第一章 绪论(循环流化床技术)
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2020年4月5日
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2020年4月5日
2020年4月5日
2020年4月5日
2020年4月5日
2020年4月5日
中国煤炭资源利用现状
年产量世界第一 能源结构中煤炭占70%以上，火力发电厂年用煤量5亿t
2020年4月5日
循环流化床燃烧技术的产生原因
煤粉燃烧技术对环境的影响不可避免 新技术可实现低温高效燃烧各种燃料（低质高S） 新技术可在燃烧过程中控制SOx和NOx排放
循环流化床锅炉设备及系统
2020年4月5日
第一章 绪论
第一节 循环流化床锅炉的燃料 第二节 循环流化床锅炉的原理及组成 第三节 循环流化床锅炉的特点及主要型式 第四节 循环流化床锅炉的发展概况
2020年4月5日
能源与环境
人类生存和发展的基础
能源利用对环境的破坏
➢ 大气烟尘 ➢ 酸雨 ➢ 全球变暖（温室效应） ➢ O3层破坏
• a. 主要来自成煤植物，含量较少 • b. 燃烧时常呈游离状态逸出，不产生热量 • c. 高温下与氧形成氮的氧化物NOx
➢ （5）硫（S）
• a. 含量一般0.5～3%，高含量5～10% • b. 可燃硫燃烧后形成SO2和少量的SO3——酸雨
2020年4月5日
二、煤的成分和性质
常用的煤质指标
低
大
粗
室燃
高
最小
粉
流化床燃烧 中
较大
ห้องสมุดไป่ตู้
适中
2020年4月5日
固定床燃烧（层燃）
燃料均匀布在炉排上，空气以较低的速度自下而上通过燃料层使其燃烧
2020年4月5日
悬浮燃烧（室燃）
将燃料磨成细粉，用空气通过燃烧器送入炉膛，在空间中作悬浮状燃烧
2020年4月5日
流化床燃烧
燃料被破碎到一定粒度，燃烧所需的空气从布置在炉膛底部的布风板下送入， 燃料既不固定在炉排上燃烧，也不是在炉膛空间内随气流悬浮燃烧，而是在 流化床内进行一种剧烈的、杂乱无章、类似于流体沸腾运动状态的燃烧
1、氮氧化物（NOx）——高温燃烧生成 2、多环芳香烃（PAHs）、二噁英（PCDD、PCDF） 3、粉尘：灰粒子、微量金属、HC、PM 4、SO2——酸雨 5、温室效应——CO2和N2O
2020年4月5日
第二节 循环流化床锅炉的原理及组成
燃烧方式 风速 气流与煤粒间相对速度 煤颗粒
层燃
2020年4月5日
循环流化床锅炉系统及组成
燃烧室 循环灰分离器 飞灰回送装置 外置流化床换热器
2020年4月5日
燃烧室（炉膛）
（1）膜式水冷壁构成 （2）底部布置布风板
（3）两个燃烧区域 （二次风入口为界）
• a. 以下：大颗粒还原气氛 • b. 以上：小颗粒氧化气氛
（4）燃料燃烧、脱硫过程反应区 （5）燃料释热（50%）传递区——布置有受热面
2020年4月5日
鼓泡流化床（第一代）燃烧的缺点
（1）细燃料颗粒未燃尽带出→燃烧效率不高，脱硫反应钙利用率低 （2）床内颗粒水平方向湍动较慢→不利燃料播散→影响床内燃料的均匀分布
和燃烧效果→给煤点布置过多 （3）床内埋管受热面磨损速度过快
2020年4月5日
循环流化床（第二代）燃烧的基本原理
• b. 惯性 —— 通过急速改变气流方向，使气流中的 颗粒由于惯性效应而于气流轨迹脱离 特点：结构更简单、易于匹配、阻力小； 分离效率低
2020年4月5日
2020年4月5日
第一节 循环流化床锅炉的燃料
一、燃料的种类 二、煤的成分和性质 三、燃料燃烧对人体健康与环境的影响
2020年4月5日
一、燃料的种类
定义
➢ （1）在燃烧过程中能够发出热量并能以各种方式加以利 用（机械能、热能、光能、化学能、电磁能）的可燃物质
➢ （2）作为燃料需具备的条件
2020年4月5日
循环灰分离器
（1）形式：决定燃烧系统和锅炉整体布置的形式和紧凑性
（2）性能：影响燃烧室空气动力特性、传热特性、飞灰循环、燃烧效率、锅炉出力和 蒸汽参数、锅炉负荷调节范围、启动t、散热损失、脱硫剂脱硫效率和利用率、锅炉系 统维修费用
（3）种类
• a. 高温旋风 —— 利用旋转含灰气流产生的 离心力将灰颗粒从气流中分离 特点：结构简单、分离效率高； 阻力较大，布置欠紧凑—>大型锅炉
➢ （1）水分（M）——不可燃成分
• a. 来源：外部水分、内部水分、化合水分 • b. 危害：水分吸热降低炉膛T→锅炉效率下降
➢ （2）灰分（A）——煤完全燃烧后的矿物质的固体残余物
• a. 来源：成煤植物本身矿物质、外来矿物杂质 开采运输过程中掺杂
• b. 危害：煤发热量降低、影响煤的着火和燃烧 污染锅炉受热面→传热降低、磨损增加
➢ （3）挥发分（V）——隔绝空气条件下，将煤加热到850℃左右，从 煤中分解出来的液体和气体产物
➢ （4）发热量（热值）
• a. 定义：单位质量的煤完全燃烧后所释放的热量（kJ/kg） • b. 分类：高位发热量Qgr.p、低位发热量Qnet.p
2020年4月5日
三、燃料燃烧对人体健康与环境的影响
• 能够产生大量热能和高温 • 成本低廉 • 具有大量来源的可燃有机物质
2020年4月5日
2020年4月5日
一、燃料的种类
分类
➢ （1）按获得的途径
• 天然燃料 • 人造燃料
➢ （2）按物态
• 固体 • 液体 • 气体
➢ （3）按资源蕴藏能量的高低
• 一般 • 特殊（核燃料、火箭燃料）
2020年4月5日
（1）床料在流化状态下进行燃烧 →床内颗粒水平方向湍动较快→利 于入炉燃料播散
（2）炉膛下部：粗颗粒 炉膛上部：细颗粒
（3）循环灰分离器：将烟气中的 高温细固体颗粒分离收集，送回炉 膛→一次未燃尽而飞出炉膛的颗粒 可以再次循环燃烧，大大提高燃尽 率；脱硫剂可在炉内实现多次循环， 脱硫效率得到提高
一、燃料的种类
循环流化床所用燃料
➢ （1）劣质煤、高S煤、废弃物 ➢ （2）燃料适应性好的原因
• 燃料着火条件方面 • 锅炉本体构造方面
2020年4月5日
二、煤的成分和性质
煤的元素组成——由多种有机物质和无机物质混合组成
➢ （1）碳（C）——有机质的主导成分，最主要的可燃物质 ➢ （2）氢（H）——重要的可燃物质 ➢ （3）氧（O）——不可燃元素，与氢化合成水，消耗热量 ➢ （4）氮（N）
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2020年4月5日
2020年4月5日
中国煤炭资源利用现状
年产量世界第一 能源结构中煤炭占70%以上，火力发电厂年用煤量5亿t
2020年4月5日
循环流化床燃烧技术的产生原因
煤粉燃烧技术对环境的影响不可避免 新技术可实现低温高效燃烧各种燃料（低质高S） 新技术可在燃烧过程中控制SOx和NOx排放
循环流化床锅炉设备及系统
2020年4月5日
第一章 绪论
第一节 循环流化床锅炉的燃料 第二节 循环流化床锅炉的原理及组成 第三节 循环流化床锅炉的特点及主要型式 第四节 循环流化床锅炉的发展概况
2020年4月5日
能源与环境
人类生存和发展的基础
能源利用对环境的破坏
➢ 大气烟尘 ➢ 酸雨 ➢ 全球变暖（温室效应） ➢ O3层破坏
• a. 主要来自成煤植物，含量较少 • b. 燃烧时常呈游离状态逸出，不产生热量 • c. 高温下与氧形成氮的氧化物NOx
➢ （5）硫（S）
• a. 含量一般0.5～3%，高含量5～10% • b. 可燃硫燃烧后形成SO2和少量的SO3——酸雨
2020年4月5日
二、煤的成分和性质
常用的煤质指标
低
大
粗
室燃
高
最小
粉
流化床燃烧 中
较大
ห้องสมุดไป่ตู้
适中
2020年4月5日
固定床燃烧（层燃）
燃料均匀布在炉排上，空气以较低的速度自下而上通过燃料层使其燃烧
2020年4月5日
悬浮燃烧（室燃）
将燃料磨成细粉，用空气通过燃烧器送入炉膛，在空间中作悬浮状燃烧
2020年4月5日
流化床燃烧
燃料被破碎到一定粒度，燃烧所需的空气从布置在炉膛底部的布风板下送入， 燃料既不固定在炉排上燃烧，也不是在炉膛空间内随气流悬浮燃烧，而是在 流化床内进行一种剧烈的、杂乱无章、类似于流体沸腾运动状态的燃烧
1、氮氧化物（NOx）——高温燃烧生成 2、多环芳香烃（PAHs）、二噁英（PCDD、PCDF） 3、粉尘：灰粒子、微量金属、HC、PM 4、SO2——酸雨 5、温室效应——CO2和N2O
2020年4月5日
第二节 循环流化床锅炉的原理及组成
燃烧方式 风速 气流与煤粒间相对速度 煤颗粒
层燃
2020年4月5日
循环流化床锅炉系统及组成
燃烧室 循环灰分离器 飞灰回送装置 外置流化床换热器
2020年4月5日
燃烧室（炉膛）
（1）膜式水冷壁构成 （2）底部布置布风板
（3）两个燃烧区域 （二次风入口为界）
• a. 以下：大颗粒还原气氛 • b. 以上：小颗粒氧化气氛
（4）燃料燃烧、脱硫过程反应区 （5）燃料释热（50%）传递区——布置有受热面
2020年4月5日
鼓泡流化床（第一代）燃烧的缺点
（1）细燃料颗粒未燃尽带出→燃烧效率不高，脱硫反应钙利用率低 （2）床内颗粒水平方向湍动较慢→不利燃料播散→影响床内燃料的均匀分布
和燃烧效果→给煤点布置过多 （3）床内埋管受热面磨损速度过快
2020年4月5日
循环流化床（第二代）燃烧的基本原理
• b. 惯性 —— 通过急速改变气流方向，使气流中的 颗粒由于惯性效应而于气流轨迹脱离 特点：结构更简单、易于匹配、阻力小； 分离效率低
2020年4月5日
2020年4月5日
第一节 循环流化床锅炉的燃料
一、燃料的种类 二、煤的成分和性质 三、燃料燃烧对人体健康与环境的影响
2020年4月5日
一、燃料的种类
定义
➢ （1）在燃烧过程中能够发出热量并能以各种方式加以利 用（机械能、热能、光能、化学能、电磁能）的可燃物质
➢ （2）作为燃料需具备的条件
2020年4月5日
循环灰分离器
（1）形式：决定燃烧系统和锅炉整体布置的形式和紧凑性
（2）性能：影响燃烧室空气动力特性、传热特性、飞灰循环、燃烧效率、锅炉出力和 蒸汽参数、锅炉负荷调节范围、启动t、散热损失、脱硫剂脱硫效率和利用率、锅炉系 统维修费用
（3）种类
• a. 高温旋风 —— 利用旋转含灰气流产生的 离心力将灰颗粒从气流中分离 特点：结构简单、分离效率高； 阻力较大，布置欠紧凑—>大型锅炉
➢ （1）水分（M）——不可燃成分
• a. 来源：外部水分、内部水分、化合水分 • b. 危害：水分吸热降低炉膛T→锅炉效率下降
➢ （2）灰分（A）——煤完全燃烧后的矿物质的固体残余物
• a. 来源：成煤植物本身矿物质、外来矿物杂质 开采运输过程中掺杂
• b. 危害：煤发热量降低、影响煤的着火和燃烧 污染锅炉受热面→传热降低、磨损增加
➢ （3）挥发分（V）——隔绝空气条件下，将煤加热到850℃左右，从 煤中分解出来的液体和气体产物
➢ （4）发热量（热值）
• a. 定义：单位质量的煤完全燃烧后所释放的热量（kJ/kg） • b. 分类：高位发热量Qgr.p、低位发热量Qnet.p
2020年4月5日
三、燃料燃烧对人体健康与环境的影响
• 能够产生大量热能和高温 • 成本低廉 • 具有大量来源的可燃有机物质
2020年4月5日
2020年4月5日
一、燃料的种类
分类
➢ （1）按获得的途径
• 天然燃料 • 人造燃料
➢ （2）按物态
• 固体 • 液体 • 气体
➢ （3）按资源蕴藏能量的高低
• 一般 • 特殊（核燃料、火箭燃料）
2020年4月5日
（1）床料在流化状态下进行燃烧 →床内颗粒水平方向湍动较快→利 于入炉燃料播散
（2）炉膛下部：粗颗粒 炉膛上部：细颗粒
（3）循环灰分离器：将烟气中的 高温细固体颗粒分离收集，送回炉 膛→一次未燃尽而飞出炉膛的颗粒 可以再次循环燃烧，大大提高燃尽 率；脱硫剂可在炉内实现多次循环， 脱硫效率得到提高
一、燃料的种类
循环流化床所用燃料
➢ （1）劣质煤、高S煤、废弃物 ➢ （2）燃料适应性好的原因
• 燃料着火条件方面 • 锅炉本体构造方面
2020年4月5日
二、煤的成分和性质
煤的元素组成——由多种有机物质和无机物质混合组成
➢ （1）碳（C）——有机质的主导成分，最主要的可燃物质 ➢ （2）氢（H）——重要的可燃物质 ➢ （3）氧（O）——不可燃元素，与氢化合成水，消耗热量 ➢ （4）氮（N）