循环流化床锅炉燃烧效率分析.docx

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时间：2021年x月x日
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前言

随着近几年电力工业的高速发展和环保力度的逐渐加大，特别是洁净发电技术的推广运用，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转的安全性、经济性、环保性和可靠性受到了越来越多的关注和注重。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转，连续运转天数可达百日以上，但在运转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，因而分析和研讨循环流化床锅炉的运转调整和优化运转方式，对提高循环流化床锅炉的运转可靠性和可利用率有侧重要的理想指点意义。
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类燃烧技术的发展。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优点，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安装。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，当流速达到必然值时，固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等，每个颗粒可以自在运动，所有固体颗粒表现出类似流体形状的景象，这类景象称为流态化。
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，这类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）和完成流态化过程的设备称为流化床。
绝对各种流化形状，还有几种不正常的流化形状：
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形状，这类景象称为沟流。沟流普通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”方式在床料中向上运动，在上部吝啬泡聚集成大气泡。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，这类景象称为节涌。
3.分层：床料在流化过程中，较粗较重的颗粒普通在底部，细而轻的颗粒悬浮于上部，这类分层景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，随着风速的添加，床层压降成反比例添加，并且当风速达到必然值时，床层压降达到最大值，该值略大于床层静压，如果继续添加风速，固定床会突然出现“解锁”景象，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，床内的小颗粒曾经部分流化，床层从固定床转变为流化床的解锁景象并不明显，而往往会出现分层流化的景象。颗粒床层从静止形状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转所需的流化风速通常为2－3倍的临界流化速度。
2.影响临界流化速度的要素：
（1）料层的当量平均料径增大则临界流速添加。
（2）固体颗粒密度添加时临界流速添加。
（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形状。固体颗粒随着气流速度的增大分别呈现五种不同的流动形状：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。此种形状下，气流在颗粒的缝隙中流过，所有的固体颗粒呈静止形状。
鼓泡流化床。当气流速度达到必然值时，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。全部料层呈现沸腾形状。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，称为自在空间或悬浮段。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必然数值，固体颗粒开始流动，床层分界面逐渐消逝，固体颗粒不断被带走，以颗粒团的方式上下运动，产生高