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循环流化床锅炉的特点pdf

发布时间: 2023-12-28 来源:贯流锅炉

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  循环流化床锅炉是近十几年发展起来的一项高效、低污染清洁燃烧技术。因其具有燃烧效率高、

  煤种适应性广、烟气中有害化学气体排放浓度低、负荷调节范围大、灰渣可综合利用等优点,在当今

  日益严峻的能源紧缺和环境保护要求下,在国内外得到了迅速的发展,并已商品化,正在向大型

  固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程,称为流化过程。流化过程用于燃料

  燃烧,即为流化燃烧,其炉子称为流化床锅炉。流化理论用于燃烧始于上世纪20年代,40年代

  流化燃烧是一种介于层状燃烧与悬浮燃烧之间的燃烧方式。煤预先经破碎加工成一定大小的颗粒

  (一般为8mm)而置于布风板上,其厚度约在350~500mm左右,空气则通过布风板由下向

  上吹送。当空气以较低的气流速度通过料层时,煤粒在布风板上静止不动,料层厚度不变,这一

  阶段称为固定床。这正是煤在层燃炉中的状态,气流的推力小于煤粒重力,气流穿过煤粒间隙,

  煤粒之间无相对运动。当气流速度增大并达到某一较高值时,气流对煤粒的推力恰好等于煤粒的

  重力,煤粒开始飘浮移动,料层高度略有增长。如气流速度继续增大,煤粒间的空隙加大,料层

  膨胀增高,所有的煤粒、灰渣纷乱混杂,上下翻腾不已,颗粒和气流之间的相对运动十分强烈。

  这种处于沸腾状态的料床,称为流化床。这种燃烧方式即为流化燃烧。当风速继续增大并超过一

  定限度时,稳定的沸腾工况就被破坏,颗粒将全部随气流飞走。物料的这种运动形式叫做气力输

  由于循环床内气—固间有强烈的炉内循环扰动,强化了炉内传热和传质过程,使刚进入床内的新

  鲜燃料颗粒在瞬间即被加热到炉膛温度(≈850℃),并且燃烧和传热过程沿炉膛高度基本可在恒

  温下进行,因而延长了燃烧反应时间。燃料通过分离器多次循环回到炉内,更延长了颗粒的停留

  和反应时间,减少了固体不完全燃烧损失,从而使循环床锅炉能够达到88~95%的燃烧效率,

  循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于10mm,因此与煤粉锅炉相比,燃料的制备破碎系统大为简

  化。循环流化床锅炉燃料系统的转动设备少,主要有给煤机、冷渣器和风机,较煤粉炉省去了复

  杂的制粉、送粉等系统设备,较链条炉省去了故障频繁的炉排部分,给燃烧系统稳定运行创造了

  其应用中的确存在着连续运行时间短、出力不够、点火难、磨损严重、易结焦、辅机故障率高等

  许多问题,但经过十多年各方面不断完善化工作,不但可以保证连续运行时间高于4000h,对有

  经验的设计、制造、安装和运行单位而言别的问题也已克服。只要保证不间断的给煤,保持炉膛

  膛压稳定,控制好炉膛温度,在30~100%BMCR的负荷下连续稳定运行不成问题。

  在循环流化床锅炉中按重量计,燃料仅占床料的1~3%,其余是不可燃的固体颗粒,如脱硫剂、

  灰渣等。因此,加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。由于

  床内混合剧烈,这些灼热的灰渣颗粒实际上起到了无穷的“理想拱”的作用,把煤料加热到着火

  温度而开始燃烧。在这个加热过程中,所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几,因而对床层

  温度影响很小,而煤颗粒的燃烧,又释放出热量,从而能使床层保持一定的温度水平,这也是流

  化床一般着火没有困难,并且煤种适应性很广的原因所在。循环流化床锅炉具备极高的燃烧热强

  度,其截面热负荷为4-6MW/m2,是链条炉的2-6倍,-2MW/m3,

  是煤粉炉的8-11倍,因此它几乎能燃烧在煤粉炉或链条炉中难以点燃和燃尽的贫煤、无烟煤、

  煤矸石等一切种类的燃料,并达到很高的热效率,这对于燃用当地劣质燃料、应对煤炭供应紧张

  形势有重要意义。分宜国产首台410t/h具有自主知识产权的循环流化床锅燃用当地劣质煤,热

  值在12000~21000Kj/kg之间大幅度波动,但循环流化床锅炉始终基本稳定运行,其优越性非常明

  显。而链条炉、煤粉炉由于煤种变化较大,不是达不到出力,就是频繁发生灭火、结焦等故障。

  循环流化床内的燃烧温度能控制在850~950℃的范围内稳定而高效燃烧,这一燃烧温度抑制

  了热反应型NOx的形成,同时采用分级燃烧方式向炉膛内送入约30~40%的二次风,又可控制

  燃料型NOx的产生。只要操作得当,运行平稳,能控制NOx的排放量小于200~300mg/Nm3,

  由于飞灰的循环燃烧过程,床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内

  再利用;另外,已发生脱硫反应部分,生成了硫酸钙的大粒子,在循环燃烧过程中发生碰撞破裂,

  使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。这样循环流化床燃烧与鼓泡流化床燃烧相比

  90%,钙硫比要达到3~4,钙的消耗量大一倍。与煤粉燃烧锅炉相比,不需采用尾部脱硫脱硝

  装置,投资和运行的成本都大为降低。根据煤中含硫量的大小直接向炉膛内喷入或在给煤中掺入一

  定量的0~1mm的石灰石粉,可以脱去在燃烧过程中生成的SO2,脱硫效率可达到90%。

  ,接近或高于煤粉炉。同样热负荷下鼓泡流化床锅炉需要的炉膛截面积要比循环流化

  循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面,因而不存在鼓泡流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问

  题。此外,由于床内没有埋管受热面,启动、停炉、结焦处理时间短,可以长时间压火等。

  严重的环境污染问题。目前我国化石燃料的利用现状是今后很长一段时间仍会以煤炭为主,据专

  这个矛盾,使能源生产利用与环境相协调,实现可持续发展战略,响应党中央提出的建设环保节

  循环流化床燃烧技术是20世纪70年代发展起来的一项新型燃烧技术。循环流化床燃烧特点有三,

  其一,是一种低温的动力控制燃烧;其二,是一种高浓度、高速度、高通量的固体液态化循环过程;

  体流动的状态下,炉膛内部分较细颗粒被烟气携带通过炉膛,部分固体颗粒产生回流,被携带出

  的颗粒经气固分离器再回送炉内反复燃烧,多次循环。由于循环流化床中燃料及脱硫剂多次循环,

  反复燃烧和反应,且炉内紊流运动强烈,因而能达到相当高的脱硫效率和燃烧效率。

  在循环流化床锅炉中按质量百分比计,燃料仅占床料的1%~3%,其余为灼热的床料,循环流化

  燃料,进入炉膛后也能很快与灼热的床料混合,被迅速加热至着火温度以上,而床层温度没有明

  和是煤燃烧中产生的主要污染性气体,这两种气体对环境和人类的健康都能产生严重危害。由

  于炉内温度对脱硫有利,且脱硫剂多次循环,炉内扰动很大,与烟接触时间长,故可以在较低的

  Ca/S比下,达到较高的脱硫效率。另外循环流化床锅炉采用较低的床温790℃至900℃),可以

  获得较高的脱硫效率(在850℃床温下脱硫效率最高).经验表明,循环流化床锅炉的排放范围为

  循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于12mm,与一般的煤粉炉相比,燃料的制备破碎系统都大为简

  在循环流化床锅炉中,燃烧区域扩展到整个炉膛乃至气固分离器,携带出炉膛的颗粒被气固分离

  器捕集,并直接送回燃烧室下部循环再燃烧,使燃料可以在炉膛停留较长的时间有利于充分燃烧;

  在某些循环流化床锅炉中,从分离器逃逸的细颗粒在尾部烟道被安装在那里的回收设备所收集,

  目前国内循环流化床锅炉中,高循环倍率循环流化床锅炉(循环倍率在20上)占主流地位,而循环倍

  当负荷变化时,只需调节给煤量、空气量和物料循环量,不必像鼓泡流化床那样采用分床压火技术.

  热控制容易,所以负荷调节很迅速,负荷调节速度可达5%~10%/min。当循环流化床锅炉用作电

  循环流化床锅炉一般不在下部固体浓度较大的密相区布置埋管受热面,而是采用水冷壁和上部对

  流辐射受热面或者外置换热器来吸收气固混合物的热量,因此可相对降低对受热面的磨损。此外,

  由于炉内没有埋管受热面,启动、停炉、结焦处理时间短,同时长时间压火后可直接启动.

  由于炉内运行温度一般低于灰的熔点,因此大幅度的降低了炉内结渣和积灰的概率。与煤粉炉相比,

  循环流化床锅炉可以方便的在炉膛内实现石灰石脱硫,不必配备价格昂贵的脱硫设备,虽然流化床

  锅炉的投资和运行的成本略高于常规煤粉炉,但比起配置脱硫设备的煤粉炉要低15%~20%.

  由于循环流化床锅炉具有以上这些特点,在有效利用煤炭资源的同时又有效经济地解决环保问题,

  从而使得循环流化床技术被认为是煤炭燃烧技术重大革新,在国内外都有极为光明的应用前景。

  分离器是循环流化床的重要部件,其作用是保证将大量的固体物料从热烟气中分离出来,再送回炉

  床锅炉分为采用高温分离器的循环流化床锅炉、用中温分离器的循环流化床锅炉和采用低温分离

  中温分离器的工作时候的温度范围为400~600℃,这种锅炉的一般通过在炉膛中部布置屏式受热面和蒸

  循环流化床锅炉中应用的分离器形式多样,如按所用分理器的形式分类,可分以下几类:采用旋风

  分离器的循环流化床锅炉;采用惯性分离器的循环流化床锅炉;采用组合分离系统的循环流化床

  旋风分离器无论在理论上和实践上均较成熟,分离效率高,已在循环流化床锅炉中得到普遍应用.

  如:广西百色资源综合利用电厂(田阳火电厂)150MW等级480蒸吨超高压自然循环流化床锅炉,

  osterWheeler公司引进技术,自主研发的电站循环流化床锅炉,其最大的

  一个最大特点就是尾部烟道由包墙分隔,在锅炉深度方向形成双烟道结构,前烟道布置了两组低

  温再热器,后烟道从上到下依次布置有高温过热器、低温过热器,向下前后烟道合成一个,而每

  物料循环倍率定义有多种,一般的定义是指由单位时间内由回料机构送回炉膛的循环物料质量与

  倍率为1~5之间的称为低循环倍率锅炉;循环倍率为6~20之间的称为中循环倍率锅炉20以上的

  称为高循环倍率锅炉;上面提到的田阳电厂的东锅制造的循环流化床锅炉就是个典型的高循环倍

  按炉膛压力分为常压、增压循环流化床锅炉;按水循环方式分为自然循环和强制循环循环流化床

  锅炉;按固体物料循环方式分为内循环和外循环循环流化床锅炉;还有按有无外置式换热器的分

  化床锅炉的发展的新趋势必然是大型化、高蒸汽参数和增压循环流化床锅炉(应用与蒸汽-燃气联合循

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