国内外循环流化床介绍
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循环流化床(CFB)燃烧技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术。
它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、低成本石灰石炉内脱硫、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。
自循环流化床燃烧技术出现以来,循环床锅炉在世界范围内得到广泛的应用,大容量的循环床锅炉已被发电行业所接受。
循环流化床低成本实现了严格的污染排放指标,同时燃用劣质燃料,在负荷适应性和灰渣综合利用等方面具有综合优势,为煤粉炉的节能环保改造提供了一条有效的途径。
二、循环流化床燃烧技术发展历史回顾主循环回路是循环流化床锅炉的关键,其主要作用是将大量的高温固体物料从气流中分离出来,送回燃烧室,以维持燃烧室稳定的流态化状态,保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应,以提高燃烧效率和脱硫效率。
分离器是主循环回路的关键部件,其作用是完成含尘气流的气固分离,并把收集下来的物料回送至炉膛,实现灰平衡及热平衡,保证炉内燃烧的稳定与高效。
从某种意义上讲,CFB锅炉的性能取决于分离器的性能,所以循环床技术的分离器研制经历了三代发展,而分离器设计上的差异标志了CFB燃烧技术的发展历程。
●(一)绝热旋风筒分离器德国Lurgi公司较早地开发出了采用保温、耐火及防磨材料砌装成筒身的高温绝热式旋风分离器的CFB锅炉[1]。
分离器入口烟温在850℃左右。
应用绝热旋风筒作为分离器的循环流化床锅炉称为第一代循环流化床锅炉,目前已经商业化。
Lurgi公司、Ahlstrom公司、以及由其技术转移的Stein、ABB-CE、AEE、EVT等设计制造的循环流化床锅炉均采用了此种形式。
这种分离器具有相当好的分离性能,使用这种分离器的循环流化床锅炉具有较高的性能。
但这种分离器也存在一些问题,主要是旋风筒体积庞大,因而钢耗较高,锅炉造价高,占地较大,旋风筒内衬厚、耐火材料及砌筑要求高、用量大、费用高启动时间长、运行中易出现故障;密封和膨胀系统复杂;尤其是在燃用挥发份较低或活性较差的强后燃性煤种时,旋风筒内的燃烧导致分离下的物料温度上升,引起旋风筒内或回料腿回料阀内的超温。
循环流化床燃烧技术循环流化床燃烧(CFBC)技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下,即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术.循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺,以石灰石为脱硫吸收剂,燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入,一次风从布风板下部送入,二次风从燃烧室中部送入.石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。
气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床,燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱除。
为了提高吸收剂的利用率,将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环利用.钙硫比达到2~2.5左右时,脱硫率可达90%以上。
流化床燃烧方式的特点是:1.清洁燃烧,脱硫率可达80%~95%,NO x排放可减少50%;2.燃料适应性强,特别适合中、低硫煤;3.燃烧效率高,可达95%~99%;4.负荷适应性好。
负荷调节范围30%~100%.循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。
其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分;气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分;对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分.循环流化床锅炉属低温燃烧。
燃料由炉前给煤系统送入炉膛,送风一般设有一次风和二次风,有的生产厂加设三次风,一次风由布风板下部送入燃烧室,主要保证料层流化;二次风沿燃烧室高度分级多点送入,主要是增加燃烧室的氧量保证燃料燃烬;三次风进一步强化燃烧. 燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下,发生剧烈扰动,部分固体颗料在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛,其中较大颗料因重力作用沿炉膛内壁向下流动,一些较小颗料随烟气飞出炉膛进入物料分离装置,炉膛内形成气固两相流,进入分离装置的烟气经过固气分离,被分离下来的颗料沿分离装置下部的返料装置送回到燃烧室,经过分离的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后,离开锅炉。
因为循环流化床锅炉设有高效率的分离装置,被分离下来的颗料经过返料器又被送回炉膛,使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度,因此循环流化床锅炉不同于常规锅炉炉膛仅有的辐射传热方式,而且还有对流及热传等传热方式,大大提高了炉膛的传导热系数,确保锅炉达到额定出力.循环流化床锅炉概述循环流化床锅炉是一种高效、低污染的节能产品.自问世以来,在国内外得到了迅速的推广与发展.但由于循环流化床锅炉自身的特点,在运行操作时不同于层燃炉和煤粉炉,如果运行中不能满足其对热工参数的特殊要求,极易酿成事故。
名词解释1、床料:流化床锅炉启动前,铺设在布风板上的一定厚度和一定粒度的固体颗粒,称作床料,也称点火底料。
床料一般由燃煤、灰渣、石灰石粉等组成,静止床料层厚度一般为350-600mm 。
2、物料:循环流化床锅炉运行中,在炉膛及循环系统(循环灰分离器、立管、送灰器等)内燃烧或载热的固体颗粒,称为物料。
它不仅包含床料成分,还包括新给入的燃料、脱硫剂、经循环灰分离器返送回来的颗粒以及燃料燃烧生成的灰渣等。
3、流化态:这种由于固体颗粒群与气体(或液体)接触时,固体颗粒转变成类似流体的状态称为流态化。
4、床层阻力特性:所谓流化床床层阻力特性,就是指流化气体通过料层的压降p ∆与按床截面计算的冷态流化速度u 0之间的关系,即所谓压降--流速特性曲线。
5、料层阻力:指燃烧空气通过布风板上的料层时的压力损失。
6、燃料筛分:燃料筛分是指燃料颗粒粒径大小的分布范围。
如果颗粒粒径粗细范围较大,即筛分较宽,就称作宽筛分;颗粒粒径粗细范围较小,就称作窄筛分。
循环流化床锅炉一般是宽筛分。
7、物料循环倍率:由循环灰分离器捕捉下来并返送回炉内的物料量(循环物料量)与新给入的燃料量之比,即B G R h=其中R--物料循环倍率;G h --循环物料量,即经循环灰分离器返送回炉内的物料量,kg/h ;B--新给入的燃料量或燃煤量,kg/h 。
用来反映物料循环的量化程度。
8、临界流化速度:将床料从固定床状态转变为流化状态(或鼓泡床状态)时,按布风板通流面积计算的空气流速称为临界流化速度u mf,即所谓的最小流化速度,它是流化床操作的最低气流速度,是描述循环流化床的基本参数之一。
9、燃料份额:指炉内每一燃烧区域中燃料燃烧量占燃料总燃烧量的比例,一般可用燃料在各燃烧区域内所释放的热量占燃料总发热量的百分比表示。
循环流化床锅炉燃烧主要发生在密相区和稀相区,炉膛内这两个燃烧区域的燃烧份额之和接近于1.密相区燃烧份额是一个重要参数。
10、颗粒终端速度:固体颗粒在静止空气中作初速度为零的自由落体运动时,由于重力的作用,下降速度逐渐增大,速度越大,阻力也就越大。
循环流化床锅炉给煤机介绍(总21页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除循环流化床给煤机介绍1、产品概述目前世界上,专业研制开发循环流化床给煤、给料设备的制造商仍然是美国STOCK设备公司,我国最早的流化床电厂:宁波中华纸业自备电厂,镇海炼化自备电厂均采用美国STOCK给煤机。
即便现在,在流化床锅炉给煤设备基本国产化的情况下,国内首台300MW循环流化床电厂-四川白马电厂的给煤机仍然采用美国STOCK 给煤机。
循环流化床电厂在我国发展的历史并不是很长,九十年代初在我国沿海城市开始建设,我公司是国内首家提供与循环流化床锅炉配套的计量给煤机、计量石灰石给料机和埋刮板给煤机的设备制造厂家。
目前,国内最早的CFB用户-杭州热电厂、重庆爱溪电厂给煤机已运行8、9年,情况较好。
这些电厂是我公司第一代产品。
2001年,芬兰FW公司总包的上海石化自备电厂, 2004年我国投建的300MW循环流化床电厂云南小龙潭电厂、内蒙蒙西电厂,这些电厂系统及设备的复杂程度均高于目前国内流化床电厂的给煤形式,给煤机和给料机在国内唯一选中沈阳STOCK公司。
微机控制称重式计量给煤机是燃煤电厂锅炉系统中的关键辅机设备之一,在CFB锅炉系统中称重式计量给煤机的首要功能是将煤连续均匀的送入锅炉中,同时通过微机控制系统,在运行过程中完成准确称量并显示给煤情况,同时根据锅炉燃烧情况自动调节控制不同煤种给煤量,使供煤量与燃烧空气量配比科学,保证燃烧始终处于最佳状态,即保证实际给煤量与锅炉负荷相匹配,进而保证电厂获得最佳经济效益。
我公司生产的给煤机是集十几年研制,生产给煤机的经验,并融合目前世界上先进美国STOCK公司称重式给煤机和其他类型给煤机的优点研制开发的结构合理,性能先进,运行安全可靠的理想给煤设备。
2、产品组成系统说明对于CFB锅炉系统,称重式计量给煤机系统主要由:煤仓出口煤闸门,上部落煤管,可调联接节,称重式计量给煤机等部分组成。
循环流化床烟气脱硫技术1.引言我国是以燃煤为主的国家,据统计,1995年煤炭消耗量为12.8亿吨,且逐年递增,二氧化硫的排放量达2370万吨,超过美国2100万吨的排放量,成为世界二氧化硫排放第一大国。
目前全国62%以上的城市SO2浓度超过国家环境质量二级标准,占全国面积40%左右的地区受到SO2大量排放引起的酸雨污染,因此控制SO2的污染势在必行。
1996年我国颁布的《新大气法》针对我国酸雨和SO2污染日趋加重的情况,规定对已经产生和可能产生酸雨的地区和其他SO2污染严重地区划定酸雨控制区或者SO2控制区,控制区内新建的不能燃用低硫煤的火电厂和其他大中型企业必须配套建设脱硫和除尘装置,或者采用相应控制SO2的措施;已建成的不能燃用低硫煤的企业应采取控制SO2排放和除尘措施。
国家环保局要求在两控区内,要把治理措施作为当地规划的重点内容。
因此高效脱硫设备的研究开发任重道远。
2.国内外研究现状目前,国内外应用的SO2的控制途径有三种:燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫(即烟气脱硫)。
其中,烟气脱硫(FGD即FlueGasDesulfuration)是目前世界唯一大规模商业化应用的脱硫方式,是控制SO2污染和酸雨的主要技术手段。
全世界已有15个国家和地区应用了 FGD装置,其设备总装机容量相当于2-2.5 亿Kw,每年去除SO21000万吨。
据统计,1992年,全球安装了FGD装置646套,其中美国占55.3%,德国占26.4%,日本占8.6%,其余国家占9.7%。
由于上述三国大规模应用FGD装置,且成效显著,虽然近年三国电站的装机容量不断增加,但SO2 排放总量却逐年减少。
日本是世界上最早大规模应用FGD装置的国家。
截止1990年,该装置达1900多套,总装机容量达0.5—0.6亿Kw。
目前,日本的SO2已基本得到控制。
自70年代初开始,特别是1978年美国重新修改了环境法规,否决了高烟囱排放,使FGD技术发展迅速。
循环流化床基础知识一、流化床锅炉涉及的概念和定义底料:锅炉启动前,布风板上先铺设有一定厚度、一定粒度的“原料”,称为底料或床料。
一般由燃煤、灰渣等组成。
物料:主要是指循环流化床锅炉运行中在炉膛内燃烧或载热的物质。
一般指燃煤、灰渣和脱硫剂。
流化速度:是指床料或物料流化时动力流体的速度。
这里的动力流体是指一次风。
临界流化速度与临界流量:临界流速是使床料开始流化时的一次风风速,此时的一次风风量就是临界流量。
物料循环倍率:通常是指由物料分离器捕捉下来且返送回炉内的物料量与给进的燃料量之比。
二、循环流化床基础理论1.流态化过程当流体向上流过颗粒床层时,其运动状态是变化的。
流速较低时,颗粒静止不动,流体只在颗粒之间的缝隙中通过。
当增加到某一速度之后,颗粒不再由分布板所支持,而全部由流体的摩擦力所承托。
每天学习锅炉知识,关注微信公众号锅炉圈,此时,对于单个颗粒来讲,它再现依靠与其它邻近颗粒的接触而维持它的空间位置,相反地,在失去了以前的机械支承后,每个颗粒可在床层中自由运动;就整个床层而言,具有了许多类似流体的性质。
这种状态就被称为流态化。
2.不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态(绘图简单示意)随着气流速度的增加,固体颗粒分别呈现固定床、流动床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床、气力输送状态。
简单画图示意。
固定床:当空气流速不大时,空气穿过底料颗粒间隙而向上逸出,底料高度未发生变化。
流动床:当气流速度继续增加,底料开始膨胀,高度发生变化,扰动不强烈,未产生气泡。
鼓泡流化床:当气流速度又继续增加,底料将产生大量气泡,气泡不断上移,小气泡聚集成较大气泡穿过料层并破裂。
如果在鼓泡床的甚而上不断的继续加大空气流速,将依次出现以下三种状态。
湍流流化床:底料内气泡消失,气固两相混合更加剧烈,虽然存在密相区和稀相区,但是没有明显的界线。
此时的流化速度一般为4~5m/So快速流化床:随着气流速度的增加,底料上下浓度更趋于一致,但细小的颗粒将聚成小颗粒团上移,在上移过程中有时小颗粒团又聚集成较大颗粒团,较大颗粒团一般沿流动方向呈条状。
循环流化床流化床反应器的优点流化床内的固体粒子像流体一样运动,由于流态化的特殊运动形式,使这种反应器具有如下优点:1、由于可采用细粉颗粒,并在悬浮状态下与流体接触,流固相界面积大(可高达3280~16400m²/m³),有利于非均相反应的进行,提高了催化剂的利用率。
2、由于颗粒在床内混合激烈,使颗粒在全床内的温度和浓度均匀一致,床层与内浸换热表面间的传热系数很高[200~400W/(m²•K)],全床热容量大,热稳定性高,这些都有利于强放热反应的等温操作。
这是许多工艺过程的反应装置选择流化床的重要原因之一。
3、流化床内的颗粒群有类似流体的性质,可以大量地从装置中移出、引入,并可以在两个流化床之间大量循环。
这使得一些反应—再生、吸热—放热、正反应—逆反应等反应耦合过程和反应—分离耦合过程得以实现。
使得易失活催化剂能在工程中使用。
4、流体与颗粒之间传热、传质速率也较其它接触方式为高。
5、由于流—固体系中孔隙率的变化可以引起颗粒曳力系数的大幅度变化,以致在很宽的范围内均能形成较浓密的床层。
所以流态化技术的操作弹性范围宽,单位设备生产能力大,设备结构简单、造价低,符合现代化大生产的需要。
流化床反应器的缺点1、气体流动状态与活塞流偏离较大,气流与床层颗粒发生返混,以致在床层轴向没有温度差及浓度差。
加之气体可能成大气泡状态通过床层,使气固接触不良,使反应的转化率降低。
因此流化床一般达不到固定床的转化率。
2、催化剂颗粒间相互剧烈碰撞,造成催化剂的损失和除尘的困难。
3、由于固体颗粒的磨蚀作用,管子和容器的磨损严重。
虽然流化床反应器存在着上述缺点,但优点是主要的。
流态化操作总的经济效果是有利的,特别是传热和传质速率快、床层温度均匀、操作稳定的突出优点,对于热效应很大的大规模生产过程特别有利。
综上所述,流化床反应器比较适用于下述过程:热效应很大的放热或吸热过程;要求有均一的催化剂温度和需要精确控制温度的反应;催化剂寿命比较短,操作较短时间就需更换(或活化)的反应;有爆炸危险的反应,某些能够比较安全地在高浓度下操作的氧化反应,可以提高生产能力,减少分离和精制的负担。