第5-4流化床燃烧方式及其设备

1、54流化床熄灭方式及其设备一、流化床熄灭简介 流化床具有流体的性质主要表达在以下几点： (1) 任一高度处的静压近似等于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的分量； (2) 无论床层如何倾斜，床外表总是坚持程度，床层的外形也坚持容器的外形； (3) 床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出； (4) 密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密度小的物领会浮在床面上； (5) 床内颗粒混合良好，当加热床层时，整个床层的温度根本均匀。随着气流速度的添加，固体颗粒分别呈现固定床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床和气力保送形状。 1921年，德国人温克勒Winkler进展了这样的实验：将熄灭产

2、生的烟气引入一装有焦炭颗粒的炉室的炉底，察看到固体颗粒因受气体的阻力而被提升，整个颗粒系统看起来就像沸腾的液体。这个小实验标志着流态化工艺的开场。因此，流态化(简称流化)技术于20世纪20年代初在德国首先运用于工业。以后，流化技术在美国、法国和英国等兴隆国家均开场研讨开发和运用。至40年代，流化技术几乎在各工业部门(如石油、化工、冶炼、粮食、医药等)中都有运用。20世纪60年代开场，流化床被用于煤的熄灭，并且很快成为三种主要熄灭方式即固定床熄灭、流化床熄灭和悬浮熄灭之一。流化床熄灭过程的实际和实际也大大推进了流态化学科的开展。目前流化床熄灭已成为流态化的主要运用领域之一，并愈来愈得到人们的注重

3、。流化床熄灭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，按任务条件又可分为常压和增压流化床锅炉。这样流化床熄灭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运用，增压循环流化床锅炉正在工业示范阶段。我国从1964年起，不断不同规模地进展着沸腾炉的研讨和实际，获得了一定的成果。目前全国运用的沸腾炉已为数不少，蒸发量小至0.5th，大到130th，能燃用各种各样的劣质燃料。我国对循环流化床的研讨是从50年代末在中科院化学冶金研讨所开场的。以后，特别是在80年代以来，国内各主要高等院校和研讨所也相继开场循环流化床的研讨开发任

4、务。 随着燃煤结合循环发电技术的迅速开展，煤气化得到注重，流化床煤气化安装是三种主要气化安装之一(另两种煤气化安装分别为固定床气化安装和夹带流气化安装)。流化床煤气化安装按流动特性和任务压力也可分为常压鼓泡流化床煤气化安装、常压循环流化床煤气化安装、增压鼓泡流化床煤气化安装和增压循环流化床煤气化安装。流化床熄灭方式是一种介乎层状熄灭和悬浮熄灭之间的熄灭方式。它具有高传热率、高热强度、燃料顺应性极强、能有效地脱硫除硝等系列优点，遭到各国的高度注重。但在开展流化床熄灭锅炉过程中，由于国情不同，研讨和运用的偏重点也颇不一样。例如，我国重点在于燃用劣质煤，英国在于利用埋管的高效传热和炉膛热强度高的特点

5、来减小大容量锅炉的体积和降低本钱，而美国那么偏重于维护环境，控制SOx和NOx的排放。随着技术的提高，上述各自不同的偏重点曾经得到兼顾。二、鼓泡流化床熄灭方式及其设备1. 鼓泡流化床的特征在流化床中，当燃料颗粒上下翻腾，好像液体沸腾时，此时的流化床又称为“沸腾床，沸腾熄灭就是取这种形状而任务的。由于此时的沸腾床中有大量的气泡，因此又称为鼓泡流化床。3. 几种异常沸腾床当沸腾炉的设计和运转操作不当时，会出现一些使沸腾床任务极端恶化的异常沸腾床。常见的异常沸腾床有以下几种 ：图9-8异常的沸腾床 a)气泡 b)节涌 c)沟流 d)分层 4. 沸腾炉内的熄灭沸腾炉的熄灭，具有一系列的优越条件：(a)

6、 床中坚持着很厚的灼热料层，相当于一个很大的蓄热池，新参与的燃料大约只占5。由于床层内固体颗粒之间的猛烈扰动和混合，新燃料迅速遭到剧烈而稳定的加热，从而使任何难以引燃的燃料得以迅速着火熄灭。 (b) 正由于炉内存在着很厚的料层，而且这些炉料又不断进展上下循环翻腾，因此大大地增长了燃料颗粒在沸腾床内的停留时间。保证燃尽。 (c) 空气和颗粒的相对速度较大，同时扰动猛烈，因此空气和燃料的接触和混合比较完善。大量气泡的存在，将整个沸腾床分隔为气泡相和颗粒相。气泡内包含的燃料颗粒极少，约为床层中颗粒的0.2%1.0%左右，而气泡以外的颗粒那么处于浓度最大的临界沸腾形状。虽然气泡相和颗粒相之间存在着一定

7、程度的物质交换，但是相对于两者浓度的宏大差别来说，气泡的存在，特别是大气泡的出现就意味着这部分气体的某种程度的短路，从而恶化了气固二相的接触。沸腾床熄灭的不利条件是熄灭的温度受限制。过高的炉温会导致燃料的结渣，从而破坏了流化床的任务。通常，沸腾床的平均温度控制在燃料灰分的开场变形温度()以下200，约为850950左右，因此属于低温熄灭，熄灭温度低虽然会减慢熄灭的化学反响速度，但是根据目前某些分析可知，对于在沸腾炉中熄灭的0.28 mm的燃料颗粒而言，当平均床温为900950时，它的熄灭速度不是取决于熄灭的化学反响速度，而是取决于气体的分散速度，包括氧气从两相交界面由气泡相分散到颗粒相，以及氧

8、气在颗粒相中分散到每个熄灭着的燃料颗粒 。采取下述措施对强化熄灭有利： (a) 防止部分碳量过分集中。为此，可采用多点给煤，最好运用气力给煤安装。 (b) 减小床层中的气泡直径。为此，应采用诸如小孔风帽构造等。 (c) 减小燃料颗粒直径，即应采用比较细的燃料。 5. 沸腾层中的传热 根据稳定形状的热平衡计算可知，当沸腾层坚持9501000时，需求从床层中汲取走的热量占燃料熄灭后所放出热量的4555%。否那么，床层温度就会升高而呵斥结渣。但是，大家知道，沸腾层的容积是不大的，可见沸腾层中埋管受热面的传热是极其剧烈的。 沸腾层中热交换的重要特点是床层温度场很均匀，和具有很高的传热系数。前一点是由于

9、沸腾层内的扰动和混合很猛烈所致，后一点那么完全在于运动着的固体颗粒的作用结果。传热系数可达230290W(m2K)，甚至更高，而普通对流系统的传热系数那么要低得多。对比实验阐明，沸腾床的传热系数为固定床(相当于沸腾前的埋管传热)的10倍，为空管(即无固体颗粒时)的75100倍。根据这一现实，人们作出了种种想象，并提出了这类传热的各种物理模型。惋惜根据这些实际所推导出来的计算公式，由于其准确度较差。这阐明至今对沸腾层传热机理的认识仍不非常深化。 影响沸腾床传热系数K的主要要素有：(a) 空截面气流速度。当气流速度增高时，固体颗粒的运动速度加快，对传热起了促进作用。但是这时床层体积膨胀，颗粒浓度减

10、小，因此减少了颗粒对管壁的碰撞，这又对传热不利。实验阐明，这二个相反的影响程度在不同的气流速度下是不同的。在开场沸腾以后，起初添加气流速度时，由于沸腾猛增，颗粒速度添加很快，其影响超越了浓度的降低，因此传热系数不断增大。至假液化系数W=25时，到达最大。在这以后再增大气流速度时，颗粒浓度减小的影响占了主要，因此传热系数就开场减小。普通在沸腾炉任务的气流速度范围内(0.51.0ms)，传热系数的变化是不大的。 (b) 颗粒尺寸。燃料颗粒尺寸减小，颗粒团的尺寸也随之减小，这就导致流动阻力减小，颗粒团的转移速度和频率添加，因此传热系数增大。有实验发现，沸腾床上半部的传热系数要比下半部的高出20左右。

11、能够就是由于沸腾床上半部中细颗粒较多所致。不过，颗粒尺寸的影响是有一定限制的，过分减小颗粒尺寸对提高传热系数无多大作用。对于宽筛分燃料来说，颗粒尺寸对传热系数的影响更为复杂。(c) 埋管的几何特性。减小埋管的横向节距和管子直径，以及添加管子排数会妨碍颗粒的沸腾运动或使管壁与颗粒的接触变差，因此导致传热系数的降低。(d) 沸腾床温度。床温变化主要影响传热的辐射部分。随着床温的升高，辐射传热加强，这部分传热所占的份额也添加。固体颗粒尺寸增大时，气泡尺寸会增大，辐射传热量所占的份额也添加。后者普通占1030左右。根据实验测定，在采用风帽型布风安装的沸腾床中，对于垂直埋管，其传热系数K=230270W

12、(m2K)，对于倾斜式埋管，K270290W(m2K)。 7. 沸腾炉的构造特点(1) 布风安装 沸腾炉的炉篦在流态化技术上称为布风安装，其作用和构造都和普通火床炉的炉篦有所不同。沸腾炉布风安装的主要作用是均匀地分配气体，使空气沿炉膛底部截面均匀地进入炉内，以保证燃料颗粒的均匀流化。只需在停沸的形状下，才需求起支承燃料的作用。 布风安装是沸腾炉的关键部件。沸腾床的流化质量，也就是沸腾炉任务的好坏，在很大程度上取决于布风安装的构造。 目前在沸腾炉中运用最广泛的是风帽式布风安装。它是由花板(多孔板)、风帽和风室等组成。其中花板和风帽组成一体，统称为布风板。 (a) 花板 花板是由钢板或铸铁板制成的

13、多孔平板，它用来固定风帽，并使之按一定方式陈列，以到达均匀布风。花板的尺寸应与炉膛相应部位的内截面相顺应，厚度为2035mm左右。风帽插孔普通按等边三角形布置，孔距为风帽直径的1.31.7倍，帽沿间的最小间距不得小于20mm。通常每1.31.5m2中开一个108mm的放灰孔。 (b) 风帽风帽是一种弹头状的物体，它的上端封锁，称为帽头，下端敞开，制成插头，垂直地插于花板上的插孔中。风帽的颈部开有一圈程度的或略向下倾斜的小孔。空气在花板下进展“分流，分别从各风帽的下端流入各风帽。空气在风帽中向上流至颈部后，即从一切小孔沿侧面向各个方向高速喷散出来。大量细小、高度分散和剧烈扰动的高速气流，在布风板

14、上构成一层均匀的“气垫，后者为均匀配风发明了优越的条件；实际阐明，风帽小孔的喷散作用对空气的分配质量起了主要作用，而小孔风速那么是一个最重要的参数。小孔风速有一合理的数值范围，普通为3545ms，相应的开孔率为2.2%2.8%左右。所谓开孔率，即是风帽小孔总面积和布风板面积之比。 风帽有菌形(蘑菇形)，柱形、球形和伞形等型式。其中运用最广的是菌形风帽，柱状风帽是目前运用较多的一种新型风帽。图9-10 风帽的构造及其固定a)菌形风帽 b)柱状风帽 c)风帽的固定1一风帽 2一耐火混凝土充填(维护)层 3一花板 柱状风帽由于去消帽沿，因此尺寸更紧凑，构造也更简单。而且还抑制了菌形风帽的一些缺陷，因

15、此任务性能更为良好。 (c) 风室(风箱) 风室是进风管和布风板之间的空气平衡容积，它的构造对于布风的均匀性也有一定的影响。目前，适用中已有很多种风室构造，但是构造简单且运用效果最好的却只是所谓等压风室，如下图 等压风室的构造特点是具有一个倾斜的底面，后者能使风室内的静压沿深度坚持不变，从而有利于提高风量分配的均匀性。实际阐明，为了稳定风室气流，在斜底以上留出一稳定段是必要的。稳定段的高度D不宜小于500mm。同时风室的进口风速也必需加以控制，普通不宜超越10ms；风室进口直段C不宜小于水力直径的13倍。 (2) 炉膛构造沸腾炉的炉膛必需满足燃料颗粒流态化、熄灭、传热，以及飞灰沉降等一系列要求

16、，因此对炉膛外形和尺寸有相当严厉的限制。 对于方形截面的炉膛，其截面的长宽比例既要使进料口和溢流灰口之间有一定间隔，以减少燃料颗粒的短路景象，又要保证不致因截面过于狭长而产生气泡、节涌景象。通常长宽比不超越3：1就不大会发生异常景象。为了防止流态化的死角，炉膛底部四角宜筑成具有一定半径的圆角。 在燃用宽筛分的燃料时，实行所谓分段配速，即采用变截面炉膛，以逐段降低气流速度，这样就既能保证流化质量，又能延伸可燃颗粒在炉内的停留时间，加强飞灰在炉内的有效分别，从而减少飞灰带走损失。其结果是得到一个中部截面逐渐扩展的倒锥形炉膛，如图912所示。 图9-12 沸腾炉倒锥形炉膛简图1一进风口 2一进料口

17、3一溢流灰口 4一风帽(3) 进料方式可分为正压进料和负压进料两种。进料口设在正压区(溢流口以下)者，称为正压进料；进料口设在负压区(溢流口以上)者，称为负压进料。 正压进料时，全部燃料经过高温沸腾层，因此有利于细粒燃料的燃尽，因此也就可以降低飞灰带走损失。但进料口要求密封严密，而且进料口处新燃料容易堆积。同时，正压进料普通需求采用机械进料安装，如螺旋给煤机等。而且进料口处于正压的高温区，螺旋给煤机的任务条件恶劣，比较容易发活力械缺点。为了简化进料机构，并提高其任务可靠性，目前已开场采用溜煤管(图)来替代螺旋给煤机。溜煤管简图1一溜煤管 2一平衡管 3一进料口 4一炉墙 溜煤管以50o以上的倾

18、角斜插入炉内正压区之中，管内燃料依托煤柱压力直接注入炉内。为了防止从进料口喷火、冒烟，在炉墙内装设平衡管，使溜煤管与炉膛负压区连通。当然在煤封良好时也可不装平衡管。 负压进料与正压进料相反，由于燃料从沸腾层以上进入，部分细粒燃料未经沸腾层就被上升的烟气流带走，添加了飞灰损失。但进料安装简单、可靠，而且是自在落下，故播散度大，不易呵斥料口堆料。 8. 沸腾炉的优点及存在的问题优点： (a) 可以燃用质量极为低劣的燃料，其中包括灰分达70，发热量仅4200kJkg的燃料、挥发分为23的无烟煤和含碳量在15以上的炉渣。 (b) 由于熄灭热负荷和埋管传热系数都非常高，可大大缩减炉膛尺寸，普通为同容量的

19、其它型锅炉的一半左右，可减少金属耗量和安装费用。 (c) 属低温熄灭，可燃用低灰熔点燃料，烟气中NOx等污染物质的含量也较少，而且易于在燃料中参与添加剂(石灰石、白云石)，使燃料脱硫，进一步减少大气污染、低温腐蚀和高温腐蚀。(d) 沸腾炉灰渣具有低温烧透的性质，便于综合利用。(e) 负荷凋节性能好。根据国外报导，沸腾炉能在25110。负荷范围内正常运转。 问题是： (a) 锅炉热效率低。普通在5468之间。主要是q4很大。完全是由于飞灰带走损失所呵斥的。 (b) 埋管磨损快。有的单位在运用三个月到半年后，3.5mm壁厚的埋管即被磨穿。但采取防磨措放后，普通能运转一年左右，有些甚至能运转二年以上

20、。(c) 电耗大。主要耗费于高压送风、碎煤等。沸腾炉的单位蒸发量的电耗量约为(34) 104kJ(th-1)(蒸汽)，比般煤粉炉高倍左右。 三、循环流化床熄灭方式及其设备1. 循环流化床的原理和特点 早期(40年代)的许多流化床是运转在相对较高的流化速度下的，以后，由于技术上的困难，运转流化速度降低。5060年代，许多研讨机构开场进展流态化的研讨，研讨重点放在流化床的气泡特性等方面。这样，对低速流化床的认识有了很大提高，而高速流态化过程那么几乎被忽略，因此这段时间投运的流化床也根本上是鼓泡流化床。 最近10多年来，高速流态化过程研讨的开展和某些特定工艺的要求，使得被称为循环流化床的技术得到了广

21、泛的运用，特别是CFB，更是在短短十几年内从实验室研讨开展到了电站运用。循环流化床的特点可归纳如下：(1) 不再有鼓泡流化床那样明晰的界面固体颗粒充溢整个上升段空间；(2) 有剧烈的物料返混，颗粒团不断构成和解体，并且向各个方向运动；(3) 颗粒均气体之间的相对速度大，且与床层空隙率和颗粒循环流量有关；(4) 运转流化速度为鼓泡流化床的23倍； (5) 床层压降随流化速度和颗粒质量流量而变化；(6) 颗粒横向混合良好；(7) 剧烈的颗粒返混、颗粒的外部循环和良好的横向混合，整个上升段内温度分布均匀；(8) 改动上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分钟到数小时范围内调理;(9) 流化

22、气体的整体性状呈塞状流；(10)流化气体根据需求可在反响器的不同高度参与。 2. 循环流化床熄灭锅炉的根本特点循环流化床由快速流化床(上升段)、气固物料分别安装和固体物料回送安装所组成。 CFB中，分开炉膛的大部分颗粒，由气固分别安装所捕集并以足够高的速率从接近炉膛底部的回送口再循环送入炉膛，使炉膛内的颗粒返混维持在最低程度。熄灭一次风经过布风安装送入炉膛，二次风那么在布风安装以上的一定高度从侧墙送入炉膛。燃料在炉膛中熄灭产生热量，这些热量一部分由布置在炉膛内的水冷或蒸汽冷却受热面所吸收，余下部分那么被称为尾部受热面的对流受热面所吸收。 为什么循环流化床锅炉技术在较短的时间内可以在国内外得到迅

23、速开展和广泛运用，是由于它具有普通常规锅炉所不具备的优点： 1燃料顺应性广 循环流化床锅炉几乎可以熄灭各种煤(如泥煤、褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤、洗煤厂的煤泥)，以及洗矸、煤矸石、焦炭、油页岩等，并能到达很高的熄灭效率。它的这一优点，对充分利用劣质燃料具有艰苦意义。2有利于环境维护 向循环流化床内直接参与石灰石、白云石等脱硫剂，可以脱去燃料在熄灭过程中生成的SO2。根据燃料中含硫量的大小确定参与的脱硫剂量，可到达90的脱硫效率，与鼓泡床锅炉相比，钙的利用率可大大提高。如当脱硫效率达90时，鼓泡床锅炉所需钙硫比值CaS(摩尔比)在35之间，而循环流化床锅炉只需22.5，这样就可减少脱硫剂运用量，另

24、外，循环流化床锅炉熄灭温度普通控制在800950的范围内，这不仅有利于脱硫，而且可以抑制氮氧化物(热力型NOX)的构成，由于循环流化床锅炉普遍采用分段(或分级)送入二次风，这样又可控制燃料型NOX的产生。在普通情况下，循环流化床锅炉NOX的生成量仅为煤粉炉的1413。NOX的排放量可以控制在300mgNm3以下。因此，循环流化床熄灭是一种经济、有效、低污染的熄灭技术。与煤粉炉加脱硫安装相比，循环流化床锅炉的投资可降低1413。这也是它在国内外遭到注重，得到迅速开展的主要缘由之一。3负荷调理性能好 煤粉炉负荷调理范围通常在70110，而循环流化床锅炉负荷调理幅度比煤粉炉大得多，普通在30110。

25、即使在20负荷情况下，有的循环流化床锅炉也能坚持熄灭稳定，甚至可以压火备用，这一特点对于调峰电厂或热负荷变化较大的热电厂来说，选用循环流化床锅炉作为动力锅炉非常有利。 4熄灭热强度大循环流化床锅炉熄灭热强度比常规锅炉高得多，其截面热负荷可达36MWm2，是鼓泡床锅炉的24倍，是链条炉的26倍。其炉膛容积热负荷为1.52MWm3，是煤粉炉的811倍，所以循环流化床锅炉可以减小炉膛体积，降低金属耗费。(5) 炉内传热才干强 循环流化床炉内传热主要是上升的烟气和流动的物料与受热面的对流传热和辐射传热，炉膛内气一固两相混合物对水冷壁的传热系数比煤粉炉炉膛的辐射传热系数大得多，普通在50450 W(m2

26、K)。假设床内(炉膛内或炉膛外)布置有埋管，可更大幅度地节省受热面金属耗量埋管传热系数可达233326 W(m2K)。为循环流化床锅炉大型化提供了能够。6灰渣综合利用性能好 循环流化床锅炉熄灭温度低，灰渣不会软化和粘结，活性较好。另外炉内参与石灰石后，灰渣成分也有变化，含有一定的CaSO4和未反响的CaO。循环流化床锅炉灰渣可以用于制造水泥的掺合料或其他建筑资料的原料，有利于灰渣的综合利用。这对于那些建在城市或对环保要求较高的电厂采用循环流化床锅炉非常有利。 循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉的根底上开展起来的，它几乎可以处理鼓泡床锅炉的一切缺陷，但是它与常规煤粉炉相比还存在一些问题。1大型化困难。

27、 虽然循环流化床锅炉开展很快，已投运的单炉容量已大于500th，更大容量的锅炉正在研制中。但由于受技术和辅助设备的限制，容量超越1000th的锅炉很难实现。2自动化程度要求高。 由于循环流化床锅炉风烟系统和灰渣系统比常规锅炉复杂，各炉型熄灭调整方式有所不同，控制点较多，所以采用计算机自动控制比常规锅炉难得多。3磨损严重。 循环流化床锅炉的燃料粒径较大，并且炉膛内物料浓度是煤粉炉的十至几十倍。虽然采取了许多防磨措施，但在实践运转中循环流化床锅炉受热面的磨损速度仍比常规锅炉大得多。3. 循环流化床锅炉的分类各种类型的循环流化床锅炉主要区别在分别器的类型和任务温度，以及能否设置外部换热器等方面。 按

28、分别器型式分类。 1)旋风分别型循环流化床锅炉。 2) 惯性分别型循环流化床锅炉。 3) 炉内卧式分别型循环流化床锅炉。 4) 炉内旋涡型分别型循环流化床锅炉。 5) 组合分别型循环流化床锅炉。按分别器的任务温度分类。炉膛出口的温度决议了分别器的任务温度，经过在炉膛上部设置不同数量的受热面，可以使炉膛出口的烟气温度处于不同的范围。按分别器的任务温度的不同，可分为： 1) 高温分别型循环流化床锅炉。 2) 中温分别型循环流化床锅炉。 3) 低温分别型循环流化床锅炉(适宜鼓泡床)。 4) 组合分别型循环流化床锅炉(两级分别)。 在保证分别器可靠任务的条件下，循环流化床锅炉的设计中更趋于采用高温分别

29、器。按有无外置式流化床换热器分类。 1) 有外置式流化床换热器的循环流化床锅炉。 2) 无外置式流化床换热器的循环流化床锅炉。(a)带外置式换热器；(b)、(c)无外置式换热器(带不同数量的屏式过热器) 根据有无外置式流化床换热器所设计的循环流化床锅炉，曾经在制造领域构成对应的两大流派，各自具有不同的特点。 在有外置式流化床换热器的锅炉中，将熄灭与传热的过程分别，在运转中可以分别对熄灭与传热进展比较方便的调理与控制，并使各自均到达比较好的形状。比如，仅需调理进入流化床换热器与直接前往熄灭室的固体物料的比例，即可调理和控制床温。另外，通常将再热器或过热器的部分受热面布置在外置式流化床中，锅炉汽温

30、的调理比较灵敏，也缓解了大型循环流化床锅炉炉内受热面布置空间紧张的情况。但是，采用外置式流化床换热器的锅炉构造比较复杂。 在无外置式流化床换热器的情况下，在固体颗粒循环回路上的吸热主要靠炉膛水冷壁以及炉膛上部的屏式受热面来保证，锅炉的熄灭与传热调理比较复杂，但是，锅炉的构造相对比较简单。(4) 按固体颗粒物料的循环倍率分类。物料循环量是设计和运转控制中的一个非常重要的参数，通常用循环倍率来描画物料循环量，定义：1) 低倍率循环流化床锅炉循环倍率为15。2) 中倍率循环流化床锅炉循环倍率为620。3) 高倍率循环流化床锅炉循环倍率大于20。高倍率循环流化床锅炉的循环倍率最高可达40200。 循环

31、流化床锅炉熄灭系统的主要特征在于飞灰颗粒在分开炉膛出口后，经气固分别安装和回送机构延续送回床层熄灭，由于颗粒的循环，使未燃尽颗粒处于循环熄灭中，因此，随着循环倍率添加，会使熄灭效率添加。但另一方面，由于参与循环的颗粒物料量添加，系统的动力耗费也随之添加。4. 循环流化床锅炉的构成循环流化床锅炉熄灭系统由流化床熄灭室和布风板、飞灰分别搜集安装、飞灰回送器等组成，有的还配置外部流化床热交换器。与燃煤粉的常规锅炉相比，除了熄灭部分外，循环流化床锅炉其他部分的受热面构造和布置方式与常规煤粉炉大同小异。 5循环流化床锅炉的熄灭 循环流化床熄灭技术的最大特点是燃料经过物料循环系统在炉内循环反复熄灭，使燃料

32、颗粒在炉内的停留时间大大添加，直至燃尽。但是，绝大部分的循环流化床锅炉，均采用宽筛分床料和燃料，在实践运转中，较大颗粒和细小微粒(d70m)并未参与循环，不过这仅仅是极少量的。如某台220th循环流化床锅炉每小时循环回炉内的物料量达500550t，对于高倍率的锅炉甚至超越1500t。循环流化床锅炉熄灭的另一特点是采用清洁熄灭方法，即向炉内参与石灰石粉或其他脱硫剂，在熄灭中直接除去SO2，炉膛下部采用欠氧熄灭(1)和二次风，采用分段给入等方式，不仅降低了NOX的排放，而且使熄灭份额的分配更趋合理，同时炉内温度场也更加均匀。由于循环流化床锅炉在设计和布置上的特殊性，使运转中对熄灭的调整要求更加严厉

33、，也比较灵敏。 循环流化床锅炉炉内热交换目前对于循环流化床锅炉炉内传热的机理尚不非常清楚，难以用数学公式定量表达，但经过大量的研讨、实验和工业实际，曾经总结了热交换的主导传热方式，炉内各部受热面的传热系数的大小范围以及对传热系数的影响要素等。 循环流化床炉内换热机理与上述鼓泡床与埋管的换热有些类似却不完全一样。这主要由于循环流化床内物料流化工况发生了变化，固一气两相呈湍流床和快速床形状。现实上，炉内物料的动力特性与鼓泡床有很大差别，炉内物料浓度分布尤其稀相区颗粒浓度比鼓泡床锅炉的大得多，固一气两相流速也有所添加，物料在炉内的掺混也比鼓泡床剧烈得多，一部分颗粒参与炉膛外部循环，一部分固体颗粒在炉

34、内循环并与受热面间构成“边壁下降流等，这些要素的变化都对炉内换热产生影响。目前对于循环流化床炉内换热机理分析主要有两种观念。一种以为炉内换热主要依托烟气对流、固体颗粒对流和辐射来实现的。这里所说的固体颗粒对流的作用可解释为颗粒对热边境的破坏，当颗粒在壁面滑动时实现热量的传送；而另一种看法以为是颗粒团沿壁面运动时实现热量传送。但是无论哪种观念，都可总结为炉内传热主要经过物料对受热面的固体对流和固体、气体辐射换热实现的。因此沿炉膛高度，随着炉内两相混合物的固气比不同，不同区段的主导传热方式和传热系数均不一样。 影响循环流化床锅炉的炉内传热系数要素。1床温2物料浓度3循环倍率循环倍率K与炉内物料浓度

35、是成正比的。4流化速度在一定的悬浮密度即一定的物料浓度下，不同的流化速度对传热系数的影响很小。但实践中，流化速度变化对循环倍率是有影响的，这主要由物料粒度和分别器特性决议的。5颗粒尺寸 颗粒尺寸大小对受热面的传热影响与受热面布置高度有关，对较短(矮)的受热面，炉内固体颗粒尺寸大小对传热系数有较明显的影响，这与鼓泡床中颗粒尺寸大小对竖式布置的埋管影响根本一致。而对于较长(高)的受热面，它对传热系数的影响并不很显著。国内外循环流化床锅炉的开展概略循环流化床锅炉开展到如今已有许多种不同的流派和型式，其中较有代表性的是芬兰奥斯龙Ahlstrom公司的Pyroflow循环流化床锅炉、德国鲁奇Lurgi公

36、司的循环流化床锅炉、美国巴特里Battelle的多固体循环流化床锅炉及德国Babcock公司Circofluid的循环流化床锅炉等。我国的循环流化床熄灭技术的开展相对较晚，但提高很快，目前许多科研单位均研讨开展了各具特征的循环流化床锅炉，并从实验室走向了工业运用范围。据不完全统计，容量从6.5t/h到220t/h的循环流化床锅炉已有500多台在运转和建立中，而且曾经和正在引进10万和30万机组的循环流化床锅炉。 芬兰奥斯龙公司的Pyroflow循环流化床锅炉芬兰的奥斯龙公司Ahlstrom对于循环流化床锅炉的研讨开发是从60年代末期对鼓泡流化床锅炉的开展开场的。为了提高熄灭效率，奥斯龙公司对运

37、转风速为3m/s的鼓泡流化床采用高温旋风分别器来实现细粉的再循环进展了实验，结果阐明熄灭效率得到提高。随后，奥斯龙公司在芬兰建造了第一台商用循环流化床锅炉，该锅炉的热功率为15MW，由燃油锅炉改造而成，燃料也由油改为泥煤。 Pyroflow循环流化床锅炉构造参见图1-1，其运转目的可参见表1-1。该锅炉一、二次风各占50%，二次风可分两个或三个不同高度供入，少量高压气供入返料机构以保证正常运转，对流受热面的设计与常规锅炉一样，在循环流化床底部装有底部除灰安装以平衡床料和除去大颗粒物料。 Pyroflow循环流化床锅炉的特点是无外置换热器，固体物料循环回路中的吸热靠膜式水冷壁和分割墙受热面来保证

38、。由于物料循环量很大，故气固两相中固体颗粒浓度很大且热容量也很大，在床层中气固多相流在上升过程中以很高的传热强度传热给床内受热面，同时温降不大，这样可保证整个炉内温度根本上都在850左右，以到达最正确的脱硫效果。其运转风速普通为510m/s，脱硫剂的平均粒度为100300m，它的一次风、二次风和回料安装用的流化空气压力分别为14.7kPa、8.82kPa和39.2kPa，一次风约占总风量的50%左右。 德国鲁奇Lurgi公司的循环流化床锅炉鲁奇公司的循环流化床锅炉的典型构造如图1-2所示。从图中我们可以看出，该炉型与Pyroflow循环床最主要的区别是设置了流化床外置换热器，分别器捕集的固体颗

39、粒可以直接前往熄灭室或进入外置换热器然后再前往熄灭室，经过调理进入这个换热器的物料量来调理床温。 鲁奇循环流化床锅炉典型的燃料颗粒尺寸为07mm左右，脱硫用石灰石的粒径为100200m，床料的平均粒径约为50300m，其运转参数和主要目的参见表1-2。 鲁奇循环流化床设置了流化床外置换热器，该公司以为具有三个优点：1床温控制仅需调理进入流化床换热器与直接前往熄灭室的固体物料的比例即可，比较灵敏，无需改动循环倍率等其他要素；2将熄灭与传热根本分别，可使二者均到达最正确形状；3将再热器或过热器布置在流化床外置换热器中，调理汽温非常灵敏，甚至无需喷水调理，但该方案的缺陷是添加了设备及运转复杂性。 美

40、国巴特里Battelle的多固体循环流化床锅炉多固体循环流化床是美国巴特里实验室在70年代开展起来的一种循环流化床，Riley Stoker公司利用该技术制造此型的锅炉。该类型循环流化床锅炉的构造可参见图1-3。 从图中可以看出，该类型循环流化床锅炉的构造根本上与鲁奇公司的循环流化床锅炉类似。主要的区别在于流化床外置换热器和床料。该类型的流化床外置换热器同样是一个不熄灭的微流化鼓泡床，流化风速约为0.5m/s，但将换热器分为热段和冷段两部分，前往的物料全部进入换热器，利用调理热段、冷段物料的比例来调理床温，流化床外置换热器的空气亦进入熄灭室作为二次风，返料温度为600650。第二个主要的区别是

41、熄灭室内运用了高密度床料组成的密相床，如运用铁矿砂等，使燃料颗粒的尺寸范围很宽，可达025mm，床内物料的平均粒径为0.130.4mm。 此外，多固体循环流化床锅炉的运转风速也很高。该类型的循环流化床锅炉的运转参数及目的可参见表1-3。 德国Babcock公司Circofluid的循环流化床锅炉德国Babcock公司推出了本人研制的Circofluid循环流化床方案。目的是发扬循环流化床锅炉熄灭效率高和燃料顺应性广的优点，同时防止采用构造复杂、能耗较大的高温旋风分别器，并抑制床内流速较高而引起磨损技艺耗大的缺陷。 Circofluid循环流化床锅炉的典型构造如图1-4所示， 其特点是炉子的下部

42、呈湍流流化床，其中不布置埋管受热面，但在二次风口以上布置了屏式过热器、管式过热器、蒸发受热面和省煤器。熄灭室密相区床温为850，而炉膛出口烟温降至400，烟气在400下进入旋风分别器，这样分别器可采用钢构造。熄灭室空气分一、二次风送入，一次风率为60%，流化风速为45m/s；二次风在密相床上部分两层送入，第一层为刚满足实际空气量的要求，第二层使过量空气量达20%，以促使CO燃尽，悬浮段中气流速度为34m/s，以保证颗粒有足够长的停留时间，循环倍率可以取1015。 Circofluid循环流化床锅炉的优点是旋风分别器的任务温度为400左右，任务条件改善，烟气体积较小，因此分别器尺寸也较小，能耗也低一些。此外，由于采用了较低的循环倍率，悬浮