热能转换装置原理第五燃烧理论基础及燃烧设备.pptVIP

不同煤种煤粉燃烧的一次风率r1 煤 种 Vdaf (％) 一次风率r1(%) 直流燃烧器 旋流式燃烧器 无烟 煤 2~8 15~20 贫 煤 8~19 15~20 烟 煤 20~30 25~30 30~40 ≈30 30~40 褐 煤 40~50 35~40 5-4 流化床及循环流化床燃烧技术 主要型式：鼓泡床、湍动床、快速床、循环流化床等 应用领域：石油、化工、冶金、能源、环保等 主要优点： 燃料适应性广； 低温燃烧，NOx排放低； 可实现炉内脱硫； 燃烧效率高； 强化燃烧和传热 。 一、流态化基本原理 流态化过程：固体粒子与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程 沸腾燃烧（流化燃烧）：将流态化过程用于燃料燃烧 沸腾炉（流化床炉）：燃烧设备 二、床层的三种状态 固定床 流化床 气力输送 空截面气流速度w：以布风板界面积作为计算截面的气流速度 临界流化速度wlj：颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度。 极限流化速度wjx：颗粒床层从流态化状态转变为气力输送时的最低速度。 宽筛分颗粒流化时的流体动力特性 ⑴ 在任一高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量； ⑵ 无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状； ⑶ 床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出； ⑷ 密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上； ⑸ 床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。 几种异常的沸腾床 a）气泡 b）节涌 c）沟流 d）分层 沸腾床内的燃烧 1)?保持很厚的灼热料层，相当于一个很大的蓄热池，新煤（约5%）加入后很快与灼热的炉料混合，迅速达到着火温度——具有极好的着火条件 2)?颗粒与气流相对速度较大，扰动强烈，混合较完善，燃烧温度低——燃烧好 3)? 上部始终有过剩氧存在，无明显还原区 4)?? 料层高度对上层烟气成分无明显影响 5)?? NOx生成减少，可以加入石灰石脱硫 沸腾床内的传热 1)? 具有良好的扰动和混合，床温很均匀，传热系数高； 2) 埋管表面不积灰，吸热比一般辐射受热面强4～5倍，达230~350 W/（m2。K）； 3) 热负荷均匀，对水循环等有利。 沸腾床的型式与结构 鼓泡流化床 1)? 给煤 2) ?布风板 3)??风室 4)? 炉膛 5)??埋管 风帽的结构 等压风室 鼓泡流化床的问题 1）锅炉热效率低 2）埋管磨损快 3）电耗大 2. 循环流化床的原理 不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态是不同的：随着气流速度的增加，固体颗粒分别呈现固定床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床和气力输送状态。循环流化床的上升段通常运行在快速流化床状态下。快速流态化流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的，此时，固体颗粒被速度大于单颗物料的终端速度的气流所流化，以颗粒团形式上下运动，产生高度的返混。颗粒团向各个方向运动，而且不断形成和解体。在这种流体状态下，气流还可携带一定数量的大颗粒，尽管其终端速度远大于截面平均气流速度。 循环流化床的特点 ⑴ 不再有鼓泡流化床那样清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间； ⑵ 有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，并且向各个方向运动； ⑶ 颗粒与气体之间相对速度大，而且与床层空隙率和颗粒循环流量有关； ⑷ 运行流化速度为鼓泡流化床的2~3倍； ⑸ 床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化； ⑹ 颗粒横向混合良好； ⑺ 强烈的颗粒返混、颗粒的外部循环和良好的横向混合，使整个上升段内温度分部均匀； ⑻ 改变上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分钟到数小时范围调节； ⑼ 流化气体的整体性状呈塞状流； ⑽ 流化气体（二次风）根据需要可在反应器的不同高度加入。 循环流化床锅炉的特点 循环流化床锅炉可分为两个部分组成：第一部分由炉膛(快速流化床)、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道、布置有过热器、再热器、省煤器和空气予热器等，与常规室燃炉相近。循环流化床锅炉的特点如下： 1）低温的动力控制燃烧； 炉内温度水平因受脱硫最佳温度的限制，一般850℃左右，低于一般煤的灰熔点，免去了灰熔化带来的种种烦恼。可以组织炉内廉价而高效的脱硫工艺，使氮氧化物生成量低。从燃烧反应动力学角度看，循环流化床锅炉内的燃烧速率主要取决于化学反应速率—温度水平。循环流化床锅炉内燃料燃尽度很高，性能良好的循环流化床锅炉燃烧效率可达98~99%以上。 2) 高速度、高浓度、高通量的固体物