循環(huán)流化床鍋爐

1、第一節(jié) 鍋爐及其燃燒方式n1、火床燃燒方式： 氣流速度不高，煤顆粒徑640mmn2、火室燃燒方式： 氣流速度6m/s以上，煤顆粒徑0.020.08mmn3、流化床燃燒方式na.鼓泡流化床燃燒方式 氣流速度12m/s ，煤顆粒徑08mmnb.循環(huán)流化床燃燒方式 氣流速度28m/s ，煤顆粒徑010mm第二節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐工作原理和特點(diǎn)n一、工作原理n二、循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)n1、燃料范圍寬n2、燃燒效率高n3、脫硫效果好n4、氮氧化物排放量低n5、爐膛截面熱負(fù)荷高，可向大容量發(fā)展。n6、給煤口少n7、鍋爐出力調(diào)節(jié)范圍廣，調(diào)節(jié)速度快n8、灰渣有利于綜合利用第三節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐的主要類型n一、按

2、分離器工作溫度n高溫分離器、中溫分離器、低溫分離器n二、按分離器結(jié)構(gòu)型式n旋風(fēng)分離器、慣性分離器、組合分離系統(tǒng)、旋渦分離器n三、按有無(wú)外置式換熱器分n四、按物料循環(huán)倍率分n高循環(huán)倍率、中循環(huán)倍率、低循環(huán)倍率n五、按固體物料循環(huán)方式分n 外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)n六、按爐膛壓力分n常壓循環(huán)流化床、增壓循環(huán)流化床n七、按工質(zhì)蒸汽壓力分n八、按鍋爐水循環(huán)的方式分n自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)n煤粒在循環(huán)流化床內(nèi)多次、循環(huán)、低溫燃燒。第一節(jié) 循環(huán)流化床的燃燒特性n1、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率隨循環(huán)倍率的增大而增大；n2、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率隨床溫的增大而增大；n3、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率隨流化速度的增大有很小的下降

3、趨勢(shì)。第二節(jié) 物料循環(huán)對(duì)鍋爐燃燒特性的影響n1、物料循環(huán)對(duì)爐內(nèi)燃燒的影響n物料循環(huán)增加，理論燃燒溫度降低，燃燒效率增大，床內(nèi)物料濃度和溫度趨于均勻，床溫有所下降。n2、物料循環(huán)對(duì)吸熱量分配的影響n物料循環(huán)量增加，爐膛下部吸熱減少，爐膛上部吸熱量增加，爐膛出口溫度升高。n3、物料循環(huán)與變負(fù)荷的關(guān)系n循環(huán)流化床鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可調(diào)節(jié)物料循環(huán)來(lái)保持蒸汽溫度和壓力。n4、物料循環(huán)對(duì)脫硫和脫硝的影響n物料循環(huán)量增加，脫硫效率增大，脫硝率增大。第三節(jié) 物料循環(huán)倍率的選擇n1、循環(huán)流化床鍋爐的物料循環(huán)倍率由床內(nèi)灰平衡和分離器的效率決定。n2、循環(huán)倍率的選擇na.燃料揮發(fā)分越小、發(fā)熱值越高，循環(huán)倍率應(yīng)選擇越

4、大。nb.熱風(fēng)溫度越高、回送物料溫度越高，循環(huán)倍率應(yīng)選擇越大。第二節(jié) 爐膛的設(shè)計(jì)計(jì)算n一、爐膛的主要熱力參數(shù)n1、爐膛溫度n2、燃料及添加物料粒徑n3、爐膛運(yùn)行風(fēng)速及斷面熱負(fù)荷n4、循環(huán)倍率n5、過(guò)量空氣系數(shù)n6、一次風(fēng)與二次風(fēng)的比例n7、鈣硫比n二、爐膛尺寸的確定n1、爐膛斷面尺寸：運(yùn)行風(fēng)速、斷面熱負(fù)荷、二次風(fēng)穿透程度n2、爐膛高度：煙氣脫硫時(shí)間、最佳爐溫、受熱面布置、小于臨界粒徑煤粒一次通過(guò)爐膛燃盡率、物料循環(huán)壓頭、水循環(huán)安全性。n三、爐膛開(kāi)孔n四、爐膛受熱面結(jié)構(gòu)第三節(jié) 外置式換熱器和對(duì)流受熱面設(shè)計(jì)計(jì)算n一、對(duì)流受熱面設(shè)計(jì)計(jì)算n要考慮灰濃度增高對(duì)輻射放熱系數(shù)的影響、對(duì)管子磨損的影響第四節(jié)

5、循環(huán)流化床的高溫分離裝置n1、循環(huán)流化床的分離裝置的要求：a.耐高溫b.低阻力c. 高分離效率d.與鍋爐結(jié)構(gòu)相適應(yīng)e.耐磨n2、分離裝置的分離效率： 見(jiàn)式3-61n3、物料循環(huán)倍率的定義： 循環(huán)物料量與給煤量之比。n4、分離裝置的分離效率與循環(huán)倍率的關(guān)系 見(jiàn)式3-61bn一、分離器效率對(duì)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的影響 分離效率提高，循環(huán)倍率增大，爐膛內(nèi)灰濃度增大，傳熱增加，爐溫有所降低。n二、分離器的類型：慣性分離器和旋風(fēng)分離器n1、慣性分離器na.無(wú)分流慣性分離器：重力沉降（圖3-7a）nb.分流式慣性分離器：百葉窗式（圖3-7b）、迷宮式（圖3-6）n2、旋風(fēng)分離器n1、絕熱型高溫旋風(fēng)分離器n2

6、、水冷或汽冷高溫旋風(fēng)分離器n三、慣性分離器n氣流速度越大，轉(zhuǎn)彎半徑越小，回轉(zhuǎn)角度越大，分離效率越高。 n慣性分離器效率的影響因素：氣流速度、顆粒粒徑、大顆粒入口濃度等等n四、高溫旋風(fēng)分離器n1、旋風(fēng)分離器效率的影響因素： a.運(yùn)行因素：進(jìn)口風(fēng)速、顆粒粒徑和濃度 b.結(jié)構(gòu)因素：進(jìn)口寬度和進(jìn)口形式（參見(jiàn)圖3-8）、中心管長(zhǎng)度和直徑、筒體直徑（參見(jiàn)圖3-14）2、高溫旋風(fēng)分離器的分離機(jī)理3、旋風(fēng)分離器的壓力損失和分離效率n4、其他形式的高溫旋風(fēng)分離器n下排氣式旋風(fēng)分離器n水冷、汽冷式旋風(fēng)分離器n臥式旋風(fēng)分離器n方形筒體旋風(fēng)分離器n5、高溫旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)n設(shè)計(jì)參數(shù)及尺寸參見(jiàn)表3-6,表3-7n其余見(jiàn)

7、書89-90頁(yè)。n6、分離器用耐火材料n五、多級(jí)分離第五節(jié) 固體物料的回料裝置n循環(huán)流化床物料循環(huán)系統(tǒng)： 爐膛、分離裝置、回料裝置、連接管路一、回料裝置的作用及分類1、作用：（1）使循環(huán)物料流動(dòng)穩(wěn)定，防止二次燃燒及結(jié)焦（2）防止氣體在回料系統(tǒng)中短路。（3）在鍋爐負(fù)荷變化時(shí)，可對(duì)物料流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制。2、回料裝置主要由回料閥和立管組成。n3、回料閥的分類n（1）按結(jié)構(gòu)分a.機(jī)械閥b.非機(jī)械閥：L閥、換向閥、J閥、U閥、N閥等n（2）按調(diào)節(jié)方式分：可控閥、流通閥n（3）按用途分：a.循環(huán)流化床回料閥： L閥、換向閥、J閥、U閥、N閥等b.氣力輸送閥：文丘里輸送閥、噴射式輸送閥二、回料閥的工作

8、原理1、L閥：2、U閥： U型回料器噴射式氣力輸送閥文丘里氣力輸送閥n三、氣力輸送閥的工作原理1、文丘里輸送閥2、噴射閥的工作原理四、固體顆粒循環(huán)回路的壓力平衡立管中料位高度增加，立管中壓差增大，固體物料循環(huán)速率增大。五、立管的設(shè)計(jì)立管的作用：把低壓區(qū)（分離器）物料送至高壓區(qū)（爐膛）；防止回料風(fēng)竄入分離器。六、回料器的設(shè)計(jì)第六節(jié) 布風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)n一、布風(fēng)板的作用n1、支承物料n2、增加布風(fēng)阻力，形成等壓風(fēng)室，達(dá)到整個(gè)床層均勻布風(fēng)的目的。n二、布風(fēng)板結(jié)構(gòu)：密孔板、多孔板（風(fēng)帽式）n1、常見(jiàn)的是風(fēng)帽式布風(fēng)裝置：風(fēng)箱、多孔板、風(fēng)帽、隔熱層、冷渣管組成n2、風(fēng)帽：n有菌形、柱形、傘形、球形、7字形、鐘

9、罩式等型式，其中菌形、 7字形、鐘罩式應(yīng)用最廣。菌形風(fēng)帽上開(kāi)有68小孔68個(gè)，有的向下傾斜15，空氣由風(fēng)帽下端進(jìn)入然后從所有小孔沿側(cè)面高速噴出，風(fēng)帽噴嘴不能對(duì)沖。風(fēng)帽材料一般為耐熱鑄鐵。n一般小孔風(fēng)速3545m/s以上。在布風(fēng)板底部形成一層均勻的“氣墊”，形成一股強(qiáng)烈擾動(dòng)的氣流。相應(yīng)的開(kāi)孔率為23%。開(kāi)孔率：指風(fēng)帽小孔的總面積和布風(fēng)板面積之比。 小孔風(fēng)速過(guò)大，風(fēng)帽及布風(fēng)板阻力增加，風(fēng)機(jī)電耗增加。n3、孔板：一般為鋼鐵板或鑄鐵板，用來(lái)固定風(fēng)帽和絕熱，并初步分配氣流。通常大容量鍋爐采用水冷布風(fēng)板。水冷布風(fēng)板由膜式水冷壁組成，在鰭片中間開(kāi)孔。一般按等邊三角形布置，每1.31.5m開(kāi)一個(gè)108或159

10、的放灰孔。 n 風(fēng)板還有其他的一些結(jié)構(gòu)方式如：凹形孔板、倒錐形布風(fēng)板、不等開(kāi)孔率布風(fēng)板等，這些結(jié)構(gòu)目的是造成床料形成一個(gè)內(nèi)循環(huán)，延長(zhǎng)顆粒在床內(nèi)的停留時(shí)間。n4、風(fēng)室：目前采用的較多的是等壓風(fēng)室。它可以使風(fēng)室各截面的上升速度相同，從而使整個(gè)風(fēng)室配風(fēng)均勻的目的。風(fēng)室中的空氣流速一般應(yīng)1.5m/s。（風(fēng)室進(jìn)口風(fēng)速10m/s）。第一節(jié) 流態(tài)化的狀態(tài)及其特征1、流態(tài)化現(xiàn)象n 流化床燃燒的流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)是固體物料的流態(tài)化，即固體顆粒在與流動(dòng)著的流體混合后，能象流體那樣自由流動(dòng)，有著類似于流體的一些特性。n 在鍋爐中，一定大小顆粒和厚度的煤放在布風(fēng)板上，空氣由下向上吹送，開(kāi)始空氣低速送入，這時(shí)煤粒靜止不動(dòng)，

11、煤層厚度不變，稱為固定床。n當(dāng)氣流速度提高，到臨界流化速度時(shí)，氣流對(duì)煤的吹托力加上浮力等于煤粒的重量時(shí)，煤粒開(kāi)始飄浮移動(dòng)，煤層高度略有增大。氣流繼續(xù)加大，煤層開(kāi)始膨脹和變松。床層高度增加，床層上界面有類似于液體的一個(gè)清晰的表面，這時(shí)所有煤粒、灰渣上、下翻騰，顆粒和氣流之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)十分強(qiáng)烈，不斷有大的氣泡涌現(xiàn)及破裂，這種處于沸騰狀態(tài)的料床就叫沸騰床。這時(shí)為鼓泡床沸騰爐；其流化速度1m/s，有比較明顯的沸騰界面，當(dāng)流速繼續(xù)升高至310m/s時(shí)，這時(shí)料層表面無(wú)明顯的分界面，流化氣體呈柱塞狀流，顆粒的夾帶明顯增加，呈湍流或快速流化狀態(tài)，這時(shí)稱為循環(huán)流化床。如果再繼續(xù)增大超過(guò)極限速時(shí)，顆粒將全部被氣流帶

12、走，這種狀態(tài)叫氣力輸送，這種狀態(tài)下的燃燒叫懸浮燃燒，懸浮燃燒的鍋爐稱為煤粉爐。n2、流化床的不同類型n3、顆粒的基本特性和分類n（1）真實(shí)密度、表觀密度、堆積密度n（2）空隙率n4、流化床的床層壓降和流化速度n（1）床層壓降與氣流速度的關(guān)系（見(jiàn)上圖）n（2）臨界流化速度n5、自由空域內(nèi)顆粒的揚(yáng)析與夾帶n揚(yáng)析：指物料中的細(xì)粉由于其終端速度小于床 層氣流速度，而被上升氣流帶走。n夾帶：指氣泡在床層表面破裂逸出時(shí)，從床層 中帶走固體顆粒的現(xiàn)象。第二節(jié) 循環(huán)流化床的下部流動(dòng)特性n一、循環(huán)流化床流動(dòng)的基本特征n1、循環(huán)流化床由下部密相區(qū)和上部稀相區(qū)組成。n2、在快速流化床中，顆粒多數(shù)以團(tuán)聚狀態(tài)的絮狀物存

13、在。n3、在流化床內(nèi)，存在強(qiáng)烈的顆粒返混回流，即由床層中心的物料顆粒向上運(yùn)動(dòng)，邊壁附近的物料顆粒向下運(yùn)動(dòng)的內(nèi)循環(huán)。n二、鼓泡流化床的氣固流動(dòng)n1、鼓泡流化床中，由于氣泡的運(yùn)動(dòng)，加速了顆粒間的相互運(yùn)動(dòng)和顆粒與氣體的劇烈混合，使床層具有良好的傳熱傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)性能。n2、鼓泡流化床兩相流動(dòng)模型：假設(shè)流化床是由氣泡相和乳化相兩相組成，乳化相中氣流速度等于臨界流化速度。n3、鼓泡流化床中，氣泡相和氣泡暈相之間、氣泡暈相和乳化相之間都存在劇烈的氣體質(zhì)量交換。n3、循環(huán)流化床下部的顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律na.在流化床下部，有一個(gè)顆粒加速區(qū)，最底部顆粒流速為零。nb.由于顆粒的湍流、返混及運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性，床層下部固體顆

14、粒的速度分布在軸向和徑向上都是不均勻的。n1、循環(huán)流化床內(nèi)的五種換熱模式：*氣體與固體顆粒之間的對(duì)流和輻射換熱*床層與換熱管之間的傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射換熱*床層與埋管之間的傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射換熱*外置換熱器中的換熱*旋風(fēng)分離器中的換熱2、四種換熱模型：*流化顆粒之間的傳熱*顆粒與氣流之間的傳熱*氣固兩相混合流與固體壁面之間的傳熱*氣固兩相混合流與氣流分配器之間的傳熱第二節(jié) 循環(huán)流化床下部密相區(qū)傳熱特性分析n1、傳熱機(jī)理n循環(huán)流化床下部密相區(qū)的傳熱分為氣體對(duì)流換熱、固體顆粒對(duì)流換熱、輻射換熱、氣體導(dǎo)熱等，其中固體顆粒對(duì)流換熱影響最大。n2、傳熱過(guò)程n（1）顆粒碰撞傳熱模型n（2）氣膜傳熱模型：循環(huán)流化

15、床內(nèi)顆粒不斷沖刷換熱壁面的氣層，并將熱量傳遞到氣膜上，再通過(guò)氣膜傳遞到換熱表面。n（3）顆粒團(tuán)傳熱模型：在密相區(qū)固體顆粒成團(tuán)狀或群狀沖刷壁面進(jìn)行換熱。這種顆粒團(tuán)也叫乳化團(tuán)或乳化相。n（4）氣膜顆粒團(tuán)傳熱模型：熱量傳遞由床層到乳化相，然后傳到壁面氣體層，最后進(jìn)入壁面。n3、循環(huán)流化床下部密相區(qū)傳熱主要影響因素（1）氣體物理性質(zhì)（2）顆粒物理性質(zhì)（3）流化床風(fēng)速的影響：取決于風(fēng)速對(duì)顆粒濃度的影響，顆粒濃度一定，傳熱系數(shù)基本不變。（4）床溫和壁溫對(duì)傳熱的影響：床溫升高，傳熱增加；壁溫升高，傳熱增加。（5）固體顆粒濃度及循環(huán)倍率對(duì)傳熱的影響：固體顆粒濃度及循環(huán)倍率增加，傳熱增加。第三節(jié) 循環(huán)流化床上部

16、稀相區(qū)傳熱特性分析n1、傳熱機(jī)理n（1）有三種換熱模型：顆粒團(tuán)交替沖刷傳熱、顆粒團(tuán)壁面下滑傳熱、中心環(huán)狀結(jié)構(gòu)換熱。n（2）循環(huán)流化床中，總傳熱系數(shù)沿床層高度而下降。n2、主要影響因素n（1）流化風(fēng)速：影響不大。n（2）顆粒直徑、篩分分布及顆粒濃度的影響：n顆粒直徑增大，傳熱系數(shù)下降；細(xì)顆粒百分比增加，傳熱系數(shù)增大；顆粒濃度增大，傳熱增大。n（3）稀相區(qū)換熱系數(shù)之間的比較n（4）溫度對(duì)傳熱系數(shù)的影響：溫度提高，傳熱增加n1、排煙中有害物質(zhì)：灰塵、SO2、NOx、及其他有害物質(zhì)。n2、對(duì)鍋爐排煙中有害物質(zhì)的控制技術(shù)：n（1）采用新燃燒技術(shù)，對(duì)燃燒過(guò)程進(jìn)行控制n（2）對(duì)煙氣進(jìn)行凈化處理。第一節(jié) 循環(huán)

17、流化床鍋爐污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)第二節(jié) SO2的形成及特性第三節(jié) SO2的脫除n三種脫硫方法：燃燒前預(yù)脫硫、燃燒過(guò)程脫硫、排放煙氣脫硫。n一、預(yù)脫硫法：n二、爐內(nèi)燃燒過(guò)程脫硫：循環(huán)流化床內(nèi)加石灰石或白云石，同時(shí)進(jìn)行燃燒和脫硫。采用石灰石脫硫時(shí)，床溫850左右脫硫效率最高。n三、煙氣中SO2脫除法n四、循環(huán)流化床內(nèi)脫硫的影響因素n1、Ca/S比：推薦在1.52.5之間n2、床溫：800900 ，其中850最佳n3、脫硫劑顆粒直徑n4、氧氣濃度n5、床內(nèi)風(fēng)速n6、循環(huán)倍率n7、SO2的停留時(shí)間n8、給料的方式n9、負(fù)荷影響第一節(jié) 能源利用的進(jìn)展及其對(duì)燃煤鍋爐的影響n1、國(guó)外能源利用的進(jìn)展n2、我國(guó)能源利用的進(jìn)展n3、能源利用對(duì)燃煤鍋爐發(fā)展趨勢(shì)的影響第二節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展過(guò)程及趨勢(shì)n1、國(guó)外循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展過(guò)程n2、我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展過(guò)程n3、循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展趨勢(shì)第三節(jié)循環(huán)流化床電站鍋爐的發(fā)展趨勢(shì)n1、鍋爐容量的發(fā)展趨勢(shì)n2、蒸汽參數(shù)的發(fā)展趨勢(shì)第四節(jié) 循環(huán)流化床在蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)n1、常壓循環(huán)流化床鍋爐在系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)n2、增壓循環(huán)流化床鍋爐在系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)思考題（任選5題）1、 鼓泡流化床燃燒方式與循環(huán)流化床燃燒方式有何區(qū)