循环流化床锅炉物料分布特性的分析.doc

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1、循环流化床锅炉物料分布特征分析王智微1，吴晓玲2，冷洪川2(1.国电热工研究院，陕西西安710032；2.东方锅炉(集团)股份有限公司，四川自贡643000)摘 要对循环流化床(CFB)锅炉的物料分布特征进行了分析，CFB锅炉的物料分布可分为四种形式：飞灰、底渣、内循环物料和外循环物料。其中，内循环物料和外循环物料平衡的实现是CFB锅炉运行的关键，对不同的燃料，内循环物料和外循环物料平衡的实现方式不同，高的分离器分离效率是物料平衡实现的基础。   关键词循环流化床锅炉物料平衡物料循环1前言   循环物料平衡、热量平衡和高

2、的燃烧效率是循环流化床(CFB)锅炉正常运行的基础[1]。其中，物料平衡是CFB锅炉正常运行的基本条件，而CFB锅炉的物料平衡又与不同区域的物料分布形式和分布特征有关。因此，有必要对CFB锅炉的物料分布特征进行研究。 在CFB锅炉的模型研究中，利用模型结构可以计算出炉膛任意高度处的物料浓度和物料粒径分布［2，3，4］，但物料的成灰特性是模型的一个研究难点［5］。工程设计上一般注重对循环倍率、灰渣份额、炉膛出口物料浓度等设计参数的选取，还无法深入地表征物料在炉内的运行状态和特征。在CFB锅炉的实际运行中，由于CFB运行所需要的物料浓度不

3、足，CFB锅炉往往以鼓泡床方式运行，一般表现为炉膛下部温度通常在950℃以上，炉膛上部温度明显低于设计值，风室压力偏低，炉膛热量释放主要集中在炉膛下部。   试图将CFB锅炉内的物料分为四种形式，以便对四种形式的物料分别研究，从新的角度对CFB锅炉物料平衡和燃料成灰特性进行研究。2CFB锅炉内的物料构成   在通常条件下，炉内物料主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、CaSO4、焦碳等构成。   物料中SiO2、Al2O3和Fe2O3为主要成分，SiO2含量一般在40～60%，Al2O3含量一般在20～30%，Fe

4、2O3含量一般在3～10%。随着脱硫用石灰石的增加，CaO和CaSO4含量增加。   焦碳在炉内的平均含量与燃料的燃烧特性有关。对褐煤，底渣可燃物含量一般低于0.5%；对烟煤，底渣可燃物含量一般在1.5%左右；对贫煤，底渣可燃物含量一般在2～3%左右；对无烟煤，底渣可燃物含量一般在3%以上。此外，底渣可燃物的含量明显与底渣份额和燃煤粒径有关。   总体上，炉内的平均含碳量与燃料密切相关［6］。难燃煤种与易燃煤种相比，由于不同燃料的燃烧特性不同，要维持相同的热量释放，难燃煤种在炉内的焦碳浓度或焦碳总量应大于易燃煤种。3CFB锅炉内

5、的物料分布状态与分布特征   对CFB锅炉，按炉内的物料浓度通常将炉膛分为密相区、过渡区和稀相区三个区域，如图1。CFB运行状态下，在物料循环回路的不同部位，物料粒径的分布和可燃物含量存在很大区别，物料在炉内的分布大致分为以下四种类型：内循环物料、底渣、外循环物料(循环灰)和飞灰。   内循环物料的稳定是CFB锅炉热量平衡的基础，也是CFB锅炉正常运行的关键。在密相区、过渡区和稀相区存在不同的循环方式，同时三个区域的物料特性有很大区别。沿炉膛高度，物料粒径和焦碳含量逐渐减小，密相区物料与底渣相似，稀相区物料与外循环物料相似。  

6、 底渣由密相区内排出的物料组成，主要为煤中所含的矸石、未破碎的大煤颗粒、回料管回送的循环灰等。底渣中的可燃物含量一般比炉内的平均可燃物含量大。   外循环物料指通过炉膛出口进入分离器并回到炉内的物料。外循环物料的粒径一般在0.3mm以内，可燃物含量一般在1%左右。   采用旋风分离器结构的飞灰粒径一般小于0.1mm，由进入分离器未分离下来的内循环物料构成。飞灰可燃物含量是以上四种物料类型中最高的。对同一种煤种在相当的运行条件下，随着脱硫用石灰石的增加，飞灰总流量相应增加，但飞灰可燃物总量基本不变，飞灰可燃物含量会相应减小。4CF

7、B锅炉内的物料流动状态   炉内物料流动过程如图2。物料在炉内的宏观运动表现为：   a.物料在密相区有强烈的内循环；   b.物料在一次风的带动下经过过渡区进入稀相区，在密相区的上界面有大量的物料扬析和回落；   c.随着炉膛高度的增加，物料向上扬稀夹带的量逐渐减少，在炉膛壁面可见物料向下流动。   在炉膛下部，内循环物料的运动表现为物料的湍动运动，宏观上可分为三种运动趋势：物料向排渣口运动、燃料在炉膛截面上的扩散和净物料进入过渡区。在排渣口的设计上，排渣口的位置应远离燃料给料口和循环灰回料口。   过渡区的物料流动表现

8、为湍流运动，大量的物料颗粒离开密相区，大部分大颗粒会回落到密相区，而大部分细颗粒继续向上部运动。在总的宏观流动上，通过过渡区的扬稀和夹带进入稀相区的物料净流量等于稀相区内的燃烧量、飞灰量和外循环物料流量的总