳定的速度时，这速度就叫该颗粒的终端速度。