循环流化床锅炉的概念doc

  我国的电力工业是国民经济发展的基础产业,在我国,电力生产主要以燃煤火力发电为主,由于燃煤发电的直接污染较大,特别是SO2、NOX的排放。SO2的排放是造成酸雨的根本原因,为了通过炉内燃烧技术的改进,降低SO2、NOX排放量,我国从60年代开始对循环流化床锅炉进行研究,并在90年代以后和外国公司联合研究并取得了较大有发展,现在循环流化床锅炉已发展成熟并在全国大范围的应用。流化床燃烧设备按流体动力特性分为鼓泡流化床和循环流化床,按工作条件分为常压和增压式流化床。循环流化床锅炉技术是一种新型的高效低污染清洁的燃烧技术,上世纪70年代的能源危机和越来越突出的环保问题使人们促进了这种燃烧技术的发展。现在大型循环流化床锅炉的主要炉型有三大流派,分别为:以德国Lurgi公司为代表的鲁奇型和以美国的Foster Wheeler 、芬兰的Alstorm公司(两者兼并)为代表的FW Pyroflow型和德国Babcock公司的Circofluid型。我国东方锅炉厂采用的是FW公司的Pyroflow型的改进型循环流化床锅炉。北京B&W锅炉厂采用的是德国Babcock公司的架构和技术。哈尔滨锅炉厂有限责任公司(HBC)与美国PPC(奥斯龙技术)以及国内的科研单位合作也开发了自己的大型循环流化床锅炉。上海锅炉厂引进美国ALSTOM技术、消化吸收自行设计制造了自己的循环流化床锅。由于国内各大锅炉厂商的参与,我国的大型循环流化床技术已趋于成熟

  循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉(沸腾炉)的基础上发展起来的,因此鼓泡床的一些理论和概念能够适用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高,因此称作快速循环循环床锅炉。快速床的基本理论也能够适用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很久,形成了一定的理论。要了解循环流化床锅炉的原理,必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床→湍流床→快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性及传热特性。

  当固体颗粒中有流体通过时,随着流体速度逐渐增大,固体颗粒开始运动,且固体颗粒之间的摩擦力也慢慢变得大,当流速达到一定值时,固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等,每个颗粒能自由运动,所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象,此现状称为流态化。

  对于液固流态化的固体颗粒来说,颗粒均匀地分布于床层中,称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说,气体并不均匀地流过床层,固体颗粒分成群体作紊流运动,床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化,这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。

  1. 对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中,在固定床通过的气体流速很低时,随着风速的增加,床层压降成正比例增加,并且当风速达到一定值时,床层压降达到最大值,该值略大于床层静压,如果继续增加风速,固定床会突然解锁,床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话,其特性为:在大颗粒尚未运动前,床内的小颗粒已经部分流化,床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显,而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度,称为临界流化速度。随着风速的进一步增大,床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是2-3倍的临界流化速度。

  (3)流体的运动粘度增大时临界流速减小:如床温增高时,临界流速减小。床温与临界流速的关系如图所示。

  如图所示,固体颗粒随着气流速度的增大分别呈现五种不同的流动状态:固定床、、紊(湍)流流化床、快速流化床、气力输送。循环流化床处于紊(湍)流流化床与快速流化床阶段。

  鼓泡流化床:当气流速度达到一定值时,静止的床层开始松动,当气流速度超过临界流化风速时,料层内会出现气泡,并一直上升,而且还聚集成更大的气泡穿过料层并破裂。整个料层呈现沸腾状态。鼓泡流化床存在很明显的分界面,其上部为稀相区,包括床层表面至流化床出口间的区域,也称为自由空间或悬浮段。下部为密相区,也称为沸腾段。

  紊(湍)流流化床:随着气流速度继续上升到一定数值,固体颗粒开始流动,床层分界面逐渐消失,固体颗粒不断被带走,以颗粒团的形式上下运动,产生高度的返混。此时的气流速度为床料终端速度。

  快速流化床:当气流速度进一步增大,固体颗粒被气流均匀带出床层。此时气流速