流化床燃燒技術(shù)

流化床燃燒技術(shù)會計學(xué)

11

.

1

.

1循環(huán)流化床燃燒技術(shù)燃燒室內(nèi)的流化床速度提高到4-6m/s甚至更高后

，

把更多的床料顆粒從燃燒室下部帶到了上部稀相區(qū)

，

這樣不僅使得更多的燃料在上

燃且也通過這些攜的大量細粒密相部燒,而帶灰顆從區(qū)帶出了大量熱量,從而使得燃燒室上部顆粒濃度增加,燃燒室溫度分布均勻。同時通過布置飛灰顆粒分離及回送裝置,把攜帶出燃燒室細灰顆粒中不完全燃燒的燃燒顆?；蛭赐耆磻?yīng)的脫硫劑顆粒重新送回到燃燒室內(nèi)循環(huán)燃燒或利用,從而大大提高燃料燃燒效率和脫硫劑利用率。這種狀態(tài)運行的流化床燃燒技術(shù)稱為循環(huán)流化床燃燒技術(shù),近三十年內(nèi)得到快速發(fā)展的一種新型燃燒技術(shù)。第1頁/共52頁第2頁/共52頁典型的循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)體

，并且向各個方向運動。這使得循環(huán)流化床燃燒室溫度分布均勻聚而成的顆粒團，這些顆粒不斷形成和相區(qū)的傳熱傳質(zhì)過程的由細灰顆粒聚集或了大度化著濃強在的合存低混內(nèi)較的區(qū)個良稀的度時區(qū)濃同相顆粒到高顆低且的降而動漸區(qū)下度相向濃稀量高部大的上著區(qū)入在相進存密區(qū)內(nèi)從相域度密區(qū)濃從壁粒量邊顆熱在內(nèi)的而域更動個和。流這燒烈。料下：返和到，優(yōu)而第3頁/共52頁第4頁/共52頁循環(huán)流化床具有很高的燃燒效率,通過顆粒分離及回送裝置,實現(xiàn)燃料的循環(huán)燃燒,而且燃燒室內(nèi)的顆粒存在返混,這使得固體物料在床內(nèi)的停留時間大大延長,提高了燃燒效率,燃煤循環(huán)流化床燃燒效率可達達到98-99%。具有很高的爐內(nèi)脫硫效率和脫硫劑利用率。由于停留時間長,氣固兩相混合好、燃燒室溫度分布均勻以及顆粒磨損大等特點,使得脫硫劑顆粒能充分燃燒,在與煙氣SO2良好接觸狀態(tài)下,在合適的溫度下長時間反應(yīng),而且顆粒磨損可及時剝落顆粒表面的反應(yīng)產(chǎn)物而進入顆粒內(nèi)部反應(yīng)。這些使得循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)脫硫過程可以獲得比鼓泡流化床燃燒過程高得多的脫硫效率,而且脫硫劑利用率高,通常情況下,在鈣與燃料中的硫摩爾比Ca/S為1.5-2.5的情況下可以達到90%以上的脫硫效率。由于運行速度的提高,燃燒室截面小,循環(huán)流化床燃燒室的單位截面的熱負荷較高,約為3.5-4.5MW/m2,與煤粉燃燒相當(dāng)。燃燒設(shè)備的負荷調(diào)節(jié)范圍大,負荷調(diào)節(jié)速度快,循環(huán)流化床調(diào)節(jié)比可以達（3-4）:1,負荷調(diào)節(jié)速度可以達到每分鐘5%左右。????1

.2流化床及其流體動力特性1

.2

.

1氣固流化通常流化被定義為當(dāng)固體粒子群與氣體或液體接觸時

，使固體粒子轉(zhuǎn)化變成類似流體狀態(tài)的一種操作。第5頁/共52頁不同氣流速度下固體顆粒床層的流動狀態(tài)鼓泡流化床快速流化床湍流流化床氣力輸送固定床第6頁/共52頁循環(huán)物料量是快速流化床運行中一個非常重要的參數(shù)，該參數(shù)對床內(nèi)的流體動力特性、燃燒特性、傳熱特性以及變工況特性等影響很大。循環(huán)物料量的定量表述一般采用兩種方法，第一種方法采用循環(huán)倍率的概念，其定義式如下:

m,2化第二種方法是用單位床層面積上的循環(huán)物料量直接來表述。g/。。ss1

.2

.3循環(huán)流化床的氣固兩相流體動力特性項目稀相區(qū)平均顆粒體積份額/%截面形狀直徑/m高度與當(dāng)量直徑比反應(yīng)器壁面床料分布及平均直徑/mm表觀氣體速度/(m/s)下部外部循環(huán)物料/[kg/(m2.s)]一次通過平均顆粒停留時間/s循環(huán)流化床鍋爐<1(0.1-0.4)大都為矩形4-8(當(dāng)量直徑）<5(10)膜式水冷壁（垂直管和鰭片）約0.25-8<10-

1520-40第7頁/共52頁一般來說,循環(huán)流化床鍋爐爐膛截面積形狀大都是矩形或方形的,其高度與截面當(dāng)量直徑之比要小得多,而且爐膛通常布置垂直的膜式水冷壁以吸收熱量。循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)床料是寬篩分的粗顆粒,如中國循環(huán)流化床鍋爐常用的煤粒粒徑為0-10mm。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的典型運行速度是在5-8m/s之間

，

在這樣的運

行速度下

，

總會有一部分較粗顆粒不能被攜帶到爐膛上部空間而一直留

在爐膛下部

，

與送回的循環(huán)物料一起形成比較明顯的爐膛下部密相區(qū)

，而且氣體速度的任何變化都會導(dǎo)致爐膛內(nèi)顆粒濃度分布的變化。爐膛內(nèi)存在下部密相區(qū)和上部稀相區(qū)都已被普遍接受,循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流體動力結(jié)構(gòu)如圖。循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)流

體動力結(jié)構(gòu)示意圖第8頁/共52頁1

.

3燃料在流化床內(nèi)的燃燒過程1

.3

.

1

固體燃料在流化床內(nèi)的燃燒特性煤粒被加入高溫的流化床內(nèi)后的燃燒過程將經(jīng)歷如下幾個主要過程:干燥和加熱、揮發(fā)分析出及燃燒、焦炭燃燒，期間伴隨著顆粒的膨脹、一次破碎、二次破碎及顆粒磨損等過程。煤粒燃燒所經(jīng)歷的幾個歷程第9頁/共52頁1

.3

.2影響流化床燃燒的主要因素1

.3

.2

.

1燃煤特性煤質(zhì)對流化床燃燒過程影響很大

。①對于揮發(fā)分含量較高

、結(jié)構(gòu)比較松軟的煙煤

、褐煤和油頁巖等燃料

，

當(dāng)煤進入流化床受到熱解時,首先析出揮發(fā)分,煤粒變成多孔的松散結(jié)構(gòu),周圍的氧向粒子內(nèi)部擴散和燃燒產(chǎn)物向外部擴散的阻力減小,可以提高燃燒速率。②對于揮發(fā)分分量少,結(jié)構(gòu)緊密的無煙煤、石煤等,當(dāng)煤熱解時,分子的化學(xué)鍵不易破裂、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,燃燒速率降低。③對于揮發(fā)分含量少,揮發(fā)分析出后對煤質(zhì)結(jié)構(gòu)影響不大和那些灰分高、含碳量又低的石煤、無煙煤等,煤粒表面燃燒后形成一層堅硬的灰殼,阻礙著燃燒產(chǎn)物向外擴散和氧氣向內(nèi)擴散,煤粒燃燒困難。第10頁/共52頁煤質(zhì)對流化床燃燒尤其是循環(huán)流化床燃燒過程形成飛灰及底渣性質(zhì)及其比例影響很大

，

一般來說

，

含灰量少的煤種在燃燒過程中

由于一次破碎

、二次破碎劇烈以及磨損過程的影響

，

所產(chǎn)生的灰渣顆粒較細

，

其飛灰份額通常較高

，

可以達70%以上

，

而對于煤矸石

、

石煤等高灰分燃料由于揮發(fā)分含量低

、灰分含量高以及煤粒致密等原因,產(chǎn)生的灰渣顆粒中細顆粒含量相對較少,往往飛灰份額要比底渣份額要低,有時低于25%。燃煤粒徑及粒徑分布對流化床燃燒有極大影響。在流化床中,大于1mm的較粗煤粒的揮發(fā)分析出和碳的燃燒受擴散控制,揮發(fā)分完全析出時間和碳粒完全燃盡時間與粒徑的平方成正比,因此要縮短揮發(fā)分完全析出時間和碳粒完全燃盡時間,減少可燃物損失,在盡量降低細顆粒揚析的情況下,適當(dāng)減小燃煤粒徑,縮小篩分范圍是提高燃燒效率的一項有效措施。第11頁/共52頁1

.3

.2

.2分離效率分離裝置的分離效率對循環(huán)流化床燃燒過程具有很大的影響

，

主要表現(xiàn)在：（1）

對燃燒效率的影響分離裝置設(shè)置的目的是希望把不完全燃燒的燃料顆粒收集下來重新送回爐膛實現(xiàn)多次循環(huán)燃燒分離器效率越高。,燃燒效率越高。（2）對爐內(nèi)溫度場分布的影響分離器效率直接影響回送到爐膛內(nèi)的灰流量,爐內(nèi)灰流量越高,意味著從密相區(qū)攜帶出更多的熱量進入稀相區(qū),同時稀相區(qū)的傳熱強度越高,這樣不僅使得沿爐膛高度的溫度分布更加均勻,而且爐膛平均溫度水平可能降低。（3）顆粒磨損分離效率越高,爐內(nèi)灰顆粒濃度越高,爐內(nèi)顆粒碰撞頻率越高,顆粒磨損嚴重。第12頁/共52頁流化質(zhì)量良好,減少冷渣含碳量。因此,合理的布風(fēng)結(jié)構(gòu)是減小氣泡尺寸,改善流化質(zhì)量,降低運行速度,減少細顆粒的帶出量,提高燃燒效率的有效途徑。一般采用小直徑風(fēng)帽,合理布置風(fēng)帽數(shù)量和風(fēng)帽排列方式,設(shè)計良好的等壓風(fēng)室,合理控制入床的過量空氣系數(shù)等,對提高流化質(zhì)量均收到了明顯的效果。流化床要求布風(fēng)裝置配風(fēng)均勻,以消除死區(qū)和粗顆粒沉淀,底部1

.3

.2

.3布風(fēng)裝置和流化裝置第13頁/共52頁1

.3

.2

.4給煤方式及二次風(fēng)的配置第14頁/共52頁為了有效控制煤燃燒過程中氮氧化物的形成和風(fēng)機電耗,目前流化床鍋爐通常采用分級燃燒方式。一次風(fēng)主要保證密相區(qū)內(nèi)的良好流化和必要的燃燒放熱。由于一次風(fēng)比例不高,而在密相區(qū)內(nèi)的可燃成分濃度較高,所以密相區(qū)通常處于缺氧燃燒氣氛下。二次風(fēng)的加入正是提供燃料進一步燃燒所需的氧量。由于二次風(fēng)從壁面加入,同時溫度較高的爐膛中心區(qū)域更需要補充氧量,所以二次風(fēng)的布置要求二次風(fēng)應(yīng)該具有足夠的動量,較好的穿透能力,從而能進入遠離壁面的區(qū)域和爐內(nèi)煙氣混合均勻,否則就會出現(xiàn)二次風(fēng)在爐內(nèi)混合不均勻,加劇爐膛徑向溫度分布梯度,不僅降低燃燒效率,而且也容易引起燃燒過程污染物排放量的增加。加入到床層的燃料要求在整個床面上播撒均勻,防止局部碳濃度過高,以免造成局部缺氧、超溫。因此,給煤點應(yīng)分散布置。對于揮發(fā)分含量很高的煙煤、褐煤及洗煤矸石等,由于局部缺氧,甚至析出的揮發(fā)分都不能在床層內(nèi)完全燃盡,進入鍋爐尾部受熱面后被冷卻,形成焦油并與飛灰黏附在受熱面上,堵塞煙氣通道,影響鍋爐安全運行。但床溫的提高受到灰熔點的限制,考慮到床層斷面上溫度的不均勻性,燃料顆粒表面溫度高于床層溫度,通常要求床溫比煤的變形溫度低100-200℃。所以床溫的高限應(yīng)根據(jù)煤的變形溫度來確定,一般不超過1000-1050℃。對于采用添加劑在床內(nèi)進行脫硫的流化床鍋爐,脫硫的最佳反應(yīng)溫度在850℃左右,床溫過高尤其當(dāng)床溫高于900℃以上時,脫硫率會明顯降低,鈣硫比增大。在床層中煤粒揮發(fā)分的析出速率和碳的反應(yīng)速率均隨流化床床溫的升高而加快

。

因此提高床溫有利于提高燃燒效率和縮短燃盡時間。1

.3

.2

.5床溫第15頁/共52頁1

.3

.2

.6運行水平流化床的燃燒效率與運行水平亦有密切關(guān)系

。一

臺設(shè)計比較好的流化床鍋爐

，

如運行水平不高

，

技術(shù)管理不善

，

則有可能降低燃燒效率

。鍋爐在運行中應(yīng)根據(jù)負荷和煤質(zhì)的變化

，

隨時調(diào)整燃燒工況,保持正常的床溫和合理的風(fēng)煤比,以降低CO和碳不完全燃燒損失。此外,還要維持適當(dāng)?shù)牧蠈痈叨?料層過高,會增大風(fēng)機電耗。料層過薄,又會導(dǎo)致燃燒工況不穩(wěn)定,燃料在床內(nèi)的停留時間縮短,增加溢流渣含碳量。排放底渣應(yīng)根據(jù)風(fēng)室靜壓（一般在10000Pa左右）變化,勤排少排,避免造成過大的冷渣含碳不完全燃燒損失。第16頁/共52頁1.4流化床內(nèi)的傳熱與傳質(zhì)過程流化床燃燒過過程中的傳熱規(guī)律和傳熱系數(shù)對流化床鍋爐的設(shè)計、制造和運行可靠性和安全性方面起著舉足輕重的作用。在流化床燃燒爐中存在各種不同的傳熱過程：①顆粒與氣流之間的傳熱（床內(nèi)顆粒與床內(nèi)氣流）；②顆粒與顆粒之間的傳熱；③整個氣固相與受熱面（包括壁面與懸吊在床內(nèi)表面）之間的傳熱;④氣固相與入床氣流之間的傳熱。實際上,復(fù)雜的床內(nèi)傳熱過程是上述各種過程的組合。根據(jù)分析,綜合考慮在流化床內(nèi)的幾種傳熱方式,設(shè)計流化床鍋爐時一般只需考慮氣固相與受熱面間的傳熱即可。第17頁/共52頁循環(huán)流化床中熱量吸收的分布圖1-壁面；

2-懸吊受熱面；

3-分離器；

4-尾部煙道300-500腐蝕、剝蝕、磨損、負荷調(diào)節(jié)性能差,阻礙顆粒間橫向混合二次風(fēng)下部150-250輕微剝蝕

、磨損

、減

少顆粒間橫向混合水平或豎直二次風(fēng)上部懸吊

受熱面200-50070-200磨損傳熱較好的受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)/[W/(m2.K)]qdb豎直可能出現(xiàn)的問題外置式換熱器二次風(fēng)上部壁面循環(huán)流化床鍋爐各部位的傳熱系數(shù)位置（部位）q2水平或豎直豎直傳熱面方位q3q1傳熱量第18頁/共52頁影響流化床內(nèi)顆粒傳熱系數(shù)的影響因素第19頁/共52頁()℃?zhèn)髋?后床溫增高時顆粒傳熱傳粒,系數(shù)幾乎不再增大甚至反而傳。逐漸降低不,同過這兩種趨增,勢下徑。,顆是,粒系數(shù)的變化的。幅增度加均,較使小床。內(nèi)顆粒量也增加,而風(fēng)速不變,使顆粒在床內(nèi)的停留時間基本保持不變,從而使床內(nèi)顆粒濃度增加,引起傳熱系數(shù)增大。溫,碰應(yīng)；顆也,2流化床燃燒設(shè)備及其部件2.1流化床燃燒設(shè)備及其設(shè)計流化床鍋爐的主要類型第20頁/共52頁流化床燃燒設(shè)備按照壓力工作條件,可分為常壓流化床鍋爐和增壓流化床鍋爐。其中,前三種流化床燃燒設(shè)備已得到工業(yè)應(yīng)用,而增壓循環(huán)流化床鍋爐正在工業(yè)示范階段。2.1.1流化床燃燒設(shè)備的主要類型2.

1.2循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計循環(huán)流化床鍋爐的總體設(shè)計思路大致如下：①

根據(jù)給出的循環(huán)流化床的類型

，

首先確定所要設(shè)計的循環(huán)流化床鍋爐的爐型。②

分析循環(huán)流化床鍋爐燃用燃料的特性并確定其相應(yīng)的熱量平衡,及能量分配。?根據(jù)熱量平衡和設(shè)計要求,分析并確定循環(huán)流化床鍋爐安全運行的主要熱力參數(shù)。?根據(jù)相應(yīng)的要求,設(shè)計計算循環(huán)流化床鍋爐的爐膛；?根據(jù)確定的熱力參數(shù),對循環(huán)流化床鍋爐的過熱器和受熱面進行設(shè)計。?根據(jù)以上分析,計算和選取循環(huán)流化床鍋爐各主要部件的型式和方法。③對以上的設(shè)計結(jié)果進行重復(fù)驗證,盡量尋求合理的設(shè)計值。第21頁/共52頁2.1.3.1循環(huán)流化床鍋爐的型式第22頁/共52頁溫分離型循環(huán)流化床鍋爐

分。離器的工作溫度一般為400-600℃

。典型的如Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐。③低溫分離型循環(huán)流化床鍋爐低溫分離器的工作溫度是一般指200-300℃,這種分離器單獨使用時,一般適用于鼓泡流化床的飛灰回燃,即在低煙溫區(qū),用分離器將飛灰分離收集后再用氣力回送裝置送回爐膛內(nèi)回燃。循環(huán)流化床鍋爐一般由燃燒室、分離裝置、回送裝置、尾部受熱面及外置式受熱面等主要部件構(gòu)成,其主要的區(qū)別在于分離器的位置、分離器的型式和外置式受熱面等。（1）按分離器不同工作溫度分類的循環(huán)流化床鍋爐第23頁/共52頁Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐

風(fēng)燃區(qū)，分式型離分，的同不按爐鍋床流環(huán)循的類分式型器離分按床鍋爐等層流器床環(huán)離送循分回型風(fēng)再該旋集前冷收目氣域用多管或其他高效分離方式將固體顆料適應(yīng)性廣，燃燒及脫硫效率高等優(yōu)點分離器鍋爐，下出氣型旋風(fēng)分離器鍋爐循環(huán)流化床鍋爐可分成如下幾種型式。第24頁/共52頁第25頁/共52頁漩渦循環(huán)流化床鍋爐2

.

1

.3

.2循環(huán)流化床鍋爐燃料性能的影響以及熱量平衡和能量分配（1）

燃料性能的影響燃料特性對循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計及運行有很大的影響。①燃料性質(zhì)決定了燃燒室最佳運行的工況

，

若燃用高硫燃料

，

如石油焦、高硫煤時,燃燒室運行溫度可取850℃,以利于最佳脫硫和脫硫劑的應(yīng)用。若燃用低硫、低反應(yīng)活性的燃料,如無煙煤、石煤等,燃燒室應(yīng)運行在較高的床溫或過剩空氣量下,或二者均較高,以利于最佳燃燒。②煤的元素成分、揮發(fā)分的高低影響循環(huán)燃燒系統(tǒng)和尾部受熱面的熱量分配,煤的發(fā)熱量高、揮發(fā)分低、灰分少,單位質(zhì)量燃料在主循環(huán)回路中的有效放熱量就大。相反,在主循環(huán)回路中的放熱量就小。第26頁/共52頁燃燒室出口溫度帶出熱量與輸入熱量比/(MJ/MJ)0.5710.4360.4310.400燃燒產(chǎn)物與輸入熱量比/(kg/MJ)0.5710.4360.4420.426最佳燃燒溫度/℃850900850850燃料廢木片無煙煤褐煤煙煤第27頁/共52頁（2）熱量平衡及能量分配循環(huán)流化床鍋爐中,燃料在燃燒室內(nèi)燃燒,燃燒產(chǎn)生的熱量一部分由高溫?zé)煔鈳е廖膊渴軣崦?但由于高溫?zé)煔獠豢赡軒ё呷咳紵艧?所以必須在固體顆粒循環(huán)回路中布置受熱面,受熱面的不同布置型式就決定了循環(huán)流化床的熱量分配。不同燃料種類對應(yīng)的最佳流化床溫度及熱量分配風(fēng)帽型布風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)1-風(fēng)帽；

2-

隔熱層；

3-花板；

4-排渣管；

5-風(fēng)室2.2布風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)及設(shè)計第28頁/共52頁由風(fēng)機送入的空氣從位于布風(fēng)板下部的風(fēng)室通過風(fēng)帽底部的通道,從風(fēng)帽上部徑向分布的小孔流出,從風(fēng)帽小孔中噴出的氣流具有較高的速度和動能,進入床料底部,使風(fēng)帽周圍和冒頭頂部造成強烈的擾動和氣流墊層,使床料中煤粒與空氣均勻混合,強化了氣固間熱質(zhì)傳遞過程,延長了煤粒在床內(nèi)的停留時間,建立了良好的流化狀態(tài)。目前,流化床鍋爐采用的布風(fēng)裝置主要由兩種,即風(fēng)帽型和密孔板型。風(fēng)貌型布風(fēng)裝置由風(fēng)室、花板、風(fēng)帽和隔熱層組成；密孔板型布風(fēng)裝置由風(fēng)室和密孔板構(gòu)成。在中國流化床鍋爐中使用最廣泛的是風(fēng)帽型布風(fēng)板。因此

，

布風(fēng)裝置的設(shè)計要求如下：①

能均勻

、密集地分配氣流

，避免在布風(fēng)板上面形成停滯區(qū)。②

布風(fēng)板上面的床料與空氣要產(chǎn)生強烈擾動和混合

，

風(fēng)帽小孔出口氣流需具有較大動能。③空氣通過布風(fēng)板阻力損失不能太大,但又需要一定阻力。④具有足夠強度和剛度,能支撐本身和床料的重量,壓火時布風(fēng)板防止受熱變形,風(fēng)帽不燒損,并考慮到檢修清理方便。第29頁/共52頁2.3流化床鍋爐爐膛的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.3.1爐膛的配風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計第30頁/共52頁 排床放鍋采爐用中分,段風(fēng)燃量燒配可置降通低揮、爐。部,有、N問2題,從。降低NOx的角度來講二次風(fēng)率較大為佳,但在實際設(shè)計中還必須考慮下述其他因素。時一高一入,應(yīng),低,次,較一慮一2.3.2

爐膛的設(shè)計計算第31頁/共52頁爐（膛1）高爐度膛應(yīng)尺保寸證應(yīng)燃滿料足中的低要于求分爐離膛器尺能寸捕主集要到為的爐顆寬粒、臨爐界深直、徑爐的高細和小爐顆膛粒下在部爐截膛面中收一縮次部通分過的時尺能寸燃,盡爐,膛應(yīng)尺保寸證的脫確硫定所需要最考少慮的一煙系氣列在因爐素內(nèi)。的例停如留,時爐間膛,的應(yīng)橫保截證面爐尺內(nèi)寸能應(yīng)布滿置足所爐需膛的運全行部風(fēng)或速大的部要分求鍋,爐應(yīng)蒸保發(fā)證受爐熱膛面內(nèi)并布保置證足最夠佳的爐受溫?zé)?。面此以外確,保還工應(yīng)質(zhì)保的證吸回?zé)崃虾徒Y(jié)最構(gòu)佳立的管脫側(cè)硫有脫足硝夠爐的溫保。持此循外環(huán),回還路應(yīng)中保循證環(huán)二物次料風(fēng)流的動穿所透需程的度靜、壓燃頭料和揮保發(fā)證分自的然爐循內(nèi)環(huán)擴鍋散爐均的勻水性循和環(huán)尾安部全受可熱靠面。的合理布置等問題。截面尺寸

、爐膛高度等；；的位等爐2.3.2.1爐膛尺寸的確定

選再熱，鍋行一失爐

理、

熱，際據(jù)，

算、

溫、

煙、鍋。

膛，灰、

體。

溫、

以量

一空

許、

量，則。可認為初步檢驗合格

。在爐寬和爐深的確定方面

，一般可采用深寬比為1：1或1：2來算得

。但爐深不宜超過8m

，以保證二次風(fēng)的穿透。碳，含。爐，脫，量容前設(shè)爐鍋行進在定確的深爐與寬爐面截橫膛爐體出廢相料應(yīng)的的排爐膛出量斷及面排熱負出荷部位。如。熱空氣溫度均已給定或選定。膛出橫單位斷面時積間可的得固給水溫度和冷、第32頁/共52頁(3)

爐膛高度的確定循環(huán)流化床鍋爐爐膛高度是循環(huán)流化床設(shè)計的一個關(guān)鍵參數(shù)

。爐膛越高

，

則鍋爐的鋼架就越高

，

因此鍋爐的造價也會提高

。

因此

，

在滿足鍋爐和爐膛的下述要求的情況下

，

盡可能地降低爐膛高度。①

保證分離器不能捕集的細粉在爐膛內(nèi)一次通過時能夠燃盡；②爐膛高度應(yīng)容納爐膛能布置全部或大部分蒸發(fā)受熱面；③爐膛高度應(yīng)保證返料機構(gòu)料腿一側(cè)有足夠的物料靜壓頭,使循環(huán)回路中有足夠的循環(huán)物料流動；④爐膛高度應(yīng)保證脫硫所需最短氣體停留時間；⑤爐膛高度應(yīng)和循環(huán)流化床鍋爐的尾部煙道或?qū)α鞫嗡韪叨认嗥ヅ?；⑥爐膛高度應(yīng)保證鍋爐在設(shè)計壓力下水循環(huán)安全。第33頁/共52頁（4）

爐膛下部區(qū)域的設(shè)計在循環(huán)流化床鍋爐中

，

由于空氣分成一

、二次風(fēng)送入

，

在二次風(fēng)口以下的床層如果截面積保持與上部區(qū)域相同

，

則流化風(fēng)速會下降

，

特別是低負荷時

，

會產(chǎn)生床層流化不良甚至不流化等現(xiàn)象

，

所以循環(huán)流化床鍋爐的二次風(fēng)口以下區(qū)域總是采用較小的橫截面積。在設(shè)計時截面收縮可以采用兩種不同的方法:第一種是下部區(qū)域采用較小的截面，在二次風(fēng)口送入位置采用漸擴的錐形擴口,擴口的角度小于45°;第二種方法是在爐膛布風(fēng)板上就呈錐形擴口，這有助于在布風(fēng)板附近區(qū)域提高流化風(fēng)速，以減少床內(nèi)分層和大顆粒沉底的可能性。作為一般的考慮，可以使床層下部和上部的流化風(fēng)速相等，并且使床層下部密相區(qū)在低負荷情況下仍能保持穩(wěn)定的流化。第34頁/共52頁每個入口對應(yīng)的床層

面積/m2每個入口輸入熱量/MW鍋爐輸入熱量/MW燃料入口個數(shù)20909016201735152418163125636353506030037512031550050075066684122第35頁/共52頁燃、風(fēng),行、觀。察孔、測量孔等。這些開孔的數(shù)量和位置必須恰當(dāng),否則將影響循環(huán)流化床鍋爐的安全經(jīng)濟運行。、,2.3.2.2爐膛開孔的確定?確定稀相區(qū)和密相區(qū)的燃燒份額,并分別進行密相區(qū)和稀相區(qū)的熱量平衡；?確定爐膛高度,根據(jù)熱量平衡布置爐膛受熱面?zhèn)鳠嶂匦麓_定爐膛高度,并進行傳熱計算；?對比兩個爐膛高度,一般選用二者之中較大值,二者的差值部分可敷設(shè)耐火材料；②確定爐膛其他開口,如循環(huán)物料出口、排渣口及耐火材料的敷設(shè)及防磨等。結(jié)合燃料種類和粒度,確定流化風(fēng)速或容積熱負荷；確定一二次風(fēng)比例及二次風(fēng)口高度,并根據(jù)確定的風(fēng)速計算密相區(qū)及稀相區(qū)床層截面積；確定循環(huán)流化床的循環(huán)倍率；①??第36頁/共52頁2.3.2.3爐膛的設(shè)計步驟分離回送示意圖第37頁/共52頁2.4氣固分離機構(gòu)循環(huán)流化床的分離結(jié)構(gòu)是循環(huán)流化床中關(guān)鍵部件,其主要作用是將大量高溫固體物料從氣流中分離下來,送回燃燒室,以維持燃燒室的快速流化狀態(tài),保證燃料和脫硫劑多次循環(huán),反復(fù)燃燒和反應(yīng),達到理想的燃燒效率和脫硫效率。循環(huán)流化床分離機構(gòu)的性能,直接影響循環(huán)流化床鍋爐總體設(shè)計、系統(tǒng)布置安裝及鍋爐運行性能。循環(huán)硫化床分離裝置的種類很多,一般可分為旋風(fēng)分離器和慣性分離器兩大類,旋風(fēng)分離器又以高溫旋風(fēng)分離器居多。2.4.1高溫旋風(fēng)分離器第38頁/共52頁旋風(fēng)分離器種類繁多，分類也各有不同。按其性能分為:①高效率旋風(fēng)分離器。筒體直徑較小，用來分離較細的粉塵，其除塵效率在95%以上。②高流量旋風(fēng)分離器。筒體直徑較大，用于處理很大的氣體流量，其除塵效率為50-80%。③介于上述兩者之間的通用旋風(fēng)分離器，用于處理適當(dāng)?shù)闹械葰怏w流量，其除塵效率為80-95%。從目前應(yīng)用的情況來看,高溫旋風(fēng)分離器運行情況良好；但旋風(fēng)分離器體積較大,同時受旋風(fēng)分離器最大尺寸的限制,大容量的循環(huán)流化床鍋爐必須配用多個分離器,且旋風(fēng)器工作溫度較高,需用的耐火材料和保溫材料較厚,啟動時間長,散熱損失相對較大,如果燃燒組織不良,還會在旋風(fēng)分離器內(nèi)產(chǎn)生二次燃燒。旋風(fēng)分離器是利用旋轉(zhuǎn)含塵氣體所產(chǎn)生的離心力,將粉塵從氣流中分離出的一種干式氣-固分離裝置。旋風(fēng)分離器沒有可動部件,結(jié)構(gòu)簡單,效率高,運行性能穩(wěn)定,維護方便,特別適合于循環(huán)流化床鍋爐。應(yīng)，其運動軌跡就與氣流軌跡不一樣，使兩者獲得分離。氣流速度高,這種慣性效應(yīng)就大。慣性分離器具有下述特點:①由于不采用高溫旋風(fēng)分離器，不需要很厚的保溫層，分離器四周可比較容易地布置受熱面，結(jié)構(gòu)比較緊湊，啟停爐亦比較容易；②分離器不受單個最大尺寸的限制，且可以使鍋爐受熱面的設(shè)置保持傳統(tǒng)的緊湊型式，有利于鍋爐的大型化；③分離器阻力相對較小，有利于降低能耗。慣性分離器結(jié)構(gòu)簡單,易與整個鍋爐設(shè)計相適應(yīng),熱慣性小,運行費用低,廣泛應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐中。在慣性分離器內(nèi),主要是使氣流急速轉(zhuǎn)向,或沖擊在擋板上再急速轉(zhuǎn)向,其中顆粒由于慣性效2.4.2慣性分離器型式及結(jié)構(gòu)第39頁/共52頁百葉窗式分離器百葉窗式分離器主要部分是一系列平行排列的對來流氣體呈一定傾角的葉柵。將氣固分離分兩級進行:第一級為高溫分離，用百葉窗對粗顆粒進行分離;第二級為低溫分離，用百葉窗加旋風(fēng)分離器抽氣對細顆粒進行分離。旋風(fēng)分離器用來分離第二級百葉窗尾部濃縮了的含塵氣流，提高百葉窗的分離效率。因此，稱為百葉窗式分級分離循環(huán)流化床鍋爐。百葉窗式分級分離器循環(huán)流化床鍋爐第40頁/共52頁2.5固體物料回送裝置第41頁/共52頁磨,床。中的應(yīng)用很少,幾乎全部采用非機械閥。。,速。反；和的；壓務(wù)脹,內(nèi)較。的環(huán)一的2.6高溫灰渣冷卻裝置 空氣,惡化了灰場運行條件,灰渣中殘留的硫和氮仍可以再爐外釋放出二氧化硫和氮氧化物,造成環(huán)境污染。對灰分高于30%的中低熱值燃料,如果灰渣不經(jīng)冷卻,灰渣物理熱損失可達2%以上,這一部分熱量通過適當(dāng)?shù)膫鳠崦娌贾脮r可以回收利用的。另一方面,熾熱灰渣的處理和輸送十分麻煩,不利于機械化操作。一般灰處理機械可承受的溫度上限大多在150-300℃之間,故灰渣冷卻是必需的。送量空的；；,率；理效用物硫作的脫的量和器大率預(yù)了效；空走第42頁/共52頁高溫灰渣與冷卻介質(zhì)之間的相互流動方式是多種多樣的

，有順流

、逆流

、交叉流和混合流動方式等

。按照熱交換方式來看

，有間接式和接觸式兩種

，前者指高溫物料與冷卻介質(zhì)在不同流道中流動

，通過間接進行換熱

，而后者則指兩者直接混合進行傳熱

，一般用于空氣作冷卻介質(zhì)的場合。流化床式冷渣器第43頁/共52頁多層送風(fēng)移動床式冷渣器擱管式冷渣器管式冷渣器單3.燃煤循環(huán)流化床鍋爐第44頁/共52頁高,道,℃,左通右過。布在袋較或高靜氣電流除速塵度器的,作由用煙下囪,排燃出燒。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(fēng)分離器后,一部分熱爐料直接送回流化床燃燒室,另一部分則由錐形控制閥控制送至冷灰床,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)3.1魯奇（Lurgi）型循環(huán)流化床鍋爐運行風(fēng)一次風(fēng)

過?？諝馑?/p>

率

系數(shù)5-9m/s

40%-50%15%-20%NOx排放100-

300ppm負荷調(diào)

節(jié)速度每分鐘

大于5%鍋爐效率>90%脫硫效率

Ca/s=

1.5第45頁/共52頁循環(huán)倍率850-

900℃燃燒效率40左右>99%床溫90%Lurgi型循環(huán)流化床鍋爐的主要參數(shù)和指標(biāo)3.2Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐它與Lurgi型循環(huán)流化床鍋爐的不同之處是沒有采用外部低速流化床熱交換器

。它主要由燃燒室

、高溫旋風(fēng)分離器和密封回送器

、余熱鍋爐等組成

。