循環(huán)流化床鍋爐掃盲篇(已修改)
2025-04-28 02:10 本頁(yè)面
【正文】 循環(huán)流化床鍋爐掃盲篇循環(huán)流化床鍋爐 學(xué)習(xí)資料 關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐介紹 循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是近幾十年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高效低污染清潔燃煤技術(shù)。國(guó)際上這項(xiàng)技術(shù)在電站鍋爐，工業(yè)鍋爐和廢棄物處理利用等領(lǐng)域已得到廣泛的商業(yè)應(yīng)用，并向幾十萬(wàn)千瓦給規(guī)模的大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展。國(guó)內(nèi)在這方面的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也是方興未艾，已有上百臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐投入運(yùn)行或正在制造之中，可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)的幾年將是循環(huán)流化床飛速發(fā)展的一個(gè)重要時(shí)期。現(xiàn)根據(jù)我國(guó)近幾年來(lái)出版的關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行中有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐的原理、特點(diǎn)、啟動(dòng)和運(yùn)行等方面的情況介紹如下：一、 循環(huán)流化床鍋爐的工作原理：（一） 流態(tài)化過(guò)程： 當(dāng)流體向上流動(dòng)流過(guò)顆粒床層時(shí)，其運(yùn)行狀態(tài)是變化的。流速較低時(shí)，顆粒靜止不動(dòng)，流體只在顆粒之間的縫隙中通過(guò)。當(dāng)流速增加到某一速度之后，顆粒不再由分布板所支持，而全部由流體的摩擦力所承托。此時(shí)對(duì)于單個(gè)顆粒來(lái)講，它不再依靠與其他鄰近顆粒的接觸面維持它的空間位置。相反地，在失去了以前的機(jī)械支承后，每個(gè)顆粒可在床層中自由運(yùn)動(dòng)；就整個(gè)床層面言，具有了許多類似流體的性質(zhì)。這種狀態(tài)就被稱為流態(tài)化。顆粒床層從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)化時(shí)的最低速度，稱為臨界流化速度。流化床類似流體的性質(zhì)主要有以下幾點(diǎn)（1）在任一高度的靜止近似于在此高度以上單位床截面內(nèi)固體顆粒的重量。（2）無(wú)論床層如何傾斜，床表面總是保持水平，床層的形狀也保持容器的形狀；（3）床內(nèi)固體顆?？梢韵窳黧w一樣從底部或側(cè)面的孔口中排出；（4）密度高于床層表觀察的物體化床內(nèi)會(huì)下沉，密度小的物體會(huì)浮在床面上；（5）床內(nèi)顆?；旌狭己?，顆粒均勻分散于床層中，稱之為“散式”流態(tài)化。因此，當(dāng)加熱床層時(shí)，整個(gè)床層的溫度基本均勻。而一般的氣、固體態(tài)化，氣體并不均勻地流過(guò)顆粒床層。一部分氣體形成氣泡經(jīng)床層短路逸出，顆粒則被分成群體作湍流運(yùn)動(dòng)，床層中的空隙率隨位置和時(shí)間的不同而變化，因此這種流態(tài)化稱之為“聚式”流態(tài)化。煤的燃燒過(guò)程是一個(gè)氣、固流態(tài)化過(guò)程。二、循環(huán)流化床的原理和特點(diǎn)：循環(huán)流化床在不同氣流速度下固體顆粒床層的流動(dòng)狀態(tài)也不同。隨著氣流速度的增加，固體顆粒分別呈現(xiàn)固體床、鼓泡流化床、湍流流化床和氣力輸送狀態(tài)。循環(huán)流化床的上升階段通常運(yùn)行在快速流化床狀態(tài)下，快速流化床流體動(dòng)力特性的形成對(duì)循環(huán)流化床是至關(guān)重要的，此時(shí)，固體燃料被速度大于單顆燃料的終端速度的氣流所流化，以顆粒團(tuán)的形式上下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生高度的返混。顆粒團(tuán)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，而且不斷形成和解體，在這種流體狀態(tài)下氣流還可攜帶一定數(shù)量的大顆粒，盡管其終端速度遠(yuǎn)大于截平均氣速。這種氣、固運(yùn)行方式中，存在較大的氣、固兩相速度差，即相對(duì)速度，循環(huán)流化床由快速流化床（上升段）氣、固燃料分離裝置和固體燃料回送裝置所組成。循環(huán)流化床的特點(diǎn)可納如下：（1）不再有鼓泡流化床那樣的界面，固體顆粒充滿整個(gè)上升段空間。（2）有強(qiáng)力的燃料返混，顆粒團(tuán)不斷形成和解體，并向各個(gè)方面運(yùn)行。（3）顆粒與氣體之間的相對(duì)速度大，且與床層空隙率和顆粒循環(huán)流量有關(guān)。（4）運(yùn)行流化速度為鼓泡流化床的23倍。（5）床層壓降隨流化速度和顆粒的質(zhì)量流量而變化。（6）顆粒橫向混合良好。（7）強(qiáng)烈的顆粒返混，顆粒的外部循環(huán)和良好的橫向混合，使得整個(gè)上升段內(nèi)溫度分布均勻。（8）通過(guò)改變上升段內(nèi)的存料量，燃料在床內(nèi)的停留時(shí)間可在幾分鐘到數(shù)子時(shí)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。（9）流化氣體的整體性狀呈塞狀流。（10）流化氣體根據(jù)需要可在反應(yīng)器的不同高度加入。三、流化床燃料設(shè)備的主要類型：流化床操作起初主要用在化工領(lǐng)域，自60年代開(kāi)始，流化床被用于煤的燃料，并且很快成為三種主要燃料方式之一，即固定床燃料（層燃），流化床燃料和懸浮燃燒（煤粉燃燒）流化床燃燒過(guò)程的理論和實(shí)踐也大大推動(dòng)了流態(tài)化學(xué)科的發(fā)展，目前流化床燃燒已成為流態(tài)化的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，愈來(lái)愈得到人們的重視。流化床燃燒設(shè)備按流體動(dòng)力特性可分為鼓泡流化床鍋爐，和循環(huán)流化床鍋爐，按工作條件分又可分為常壓和增壓流化床鍋爐，這樣流化床燃燒鍋爐可分為常壓鼓泡流化床鍋爐，常壓循環(huán)流化床鍋爐，增壓鼓泡流化床鍋爐和增壓循環(huán)流化床鍋爐正在工業(yè)示范階段。（四）循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)：（1）循環(huán)流化床鍋爐的工作條件：項(xiàng)目數(shù)值項(xiàng)目數(shù)值溫度（℃）850950床層壓降KPa1112 流化速度（m/s）46爐內(nèi)顆粒濃度kg/m3150600爐膛底部床料粒度（μm）100700 1040爐膛上部床料密度（kg/m3）18002600Ca/s 燃料粒度（mm）＜12壁面?zhèn)?10250 脫硫劑粒度（mm）1左右 （2）循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)：循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個(gè)部份，第一部份由爐膛（塊速流化床）氣，固物料分離設(shè)備，固體物料再循環(huán)設(shè)備，（旋風(fēng)份離器）等組成，上述部分形成了一個(gè)固體物料循環(huán)回路。第二部份為對(duì)流煙道，布置有過(guò)熱器，再熱器，省煤器和空氣予熱器等。典型循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)，燃燒所需的一、二次風(fēng)分別從爐膛的底部和爐膛側(cè)墻送入，燃料的燃燒主要在爐膛中完成，爐膛四周布置水冷壁，用于吸收燃料所產(chǎn)生的部分熱量，由氣流帶出爐膛的固體物料在氣、固體分離裝置中被收集并通過(guò)返料裝置返回爐膛再燃燒循環(huán)流化床燃燒鍋爐的基本特點(diǎn)：可概括以下： 低溫的動(dòng)力控制燃燒：循環(huán)流化床燃燒是一種在爐內(nèi)使高速運(yùn)行的煙氣與其所攜帶的湍流擾動(dòng)極強(qiáng)的固體顆粒密切接觸，并具有大量顆粒返混的流態(tài)化燃燒反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)，在爐外將絕大部分高溫的固體顆粒捕集，將這部分顆粒送回爐內(nèi)再次參予燃燒過(guò)程，反復(fù)循環(huán)地組織燃燒。顯然，燃料在爐膛內(nèi)燃燒的時(shí)間延長(zhǎng)了，在這種燃燒方式下，爐內(nèi)溫度水平因受脫硫最佳溫度限制，一般850℃左右，這樣的溫度遠(yuǎn)低于普通煤粉爐中的溫度水平（一般13001400℃），并低于一般煤的灰烤點(diǎn)（12001400℃），這就免去了灰熔化帶來(lái)的種種煩惱。這種低溫燃燒方式好處較多，爐內(nèi)結(jié)渣，及堿金屬，析出均比煤粉爐中要改善很多，對(duì)灰特性的敏感性減低，也無(wú)須用很大空間去使高溫灰冷卻下來(lái)，氮氧化合物生成量低。并可與爐內(nèi)組織廉價(jià)而高效的脫硫工藝。從燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度看，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃燒反應(yīng)控制在動(dòng)力燃燒區(qū)（或過(guò)渡區(qū)）內(nèi)。由于循環(huán)流化床
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