流化床燃烧技术课件.ppt

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1、1流化床燃烧技术原理及过程1.1流化床燃烧技术原理及特点流化床燃烧是一种燃烧化石燃料、废物和各种生物质燃烧的燃烧技术，它的基本原理是燃料颗粒在流态化（流化）状态下进行燃烧。一般粗粒子在燃烧室下部燃烧，细粒子在燃烧室上部燃烧，被吹出燃烧室的细粒子采用各种分离器收集下来之后，送回床内循环燃烧。流化床燃烧技术是一种介于层燃和悬浮燃烧之间的燃烧方式，而流化床燃烧技术又可分为鼓泡流化床燃烧技术和循环流化床燃烧技术。1.1.1循环流化床燃烧技术燃烧室内的流化床速度提高到4-6m/s甚至更高后，把更多的床料颗粒从燃烧室下部带到了

2、上部稀相区，这样不仅使得更多的燃料在上部燃烧，而且也通过这些携带的大量细灰颗粒从密相区带出了大量热量，从而使得燃烧室上部颗粒浓度增加，燃烧室温度分布均匀。同时通过布置飞灰颗粒分离及回送装置，把携带出燃烧室细灰颗粒中不完全燃烧的燃烧颗粒或未完全反应的脱硫剂颗粒重新送回到燃烧室内循环燃烧或利用，从而大大提高燃料燃烧效率和脱硫剂利用率。这种状态运行的流化床燃烧技术称为循环流化床燃烧技术，近三十年内得到快速发展的一种新型燃烧技术。典型的循环流化床燃烧系统循环流化床燃烧技术具有如下特点和优势：①整个燃烧室的颗粒浓度都比较高，

3、而且下部密相区和稀相区的之间存在一个过渡区域，在这个区域内颗粒浓度从密相区的高浓度逐渐降低到稀相区内的一个较低的浓度。②燃烧室内颗粒的横向混合更加剧烈，燃料加入点数可以大大减少。③炉膛上部稀相区存在着强烈的物料返混。颗粒在燃烧室上部稀相区的中心区域随气体向上流动，而在边壁区域内存在着大量向下流动的颗粒。同时，稀相区内存在着大量的由细灰颗粒聚集或团聚而成的颗粒团，这些颗粒不断形成和解体，并且向各个方向运动。④颗粒与气体之间的相对滑移速度大和强烈的颗粒返混，使得燃烧室内的气固两相混合较好。⑤大量的燃烧颗粒和细灰颗粒被携

4、带到燃烧室上部，不仅使得燃烧室上部区域燃烧份额提高和更多的热量从密相区进入上部稀相区，而且高颗粒浓度和良好的混合强化了稀相区的传热传质过程，这使得循环流化床燃烧室温度分布均匀。循环流化床具有很高的燃烧效率，通过颗粒分离及回送装置，实现燃料的循环燃烧，而且燃烧室内的颗粒存在返混，这使得固体物料在床内的停留时间大大延长，提高了燃烧效率，燃煤循环流化床燃烧效率可达达到98-99%。具有很高的炉内脱硫效率和脱硫剂利用率。由于停留时间长，气固两相混合好、燃烧室温度分布均匀以及颗粒磨损大等特点，使得脱硫剂颗粒能充分燃烧，在与烟

5、气SO2良好接触状态下，在合适的温度下长时间反应，而且颗粒磨损可及时剥落颗粒表面的反应产物而进入颗粒内部反应。这些使得循环流化床锅炉内脱硫过程可以获得比鼓泡流化床燃烧过程高得多的脱硫效率，而且脱硫剂利用率高，通常情况下，在钙与燃料中的硫摩尔比Ca/S为1.5-2.5的情况下可以达到90%以上的脱硫效率。由于运行速度的提高，燃烧室截面小，循环流化床燃烧室的单位截面的热负荷较高，约为3.5-4.5MW/m2，与煤粉燃烧相当。燃烧设备的负荷调节范围大，负荷调节速度快，循环流化床调节比可以达（3-4）:1，负荷调节速度可以

6、达到每分钟5%左右。1.2流化床及其流体动力特性1.2.1气固流化通常流化被定义为当固体粒子群与气体或液体接触时，使固体粒子转化变成类似流体状态的一种操作。固定床鼓泡流化床湍流流化床快速流化床气力输送不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态循环物料量是快速流化床运行中一个非常重要的参数，该参数对床内的流体动力特性、燃烧特性、传热特性以及变工况特性等影响很大。循环物料量的定量表述一般采用两种方法，第一种方法采用循环倍率的概念，其定义式如下：式中Rs—循环倍率；Ge—循环物料量，kg/s。Fc—物料加入量，kg/s。第二种

7、方法是用单位床层面积上的循环物料量直接来表述。式中Gs—循环流化床循环颗粒流率，kg/(m2.s)；Ge—循环物料量，kg/s。Ab—床截面积，m2。1.2.3循环流化床的气固两相流体动力特性一般来说，循环流化床锅炉炉膛截面积形状大都是矩形或方形的，其高度与截面当量直径之比要小得多，而且炉膛通常布置垂直的膜式水冷壁以吸收热量。循环流化床锅炉的炉内床料是宽筛分的粗颗粒，如中国循环流化床锅炉常用的煤粒粒径为0-10mm。项目循环流化床锅炉截面形状大都为矩形直径/m4-8(当量直径）高度与当量直径比<5(10)反应器壁面

8、膜式水冷壁（垂直管和鳍片）床料分布及平均直径/mm约0.2表观气体速度/(m/s)下部5-8外部循环物料/[kg/(m2.s)]<10-15一次通过平均颗粒停留时间/s20-40稀相区平均颗粒体积份额/%<1(0.1-0.4)循环流化床燃烧技术的典型运行速度是在5-8m/s之间，在这样的运行速度下，总会有一部分较粗颗粒不能被携带到炉膛上部空间而一直留在炉膛下