循环流化床锅炉知识讲座.ppt

2019/12/27,1,很高兴与大家进行交流,CFB锅炉与启动调试山东济宁运河发电有限公司肖玉生2007年8月26日,2019/12/27,2,一.CFB锅炉基本知识,2019/12/27,3,一.流态化的概念,当气体或液体以一定的速度流过固体颗粒层，并且气体或液体对固体颗料产生的作用力与固体颗粒所受的其他外力相平衡时，固体颗粒层会呈现出类似于液体状态的现象，这种现象称为流态化现象，这种操作状态称为流态化。,2019/12/27,4,流态化的流体特性,2019/12/27,5,单一球型颗粒的受力分析,l当重力浮力+曳力，颗粒将在气流中不断加速下落。l当重力=浮力+曳力，颗粒以一定速度做匀速运动。l当重力浮力+曳力，颗粒将随气流加速上升。在流态化理论中，当重力=浮力+曳力时，颗粒在气流中匀速运动，这一速度定义为颗粒终端沉降速度。因此，简单的说：流态化是气（气体）、固（固体颗粒）相互作用，达到平衡的结果。,2019/12/27,6,颗粒流态化运动的简化过程,设有一气固流化床，上行气流速度为u，颗粒终端沉降速度为ut，气固两相流的空隙率为；l当uut时，颗粒层在布风板上处于静止状态，0.40.5。l当uut时，颗粒层处于流化状态，固体颗粒开始被吹得上下翻滚，其空隙率由流化速度、颗粒直径和料层温度等参数确定。l当u足够大时，大量颗粒被悬浮带走，此时1。,2019/12/27,7,临界流化速度,2019/12/27,8,宽筛分颗粒分类与特性,lC类颗粒：650m，能流化，气固混合差，流化床中大多数床料和燃料颗粒属于D类颗粒。一般：入炉煤10mm；石灰石粉1mm；合格床料0.7mm。,2019/12/27,9,气固流态化的分类形式及特性,2019/12/27,10,固定床,固定床特征为：固体颗粒静止不动，床压随气流速度增大而增高。气流从颗粒间隙中流过，空隙率保持不变，同时气流产生一定的压降。固定床是形成流态化前的一个必经阶段，在固定床的基础上随气流速度增大，将呈现出不同的流化状态，表现出不同的流态特征。,2019/12/27,11,鼓泡床,初试流态化后继续增大风速，超过临界流化风量的空气以气泡形式流过床层，气泡不断上升、合并、破裂，对床层产生扰动，直观形态似液体沸腾，这一状态称为鼓泡床。鼓泡床随风速增大，空隙率增大，床压出现较明显波动。其特征为：有气泡流过床层，存在明显的密相界面。在循环流化床锅炉中，回料器、冷渣器一般运行在鼓泡床状态。,2019/12/27,12,湍流床,进一步提高流化风速，气泡激烈聚并与破碎，床层两相趋于均一，出现连续气流，空隙率增大，床压波动较小，并伴有少量颗粒夹带，这一状态称为湍流床。其特征为：有颗粒飞出床层，床内只有很模糊的密相界面，颗粒弥散于整个床内空间。,2019/12/27,13,快速床,对于湍流床，继续提高流化风速，颗粒夹带量越大，床层界面越弥散，在没有颗粒补入的情况下，床层颗粒将被很快吹空，为维持床层，必须向床中补充颗粒。其特征为：无气泡和密相界面，颗粒密度呈下浓上稀状态，存在颗粒成团与返混现象。l在流动结构方面，存在典型的环状流动，即在床层中心区向上、在边壁区向下，产生颗粒返混现象，形成内循环。另外，存在很高的气固相对速度。l在颗粒浓度方面，无明显界面，固体颗粒充满整个上升段，呈现上稀下浓、中心稀四周浓分布。存在颗粒不断成团（絮状）、分解现象l在压力分布方面，沿床高压力降主要为颗粒静压所构成，与壁面的摩擦压降较小，压降大小随流化速度和循环物料量而变化。,2019/12/27,14,以上特征使循环流化床炉膛内气固流体具有下列优点：n热强度上低下高、中心低四周高，适合蒸发换热要求，易于燃料引燃、燃烧。n混合强烈，燃烧强度高，整个炉膛温度分布均匀，易于燃料燃尽，提高脱硫剂利用率。n通过控制流化风速、循环物料量，易于达到调整负荷、保持最佳脱硫效果目的。,2019/12/27,15,循环流化床,2019/12/27,16,形成快速床必须满足条件,u合适的固体颗粒特性u运行流化风速大于颗粒终端沉降速度u足够大的颗粒循环量,2019/12/27,17,气力输送,在快速床的基础上继续增大流化风速或减少床料量，床内颗粒浓度将变稀，呈上下均匀分布状态，此时即为密相气力输送。其特征为：沿床高单位高度床层压降不变。在稀相气力输送的基础上继续增大风速，就转变为稀相气力输送。它与密相气力输送的最大区别是：增大风速，床层压降上升，这是因为摩擦压降随风速增大而增加；而在密相气力输送状态下，增大风速，床层压降减小。,2019/12/27,18,二.循环流化床锅炉原理,2019/12/27,19,循环流化床锅炉的基本特点,低温的动力控制燃烧高速度、高浓度、高通量的固体物料流态循环过程高强度的热量、质量和动量传递过程,2019/12/27,20,CFB锅炉燃烧必须有三个条件,（1）保证流化床流态处于快速流化床区域附近范围，并要保证一定的气流速度，同时要保证物料粒径处于适当的、在该流速下能处于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,2019/12/27,21,循环流化床锅炉燃烧系统的组成,燃烧室物料分离器回料器,2019/12/27,22,循环流化床的压力平衡,P床+P分1+P分2+P腿+P阀=0P腿=-(P床+P分1+P分2+P阀),2019/12/27,23,循环流化床的物料平衡,图2-8循环流化床锅炉物料平衡系统粒度分布与分离效率示意图,三.循环流化床的传热与传质,2019/12/27,24,循环流化床炉膛传热主要影响因素,床层颗粒浓度流化风速床温床料平均粒径,2019/12/27,25,循环流化床燃烧份额分布规律,当粒径一定时，流化风速增加，密相区的燃烧份额下降。当粒径增大时，密相区的燃烧份额增大。锅炉负荷增加时，密相区的燃烧份额下降。稀相区平均温度增加，燃烧份额增大。运行中，通常用调节一二次风比例来调节密相区的燃烧份额。,2019/12/27,26,循环流化床中煤的燃烧过程,加热和烘干(准备过程)；挥发份析出和挥发份燃烧；膨胀和一次破裂(某些类型的煤)；焦炭燃烧、二次破裂和磨损。,2019/12/27,27,循环流化床锅炉中的燃烧效率,燃煤特性的影响颗粒粒径的影响给煤方式的影响床温的影响床体结构和循环倍率的影响运行水平的影响,2019/12/27,28,四.脱硫与氮氧化物排放控制,CaCO3CaO+CO2CaO+SO2+1/2O2CaSO4,循环流化床燃烧中脱硫的机理:,2019/12/27,29,石灰石脱硫的一般规律,反应产物对脱硫反应的影响温度对石灰石脱硫效果的影响影响循环流化床脱硫的其他因素:脱硫剂的反应活性脱硫剂的颗粒分布炉膛温度燃料挥发份的含量的影响烟气在炉内停留的时间钙硫比的限制,2019/12/27,30,氮氧化物的生成,在燃烧过程中，生成NOx的途径有三个：热力型NOx，它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx。燃料型NOx，它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着被氧化而生成的NOx。快速型NOx，是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生的。降低NOx排放的方法:低过量空气燃烧；空气分级助燃；燃料分级燃烧；烟气再循环等。,