【文章內(nèi)容簡介】 的主導因素。循環(huán)流化床燃燒的燃盡度很高，其燃燒效率往往可達到98％99％以上。（2） 高速度、高濃度、高通量的固體物料流態(tài)化循環(huán)流化循環(huán)過程：循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的物料參與了爐膛內(nèi)循環(huán)和由爐膛、分離器和返料裝置組成的外循環(huán)兩種循環(huán)，整個燃燒過程以及脫硫過程都是在這兩種循環(huán)運動過程中逐步完成的。（3） 高強度的熱量、質(zhì)量和動量傳遞過程：在循環(huán)流化床鍋爐中可以人為改變爐內(nèi)物料循環(huán)量，以適應不同的燃燒工況。物料分離系統(tǒng)是循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特征，大量物料參與循環(huán)實現(xiàn)整個爐膛內(nèi)的控制燃燒過程，是循環(huán)流化床鍋爐區(qū)別于鼓泡床鍋爐的根本特點，因為鼓泡床流化床鍋爐的燃燒主要發(fā)生在床內(nèi)。所以循環(huán)流化床鍋爐燃燒必須具備的三個條件是：（1）保證一定的流體速度，而且還要保證物料粒度處于適當?shù)?、使床層在快速流區(qū)域的粒度。(2)要有足夠的物料分離。（3）要有物料回送，要有充分的措施以維持物料的平衡。 爐膛底部是大量的熾熱灰粒和煤?；旌衔?，燃燒所需空氣經(jīng)爐膛底部的布風板均勻進入流化床，在流化床中氣流上升速度約為2～5m/s,氣流將大部分粒子托起，成沸騰狀，粒子上下運動，摻混非常強烈，這種現(xiàn)象被稱流化。煤由給媒機送入爐膛，剛進入爐膛的煤粒很快就與床溫床料混合，是煤粒迅速加熱，干燥著火燃燒。在流化床內(nèi)平均停留十幾～幾十分鐘后有放渣口排出爐膛。由于流化床容量大，摻混強烈，粒子停留時間長等因素，流化床鍋爐不但能燃高熱之煤，而且其他爐型（如鏈條爐、煤粉爐）不能燃燒的低熱值、低揮發(fā)分、高灰分的劣質(zhì)燃料。如劣質(zhì)煙煤、無煙煤、煤石、油頁石、造汽爐渣也能在流化床鍋爐內(nèi)穩(wěn)定燃燒。流化床鍋爐還有環(huán)保方面的優(yōu)點，通過向爐內(nèi)添加石灰石或白云石能大大降低煙氣中的二氧化硫，方法簡便、經(jīng)濟、高效地解決了高硫造成的大氣污染問題。而一般的鏈條鍋爐、煤粉爐的尾氣脫硫技術(shù)費用昂貴，難于推廣，幾乎不可能用于中小型的工業(yè)鍋爐。流化床鍋爐的燃燒溫度900～1000℃，較鏈條鍋爐、煤粉爐都低，抑制了NOX的生成，煙氣中NOX含量少，有利于保護環(huán)境。我國用于燒劣質(zhì)煤的沸騰爐以有上千臺，但他們都是屬于鼓泡床技術(shù)，對于這種鼓泡床鍋爐，由于較大的上升煙氣速度將相當多的未燃盡細小煤粒帶出爐膛，造成燃燒效率下，煙氣含量大，特別是燃燒高灰分的劣質(zhì)燃料是更為嚴重。因為絕大多數(shù)的煤粒是在煤粒是在流化床中燃燒放熱，在流化床中設置了大量的埋管受熱面，物料的強烈沖刷使埋管磨損相當嚴重，一般只能使用六個月左右，爐子的可靠性差。另外，風機的電耗高，向大型化發(fā)展困難，脫硫劑利用率低等使得它被局限于燒煤石、爐渣等劣質(zhì)燃料的場合。外循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是國際上八十年代初發(fā)展起來的鍋爐燃燒技術(shù)，它不僅具有鼓泡床流化燃燒的技術(shù)特點，而且具有更新的技術(shù)優(yōu)勢，該技術(shù)一出現(xiàn)就以其特有的特點，受到國內(nèi)有關(guān)部門和專家的關(guān)注，被認為是鍋爐燃燒技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，其顯著特點有：（1） 燃料適應性廣在外循環(huán)流化床鍋爐中按重量計，燃料進展床料的1％～3％，其余的是不可燃的固體顆粒，如脫硫劑、灰渣，循環(huán)流化床鍋爐的特殊流體動力特性，使得氣～固和固～固混合非常好，因此燃料進入爐膛后很快與大量床料混合，燃料被迅加熱之高于著火溫度，而同時床溫沒有明顯降低。只要燃料的熱值大于加熱燃料本身和燃料所需的空氣至著火溫度所需的熱量，上述優(yōu)點就可以使得外循環(huán)流化床鍋爐不許輔助燃料而燃用任何燃料。外循環(huán)流化床鍋爐即可以燃用優(yōu)質(zhì)煤，也可以燃用鏈條鍋爐不能燃燒的各種劣質(zhì)燃料，如高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、煤矸石、煤泥、以及油頁石。（2） 燃燒效率高循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率要比鼓泡流化床鍋爐、鏈條鍋爐高，％～％范圍內(nèi)，可與煤粉爐相比媲美，循環(huán)流化床鍋爐能在較寬范圍內(nèi)保持較高的燃燒效率，甚至燃用細分含量高的燃料時也是如此，而鼓泡流化鍋爐、鏈條鍋爐則不可能有此優(yōu)點。（3） 有效脫硫循環(huán)流化床鍋爐的脫硫效率比鼓泡床流化床鍋爐更加有效，典型的循環(huán)流化床鍋爐達到90％～，鼓泡流化床鍋爐達到90％～3，甚至更高。有時即使鈣硫比再高，也不能達到90％的脫硫效率。因此，無論是脫硫劑的利用率還是二氧化硫的脫除率，循環(huán)流化床鍋爐流化床鍋爐優(yōu)越，鏈條鍋爐不可能在爐內(nèi)進行脫硫。（4） 氧化物排放低氮氧化物排放是外循環(huán)流化鍋爐另一個非常吸引人的特點。實踐表明，外循環(huán)流化床鍋爐的氮氧化物排放在50～150PPM。外循環(huán)流化床鍋爐NOX排放低是由于以下兩個原因：一是低溫燃燒，此時空氣中的氮一般不會生成NOX,二是分段燃燒，抑制燃料中的氮轉(zhuǎn)化為NOX，并使已生成的NOX得到還原，鼓泡（內(nèi)循環(huán)）流化床鍋爐、鏈條鍋爐無此特點。（5） 燃燒強度高，爐膛截面小爐膛單位截面積的熱負荷高是外循環(huán)流化床鍋爐的主要特點之一，～,接近或高于煤粉爐，同樣熱負荷下鼓泡流化床鍋爐需要的爐膛截面積要比外循環(huán)流化鍋爐達2～3倍。（6） 給煤點少循環(huán)流化床鍋爐的截面積小，同時良好的混合和燃燒區(qū)域的擴展使所需的給煤點數(shù)大大減少，如熱功率為100MW的循環(huán)流化床鍋爐只需一個給煤點，而相同容量的鼓泡流化床鍋爐則需20～30給煤點。（7） 燃料與處理系統(tǒng)簡單循環(huán)流化床鍋爐的給煤粒度一般小于12mm，因此與煤粉爐相比，燃料的制備系統(tǒng)大為簡單。此外，循環(huán)流化床鍋爐能直接用高水分煤（水分的達30％以上），當燃用高水分煤時也不需要專門的處理系統(tǒng)。（8） 易于實現(xiàn)灰渣的綜合利用循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程屬于低溫燃燒，同時爐內(nèi)優(yōu)良的燃盡條件使得鍋爐的灰渣燃燒充分，因此含碳量極低，易于灰渣的綜合利用，可做水泥攙合料和建筑材料。（9） 負荷調(diào)節(jié)范圍大當負荷變化時，只需調(diào)節(jié)給煤量、空氣量和物料循環(huán)量，不必像鼓泡流化床鍋爐那樣采用分床壓火技術(shù)。一般而言，外循環(huán)流化床鍋爐的負荷調(diào)節(jié)比可達1：4，而鏈條鍋爐、鼓泡流化床鍋爐的負荷調(diào)節(jié)僅為70％，此外，由于截面風速和吸熱控制容易，循環(huán)流化床鍋爐的負荷調(diào)節(jié)速度也快，一般可達每分鐘5％。（10） 床內(nèi)不布置埋管受熱面 循環(huán)流化床的床內(nèi)不布置埋管受熱面，因而不存在鼓泡流化床鍋爐的埋管受熱面易磨損的問題。此外，由于床內(nèi)沒有埋管受熱面，啟動、停爐、結(jié)焦處理時間短，同時可長時間壓火。（11） 故障率低、運行周期長 循環(huán)流化床鍋爐本體范圍內(nèi)設有兩臺螺旋給煤機，避免了鏈條鍋爐設備故障而經(jīng)常造成停爐的缺陷。此外，外循環(huán)流化床鍋爐具有故障率低、運行周期長的特點。（12） 司爐工勞動強度大 由于循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式為循環(huán)流化燃燒，司爐工僅看儀表就可進行控制，調(diào)解。而鏈條鍋爐則需不斷通過關(guān)火門觀察燃燒狀況，并且還要不時的用火鉤、火耙摟火，因此司爐工的勞動強度大、工作環(huán)境惡劣。2. 循環(huán)流化床的燃燒 煤粒送入循環(huán)流化床內(nèi)迅速受到高溫物料和煙氣的輻射而被加熱，首先水分蒸發(fā)，然后煤粒中的揮發(fā)份析出并燃燒，最后是焦碳的燃燒。其間伴隨著煤粒的破碎、磨損，而且揮發(fā)分析出燃燒過程與焦炭燃燒過程與焦炭燃燒過程都有一定的重疊。 循環(huán)流化床內(nèi)沿高度方向可以分為密相床層和稀相區(qū)，密相床層運行在鼓泡床和紊流床狀態(tài)。循環(huán)流化床內(nèi)絕大部分是惰性的灼熱床料，其中的燃燒只占很小的一部分。這些灼熱的床料成為煤顆粒的加熱源，在加熱過程中，所吸收的熱量只占床層總熱容量的千分之幾，而煤粒在10秒鐘左右就可以燃燒（顆粒平均直徑在0—8mm），所以對床溫的影響很小。流化床內(nèi)燃料著火的方式，固體質(zhì)點表面溫度起著關(guān)鍵作用，是產(chǎn)生著火的點灶熱源，這類固體近質(zhì)點可以是細煤粒，也可以是經(jīng)分離后的高溫灰?；蛘呤遣硷L板上的床料。當固體質(zhì)點表面溫度上升時，煤顆粒會出現(xiàn)迅猛著火。另外，顆粒直徑大小對著火也有很大的影響，對一定反應能力的煤種，在一定的溫度水平之下，在臨界的著火粒徑，小于這個粒徑直徑，因為散熱損失過大，燃料顆粒就不能著火，溢出爐膛。煤在流化床內(nèi)的破碎特性是指煤粒在進入高溫流化床后粒度急劇減小的一種性質(zhì)。但引起粒度減小的因素還有顆粒與劇烈運動的床層間磨損以及埋管受熱面的碰撞等。影響顆粒磨損的主要因素是顆粒表面的結(jié)構(gòu)特性、機械強度以及外部操作條件等。磨損的作用貫穿整個燃燒過程。煤粒進入流化床內(nèi)時，受到熾熱床料的加熱，水份蒸發(fā)，當煤粒溫度達到熱解溫度時，煤粒發(fā)生脫揮發(fā)份反應，對于高揮發(fā)份的煤種，熱解期間將伴隨一個短時發(fā)生的擬塑性階段，顆粒內(nèi)部產(chǎn)生明顯的壓力梯度，一但壓力超過一定值，已經(jīng)固化的顆粒表層可能會崩裂而形成破碎。對低揮發(fā)份煤種，塑性狀態(tài)雖不明顯，但顆粒內(nèi)部的熱解產(chǎn)物需克服致密的孔隙結(jié)構(gòu)都能從煤粒中溢出，因此顆粒內(nèi)部也會產(chǎn)生較高的壓力，另外，由于高溫顆粒群的擠壓，顆粒內(nèi)部溫度分布不均勻引起的熱應力，這種熱應力都會引起煤顆粒破碎。煤粒破碎一般會逃離旋風分離器，成為不完全燃燒損失的主要部分。破碎分為一級破碎和二級破碎，一級破碎時由于揮發(fā)份溢出產(chǎn)生的壓力和孔隙網(wǎng)絡中揮發(fā)份壓力增加而引起的。二級破碎是由于作為顆粒的聯(lián)結(jié)體形狀不規(guī)則的聯(lián)結(jié)“骨架”（類似于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)）被燒斷而引起的破碎。煤的破碎發(fā)生的同時也會發(fā)生顆粒的膨脹，煤的結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大的變化。一般破碎和膨脹受下列因素的影響：揮發(fā)份析出量：在揮發(fā)份析出時，碳水化合物形成的平均質(zhì)量；顆粒直徑；床溫；在煤結(jié)構(gòu)中有效的孔隙數(shù)量；母粒的孔隙結(jié)構(gòu)等。 SO2是一種嚴重危害大氣環(huán)境的污染物，SO2與水蒸氣進行化學反應形成硫酸，和雨水一起降至地面即為酸雨。NOx包括NO、NONO三種，其中NO也是導致酸雨的主要原因之一，同時它還參加光化學作用，形成光化學煙霧，還造成了臭氧層的破壞。煤加熱至400℃時開始首先分解為H2S，然后逐漸氧化為SO2。其化學方程式為Fes2+2H22H2S+FeH2S+O2H2+SO2對SO2形成影響最大的因素是床溫和過量空氣系數(shù)，床溫升高、過量空氣系數(shù)降低則SO2越高。 循環(huán)流化床燃燒過程中最常用的脫硫劑石灰石，當床溫越過其煅燒溫度時，發(fā)生煅燒分解反應：Caco3Cao+co2183kj/mol脫硫反應方程式為：Cao+so2+1/2O2caso4影響循環(huán)流化床脫硫效率的各種因素：（1） ca/s摩爾比的影響ca/s摩爾比的影響脫硫效率的首要因素，脫硫效率在ca/，而繼續(xù)增大ca/s比或脫硫劑量時，脫硫效率增加得較少。循環(huán)流化床運行時ca/—。（2） 床溫的影響床溫的影響主要在于改變了脫硫劑的反應速度、固體產(chǎn)物分布以及孔隙堵塞特性，從而影響脫硫率和脫硫劑利用率。床溫在900℃左右達到最高的脫硫效率。（3） 粒度影響采用較小的脫硫劑粒度時，循環(huán)流化床脫硫效果較好。（4） 氧濃度的影響脫硫與氧濃度關(guān)系不大，而提高過量空氣系數(shù)時脫硫效率總是提高的。（5） 床風速的影響對一定的顆粒粒度，增加風速會使脫硫效率降低 。（6） 循環(huán)倍率的影響循環(huán)倍率越高，脫硫效率越高。（7） SO2在爐膛停留時間的影響脫硫時間越長對效率來說越不利，應該保證SO2在床內(nèi)停留時間不少于2—4秒。（8） 負荷變化的影響當循環(huán)流化床負荷變化在相當大的范圍內(nèi)時，脫硫效率基本恒定或略有升降。（9） 其它因素的影響床壓的影響：增加壓力可以改善脫硫效率，并且能夠提高硫酸鹽化反應速度。（10） 給料方式的影響石灰石與煤同點給入時脫硫效率最高。雖然循環(huán)流化床的脫硫作用很強，但在床溫達到850℃，即脫硫效率最高的溫度時，NOx的生成 量卻很大，對環(huán)境造成極大地破壞。這是我們不愿看到的。所以一定要把床溫控制在850℃900℃之間，而且要采用較小的脫硫劑粒徑。另外，實施分段燃燒也是非常好的措施。3. 循環(huán)流化床鍋爐的DCS系統(tǒng)由于氣壓被控對象在燃料量擾動的動態(tài)響應較快，所以燃料量調(diào)節(jié)原則上可以采用以氣壓作為被調(diào)量的單回路控制系統(tǒng)。但對燃煤鍋爐來說，運行中的煤量自發(fā)性擾動是經(jīng)常容易出現(xiàn)的，所以在設計燃煤鍋爐燃料控制時，必須考慮使系統(tǒng)具有快速消除燃料自發(fā)性擾動的措施，在這里引入燃料量的負反饋，并達到副調(diào)節(jié)器構(gòu)成串級 控制系統(tǒng)。采用這個方案，如果燃料能直接準確的測量，可以消除燃料的自發(fā)性擾動，使該燃料控制系統(tǒng)還具有帶固定負荷和變動負荷的功能。但是由于燃料量的直接測量問題沒有解決，對于采用鋼球磨煤機中儲式制粉系統(tǒng)的鍋爐均通過改變給粉機的轉(zhuǎn)速的方法來改變?nèi)剂狭?。循環(huán)流化床鍋爐操作界面用給粉機轉(zhuǎn)速之和作為總?cè)剂狭糠答佇盘枺⑦M入副調(diào)機器與燃料量的給定值既鍋爐負荷要求指令進行比較，對其偏差進行運算，副調(diào)節(jié)器根據(jù)偏差的大小去調(diào)節(jié)燃料量的數(shù)值。穩(wěn)態(tài)時鍋爐負荷要求指令與給煤機轉(zhuǎn)速反饋信號平衡。給煤機轉(zhuǎn)速只能反映燃料量的大小而不能反映燃料品質(zhì)的變化，為此，引入燃料品種校正信號。當改換煤種時，相應的調(diào)整校正系數(shù)的值，經(jīng)乘法器修整燃料反饋信號，以消除煤種變化的系統(tǒng)的影響。為了消除燃料側(cè)的自發(fā)性擾動，系統(tǒng)引入了汽包壓力的微分信號有助于盡快消除內(nèi)擾。穩(wěn)態(tài)時汽包壓力的微分信號消失不影響副調(diào)節(jié)器入口的平衡關(guān)系。送風調(diào)節(jié)的任務在于保證燃燒的經(jīng)濟性，具體說，就是保證在燃燒過程中有合適的燃料與風量比例，送風調(diào)節(jié)對象近似比例環(huán)節(jié)。因此通常采用保持燃料量與送風量成比例關(guān)系的送風控制系統(tǒng)。在實際運行中，送風量和燃料量的最佳比例值K不是常數(shù)，K是隨不同的負荷和燃料品種變化的。而送風量V和燃料量B的最佳比例K是隨不同負荷、不同燃料品種而變化的。因此，可以選用隨負荷、燃料品種變化而修正送風量的送風控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是用乘法器構(gòu)成的單閉環(huán)比值送風控制系統(tǒng)，燃料量的修正值作為送風量的給定值，實現(xiàn)B與V的比例控制。根據(jù)負荷、燃料品種的變化去修正最佳風煤比例系數(shù)K，此系統(tǒng)結(jié)