循環(huán)流化床鍋爐原理課件

1、主要特點主要特點(1)低溫動力的控制燃燒。其燃燒速度主要取決于化學反應速度，決定于溫度水平。物理因素不再是控制燃燒的主導因素。顆粒濃度沿床截面徑向分布規(guī)律： 循環(huán)床內徑向顆粒濃度分布存在不均勻性，在床層中心區(qū)顆粒濃度低，而靠近壁面處顆粒濃度較高。床截面平均顆粒濃度高時，沿徑向的顆粒濃度變化就比較大，反之則小。根據固體顆粒徑向分布的規(guī)律，我們可以看出，在循環(huán)流化床中，除了固體顆粒在分離器內被分離再送回床內的外部循環(huán)外，固體顆粒在核心和邊壁處的上升和下落也構成了床內的內循環(huán)，床層的溫度能保持均勻分布是內外循環(huán)共同作用的結果。 循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點優(yōu)優(yōu) 點點1 燃料適應性

2、廣2 有利于環(huán)境保護3 負荷調節(jié)性能好4 燃燒熱強度大5 爐內傳熱能力強6 灰渣綜合利用性能好循環(huán)流化床鍋爐的主要缺點循環(huán)流化床鍋爐的主要缺點缺缺 點點1 大型化問題2 煙風系統(tǒng)阻力較高，風機用電量大3 自動化水平要求高4 磨損問題5 對輔助設備要求較高6 理論和技術問題1、床料 鍋爐啟動前，布風板上先鋪有一定厚度、一定粒度的“原料”，稱為床料。床料的成分、顆粒粒徑和篩分特性因爐而定。床料一般由燃煤、灰渣、石灰石粉等組成，有的鍋爐床料還摻入砂子、鐵礦石等成分，甚至有的鍋爐冷態(tài)、熱態(tài)調試或啟動時僅用一定粒度的砂子做床料。2、物料 所謂物料，主要是指循環(huán)流化床鍋爐運行中在爐膛及循環(huán)系統(tǒng)（分離器、料

3、腿、回料閥等）內燃燒或載熱的固體顆粒。它不僅包含床料成分，還包括鍋爐運行中給入的燃料、脫硫劑、返送回來的飛灰以及燃料燃燒后產生的其他固體物質。分離器捕捉分離下來通過回料閥返送回爐膛的物料叫循環(huán)物料，而未被捕捉分離下來的細小顆粒一般稱為飛灰，爐床下部排出的較大顆粒叫爐渣（也稱為大渣）。因此飛灰和爐渣是爐內物料的廢料。3、堆積密度與顆粒密度 把固體顆粒燃料或物料自然堆放不加任何“約束”，那么這時單位體積的燃料質量就稱為堆積密度。 單個顆粒的質量與其體積的比值稱為顆粒密度或真實密度。4、空隙率 燃料、床料或物料堆積時，其粒子間的空隙所占的體積份額為堆積空隙率。 5、燃料篩分 進入鍋爐的燃料顆粒的直徑

4、一般是不相等的。如果粒徑粗細范圍較大，即篩分較寬，就稱做寬篩分；粒徑粗細范圍較小，就稱為窄篩分。6、流化速度 流化速度是指床料或物料流化時動力流體的速度。 7、臨界流化風速與臨界流化風量 臨界流化風速就是床料開始流化時的一次風風速，這時的一次風風量也就稱為臨界流化風量。8、物料循環(huán)倍率 循環(huán)流化床鍋爐一般流化速度u4m/s，甚至達到u8m/s，這時大量的物料被煙氣帶出爐膛，其中含有未被燃燼的燃料煤粒和焦炭顆粒，若不收集返送回爐膛再燃燒，必然降低鍋爐燃燒效率，并且爐內的物料也很快被煙氣帶走。因此，物料分離收集和返送回爐膛的量多少就顯得十分重要。從而提出了物料循環(huán)倍率的概念，它是循環(huán)流化床鍋爐獨有

5、的。 物料循環(huán)倍率最簡單、最通用的概念是：由物料分離器捕捉下來且返送回爐內的物料量與給進的燃料量之比，即式中：K物料循環(huán)倍率；W返送回爐內的物料量，t/h；B燃煤量，t/h。 影響物料回送量W的因素較多，主要有如下幾點：（1）一次風量。（2）燃料顆粒特性。（3）分離器效率。（4）回料系統(tǒng)。 BWK 9、顆粒終端速度 當一個顆粒在無限大的靜止介質中，在重力的作用下做自由力作用下加速，而浮力和流體曳力則阻礙這種趨勢。當顆粒加速直至達到一個不再增加的穩(wěn)定的速度時，這速度就叫該顆粒的終端速度。 在穩(wěn)定狀態(tài)下顆粒的受力平衡式為 顆粒的終端沉降速度ut為： ）力（）浮力（）重力（DAgFFF曳Dggppt

6、Cgdu3)(410、流態(tài)化 流態(tài)化的定義為：使顆粒通過與氣體或液體的接觸而轉變成類似流體的一種運行狀況。當顆粒處于流態(tài)化狀態(tài)時，作用在固體顆粒上的重力與氣流的曳力相互平衡，此時顆粒處于一種擬懸浮狀態(tài)，從而使流化床具有類似于流體的性質，主要有以下幾點:(1) 在任一高度的靜壓近似等于在此高度上單位床截面內固體顆粒的重量。(2) 無論床層如何傾斜，床表面總是保持水平，床層的形狀也保持容器的形狀。(3) 床內固體顆?？梢韵褚后w一樣，從底部或側面的孔口中排出。(4) 密度高于床層表觀密度的物體在床內會下沉，密度小的物體會浮在床面上。(5) 床內顆?；旌狭己?，當加熱床層時，整個床層的溫度基本上均勻。2

7、.2、流化床的形成過程 當空氣流速由小到大穿過床料顆粒間隙，床層經歷了由固定床鼓泡床湍流床快速床以及氣力輸送等一系列狀態(tài)的變化（圖26）。2.3、幾種不正常的流化狀態(tài)1 、溝流 鍋爐在冷態(tài)試驗和點火時，一次風的流速在未達到臨界流速時，空氣流在料層中的分布是不均勻的，床料中顆粒大小的分布及空隙率也是不均勻的，在阻力小的地方氣流速度較大、在阻力大的地方氣流速度較小，有時大量的空氣從阻力小的地方穿過料層而其他部位仍處于固定床狀態(tài)，這種現象就稱為溝流(圖215)。 產生溝流的主要原因是： (1) 運行中一次風速太低，未達到設計要求。 (2) 料層（床內一定厚度的床料）太薄，或嚴重不均，或爐床內結焦。

8、(3) 給煤太濕，播煤風、回料風調整不合理，造成在給煤口下或回料口處形成堆集現象。 (4) 布風板設計不合理，風帽數太少，節(jié)距太大。 消除溝流的方法就是查出是哪種原因產生溝流，針對原因采取措施就可避免溝流的發(fā)生。2、氣泡與節(jié)涌 床料在流化過程中形成湍流前，流化一次風主要是以“氣泡”形式在料層中向上運動的。 其實，料層中含有氣泡是正?，F象，但是氣泡過大或集中上涌，就屬不正常流化。如果料層中的氣泡聚集匯合接近爐床寬度時，料層就被分成幾層，一層比較稠密的床料，一層稀疏床料的“空氣”向上運動，當達到某一高度后崩裂固體顆粒噴雨而下。這種現象稱為節(jié)涌（圖216 ）。 節(jié)涌現象易在鼓泡床與湍流床之間的流化過

9、程中產生。因此，通常把鼓泡床與湍流床之間的流化狀態(tài)稱為不穩(wěn)定流化狀態(tài)。鍋爐應盡可能避免在這一狀態(tài)下運行。不正常氣泡和節(jié)涌的產生，主要與布風板、風帽設計不合理，床料顆粒過粗、料層過薄等因素有關。3、分層 床料在流化過程中，較粗較重的顆粒一般在底部，細而輕的顆粒懸浮于上部。這種分層現象，在移動床和低速鼓泡床中比較清楚。在湍流床和快速床中，分層的趨勢就不太明顯。一、爐內氣固兩相流動狀態(tài) 1、爐內不同區(qū)域流型分布 在循環(huán)流化床鍋爐中，高溫固體物料沿著一個封閉的循環(huán)回路運動。在這個循環(huán)回路中的不同區(qū)域固體顆粒處于不同的流動狀態(tài)，如下表所示： 2 、床內氣泡與顆粒運動 在較低的氣流速度下，流化床中的空氣以

10、氣泡的形式向上運動，小氣泡在運動中不斷地形成較大的氣泡，床內顆粒的混合主要依靠氣泡運動所帶來的擾動（圖218）。 循環(huán)流化床鍋爐由于流化速度較鼓泡床鍋爐大大提高(一般為510m/s)，流化介質在床內不再以氣泡形式通過物料，固體顆粒的運動方式也發(fā)生了變化。在顆粒流型上，快速流化床明顯存在著顆粒絮狀物的運動（圖219）。 當物料呈湍流床時，沿四周壁面的物料濃度較中心大，并沿壁面向下流動。而中心區(qū)物料顆粒相對稀少(濃度低)，并隨氣流向上運動。當氣流速度再增大時，沿壁面明顯下降的高濃度氣固兩相流出現湍動，下降環(huán)流與上升中心流發(fā)生摻混，在爐內產生循環(huán)。這種物料在爐內摻混循環(huán)，稱為“內循環(huán)”（圖220）。

11、 二、床內壓力波動 在鼓泡流化床床層內，壓力波動主要是由氣泡運動所致。在早期的流化床研究中，床內壓力波動的大小往往被用來評定流化質量的好壞程度；好的流化質量應該對應于高頻率、低振幅的壓力波動。 床內壓力波動的增加是由于氣泡的急劇合并而使氣泡尺寸增加所致。當氣泡破碎速率大于其合并速率時，氣泡尺寸開始減小，床內壓力波動的程度亦就逐漸減小，這就意味著壓力波動幅值正比于床內平均氣泡直徑。 一般地說，沿高度方向，整個循環(huán)流化床會同時呈現鼓泡流態(tài)化、湍流流態(tài)化、快速流態(tài)化和氣力輸送流動型態(tài)，然而要正確地劃分其界限是困難的。目前，有關循環(huán)流化床鍋爐在采用大顆粒和高溫時的流體動力特性研究結果尚很欠缺，有待進一

12、步深化研究。 三、影響臨界流化風速的主要因素分析 臨界流化風速與床料粒徑、密度和流化氣體的物性參數有關。1、溫度的影響 圖2-32中系列18為厄貢計算式計算的結果，系列9為浙江大學計算式計算的結果。從圖中可以看出，在大粒子(25mm)范圍內，兩類計算式結果相近，故認為可信。同時可看出，隨溫度升高，臨界流化風速呈上升趨勢。這是因為顆粒所受曳力與氣體的密度和粘度有關。粘度越大或密度越大，曳力越大，所需臨界流化風速就越小。當溫度升高時，氣體粘度變大，密度變小，但粘度變化對流化風速影響較小，最終因氣體密度下降，須提高風速才能保持相同的曳力。2、顆粒粒徑的影響 當其他條件不變，只是顆粒的平均粒徑變化時，由浙大計算式推出其臨界流化風速之比值 即床料的當量直徑增大時，臨界流化風量就隨著增加。3、顆粒密度的影晌 當其他條件不變，只是顆粒的密度變化時，由浙大計算式推出其臨界流化風速之比值 即顆粒密度增大時，臨界流化風量也隨著增大。584. 02121)()(ddduduqmfmfd528. 02121)()(mfmfuu