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循环流化床的发展与特点

添加时间:2017/9/12 15:43:52 浏览次数:386

       人类对流态化的认识由来已久。早在《天工开物》中就记载了采用不断颠簸箕的方法,大幅度减少颗粒之间的内摩擦力作用,使谷物具有一定流动特性,达到砂粒分离的目的,这可以看作是固体流态化的雏形。第一台成功运行的流化床是德国人维克勒于1921年发明的。他将燃烧产生的烟气引入一个装有焦炭颗粒的炉室底部,然后观测了固体颗粒因受气体阻力而被提升,整个颗粒系统看起来如同沸腾的液体。流化床真正成为具有工业使用价值的新技术是从20世纪中期开始。1971年Reh提出了一个循环化床的流态图,并描述了循环流态化的基本特征。循环流化床燃烧有许多独特的优点,使得它比其他形式的固体燃料燃烧具有更大的吸引力,主要表现在:

(1)燃料适应性广。循环流化床销炉燃料仅占床料的 1%~3%,其余则是不可燃的固体颗粒(如脱硫剂、灰粒或砂等)。 特殊流体动力特性使得气相与固相、固相与固相之间混合得非常好,因此燃料进入炉膛后很快与大量高温床料混合,燃料被迅速加热至高于着火温度,同时床层温度又没有明显降低 。 只要燃料的热值大于加热燃料本身和燃烧所需的空气至着火温度所需的热量,循环流化床锅炉就不需辅助燃料而燃用任何燃料,一些循环床領炉報用灰分为4o%~1io%的高灰媒(如矿石)等劣质燃料。

(2)燃烧效率高。循环床燃烧效率高的主要原因是有更好的气固混合和高燃烧速率,绝大部分未燃尽的燃料颗粒被再循环至炉膛反复燃烧。 能在较宽的运行变化范围内保持较高的燃烧效率,这一特点源自循环流化床独特的炉膛和物料循环装置。 在循环流化床锅炉中,燃烧区域为整个炉膛以至高温旋风分离器,通常被高温旋风分离器捕集的细颗粒直接回送至P膛下部。这样,燃烧过程中产生的细碳粒在再循环过程中有较长的燃尽时间。燃烧损失只是由于那些炉膛上部产生并逃离分离装置的细颗粒所造成。  

(3)高效脱硫。循环流化床鵠炉的脱硫比鼓泡流化床锅炉有效,典型的循环流化床锅护在炉内达到9o%脱硫效率时,所需的脱硫剂化学当量比为1. 5~2. 5。

(4)N0.排放低。氧化2氮排放低是循坏床鵠炉另一个非常吸引人的特点。循环床報炉的N〇排放范国(体积分数)为( 5o~150) x1o-6 ,这是分段燃烧的直接效果,对高挥发分燃料尤其如此。低于燃烧化学当量的一次风从炉膛底部给入,这样析出的燃料氮不能充分与氧反应生成氧化氮,少量被还原为 N2。 二次风在炉體底部一定高度加人,使过量空气达到20%。在循环床競好 的低温燃烧范围内,空气中的 氮 一般不会产生熱力型NOr。

(5)负荷调一P'性能好。由于炉内大量熱床料的存在,任何燃料的着火和着火后的稳燃都不成问题 ,使其具有良好的负荷调节性,负荷调节幅度大,在3o%额定负荷下也能运行 同时具有较强的负荷跟踪能力,负荷变化率在l0%/min时仍能安全可靠运行 。

犹如硬币的反面,任何一种技术和设备,除了优点也一定会有不足之处。循环流化床燃烧的主要缺点有: 

(1)结构比较复杂。

(2)炉内物料循环系统的流动阻力大,锅炉自身电耗较大,其能耗约为机组自身发电量的7%。

(3)炉膛内受热面及耐火层、分离器内壁受到物料冲刷,都会有不同程度的磨损。

(4)尽管总的NOx排放低,但N2O排放较高,明显高于煤粉炉。