循环流化床锅炉燃烧效率分析.doc

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