循环流化床锅炉工作原理.doc

环流化床锅炉工作原理1循环流化床锅炉的工作原理及其特点3循环流化床锅炉的工作原理5环流化床锅炉工作原理 固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程，称为流化过程。流化过程用于燃料燃烧，即为流化燃烧，其炉子称为流化床锅炉。循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型，它与鼓泡床锅炉的最大区别在于炉内流化风速较高（一般为48m/s），在炉膛出口加装了气固物料分离器。被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒，经分离器分离后，再送回炉内循环燃烧。循环流化床锅炉可分为两个部分：第一部分由炉膛（快速流化床）、气固物料分离器、固体物料再循环设备和外置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与其它常规锅炉相近。 循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量。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。 循环流化床燃烧锅炉的基本技术特点： (1)低温的动力控制燃烧 循环流化床燃烧是一种在炉内使高速运动的烟气与其所携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触，并具有大量颗粒返混的流态化燃烧反应过程；同时，在炉外将绝大部分高温的固体颗粒捕集，并将它们送回炉内再次参与燃烧过程,反复循环地组织燃烧。显然，燃料在炉膛内燃烧的时间延长了。在这种燃烧方式下，炉内温度水平因受脱硫最佳温度限制，一般850左右。这样的温度远低于普通煤粉炉中的温度水平，并低于一般煤的灰熔点，这就免去了灰熔化带来的种种烦恼。这种“低温燃烧”方式好处甚多，炉内结渣及碱金属析出均比煤粉炉中要改善很多，对灰特性的敏感性减低，也无须很大空间去使高温灰冷却下来，氮氧化物生成量低，可于炉内组织廉价而高效的脱硫工艺，等等。从燃烧反应动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧反应控制在动力燃烧区(或过渡区)内。由于循环流化床锅炉内相对来说温度不高，并有大量固体颗粒的强烈混合，这种情况下的燃烧速率主要取决于化学反应速率，也就是决定于温度水平，而物理因素不再是控制燃烧速率的主导因素。循环流化床锅炉内燃料的燃尽度很高，通常，性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可达9599以上。 高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程 从图3中可看出，循环流化床锅炉内的固体物料（包括燃料、残炭、灰、脱硫剂和惰性床料等）经历了由炉膛、分离器和返料装置所组成的外循环。同时在炉膛内部因壁面效应还存在着内循环，因此循环流化床锅炉内的物料参与了外循环和内循环两种循环运动。整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种形式的循环运行的动态过程中逐步完成的。 高强度的热量、质量和动量传递过程 在循环流化床锅炉中，大量的固体物料在强烈湍流下通过炉膛，通过人为操作可改变物料循环量，并可改变炉内物料的分布规律，以适应不同的燃烧工况。在这种组织方式下，炉内的热量、质量和动量传递过程是十分强烈的，这就使整个炉膛高度的温度分布均匀。 循环流化床锅炉的优点。 燃料适应性广 这是循环流化床锅炉的主要优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅占床料的13，其余是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣等。因此，加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。由于床内混合剧烈，这些灼热的灰渣颗粒实际上起到了无穷的“理想拱”的作用，把煤料加热到着火温度而开始燃烧。在这个加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几，因而对床层温度影响很小，而煤颗粒的燃烧，又释放出热量，从而能使床层保持一定的温度水平，这也是流化床一般着火没有困难，并且煤种适应性很广的原因所在。 燃烧效率高 循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高，通常在9599范围内，可与煤粉锅炉相媲美。循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点：气固混合良好；燃烧速率高，其次是飞灰的再循环燃烧。 高效脱硫 由于飞灰的循环燃烧过程，床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内再利用；另外，已发生脱硫反应部分，生成了硫酸钙的大粒子，在循环燃烧过程中发生碰撞破裂，使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。这样循环流化床燃烧与鼓泡流化床燃烧相比脱硫性能大大改善。当钙硫比为1.52.0时，脱硫率可达8590。而鼓泡流化床锅炉，脱硫效率要达到8590 ，钙硫比要达到34，钙的消耗量大一倍。与煤粉燃烧锅炉相比，不需采用尾部脱硫脱硝装置，投资和运行费用都大为降低。 氮氧化物（NOX）排放低 氮氧化物排放低是循环流化床锅炉另一个非常吸引人的特点。运行经验表明，循环流化床锅炉的NOX排放范围为50150ppm或40120mg/MJ。循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生成NOX ；二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为NOX ，并使部分已生成的NOX得到还原。 (5)燃烧强度高，炉膛截面积小 炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点。其截面热负荷约为3.54.5MW/m2，接近或高于煤粉炉。同样热负荷下鼓泡流化床锅炉需要的炉膛截面积要比循环流化床锅炉大23倍。 负荷调节范围大，负荷调节快 当负荷变化时，只需调节给煤量、空气量和物料循环量，不 必像鼓泡流化床锅炉那样采用分床压火技术。也不象煤粉锅炉那样，低负荷时要用油助燃，维持稳定燃烧。一般而言，循环流化床锅炉的负荷调节比可达（34）：1。负荷调节速率也很快，一般可达每分钟4。 易于实现灰渣综合利用 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1），属于低温烧透，易于实现灰渣的综合利用，如作为水泥掺和料或做建筑材料。同时低温烧透也有利于灰渣中稀有金属的提取。 床内不布置埋管受热面 循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面，因而不存在鼓泡流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问题。此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉、结焦处理时间短，可以长时间压火等。 燃料预处理系统简单 循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。 给煤点少 循环流化床锅炉的炉膛截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少。既有利于燃烧，也简化了给煤系统。循环流化床锅炉的工作原理及其特点一、工作原理1液态化过程流态化是固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的一种状态 固体颗粒、流体以及完成化介质为气体，固体颗粒以及煤燃烧后的灰渣（床料）被流化，称为气固流态化。流化床锅炉与其他类型燃烧锅炉的根本区别在于燃料处于流态化运动状态，并在流态化过程中进行燃烧。当气体通过颗粒床层时，该床层随着气流速度的变化会呈现不同的流动状态。随着气体流速的增加，固体颗粒呈现出固定床、起始流化态、鼓泡流化态、节涌、湍流流化态及气力输送等状态。2宽筛分颗粒流态化时的流体动力特性 （1）在任意高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量。（2）无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状。（3）床内固体颗粒可以向流体一样从底部或者侧面的孔口中排出。（4）密度高于床层表观密度（如果把颗粒间的空间体积也看做颗粒体积的一部分，这时单位体积的燃料质量就称为表观密度）的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上。（5）床内颗粒混合良好，因此当加热床层时 ，整个床层的温度基本均匀。3循环流化床锅炉的工作过程在燃煤循环流化床锅炉的燃烧系统中，燃料煤首先被加工成一定粒度范围内的宽筛分煤，然后由给料机经给煤口送入循环流化床密相区进行燃烧，其中许多细颗粒物料将将进入稀相区继续燃烧，并有部分随烟气飞出炉膛。飞出炉膛的大部分细颗粒由固体物料分离器分离后经过返料器送回炉膛，在参与燃烧。燃烧过程中产生的大量高温烟气，流经过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面，进入除尘器进行除尘，最后由引风机排至烟囱进入大气。循环流化床锅炉燃烧在整个炉膛内进行，而且炉膛内具有更高的颗粒浓度，高浓度的颗粒通过床层、炉膛、分离器和返料装置，再返回炉膛，进行多次循环颗粒在循环过程中进行燃烧和传热。锅炉给水首先进入省煤器，然后进入汽包，后经过下降管进入水冷壁。燃料燃烧所产生的热量在炉膛内通过辐射和对流等换热形式由水冷壁吸收，用以加热给水生成汽水混合物。生成的汽水混合物进入汽包，在汽包内进行汽水分离。分离后的水进入下降管继续参与水循环；分离出的饱和蒸汽进入过热器继续加热变为过热蒸汽。锅炉生成的过热蒸汽引入汽轮机做功，将热能转化为汽轮机的机械能。一般125MW以上机组锅炉将布置有再热器，这些机组中的汽轮机高彦刚排气将进入锅炉再热器进行加热，再热后的蒸汽进入汽轮机、低压缸继续做功。4循环流化床锅炉的基本构成循环流化床锅炉可分为两个部分。第一部分由炉膛、气固分离设备、固体物料在循环设备和外置换热器等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分氛围尾部对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与常规火炬燃烧锅炉相近。炉膛炉膛的燃烧以二次风入口为界氛围俩个区。二次风入口以下为大粒子还原气氛燃烧区，二次分入口以上为小粒子氧化气氛燃烧区。分离器分离器循环流化床分离器是循环流化床燃烧系统的关键部分之一。它的形成决定了燃烧系统和锅炉整体布置形式和紧凑性返料装置饭料装置 是循环流化床锅炉的重要部件之一。他的正常运行对燃烧过程的可控性、对锅炉负荷调节性能起决定性作用。外置换热器部分循环流化床锅炉采用外置换热器。外置换热器的作用是，是分离下来的物料部分或全部通过它，并将其冷却到500左右，然后通过返料器送回床内在燃烧。外置换热器可布置省煤器、蒸发器、过热器、再热器等受热面。二、循环流化床锅炉的特点 1循环流化床锅炉的典型工作条件项目 数值项目数值床层温度（）850950床层压降（kPa）612流化速度（ms）48炉内颗粒浓度(kgm15060(炉膛底部)床料粒度（m）100700340(炉膛上部)床料密度（kgm）18002600CaS摩尔比1.53燃料粒度（mm）013壁面传热系数w/(K)130250脱硫剂粒度（mm）022循环流化床燃烧过程的特点循环流化床燃烧是一种在炉内使高温运动的烟气与其所携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触，并具有大量的颗粒返混的流态化燃烧反应过程；同时，在炉外将绝大部分高温的固体颗粒捕集，并将它们送回炉内再次参与燃烧过程，反复循环的组织燃烧。循环流化床锅炉内的固体物料经历了从炉膛、分离器和返料装置返回炉膛的循环运动，整个燃烧过程以及脱硫过程都是在循环运动的动态过程中逐渐完成的。3循环流化床锅炉的优点燃料适应性广燃烧效率高高效脱硫氮氧化物排放低燃烧强度高，炉膛截面积小燃料预处理及给煤系统简单负荷调节范围大，调节速度快易于实现灰渣综合利用4循环流化床锅炉存在的问题循环流化床锅炉的自身缺点有：（1）一氧化二氮的排放较高。 （2）厂用电率高目前我国运行的循环流化床锅炉还存在以下问题：（1）炉膛、分离器以及回送装置及其之间的膨胀和密封问题。 （2）由于设计和施工工艺不当导致的磨损问题。 （3）炉膛温度偏高以及石灰石选择不合理导致的脱硫效率降低问题。 （4）飞灰含碳量高的问题。循环流化床锅炉的工作原理如下：燃煤和空气进入一个流态化燃烧室，发生掺混和着火燃烧，夹带着大量细颗粒物料的烟气在炉膛出口以后的气固分离器中把所夹带的固体物料分离下来，烟气进入尾部受热面，而被分离器收集下来的物料通过返料器被送入燃烧室循环在燃烧。循环流化床锅炉的技术特点：1燃料适应性广在循环流化床锅炉中，燃料仅占床料的3%左右，其余是不可燃的固体颗粒。循环流化床锅炉特殊的流体动力特性使得气固和固固混合非常好，因此燃料进入炉膛后很快与大量床料混合，燃料被迅速加热至着火温度，而同时床层温度没有明显降低。因此所有煤种均可在其中稳定高效燃烧。运行中变换煤种时，燃烧设备和锅炉本体不做任何修改也可取得较高的燃烧效率。2燃烧效率高循环流化床锅炉与其他种类锅炉的根本区别在于燃烧系统。循环流化床锅炉的燃烧系统是由燃烧室,物料收集器和返料器组成。高温物料在气流的夹带下进入物料收集器，被收集下来的物料进入返料器，再经返料器送回燃烧室，进行多次循环燃烧，因此燃烧效率很高。3负荷调节范围大，负荷调节快锅炉运行中经常会出现负荷的变化，当负荷降到70%以下时，其它类型锅炉燃烧率和热效率会明显降低且燃烧很不稳定，有时甚至不能维持正常的燃烧;而循环流化床只需调节给煤量，空气量和返料循环量，故而其负荷可在30%-110%之间调节；此外由于截面风速高和吸热控制容易，循环流化床锅炉负荷调节速率也快，一般可达每分钟4%。4洁净的燃烧技术循环流化床锅炉在炉内加入石灰石，可在炉内进行简单脱硫，当钙硫摩尔比为2时，脱硫效率可达80%以上；由于运行中采用分级送风和低温燃烧，故NOx生成量极低。因此大大减轻sOx与NOx排放量，改善大气与环境质量。5.易于实现灰渣的综合利用循环流化床锅炉属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件是的锅炉的灰渣含炭量低，属于低温烧透，易于实现综合利用。6.床内不布置埋管受热面循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面，因而不存在埋管受热面的磨损问题。此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉容易，且长时间压火之后可直接启动