第二章 循环流化床的基本理论
循环流化床锅炉原理-第二章-流体动力学
基本术语
1.布风装置(布风板、风室、风帽) 布风装置由布风板、一次风室及风帽组成。一次风 经过空气预热器加热后进入一次风室，然后通过布风板 上的小孔和布风帽进入炉床上面，与给煤及返料混合、 燃烧。床料以布风板为支撑，一次风通过布风板对床料、 燃料及石灰石产生向上的动力，建立流化状态，使床料、 燃料、石灰石在床层上强烈掺混，进行剧烈的燃烧及传 热过程。
摩擦阻力＝ C D •
2.1.2 流化床压降和流速的关系
图2.1.3 压降与流速的关系
流化床压降和流速的关系
2．实际流态化 实际流化床压降和流速的关系较复杂。由于受颗粒之间作用 力、颗粒分布、流体分布板结构特性、颗粒外部特征、床直径大小 等因素的影响，造成实际流化床压降和流速的关系偏离理想曲线 而呈各种状态，主要表现在以下几个方面： ①流速在接近临界流态化速度时，在压降还未达到单位面积的浮 重之前，床层即有所膨胀，若原固定床充填较紧密，此效应更明 显。此外，由于颗粒分布的不均匀性以及床层充填时的随机性造 成床层内部局部透气性不一致，使固定床和流化床之间的流化曲 线不是突变，而是一个逐渐过渡过程。在此过程中，一部分颗粒 先被流化，其它颗粒的重量仍部分由分布板承受。因而此时床层 压降低于理论值。最后，随着流速的增加，床层颗粒重量才逐渐 过渡到全部由流体支撑，压降接近理论值，此时对应床层重量完 全由流体承受的最小流速Umf，亦即完全流态化速度。
10. 空隙率 在电厂中无论是固体燃料煤还是其他颗粒物料， 尽管粒径大小不同，但是粒子间都有空隙，因此堆积 密度总是比颗粒密度小。燃料和床料或物料堆积时， 其粒子间空隙所占的体积份额为堆积空隙率。
11. 物料筛分 进入锅炉的燃料颗粒的直径一般不相等。如果粒 径粗细范围较大，即筛分较宽，称为宽筛分；粒径粗 细范围较小，就为窄筛分。 12. 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。 对于循环流化床锅炉来说，动力流体就是空气经风机 产生一定能量，通过布风板或风帽使床料（物料）流 化起来。这部分风叫做一次风。
第二章循环流化床锅炉流体动力特性.
第二章循环流化床锅炉流体动力特性循环流化床气-固两相流体动力特性是CFB锅炉性能设计、炉内传热研究及锅炉运行调试的基础。
循环流化床的流体动力特性不仅取决于流化风速、固体颗粒循环流率、气固物性，而且受设备的结构尺寸，包括床径、床高、进出口结构以及运行参数(如温度、压力)的影响，因此在锅炉设计和运行调试前有必要对CFB锅炉的流体动力学有所熟悉和研究。
2.1 气固流态化形式流态化用来描述固体颗粒与流体接触的一种运行形态，是一种使微粒固体通过与气体接触而转变为类似流体状态的操作模式。
气固流态化大致可分为固定床、鼓泡床、湍流床、快速床到气力输送几种形式，见图2-1。
图2-1 流态化过渡形式提高鼓泡床的运行风速，床层流动就转到湍流流化床流型，此时密相床层和悬浮段间的界面变得不很明显，颗粒的向上夹带量明显增加，如再进一步增加风速将会形成快速流态化状态。
由于流态化转变是一个相当复杂的过程，不仅与装置本身有关，而且在很大程度上取决于运行工况的组织、流化颗粒物性等因素。
即使对同一流化床装置，在所有运行工况及颗粒物性稳定的情况下，床层的不同区域亦会呈现出不同的流动型态。
如传统的鼓泡流化床虽属低速流态化范畴，当燃用宽筛分煤粒时，呈现出底部布风板以上的密相鼓泡区和悬浮段的稀相气力输送区域。
燃煤循环流化床虽属高速流态化范畴，但由于底部床料的加速效应和大颗粒从底部循环回送，因而仍然存在着底部的密相区和二次风口以上的相对稀相区，并且在布风板和二次风口之间的区域基本上处于鼓泡流化床和湍流流化床状态，而在二次风口以上才逐步过渡到快速流化床状态。
快速流化床是流态化的一种形式，循环流化床锅炉所具有的许多优点，例如燃料适应性广、NO x排放量低、燃烧效率高、脱硫时石灰石利用率高和给料点较少等，其原因均是由于气固处于快速流态化运动状态。
习惯上人们总是用风速来判别流化状态。
当流化风速超过临界流化风速后，整个床层由固定床过渡到鼓泡床，再继续提高风速就过渡到湍流床和快速循环流化床。
循环流化床锅炉的工作原理
循环流化床锅炉的工作原理
循环流化床锅炉是一种燃煤锅炉，主要用于发电、供热等能源领域。
其工作原理如下：
1. 燃烧室：煤炭被输送到燃烧室，并在空气的作用下进行燃烧。
燃烧过程产生的高温烟气从燃烧室顶部进入循环流化床。
2. 循环流化床：燃烧室内部设置有一层石英砂或沸石砂床，煤炭的燃烧产生的烟气通过这层床时，将砂床搅动形成类似于沸腾的状态，即床层内的固相颗粒呈现流化状态。
燃烧室烟气中的固体颗粒在空气的推动下在循环流化床中快速流动。
3. 固气分离：在循环流化床内，高温固体颗粒燃烧剩余物与床层内部的石英砂或沸石砂进行混合，然后流向循环下部的分离器。
分离器通过重力和离心力作用，将固态颗粒和烟气分开，使烟气通过废气排放管道排出，而固态颗粒留在床层内。
4. 回流装置：将分离器中的固态颗粒以一定速度通过回流装置输送回循环流化床内，与新添加的煤粉混合进行再次燃烧。
这种回流装置可保持循环流化床内的稳定燃烧状态。
5. 热水系统：在燃烧过程中，产生的高温烟气通过热交换器与锅炉水管中的水进行热交换，使水变为高温高压蒸汽。
这些蒸汽可用于发电或供热等用途。
通过循环流化床锅炉的工作原理，既可以实现高效燃烧，又可
以减少污染物的排放，提高能源利用率，具有较好的环保性能和经济性能。
循环流化床基本结构知识介绍
三、循环流化床锅炉特点 4、负荷调节范围大 :循环流化床锅 炉中床料绝大部分是高温循环灰，这就为新加入燃料 的迅速着火和燃烧提供了稳定的热源。因而循环流化 床锅炉的负荷可以很低，如额定负荷的30%左右，无需 辅助的液体燃料，也不会发生煤粉炉难于保持正常燃 烧甚至熄火的情况。 5、灰渣易于综合利用： 循环流化床燃烧过程属 于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰 渣含炭量低(含炭量小于2%)，属于低温烧透，可作为 水泥掺和料或做建筑材料。
固体颗粒流动状态示意图
按流动状态：链条炉排炉是固定床燃烧方式，煤 粉炉气力输送燃烧方式。
加气块生产线
加气块生产线 粉煤灰加气块设备/cpzs/ 加气砖成套设备 /cpzs/jiaqikuaishengchanxian/6 8.html 粉煤灰加气砖设备 /kehuxianchang/
四、生物质燃料的燃烧特点
由于生物质燃料特性与煤不同，从而导致 了生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应 速度以及燃烧产物的成分与煤都存在较大差别， 其燃烧过程的特点有： 1.生物质水分含量较多，燃烧需要较高的 干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积 较大，排烟热损失较高。 2.生物质燃料的密度小，结构比较松散， 迎风面积大，容易被吹起，悬浮燃烧的比例大。 3.由于生物质发热量低，炉内温度场偏低， 组织稳定的燃烧比较困难。
特点： 密排销钉 使耐磨层非常牢固
2.水冷风室、水冷布风板和钟罩式风帽
•成熟形式，可靠性高； •结构简单，维护方便； •防倒灰、防堵塞。
2.旋风分离器
蜗壳式 中心筒偏置式
3.U型返料器
•利用上升段和下降段压力 差，返料顺畅； • 良好的自平衡功能；
• 有效防止烟气反窜。
1.旋风分离器 :膜式水冷壁做骨架浇注耐磨材料，膜式壁
循环流化床的原理
循环流化床的原理
循环流化床是一种用于气体固体反应和传质分离的装置，在化工和环境领域广泛应用。
它的原理是通过将气体和固体颗粒以高速混合并形成流化床状态，使气体固体接触充分，提高反应速率和传质效率。
循环流化床的固体颗粒通常具有一定的粒径，当固体颗粒被气体流体化后，形成一种类似液体的状态，称为床层。
床层内的气体和颗粒保持了相对稳定的密度和流动性。
在循环流化床中，气体通过床层，与固体颗粒进行接触和反应。
由于固体颗粒的流动性，床层内的颗粒会与气体一起被带到底部，经过固体循环器回到上部再次与气体接触。
这种循环的流动使气体和颗粒之间的接触时间延长，提高了反应速率。
同时，循环流化床还可以用于传质分离。
当具有较大的表面积和孔隙度的固体颗粒与气体接触时，气体中的物质会通过吸附和解吸等过程被吸附到颗粒表面上，并在颗粒之间进行传质。
通过控制气体和颗粒的流速和密度，可以实现气体中的物质传质分离。
总的来说，循环流化床通过气体和固体颗粒的循环流动，提高了气体固体反应和传质分离过程中的效率。
它具有反应速度快、传质效果好、操作灵活等优点，已经成为化工和环境领域中的重要设备。
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。
循环流化床的基本原理与应用
108科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N工 业 技 术循环流化床独特的流体动力特性和结构使其具备许多独特的优点,目前已被广泛应用于石油、化工、冶金、能源、环保等工业领域中的气体加工和固相加工过程。
催化裂化提升管反应器(FCC,Fluid Catalytic Cracking)及循环流化床燃烧反应器(CFBC,Circulating Fluidized Bed Combustion)是这两种过程的典型例子。
1 流态化现象及分类流态化现象是指固体颗粒在流体(气体或液体)的作用下悬浮在流体中跳动或随流体流动的现象。
在自然界中,如河流的泥沙夹带、沙丘的自然迁移,从广义来说都是一种自然界的流态化现象。
流化状态分类,如图1所示。
2 循环流化床基本结构根据工艺要求的不同,工业应用的循环流化床具有不同的结构形式。
总体而言,循环流化床主要由提升管、气固分离器、伴床及颗粒循环控制设备等部分构成。
气、固两相在提升管内可以并流向上、并流向下或逆流运动。
如图2所示的是一种常见的循环流化床系统。
流化气体从提升管底部引入后,携带由伴床而来的颗粒并流向上流动,气固混合物经过旋风分离器分离后,气体由旋风分离器顶部排除,颗粒向下通过立管返回伴床并通过颗粒循环控制阀再次进入提升管,颗粒的循环路线构成了一个回路。
在实际工业应用中,提升管主要用作化学反应器,而伴床通常可用作调节颗粒流率的贮藏设备、热交换器或催化剂再生器,甚至单纯作为立管以构成颗粒的循环系统。
循环流化床典型的流态包括快速流态化和密相气力输送两种。
快速流态化的典型特征为:气体为连续相,颗粒为分散相;床层压降①作者简介:李智梁(1979,7,10-),男,汉,职称:初级,工作单位:广东省中山市特种设备检验所,职务:检验员,研究方向:化工机械。
循环流化床的基本原理与应用①李智梁(广东省中山市特种设备检验所 广东中山 528400)摘 要:循环流化床技术广泛应用于石油、化工、能源、动力等过程工业中。
循环流化床运行原理知识
循环流化床运行原理知识2020.2.4一、CFB锅炉的基本组成二、CFB锅炉原理简述1、流化原理：当气体或液体以一定的速度向上流过固体颗粒层时，固体颗粒层呈现出类似液体状态的现象，称为流态化现象。
流化速度：一般是指假设床内没有床料时空气通过炉膛的速度。
U0表示，单位m/s。
临界流速是床料开始流化时的一次风速，此时一次风量为临界流量。
2、燃烧原理：燃烧过程循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，即半悬浮燃烧方式。
在一定的燃烧设备内，正常燃烧应具备的条件：▪高温环境；▪必需的空气量及空气与燃料的良好混合；▪燃料的供应机灰渣和烟气的排放；3、脱硫原理：利用石灰石炉内燃烧中脱硫；给煤中的硫在炉膛内反应生成SO2及一些硫化物；同时一定粒度的石灰石被给入炉膛，这些石灰石被迅速加热煅烧反应，产生多孔疏松的CaO，CaO 吸收SO2 并生成CaSO4，生成的CaSO4 逐渐地把孔隙堵塞，并不断地覆盖在新鲜的CaO 表面。
达到脱硫的目的。
4、传热原理▪颗粒对流换热▪气体对流换热▪辐射传热三、CFB锅炉的结构分析循环流化床锅炉包括锅炉本体和锅炉辅助设备两部分1、本体部分（1）汽水系统：它的任务是吸收燃料燃烧放出的热量，使水蒸发并最后成为规定压力和温度的过热蒸汽。
主要由汽包、省煤器、再热器、过热器、空气预热器等组成。
汽包的作用：连接；汽水分离；储水和储气。
省煤器的作用：提高给水温度；降低烟气温度；回收烟气热量；提高锅炉效率。
再热器的作用：将汽轮机中做功后的蒸汽重新加热到符合要求的过热蒸汽。
过热器的作用：将汽包起来的干饱蒸汽进一步加热使之成为过热蒸汽。
降低烟气温度，回收烟气的热量，提高锅炉效率。
空气预热器：提高燃烧空气温度，减少燃料的热损失；回收烟气热量，提高锅炉效率。
（2）燃烧系统：任务是使燃料在炉内进行良好的燃烧，放出热量。
主要由燃烧器、布风板、分离器、回料装置主要装置组成。
燃烧器：燃烧物料，提供热量。
布风板的作用：支撑固体物料；保证固体颗粒的均匀流化。
循环流化床锅炉培训
流化床的特点1 颗粒的流动平稳 类似液体 操作可连续与自动控制2 颗粒混合迅速均匀 处于等温状态3 通过固体颗粒的循环 易于提供所需热量4 气固间的传热和传质速率高5 密相床与受热面间的传热系数较大6 由于颗粒浓度高 体积大 能维持较低温度运行7 易于大规模操作
一、流态化理论
颗粒种类与流态化形式
类别
牌号
干燥无灰基挥发分产率Vdaf (%)
其它
无烟煤
W
≤10
Aar=6～25 Mar=1～517500～30000KJ/kg
贫煤
10～20
烟煤
Y
20～40
Aar=7～30 Mar=3～1820000 ～30000KJ/kg
褐煤
H
40～50
Aar=30～60 Mar=30～6016200～7000KJ/kg
余热锅炉
冶金 石油化工 水泥等工业余热
原子能锅炉
核反应堆所释放热能蒸汽发生器
其他能源锅炉
利用地热 太阳能等的蒸汽发生器
概 论
燃烧方式
锅炉类型
特 点
火床锅炉(层燃)
一般用于工业锅炉 有炉排
火室锅炉(室燃)
主要用于电站锅炉
旋风炉
旋风筒内燃料与空气的混合
沸腾燃烧锅炉
是目前正在发展中的技术 燃用劣质燃料 保护环境
燃 料
4 燃料的分类 4.1 燃料分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。以煤为例说明：我国现有煤分类主要是根据炼焦工业需要制定
类别
牌号
干燥无灰基挥发分产率Vdaf (%)
最大胶质层厚度Y(mm)
无烟煤
W
0～10
--
贫煤
P
循环流化床
一、循环流化床锅炉的原理（一）循环流化床的工作原理1．流化态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。
当流速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。
此时，对于单个颗粒来讲，它不再依靠与其他邻近颗粒的接触而维持它的空间位置，相反的，在失去了以前的机械支撑后，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。
颗粒床层从静止转变为流态化时的最低速度，称为临界流化速度。
快速流态化流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的。
2．循环流化床锅炉的基本工作原理高温炉膛的燃料在高速气流的作用下，以沸腾悬浮状态（流态化）进行燃烧，由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。
一次风由床底部引人以决定流化速度，二次风由给煤口上部送人，以确保煤粒在悬浮段充分燃烧。
炉内热交换主要通过悬浮段周围的膜式水冷壁进行。
（二）流化床燃烧设备的主要类型流化床操作起初主要应用在化工领域，本世纪60年代开始，流化床被用于煤的燃烧。
并且很快成为三种主要燃烧方式之一，即固定床燃烧、流化床燃烧和悬浮燃烧。
流化床燃烧过程的理论和实践也大大推动了流态化学科的发展。
目前流化床燃烧已成为流态化的主要应用领域之一，并愈来愈得到人们的重视。
流化床燃烧设备按流体动力特性可分为鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉，按工作条件又可分为常压和增压流化床锅炉。
这样流化床燃烧锅炉可分为常压鼓泡流化床锅炉、常压循环流化床锅炉、增压鼓泡流化床锅炉和增压循环流化床锅炉。
其中前三类已得到工业应用，增压循环流化床锅炉正在工业示范阶段。
循环流化床又可分为有和没有外部热交换器两大类。
（如图a和b）（三）循环流化床锅炉的特点1．循环流化床锅炉的主要工作条件项目数值项目数值温度（℃）850—950 床层压降（kPa）11—12流化速度（m/s）4—6 炉内颗粒浓度150—600（炉膛底部）（kg/m3）床料粒度（μm）100—700 Ca/S摩尔比 1.5—4床料密度（kg/m3）1800—2600 壁面传热系数[W/210—250（m2·K）]燃料粒度（mm）<12脱硫剂粒度（mm）1左右2．循环流化床锅炉的特点循环流化床锅炉可分为两个部分。
循环流化床基本结构知识介绍
1.给料形式
Hale Waihona Puke 2.高温段-- 屏式 过热器 汽温调节 自清洁，不易积灰 调节炉膛出口温度
屏式过热器
3.省煤器
•顺列 •大节距
4.卧式空气预热器
•卧式 •顺列 •大节距
5、循环流化床生物质锅炉选型 a、生物质散料：外循环流化床锅炉。 b、生物质成型颗粒、低参数：内循环流化 床锅炉。 c、生物质成型颗粒、高参数：外循环流化 床锅炉。
三、循环流化床锅炉特点 3、燃烧污染排放量低：循环流化床锅炉的床温保 持在800-900℃之间，而这一温度区间正是脱硫反应效 率最高的温度区间。因而在适当的钙硫比和石灰石粒 度下，可获得高达80%--90%的脱硫率。 由于较低的燃烧温度，采用分级送风，使循环流 化床锅炉燃烧时产生的氮氧化物也远低于煤粉炉。 因此，燃煤循环流化床锅炉的二氧化硫和氮氧化 物排放量都较低。
四、生物质燃料的燃烧特点 由于生物质燃料特性与煤不同，从而导致了 生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应速 度以及燃烧产物的成分与煤都存在较大差别， 其燃烧过程的特点有： 1.生物质水分含量较多，燃烧需要较高的 干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积 较大，排烟热损失较高。 2.生物质燃料的密度小，结构比较松散，迎 风面积大，容易被吹起，悬浮燃烧的比例大。 3.由于生物质发热量低，炉内温度场偏低， 组织稳定的燃烧比较困难。
四、生物质燃料的燃烧特点
由于生物质燃料特性与煤不同，从而导致 了生物质燃料在燃烧过程中的燃烧机理、反应 速度以及燃烧产物的成分与煤都存在较大差别， 其燃烧过程的特点有： 1.生物质水分含量较多，燃烧需要较高的 干燥温度和较长的干燥时间，产生的烟气体积 较大，排烟热损失较高。 2.生物质燃料的密度小，结构比较松散， 迎风面积大，容易被吹起，悬浮燃烧的比例大。 3.由于生物质发热量低，炉内温度场偏低， 组织稳定的燃烧比较困难。
循环流化床锅炉原理完整ppt课件
3、分层 床料在流化过程中，较粗较重的颗粒一般在底部，细而轻的颗粒悬浮于
当物料呈湍流床时，沿四周壁面的物料浓度较中心大，并沿壁面向下流动。 而中心区物料颗粒相对稀少(浓度低)，并随气流向上运动。当气流速度再增大 时，沿壁面明显下降的高浓度气—固两相流出现湍动，下降环流与上升中心流 发生掺混，在炉内产生循环。这种物料在炉内掺混循环，称为“内循环”（图 2－20）。
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二、床内压力波动 在鼓泡流化床床层内，压力波动主要是由气泡运动所致。在早期的
一般地说，沿高度方向，整个循环流化床会同时呈现鼓泡流态化、 湍流流态化、快速流态化和气力输送流动型态，然而要正确地划分其界 限是困难的。目前，有关循环流化床锅炉在采用大颗粒和高温时的流体 动力特性研究结果尚很欠缺，有待进一步深化研究。
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三、影响临界流化风速的主要因素分析 临界流化风速与床料粒径、密度和流化气体的物性参数有关。
(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。
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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,。
循环流化床培训教材汇总
前言1第一章CFBB的起源和发展状况 3第一节CFBB的起源 3第二节循环流化床锅炉发展状况 3一、流化床锅炉发展概况 3二、国内CFB锅炉开发应用现状 5第二章CFBB的原理及特点7第一节CFBB的原理 7一、循环流化床的工作原理7二、循环流化床锅炉工作原理8第二节CFBB的特点9一、循环流化床燃烧锅炉的基本特点可概括如下：10二、环流化床锅炉具有许多不替代的优点10第三章CFBB的流体动力特性 12第一节流态化原理12第二节流态化的各种状态12一、初始流态化12二、鼓泡流化床13三、节涌13四、湍流床13五、气力输送与快速床14第三节循环流化床的流态14第四章循环流化床的传热与传质16第一节传热机理简介16第二节影响传热的主要因素16一、床层密度（床层物料浓度）16二、流化速度17三、平均粒径17四、床温17第三节流化床内颗粒与流体的传质17第五章煤在循环流化床内的燃烧过程及燃烧特性18 第一节煤燃烧的各阶段18第二节影响循环流化床燃烧的主要因素19一、床温19二、一二次风比例20三、停留时间20四、旋风分离器21五、燃煤粒度21六、流化风速和循环倍率21第三节循环流化床燃烧方式的优点22一、燃料适应性广22二、负荷调节比大和负荷调节快22第六章脱硫、脱氮机理及排放控制23第一节脱硫机理及排放机理23一、SO2的生成23二、SO2的固定23三、石灰石的有效利用24四、影响脱硫效率的因素24第二节循环流化床中脱氮机理及排放控制25一、NOx的形成25二、影响NOx生成和排放的因素26第七章CFBB的结构、主要设备介绍27第一节布风板27第二节汽包27第三节水冷壁28第四节高温旋风分离器28第五节固体物料回送装置29第六节过热器、再热器及减温器29第七节减温器30第八节省煤器31第九节空预器31第十节燃烧器31第十一节膨胀节32第十二节安全阀32第八章CFBB的辅机 33第一节一次风机33第二节二次风机33第三节高压风机33第四节引风机33第五节除尘器33第六节吹灰装置34第七节给煤设备34第八节给石灰石设备35第九节排渣设备36第九章CFBB的启停及运行37第一节CFBB的启动前检查及启动过程 37第二节锅炉停运41第三节CFBB的运行 42一、CFBB运行调整的主要任务 42二、床温的控制与调整42三、床压的调整43四、燃烧的调整43五、分析炉内结焦及其影响因素44六、参数变化对CFBB运行的影响45第十章CFBB控制与调节 47第一节DCS功能说明：47第二节控制回路简述47一、锅炉主调节控制回路。
循环流化床锅炉基础知识
1) 不再有鼓泡床那样清晰的界面，固体颗粒充面整个上升段空间。 2) 有强烈的物料返混。 3) 床层压降随流化速度和颗粒质量流量变化。 4) 强烈的颗粒返混，颗粒的外部循环和良好的横向混合, 使得整个上升段内温度分布均匀。 5) 通过上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分钟至数小时范围内调节。
第一节 点火启动方式原理及系统构成 第二节 循环流化床锅炉的点火启动
第三节 锅炉升压 第四节 锅炉并列 第五节 正常停炉 第六节 锅炉停炉后检查项目及措施
运行调整篇
…………………………一节 循环流化床锅炉的运行监视调整 第二节 循环流化床锅炉的燃烧调整 第二章 循环流化床锅炉的燃烧调整 第一节 循环流化床锅炉燃烧特点 第二节 循环流化床锅炉的燃烧过程 第三节 循环流化床锅炉的燃烧区域 第四节 循环流化床锅炉燃烧份额及一、二风配比 第五节 循环流化床锅炉对污染物排放控制 第六节 影响循环流化床锅炉燃烧的因素 第三章 循环流化床锅炉运行问题分析 第一节 运行经验及体会 第二节 运行中的问题分析
循环流化床锅炉基础知识 目录
基本原理篇
………………………………………………6
第一章 第一节 第二节 第三节
循环流化床锅炉的基本原理 流态化过程 循环流化床的基本原理 流化床燃烧的原理系统及组成
设备结构及工作原理篇
………………………………8
第一节 炉膛的结构 第二节 布风装置的结构及原理 第三节 旋风分离器结构及工作原理 第四节 返料器的结构及工作原理 第五节 燃料颗粒度与燃料制备系统 第六节 静电除尘器结构及工作原理
挥发份在炉膛内扩散不均匀，造成燃烧不充分和污染物过多。 二. 炉膛的高度 为保证燃料的完全燃烧，燃烧室的高度应满足以下要求: 1) 保证燃料完全燃烧。 2) 有足够的位置布置受热面。 3) 保证脱硫所需的气体最短停留时间。 4) 确保返料器有足够高的料腿高度，保证足够的循环物料正常回送。 5) 与尾部烟道受热面布置所需的高度相协调。 6) 采用自然循环时应保证锅炉在设计压力下有足够的汽水自然循环动力。 三. 炉膛下部燃烧室 1. 循环流化床锅炉采用两段燃烧，燃烧所需空气分为一、二次风分级供给，一次风通过底部 布风板送入炉内，做为流化介质并提供部分燃料燃烧所需要的氧气。二次风分二层由侧墙送 入提供完全燃烧所需要的氧气，并保证一定粒子夹带量。以二次风口为界以上为氧化气氛燃 烧区，以下为还原气氛燃烧区，通常在还原气氛燃烧区布置燃料，石灰石和循环物料入口以 及二次风喷嘴。 2. 燃烧室内水冷壁由耐火材料敷盖，形成卫燃带结构。一方面，减少水冷壁的吸热，为燃料 燃烧提供良好的温度区域，另一方面，有利于防止水冷壁的腐蚀和磨损。 3. 为保证有足够的流化速度，确保锅炉在低负荷下也能良好的床内流化质量。燃烧室底部截 面设计的较小，采取向上渐扩的结构，以防止底部粗颗粒的沉积，减少床料分层和结渣的可 能性，二次风布置在渐扩段内，分二层经 11 个喷嘴送入炉膛。 4. 燃料及循环物料都进入燃烧室内密相区 1) 在炉前沿炉膛宽度方向布置三台螺旋给煤机?325×10，由调速电机带动，落煤口上方设置 了播煤风，由一次风充当。 2) 该炉采取双旋风分离器，两个返料器将循环灰由两个返料口送入下部密相区。 四. 炉膛出口 循环流化床锅炉炉膛出口，对炉膛内气固两相的流体动力特性有很大影响，采用直角转弯型 式的出口，以增加转弯对固体颗粒的分离。 出口烟窗的布置左.右各一个，出口上升管部分采用两联箱在出口固定，左右各有两根立管相 连构成出口部分上升管，留出烟窗的位置，两联箱及出口部分水冷壁由耐火浇注料敷盖，防 止磨损，及烟气短路。
循环流化床基础知识
我国的电力工业是国民经济发展的基础产业，在我国，电力生产主要以燃煤火力发电为主，由于燃煤发电的直接污染较大，特别是SQ、NQ的排放。
SQ的排放是造成酸雨的主要原因，为了通过炉内燃烧技术的改进，降低SQ、NQ 排放量，我国从60年代开始对循环流化床锅炉进行研究，并在90 年代以后和外国公司联合研究并取得了较大有发展，现在循环流化床锅炉已发展成熟并在全国广泛应用。
流化床燃烧设备按流体动力特性分为鼓泡流化床和循环流化床，按工作条件分为常压和增压式流化床。
循环流化床锅炉技术是一种新型的高效低污染清洁的燃烧技术，上世纪70年代的能源危机和越来越突出的环保问题使人们促进了这种燃烧技术的发展。
现在大型循环流化床锅炉的主要炉型有三大流派，分别为：以德国Lurgi 公司为代表的鲁奇型和以美国的Foster Wheeler 、芬兰的Alstorm 公司（两者兼并）为代表的FW Pyroflow 型和德国Babcock 公司的Circofluid 型。
我国东方锅炉厂采用的是FW公司的Pyroflow型的改进型循环流化床锅炉。
北京B&W锅炉厂采用的是德国Babcock公司的架构和技术。
哈尔滨锅炉厂有限责任公司（HBC）与美国PPC奥斯龙技术）以及国内的科研单位合作也开发了自己的大型循环流化床锅炉。
上海锅炉厂引进美国ALSTOM技术、消化吸收自行设计制造了自己的循环流化床锅。
由于国内各大锅炉厂商的参与，我国的大型循环流化床技术已趋于成熟[trade] 第一节循环流化床锅炉的概念循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉（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。
快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。
鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间，形成了一定的理论。
要了解循环流化床锅炉的原理，必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床-湍流床一快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性以及传热特性。
循环流化床锅炉基本知识 (2)
循环流化床锅炉基本知识1锅炉三大额定参数：额定蒸汽温度，额定蒸汽压力，额定蒸发量。
锅炉三大主要参数：主蒸汽温，主蒸汽压，水位。
锅炉三大安全附件：安全阀，压力表，水位计。
2.床料和物料：冷态启动时加入的物料称作床料，把运行中的床料称作物料。
3.物料浓度：是指炉膛内的物料量占整个燃烧区的分量。
4.料层厚度：是指密相区静止时的料层尺寸。
料层厚度大运行时料层差压就高。
5.料层差压：是表征流化床运行时料层高度的物理量，一定的料层高度对应一定的料层差压。
6.炉膛差压：是指稀相区的压力与炉膛出口的压力之差，是表征流化床上部悬浮段物料浓度多少的量。
炉膛差压越高炉膛内的传热系数就越高。
它还是反映返料装置是否正常的参数，返料器堵塞后炉膛差压会突然降低，甚至到零。
7.临界流化风量：当床层由静止状态转变为流化状态时的最小风量，称为临界流化风量。
8.物料循环倍率：由物料分离器捕捉下来的，且返送回炉膛的物料量与给进的燃料量之比。
循环灰越多，循环倍率就越高；在一定范围内燃料颗粒度越低，循环倍率就越高；分离器效率越高，循环倍率就越高；在安全范围内循环倍率越高，回料系统越稳定。
9.锅炉烟气含氧量：直接反映了炉内的燃烧工况，它表示炉内燃料燃烧后的烟气中所含氧量占烟气的百分比，一般为0~20%。
反映了风煤的配比情况，有助于运行人员及时分析发现燃烧异常，合理控制过量空气系数，避免锅炉发生结焦或灭火以及加煤过多等事故的一个重要参数，又被称为运行人员的眼睛。
10.何谓炉膛出口压力，监视炉膛出口压力有何意义？答：是反映炉内动力工况最直接的一个参数依据。
炉内燃烧异常、风煤供给量变化或动力设备异常、外界负荷变化、汽水侧泄漏等，任何一方发生变化都会使炉膛出口压力发生变化。
所以，随时监视炉膛出口压力有着至关重要的意义。
I1底料：点火前在布风板上铺设的一定厚度，一定颗粒级配，一定含碳量的床料，称为底料。
12.高温结焦：床层温度整体较高，而流化正常时结焦。
循环流化床临界流化风速_概述及解释说明
循环流化床临界流化风速概述及解释说明1. 引言1.1 概述循环流化床是一种广泛应用于化工、能源、环境等领域的重要设备。
在循环流化床中，粒子以气体为介质，在床内循环运动，形成了一种特殊的流态，具有优良的传质和传热性能。
而临界流化风速则是循环流化床操作过程中的一个重要参数，它具有着至关重要的作用。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行讨论。
首先，在引言部分对循环流化床临界流化风速进行概述和解释说明。
接下来，将详细介绍循环流化床基本原理以及临界流化风速的定义，以便读者对基本概念有所了解。
然后，我们将探讨该参数在实际应用中的重要性和应用领域，并提出相关应用案例和问题探讨。
接着，我们将进行实验研究与数值模拟的综合分析，通过试验设备和参数设置，并采用数值方法进行模拟验证，得出相应结果并进行深入讨论。
最后，在结论与展望部分总结全文，并指出研究中存在的不足，提出未来研究方向建议。
1.3 目的本文旨在全面综述循环流化床临界流化风速的概念、原理和应用。
通过对其测定方法与技术发展历程的解释说明，以及影响因素及其作用机理的分析，读者将能够更好地理解该参数在工程实践中的作用和意义。
此外，文章还将介绍相关实验研究与数值模拟结果，并进行分析讨论。
通过本文的阅读，读者将获得关于循环流化床临界流化风速的全面了解，并对未来的研究方向有所启示。
2. 循环流化床临界流化风速概述2.1 循环流化床基本原理循环流化床是一种特殊的粒态流体化工艺，通过将颗粒物料与气体在适当条件下混合并以环状形式循环流动，实现固液、固气之间的物质传递和能量传递。
循环流化床具有较高的传热和传质效率，广泛应用于颗粒物料的干燥、煤燃烧和催化裂化等过程中。
2.2 临界流化风速定义临界流化风速是指在不同的操作条件下，循环流化床内颗粒物料开始发生完全混动状态所需要的最小气体进口速度。
当气体进入循环流化床时，一开始会出现分层现象，即气固两相不能充分混合。
只有当气体进口速度超过临界流化风速时，床内颗粒物料才能开始展示均匀、快速而有效的混动状态。
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2015年12月3日
一、颗粒浓度分布
2.
颗粒浓度的轴向分布（三种基本类型）
（3）C型分布
特征：出口处颗粒浓度轴向分布逆转，呈现上浓下稀 趋势；远离出口的下方呈上稀下浓分布；全床整体沿 轴向出现中间空隙大、两端空隙小的反C型分布
原因：采用气垫直角弯头出口，对气固两相流产生较 强约束效应——气体由垂直运动急转成水平运动，颗 粒在惯性作用下冲向气垫封头，受阻后折流向下，一 部分被气流带出，另一部分沿床壁面向下，与向上颗 粒碰撞后再与两相流融合
（2）上部稀相区（快速流化床）
a. 形成原因：气体高速流动+二次风→ε↑↑→典型稀 相区：u0>ut，颗粒夹带量很大→快速流化床甚至 密相气力输送 b. 结构特点：发生转相过程，稀相成连续相，浓相 颗粒絮状聚集物成分散相
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2015年12月3日
2015年12月3日
一、颗粒浓度分布
1.
各种流态化形态下的颗粒浓度分布
循环流化床锅炉设备及系统
2015年12月3日
第二章 循环流化床的基本理论
第一节
第二节 第三节
循环流化床中的基本概念
流态化及其典型形态 循环流化床的流体动力特性
第四节
临界流化速度及床层阻力特性
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循环流化床锅炉燃烧特点
特殊气固两相流动体系 高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环 高强度的热量、质量和动量传递
（4）颗粒混返（固体物料内循环） a. 小颗粒随气流上升，部分碰撞下落，总趋 势向上 b. 大颗粒中心处上升，一定高度时在边壁处 下落 c. 床层各截面上，颗粒平均速度沿轴向增大 直至趋于恒定（床层足够高） d. 若R一定，平均颗粒速度随u0增大而增大； 若风速一定，R对颗粒平均速度影响较小
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（4）回料系统的可靠性 送灰器的运行状况→结焦或堵塞、回料风压过低→Gh↓
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六、夹带和扬析
1. 2.
夹带：气流从床层中带走固体颗粒 扬析：从混合物中分离和带走细粉
2015年12月3日
2015年12月3日
六、夹带和扬析
3.
夹带、扬析的重要性
合理组织燃烧和传热 保证足够的循环物料 烟气中灰尘达到排放标准
（2）颗粒密度ρp（kg/m3） 单个颗粒的质量与其体积的比值
2015年12月3日
二、固体颗粒的物理特性
2. 空隙率
（1）固定床空隙率ε0
床料或物料自然堆放时，在堆积总体积为Vm的颗粒体中，颗粒间的空 隙占总体积的份额 Vg Vg 0 1 d Vm Vg V p p
（3）气固两相流局部流动不均 a. 按颗粒运动速度分布划分：底部加速区 （颗粒在气流曳力作用下垂直方向速度由零 加速）和充分发展区（颗粒最终稳定速度） b. 任一床层截面，运行风速升高或颗粒循环 流率减小，颗粒截面平均速度增大
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2015年12月3日
一、颗粒浓度分布
1.
各种流态化形态下的颗粒浓度分布
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曳力
气体对颗粒表面的粘滞力在流动方向上的分力，与气体的黏性和固体 的表面性质有关
气体对颗粒的压力在流动方向上的分力，与颗粒的粒径和迎流横截面 积有关
→气体速度较低，气体以层流方式绕颗粒两侧，黏性力 流速大，漩涡，压力成为主导
2015年12月3日
四、颗粒终端速度
4. 说明
2 与颗粒有相同体积的球 体表面积 d v ＝ 颗粒实际表面积 S
dv—等体积球直径（mm）；S——颗粒表面积（mm2）
（2）作用：表征颗粒的实际形状接近球形的程度
（3）特征：球形颗粒的球形度为φ＝1，φ值越大，颗粒形状越接近 于球形
2015年12月3日
2015年.
输送分离高度（TDH，Transport Disengaging Height）
粗颗粒ut> u0 →经过一定的分离高度后重新返回床层 细颗粒ut< u0 →被夹带出床体 自由空域内所有粗颗粒都能返回床层的最低高度（高度从床层界面算起）定 义为TDH。
2015年12月3日
第二节 流态化及其典型形态
一、流态化
1.
流态化现象
固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的现象（气体和液 体作为流化介质）
2.
流态化
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
3、气固流态化
在流化床锅炉燃烧中，流化介质为气体，固体煤颗粒及其燃烧 后的灰渣被流化
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一、流态化
4.
（1）经验性准则方程式确定CD（颗粒团运动具有随机性） （2）ut与umf间的关系 ut也可理解为当上升气流速度大到恰好能将固体颗粒浮起并维持静止不 动时的气流速度（尺寸和密度较大的颗粒具有较高的ut） （3）流态化操作：u0≤ut （4）ut/umf——流化床操作性能
大→流态化操作速度的可调节范围宽，改变u0不会明显影响流化床的稳定操作，同时 可供选择的操作速度范围也较宽，有利于获得最佳流态化操作气速 较小→操作灵活性较差 最大允许床高判据：流体通过床层存在ΔP，P低引起流速的增加→床层的Hmax就是底 部刚开始流化而顶部刚好达到ut时的床高。
流化床具有的类似流体的性质主要表现在如下方面：
（1）任一高度静压近似于此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量 （2）液面特性 （3）小孔射流 （4）浮力定律 （5）连涌效应
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二、固体颗粒的流态化性能与颗粒分类
2015年12月3日
2015年12月3日
三、流态化的典型形态
（3）静止床料层厚度 350～600mm
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一、循环流化床中的固体颗粒
2. 物料
（1）定义 （2）成分 （3）循环物料 （4）废料
飞灰 炉渣
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二、固体颗粒的物理特性
1. 堆积密度与颗粒密度——ρd <ρp
（1）堆积密度ρd（kg/m3） 固体颗粒不加任何约束自然堆放时单位体积的质量
u0＞8m/s，ε=0.75～0.95 ——快速床
2015年12月3日
2015年12月3日
四、颗粒终端速度
1. 受力分析
（1）重力
（2）浮力
→二者之差是使颗粒发生下落的动力
（3）摩擦阻力
2015年12月3日
四、颗粒终端速度
2. 颗粒的终端速度（终端沉降速度、自由沉降速度）ut
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。当速度增加到 某一数值时，颗粒受到的阻力、重力和浮力将达到平衡，也即空气对 颗粒的阻力等于颗粒的浮重（重力与浮力之差）时，颗粒将以等速度 向下运动
1. 2.
固定床 鼓泡流态化 （聚式流化）
3.
4.
紊流流态化
快速流态化
5.
6.
密相气力输送
稀相气力输送
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2015年12月3日
三、流态化的典型形态
7.
不正常的流化状态
（1）沟流 —— 不仅降低固体颗粒流化质量，使料层容易产生结焦，且影响 炉内传热、燃烧的稳定性
（2）腾涌（节涌 —— 发生腾涌时，床面以某种有规律的频率上升、破裂， 风压剧烈波动，燃烧不稳定，在床料断层下部易引起结焦
二、固体颗粒的物理特性
4、燃料筛分和燃料颗粒特性
（1）燃料筛分
含义：燃料颗粒粒径大小的分布范围 分类及应用
宽筛分——V较高的煤 窄筛分——V较低的无烟煤、煤矸石
（2）燃料颗粒特性（燃料的粒比度）
燃料中各种粒径的颗粒占总质量的份额之比
（3）颗粒特性曲线
定义：原煤经过碎煤机破碎后各粒径大小是连续的，按着粒比度在坐标图上 作出的是一条连续的曲线 作用：比燃煤筛分、粒比度更确切，是选择制煤设备和锅炉运行的重要参数
2015年12月3日
第一节 循环流化床锅炉的燃料
一、循环流化床中的固体颗粒 二、固体颗粒的物理特性
三、流化速度
四、颗粒终端速度 五、物料循环倍率 六、夹带和扬析
2015年12月3日
一、循环流化床中的固体颗粒
1. 床料
（1）定义 （2）成分
燃煤 灰渣 石灰石粉 沙子、铁矿石、石英砂
2015年12月3日
第三节 循环流化床的流体动力特性
循环流化床装置
下部颗粒密相区和上部上升段稀相区的循环流化床、气固物料分离装 置、固体物料回送装置等三个部分组成的闭路循环系统
研究流动特性，分析床内的颗粒浓度、压力和气流速度等的分布 →掌 握炉内流动、燃烧、传热、污染控制
2015年12月3日
一、颗粒浓度分布
2015年12月3日
三、流化速度
2. 临界流化速度umf（m/s）
（1）定义 使颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低气流速度
（2）含义 当床层ΔP等于床层颗粒G时对应的流化速度
2015年12月3日
u0、ε和流化状态间的关系