循环流化床锅炉原理课件重点.ppt

第一章 循环流化床锅炉介绍 我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一，目前每年煤炭消费量约13亿吨，其中80%通过燃烧被利用。然而，燃烧设备陈旧、效率低、排放无控制造成了能源和环境污染严重，能源节约与环境保护已成为现有燃煤技术所需解决的主要问题。因此，寻求一种高效、低污染燃烧技术，开发新的燃烧设备成为当务之急。 循环流化床锅炉燃烧技术（CFBBC：Circulating Fluidized Bed Boiler Combustion)是新一代高效、低污染清洁燃烧技术。 (2)高速度、高浓度、高通量的固体物料流态循环过程。循环流化床锅炉的所有燃烧都在这两种形式的循环运动中逐步完成的。 (3)高强度的热量、质量和动量传递过程。循环流化床锅炉的热量主要靠高速度、高浓度、高通量的固体物料来实现循环的，炉内的热量、质量和动量的传递交换非常迅速，从而使整个炉膛内温度分布很均匀。 循环流化床锅炉的典型结构 流化床锅炉的原理： 流化床锅炉是一种可燃用劣质燃料及添加脱硫剂来产生蒸汽的装置。锅炉的燃烧室运行在一种特殊的流体动力特性下，细颗粒以超过平均粒径终端速度的气流输送离开流化床，并存在着大量物料的返混，以保证流化床的温度分布均匀及足够大的热容量。离开流化床的大部分颗粒通过炉膛进入到旋风分离器被捕捉下来并以足够的速度经返料装置重新送回到炉膛,。 物料在炉膛内的循环称为内循环 物料在炉膛外通过旋风分离器捕捉并经返料装置被送回的循环过程称为外循环 2.1 基本概念 2.4 循环流化床炉内流体动力特性 循环流化床燃烧与炉内传热 3.1. 三种类型的燃烧 (1)动力燃烧：当温度较低时，化学反应速度较慢，物理混合速度较快，燃烧速度取决于化学条件，既温度的高低，这种燃烧称为动力燃烧，或燃烧处于动力区。 (2)过渡燃烧：在过渡燃烧中，化学反应速度与内部扩散速度相当，氧气在焦碳中的渗透能力不强，接近外表面处的小孔消耗了很大部分的氧量。 (3)扩散燃烧：在扩散燃烧过程中，传质速度远低于化学反应速度。由于化学反应速度很快，传质速度相对较慢的氧量在刚到达焦炭外表面就被化学反应消耗，这种工况常见于大颗粒焦炭的燃烧。 3.2 循环流化床煤粒的燃烧过程 由于炉内温度低，且煤颗粒直径相对较 粗，燃烧方式不同于链条炉固定床。所以煤粒 进入燃烧室后大致经历了四个连续的过程： (1)煤粒被加热和干燥 (2)挥发分的析出和燃烧 (3)煤粒膨胀和破裂(一级破碎) (4)焦炭燃烧和再次破裂(二级破碎) 及炭粒磨损 一、加热和干燥 新鲜煤粒被送入流化床后立即被不可燃的大量 灼热的床料所包围并被加热到接近床温，被加热干 燥，把水分蒸发掉。加热速率在100-1000℃/s的范 围。影响加热速率的因素很多，其中之一为煤的粒 度。 粒度越大，其表面和中心达到800℃的时间间隔 越长。 二、挥发分的析出和燃烧 挥发分的第一个稳定析出阶段在500-600℃之 间，第二个稳定析出阶段在800-1000℃之间。挥发 分的精确含量和构成受多种因素的影响。 对于细小微粒，挥发分的析出非常快，无须循 环返送炉内。大颗粒的挥发分的析出及在炉内的分 散掺混要慢得多。且很大一部分在炉膛中部燃烧。 实际上挥发分析出和燃烧是重叠进行的。 三、焦炭燃烧 燃烧工况由燃烧室的工作条件和焦炭特性 决定： 1、动力控制燃烧 此时，化学反应速率远低于扩散速率。 2、过渡燃烧 此时，化学反应速率和扩散速率相当。 3、扩散控制燃烧 此时，传质速率远低于化学反应速率。 四、煤粒的膨胀、破碎和磨损 一级破碎：煤粒中析出的挥发分有时会在煤 粒中形成很大的压力而使煤粒产生破碎。 二级破碎：当焦炭在动力燃烧或过度燃烧工 况时焦炭内部的小孔增加，削弱了焦炭内部 的连接力。当连接力小于施于焦炭的外力时，焦炭 就产生碎片。 磨损：较大的颗粒与其它颗粒机械作用产生 细颗粒的过程。 3.3 循环流化床的燃烧区域与燃烧份 一、燃烧区域 对于采用高温气固分离器的循环流化床锅炉，燃 烧主要存在于三个不同的区域，即炉膛下部密相区 （二次风口以下），炉膛上部稀相区（二次风口以 上），高温气固分离器区。 采用中温气固分离器的循环流化床锅炉只有炉膛 上下部两个燃烧区域。 炉膛下部密相区有一次风将床料和加入的煤 粒流化。燃料的挥发分析出和部分燃烧也发生在该 区域。该区域充满灼热的物料，是一个稳定的着火 热源。也是储存热量的热库。