循环流化床锅炉燃烧效率分析
- 格式:docx
- 大小:30.96 KB
- 文档页数:23
浅析循环流化床锅炉燃烧效率的影响因素与调整策略摘要:循环硫化床锅炉作为环保型的锅炉,当前已被大部分企业所广泛应用。
主要源于其燃烧实用性强、效率高以及污染少等优点,但是基于诸多因素的影响,会影响其燃烧效率。
基于此,本文阐述了循环流化床锅炉燃烧及其应用特征,对循环流化床锅炉燃烧效率主要的影响因素及其调整策略进行了探讨分析。
关键词:循环流化床锅炉;应用特征;燃烧效率;影响因素;调整策略循环流化床锅炉燃烧是燃料通过给煤系统进行燃料输送过程,进入炉膛中,送风又有一次风和二次风之分,部分还有三次风。
布风板下面可以将一次风送入燃烧室,目的是保证料层流化;二次风沿燃烧室高度分级多点送入,目的是供给燃烧室的氧气,让燃料能够充分燃烧;三次风则是为了强化燃烧。
一、循环流化床锅炉应用的特征循环硫化床锅炉应用的特征主要表现为:(1)循环硫化床锅炉的优点。
相对于其他炉型而言,循环硫化床锅炉燃烧的适应范围广,使得一些劣质燃料也能燃用,而这一点,一般燃烧方式是做不到的。
此外,循环硫化床锅炉负荷变化具有较强的适应性。
只要在炉内加吸收剂(石灰石、白云石)即可降低烟气中SO2含量,从而减少污染气体的排放量,这样不仅能达到环保效果,还能够提高灰渣的综合利用率,以及避免锅炉受热面受到严重腐蚀。
(2)循环硫化床锅炉的缺点。
主要表现在:第一、相对于煤粉炉而言,循环硫化床锅炉的热效率比较低,造成这一结果的原因较多,主要包括:在使用的煤粉上,相对于循环硫化床锅炉而言,煤粉炉所用的煤粉要细得多,而燃料往往只有越细才越容易燃尽,因而使得机械不完全燃烧热损失增加;就炉膛的温度来看,相对于煤粉炉而言,循环硫化床锅炉的温度太低,这就使得燃料很难着火,即使着火也难以完全燃烧,造成化学不完全燃烧热损失增加。
第二、循环硫化床锅炉采用了高压风机来克服布风板和料层的阻力,造成风机增加电耗量,受热面遭受磨损,炉膛内部烟尘沉积太多。
二、循环流化床锅炉燃烧效率主要的影响因素1、煤质影响因素。
循环流化床锅炉的爆燃及预防循环流化床锅炉是一种高效、清洁的燃煤锅炉,具有热效率高、排放低的优点。
然而,由于燃烧条件和燃料特性的变化,循环流化床锅炉在运行过程中可能会发生爆燃现象,给设备和人员带来严重的危害。
因此,对于循环流化床锅炉的爆燃及其预防进行深入的研究和探讨,对于确保锅炉的安全运行至关重要。
一、循环流化床锅炉的爆燃原因1. 点火过程不当。
循环流化床锅炉的点火过程需要控制燃料的起燃速度和点火位置,以防止燃烧速度过快,导致爆燃。
2. 进料不均匀。
当循环流化床锅炉的进料不均匀时,容易导致燃烧不稳定,进而引发爆燃。
3. 燃料含硫过高。
硫在燃烧过程中容易生成硫酸和硫酸盐,当燃料的硫含量过高时,会导致床层温度升高,增加爆燃的风险。
4. 低过气分布比。
过气分布比是指燃烧区过剩空气与循环床料比的比值,过小的过气分布比会导致床层温度升高,增加爆燃的可能性。
5. 燃料湿度过高。
湿度较高的燃料会影响燃烧稳定性,增加爆燃的风险。
二、循环流化床锅炉爆燃的预防措施1. 合理安排点火过程。
在点火过程中,应根据燃料特性和锅炉结构合理选择点火位置和点火速度,确保燃烧的稳定性和安全性。
2. 控制进料均匀。
通过合理设计和调节锅炉的进料装置,确保给料量的均匀分布,避免过高或过低的料层厚度,减小爆燃的风险。
3. 降低燃料硫含量。
对于高硫燃料,可以采取降低硫含量的方法,如燃烧前对燃料进行脱硫处理,减少硫在燃烧过程中的生成。
4. 控制过气分布比。
通过调整供风系统,确保燃烧区域的过气分布比合理,避免床层温度升高,减少爆燃的可能性。
5. 控制燃料湿度。
对于高湿度的燃料,可以进行预烘干处理,将燃料的湿度降至合适的范围,提高燃烧的稳定性和安全性。
三、循环流化床锅炉爆燃的处理措施1. 及时停机。
一旦循环流化床锅炉发生爆燃,应立即停机,切断燃料供应和风量,确保人员安全。
2. 排空床料。
在停机后,应及时排空床料,减少床料中的燃料堆积,防止二次燃烧的发生。
循环流化床燃烧技术循环流化床燃烧技术是最近20多年来发展起来的新一代高效、低污染的清洁燃烧技术,也是目前商业化程度最好,应用前景最广的洁净煤燃烧技术,它的燃烧技术比较简单,当进炉的燃料粒度循环流化床锅炉独特的流体动力特性和结构使其具备有许多独特的优点。
1、燃料适应性甚广这是循环流化床锅炉的主要优点之一。
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、灰渣或砂。
循环流化床锅炉的特殊流体动力特性使得气~固和固~固混合非常好,因此燃料进人炉膛后很快与大量床料混合,燃料被迅速加热至高于着火温度,而同时床层温度没有明显降低。
只要燃料的热值大于加热燃料本身和燃烧所需的空气至着火温度所需的热量,上述特点就可以使得循环流化床锅炉不需辅助燃料而燃用任何燃料。
循环流化床锅炉既可燃用优质煤,也可燃用各种劣质燃料,如高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、煤矸石、煤泥,以及油页岩、泥煤、石油焦、尾矿、炉渣、树皮、废木头、垃圾等。
2、冷却效率高循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高,燃烧效率通常在97.5%~99.5%范围内,可与煤粉锅炉相媲美.循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点:气~固混合良好;燃烧速率高,特别是对粗粒燃料;绝大部分未燃尽的燃料被再循环至炉膛。
与齿槽流化床锅炉相同,循环流化床锅炉能够在较宽的运转变化范围内维持低的冷却效率,甚至燃用细粉含量低的燃料时也就是如此。
循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉更加有效。
典型的循环流化床锅炉达到90%脱硫效率时所需的脱硫剂化学当量比为1.5~2.5,鼓泡流化床锅炉达到90%脱硫效率则需脱硫剂化学当量比为2.5~3,甚至更高,有时即使ca/s比再高,鼓泡流化床锅炉也不能达到90%的脱硫效率。
与冷却过程相同,烟气反应展开得较为缓慢。
为了并使氧化钙(研磨石灰石)充份转变为硫酸钙,烟气中的二氧化硫气体必须与脱硫剂存有充份短的碰触时间和尽可能小的面积。
循环流化床锅炉运行问题讨论循环流化床概述循环流化床燃烧(CFBC)技术作为一种新型成熟的高效低污染清洁煤技术,具有许多其它燃烧方式没有的优点。
1.循环流化床(CFB)属于低温燃烧,因此氮氧化物排放远低于煤粉炉,仅为200ppm左右,并可实现在燃烧过程中直接脱硫,脱硫效率高且技术设备经济简单,其脱硫的初投资及运行费用远低于煤粉炉加烟气脱硫(PC+FCD)。
以130t/h、220t/h、410t/h循环流化床锅炉测算(按年运行5000小时、脱硫效率80%),每台锅炉每年可分别燃用劣质煤12万吨、19万吨、35万吨;减排二氧化硫2784吨、4560吨、8502吨;节约脱硫费用分别为222万元、364万元、680万元,而且减少了大量劣质煤的占地问题。
2.燃料适应性广且燃烧效率高,特别适合于低热值劣质煤。
3.排出的灰渣活性好,易于实现综合利用,无二次灰渣污染。
4.负荷调节范围大,低负荷可降到满负荷的30%左右。
在我国目前环保要求日益严格,电厂负荷调节范围较大、煤种多变、原煤直接燃烧比例高、国民经济发展水平不平衡、燃煤与环保的矛盾日益突出的情况下,循环流化床锅炉已成首选的高效低污染的新型燃烧技术。
虽然循环流化锅炉以其独特的优点在国内外都得到了极大的发展,但要完全发挥其优势,必须走产业化和大型化的道路,开发制造具有我国自主知识产权的大型循环流化锅炉,并在容量上尽快达到与煤粉炉相当的水平。
一旦这项新技术实现了大型化和国内的产业化,就能切实地体现其重大的经济效益、社会效益和环境效益。
脱硫系统对发电机组的影响一、对锅炉的影响脱硫系统在正常运行时,不会对锅炉产生影响。
只有在脱硫系统故障解列时,以及脱硫系统启停时,会对锅炉产生影响。
1. 一炉一塔,脱硫系统单设增压风机:在锅炉正常运行,脱硫系统启动时,旁路挡板要与脱硫增压风机配合着逐渐关闭,否则会对锅炉内的负压产生冲击,影响锅炉的正常运行。
在锅炉正常运行,脱硫系统解列时,旁路挡板要快速打开,否则也会对锅炉内的负压产生冲击,影响锅炉的正常运行。
循环流化床锅炉国标热效率
循环流化床锅炉是一种高效、环保的锅炉,其国家标准对热效
率进行了严格的规定和要求。
热效率是衡量锅炉性能优劣的重要指标,也是衡量能源利用效率的重要标准之一。
在循环流化床锅炉的
国家标准中,热效率被视为关键指标,其规定了最低的热效率要求,以确保锅炉在运行过程中能够充分利用燃料,减少能源的浪费,降
低排放物的排放,实现清洁、高效的能源利用。
根据国家标准,循环流化床锅炉的热效率要求在80%以上,这
意味着在锅炉燃烧燃料的过程中,至少80%的热能要转化为蒸汽或
热水,用于生产和生活。
这一要求对循环流化床锅炉的设计、制造
和运行提出了严格的要求,需要锅炉制造商和用户共同努力,确保
锅炉在整个使用寿命内都能够达到或超过这一标准。
为了提高循环流化床锅炉的热效率,制造商通常会采用先进的
燃烧技术和热交换技术,优化锅炉的结构设计,提高燃料的燃烧效
率和热能转化率。
同时,用户也需要在锅炉的日常运行和维护中严
格按照操作规程进行,保证锅炉的正常运行,减少能源的浪费。
循环流化床锅炉国标热效率的提高不仅有利于节约能源、降低
成本,也符合国家对于环保和可持续发展的要求。
通过严格遵守国家标准,循环流化床锅炉能够更好地发挥其优势,为工业生产和生活供热提供清洁、高效的能源支持。
希望在未来,循环流化床锅炉的热效率能够进一步提高,为我国的能源利用和环境保护做出更大的贡献。
大容量循环流化床锅炉技术发展应用现状分析随着工业化的快速发展,对能源的需求也在不断增加。
作为能源的主要来源之一,燃煤在工业生产中扮演着重要角色。
燃煤在燃烧过程中会排放大量的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等污染物,严重影响空气质量,对人体健康和环境造成威胁。
为了解决这一问题,循环流化床锅炉技术应运而生。
大容量循环流化床锅炉是一种利用循环流化床燃烧技术的高效、清洁的燃煤锅炉。
它在燃烧过程中能够有效控制污染物的排放,并具有燃烧效率高、对燃料适应性强等特点。
在近年来,大容量循环流化床锅炉技术得到了广泛的应用,并逐渐成为燃煤电厂的主流锅炉技术之一。
本文将就大容量循环流化床锅炉技术的发展和应用现状进行分析。
大容量循环流化床锅炉技术起源于20世纪80年代,当时由于传统的燃煤锅炉在燃烧过程中污染物排放严重,环境污染日益严重。
为了改善环境质量,人们开始寻求一种更高效、更清洁的燃煤锅炉技术。
循环流化床锅炉技术由此应运而生。
目前,大容量循环流化床锅炉技术已经成为我国燃煤电厂的主流锅炉技术之一,得到了广泛的应用。
据统计,目前我国已经建成和正在建设的大型循环流化床锅炉已经超过了200台,总装机容量超过了1亿千瓦。
循环流化床锅炉在燃煤电厂中的占比也在不断提高。
这表明,大容量循环流化床锅炉技术已经逐渐成为了我国燃煤电厂的主流锅炉技术之一。
在应用领域上,大容量循环流化床锅炉主要应用于发电厂、热电厂和热力厂等领域。
在这些领域,循环流化床锅炉技术能够用于燃烧各种煤种,并能够适应不同的负荷变化。
在现代电厂中,大容量循环流化床锅炉还可以实现余热利用,并能够与其他发电设备实现联合循环发电,提高能源利用效率。
三、大容量循环流化床锅炉技术的发展趋势随着环保要求的日益严格和能源利用效率的不断提高,大容量循环流化床锅炉技术在未来的发展中也将面临一些新的挑战和机遇。
大容量循环流化床锅炉技术将不断向着高效、清洁、节能的方向发展。
通过提高锅炉的热效率,减少污染物的排放,实现资源的高效利用,从而实现清洁生产,保护环境。
循环流化床锅炉循环倍率介绍如下:
循环倍率(circulating ratio)是循环流化床锅炉设计中的一个重要参数,指的是循环固体流量与燃料进料量之比,一般用来表示流化床反应器内部循环流体与进料之间的关系。
循环倍率的大小对循环流化床锅炉的燃烧效率和环保性能有着重要的影响。
通常情况下,循环倍率越大,床层内部的混合效果越好,燃烧效率越高,废气中的污染物排放量也越低。
但是,如果循环倍率过高,会使固体流量增大,导致系统内部的能量损失增加,同时还会加剧反应器内部的混乱程度,影响系统的稳定性和安全性。
因此,在循环流化床锅炉的设计和操作中,需要综合考虑循环倍率、进料质量、气体流速、床层高度等因素,选择合适的运行参数,以保证系统的正常稳定运行。
CFB循环流化床锅炉效率计算公式循环流化床锅炉是一种高效、低污染的锅炉,采用循环流化床燃烧技术,通过循环流化床锅炉效率计算公式可以评估锅炉的能源利用效率。
下面我们将详细介绍循环流化床锅炉效率计算的相关内容。
循环流化床锅炉的效率主要是指锅炉能够将燃料中的化学能转化为热能的比例,即锅炉的热效率。
具体而言,热效率是指燃料转化为热量后在循环流化床中通过传热辐射、传导和对流的方式传递给工质(水蒸汽)的比例。
循环流化床锅炉的效率计算公式可分为直接测定法和间接测定法两种。
直接测定法是通过测量锅炉的输入和输出参数,如燃料的热值、燃料的用量、工质的进口温度和出口温度等,计算得到锅炉的效率。
计算公式如下:η = (Q_output / Q_input) × 100%其中,η表示锅炉的效率,Q_output表示锅炉输出的热量,Q_input表示锅炉输入的燃料热量。
这种方法比较简单,但需要准确测量和监测各项参数。
间接测定法是通过锅炉运行过程中的参数数据推算得出锅炉效率的计算公式。
典型的间接测定方法有燃煤量法、燃烧空气量法和热损失法。
燃煤量法是通过测量燃煤的质量和热值,以及工质进口温度和出口温度等参数,计算锅炉效率。
计算公式如下:η = (Q_output / (m_coal × Q_coal)) × 100%其中,η表示锅炉的效率,Q_output表示锅炉输出的热量,m_coal 表示煤的质量,Q_coal表示煤的热值。
燃烧空气量法是通过测量燃料的用量以及燃烧过程中的空气过剩系数等参数,计算锅炉效率。
热损失法是通过测量锅炉的散热损失、烟气的含氧量、烟气温度等参数,计算锅炉效率。
需要注意的是,循环流化床锅炉存在多种热损失方式,包括炉内未完全燃烧、烟气中的水蒸汽、烟气的散热等。
因此,在实际计算循环流化床锅炉效率时,需要综合考虑这些热损失。
循环流化床锅炉效率的计算公式可以根据具体情况进行调整和修正,以提高计算结果的准确性。
技术创新与展望区域治理随着我国工业化水平的提高,人们在关注生产质量与生产效率的同时,逐渐关注资源的利用效率,环保性能、节能降耗效果成为了评价工业设备的重要参考依据。
350MW超临界机组循环流化床锅炉具有燃烧性大、燃料利用率高、热量吸收率高以及有害气体排放量小的优势,具有较强的环保性,本文就针对350MW超临界机组循环流化床锅炉的技术特点以及相关性能展开论述。
一、350MW超临界机组循环流化床锅炉的工作原理在流化床锅炉之中,燃料与空气会一起被置于一种流态化的燃烧室之中,在燃烧室中,燃料与空气会进行充分的混合,在这种情况之下燃料便具备的充分的氧气进行助燃,燃料的燃烧也会更为的彻底。
在燃烧的过程之中,燃料的消耗会产生一定量的烟气,这些烟气中夹杂了部分燃料物的颗粒,烟气会在流化床锅炉出口经过气固分离器进行分离,较小的颗粒会随着烟气一起排出锅炉,而体积相对较大的颗粒会通过分离器在此进入到锅炉内,并进行二次燃烧。
二、350MW超临界机组循环流化床锅炉运行技术特点1 燃烧性大传统的煤粉炉在运行的过程之中,首先对高温火焰中心进行建立,然后在此基础之上高温环境之下会形成一定的烟气,而煤粉炉正是运用高温烟气以及火焰的热辐射来对新进燃料进行燃烧,并形成一个相对稳定的燃烧状态。
传统的煤粉炉存在两个方面的弊端,一方面,煤粉炉燃烧性能相对较小、辐射幅度较大;另一方便,燃烧的燃烧质量会对煤炉运行的情况造成一定程度上的影响。
不同于煤粉炉,循环流化床锅炉能够有效解决这些问题,在其运行的过程之中,能够对煤炉内燃料的充足性进行保障,同时,煤炉内燃料的储备量还会随着燃料热值的提升而增加。
除此之外,350MW超临界机组循环流化床锅炉与传统的煤粉炉在燃烧方式上也有所差异,新进燃料会在接近恒温的循环回路之中按照一定的次序进行挥发,挥发粉的燃烧与固体碳的燃烧会使得燃烧过程更为彻底,因此350MW超临界机组循环流化床锅炉具有燃烧性大的特点,且能够在此基础之上对锅炉燃烧的工况进行一定的保证。
前言随着近几年电力工业的高速发展和环保力度的逐步加大,特别是洁净发电技术的推广应用,循环流化床技术(CFB)得到了较快的发展和普及。
提高大型循环流化床锅炉运行的安全性、经济性、环保性和可靠性受到了越来越多的关注和重视。
目前已投运的高参数循环流化床锅炉,经过不断的经验交流和总结,已基本能保证锅炉的安全运行,连续运行天数可达百日以上,但在运行经济性方面却不容乐观,如风机电耗高、飞灰大、煤耗高、非计划停炉次数多、点火耗油量大等,因此分析和研究循环流化床锅炉的运行调整和优化运行方式,对提高循环流化床锅炉的运行可靠性和可利用率有着重要的现实指导意义。
循环流化床锅炉燃烧技术是一种新型的高效低污染、目前商业化最好的清洁燃烧技术之一,20世纪70年代的能源危机和越来越突出的环保问题促进了这种燃烧技术的发展。
循环流化床锅炉兼有鼓泡流化床锅炉和常规煤粉锅炉炉的长处,又克服了鼓泡流化床锅炉燃烧和脱硫效率低、难于大型化等缺点,同时也避免了煤粉炉所需价格昂贵的烟气脱硫装置。
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。
第一章循环流化床锅炉的概念原理及特点第一节循环流化床锅炉的概念一、流态化在流化床中,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越来越大,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,每个颗粒可以自由运动,所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象,这种现象称为流态化。
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。
固体颗粒(床料)、流体(流化风)以及完成流态化过程的设备称为流化床。
相对于各种流化状态,还有几种不正常的流化状态:1. 沟流:一次风流速在未达到临界流速时,空气在床料中分布不均匀,颗粒大小和空隙率不均匀,阻力也有大有小,大量的空气从阻力小的地方穿越料层,其他部分仍处于固定状态,这种现象称为沟流。
沟流一般可以分为贯穿沟流和局部沟流。
2. 气泡与节涌:在床料被流化过程中,一次流化风主要以“气泡”形式在床料中向上运动,在上部小气泡聚集成大气泡。
当气泡向上运动达到某一高度时崩裂,气泡中所包含的固体颗粒喷涌而下,这种现象称为节涌。
3. 分层:床料在流化过程中,较粗较重的颗粒一般在底部,细而轻的颗粒悬浮于上部,这种分层现象在鼓泡床中比较常见,在湍流和快速流化床中则不太明显。
二、临界流化速度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,固定床会突然出现“解锁”现象,床层压降降至为床层的静压。
如果床料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。
循环流化床锅炉正常运行所需的流化风速一般是2-3倍的临界流化速度。
2. 影响临界流化速度的因素:(1)料层的当量平均料径增大则临界流速增加。
(2)固体颗粒密度增加时临界流速增加。
(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。
第二节循环流化床锅炉的工作原理当气体通过颗粒床层时,该床层随着气流速度的变化会呈现不同的流动状态。
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。
固定床。
此种状态下,气流在颗粒的缝隙中流过,所有的固体颗粒呈静止状态。
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,并不断上升,而且还聚集成更大的气泡穿过料层破裂。
整个料层呈现沸腾状态。
鼓泡流化床存在明显的分界面,其上部为稀相区,包括床层表面至流化床出口间的区域,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。
此时气流速度大于固体颗粒的终端速度,床内颗粒浓度基本相等。
床内颗粒浓度呈上稀下浓状态。
循环流化床的上升段属于快速流化床。
快速流态化的主要特征为床层压降用于悬浮和输送颗粒并使颗粒加速,单位高度床层压降沿床层高度不变。
气力输送。
分为密相气力输送和稀相气力输送。
对于前者,床内颗粒浓度变稀,并呈上下均匀分布状态,其单位高度床层压降沿床层高度不变。
增大气流速度,床层压降减小。
对于后者,增大气流速度,床层压降上升。
密相气力输送的典型特征为:床层压降用于输送颗粒并克服气、固两相与壁面的摩擦。
稀相气力输送的床层压降主要受摩擦压降支配。
由上述燃烧分类可知,链条炉排炉采用的是固定床燃烧方式,而煤粉炉则采用了最稀相的悬浮燃烧方式。
第三节循环流化床的特点在循环流床锅炉中,气固流态处于紊流流化床和-快速流化床、快速流化床-气力输送之间,其主要特点表现在床内无明显稀相区和密相区的分界面,存在颗粒团和返混现象。
在结构方面典型循环流化床锅炉结构一般如图1-3所示,其基本流程为:煤和脱硫剂送入炉膛后,迅速被大量惰性高温物料包围,着火燃烧,同时进行脱硫反应,并在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动,对水冷壁和炉内布置的屏式过热器或屏式再热器等其他受热面放热。
粗大粒子进入悬浮区域后在重力及外力作用下偏离主气流,从而贴壁下流。
气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器,大量固体颗粒(煤粒、脱硫剂)被分离出来回送炉膛,进行循环燃烧。
未被分离出来的细粒子随烟气进入尾部烟道,以加热对流式过热器、省煤器和空气预热器,经除尘器排至大气。
1. 低温的动力控制燃烧:由于循环流化床燃烧温度水平比较低,床温一般在850-900℃之间,其燃烧反应控制在动力燃烧区内,并有大量固体颗粒的强烈混合,这种情况下的燃烧速度主要取决于化学反应速度,也就是决定于温度水平,而物理因素不再是控制燃烧速度的主导因素。
循环流化床燃烧的燃烬度很高,性能良好的锅炉燃烧效率可达到98%-99%以上。
2. 高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程:循环流化床锅炉内的物料参与了炉膛内部的内循环和由炉膛、分离器和返料装置所组成的外循环,共两种循环,整个燃烧过程以及脱硫过程都是在这两种循环运动过程中逐步完成的。
3. 高强度的热量、质量和动量传递过程:在循环流化床锅炉中可以人为地改变炉内物料循环量,以适应不同的燃烧工况。
物料分离系统是循环流化床锅炉的结构特征,大量物料参与循环实现整个炉膛内的控制燃烧过程,是循环流床锅炉区别于鼓泡流化床锅炉的根本特点,因为鼓泡流化床锅炉的燃烧主要发生在床内。
所以循环流床锅炉燃烧必须具备的三个条件是:(1)要保证一定的流体速度,而且还要保证物料粒度处于适当的、使床层在快速流化区域的粒度。
(2)要有足够的物料分离。
(3)要有物料回送,要有充分的措施以维持物料的平衡。
.一、粒的夹带、扬析当床层流动状态转到紊流流化床时,密相床层和稀相床层的界面开始模糊,颗粒夹带量明显增加。
当气流通过颗粒层时,一些终端速度小于床层表观气速的细颗粒将被上升气流带走,这一过程称为扬析。
由于扬析过程中更多颗粒被夹带着离开床层,其中终端速度大于床层表观气速的颗粒经过一定的分离高度后会陆续返回床层,因此存在着输送分离高度TDH。
此过程就是我们通常所说的循环流化床的内循环。
在分离高度TDH以上的空间,颗粒浓度不再降低,床层表面至TDH之间的空间称为自由空间,燃用宽筛分的燃煤流化床锅炉,其炉膛出口高度通常低于TDH,因此同时存在着夹带和扬析现象。
发生扬析现象的颗粒的来源有三个:1.给煤中的细颗粒;2.煤在挥发份析出阶段破碎形成的细颗粒;3.在煤燃烧的同时,由于磨损造成的细颗粒。
二、筛分颗粒特性1. 宽筛分颗粒定义。
循环流化床(气固流化床)床料中的颗粒通常是料径由小到大的宽筛分布,由于颗粒的直径不同,其流动工况和规律也各不相同。
这样就需要显示出颗粒大小的分布规律,利用此规律来研究两相流动和燃烧,或者把分散相颗粒直径示平均值,以平均直径来代表分散相颗粒群的运动规律,粒径的分布规律是一个重要特性。
除了要知道颗粒尺寸的分布规律外,还要了解各颗粒所占表面积的分布规律扩各颗粒重量的分布规律。
2.筛分颗粒分类a 类颗粒这类颗粒粒度很细,一般都小于20μm,颗粒间相互作用力很大,很难流态化。
b 类颗粒这类颗粒粒度比较细。
一般为20~90μm,通常很易流化。
c 类颗粒这类颗粒具有中等粒度,粒度范围为90~650μm,具有良好的流化性能。
它在流体速度达到临界流化速度后就会发生鼓泡现象。
d 类颗粒这类颗粒粒度通常具有较大在粒度和密度,并且在流化状态时颗粒混合性能较差。
大多数循环流化床锅炉内的床料和燃料均属于d类颗粒。
3. 宽筛分颗粒流化时的动力特性1)小于流体密度的物体浮在床层表面,密度大于流体密度的物体会下沉。
2)床层表面保持水平,形状保持容器的形状。
3)在任一高度的静压近似等于在此高度以上单位床截面积内固体颗粒的重量。
4)床层内颗粒混合良好,加热床层时所有床料温度基本均匀。
5)床层内固体颗粒可以象流体一样从底部或侧面的孔中排出。
6)几个流化床底部联通后,床层高度自动保持同一水平高度。
三、循环流化床内的传热1.在循环流化床中存在着各种不同的传热过程1)颗粒与气流之间的传热。
2)颗粒与颗粒之间的传热。
3)整个气固多相流与受热面之间的传热。
4)气固多相流与入床气流间的传热。
表1-1 循环流化床各部位的传热系数位置(部位)二次风下部二次风上部二次风上部悬吊受热面传热面方位水平或竖直竖直竖直传热系数[W/(m2?K)]300-500 150-250 150-250可能出现的问题腐蚀、剥蚀、磨损、负荷调节性能差,阻碍颗粒间横向混合传热较好的受热面轻微剥蚀、磨损、减少颗粒间横向混合2.影响循环流化床传热的各种因素:(1)气体物理性质的影响。
气膜厚度及颗粒与表面的接触热阻对传热起到主要作用。
比如,气体密度增加,传热系数增大;气体粘度增大,传热系数减小;气体导热系数增大,传热系数增大。
(2)固体颗粒物理特性的影响。
1)固体颗粒尺寸的影响。