循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及運(yùn)行(03)

1、 第第3講講 一、一、煤在循環(huán)流化床內(nèi)的燃燒過(guò)程；煤在循環(huán)流化床內(nèi)的燃燒過(guò)程； 二、二、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特性循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特性 ； 三、三、 物料循環(huán)對(duì)循環(huán)流化床燃燒的影響；物料循環(huán)對(duì)循環(huán)流化床燃燒的影響； 四、循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)傳熱四、循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)傳熱 ；循環(huán)流化床鍋爐燃燒與傳熱循環(huán)流化床鍋爐燃燒與傳熱一、煤在循環(huán)流化床內(nèi)的燃燒過(guò)程一、煤在循環(huán)流化床內(nèi)的燃燒過(guò)程 、燃煤的制備與給入 、循環(huán)流化床為燃燒提供的條件 、煤粒的燃燒過(guò)程 、灰渣的排出、燃煤的制備與給入、燃煤的制備與給入輸煤系統(tǒng)（一）輸煤系統(tǒng)（一）粗碎機(jī)粗碎機(jī)細(xì)篩機(jī)細(xì)篩機(jī)細(xì)碎機(jī)細(xì)碎機(jī)細(xì)篩機(jī)細(xì)篩機(jī)煤倉(cāng)煤倉(cāng)830mm

2、煤08mm 煤08mm 煤830mm 煤0300mm 煤輸煤系統(tǒng)（二）輸煤系統(tǒng)（二）粗碎機(jī)粗碎機(jī)細(xì)碎機(jī)細(xì)碎機(jī)細(xì)篩機(jī)細(xì)篩機(jī)煤倉(cāng)煤倉(cāng)08mm 煤08mm 煤830mm 煤0300mm 煤輸煤系統(tǒng)（三）輸煤系統(tǒng)（三）粗碎機(jī)粗碎機(jī)細(xì)碎機(jī)細(xì)碎機(jī)煤倉(cāng)煤倉(cāng)08mm 煤830mm 煤0300mm 煤細(xì)篩機(jī)細(xì)篩機(jī)環(huán)錘式碎煤機(jī)環(huán)錘式碎煤機(jī)可逆式破碎機(jī)可逆式破碎機(jī)反擊板復(fù)合錘頭、循環(huán)流化床為燃燒提供的條件循環(huán)流化床為燃燒提供的條件 大量灼熱惰性床料，熱容量很大形成“熱庫(kù)”。床內(nèi)混合強(qiáng)烈，加熱速率高，10010000C./s。一次流化風(fēng)為燃燒提供了氧。溫度（850950）燃燒結(jié)焦脫硫配風(fēng)（分級(jí)配風(fēng)）利于脫硝節(jié)能、循環(huán)

3、流化床鍋爐循環(huán)流化床鍋爐煤粒的燃燒過(guò)程煤粒的燃燒過(guò)程循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)勢(shì)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒優(yōu)勢(shì)1、為新入爐燃料提供了豐富的熱源、為新入爐燃料提供了豐富的熱源爐內(nèi)大量800900度的惰性顆粒；每分鐘的新燃料只有床內(nèi)物料的1%左右；炙熱物料迅速加熱新燃料；燃料燃燒放處的熱量又維持了床溫。2、燃料在爐內(nèi)有充分的停留時(shí)間、燃料在爐內(nèi)有充分的停留時(shí)間煤粒的燃燒過(guò)程煤粒的燃燒過(guò)程1、-煤粒的干燥和加熱煤粒的干燥和加熱煤粒床內(nèi)：被床包圍，加熱速率高，水分蒸發(fā)快。2、-揮發(fā)分的析出及燃燒揮發(fā)分的析出及燃燒 、煤種： 煙煤，褐煤，油頁(yè)巖，揮發(fā)分析出非?？?； 無(wú)煙煤，石煤等，揮發(fā)分析出幾乎與焦碳燃燒同步。

4、、粒徑：小顆粒，析出快。大顆粒，沉積在床下部，摻混差，析出慢。 、寬篩分燃料，爐膛上部也有揮發(fā)分燃燒。圖3-1圖3-1 循環(huán)流化床鍋爐工作原理示意圖 焦碳的燃燒，燃燼控制著燃燒時(shí)間，是處于動(dòng)力燃燒過(guò)渡燃燒，還是擴(kuò)散燃燒，取決于化學(xué)反應(yīng)速率和氧的擴(kuò)散速率對(duì)燃燒過(guò)程的控制。 循環(huán)流化床中，揮發(fā)分析出燃燒焦碳的燃燒煤粒破碎存在著重疊。3、焦碳的著火與燃燼、焦碳的著火與燃燼4、煤粒的膨脹，破碎和磨損、煤粒的膨脹，破碎和磨損破碎：破碎： 煤粒入爐后因受熱而使煤粒入爐后因受熱而使顆粒減小的現(xiàn)象。顆粒減小的現(xiàn)象。 1、煤粒受熱，內(nèi)部熱解出氣態(tài)物質(zhì)，形成壓力，使煤粒爆裂稱一級(jí)破碎。 2、焦碳內(nèi)部小孔使其強(qiáng)度減

5、弱，發(fā)生破碎，稱二級(jí)破碎。 3、焦碳燃燒過(guò)程，存在顆粒間碰撞，摩損以至破碎。磨損：磨損： 煤粒入爐后因機(jī)械碰撞而使顆粒減小的現(xiàn)象。煤粒入爐后因機(jī)械碰撞而使顆粒減小的現(xiàn)象。 煤粒與煤粒的碰撞；煤粒與煤粒的碰撞； 煤粒與容器壁的碰撞。煤粒與容器壁的碰撞。破碎與磨損的區(qū)別和聯(lián)系破碎與磨損的區(qū)別和聯(lián)系 都是CFB中細(xì)小顆粒的主要來(lái)源； 產(chǎn)生原因不同； 所產(chǎn)生的細(xì)顆粒的細(xì)度不同。 破碎有利于鍋爐燃燒效率的提高、有利于爐內(nèi)熱破碎有利于鍋爐燃燒效率的提高、有利于爐內(nèi)熱負(fù)荷的合理分布、有利于污染物排放的控制。負(fù)荷的合理分布、有利于污染物排放的控制。運(yùn)行中應(yīng)考慮破碎和磨損對(duì)爐內(nèi)燃燒份額的影響。運(yùn)行中應(yīng)考慮破碎和

6、磨損對(duì)爐內(nèi)燃燒份額的影響?；伊＃ㄌ剂＃┑哪ズ幕伊＃ㄌ剂＃┑哪ズ摹⒒以呐懦?、灰渣的排出飛灰的排出飛灰的排出 底渣的排出冷渣管孔冷渣管孔風(fēng)風(fēng)帽帽孔孔排渣口排渣口布風(fēng)板布風(fēng)板二、二、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特性循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特性 、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒區(qū)域； 、焦炭的燃燒； 、爐膛內(nèi)燃燒份額和一、二次風(fēng)的分配 ； 、一、二次風(fēng)配比 ； 、影響燃燒的主要因素。、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒區(qū)域；、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒區(qū)域； 1、帶高溫氣固分離器的循環(huán)流化床鍋爐分三個(gè)區(qū)：下部密相區(qū)（二次風(fēng)口以下部密相區(qū)（二次風(fēng)口以下），下），上部稀相區(qū)（二次風(fēng)口以上）高溫上部稀相區(qū)（二次風(fēng)口以上）高溫氣固分離器區(qū)。氣固分離

7、器區(qū)。 2、帶中溫氣固分離器的循環(huán)流化床鍋爐兩個(gè)區(qū)：下部密相區(qū)，上部稀相區(qū)。下部密相區(qū)，上部稀相區(qū)。 3、下部密相區(qū)，充滿了灼熱物料，是穩(wěn)定的著火熱源。燃料和循環(huán)物料（未燃燼的焦炭）送入該區(qū)，燃燒需要總風(fēng)量的約40%80%風(fēng)量作為一次風(fēng)，將物料流化并供著火燃燒的氧量，燃燒處于還原性氣氛。 4、上部稀相區(qū)，焦炭顆粒和部分揮發(fā)分燃燒，氧化性氣氛。 5、高溫氣固分離區(qū)，氧濃度低，焦炭停留時(shí)間短，燃燒份額很小，部分一氧化碳和揮發(fā)分在該區(qū)燃燒。燃燒區(qū)域燃燒區(qū)域 密相區(qū)密相區(qū) 稀相區(qū)稀相區(qū) 高溫分離器高溫分離器CFBCFB鍋爐燃燒室的密相區(qū)鍋爐燃燒室的密相區(qū)CFBCFB鍋爐燃燒室上部稀相區(qū)布置的膜式氺冷壁

8、鍋爐燃燒室上部稀相區(qū)布置的膜式氺冷壁不同燃燒區(qū)域燃燒的組織不同燃燒區(qū)域燃燒的組織燃燒室下部密相區(qū)燃燒室下部密相區(qū)合理控制一次風(fēng)量： 保證良好的流化狀態(tài)； 滿足密相區(qū)燃燒所需要的氧氣。合理控制物料循環(huán)量及床層壓力：控制好床溫： 不結(jié)渣； 不熄火。燃燒室上部稀相區(qū)燃燒室上部稀相區(qū)合理控制一、二次風(fēng)的比例： 保證顆粒在爐內(nèi)分布的合理過(guò)度段的燃燒過(guò)度段的燃燒二次風(fēng)應(yīng)有一定風(fēng)速和風(fēng)量： 保證爐膛中心燃燒不缺氧。二次風(fēng)的送入應(yīng)考慮給煤口的布置：、焦炭的燃燒；、焦炭的燃燒； 1、于50100m。是飛灰含炭量的主要部分。為了充分燃燼，在爐內(nèi)停留時(shí)間要大于細(xì)顆粒焦炭燃燒：來(lái)源寬篩分燃料細(xì)煤粒，破碎磨損形成的細(xì)粒

9、。粒徑小燃燼時(shí)間，停留時(shí)間取決于內(nèi)循環(huán)，爐膛高度，分離裝置的性能。 2、碎片的燃燒：粒徑，5001000m , 由一級(jí)和二級(jí)破碎產(chǎn)生，外循環(huán)倍率是影響停留時(shí)間的主要因素。循環(huán)倍率提高，利于燃盡。 3、粗顆粒焦炭燃燒：粒徑大于1mm,一部分在密相區(qū)，帶出部分在稀相區(qū)燃燒，易分離，在爐內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，燃燼度高。、爐膛內(nèi)燃燒份額和一、二次風(fēng)的分配、爐膛內(nèi)燃燒份額和一、二次風(fēng)的分配 ； 每一燃燒區(qū)域中的燃燒量占鍋爐總?cè)紵康谋壤?表示煤在各個(gè)燃燒區(qū)域的燃燒程度； 密相區(qū)與稀相區(qū)燃燒份額的總和約等于1；什么是燃燒份額什么是燃燒份額控制燃燒份額的意義控制燃燒份額的意義燃燒份額會(huì)影響運(yùn)行中的床溫；會(huì)影響稀相

10、區(qū)的傳熱；在設(shè)計(jì)上，燃燒份額會(huì)影響受熱面的布置。 燃燒主要在密相區(qū)和稀相區(qū)，密相區(qū)的燃燒份額影響到料層的溫度控制，爐內(nèi)傳熱及鍋爐的連續(xù)安全運(yùn)行。密相區(qū)燃燒份額增加，即密相區(qū)的放熱份額增加，使密相區(qū)的爐膛溫度升高，可能出現(xiàn)高溫結(jié)渣 。影響燃燒份額的因素影響燃燒份額的因素 1、煤種：、煤種：揮發(fā)分低的煤在密相區(qū)燃燒份額大，揮發(fā)分高的煤燃燒份額小。相同的燃燒條件，循環(huán)流化床密相區(qū)的燃燒分額遠(yuǎn)低于鼓泡床密相區(qū)的燃燒份額。 2、粒徑和粒徑的分布：、粒徑和粒徑的分布：流化速度一定，粒徑小的煤在密相區(qū)的燃燒份額小。當(dāng)細(xì)顆粒量增大時(shí)，揚(yáng)析到稀相區(qū)的燃燒份額增大。 3、流化速度的影響：、流化速度的影響：流化速度

11、增加時(shí)，同樣粒徑的煤在密相區(qū)燃燒份額減少，細(xì)顆粒被帶到稀相區(qū)燃燒份額增大 4、物料循環(huán)量的影響：、物料循環(huán)量的影響：物料循環(huán)倍率提高時(shí)，（1）細(xì)顆粒對(duì)受熱面?zhèn)鳠崃亢蛶ё邿崃慷荚黾印＃?）細(xì)顆料循環(huán)再燃燒機(jī)會(huì)增加，燃燒效率提高。 5、過(guò)量空氣系數(shù)的影響：、過(guò)量空氣系數(shù)的影響：過(guò)量空氣系數(shù)增加，床內(nèi)各處氧濃度均有增加，燃燒強(qiáng)化了，密相區(qū)燃燒份額增加。 6、密相區(qū)床溫的影響：、密相區(qū)床溫的影響：密相區(qū)床溫高，揮發(fā)分析出和反應(yīng)會(huì)加快，焦炭的燃燒也會(huì)加快，該區(qū)燃燒份額明顯增加。、一、二次風(fēng)配比、一、二次風(fēng)配比 1、一次風(fēng)從布風(fēng)板進(jìn)入密相區(qū)，風(fēng)量應(yīng)滿足著火燃燒的需要，即根據(jù)燃燒份額配一次風(fēng)。為了減小NOx

12、和N2O的生成量，密相區(qū)過(guò)量空氣系數(shù)接近1，處于還原性氣氛燃燒。在爐內(nèi)組織空氣分級(jí)燃燒。其余空氣從二次風(fēng)口送入。 2、二次風(fēng)從密相區(qū)和稀相區(qū)的交界處送入，保證燃料的燃燼，提高燃燒效率。不同爐型，不同工況的一、二次風(fēng)的配比不相同。、影響燃燒的主要因素、影響燃燒的主要因素 燃料特性； 燃料的顆粒特性； 布風(fēng)裝置和流化質(zhì)量； 給煤方式； 床層溫度； 二次風(fēng)口布置的影響燃料特性燃料特性 1、揮發(fā)份 揮發(fā)份多的煤，其析出后煤成為較松散的多孔結(jié)構(gòu)，有利于氧氣與炭的進(jìn)一步接觸，燃燒效率高； 2、發(fā)熱量 如果所用燃料發(fā)熱量顯著低于設(shè)計(jì)煤種，則運(yùn)行中密相區(qū)床溫偏低，對(duì)燃燒不利； 3、灰熔點(diǎn)灰熔點(diǎn)的高低與結(jié)渣關(guān)系

13、密切，熔點(diǎn)低的煤，也叫易結(jié)渣煤；燃料的顆粒特性燃料的顆粒特性 1、CFB鍋爐采用寬篩分燃料； 2、不同粒度的煤燃燒完全程度取決于其本身的燃燒速度以及在爐內(nèi)的停留時(shí)間。 1、CFB鍋爐密相區(qū)一般運(yùn)行在鼓泡床狀態(tài)，存在氣泡相和乳化相； 2、大氣泡的存在不利于為煤提供氧氣； 3、大氣泡的存在會(huì)增大揚(yáng)析和夾帶的量； 4、所以要求：布風(fēng)均勻、形成細(xì)流（減小氣泡直、所以要求：布風(fēng)均勻、形成細(xì)流（減小氣泡直徑）、保證良好的流化質(zhì)量。徑）、保證良好的流化質(zhì)量。布風(fēng)裝置和流化質(zhì)量布風(fēng)裝置和流化質(zhì)量給煤方式給煤方式 1、給煤口過(guò)于集中的壞處； 給煤口附近嚴(yán)重缺氧，大量細(xì)顆粒無(wú)法燃燒就進(jìn)入稀相區(qū)，往往導(dǎo)致不完全燃燒

14、損失。 2、措施； 1）、采用播煤風(fēng)，將給煤盡量分散均勻； 2）、在給煤口上方布置二次風(fēng)口，為燃燒提供氧氣。床層溫度床層溫度 1、床溫上限的設(shè)計(jì) 1）、必須低于灰的變形溫度100200度，防止結(jié)渣； 2）、必須滿足脫硫劑的最佳工作溫度。 2、床溫下限的設(shè)計(jì)； 1）、必須滿足燃料的燃燒條件； 2）、必須保證密相區(qū)有一定的燃燒份額。）、必須保證密相區(qū)有一定的燃燒份額。二次風(fēng)口布置的影響二次風(fēng)口布置的影響 1、目前CFB燃燒中存在的問(wèn)題： 1）燃燒室出口CO含量較高； 2）燃燒室上部仍有較多的剩余氧； 3）說(shuō)明稀相區(qū)的橫向混合不夠充分，爐膛中部存在一個(gè)明顯的缺氧區(qū)； 2、上述問(wèn)題的原因； 1）二次風(fēng)

15、動(dòng)量不足，穿透力較??； 2）若提高單個(gè)二次風(fēng)口的風(fēng)速和剛度，就必須減少二次風(fēng)口的個(gè)數(shù)，則其沿截面的分布欠均勻；三、三、 物料循環(huán)對(duì)循環(huán)流化床燃燒的影響物料循環(huán)對(duì)循環(huán)流化床燃燒的影響 物料在主床內(nèi)循環(huán)稱為物料內(nèi)循環(huán)。 物料在主床外經(jīng)分離器和回送裝置送回主床稱為外循環(huán)，物料循環(huán)一般指外循環(huán)。 循環(huán)倍率定義： RFs/Fc 式中：Fs單位時(shí)間的循環(huán)物料量，kg/s Fc單位時(shí)間的投煤量，kg/s.物料循環(huán)對(duì)燃燒的影響主要有以下幾方面物料循環(huán)對(duì)燃燒的影響主要有以下幾方面 1、循環(huán)倍率R增大燃料在爐內(nèi)停留時(shí)間增加，循環(huán)流化床燃燒效率增加，可達(dá)99以上； 2、物料循環(huán)量增加，床內(nèi)溫度和物料濃度趨于均勻，由

16、于循環(huán)物料溫度較低，床溫會(huì)有所下降； 3、物料循環(huán)量增大，爐膛下部吸熱量減小，上部吸熱量相對(duì)增大； 4、負(fù)荷降低時(shí)，使用物料的循環(huán)倍率減小，水冷壁的換熱系數(shù)減小，有可能保持爐膛出口溫度不變，保證供汽壓力和溫度； 5、循環(huán)物料增加，CaO在爐內(nèi)停留時(shí)間增大，脫硫效率增大。四、循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)傳熱四、循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)傳熱 、傳熱的基本概念 、CFB鍋爐的傳熱機(jī)理 、爐內(nèi)傳熱規(guī)律 、影響傳熱的因素、傳熱的基本概念傳熱的基本概念 、導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）、導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)） a、定義 即熱量從物體的高溫部分傳遞到低溫部分，或者從高溫物體傳遞到與之接觸的低溫物體的過(guò)程。 b、特點(diǎn) 參與傳熱的物體之間沒(méi)有相對(duì)

17、位移；能量形式五變化。 c、影響因素： 冷熱物體的溫差，物體的導(dǎo)熱系數(shù)。 、對(duì)流、對(duì)流 a、定義 指流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移時(shí)產(chǎn)生的熱量交換。 b、特點(diǎn) 參與傳熱的物體之間有相對(duì)位移；對(duì)流換熱中伴隨這導(dǎo)熱過(guò)程 c、影響因素 流體的物理性質(zhì)、流速、受熱面的布置等 、輻射、輻射 a、定義 物體通過(guò)電磁波傳遞能量的過(guò)程。 b、特點(diǎn) 參與傳熱的物體不必直接接觸；換熱中伴隨能量形式的變化 c、影響因素 溫度、黑度等、CFBCFB鍋爐的傳熱機(jī)理鍋爐的傳熱機(jī)理 、CFB鍋爐燃燒系統(tǒng)中四種受熱面鍋爐燃燒系統(tǒng)中四種受熱面 a、爐膛四周的膜式氺冷壁 b、懸掛在爐膛的屏式受熱面 c、旋風(fēng)分離器周圍的受熱面 d、外

18、置式熱交換器爐內(nèi)受熱面爐內(nèi)受熱面 、CFBB爐內(nèi)傳熱的基本形式爐內(nèi)傳熱的基本形式 a、顆粒對(duì)流傳熱； b、氣體對(duì)流傳熱； c、輻射傳熱； a、顆粒對(duì)流傳熱、顆粒對(duì)流傳熱 床內(nèi)傳熱的主要形式，顆粒濃度高，熱容量大，粒徑401000m的顆粒對(duì)流傳熱是主要成分，隨顆粒濃度增加，傳熱系數(shù)增加。 b、氣體對(duì)流換熱、氣體對(duì)流換熱 循環(huán)流化床稀相區(qū)顆粒濃度很低，氣體對(duì)流傳熱為主。 c、輻射傳熱、輻射傳熱稀相區(qū)顆粒濃度少，輻射傳熱比例增大，床溫高于530輻射傳熱越來(lái)越重要。流化床鍋爐流化床鍋爐 沿爐膛高度主導(dǎo)傳熱方式沿爐膛高度主導(dǎo)傳熱方式隨（隨（1 ）的變化關(guān)系）的變化關(guān)系顆粒團(tuán)換熱模型顆粒團(tuán)換熱模型、爐內(nèi)傳熱規(guī)律爐內(nèi)傳熱規(guī)律CFBCFB鍋爐各個(gè)區(qū)域的傳熱方式鍋爐各個(gè)區(qū)域的傳熱方式布風(fēng)板布風(fēng)板爐膛下部爐膛下部爐膛中部爐膛中部爐膛上部爐膛上部顆粒濃度顆粒濃度輻射傳熱為主輻射傳熱為主對(duì)流及輻射傳熱對(duì)流及輻射傳熱對(duì)流傳熱為主對(duì)流傳熱為主爐頂 爐膛高度爐底輻射傳熱為主對(duì)流和輻射傳熱為主對(duì)流傳熱為主（1-）循環(huán)流化床鍋爐沿爐膛高度主導(dǎo)傳熱方式的變化不同運(yùn)行負(fù)荷下的傳熱方式不同運(yùn)行負(fù)荷下的傳熱方式 1、高負(fù)荷運(yùn)行，氣體與顆粒的對(duì)流傳熱占主導(dǎo)地