【正文】 升速度所限，最小受臨界流化速度所限寬粒度分布且可帶大量細(xì)粉。容器和管子的磨蝕，顆粒的粉碎以及夾帶均為嚴(yán)重顆粒要求同流化床。最大粒度受最小輸送速所限壓降氣速低和粒徑大，除了在低壓系統(tǒng)壓降不嚴(yán)重介于固體床與流化床之間對(duì)于高床層，壓降大，造成大量動(dòng)力消耗細(xì)顆粒時(shí)壓降低，但對(duì)大顆粒則可觀熱交換和熱量傳遞熱交換效率低，所以需要大的換熱面積。這常常是放大中的控制因素?zé)峤粨Q效率低，但由于固體顆粒熱容量大，循環(huán)顆粒傳遞的熱量能相當(dāng)大熱交換效率高，由循環(huán)顆粒傳遞大量的熱量，所以熱交換問(wèn)題很少是放大時(shí)的限制因素介于移動(dòng)床和流化床之間轉(zhuǎn)化氣體呈活塞流，如溫度控制適當(dāng)（比較困難），轉(zhuǎn)化值可能接近理論值的100%可變通，接近于理想的逆流和并流接觸，轉(zhuǎn)化率可能接近理論值的100%固體顆粒返混并且氣體接觸形式不理想，結(jié)果其性能較其它形式反應(yīng)器為差。要達(dá)到高轉(zhuǎn)化率，必須多段操作氣體和固體的流動(dòng)接近于并流活塞流，轉(zhuǎn)化率有可能較高由表可知，與其它氣固接觸方式相比，流化床具有以下優(yōu)點(diǎn)。 因?yàn)楸涣骰墓虘B(tài)顆粒具有類似于液體的特性，所以顆粒流動(dòng)較平穩(wěn)，因此操作起來(lái)可以連續(xù)地自動(dòng)控制。不論是從床層取出顆粒還是加入新的顆粒都比較方便，有助于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化與自動(dòng)化地操作。 由于固體顆?；旌暇鶆蜓杆?，所以使得整個(gè)反應(yīng)器處于等溫狀態(tài)。并且固態(tài)顆粒的劇烈運(yùn)動(dòng)與返混，也會(huì)使得床層溫度均勻。除此之外，流化床的固體顆粒比固定床的相對(duì)較小，導(dǎo)致顆粒的比表面積較大，所以，流化床氣固之間的傳熱效率與傳質(zhì)速率要比固定床的高許多。正式流化床床層的溫度分布均勻與傳熱速率較高，使得流化床容易調(diào)節(jié)和維持所需的溫度。 兩床之間的固態(tài)顆粒循環(huán)使得提供或取出大型反應(yīng)器中所需大量的熱量更加容易實(shí)現(xiàn)。 固態(tài)顆粒和氣體的傳熱與傳質(zhì)速率相對(duì)較高。 由于流化床中固態(tài)顆粒處于激烈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，會(huì)不斷地沖刷換熱器的壁面，導(dǎo)致?lián)Q熱壁面上的汽膜變薄，進(jìn)而提高了床層對(duì)壁面的傳熱系數(shù)。一般情況下?lián)Q熱面對(duì)流化床的換熱系數(shù)要比固定床的大一個(gè)數(shù)量級(jí)上下，所以流化床所需的傳熱面積相對(duì)較小，降低了制作成本。當(dāng)然流化床也存在一些嚴(yán)重的缺點(diǎn)，如能耗較高，零件磨損嚴(yán)重，操作難度系數(shù)較大。但是流化床裝置的總體經(jīng)濟(jì)效果是好的。尤其是在燃煤方面，不但早已成功應(yīng)用于工業(yè)，而且呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。 脫硫原理 脫硫技術(shù)概況 燃煤的脫硫技術(shù)主要分為三類，分別為燃燒前處理、燃燒過(guò)程中處理、燃燒后處d理即所謂的煙氣脫硫。燃燒前處理主要包括動(dòng)力煤洗選加工、型煤的加工、水煤漿等，應(yīng)用范圍最廣的是動(dòng)力煤洗選加工。動(dòng)力煤洗選加工該操作可以降低煤中的硫分與灰分。動(dòng)力煤洗選加工通常采用物理方法，但是該技術(shù)對(duì)煤里的有機(jī)硫并沒(méi)有處理能力，而且該技術(shù)也不是徹底地脫硫，只是硫份的再分配。通過(guò)該技術(shù)的煤種直接用來(lái)燃燒，依然會(huì)存在SO2的污染問(wèn)題。燃燒后脫硫技術(shù)即所謂的煙氣脫硫是當(dāng)前控制排放SO2 應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。雖然煙氣脫硫的投資于運(yùn)行費(fèi)用都相對(duì)較高。燃燒過(guò)程中的脫硫主要采用煤氣化聯(lián)合循環(huán)與流化床燃燒技術(shù)。在煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中，煤首先在氣化爐內(nèi)生成燃料氣，然后再送到燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)內(nèi)燃燒。在氣化過(guò)程中，煤中的硫份間接地與脫硫劑反應(yīng)被固定下來(lái)，因?yàn)槊簹饣?lián)合循環(huán)不但費(fèi)用很高而且技術(shù)要求很高，所以當(dāng)前該系統(tǒng)的推廣將會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程。流化床鍋爐爐膛內(nèi)生成的SO2與脫硫劑反應(yīng)被固定。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在燃料適應(yīng)性、燃燒效率等方面向前推進(jìn)了一步，在Ca/S為2時(shí)就可以達(dá)到85%~90%的脫硫效率，所以說(shuō)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的技術(shù)。 循環(huán)流化床爐內(nèi)脫硫 循環(huán)流化床爐內(nèi)的脫硫脫硫過(guò)程為：燃煤中的硫在鍋爐爐膛內(nèi)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生二氧化硫和一些其它的硫化物質(zhì)；于此同時(shí)被填到爐膛內(nèi)的石灰石被快速地加熱，發(fā)生煅燒反應(yīng)，生成了多孔疏松的一氧化鈣。產(chǎn)生的二氧化硫與一氧化鈣在有氧的條件下生成硫酸鈣。硫酸鈣會(huì)逐漸的把原來(lái)的空隙堵住，并且不斷地覆蓋新的一氧化鈣的表面。 反應(yīng)方程如下： 爐膛內(nèi)的石灰石的煅燒反應(yīng): CaCo3→CaO+CO2 爐膛內(nèi)除硫的反應(yīng)： CaO+SO2+1/2O2→CaSO4 煅燒反應(yīng)是脫硫反應(yīng)的前提，煅燒反應(yīng)所產(chǎn)生的孔隙大大提高了脫硫顆粒的表面積，煅燒反應(yīng)直接影響了孔隙的大小與分布、CaO晶粒的大小、CaO顆粒的比面積等。在燃燒高硫煤的過(guò)程當(dāng)中，循環(huán)流化床鍋爐的爐膛內(nèi)需要加入脫硫劑來(lái)進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，來(lái)使煙氣中二氧化硫的濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。常用的脫硫劑主要有：石灰石、石灰、白云石和含有一定量石灰或者是氫氧化鈣的油頁(yè)巖。出于經(jīng)濟(jì)方面考慮，一般采用石灰石作為脫硫劑。由于當(dāng)采用白云石或者含有少量碳酸鎂的石灰石作為脫硫劑是，會(huì)導(dǎo)致爐膛內(nèi)的氧化鎂的量很少，因此通常會(huì)不予考慮的。 脫硝原理 由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒溫度一般控制在850~900℃，屬于低溫燃燒。所以在燃燒過(guò)程中容易實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒污染物的控制。并且循環(huán)流化床鍋爐通常采用分級(jí)送風(fēng)方式，可以有效控制氮氧化合物的產(chǎn)生，有的循環(huán)流化床鍋爐在設(shè)計(jì)過(guò)程中，調(diào)整一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例，來(lái)實(shí)現(xiàn)使?fàn)t膛下部為濃相區(qū)而減少由布風(fēng)板送入的一次風(fēng)量，二次風(fēng)在濃相區(qū)上面的懸浮段送入剩余的燃燒空氣，采用該方式，氮氧化合物的排放濃度可以被限制在較低的范圍內(nèi)。 爐內(nèi)噴氨脫硝、提高循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行溫度、調(diào)整或降低過(guò)量的空氣系數(shù)、組織燃燒、加入催化劑等均可降低氮氧化合物的排放濃度。 循環(huán)流化床鍋爐采用的是低溫燃燒，所以其一氧化二氮的排放值相對(duì)較高。因此提高燃燒溫度可以明顯減少一氧化二氮的排放濃度。在保證循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)的溫度維持在850~900℃的范圍內(nèi)，可以提高煙氣的溫度來(lái)減少氮氧化物的排放量，燃燒一氧化氮亦可以氮氧化合物的排放。第三章 220t/h循環(huán)流化床鍋爐的熱力設(shè)計(jì)及計(jì)算 不同工況下的燃燒計(jì)算 理論空氣量 ()三原子氣體體積 ()理論氮?dú)怏w積 ()理論水蒸氣體積 () 無(wú)脫硫工況下的煙氣體積計(jì)算過(guò)量空氣量 ()H2O體積 ()煙氣總體積 () 脫硫工況下計(jì)算SO2原始排放濃度 （） 計(jì)算脫硫效率 （）鈣硫摩爾比 (） 與1kg燃料相配的入爐石灰石量 （)式中：——與1kg燃料相配的入爐石灰石量，kg/kg——石灰石中CaCO3含量，%。燃燒生成CaO時(shí)吸熱量 （）式中：——煅燒生成CaO的吸熱量，kj/kg——入爐的石灰石直接飛出分離器成為飛灰的份額，簡(jiǎn)稱CaCO3脫硫放熱量 （）式中：——脫硫是生成CaSO4的放熱量，kj/kg可支配熱量 （）式中：——可支配熱量，kj/kg脫硫所需要的理論空氣量 （）燃燒和脫硫當(dāng)量理論空氣量 （）式中：——當(dāng)量理論空氣量，m179。/kg——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg——與1kg燃料相配的入爐石灰石量，kg/kg脫硫所需空氣的氮?dú)怏w積 ()當(dāng)量理論氮?dú)怏w積 ()式中：——當(dāng)量理論氮?dú)怏w積，m179。/kg；——燃料中的氮，%；——當(dāng)量理論空氣量，m179。/kg；——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg煅燒石灰石生成的CO2的體積 ()脫硫時(shí)SO2體積減少量 () 燃燒和脫硫時(shí)產(chǎn)生的RO2的當(dāng)量體積 ()式中： ——CO2和SO2的當(dāng)量體積，m179。/kg——三原子氣體體積，m179。/kg ——石灰石煅燒產(chǎn)生的CO2體積，m179。/kg ——SO2體積減少量，m179。/kg——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg當(dāng)量理論水蒸氣體積（）式中 ： —— 當(dāng)量理論水蒸氣體積，%； ——燃料中的水分，%； ——石灰石中的水分，m179。/kg； ——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg；——燃料中的氫，%； ——當(dāng)量理論空氣量，m179。/kg。入爐燃料灰量 （）式中：——燃料收到基灰分入爐的石灰石直接成為飛灰的量 ()入爐的石灰石分含量 ()式中：—— 入爐石灰石灰分，kg/kg——石灰石的水分，%。一般小于3%。未反應(yīng)的CaO的量 （ 26)脫硫產(chǎn)物CaSO4的量 ()灰分 ()式中： ——當(dāng)量灰分，%；——入爐燃料灰量，kg/kg； —— 入爐石灰石直接變成飛灰的量，kg/kg； ——入爐的石灰石灰分，kg/kg；——未反應(yīng)的CaO。量，kg/kg； ——脫硫產(chǎn)物CaSO4的量，kg/kg；——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg；脫硫工況時(shí)的底灰份額 ()未脫硫時(shí)的飛灰份額 ()脫硫工況時(shí)的飛灰份額 ()灰循環(huán)倍率 ()分離器前飛灰的份額 ()脫硫后SO2排放濃度 ()脫硫效率 () 爐膛燃燒產(chǎn)物方程式 其輸入熱量為： 輸出熱量為 對(duì)1㎏燃料來(lái)說(shuō)，循環(huán)流化床鍋爐爐膛熱平衡方程式為： 上式中為爐膛有效放熱量。鍋爐熱平衡：送入鍋爐的熱量與總輸出的總熱量及熱損失的和是相等的。 () () 式中：——鍋爐機(jī)組熱效率。%；――排煙熱損失，%； ——可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失，％ ——固體未完全燃燒熱損失，％ ――散熱損失，％——灰渣物理熱損失％固體未完全燃燒熱損失為： （）式中： ——固體未完全燃燒熱損失，%——鍋爐可支配熱量，——底灰份額；——底灰含碳量，%；——飛灰份額，——飛灰含碳量；——燃料收到基灰份，%。排煙熱損失為： （） 式中：——排煙熱損失，%； ——在相應(yīng)的過(guò)量空氣系數(shù)和排煙溫度狀況下的排煙焓，；——冷空氣焓。底灰物理熱損失為： （）式中：——底灰物理熱損失，%； ——底灰份額；——灰焓，；——當(dāng)量灰分，%；——入爐可支配熱量。保溫系數(shù) ()鍋爐機(jī)組有效利用熱量 ()脫硫工況當(dāng)量燃燒消耗量 ()脫硫工況計(jì)算燃料消耗量 ()脫硫工況燃料消耗量 ()計(jì)算石灰石消耗量