循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)

流態(tài)化fFluidization]

當固體顆粒群與氣體或液體接觸時，使固體顆粒轉(zhuǎn)變成類似流體狀態(tài)的一種操作。在正常的流態(tài)化狀態(tài)下，作用于顆粒

上的重力根本上被流體施于■顆粒戔力所抵消，因而顆粒在床內(nèi)處于半懸浮狀態(tài)。

流態(tài)化的特點

⑴在任一高度的靜壓近似于在此高度以上單位床截面內(nèi)固體顆粒的重量；

（2）無論床層如何傾斜，床外表總是保持水平，床層的形狀也保持容器的形狀：

⑶床內(nèi)固體顆粒可以像流體一樣從底部或側(cè)面的孔口中排出：

（4）密度高于床層表現(xiàn)密度的物體在床內(nèi)會下沉，密度小的物體會浮在床面上：

⑸床內(nèi)顆粒混合良好，因此，當加熱床層時，整個床層的溫度根本均勺。

料位均一化

表面保持水平

循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個局部：

⑴第一局部山爐膛（快速流化床）、與固別離設(shè)備、固體物料再循環(huán)設(shè)備和外置熱交換器（有些循環(huán)流化床鍋爐沒有該設(shè)

備）等組成，上述部件形成了一個固體物料循環(huán)回路。

⑵第二局部為對流煙道，布置有過熱器、再熱器、省煤器和空氣預熱器等，與常規(guī)燃燒鍋爐相近。

泥環(huán)流化床鍋爐根本概念

味料

鍋爐運行過程中，在爐膛及循環(huán)系統(tǒng)（別離器，立管，回料系統(tǒng)等）內(nèi)燃燒或載熱的固體顆粒，稱為物料。

堆枳密度和顆粒密度

將固體顆粒不加約束的自然堆放時單位體積的質(zhì)量稱為顆粒的堆積密度；

顆粒的質(zhì)量與其體積的比值稱為顆粒密度或真實密度

密相區(qū)

在流化床鍋爐下部，顆粒濃度較大，這局部區(qū)域稱為密相區(qū)，密相區(qū)內(nèi)沿高度方向濃度逐漸降低。循環(huán)流化床鍋爐中，

一般定義密相區(qū)低于二次風噴口高度，密相區(qū)的空隙率為0.7左右。

稀相區(qū)

在流化床鍋爐爐膛上部，氣流中粒子濃度較低，空隙率為0.85~0.99.稱為稀相區(qū)，稀相區(qū)內(nèi)顆粒濃度比擬均勻，沿爐膛

高度顆粒濃度變化比擬緩慢。循環(huán)流化床鍋爐中，一股定義稀相區(qū)為鍋爐下部錐段以上直段500mm以上為稀相區(qū)。

過渡區(qū)

在流化床鍋爐密相區(qū)和稀相區(qū)之間，顆粒濃度處于沿高度快速變化狀態(tài)，存在比擬大的揚析與夾帶現(xiàn)象，稱為過渡區(qū)。

流化速度

流化速度一般是指假設(shè)床內(nèi)沒有床料時空氣通過爐膛的速度，因此也叫竺塔速度或表觀速度。

循環(huán)流化床技術(shù)的特點

燃燒特點

低溫動力控制燃燒

有速度、高濃度、高通量的周體物料流態(tài)化循環(huán)過程

充強度的熱量、質(zhì)量和動量傳遞過程

優(yōu)點

燃料適應(yīng)性廣

燃燒效率高

麻效脫硫

NOx排放量低

燃燒強度高，爐膛截面積小

紿煤點少

燃料預處理系統(tǒng)簡單

易于實現(xiàn)灰渣綜合利用

負荷調(diào)節(jié)范圍大，負荷調(diào)節(jié)快

投資和運行費用適中

床內(nèi)不布置埋管受熱面

缺點

煙風阻力大，廠用電率高

N2O排放較高

需人量敷設(shè)耐磨耐火澆筑料

實現(xiàn)自動化比擬困難

一些新問題

由于設(shè)計和施工工藝不當導致的磨損問題

飛灰含碳量高的問題

底渣冷卻系統(tǒng)的問題

爐膛、別離器以及回料系統(tǒng)及其之間的膨脹和密封問題

爐膛溫度偏高以及石灰石選擇不合理導致的脫硫效率降低問題

煤的化學成分及其性質(zhì)

(1)碳(C)：主要的燃燒成分，約占5O~95%,Qydw=33704kJ/kg.純碳燃點高，燃燒緩慢。燃料中的碳多以化合物形式

存在

(2)氫(H)：重要的燃燒成分,煤中約占2~8%,Qydw=125600kJ/kg,十分容易著火,燃燒迅速,易爆。液體和氣體燃料

氫含量較高約占從百分之十幾到幾十不等，燃燒室易析出碳黑而冒黑煙。

(3)硫(S)：是燃料中的有害成分，約占可燃成分的?8%,kJ/kg,燃燒后的產(chǎn)物是SO2\SO3,與水蒸汽相遇會生成亞硫

酸和硫酸。

1：SO2、SO3排放造成大氣污染

2：鍋爐尾部受熱面造成低溫腐蝕

(4)氧和氨

氧和氮是不可燃成分。約占~40%,含氧量隨煤化程度增高而明顯減少。

氮主要以有機氮形態(tài)存在，約占0.5~2%。高溫燃燒生成NOx,有害。

(5)水分(Water、Moisture)：燃料中的主要雜質(zhì)，約占5~60%。

1：水分進入爐內(nèi)吸熱汽化成水蒸汽，對燃燒不利：

2：在煙氣露點時，水蒸氣與SO2、S33生成亞硫酸和硫酸，造成低溫腐蝕：

(6)灰分(Ash)

燃料中主要不可燃的礦物雜質(zhì)成分，與成煤條件、開采方式、運輸條件有關(guān)。

1:灰分增加可燃物減少.煤的低位發(fā)熱量瀛少,若火困難,灰渣量增加,運行操作繁重：

2：灰分的增加造成煤的軟化溫度下降，爐內(nèi)易結(jié)渣，使受熱面?zhèn)鳠釔夯?/p>

循環(huán)流化床鍋爐的概念

徂環(huán)流化床鍋爐是在鼓泡床鍋爐（沸羚爐）的根底上開展起來的，因此鼓泡床的一些理論和概念可以用于循環(huán)流化床鍋

爐。但是又有很大的差異。早期的循環(huán)流化床鍋爐流化速度比擬高，因此稱作快速循環(huán)循環(huán)床鍋爐?？焖俅驳母纠碚?/p>

也可以用于循環(huán)流化床鍋爐。鼓泡床和快速床的根本理論已經(jīng)研究了很長時間，形成了一定的理論。要了解循環(huán)流化床

鍋爐的原理，必須耍了解鼓泡床和快速床的理論以及物料從鼓泡床3湍流床-快速床各種狀態(tài)卜的動力特性、燃燒特性

以及傳熱特性。

價環(huán)流化床鍋爐的概念、原理及特點

我國的電力工業(yè)是國民經(jīng)濟開展的根底產(chǎn)業(yè)，在我國，電力生產(chǎn)主要以燃煤火力發(fā)電為主，由于燃煤發(fā)電的直接污染較

人，特別是502、NQX的排放。502的排放是造成酸雨的主要原因，為了通過爐內(nèi)燃燒技術(shù)的改良，降低502、NOX排放

量，我國從60年代開始對循環(huán)流化慶鍋爐進行研究，并在90年代以后和外國公司聯(lián)合研究并取得了較大有開展，現(xiàn)在

循環(huán)流化床鍋爐已開展成熟并在全國廣泛應(yīng)用。流化床燃燒設(shè)備按流體動力特性分為鼓泡流化床和循環(huán)流化床，按工作

條件分為常壓和增壓式流化床。循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是一種新型的高效低污染清潔的燃燒技術(shù)，上世紀70年代的能源危

機和越來越突出的環(huán)保問題使人們促進了這種燃燒技術(shù)的開展。現(xiàn)在大型循環(huán)流化床鍋爐的主要爐型有三大流派，分別

為：以德國Lurgi公司為代表的管奇型和以美國的FosterWheeler、芬蘭的Alstorm公司（兩者兼并〕為代表的FWPyroflow

型和德國Babcock公司的Circofluid型。我國東方鍋爐廠采用的是FW公司的Pyroflow型的改良型循環(huán)流化床鍋爐。北京

B&W鍋爐廠采用的是德國Babcock公司的架構(gòu)和技術(shù)。哈爾濱鍋爐廠有限貢任公司（HBC）與美國PPC（奧斯龍技術(shù)）以及國

內(nèi)的科研單位合作也開發(fā)了自己的大型循環(huán)流化床鍋爐。上海鍋爐廠引進美國ALST0M技術(shù)、消化吸收自行設(shè)計制

造了自己的循環(huán)流化床鍋。由于國內(nèi)各大鍋爐廠商的參與，我國的大型循環(huán)流化床技術(shù)已趨于成效

流態(tài)化：

當固體顆粒中有流體通過時.，隨著流體速度逐漸增大，固體顆粒開始運動，且固體顆粒之間的摩擦力也越來越大，

些流速到達一定值時，固體顆粒之間的摩擦力與它們的重力相等，每個顆?？梢宰杂蛇\動，所有固體顆粒表現(xiàn)出類似流

體狀態(tài)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為流態(tài)化，

對于液固流態(tài)化的固體顆粒來說，顆粒均勻地分布于床層中，稱為"散式"流態(tài)化。而對于氣固流態(tài)化的固體顆粒來說，

氣體并不均勻地流過床層，固體顆粒分成群體作紊流運動，床層中的空隙率隨位置和時間的不同而變化，這種流態(tài)化稱

為"聚式"流態(tài)化。循環(huán)流化床鍋爐屬于“聚式”流態(tài)化。

固體顆粒（床料）、流體（流化風）以及完成流態(tài)化過程的設(shè)備稱為流化床。臨界流化速度

1.對于由均勻粒度的顆粒組成的床層中，在固定床通過的氣體流速很低時，隨著風速的增加，床層壓降成正比例增加1,

并且當風速到達一定值時，床層壓降到達最大值，該值略大于床層靜壓，如果繼續(xù)增加風速，固定床會突然解鎖，床層

壓降降至床層的靜壓。如果床層是由寬篩分顆粒組成的話，其特性為：在大顆粒尚未運動前，床內(nèi)的小顆粒已經(jīng)局部流

化，床層從固定床轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰驳慕怄i現(xiàn)象并不明顯，而往往會出現(xiàn)分層流化的現(xiàn)象。顆粒床層從靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)

化進所需的最低速度，稱為臨界流化速度。隨著風速的進?步增大，床層壓降幾乎不變。循環(huán)流化床鍋爐?般的流化風

速是2—3倍的臨界流化速度。

2.影響臨界流化速度的因素：

（1）料層厚度對臨界流速影響不大。

（2）料層的當量平均料徑增大那么砧界流速增加.

（3）固體顆粒密度增加時臨界流速增加。

13）流體的運動粘度增大時臨界流速減小：如床溫增高忖.臨界流速減小.床溫U臨界流速的關(guān)系如下圖,

燃料成分分析數(shù)據(jù)的基準及換算

煤的成分分析

煤的成分表示和分析方法，可以分為元素分析和工業(yè)分析兩種。煤的元素分析將煤分為碳、氫、氧、氮、硫、灰分和水

分七個組分。煤的工業(yè)分析是將煤分為揮發(fā)分、固定碳分、和水分四個組分。每種組分都按分析基準的質(zhì)量分數(shù)表示。

由于分析方法不同，元素分析成分和工業(yè)分析成分間沒有嚴格的對應(yīng)關(guān)系，無法相互換算。

煤的工業(yè)分析

（1）煤中的水分

煤中的水分測定有三項，即全水分（Mar）、外在水分、內(nèi)在水分（Mad）。全水分包括外在水分和內(nèi)在水分。

外在水分是指煤在開采、運輸和洗選過程中潤濕在煤的外衣以及大毛細孔中的水。它以機械方式與煤相連結(jié)著，較易蒸

發(fā),其蒸汽壓與純水的蒸汽相等。在空氣中放置時，外在不分不斷蒸發(fā)，直至煤中水分的蒸汽壓與空氣的相對濕度到達平衡時

為止，此時失去的水分就是外在水分。外在水分的多少與煤粒度等有關(guān)，而與煤質(zhì)無直接關(guān)系。

內(nèi)在水分（Mad）是吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部的毛細孔中的水，稱為內(nèi)在水分。內(nèi)在水分指將風干煤加熱到105c?1UTC時所

失去的水分，它主要以物理化學方式（吸附等），煤相連結(jié)著，較難蒸發(fā),故蒸氣壓小于純水的蒸汽壓.失去內(nèi)在水分的煤稱為

絕對枯燥或干煤。

（2）煤的灰分

煤的灰分系指煤中所有可燃物質(zhì)完全燃燒以及煤中礦物質(zhì)在一定溫度下產(chǎn)生一系列分解、化合等復雜反響后剩卜的

殘渣。顯然煤灰全部來自煤中礦物質(zhì)，但其組成和重量不完全與煤中礦物質(zhì)相同。

煤中礦物質(zhì)來源如下：

1）原生礦物質(zhì)。系成煤植物本身所含的礦物質(zhì)，此量很少。

2）次生礦物質(zhì)。成煤過程中由外界混到煤層中的礦物質(zhì)，一般其量也不多，但也有例外。

3：外來礦物質(zhì)。在采煤過程中混入的煤層頂?shù)装搴蛫A肝石所形成。可通過洗選法予以脫除。其數(shù)量多少，根據(jù)開采條件

在很大的范圍里波動.它的主要成分為SiO2,A12O3,也有一些CaSO3,CaSO4,FeS2等。

煤灰熔融性是動力用煤的重要指標。煤灰熔融性習慣卜.稱作煤灰熔點。但嚴格來講這是不確切的，因為煤灰是多種礦物

腦組成的混合物，這種混合物并沒有一個固定的熔點,而僅有一個熔化溫度的范圍。開始熔化的溫度遠比其中任一組分純潔

礦物質(zhì)熔點為低.這些組分在一定溫度下還會形成一種共熔體，這種共熔體在熔化狀態(tài)時，有熔解煤灰中其他高熔點物質(zhì)的

性能，從而改變了熔體的成分及其熔化溫度。

煤灰的熔融性和煤灰的利用取決于煤灰的組成.煤灰成分十分復雜，主要有:SiO2,A12O3,Fe2O3,CaO,MgO,SO3等。大量試驗

資料說明,SiO2含量在45—60%時,灰熔點隨竽02含量增加而降低:SQ2在其含量《45%或》60%時,與灰熔點的關(guān)系

不夠明顯。A12O3在煤灰中始終起增高灰熔點的作用。煤灰中A12O3的含量超過期30%時，灰熔點在1500C。灰成分中

Fe2O3,CaO,MgO均為較易熔組分，這些組分含量越高，灰熔點就越低。

（3）煤中的揮發(fā)分

煤的揮發(fā)分含量與煤的變質(zhì)程度有密切的關(guān)系，隨變質(zhì)程度的提高而降低。因此煤炭分類中均以其做為第一分類指

標。根據(jù)揮發(fā)分和焦渣特征可初步?jīng)Q定煤種的加工利用途徑。

揮發(fā)分測定條件對其產(chǎn)率值有很大影響。我國規(guī)定彩帶嚴密堪煙蓋的瓷制坨堀，在900c±10℃溫度下加熱7分鐘的試驗

方法，各國標準亦不盡相同，因此測定結(jié)果不能進行嚴格比照。

煤的成分表示方法無論是元素分析或工業(yè)分析，都與煤質(zhì)分析化驗時的狀態(tài)有關(guān)。所以在表示煤的成分時，必須注明是

何種分析化驗狀態(tài)。煤質(zhì)分析化驗時的狀態(tài)常用“基”表示。煤偵分析中常用的基準有“收到基"、"空氣枯燥基"、"枯燥

無灰基"、四種，其定義，用途和新日標準對照見表6：

基準名新標準舊標準

用途

稱定義符號名稱符號

以收到狀態(tài)的煤為基用于煤炭梢售及物質(zhì)平衡、

收到基ar應(yīng)用基y

準熱平衡與熱效率計算

空氣枯以與空氣溫度到達平

ad分析基f多為試驗室分析工作的根底

燥基衡狀態(tài)的煤為基準

以假想無水狀態(tài)的煤用于比擬煤炭質(zhì)量，為計算

枯燥基d枯燥基g

為基準灰分、硫分等含量用

枯燥無以假想無水、無灰狀用于了解和研窕煤中的有機

daf可燃基r

灰基態(tài)的煤為基準腹

各種“基”的成分均用質(zhì)量百分數(shù)表示。各種成分的具體表示法見表7。

表7煤的各種“基”的成分表示法

基準名稱元素分析(％)工業(yè)分析(%)

收到基(ar)Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100FCar+Var+Aar+Mar=100

空氣枯燥基(ad)Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad-lOOFCad+Vad+Aad+Mad-100

枯燥基(d)Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100FCd+Vd+Ad=lOO

枯燥無灰基

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100FCdaf+Vdaf=lOO

(daf)

表8煤質(zhì)分析結(jié)果不同"基"成分換算系數(shù)表

所求基

基

收到基(ar)空氣枯燥基(ad)枯燥基(d)枯燥無灰基(daf)

收到基(ar)1

空氣枯燥基(ad)1

枯燥基(d)1

枯燥無灰基Idaf)1

第二節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的工作原理

一、涌化過程

固體顆粒隨著氣流速度的增大分別呈現(xiàn)五種不同的流動狀態(tài)：固定床、素［湍)流流化床、快速流化床、氣力輸送。循

環(huán)流化床處于素(湍)流流化床與快速流化床階段之間。

固定床：

此種狀態(tài)下，氣流在顆粒的縫隙是流過，所有固體顆粒呈靜止狀態(tài)。

鼓泡流化床：

當氣流速度到達一定值時，靜止的床層開始松動，當氣流速度超過臨界流化風速時，料層內(nèi)會出現(xiàn)氣泡，棄不斷上升，

而且還聚集成更大的氣泡穿過料層并破裂。整個科層呈現(xiàn)沸騰狀態(tài)。鼓泡流化床存在明顯的分界面，其上部為稀相區(qū)，

包括床層外表至流化床出口間的區(qū)域，也稱為H由空間或懸浮段。下部為密相區(qū)，也稱為沸騰段。

紊(湍)流流化床；

能著氣流速度繼續(xù)上升到一定數(shù)值，固體顆粒開始流動，床層分界面逐漸消失，固體顆粒不斷被帶走，以顆粒團的形式

卜下運動,產(chǎn)牛高度的返混C此時的氣流速度為床料終端速度C

快速流化床：

空氣流速度進一步增大，固體顆粒被氣流均勻帶出床層。此時氣流速度大于固體顆粒的終端速度，床內(nèi)顆粒濃度根本相

等。床內(nèi)顆粒濃度呈.上稀下濃狀態(tài)。循環(huán)流化床的上升段屬于快速流化床?？焖倭鲬B(tài)化的主要特征為床層壓降用于懸浮

和輸送顆粒并使顆粒加速，單位高度末層壓降沿床層高度不變。

氣力輸送：

分為密相氣力輸送和稀相氣力輸送。對于前者，床內(nèi)顆粒濃度變稀，并呈上下均勻分布狀態(tài)，其單位高度床層壓降沿床

層高度不變。增大氣流速度，床層壓降減小。對于后者，增大氣流速度，床層壓降上升。密相氣力輸送的典型特征為：

床層壓降用于輸送顆粒并克服氣、I占I與壁面的摩擦。稀相氣力輸送的床層壓降主要受摩擦壓降支配。

止上述燃燒分類可知，鏈條爐排爐采用的是固定床燃燒方式，而煤粉爐那么采用了最稀相的懸浮燃燒方式。

煤的性質(zhì)

煤的熱穩(wěn)定性

煤的熱穩(wěn)定性是指煤塊在加熱時保持原有粒度的性能。熱穩(wěn)定性好的煤在燃燒或氣化過程中不破碎或破碎較少。鍋爐或

煤氣發(fā)生爐爐如使用熱穩(wěn)定性差的煤，將導致煤層氣流阻力增加，氣流帶出物（飛灰量）增加，甚至形成風溝和結(jié)渣，

使燃燒或氣化不能正常進行。

煤的可磨性

煤的可磨性是指煤研磨成粉的難易程度。煤的可磨性主要與煤的煤化程度有關(guān)。一般來說，焦煤和肥煤可磨性指數(shù)較高，

容易磨細：無煙煤、褐煤可磨性指數(shù)較低，不易磨細。當水分和灰分增加時，其可磨性指數(shù)就越低。

燥的可磨性系數(shù)以風干狀態(tài)下的硬質(zhì)標準煤（一般以難磨的無煙煤Kkm=l為基準）與待磨煤在相同顆粒度的情況下，

磨制成相同細度的煤粉，各自電耗量之比。

煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性

煤的粘結(jié)性指煤在隔絕空氣受熱后能否粘結(jié)其本身或悟性物質(zhì)或焦塊的性質(zhì)；煤的結(jié)焦性是指煤粒在隔絕空氣受熱

后能否生成優(yōu)質(zhì)焦碳（焦碳的強度和塊度符合治金焦的要求）的性質(zhì)。

粘結(jié)性強是結(jié)焦性好的必要條件，即結(jié)焦性好的煤其粘結(jié)性也好，但粘結(jié)性好的煤，結(jié)焦性不一定好。例如氣肥煤,

其粘結(jié)很好，但生成的焦碳裂隙多、強度差，故結(jié)焦性不好。

煤的結(jié)渣性

煤的結(jié)渣性是反映煤灰在燃燒或氣化過程中的成渣特性。對?于煤的燃燒與氣化，結(jié)渣率高都是不利的，會造成氣流

分布不均，給操作造成困難，增加灰渣中的含炭量等。

影響結(jié)渣性的主要因素是煤灰分和灰熔點。煤的灰分高、灰熔占低，結(jié)渣率就高。此外，煤灰周圍的氣氛對結(jié)渣性

也有影響，復原氣氛下的結(jié)渣率就高于氧化氣氛下的。

煤灰的熔融性

煤的灰分是煤在完全燃燒后形成的殘渣，主要成分是煤中礦物質(zhì)燃燒后生成的金屬和非金屬的氧化物與鹽類，是多

種成分的復合物和混合物，因此它沒有明顯的由固相轉(zhuǎn)化為液相的熔點，開始熔融到完全熔融，要經(jīng)過一個較大的溫度

區(qū)域，一般測定它的三個熔融特征溫麥：變形溫度（DT）、軟化溫度（ST）,流動溫度（FT）。

影響灰熔點的因素很多，主要與煤灰的組成成分和煤灰周圍燃燒介質(zhì)氣氛有關(guān)。煤灰中熔點高的物質(zhì)愈多，灰熔點愈高;

煤灰周圍介質(zhì)受原性氣體存在時，灰熔點會降低。

煤的發(fā)熱量

煤的發(fā)熱量Q：單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時所放出的熱量（kJ/kg）。煤的發(fā)熱量根據(jù)生成煙氣中的水蒸氣狀態(tài)不同分為高位

發(fā)熱量和低位發(fā)熱量。高位發(fā)熱量Q是指每千克煤完全燃燒后其煙氣中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)存在時所放出的熱量，用

Qgr表示。低位發(fā)熱量是指每千克煤完全燃燒后其煙氣中的水仍保持蒸汽狀態(tài)時所放出的熱量，用Qnet表示。很顯然燃

料高位發(fā)熱量要大于低位發(fā)熱量，其差值即是燃燒產(chǎn)物中所含水蒸氣的法汽化潛熱。一般而言，工程中燃燒后煙氣中的

水均呈水蒸氣狀態(tài)排出，所以常用的讓燃料低位發(fā)熱量。

煤的發(fā)熱量(1)

概念：煤完全燃燒發(fā)熱量(kJ)/單位質(zhì)量煤(kg)

煤中可燃物燃燒放出熱量(C,H,S)

底位發(fā)熱量(Qgr)：將燃燒后所產(chǎn)生水蒸汽的潛熱計入

低位發(fā)熱量(Qnet):不計潛熱

關(guān)系：Qar=Qgr-25(M+9H)

由于鍋爐排煙溫度下煙氣中的水蒸汽不會凝結(jié)，所以可利用熱量一股為Qnet

測定一實臉

彈筒發(fā)熱量Qb,實驗室氧彈式量熱計測得值

1g煤樣在氧彈內(nèi)(2G3MPa)氧氣壓力下燃燒放熱并冷卻到煤的原始溫度的放熱量

Qgr=Qb-S、N生成酸的校正值(硝酸放熱比例)

Qad,gr=Qad,b-(95Sad,b+aQad,b)

匚捷列夫公式：(對大都數(shù)煤)

Qnet,ar=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar

當A<6%時誤差小于640kj/kg

A>6%時誤差小于840kJ/kg

可用來校核元素分析準確性

煤的發(fā)熱量(2)

以收到基發(fā)熱量為基準的其他概念

標準煤：Q=29270kJ/kg(7000kCa/kg)

折算成分：

折弊水分(4182Mar/Qar,net)：高水分燃料(>8%),

折算灰分(4182Aar/Qar,net)：高灰分燃料(>4%),

折算硫分(4182Sar/Qar,net)：高硫分燃料(>0.2%)

二、循環(huán)流化床的特點：

典型循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)如下圖，其根本流程為：煤和脫硫劑送入爐膛后，迅速被大量惰性高溫物料包圍，著火燃燒，

同時進行脫硫反響，并在上升煙氣流的作用下向爐膛上部運動，對水冷壁和爐內(nèi)布置的其他受熱面放熱。粗大粒子進入

懸浮區(qū)域后在重力及外力作用下偏離主氣流，從而貼壁下流。氣固混合物離開爐膛后進入高溫旋風別離器，大量固體顆

粒(煤粒、脫硫劑)被別離出來回送爐膛，進行循環(huán)燃燒。未被別離出來的細粒子隨煙氣進入尾部煙道，以加熱過熱器、

省煤器和空氣預熱器，經(jīng)除塵器排至大氣。

1、低溫的動力控制燃燒：由于循環(huán)流化床燃燒溫度水平比擬低，一般在85O—9OOC之間，其燃燒反響控制在動力燃燒

區(qū)內(nèi)，并有大量固體顆粒的強烈混合，這種情況下的燃燒速度主要取決于化學反響速度，也就是決定于溫度水平，而物

理因素不再是控制燃燒速度的主導因素。循環(huán)流化床燃燒的燃燼度很高，其燃燒效率往往可到達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)過程：循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的物料參。了爐膛內(nèi)部的內(nèi)循環(huán)和由爐膛、

別高器和返料裝置所組成的外循環(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(yīng)不同的燃燒工況。

物料別離系統(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)流床鍋爐區(qū)別

于鼓泡流化床鍋爐的根本特點，因為鼓泡流化床鍋爐的燃燒主要發(fā)生在床內(nèi)。所以循環(huán)流床鍋爐燃燒必須具備的三個條

件是：(1)要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

物料別離。(3)要有物料回送，要有充分的措施以維持物料的平衡。

彳后環(huán)流化床鍋爐燃燒的特點

8、運行風速高。流化速度一般?5m/s：

9,顆粒粒徑較小。最大粒徑小于

10、燃燒效率高。氣-固混合良好，怵燒速率高特別是對粗粒燃料，燃料在爐內(nèi)循環(huán)燃燒直至燃盡。

11、燃燒強度大。爐膛單位截面枳的熱負荷高是循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點之一。12、循環(huán)流化床鍋爐的截面熱負荷約

為3.5~4.5MW/m2,接近或高于煤粉爐。同13、樣熱負荷下鼓泡床鍋爐需要的爐膛裁面積要比循環(huán)床鍋爐人2至3倍。

14、給煤點少。熱功率為1OOMW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那么需20~30個給

煤點(底飼)。

15、燃料適應(yīng)性極好。燃料僅占床料的1-3%,其余是不可燃的固體顆粒如脫硫劑、灰渣或砂。循環(huán)流化床鍋爐不需輔助

燃料而燃用任何燃料。

16、爐內(nèi)溫度場均勻。徑向溫差＜30℃,軸向溫差＜100℃

鼓泡床燃燒特點

1、低溫燃燒。

2、強化燃燒。容積、截面熱負荷是鏈條爐3?4倍以上

3、燃料適應(yīng)性強。煤砰石、褐煤、煤泥等

4,采用寬篩分煤粒。最大粒徑可達30mm.

5、流化速度低。一般＜3m/s：

6,飛灰可燃物。含量較高，燃燒效率較低；

7,密相區(qū)。布苴埋管：

環(huán)境影響

高效脫硫:

脫硫效率90%；

使硫比1.5到25

鼓泡流化床小于90%

分級燃燒：

NOx：50~150ppm,40~120mg/MJ

揮發(fā)分二級破碎

原因：一是低溫燃燒，無熱力型NOx；二是分段燃燒，/。/NOx得到復原。循

環(huán)流化床鍋爐的其它污染物如CO,HCI,HF等的排放

%

一級損細粒

破碎

彳廬環(huán)流化床鍋爐中煤粒的燃燒過程1-王

0200

)

加熱、枯燥：1000

螞

800-案焦炭燃燒

揮發(fā)分析出燃燒曜600

400-城

—

對某些煤種會發(fā)生顆粒膨脹?級破碎200W東

1尾

隹碳燃燒、二級破碎磨損現(xiàn)象聯(lián)

興

LL

/

1就

/

煤粒在流化床中的破碎O

.31

破碎特性：

煤粒在進入高溫流化床后其粒度發(fā)生急劇減小

直接結(jié)果：

(1)在煤粒投入床內(nèi)后很快形成大量的細小粒子，特別是一些可揚析粒子的產(chǎn)生會影響鍋爐的燃燒效率

(2)煤粒的破碎也顯著改變了給煤的粒度分布。單用原始的燃料粒度分布預計煤的燃燒過程，會偏離實際情況

(3)煤粒的破碎會使流化床內(nèi)的燃燒熱分配(即密相區(qū)的燃燒份額和稀和區(qū)的燃燒份額)偏離設(shè)計工況，進而影響到流化

床鍋爐的運行。

煤破碎的分類

一級破碎：因高溫熱沖擊而產(chǎn)生的熱應(yīng)力和揮發(fā)份析出而在顆粒內(nèi)部集聚產(chǎn)生膨脹壓力的共同作用而導致的顆粒破碎現(xiàn)

象

二級破碎：由于高溫熱應(yīng)力的作用削弱了煤粒內(nèi)部各元素之間結(jié)合的化學鍵力，在流化床中劇烈的碰撞運動作用卜導致

內(nèi)部各種不規(guī)那么形狀晶粒之間聯(lián)結(jié)的“骨架"崩裂而發(fā)生的破碎現(xiàn)象。二級破碎主要與顆粒碰撞有關(guān)。

逾透破碎：發(fā)生在顆粒燃燒的最后階段，當顆粒的燃燒完全受內(nèi)外表化學反響控制的時候，顆粒的孔隙率到達70~80%

時。

影響破碎的因素

煤種：揮發(fā)份含量的升高，爆裂程度增強：灰份對爆裂程度有雙重影響，一方面增加顆粒不均勻，形成內(nèi)局部界面，加

劇一次爆裂，另一方面灰份又可以提高顆粒的強度：碳含量對爆裂特性的影響與揮發(fā)份含量的影響恰恰相反。

煤粒尺寸：大粒度的煤比小粒度的煤更易破碎。

燃燒溫度：床層溫度通過影響揮發(fā)分析出過程而對煤粒的破碎特性產(chǎn)牛.影響。

流化速度：增大時，顆粒間的碰撞加劇，會使二次破碎變得較為劇烈，燃燒過程中會產(chǎn)生更多細小顆粒。

三、顆粒的夾帶、揚析

巖床層流動轉(zhuǎn)到紊流流化床時，密和床層和稀相床層的界面開始模糊，顆粒夾帶量明顯增加I。當氣流通過顆粒層時，■

些終端速度小于床層表觀氣速的細顆粒將被上升氣流帶走，這一過程稱為揚析。，由于揚折過程中更多顆粒被夾帶著離開

床層，其中終端速度大于床層表觀氣速的顆粒經(jīng)過一定的別離高度后會陸續(xù)返回床層，因此存在著輸送別離高度TDHo

此過程就是我們通常所說的循環(huán)流化未的內(nèi)循環(huán)。在別離高度TDH以上的空間，顆粒濃度不再降低，床層外表至TDH之

間的空間稱為自由空間，燃用寬篩分的燃煤流化床鍋爐，其爐膛出口高度通常低TDH,因此同時存在著夾帶和揚析現(xiàn)象。

發(fā)生揚析現(xiàn)象的顆粒的來源有三個：①給煤中的細顆粒；②煤在揮發(fā)份析出階段破碎形成的細顆粒；③在煤燃燒的同時，

由于磨損造成的細顆粒。

匹、寬篩分顆粒特性

1、寬篩分顆粒定義：循環(huán)流化床(氣固流化床)床料中的顆粒通常是料徑由小到大的寬篩分布，由于顆粒的直徑不同，

其流開工況和規(guī)律也各不相同。這樣就需要示出顆粒大小的分布規(guī)律，利用此規(guī)律來研究兩相流動和燃燒，或者把分散

桿顆粒直徑示平均值，以平均直徑來代表分散相顆粒群的運動規(guī)律，粒徑的分布規(guī)律是一個重要特性。除了要知道顆粒

尺寸的分布規(guī)律外，還要了解各顆粒所占外表積的分布規(guī)律擴各顆粒重置的分布規(guī)律。

2、寬篩分顆粒分類：Geldart根據(jù)在常溫常壓下對于一些典型固體顆粒的氣固流態(tài)特性的分析，提出了一種顆粒分類法,

即根據(jù)顆粒平均粒徑和顆粒叮氣體的密度差的關(guān)系分類。依照這種分類法，所有的固體顆粒均可被分為A、8、C、D四

類。

A類顆粒

這類顆粒粒度比擬細。?般為2c?90nm,通常很易流化。

B類顆粒

這類顆粒具有中等粒度，粒度范圍為90?65O.m,具有良好的流化性能,它在流體速度到達臨界流化速度后就會發(fā)生鼓

泡現(xiàn)象。

C類顆粒

這類顆粒粒度很細，一般都小于20即1,顆粒間相互作用力很大，很難流態(tài)化。

D類顆粒

這類顆粒粒度通常具有較大在粒度和密度，并且在流化狀態(tài)時顆?；旌闲阅茌^差。大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的床料和燃

料均屬于D類顆粒。

3、寬篩分顆粒流化時的動力特性

(1)密度小于流體密度的物體浮在床層外表，密度大于流體密度的物體會下沉。

(2)床外表保持水平，形狀保持容器的形狀。

(3)在任一高度的靜壓近似等于在此高度上單位床截面內(nèi)固體顆粒的重量。

f4）床內(nèi)顆粕混合良好.加熱床層時所有床料溫度根本均勻。

（5）床內(nèi)固體顆?？梢韵罅黧w一樣從底部或側(cè)面的孔中排出。

（6）幾個流化床底部聯(lián)通后，床層高度自動保持同一水平高度。

爐膛下部密相區(qū)（二次風口下）

1、由一次風流化物料。2、欠氧狀態(tài)：發(fā)生揮發(fā)份析出和局部焦炭的燃燒。

3、高溫區(qū)和穩(wěn)定著火源：顆粒濃度較高，充滿灼熱的物料4、粗顆粒焦炭的主要燃燒區(qū)域

爐膛上部稀相區(qū)

顆粒粒度小、濃度稀、流速大，一般是快速床；

局部焦炭和揮發(fā)份在稀相區(qū)發(fā)生富氧燃燒；

發(fā)生顆粒的相對運動和內(nèi)循環(huán)流動；

局部粗顆粒、大量細顆粒焦炭及其碎片在此燃燒大量放熱;

新型大型流化床在此布置有較多蒸發(fā)受熱面。

忘溫氣回別離區(qū)

此處氧濃度一般很低（一般按爐膛出口氧濃度計算，3—6%左右）：

隹炭顆粒在高溫旋風別離器內(nèi)的停留時間很短，在此處的燃燒份額很少:

有少量CO及揮發(fā)份在此處繼續(xù)燃燒：

燃燒份額

1、表示煤在各燃燒區(qū)的燃燒程度，一般按燃煤在各區(qū)域釋放熱量占燃煤總發(fā)熱量的百分比表示；

2、密相區(qū)燃燒份額和稀相區(qū)燃燒份額之和接近于100%;

3、在設(shè)計過程中，需要知道鍋爐內(nèi)燃燒份額的分布，由此才可確定受熱面的布置，使鍋爐各性能參數(shù)滿足設(shè)計要求：

4、現(xiàn)在國內(nèi)外大多數(shù)的循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計，采用了分區(qū)計算的方法，國外對于燃燒份額的計算是建立在大量的研究

根底上，通過計算各區(qū)域中炭顆粒和揮發(fā)分的燃燒量，得到燃燒份額的分布：而國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計中，沿床高的

燃燒份額的選取主要是憑經(jīng)驗。

5、循環(huán)流化床鍋爐密相床內(nèi)的燃燒份額遠低于鼓泡流化床鍋爐密相區(qū)的燃燒份額。鼓泡流化床中的燃燒份額是一個確定

他，密相區(qū)的熱量平衡取決于一次風冷卻效果、埋管吸熱、及密相區(qū)床面對懸浮段的相射換熱：而由揚析夾帶傳質(zhì)引起

的傳熱影響甚小。

6、床溫增高會使密相區(qū)的燃燒份額有所增加，但增加的幅度并不大，然而床溫越高，加快了過渡區(qū)中揮發(fā)分的析出和炭

顆粒的燃燒速率，過渡區(qū)的燃燒份額增加較多，整個燃燒室內(nèi)燃燒量增加，燃燒效率有所提高。

7、煤中揮發(fā)分含量對燃燒份額分布的影響比擬大，當揮發(fā)分含量增加，稀相區(qū)的燃燒份額將增加：

8,一二次風比固定，在一定范圍內(nèi)增加過量空氣系數(shù)，密相區(qū)的燃燒份額有所增加，床內(nèi)物料的含碳量降低，整個床內(nèi)

的燃燒效率升高:

9.別離器別離效率是循環(huán)流化床鍋爐運行的關(guān)鍵部件，它的別離效率直接影響著燃燒份額的分布。提高別離器效率，那

么稀相區(qū)的燃燒份額增加；別離器的別離效率過低是目前國內(nèi)密相床溫度超溫的?個很重要的原閃。

10、燃煤中細顆粒份額增加，那么密相區(qū)燃燒份額減少，稀相區(qū)燃燒份額增加：同樣的，流化速度增加時，密相區(qū)燃燒

份額減少。

11、增加一次風比例，密相區(qū)的燃燒份額會有所上升，但是受密相區(qū)氣泡相和乳化相之間傳質(zhì)阻力的限制，密相區(qū)燃燒

份額的增加遠低于一次風增加的比例,

玉、循環(huán)流化床內(nèi)的傳熱

在循環(huán)流化床中存在著各種不同的傳熱過程:

(1)顆粒與氣流之間的傳熱。

(2)顆粒與顆粒之間的傳熱。

(3)整個氣固多相流與受熱面之間的傳熱。

(4)氣固多相流與入床氣流間的傳熱。

以下為循環(huán)流化床各部位的傳熱系數(shù)表：

位置(部位)傳熱面方位傳熱系數(shù)可能出現(xiàn)的詞題

[W/(m2?K)]

一次風下部水平或豎直300-bUU腐蝕、剝蝕、磨損、負荷調(diào)節(jié)性能差，阻叼顆粒間橫向混合。

二次風上部豎直150-250傳熱較好的受熱面

二次風上部懸吊受熱豎直150-250輕微剝蝕、磨損、減少顆粒間橫向混合。

面

六、影響循環(huán)流化床傳熱的各種因素：

1、氣體物理性質(zhì)的影響：

氣膜厚度及顆粒與外表的接觸熱阻對傳熱起到主要作用。另外，氣體密度增加，傳熱系數(shù)增大：氣體粘度增大，傳熱系

數(shù)減小；氣體導熱系數(shù)增大，傳熱系數(shù)增大。

2、固體顆粒物理特性的影響

(1)固體顆粒尺寸的影響：

對于小顆粒床，傳熱系數(shù)隨固體顆粒平均直徑增大而減?。?/p>

對于大顆粒床，傳熱系數(shù)隨固體顆粒平均直徑增大而增大。

(2)固體顆粒密度的影響：傳熱系數(shù)隨固體顆粒密度增大而增大。

(3)球形度及外表狀態(tài)的影響：球形和較光滑的顆粒，傳熱系數(shù)較高。

(4)固體顆粒導熱系數(shù)的影響：影響較小。(5)固體顆粒粒度分布的影響：刻于小顆粒床，粒徑越小，傳熱系數(shù)越大：

對于大顆粒床，粒徑越大，傳熱系數(shù)越大。

3、流化風速的影響：

對于循環(huán)流化床的密相區(qū)，傳熱系數(shù)隨流化風速的增大而減小。

對于循環(huán)流化床的稀相區(qū)，傳熱系數(shù)隨流化風速的增大而增大。

4、床溫對傳熱系數(shù)的影響：

床與傳熱面間的傳熱系數(shù)隨床溫的升高而升高。

5、管壁溫度的影響：傳熱系數(shù)隨壁溫的升高成線性規(guī)律地增大。

6、固體顆粒濃度的影響：床層顆粒濃度是影響循環(huán)流化床床層與床壁面?zhèn)鳠嶙钪饕囊蛩刂?。傳熱系?shù)防床層顆粒濃

度的增加而顯著增加。

7、床層壓力的影響：床層壓力增大，傳熱系數(shù)增加。

七、循環(huán)流化床內(nèi)的燃燒過程

1.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，

最后是焦炭的燃燒。其間伴隨著煤粒的破碎、磨損，而且揮發(fā)份析出燃燒過程與焦炭燃燒過程都有一定的重疊。煤粒在

流化床中的燃燒過程如下圖。

循環(huán)流化床內(nèi)沿高度方向nJ"以分為密相床層和稀相空間，密相床層運行在鼓泡床和素流床狀態(tài)。循環(huán)流化床內(nèi)絕大局部

是惰性的灼熱床料，其中的可燃物只占很小的一局部。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8mm),所以對床溫的影響

很小。

2,循環(huán)流化床內(nèi)煤的燃料著火

流化床內(nèi)燃料著火的方式，固體質(zhì)點外表溫度起著關(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)別離后的高溫灰粒或者是布風板I.的床料。當固體質(zhì)點外表溫度上升時，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，對一定反響能力的煤種，在一定的溫度水平之卜\有一臨界的著火粒徑，小于這個

聊曲直件,因為散熱損失過大，燃料顆粕就不能著火.逸出爐瞬.

3、循環(huán)流化床內(nèi)煤的破碎特性

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外表的結(jié)構(gòu)特性、機械強度以及外部操

作條件等。磨損的作用貫穿于整個燃燒過程。

煤粒進入流化床內(nèi)時，受到熾熱床料的加熱，水份蒸發(fā)，當煤粒溫度到達熱解溫度時，煤粒發(fā)生脫揮發(fā)份反響，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，一旦壓力超過一定值，己

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)都能從煤粒中逸出，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(yīng)力，這種熱應(yīng)力都會引起煤顆粒破碎。

煤粒破碎后會形成大量的細小粒子，恃別是?些可揚析粒子會影響鍋爐的燃燒效率。細煤粒?般會逃離旋風別離曙，成

為不完全燃燒損失的主要局部。破碎分為一級破碎和二級破碎，一級破碎是由于揮發(fā)份逸出產(chǎn)生的壓力和孔隙網(wǎng)絡(luò)中揮

發(fā)份壓力增加而引起的。：級破碎是由于作為顆粒的聯(lián)結(jié)體……形狀不規(guī)那么的聯(lián)結(jié)"骨架"(類似于網(wǎng)絡(luò)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)牛.很大的變化。一般破碎和膨脹受以下因素的影響：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。

4、循環(huán)流化床的脫硫與氮氧化物的抻放控制

S02是一種嚴重危告人氣環(huán)境的污染物，SO2與水蒸汽進行化學反響形成硫酸，和雨水一起降至地面即為酸雨。NOX包

括NO、N02、N03三種，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400c時開始首先分解為H2S,然后逐漸氧化為S02。其化學反方程式為

FeS2+2H212H2S+Fe

H2S+021H2+S02

對S02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)降低那么S02越高。

循環(huán)流床燃燒過程中最常用的脫硫劑就石灰石，當床溫超過其?燃燒溫度時，發(fā)生燃燒分解反響：

CaC03CaO+C02-183KJ/mol

脫硫反響方程式為：

CaO+S02+V2O2fCaS04

戢響循環(huán)流化床脫硫效率的各種因素：

(1)Ca/S摩爾比的影響

Ca/S摩爾比是膨響脫硫效率的首要因素，脫硫效率在Ca/S低于2.5時增加很快，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/S摩爾比一般在1.5—2.5之間。

(2)床溫的影響

床溫的影響主要在于改變了脫硫劑的反響速度、固體產(chǎn)物分布及孔隙堵宸特性，從而影響脫硫率和脫硫劑利用率。床溫

在900C左右到達最高的脫硫效率。

(3)粒度的影響

采用較小的脫硫劑粒度時，循環(huán)流化未脫硫效果較好。

(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)床內(nèi)風速的影響

對一定的顆粒粒度，增加風速會使脫班效率降低。

(6)循環(huán)倍率的影響

循環(huán)倍率越高，脫硫效率越高。

(7)S02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(yīng)該保證S02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，脫硫效率根木恒定或略有升降。

(9)其它因素的影響

床樂的影響：增加壓力可以改善脫硫效率，并且能夠提高硫酸鹽化反響速度。

煤種的影響：灰份對脫硫效率并無不利影響。

(10)給料方式的影響

石灰石與煤同點給人時脫硫效率最高，

雖然循環(huán)流化床的脫硫作用很強，但在床溫到達850C,即脫硫效率最高的溫度時，NOX的牛.成量卻最大，對環(huán)境造成

極大的破壞。這是我們所不愿看到的，所以一定要把床溫控制在850—900C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。

影響循環(huán)流化床鍋爐燃燒的因素

燃煤特性、燃煤粒徑級配、布風裝置和流化質(zhì)量、給煤方式、床溫、床體結(jié)構(gòu)和飛灰再燃、運行水平

燃煤特性

燃煤的結(jié)構(gòu)特性、揮發(fā)分含量、發(fā)熱量、灰熔融特性等對流化床燃燒均會帶來影響

對于揮發(fā)分含量較高、結(jié)構(gòu)比擬松軟的煙煤、褐煤和油頁巖等燃料，煤焦顆粒結(jié)構(gòu)松散，周圍的氧向粒子內(nèi)部擴散和燃

燒產(chǎn)物向外擴散的阻力小，燃燒速率收高：對于揮發(fā)分含量少、結(jié)構(gòu)密實的無煙煤、石煤等，煤顆粒結(jié)構(gòu)密實，內(nèi)部揮

發(fā)分不易析出、四周的氧氣難向粒子內(nèi)部擴散，燃燒速率較低。

燃用比設(shè)計煤種發(fā)熱量低的煤種時，可能會使流化床密相區(qū)溫度偏低而對燃燒帶來影響。對于新設(shè)計的鍋爐，燃用低熱

值的煤，盡量少在密相區(qū)布置受熱面，才能保證密相層溫度維持在正常燃燒所需要的溫度：

不同的燃料具有不同的灰熔融溫度。當溫度到達灰分的軟化溫度t2時，灰分開始有黏性。在流化床中最忌諱結(jié)渣。

八、循環(huán)流化床的優(yōu)點

1、燃料適應(yīng)性強

由于循環(huán)流化床中的燃料僅占床料的1%—3%,不需要輔助燃料而燃用任何燃料，可以燃用各種劣質(zhì)煤及其它可燃物，特

別包括煤阡石、高硫煤、高灰煤、高水分煤、煤泥、垃圾等，可以解決令人頭疼的環(huán)境污染問題。

2、燃燒效率高

施環(huán)流化床比鼓泡床流化床燃燒效率高，燃燒效率通常在97%以上，根本與煤粉相當。

3、脫硫率高

番環(huán)流化床的脫硫方式是最經(jīng)濟的方式之一，其脫硫率可以到達90%。

4,氮氧化物排放低

這是循環(huán)流化床另外?個非常吸引人的特點。其主要原因是：一低溫燃燒，燃燒溫度?般控制在850—900℃之間，空氣

「I的氮氮一般不會生成NOX：二分段燃燒，抑制氮轉(zhuǎn)化為NOX,并使局部已生成的NOX得到復原。

5、燃燒強度高，爐膛截面積小

這是循環(huán)流化床的主要優(yōu)點之一，其截面熱負荷約為3—6MW/m2,接近或高于煤粉爐。

6、負荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)速度快

這主要上相對于煤粉爐來說的。其原因是循環(huán)流床內(nèi)床料的蓄熱能力非常大，不會象煤粉爐那樣低負荷時需投油槍助燃,

最大的好處在于可以壓熾熱備用，熄火后可以馬上熱態(tài)啟動，比煤粉爐有更好的調(diào)峰能力。循環(huán)流化床的負荷調(diào)節(jié)比可

達(3-4)：1,其調(diào)節(jié)速率可達4%—5%。

7、易于實現(xiàn)灰渣綜合利用

由于其灰渣含炭量較低，屬于低溫燒透，有著更大的利用價值。

8.燃料預處理系統(tǒng)簡單

其燃料的粒度一般小于12mm，破碎系統(tǒng)比煤粉爐更為簡化。

九、循環(huán)流化床鍋爐及煤粉爐的比照

(-)75t/h循環(huán)流化床鍋爐與440t/h循環(huán)流化床鍋爐的比擬

1、前者旋風別離器為中溫別離，其工質(zhì)溫度在425℃與450℃之間。由于別離器溫度低，可以采用較薄的保溫層，大縮

短鍋爐啟動時間，在保溫相同的條件下，減小散熱損失，別離器內(nèi)部不會發(fā)生二次燃燒，也不會超溫結(jié)焦。但別離器處

假煙所含物料量較大，固體顆粒也較粗，增加了過熱器的磨損。后者旋風別離器為高溫汽冷式，其床溫與床溫相差不大,

旋風別離器布置.有膜式結(jié)構(gòu)過熱器。外殼由汽冷彎制、焊裝而成，取消了絕熱旋風別離器的高溫絕熱層，受熱面管子內(nèi)

側(cè)布滿銷釘并涂一層較薄的高溫耐磨嘵注料，可以吸收一局部熱量，這樣別離器內(nèi)物料溫度會略有下降，不會造成結(jié)焦。

而且具有相當好的別離性能。但該別啕器的問題容易造成飛灰可燃物升高，制造工藝復雜，生產(chǎn)本錢高。

2、調(diào)整循環(huán)灰量是前者燃燒調(diào)整的關(guān)鍵和調(diào)節(jié)床溫的市.要手段；而后者調(diào)整床溫的主要手段是調(diào)整風煤配比和一次風風

量，一旦正常運行，循環(huán)灰量是恒定的。

3、由于容量的差異，前者的蒸發(fā)吸熱量比重比擬大，所以在爐膛內(nèi)布置了局部蒸發(fā)管束。后者過熱吸熱量匕擬大，在爐

腔內(nèi)布置屏式過熱器和屏式再熱器用來吸收爐膛的輻射熱；另外由于后者熱負荷太大，在爐膛設(shè)置了中間隔墻，以增加

蒸發(fā)吸熱量。

4、給煤方式不同。前者設(shè)置了前置式和后置式給煤機，給煤機分為皮帶式給煤機和埋刮式給煤機兩種，給燥時先啟動后

電式給煤機，正常后再啟動前置式給煤機。始終控制后置式給煤轉(zhuǎn)速大T?前置式給煤機。后者全部采用皮帶式給煤機，

而且給煤點全部布置在前墻。前者的后墻給煤時采用回料閥給煤系統(tǒng)，這樣煤在爐膛內(nèi)能夠充分混合并可以對煤進行預

先加熱，但當煤種水分太少時會出現(xiàn)煤提前燃燒造成燒烘壞輸煤管。

5,冷渣器種類不同。前者往往采用螺旋輸送式冷渣器，其螺旋葉片軸為空心軸，內(nèi)部通冷卻水，外殼也是雙層結(jié)構(gòu)，中

間有水通過，爐渣進入冷渣器后，?邊被螺旋攪拌輸送，?邊被軸內(nèi)和外殼層內(nèi)流動的冷卻水冷卻。這種冷渣曙的主要

何題在于葉片容易變形，造成卡住或機械故障；在絞籠進口和外壁處易磨損，導致水夾套磨穿漏水，冷渣器內(nèi)的灰易結(jié)

塊，增加了灰處理的難度，不可以進行選擇性排渣。這種冷渣器的好處是：由于不往冷渣器內(nèi)送風，灰渣發(fā)生燃燒的可

能性很小。后者采用多倉風水冷選擇流化床式冷渣器，這種冷渣器的優(yōu)點是：可以實現(xiàn)選擇性排放灰渣，是補充循環(huán)物

料的技術(shù)措施之一：灰渣的冷卻效果較好；提高了進入爐膛內(nèi)的二次內(nèi)溫度，加熱了給水溫度，提高了鍋爐熱效率：缺

點是：冷渣器內(nèi)埋管易磨損，所以必須采取嚴格的防磨措施；灰渣易再次燃燒，造成結(jié)渣：風系統(tǒng)與一次風共用時容易

影響一次風系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。

(二)循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)煤粉鍋爐在結(jié)構(gòu)與運行方面的區(qū)別：

1、燃燒室底部布風板，其主要作用是流化風均勻地流入料層，并使床料流化。對布風板的要求是：在保證布風均勻地條

件下在，豐風板壓降越低越好。

2、床料循環(huán)系統(tǒng)：是由高溫旋風別離器和飛灰回送裝置組成，其作用是把飛灰中粒徑較大、含炭量高的顆?；厥罩匦滤?/p>

入爐內(nèi)燃燒。

3、入爐煤粒大。

4.循環(huán)灰參數(shù)對鍋爐運行的影響：循環(huán)流化床鍋爐運行時，其單位時間內(nèi)的循環(huán)灰量可高達同單位時間內(nèi)燃煤量20-

40倍。由于灰的熱容大得多，因此循環(huán)灰對燃燒室下部的溫度平衡有很大影響，循環(huán)流化床鍋爐燃燒室下部一般衛(wèi)燃

帶或根本不布置受熱面，煤粒燃燒產(chǎn)生的熱量那么由煙氣和循環(huán)灰共同帶走。而在煤粉爐中，煤粉的燃燒產(chǎn)生的熱量是

住煙氣和工質(zhì)帶走的。在煤粉爐中，蒸發(fā)受熱面的出力主要取決于爐膛溫度，而在循環(huán)流化床鍋爐中，溫度根本不隨負

荷變化，運行中煙氣攜帶的飛灰顆粒所成為影響蒸發(fā)受熱面的重要因素。因此，循環(huán)流化床鍋爐可以從熱量平衡和飛灰

循環(huán)倍率兩個方面來調(diào)節(jié)鍋爐負荷。

5、控制系統(tǒng)要求高。由于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)流態(tài)化工況、燃燒過程較煤粉爐復雜，加之有飛灰循環(huán)，因此其控制系統(tǒng)較

同等容量的煤粉爐要求高。

燃煤粒徑級配

適當減少燃煤粒徑，縮小篩分范圍是提高燃燒效率的?項有效措施。

我國流化床鍋爐大多數(shù)燃用0~10mm的寬篩分煤粒。為使粗顆粒不致沉積，保證流化良好，一般選用的運行速度為平均

粒徑dp的臨界速度的1.5~2倍。

4.某一流化速度條件下，大顆粒的最小流化速度可能大于小顆粒的飛出速度：從而造成局部小顆粒的固體不完全燃燒損

失：

應(yīng)減少細煤粒被帶出爐膛，并提高循環(huán)倍率，把帶出爐膛的細煤粒收集起來送回爐膛循環(huán)燃燒，以利于提腐燃燒效率。

對于燃燒福建無煙煤的小型老式CFR謁爐,適合燃燒窄篩分偏粗顆粒煤以利于降低飛灰含碳垃.提高鍋爐燃燒效率

布風裝置和流化質(zhì)量

流化床要求布風裝置配風均勻，以消除死區(qū)和粗顆粒沉積，使底部流化質(zhì)量良好。

進入床層的空氣不僅要求分配均勻，而且要形成細流，以減小初始氣泡直徑。（因為大氣泡動量大，上升到床層外表破裂

時，把氣泡尾渦中攜帶的細顆粒拋向上部空間，增加了煙氣中顆粒的夾昔，這會造成燃燒效率降低。）

合理的布風結(jié)構(gòu)是減小氣泡尺改善流化質(zhì)量，減少細粒帶出量，提高燃燒效率的有效途徑。一般采用小直徑風帽，

合理布置風帽數(shù)量和風帽排列方式，設(shè)計良好的等壓風室，這些措施對提高流化質(zhì)量有明顯的效果。

床溫的影響

提高床溫有利于提高燃燒速率和縮短燃盡時間。

床溫的提高受到灰熔融溫度的限制。一般床溫控制在900~1000C,最高不超過1050

采用爐內(nèi)脫硫的CFB鍋爐，脫硫的最正確反響溫度為850~900'C,床溫過高，脫硫效率急劇降低，為維持一定的脫硫效

率.，需增大鈣硫比：

對于燃燒細顆粒份額較高和揮發(fā)物含量大的燃料，提高稀相區(qū)溫度，可以使這局部可燃物進一步燃燒，降低煙氣中的可

燃物損失。

床體結(jié)構(gòu)和飛灰再燃的影響

床體結(jié)構(gòu)對燃燒效率有很大影響，除影響流化質(zhì)量外，還影響細顆粒在爐膛內(nèi)的停留時間。

應(yīng)合理組織氣流，使可燃物與空氣在未內(nèi)得到充分混合與攪拌，有利于細顆粒在床內(nèi)進行重力別離。

應(yīng)適當減少稀相區(qū)斷面積，使稀相區(qū)到達一定的氣流速度和一定的粒子濃度，在爐膛內(nèi)形成壞核流動，形成內(nèi)循環(huán)，有

利于延長粒子在爐膛內(nèi)的停留時間：

應(yīng)組織好爐膛外的循環(huán)。對飛出爐膛的細粒子，采用別離性能好的高溫或中溫別離器，將細粒子捕集下來送回爐膛循環(huán)

燃燒；

可將鍋爐尾部除塵器卜的飛灰再循環(huán)燃燒，這也是提島燃煤效率的有效措施。

十、循環(huán)流化床鍋爐目前存在的主要,可題

1、爐膛、別離器和回送裝置及其之叵的膨脹和