循環(huán)流化床教材課件

循環(huán)流化床鍋爐

設(shè)備及運行第5章

我國是世界上少數(shù)幾個以煤為主要能源的國家之一，目前每年煤炭消費量約13億噸，其中80%通過燃燒被利用。然而，燃燒設(shè)備陳舊、效率低、排放無控制造成了能源和環(huán)境污染嚴重，能源節(jié)約與環(huán)境保護已成為現(xiàn)有燃煤技術(shù)所需解決的主要問題。因此，尋求一種高效、低污染燃燒技術(shù)，開發(fā)新的燃燒設(shè)備成為當務(wù)之急。

循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)（CFBBC：CirculatingFluidizedBedBoilerCombustion)是新一代高效、低污染清潔燃燒技術(shù)。主要特點燃料及脫硫劑經(jīng)多次循環(huán)，反復(fù)地進行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)，爐內(nèi)湍流運動強烈。能達到低NOx排放、90%的脫硫效率和與煤粉鍋爐相近的燃燒效率；具有燃料適應(yīng)性廣、負荷調(diào)節(jié)性能好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點。流化床鍋爐的構(gòu)成及工作過程循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展概況循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)缺點循環(huán)流化床鍋爐的分類一流化床燃燒技術(shù)第一節(jié)流化床鍋爐的構(gòu)成及工作過程流化床燃燒技術(shù)循環(huán)流化床燃燒鼓泡流化床燃燒煤的兩種經(jīng)典燃燒方式

層燃：將煤均勻布在金屬珊格即爐排上，形成一均勻的燃燒層，空氣以比較低的速度自下而上通過煤層使其燃燒。

懸浮燃燒：先將煤磨成細粉，然后用空氣流經(jīng)燃燒器將煤粉噴入爐膛，并在爐膛空間內(nèi)進行燃燒。層燃懸浮燃燒燃燒反應(yīng)面積有限燃燒反應(yīng)面積極大反應(yīng)速度較低反應(yīng)速度極快燃燒強度和燃燒效率低燃燒強度和燃燒效率都很高流化床燃燒：介于層燃和懸浮燃燒之間，將煤破碎到一定粒度，并均布在爐膛底部的布風板上，燃燒用的空氣從布風板下送入。如上圖所示：隨著室內(nèi)區(qū)域風速的逐漸增加層燃流化床燃燒循環(huán)流化床燃燒懸浮燃燒

鼓泡流化床燃燒技術(shù)一出現(xiàn)，便以其燃燒適應(yīng)性好和低污染排放的優(yōu)點顯示出強大的生命力。如右圖所示為鼓泡床鍋爐結(jié)構(gòu)示意圖。鼓泡床鍋爐幾乎適用于任何固體燃料，甚至適用于有一定發(fā)熱量的垃圾；燃燒溫度低，有利于脫硫和降低NOx的排放。缺點：（1）當燃用寬篩分的燃料時，飛灰可燃物增大，降低了燃燒效率；

（2）爐床內(nèi)埋管受熱面磨損嚴重；

（3）盡管燃燒熱強度大，但是鼓泡床鍋爐大型化受到爐床面積的限制；

（4）當采用直接加入石灰石脫硫時，石灰石的鈣利用率較低。Inordertosolvethoseabovequestions:第一代流化床鍋爐：鼓泡床鍋爐（沸騰爐）第二代流化床鍋爐：循環(huán)流化床鍋爐（CFBB）循環(huán)流化床鍋爐與鼓泡床鍋爐最顯著的區(qū)別：在爐膛出口安裝氣固分離器循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐工作過程：

如系統(tǒng)圖所示，燃料及石灰石脫硫劑經(jīng)破碎至合適粒度后，由給煤機和給料機從流化床燃燒室布風板上部給入，與燃燒室內(nèi)熾熱的沸騰無聊混合，被迅速加熱，燃料迅速著火燃燒，石灰石則與燃料燃燒生成的SO2反應(yīng)生成CaSO4，從而起到脫硫作用。燃燒室溫度控制在850℃左右。在較高氣流速度的作用下，燃燒充滿整個爐膛，并有大量固體顆粒被攜帶出燃燒室，經(jīng)高溫旋風分離器分離后，一部分熱爐料直接送回流化床繼續(xù)參與燃燒，另一部分則送至冷灰床，在冷灰床中與埋管受熱面和空氣進行熱交換，被冷卻至400~600℃后，經(jīng)送灰器送回燃燒室或排除爐外。經(jīng)旋風分離器導(dǎo)出的高溫煙氣，在尾部煙道與對流受熱面換熱后，通過布袋除塵或靜電除塵器，由煙囪排出。循環(huán)流化床鍋爐的特點：（1）燃料制備系統(tǒng)相對簡單（2）燃燒溫度較低，一般為850~950℃（3）由流化床燃燒室、物料分離器和回料閥送灰器構(gòu)成的獨有的物料循環(huán)系統(tǒng)（4）因燃料不同，流化速度在5~8m/s之間變化，固體床料循環(huán)倍率因不同爐型而差異較大（5）采取分段送風燃燒方式（6）爐膛出口布置高溫旋風分離器，分離器入口煙溫約為850℃第二節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展概況流化床技術(shù)于20世紀20年代初在德國首先應(yīng)用于工業(yè)流化床燃燒技術(shù)于20世紀60年代真正應(yīng)用于煤燃燒為了解決鼓泡床鍋爐存在的問題，20世紀80年代循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)運而生我國對鼓泡流化床鍋爐的研究起步較早，1965年第一臺燃用油母頁巖的流化床鍋爐在廣東茂名投產(chǎn)成功，此后在全國得到迅猛發(fā)展，在循環(huán)流化床出現(xiàn)之前已達到3000多臺，最大容量130t/h。我國對循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的研究起步較晚，直至1989年11月第一臺35t/h鍋爐才在山東明水電廠投入運行。但最近幾年國內(nèi)在開發(fā)和研制循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)方面發(fā)展迅猛。已開發(fā)和研制出多種技術(shù)的35t/h、75t/h、130t/h、220t/h中壓至次高壓的循環(huán)流化床鍋爐。哈鍋一批采用德國EVT技術(shù)的440t/h超高壓再熱循環(huán)鍋爐也在安裝或制造中。國內(nèi)的主要研發(fā)單位：中國科學院、清華大學、浙江大學、西安熱工研究所、西安交通大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京鍋爐廠、哈爾濱鍋爐廠第三節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)缺點優(yōu)點1燃料適應(yīng)性廣2有利于環(huán)境保護3負荷調(diào)節(jié)性能好4燃燒熱強度大5爐內(nèi)傳熱能力強6灰渣綜合利用性能好第三節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)缺點缺點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(shè)備要求較高6理論和技術(shù)問題第四節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的分類按流體力學特性分常壓流化床鍋爐（爐壓為常壓）增壓流化床鍋爐（爐壓高于常壓）循環(huán)流化床鍋爐還處于發(fā)展階段，各種結(jié)構(gòu)的爐型繁多，顱內(nèi)傳熱和動力特性差異較大，分類比較復(fù)雜。第四節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的分類（1）以爐內(nèi)流化狀態(tài)來分，有鼓泡床、湍流床和快速床的循環(huán)流化床鍋爐。（2）以分離器所處煙氣溫度高低來分，由高溫分離循環(huán)流化床鍋爐、中溫分離循環(huán)流化床鍋爐和低溫循環(huán)流化床鍋爐。（3）以鍋爐自身的特點和開發(fā)研究的廠商分類，有如奧斯龍的“百寶爐”，福斯特惠勒的“FW型”爐以及魯奇公司的“魯奇型”循環(huán)流化床鍋爐等。第四節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的分類（4）以物料的循環(huán)倍率高中低來分，有①低循環(huán)倍率循環(huán)流化床鍋爐，循環(huán)倍率K<15；②中循環(huán)倍率循環(huán)流化床鍋爐，循環(huán)倍率K=15~40；③高循環(huán)倍率循環(huán)流化床鍋爐，循環(huán)倍率K>40