循環(huán)流化床鍋爐原理與運行學(xué)員培訓(xùn)教材

循環(huán)流化床鍋爐原理與運行學(xué)員培訓(xùn)教材

循環(huán)流化床鍋爐原理與運行

學(xué)員培訓(xùn)教材

（第一版）

目錄

第一章循環(huán)流化床鍋爐簡介

第一節(jié)循環(huán)流化床鍋爐概念

第二節(jié)循環(huán)流化床鍋爐組成

第三節(jié)循環(huán)流化床鍋爐基本知識

第二章燃燒系統(tǒng)

第一節(jié)燃料

第二節(jié)相關(guān)名詞解釋

第三節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的傳熱

第四節(jié)燃燒系統(tǒng)

第三章風(fēng)煙系統(tǒng)

第一節(jié)風(fēng)煙系統(tǒng)流程

第二節(jié)風(fēng)煙系統(tǒng)設(shè)備組成

第三節(jié)風(fēng)機

第四章汽水系統(tǒng)

第一節(jié)汽水系統(tǒng)流程

第二節(jié)常用參數(shù)的基本概念

第三節(jié)加熱系統(tǒng)（省煤器）

第四節(jié)蒸發(fā)設(shè)備

第五節(jié)過熱系統(tǒng)

第五章鍋爐輔助系統(tǒng)

第一節(jié)燃煤制備與輸煤系統(tǒng)

第二節(jié)爐前給煤系統(tǒng)

第三節(jié)除渣系統(tǒng)

第四節(jié)吹灰系統(tǒng)

第五節(jié)疏、放水系統(tǒng)

第六節(jié)除塵系統(tǒng)

第七節(jié)輸灰系統(tǒng)

第八節(jié)鍋爐的膨脹和密封

第六章循環(huán)流化床鍋爐的計算機控制系統(tǒng)（DCS）

第一節(jié)鍋爐的燃燒控制

第二節(jié)汽水系統(tǒng)的控制

第三節(jié)FSSS保護系統(tǒng)

第七章循環(huán)流床鍋爐的試驗和調(diào)試

第一節(jié)鍋爐水壓試驗

第二節(jié)安全門校驗

第三節(jié)冷態(tài)空氣動力場試驗

第四節(jié)烘爐

第五節(jié)化學(xué)清洗

第六節(jié)吹管

第七節(jié)除灰、除渣系統(tǒng)調(diào)試

第八節(jié)鍋爐整套啟動

第九節(jié)鍋爐性能驗收試驗

第八章循環(huán)流化床鍋爐的啟動和停運

第一節(jié)啟動前的檢查和準(zhǔn)備工作

第二節(jié)啟動前的準(zhǔn)備工作

第三節(jié)鍋爐上水

第四節(jié)冷態(tài)啟動

第五節(jié)壓火熱備用及熱態(tài)啟動

第六節(jié)鍋爐的停運

第七節(jié)停爐后的冷卻與保養(yǎng)

第九章循環(huán)流化床鍋爐正常運行調(diào)整

第一節(jié)運行調(diào)整要求

第二節(jié)鍋爐運行參數(shù)的控制與調(diào)整范圍

第三節(jié)床溫的控制

第四節(jié)床壓的控制

第五節(jié)汽溫的調(diào)整

第六節(jié)負荷的調(diào)整

第七節(jié)汽包水位的調(diào)整

第八節(jié)一、二次風(fēng)量調(diào)整

第九節(jié)回料閥風(fēng)量的調(diào)整

第十節(jié)巡檢工作

第十章循環(huán)流化床鍋爐常見的事故及處理方法

第一節(jié)事故處理原則

第二節(jié)事故緊急停爐

第三節(jié)故障停運條件（申請停爐）

第四節(jié)爐膛結(jié)焦事故

第五節(jié)預(yù)防可燃物聚積引發(fā)的爆燃事故

第六節(jié)循環(huán)流化床鍋爐耐火材料塌落事故

第七節(jié)返料器的堵塞事故

第八節(jié)冷渣器的堵塞事故

第九節(jié)“四管”泄漏事故

附錄一：閥門知識

附錄二：鍋爐金屬材料知識

附錄三：壓力（表壓力）——飽和溫度對照表

I第一章循環(huán)流化床鍋爐簡介

1第一節(jié)循環(huán)流化床鍋爐概念

|一、循環(huán)流化床鍋爐（CFBB）簡介

循環(huán)流化床（CFB）鍋爐是一種低溫區(qū)域的流化燃燒技術(shù)，燃料

的完全燃燒，靠多次循環(huán)來實現(xiàn)，由于具有燃燒效率高、污

|染小、煤種適應(yīng)性好、負荷調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點，在世界各主

|要工業(yè)國家得到大力發(fā)展和推廣應(yīng)用。作為一種新型的高效

|低污染清潔的燃燒技術(shù)，有著自身的優(yōu)點：

11、燃料適應(yīng)性強

1由于循環(huán)流化床中的燃料僅占物料的1%?3%,不需要輔助

|燃料就可以燃用任何燃料，可以燃用各種劣質(zhì)燃料及其它可

|燃物，特別包括煤肝石、高硫煤、高灰煤、高水分煤、煤

|泥、垃圾等。

，、燃燒效率高

卜盾環(huán)流化床比鼓泡床、流化床燃燒效率高，燃燒效率通常在

卜7%以上，基本與煤粉爐相當(dāng)。

3、有害物排放低

脫硫率高，循環(huán)流化床的脫硫方式是最具經(jīng)濟性的方式之

一，其脫硫率可以達到90%。氮氧化物排放低，這是循環(huán)流

|化床另外一個非常吸引人的特點。其主要原因是：低溫燃

［燒，燃燒溫度一般控制在850?900℃之間，空氣中的氮，一

|般不會生成NOx；分段燃燒，抑制氮轉(zhuǎn)化為NOx,并使部分

|已生成的NOx得到還原。

卜、燃燒強度高，爐膛截面積小

|這是循環(huán)流化床的主要優(yōu)點之一。其截面熱負荷約為3?

16MW/m2,接近或高于煤粉爐。

3、負荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)速度快

佃對于煤粉爐來說。其原因是循環(huán)流床內(nèi)床料的蓄熱能力非

I常大，不會像煤粉爐那樣低負荷時需投油槍助燃，最大的好

處在于可以壓火熱備用，熄火后可以馬上熱態(tài)啟動。循環(huán)流

|化床的負荷調(diào)節(jié)比可達(3~4)：1,其調(diào)節(jié)速率可達4?5%。

卜、燃料預(yù)處理系統(tǒng)簡單

|其燃料的粒度一般小于12mm,破碎系統(tǒng)比煤粉爐更為簡化。

|二、循環(huán)流化床鍋爐工作原理

1循環(huán)流化床鍋爐的爐膛底部，具有特制的金屬布風(fēng)板稱之為

|床，布風(fēng)板上裝置有精心設(shè)計的突起的風(fēng)帽。具有一定的溫

幟和壓力的空氣，自鍋爐布風(fēng)板下部水冷風(fēng)室向上經(jīng)過布風(fēng)

|板上的風(fēng)帽進入爐膛。在足夠的氣流速度下，將床上的床料

1和煤顆粒托起，這是因為當(dāng)氣體以一定的速度流過固體顆粒

|層時，只要氣體對固體顆粒產(chǎn)生的作用力（托浮力）與固體

;顆粒所受的外力（主要是固體顆粒所受的重力）相平衡時，

固體顆粒便會呈現(xiàn)出類似與液體狀態(tài)的現(xiàn)象一流態(tài)化現(xiàn)象。

氣固流態(tài)化很像沸騰的液體，即使大而輕的物體也能很容易

的推入沸騰狀態(tài)的氣固流化態(tài)的床層內(nèi)，并會浮在床層的表

|面上。此時即使床面發(fā)生傾斜，流化態(tài)的床層表面也會保持

1水平。此時如果有兩個床層相連，則兩個床層間會自動進行

|物質(zhì)交換，物料象液體一樣從一個床流向另一個床，并保持

1兩床之間的水平狀態(tài)。當(dāng)鍋爐爐膛床層區(qū)適當(dāng)高度上開孔

1時，固體顆粒會經(jīng)孔口噴出。處于流化態(tài)的床層物料和煤顆

|粒，相互之間發(fā)生的碰撞，不斷的交換位置，上下翻滾呈“沸

|騰”狀，此狀態(tài)下煤粒有足夠的時間與空氣、高溫床料及已然

j燒的煤粒接觸、混合。因此，新加入的煤顆粒很快被加熱并

|著火燃燒。

i循環(huán)流化床鍋爐示意圖

流化狀態(tài)下煤粒的燃燒效率很高其放熱和傳熱的速率遠大于

煤粉鍋爐。流化床是一個積聚了大量灼熱床料、蓄熱容量很

大的熱源體，對燃料的迅速著火和穩(wěn)定燃燒十分有利。一般

運行中循環(huán)流化床鍋爐床上積聚的熾熱（850?1000C）床料

中95%以上是惰性的灰渣，只有很低的可燃物含量。運行時

即使燃用發(fā)熱量很低（4000KJ/kg左右）的劣質(zhì)煤，每秒加入

爐內(nèi)的冷燃料量還不足床內(nèi)勺熱床料的1%。這些惰性床料

并不與新加入的燃料爭奪氧氣，卻對新燃料提供了強烈的加

熱條件，使新加入的燃料迅速被加熱、析出揮發(fā)份，并穩(wěn)定

著火燃燒釋放出熱量。放出熱量的一部分有用來加熱床料，

j使床內(nèi)溫度始終保持在850?1000C之間的一個穩(wěn)定水平

|上；另一部分熱量傳熱給爐內(nèi)的受熱面和加熱煙氣。這也就

|是為什么流化床鍋爐不僅能燃燒優(yōu)質(zhì)燃料，而且能穩(wěn)定燃燒

|高灰分的石煤和煤肝石及泥煤等劣質(zhì)燃料。

|第二節(jié)循環(huán)流化床鍋爐組成

1從字面理解，鍋爐就是由“鍋”+“爐”組成；循環(huán)流化床鍋爐則

|由燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)及附屬設(shè)備構(gòu)成。

|燃燒系統(tǒng):

|即所謂的“爐”，主要由爐膛、旋風(fēng)分離器、返料器等組成，

|它的任務(wù)是使燃料在爐內(nèi)進行良好的燃燒，放出熱量。

[2）爐膛。

|也叫燃燒室，是供燃料燃燒的地方。它是由爐墻和水冷壁圍

1成的空間，燃料在這種特定的空間中呈流化狀態(tài)燃燒。

B）旋風(fēng)分離器。

|旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化床鍋爐的核心部件之一。其主要作用

|是將大量的高溫固體物料從爐膛出口的氣流中分離出來。通

|過返料裝置送回爐膛，以維持燃燒室快速流態(tài)化狀態(tài)，燃料

|和脫硫劑多次循環(huán)，反復(fù)燃燒和反應(yīng)。

k）回料閥。

布置在分離器下面，它的作用是將分離器分離下來的床料送

回2爐膛中，固體顆粒的循環(huán)量決定著床內(nèi)固體顆粒濃度，

固體顆粒濃度對循環(huán)流化床的燃燒、傳熱起很大作用，保證

循環(huán)物料的穩(wěn)定流動是循環(huán)流化床基礎(chǔ)。

風(fēng)煙系統(tǒng)：

住要由引風(fēng)機、高壓流化風(fēng)機、二次風(fēng)機、一次風(fēng)機、風(fēng)

I室、風(fēng)帽、布風(fēng)板、尾部煙道、空預(yù)器等組成；?

in布風(fēng)裝置：?

I布風(fēng)裝置是鍋爐流態(tài)化燃燒的主要部件，布風(fēng)板的作用是支j

?承風(fēng)帽和隔熱層，并初步分配氣流。水冷式布風(fēng)板采用膜式?

I水冷壁管拉稀伸長形式，在管與管之間的鰭片上開孔，布置?

?風(fēng)帽。?

（2）一次風(fēng)機：I

|循環(huán)流化床鍋爐中，一次風(fēng)機是用途最多也是功率最大的一|

1個風(fēng)機，都是高壓的大容量離心風(fēng)機。一次風(fēng)機的主要作|

用：一次風(fēng)加壓后通過布風(fēng)板鑲嵌的風(fēng)帽進入爐膛，使?fàn)t膛

內(nèi)的床煤流化。

3）二次風(fēng)機：

|二次風(fēng)機主要是將鍋爐所需的助燃風(fēng)送入爐膛。1

54）引風(fēng)機：|

|引風(fēng)機是維持爐膛負壓，保證爐內(nèi)平衡通風(fēng)必不可少的設(shè)|

1備。!

|5）高壓流化風(fēng)機：|

?回料閥流化供風(fēng)的主要設(shè)備，一般為羅茨風(fēng)機。?

|6）煙氣系統(tǒng)：|

癌分離器出口的對流煙道內(nèi)布置過熱器、省煤器、導(dǎo)熱油低?

壓受熱面及空氣預(yù)熱器，降低排入大氣的煙氣溫度，提高鍋

爐效率。

1汽水系統(tǒng)：

I即所謂的“鍋”，主要由除氧器、循環(huán)水泵、省煤器、汽包、

!集中下降管、水冷壁、過熱器、聯(lián)箱等組成；它的任務(wù)是吸

|收燃料燃燒放出的熱量，使水蒸發(fā)并最后成為規(guī)定壓力和溫

1度的過熱蒸汽。

|i）汽包：

;裝在鍋爐頂部，是一個圓筒形受壓容器，其下部是水，上部

是蒸汽。它接受省煤器的來水；汽包與下降管、水冷壁、聯(lián)

箱共同組成水循環(huán)回路，并將水冷壁中產(chǎn)生的飽和蒸汽輸送

至過熱器。

\2）下降管：

|水冷壁的供水管，即汽包的水流入下降管，并通過水冷壁下

1聯(lián)箱分配到水冷壁的各上升管中去。

卜）水冷壁：

|布置在燃燒室內(nèi)四周墻上的許多平行的管子（因管內(nèi)工質(zhì)向

j上流動，也稱為上升管）。它的主要任務(wù)是吸收燃燒室中的

|輻射熱，使管內(nèi)的水汽化，蒸汽就是在水冷壁管中產(chǎn)生的。

上是鍋爐的主要蒸發(fā)受熱面。止匕外，它還起保護爐墻的作

|用0

k）過熱器：

利用煙氣的熱量將飽和蒸汽加熱成一定溫度的過熱蒸汽。

（5）省煤器：

|裝在鍋爐尾部的垂直煙道中。它是利用煙氣的熱量加熱給

|水，以提高給水溫度，降低排煙溫度，節(jié)約燃料消耗。

（7）聯(lián)箱：

1起匯集、混合和分配工質(zhì)的作用。

1鍋爐輔助系統(tǒng)：

|主要是由疏水、放水、排污系統(tǒng)，輸煤、給煤系統(tǒng)，輸灰、

|排渣系統(tǒng)，脫硫、脫硝系統(tǒng)，燃油系統(tǒng)，吹灰系統(tǒng)等組成。

快三節(jié)循環(huán)流化床鍋爐基本知識

L、流態(tài)化

當(dāng)流體自下而上通過固體顆粒層時，固體顆粒具有了流體狀

態(tài)的這一現(xiàn)象（過程）就叫流態(tài)化。

流態(tài)化現(xiàn)象最早應(yīng)用于化工領(lǐng)域。由于化工領(lǐng)域經(jīng)常將各種

反應(yīng)器叫作“床”，因此應(yīng)用流態(tài)化原理的反應(yīng)器（包括容

|器、固體顆粒、流體）就叫流化床。流化床流態(tài)化后，具有

|與流體一樣的性能，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

|（i）浮力定律：密度小于流體密度的物體會浮在床層表面

|±o

|（2）液面特性：床表面保持水乎，形狀保持容器的形狀。

!（3）小孔射流：在流化床側(cè)面開孔，流化床固體物料像流體

|一樣射流，離床層上表面越近，射流距離越小，越靠近流化

|床底部，射流距離越大，也可以從底部流出去。

|（4）連通效應(yīng)：幾個流化床底部聯(lián)通后，床層高度自動保持

|同一水平高度。________________________________________

氣固流化床類似流體的性質(zhì)還有：

1）在任一高度的靜壓似于在此高度以上單位床截面內(nèi)固體顆

粒的重量。

2）密度高于床層表面密度的物體在床內(nèi)下沉，密度小于床層

表面密度的物體浮在床面上。

口）床內(nèi)顆粒混合良好，因此，當(dāng)加熱床層時，整個床層的溫

I度基本均勻。

I流態(tài)化的分類：

I流體包括氣體和液體，兩種流化介質(zhì)所產(chǎn)生的流態(tài)化不同。

卜體作為介質(zhì)產(chǎn)生流態(tài)化是聚式流態(tài)化，液體作為介質(zhì)產(chǎn)生

上勺流態(tài)化叫散式流態(tài)化。散式流態(tài)化的特點是固體穎粒均勻

!的分布在流化介質(zhì)中，沒有成團返混的現(xiàn)象；聚式流態(tài)化是

固體顆粒不均勻的分布在流化介質(zhì)中，有明顯的成團返混現(xiàn)

象，床層中的孔隙率隨位置及時間的不同而變化。也就有了

流化床鍋爐中常說的氣泡相和乳化相的名詞。

懷同風(fēng)速下的流態(tài)化特征：

j氣固流態(tài)化依據(jù)流化風(fēng)速的不同可以分為以下幾種床態(tài)（見

|圖1-1）：

|固定床、移動床、鼓泡床、湍流流化床、快速流化床、氣力

1輸送床等。

i.固定床

當(dāng)氣流速度較小對固體顆粒層產(chǎn)生的吹托力小于固體顆粒層

的自身重量時，氣流在顆粒的縫隙是流過，所有固體顆粒呈

靜止?fàn)顟B(tài)。

2.移動床

當(dāng)風(fēng)速逐漸增加到能吹托起夾在大顆粒之間較小顆粒時，由

于小顆粒的被風(fēng)吹動發(fā)生位移，大顆粒在小顆粒的“潤滑”下

也隨之移動，這個狀態(tài)就是移動床。這種床態(tài)的特點是，床

層在氣流的作用下，有所松動但床體膨脹不明顯，也就是說

床層內(nèi)還沒有大的氣泡聚集。這種床態(tài)存在于循環(huán)流化床鍋

爐的回料系統(tǒng)中如料腿中甚至上升段中，因為回料器中的固

體顆粒粒徑相近且小，所需的風(fēng)速不大時就可以具有流體的

特征，把循環(huán)物料送入爐膛。而在“寬篩分”大床內(nèi)，這種床

態(tài)是不能長時間的存在的，因為大顆粒移動性差，燃燒放出

的熱量難以被帶走，長時間的運行，就有可能造成低溫結(jié)

焦。

3.鼓泡床

當(dāng)氣流產(chǎn)生的吹托力等于固體顆粒層所產(chǎn)生的重力時，固體

顆糧層被氣流完全托起，整個固體顆粒層的重量不再靠布風(fēng)

板來支撐，床層內(nèi)的氣流在上升過程中逐漸匯聚成大的氣

泡，直至達床層表面時破裂，看上去就像水沸騰一樣這個時

候的床態(tài)我就叫鼓泡床或者沸騰床。

這種床態(tài)下由于氣流速度和固體顆粒的重力相同，只有少量

的細小顆粒在氣泡達床層表面破裂時被揚析和夾帶至稀相

區(qū)，循環(huán)物料很少，密相區(qū)和稀相區(qū)的界限很清晰。

4.紊（湍）流流化床

繼續(xù)加大風(fēng)速，細小的顆粒被高速的一次風(fēng)大量的揚析和夾

帶并伴有劇烈的顆粒團返混的現(xiàn)象，密相區(qū)和稀相區(qū)的界限

不再清晰，形成一個密相區(qū)到稀相區(qū)的一個過渡區(qū)，這種床

態(tài)就是湍流流化床，此時的氣流速度為床料終端速度。

5.快速流化床

在湍流床的基礎(chǔ)上繼續(xù)加大風(fēng)速，床內(nèi)不再匯聚形成氣泡，

固體顆粒層中的氣泡相和乳化相消失，固體顆粒被氣流均勻

帶出床層。此時氣流速度大于固體顆粒的終端速度，床層表

面彌散消失，形成快速流化。床內(nèi)顆粒濃度呈上稀下濃狀

態(tài)。循環(huán)流化床的上升段屬于快速流化床。

j循環(huán)流化床鍋爐的流化狀態(tài)是處于湍流流化床和快速流化床

I之間，在低負荷運行時應(yīng)該在鼓泡床狀態(tài)，如啟動過程中

I等。

：6.氣力輸送：

|隨著氣流速度的繼續(xù)增大，將使延整個爐膛高度上兩項混合

|物的密度更趨均勻，形成“稀相流態(tài)化”。稀相流態(tài)化下大量

扁體顆粒被氣流帶出爐膛，此時如不及時補充床料，床中全

部顆?？梢员淮悼?，快速流化被破壞而進入“氣力輸送''狀

態(tài)；氣力輸送狀態(tài)在循環(huán)流化床鍋爐中的密相區(qū)沒有此狀。

|二、循環(huán)流化床鍋爐的各個燃燒區(qū)域所處的狀態(tài)

11）密相區(qū)一般的處于湍流床，甚至鼓泡床狀態(tài)，因為大的固

|體顆粒多數(shù)在床層的下部；

■）過渡區(qū)的處在快速流化床狀態(tài)；

13）稀相區(qū)處在氣力輸送狀態(tài)；

卜）回料器一般是鼓泡床，或者是移動床狀態(tài)，處于何種狀態(tài)

|取決于風(fēng)速的高低。5）尾部煙道內(nèi)基本上是氣力輸送了。

1三、不正常的流態(tài)化

卜溝流

|一次風(fēng)速在未達到臨界流速前，氣流被布風(fēng)板、床料等壓阻

卜當(dāng)，但是由于固體顆粒層內(nèi)的固體顆粒的大小、空隙率等不

!均勻，也就形成床層各處對風(fēng)的阻力大小不同，這時候大量

I的空氣被送入風(fēng)室，它們就會從阻力小的地方穿過料層，而

|其它地方仍處于固定床狀態(tài)，這種現(xiàn)象就是溝流。因為上述

I的原因，鍋爐在鋪完床料做流化試驗時先用大風(fēng)量對床料吹

:動幾分鐘，然后降下來進行最低流化風(fēng)量的測定，這樣做的

目的是使床內(nèi)的大小顆粒均勻分布。溝流分兩種：局部溝

I流、貫穿溝流。

卜、節(jié)涌

I床料在被流化過程中，流化風(fēng)在床層內(nèi)由底部自下而上運動

I時，到達一定高度時會聚集形成大的氣泡或氣墊，當(dāng)氣泡上

I升到一定程度破裂，被氣泡托住的床料，就會坍塌下來，這

I就是節(jié)涌。特點是存在較大的有規(guī)律的壓力波動。這種現(xiàn)象

I容易發(fā)生在顆粒度均勻而狹小的容器內(nèi)，也就是說在循環(huán)流

卜化床鍋爐的返料器可能會出現(xiàn)這種情況；這就是返料器，供

I風(fēng)異常造成的，會直接造成床壓增大。

3、分層

I床料在流化過程中較大的顆粒由于自身的重量決定了它們只

I能停留在床層的底部，相反細小的顆粒停留在上部，也就是

存在上部床料呈現(xiàn)流化狀態(tài)而下部床料不流化或下部只停留

在移動床狀態(tài)，這種現(xiàn)象就是分層。這種現(xiàn)象往往存在于運

行時間長的循環(huán)流化床鍋爐中會發(fā)生，剛啟動的鍋爐存在的

I時候少，除非鋪的床料顆粒度懸殊太大。為避免這種現(xiàn)象發(fā)

I生的在運行當(dāng)中，鍋爐設(shè)計了事故放渣管，其實它的另一個

“乍用是用來排除沉淀循環(huán)流化床鍋爐床層中的大顆粒床料。

I因為連續(xù)排渣排出去的多是些細小的顆粒，因為大顆粒的流

I動性較細顆粒小。事故放渣管（定期放渣管）可以排除爐子

］中的大渣，但是排渣時的開度，需要做調(diào)解的，當(dāng)有細渣流

I出時關(guān)閉，等幾分鐘后薦打開，或者就提高一次流化風(fēng)加大

!大顆粒床料的流動性——升壓排渣法。

I四、臨界流化風(fēng)量

臨界流化風(fēng)量是循環(huán)流化床鍋爐能否正常運行的關(guān)鍵數(shù)據(jù),

是運行過程一次風(fēng)機的下限風(fēng)量。

1、臨界流化風(fēng)量的概念

i循環(huán)流化床鍋爐中同一料層厚度下，不同的流化風(fēng)量就有不

!同的流化狀態(tài)，如固定床、移動床、鼓泡床等，而移動床的

|風(fēng)量能不能作為最低流化風(fēng)量呢？很顯然那是不行的，因為

|移動床狀態(tài)時小顆粒流化但是床內(nèi)的一些大的顆粒基本沒有

|動可以說是在原地踏步所以不能作為最低流化風(fēng)量，只有大

1顆粒完全流化起來時的風(fēng)量才能作為最低流化風(fēng)量，這就有

|了最低流化風(fēng)量的概念：

悒體顆粒層從固定床轉(zhuǎn)變?yōu)楣呐荽驳娘L(fēng)量就是最低流化風(fēng)

|量。相對應(yīng)的風(fēng)速也就是最低流化風(fēng)速。

腦界流化風(fēng)量以前的狀態(tài)固體顆粒層完全由布風(fēng)板支撐（固

定床）或者不完全由布風(fēng)板支撐（移動床時細顆粒由風(fēng)托

起），而完全流化后固體顆粒層就由一次風(fēng)完全托起布風(fēng)板

不在對固體顆粒產(chǎn)生支撐，這個時候再加大風(fēng)量固體顆粒層

的流化高度增加但是對風(fēng)的阻力不變，所增加的風(fēng)只是克服

|了布風(fēng)板及風(fēng)帽的阻力（見上圖）。

|最佳流化風(fēng)量：

|保證床料流化，使?fàn)t膛內(nèi)上中下床溫一致，并且能滿足鍋爐

I負荷需要的最小流化風(fēng)量。

2、臨界流化風(fēng)量的確定

|最低流化風(fēng)量的確定通常有2種。

卜）火鉤探測:__________________________________________

I利用火鉤子或著火耙子等工器具送入床料之后剛好能探到風(fēng)

幗時，就可以做好相關(guān)參數(shù)的記錄，一次風(fēng)機擋板開度、風(fēng)

I機電流、風(fēng)量、風(fēng)室壓力、料層壓力等。

卜）沸騰法：

住床料鋪好之后開啟一次風(fēng)機加大風(fēng)量然后把風(fēng)減下來，減

I風(fēng)至鼓泡床狀態(tài)，記下各項參數(shù)，投上風(fēng)機連鎖然后拉掉引

:風(fēng)機連跳一次風(fēng)機觀察床料的平整度，若不平有凹凸不平的

現(xiàn)象時說明有流化不好的地方，若平整說明風(fēng)量適當(dāng)。這種

方法的缺點是看不出大多少，也看不出小多少，這種方法一

般的同第一種方法結(jié)合起來用，即火鉤探測之后再看料平。

I也有的機組就憑調(diào)試所給的料層阻力曲線來找最低流化風(fēng)量

I的，這就要每次所鋪的床料顆粒度及平均粒度還有干濕度必

恢相差不大的，否則因為流化風(fēng)量偏差大，會造成循環(huán)流化

I床鍋爐的燃燒事故——結(jié)焦，所以為了循環(huán)流化床鍋爐的正

I常運行，每次啟動前都做最低流化風(fēng)量的流化試驗。

3、熱態(tài)、冷態(tài)下的臨界流化風(fēng)量

|我們在做最低流化風(fēng)量試驗時，一次風(fēng)是冷態(tài)、床料也是冷

|態(tài)，而正常運行時一次風(fēng)是熱態(tài)，床料也是熱態(tài)，即：

|D氣體溫度升高其本身的粘滯性增強對固體顆粒的吹托力也

旭強。

卜）床料溫度提高床料對風(fēng)的阻力減小，也就是說熱態(tài)的床料

|所需的流化風(fēng)量比冷態(tài)時要小。所以影響的結(jié)果是熱態(tài)時的

|所需流化風(fēng)量（指體積流量）比冷態(tài)時要小，熱態(tài)所需的風(fēng)

|量為冷態(tài)40?50%,但是我們正常運行時考慮到安全性及燃

j燒所需空氣量等原因，風(fēng)量是不敢也不可能減到冷態(tài)時的40

卜50%,這個我們大家得注意。

|4、影響流化風(fēng)量的因素

il）料層的平均粒徑寬篩分顆粒定義：

I循環(huán)流化床（氣固流化床）床料中的顆粒通常是料徑由小到

I大的寬篩分布，由于顆粒的直徑不同，其流動工況和規(guī)律也

I各不相同。這樣就需要示出顆粒大小的分布規(guī)律，利用此規(guī)

卜聿來研究兩相流動和燃燒，或者把分散相顆粒直徑示平均

I值，以平均直徑來代表分散相顆粒群的運動規(guī)律，粒徑的分

!布規(guī)律是一個重要特性。平均粒徑的增大，固體顆粒層對風(fēng)

產(chǎn)生的阻力也就越大，所以循環(huán)流化床鍋爐的床料對粒徑及

粒徑的分布有著一定的要求。不僅顆粒粒徑分布對流態(tài)化性

能有較大的影響，不同的粒徑分布以及氣固密度差也對流態(tài)

“七性能有較大影響，即較粗的顆粒和較細的顆粒的流態(tài)化狀

|態(tài)是有很大差異的。根據(jù)在常溫、常壓下對一些典型固體顆

卜立的氣固流態(tài)化特性的分析，提出了一種顆粒分類法。依照

歸種分類法，所有固體顆粒均可分成A、B、C、D四類。依

|據(jù)顆粒的直徑dp,顆粒密度/P與流化氣體密度pg的差值所

|作的流態(tài)化顆粒分類如下圖所示。

[1）C類顆粒：粒度很細，一般均小于20pm,顆粒間相互作用

|力很大，屬于很難流態(tài)化的顆粒。由于這種顆粒相互粘著力

|大，因此當(dāng)氣流通過這種顆粒組成的床層時，往往會出現(xiàn)溝

|流現(xiàn)象。

卜）A類顆粒：粒度較細，一般為20?90pm,這類顆粒通常很

|易流化，并且在開始流化至開始形成氣泡之間一段很寬的氣

|速范圍內(nèi)，床層能夠形成均勻的散式流化狀態(tài)。

3）B類顆粒：中等粒度，典型的粒度范圍為90?650pm,具有

他好的流化性能。流化床常用的石英砂即屬典型的B類顆

卜立，此種顆粒在流化風(fēng)速達到臨界流化速度后即發(fā)生鼓泡現(xiàn)

1象。

j4）D類顆粒：較大的粒度和密度，并且在流化狀態(tài)時顆?；靑

1合性能較差，大多數(shù)燃煤流化床鍋爐內(nèi)的床料及燃料顆粒均|

|屬于D類顆粒。j

1在實際的循環(huán)流化床鍋爐中，往往同時存在A、B、C、D四，

1種顆粒。加入爐內(nèi)的煤粒和石灰石的粒徑隨著燃燒反應(yīng)和脫!

|硫反應(yīng)的進行，也在不斷地變化中。粗細顆粒的良好搭配，|

暗時反而會使流化效果變好，此時細顆粒會在大顆粒之間起|

到一種“滾珠潤滑”的作用。

帆如，某些工業(yè)試驗結(jié)果表明，添加平均粒徑比煤的平均粒|

|徑小的石灰石后，循環(huán)流化床鍋爐中的流化效果會有較明顯|

|的改善。：

2）料層厚度：

由于循環(huán)流化床鍋爐實際運行時，料層粒度不一致（寬篩

分），因此在寬篩分的床料中，顆粒粒徑懸殊較大，導(dǎo)致料

層厚度越大所需的臨界流化風(fēng)量也就越大，不同的料層厚度

就有不同的流化風(fēng)量。

3）固體顆粒的密度：

不同的固體顆粒對風(fēng)的阻力是不相同的，如褐煤對風(fēng)的阻力

500~600Pa/100mm,煙煤800Pa/100mm,煤砰石1100Pa

/100mm,我們在運行中可以選擇800Pa/100mm來估計床層

的靜止的床層高度。

4）流體的運動粘度：

如床溫增高時，臨界流速減小。

五、循環(huán)流化床的基本概念

1）物料：

1也稱為床料，即：鍋爐運行過程中，在爐膛及循環(huán)系統(tǒng)（分

I離器，立管，回料系統(tǒng)等）內(nèi)燃燒或載熱的固體顆粒，稱為

I物料。

b）料層差壓：循環(huán)流化床鍋爐中風(fēng)室壓力與密相區(qū)上層壓力

I之間的差值，包含布風(fēng)裝置的阻力在內(nèi)。

I料層差壓是表征流化床料層高度的物理量，一定的料層高度

1對應(yīng)一定的料層差壓。

因為在流化狀態(tài)下，流化床的料層差壓，同單位面積上布風(fēng)

板上流化物料的重力與流化床浮力之差大約相等，對于正在

運行的流化床鍋爐，根據(jù)燃用煤種和料層差壓來估算料層厚

度是十分有用的。通常所說的床壓是指爐內(nèi)物料流化狀態(tài)下

I形成的密相區(qū)靜壓差，它直接反應(yīng)爐內(nèi)密相區(qū)物料高度情

I況，具體是風(fēng)室壓力同布風(fēng)裝置阻力的差值。循環(huán)流化床正

|常運行的床壓一般控制在6?12KPa。料層差壓對流化床鍋爐

|的穩(wěn)定運行有很大影響，料層過薄，料層容易吹穿而產(chǎn)生溝

|流，流化不均而引起局部結(jié)渣，難以形成穩(wěn)定的密相區(qū)，同

|時還會造成放渣含碳量高，燃燒不完全，增加了灰渣熱損

［失。料層過厚會增加風(fēng)機壓頭，氣泡增大，揚析夾帶量增

|大，流化質(zhì)量下降，底部大顆粒物料沉積，危及安全運行，

|風(fēng)機電耗增加，鍋爐效率下降。因此，料層厚度應(yīng)維持在適

當(dāng)?shù)姆秶?，一般認為600?800mm左右為好。

b）風(fēng)室壓力（靜壓）：

|不同廠家料層差壓的測量方式不同，一般采用風(fēng)室靜壓，作

|為參照，風(fēng)室靜壓等于布風(fēng)機阻力加料層阻力。在冷態(tài)試驗

j中測定不同風(fēng)量下的布風(fēng)板阻力，運行中可以通過風(fēng)室靜

I壓，估算料層差壓和料層厚度。對叱13mm的物料，為保證

最低流化風(fēng)量，風(fēng)室靜壓要控制在7?8KPa以上，這時對應(yīng)

1的料層差壓為正常運行料層控制的最小值。

k）爐膛差壓：

|密相區(qū)上部壓力與爐膛出口壓力的差值。爐膛差壓表征流化

1床上部懸浮物料濃度的量，是一個反映稀相區(qū)物料濃度的參

|數(shù)。爐膛上部空間一定的物料濃度，對應(yīng)一定的爐膛差壓，

|對于同一煤種爐膛上部物料濃度增加，爐膛差壓值越大，爐

|膛差壓與鍋爐循環(huán)灰量成正比。流化床內(nèi)物料粒子濃度是決

恒爐膛上部蒸發(fā)受熱面?zhèn)鳠釓姸鹊闹饕蛩刂?，放熱系?shù)

|隨粒子濃度成直線關(guān)變化。因此，鍋爐爐膛差壓越高，鍋爐

1循環(huán)灰量越大，將有更多的循環(huán)灰被帶到爐膛下部懸浮段參

|加二次燃燒，鍋爐出力也就越大。對于同一煤種，物料濃度

|增加，爐膛差壓值增大，對爐膛上部蒸發(fā)受熱傳熱強度越

大，鍋爐出力越強，反之鍋爐出力越弱。一般爐膛差壓控制

在500Pa?2000Pa之間。此外，爐膛差壓還是監(jiān)視返料器是

否正常工作的一個參數(shù)。循環(huán)流化床鍋爐密相區(qū)中，燃料燃

燒在密相區(qū)的燃燒熱，有一部分由循環(huán)系統(tǒng)的返回料來吸

1收，帶到爐膛上部放熱，才能保持床溫的穩(wěn)定，如果循環(huán)量

|偏小，就會導(dǎo)致密相區(qū)放熱過大，流化床溫度過高，無法增

加給煤量，帶不上負荷，因止匕，足夠的循環(huán)灰量是控制床溫

|的有效手段。在鍋爐運行中，如果物料循環(huán)停止，則爐膛差

|壓會突然降低，因此在運行中需要特別注意?？刂茽t膛差壓

|主要靠調(diào)整循環(huán)灰量來實現(xiàn)，當(dāng)循環(huán)灰量少，爐膛差壓小，

!床溫偏高，不能滿足負荷的需要時應(yīng)適當(dāng)增加一次風(fēng)量及給

煤量，這樣爐膛上部顆粒濃度增加，燃燒份額也得到增加，

水冷壁的吸熱量增加，旋風(fēng)分離器入口物料濃度增加，物料

循環(huán)量增加，負荷增加。有時候燃料含灰量高，循環(huán)量逐漸

增大，1011床溫過低燃燒無法維持，這時應(yīng)放掉一部分循環(huán)

I灰，來降低爐膛差壓。

卜）物料的循環(huán)倍率：

I循環(huán)流化床鍋爐中反應(yīng)物料量的一個參數(shù)，常用的表述是單

I位時間內(nèi)物料的循環(huán)量與單位時間內(nèi)入爐燃料量的比值。循

I環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)倍率一般在40?100之間。循環(huán)倍率對

|循環(huán)流化床鍋爐運行的影響很大，主要影響爐膛下部的熱量

|平衡（即床溫）和爐膛上部水冷壁管的傳熱強度（即鍋爐負

|荷）。在實際運行中，可以通過一定的燃燒調(diào)整手段調(diào)節(jié)循

|環(huán)倍率。

卜）內(nèi)循環(huán)：

|循環(huán)流化床鍋爐中物料在到達爐膛出口之前，在自身重力的

1作用下，返回爐內(nèi)的物料循環(huán)成為內(nèi)循環(huán)。循環(huán)流化床內(nèi)運

動的一個特點是顆粒的聚集和團聚作用，這些聚集的顆粒團

由于重量增加體積增大，有較大的自由沉降終端速度，在一

定的氣流速度下，大顆粒團不是被吹上去，而是逆著氣流沿

著爐墻向下運動。這些顆粒團在下流過程中，氣固間產(chǎn)生較

|大的相對速度，然后被上升的氣流打散成細顆粒，細顆粒又

|被氣流帶動從爐膛中心運動，在上升過程中再聚集成顆粒

|遠，沿著四周爐墻沉降下來，這種顆粒團在爐內(nèi)不斷聚集、

卜沉、吹散、上升、再聚集的現(xiàn)象，稱為內(nèi)循環(huán)。

|7）外循環(huán)：

卜盾環(huán)流化床鍋爐中部分物料飛出爐膛后，被分離器捕捉后通

1過回料閥重新返回爐膛的物料循環(huán)過程成為外循環(huán)。

卜）流化速度：

流化速度一般是指假設(shè)床內(nèi)沒有床料時空氣通過爐膛的速

度，也叫空塔速度或表觀速度。用u0表示，單位為m/s,

即：uO=QA其中：Q：空氣或煙氣體積流量m3/s。A：爐膛

!截斷積m2。

|9）揚析：

|當(dāng)氣流穿過由各顆粒直徑的混合物組成的流化床層時，一些

|終端速度小于床層表觀氣流的細粒子將陸續(xù)被上升氣流帶

|走，這一過程稱為揚析。揚析是流化氣體在多組分（寬篩

1分）床層中有選擇性地夾帶出細粉顆粒的過程。

卜0）攜帶：

|由于氣泡上升到床層表面時，會將氣泡頂部和尾部的顆粒帶

|入上方，離開床區(qū)的氣流會攜帶一些懸浮的顆粒，即：氣體

|從床層中帶走顆粒的現(xiàn)象稱為攜帶。

|11）邊壁效應(yīng)：

|即流化床中心部位氣流速度快，物料由中心部向上運動，靠

四周墻壁速度慢，物料沿邊壁下落返回床內(nèi)而形成爐內(nèi)循環(huán)

流化運動形態(tài)。

12）中位徑（d50）：

|假定有一篩網(wǎng)，顆粒利用其過篩時，篩上殘留物與篩下物質(zhì)

|量正好相等（即各占50%）的篩孔直徑。

|13）蒸汽鍋爐的參數(shù)：

|是指鍋爐的容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度和給水溫度。

|鍋爐容量：

|指鍋爐每小時的最大連續(xù)蒸發(fā)量，又稱額定容量和額定蒸發(fā)

|量。單位為t/ho

蒸汽參數(shù)：

指過熱器出口處的蒸汽壓力和溫度。壓力單位為MPa,溫度

單位。C。給水溫度：是指進入省煤器入口聯(lián)箱的溫度，單位

℃o

j六、循環(huán)流化床鍋爐運行時需要監(jiān)視的參數(shù)

「燃燒系統(tǒng)

il）床溫：

;燃燒密相區(qū)內(nèi)流化物料的溫度，直接關(guān)系到鍋爐的安全穩(wěn)定

|運行。床溫高容易結(jié)焦，密相區(qū)下部床溫一般不得高于

|950℃,否則會造成爐膛床面結(jié)焦，最低溫度不低于650C,

否則燃燒不穩(wěn)容易造成尾部對流煙道飛灰可燃物含量增高，

產(chǎn)生煙道再燃燒，同時爐膛負壓波動較大，極易造成分離器

堵塞。

卜）床壓：

j是密相區(qū)物料厚度的反應(yīng)，物料的厚度同跟風(fēng)的阻力有著一

怕的對應(yīng)關(guān)系，可以算出料層的厚度。正常運行中床壓一般

忸求3?5Kpa左右（根據(jù)鍋爐說明書及流化試驗來確定），

|床壓過低，循環(huán)灰量（內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)）不夠，密相區(qū)的燃

|燒的放熱，會出現(xiàn)高床溫低負荷的現(xiàn)象；床壓過高，一次風(fēng)

|量不增加可能會出現(xiàn)流化不良的現(xiàn)象，造成結(jié)焦的燃燒事

|故，提高一次風(fēng)量會增加一次風(fēng)的電耗，增加廠用電。

,）氧量：

|氧量控制則是鍋爐經(jīng)濟運行的關(guān)鍵，反映了風(fēng)、料配比是否

適當(dāng)。氧量測點裝在省煤器后煙道內(nèi)。

U）一次風(fēng)量：

I一次風(fēng)量決定鍋爐床煤流化質(zhì)量，是爐內(nèi)熱量的主要攜帶介

I質(zhì)，決定著鍋爐帶負荷的能力；還可調(diào)節(jié)爐內(nèi)床溫，因此，

卜次風(fēng)量的監(jiān)控是循環(huán)流化床鍋爐安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行的

［關(guān)鍵1

n）爐膛差壓:__________________________________________

I爐膛差壓反映稀相區(qū)燃燒份額的多少，燃燒份額少表現(xiàn)為爐

I膛上部煙溫低，原因是返料量過低或返料不暢，嚴(yán)重時料床

I溫度高；稀相區(qū)燃燒份額高時，表明循環(huán)灰量高，過高時容

I易造成鍋爐的金屬及非金屬構(gòu)件的磨損。

I燃燒份額、返料系統(tǒng)遠行是否合理可從下面參數(shù)觀察：

卜.分離器進、出口煙溫：

;分離器出口煙溫高于分離器入口煙溫時，說明鍋爐燃燒反應(yīng)

靠后，即燃燒點后移，會造成主蒸汽溫度超溫的，同時，有

可能造成分離器內(nèi)燃燒份額加大，分離器過負荷，造成分離

器堵塞。

|b.返料溫度：通過返料器送回到燃燒室中的循環(huán)灰的溫度，

怕可以起到調(diào)節(jié)料層溫度的作用，返料溫度不能高于850℃

|（各廠燃料不同溫度不盡相同），否則可能造成返料器堵

恢。

卜.分離器錐體壓力：分離器錐體壓力正常運行時應(yīng)為負壓狀

|態(tài)，運行中該點有變正趨勢時，需要調(diào)整燃燒及燃料的配

|比，降低外循環(huán)的回料量。

汽水系統(tǒng)

|汽水系統(tǒng)的參數(shù)按照鍋爐運行規(guī)程的要求進行監(jiān)視，主要監(jiān)

|視的參數(shù)有：

|汽包水位、主汽壓力、主汽溫度、給水壓力、給水流量等。

卜、輔機

1輔機主要監(jiān)視參數(shù)有：

I電流、軸承溫度、軸承振動、輔機轉(zhuǎn)速等。

|第二章燃燒系統(tǒng)典型循環(huán)流化床鍋爐燃燒流程：

|煤和脫硫劑送入爐膛后，迅速被大量惰性高溫物料包圍，著

i火燃燒，同時進行脫硫反應(yīng)，并在上升煙氣流的作用下向爐

膛上部運動，對水冷壁和爐內(nèi)布置的其他受熱面放熱。粗大

粒子進入懸浮區(qū)域后在重力及外力作用下偏離主氣流，從而

貼壁下流。氣固混合物離開爐膛后進入高溫旋風(fēng)分離器，大

I量固體顆粒（煤粒、脫硫劑）被分離出來回送爐膛，進行循

1環(huán)燃燒。未被分離出來的細粒子隨煙氣進入尾部煙道，以加I

I熱過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，經(jīng)除塵器排至大氣。I

|第一節(jié)燃料;

|煤的成分|

|煤的成分可分為化學(xué)成分和工業(yè)分析成分。|

|煤的化學(xué)成分：碳C、氫H、氧O、硫S、氮N、水H2O和|

|灰組成。|

j工業(yè)分析成分：發(fā)熱量Q、固定碳FC、揮發(fā)分V、水分M|

1和灰分A組成。|

2、煤的化學(xué)成分

碳在煤中的含量約為15~80%,是供燃燒的主要成分，也是決

定煤質(zhì)優(yōu)劣的重要因素。氫也是一種可燃成分，在煤中的含

量約為1~4%,煤的生成年限越短，其含量就越高。硫在煤|

1中的含量約為1?3%,煤中的硫由有機硫和無機硫組成，其1

|中的有機硫可以燃燒放熱，并生成SO2氣體。但由于SO2氣j

|體溶于水會生成亞硫酸會腐蝕鍋爐尾部受熱面和污染環(huán)境，|

|是一種有害成分。氧在煤中的含量很少，一般不超過1%,|

1氧可以助燃，本身不燃燒放出熱量。氮不可燃，在煤中的含|

|量只占1%左右。|

3、煤的工業(yè)分析成分1）發(fā)熱量Q（kJ/kg）：|

是指1kg煤完全燃燒所放出的熱量，又稱熱值。發(fā)熱量分高|

位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量，兩者的區(qū)別是燃燒產(chǎn)物中全部水分［

凝結(jié)成水放出的汽化潛熱，高位發(fā)熱量包括；低位發(fā)熱量不|

包括，因而高位發(fā)熱量數(shù)值大一些。因為排煙溫度比較高

(110?160C),煙氣中的水蒸氣通常不會凝結(jié)成水，鍋爐

燃燒計算采用的是低位發(fā)熱量(我國)。為了計算發(fā)電廠的

|煤耗，規(guī)定低位發(fā)熱量為29310kJ/kg(7000k/kg)的煤為標(biāo)

旭煤。

,)固定碳FC(%)

|煤中的揮發(fā)分、水分及灰分扣除后，剩下的就是固定碳。1kg

|碳完全燃燒后會放出33.44MJ的熱量，固定碳含量高，煤的

限熱量也就高。

3)揮發(fā)V(%)：

|當(dāng)煤在隔絕空氣的條件下加熱，首先是水分蒸發(fā)。當(dāng)溫度升

I高到100C以上時，其有機物質(zhì)分解成各種氣體揮發(fā)出來

I(CmHn、H2、CO等)，這些揮發(fā)出來的氣體，稱之為揮發(fā)

份。它不包括煤中的水分。揮發(fā)分是煤的一個重要特性指

標(biāo)，對鍋爐的運行影響較大。揮發(fā)分含量高，煤著火濕度則

較低；揮發(fā)分含量越低，煤越難于著火燃燒。如褐煤，揮發(fā)

分高達40%以上，煤的揮發(fā)分易析出，只要加熱到180℃左

|右就開始著火燃燒。無煙煤，其揮發(fā)分含量在10%以下，煤

|要加熱到400C左右，揮發(fā)分才析出著火燃燒。

：4)水分M(%)：

j煤的水分分內(nèi)在水分(固有水分、分析水分)和外在水14分

1(外部水分)，固有水分是植物體在碳化過程中已經(jīng)存在

|的，其含量不大，只有5%左右。而外在水分則是煤在開

鼎、運輸和儲存過程由外部帶入煤中的水分，其含量變化比

較大，可以由百分之幾至百分之幾十，兩部分之和叫全水

分。

5)灰分A(%)：

I灰分是燃料燃燒后形成的殘渣，來自燃料中的礦物質(zhì)。含量

I過多，不但降低了燃料的發(fā)熱量，增加了灰渣的運輸和處理

帆用，同時飛灰還會造成受熱面積灰，影響傳熱和瀉染環(huán)

1境。如果灰中氧化鐵FeO、氧化鉀K2O和氧化鈉Na2O的成

j分較多的話，會使灰的熔點溫度很低，大約為1000C,一般

|灰的熔點溫度在1200?1500C之間。

|煤的分類

按照煤中揮發(fā)分的含量、發(fā)熱量及灰的成分，煤一般分為：

1）無煙煤：

含碳量在50%以上，發(fā)熱量20000?32500kj/kg,高于其他煤

的，揮發(fā)分＜10%,不易著火燃燒，燃盡也不易；由于其在燃

|燒過程中析出的可燃氣體少，不會產(chǎn)生大量的煤煙，所以稱

|為無煙煤。無煙煤表面呈明亮的黑色光澤，質(zhì)地暈硬，相對

卜密度也較大。

12）煙煤：

;含碳量在30%~60%,揮發(fā)分含量在20%~40%,發(fā)熱量

[14000?29000kJ/kg,低于無煙煤，燃燒時產(chǎn)生大量的煤煙，

|易著火，也易結(jié)焦，適用于鍋爐燃燒和冶煉。表面呈灰黑

|色，有光澤，質(zhì)地較松軟。

3）貧煤：

貧煤的性質(zhì)介于無煙煤和煙煤之間，含碳量在50%左右，揮

|發(fā)分含量在10%?20%,發(fā)熱量較煙煤低。貧煤表面灰黑，無

|光澤，不易點燃，火苗也較短。

k）褐煤：

|碳化程度較淺，含揮發(fā)分40%以上，揮發(fā)分的析出溫度低，

|易于點火，灰分，水分含量較高，含碳量30%左右，發(fā)熱量

|低，一般8000?17000kj/kg。褐煤表面呈棕褐色，少數(shù)呈黑

I色，質(zhì)脆易風(fēng)化，易自燃，在運輸和儲存時應(yīng)采取相應(yīng)措

1施，以防發(fā)生自燃現(xiàn)象。

卜）石煤和煤砰石：

I石煤是含灰分特別高，且灰和碳的結(jié)合較均勻；而煤肝石是

I夾帶有大量肝石和礦物雜質(zhì)的煤。它們的含碳量都較低，含

|灰量達50%以上，發(fā)熱量只有8360kJ/kg左右，一般的鍋爐

|不能燃用，只有流化床鍋爐才能燃燒。

5、灰的性質(zhì)

主要指煤的熔化性和燒結(jié)性，熔化性影響爐內(nèi)的運行工況；

燒結(jié)性影響在對流受熱面的積灰性能。

1.溫度指標(biāo)

1）變形溫度tl：灰錐變圓或開始傾斜的溫度；

卜軟化溫度t2：錐頂彎至錐底或萎縮成球形的溫度；

3）熔化溫度t3：灰錐呈液體狀態(tài)能沿平面流動。

12.灰熔性

[1）易熔性灰分：12Vl200℃；15

12）可熔性灰分：t2=1200-1425℃；

3）難熔性灰分：t2>1425℃。

為防止鍋爐結(jié)焦，一般要求爐膛設(shè)計溫度低于t2溫度

il00-150℃o

[灰分的燒結(jié)性：

|灰分在高溫對流受熱面生成高溫?zé)Y(jié)性積灰的能力。燒結(jié)性

1和熔化性沒有直接的關(guān)系，但是和灰分的成分有關(guān)。堿性物

|質(zhì)含量多，燒結(jié)性越強。________________________________

:第二節(jié)相關(guān)名詞解釋

卜）燃燒:是指燃料中的可燃物（C、H、S）與空氣中的氧發(fā)

|生強烈放熱的化學(xué)反應(yīng)過程。按燃燒程度不同，燃燒分完全

|燃燒和不完全燃燒兩種。

卜）理論空氣量：燃料燃燒計算中，每千克燃料或每立方米

1（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）燃料完全燃燒所需的空氣量，稱為理論空氣

量，單位是m3/kgo

3）實際空氣量：燃料燃燒時，實際供給的空氣量稱為實際空

氣量。在鍋爐燃燒中，考慮到實際技術(shù)水平，一般不可能使

|燃料中的可燃元素與空氣中的氧，一個不漏地相化合，而達

1到完全燃燒。為了盡可能地使可燃物都能燒掉，實際供給燃

卜斗燃燒的空氣量要大于理論空氣量，以使燃料中的可燃成分

1在燃燒過程中都有機會得到氧氣，而達到完全燃燒。

,）過量空氣系數(shù)：燃料燃燒時，實際供給的空氣量與理論空

|氣量之比稱過量空氣系數(shù)，以a表示，流化床鍋爐爐膛的過

|量空氣系數(shù)=

：5）燃料燃燒后煙氣中的成分：燃料完全燃燒時，煙氣的成分

|是：CO2,SO2,H2O,N2和02等。燃料在不完全燃燒時，

除了上述外，還有少量的CO,H2,CmHn等。此外，煙氣

中尚有微量SO3和NOx,它們都對環(huán)境造成污染。其中SO3

|還是低溫腐蝕的主要因素。

|6）鍋爐機組熱平衡及熱效率：

|送入鍋爐的熱量應(yīng)等于鍋爐輸出的熱量，這種關(guān)系稱為鍋爐

j熱平衡。用公式表示即為熱平衡方程：Qr=

：Ql+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6kJ/kg式中Or：輸入熱量；Q1：有

：效利用熱量；Q2：排煙熱損失；Q3：化學(xué)末完全燃燒熱損

|失；Q4：機械未完全燃燒熱損失；Q5：散熱損失；Q6：灰渣

物理熱損失。鍋爐有效利用熱量與單位時間內(nèi)所消耗燃料的

輸入熱量的百分比，稱為鍋爐熱效率〃。它表明燃料輸入爐內(nèi)

1的熱量被有效利用的程度。

j式中：B：鍋爐燃煤量，kg/h；Qr：輸入熱量，kj/kg；Q：鍋

卜戶總有效利用熱量，kj/h；Q1：相應(yīng)1kg燃料的有效利用熱

|量，kj/kgo利用上式計算出的熱效率稱正平衡熱效率。用正

|平衡法計算熱效率時，需要準(zhǔn)確測知汽水流量、參數(shù)及燃煤

|量。當(dāng)前不少鍋爐還沒有測知燃煤量的手段，這就給計算帶

j來困難。同時，計算出的效率值較大（90%左右），一旦有

|誤差，誤差絕對值就較大。另外，從正平衡效率中，也較難

|看出效率不高的原因何在。因此，發(fā)電廠多采用反平衡法確

|定熱效率，即：先求出各項熱損失，從100%中扣除各項熱損

失之和，所得熱效率稱反平衡熱效率：t]=100-（q2+q3

+q4+q5+q6）%利用反平衡效率，各項熱損失數(shù)值較小，引

起誤差的絕對值不會太大，同時，還可根據(jù)各項熱損失的情

況，采取提高效率的措施。

,）排煙熱損失q2：

|是指鍋爐排出的煙氣焙高于冷空氣進入鍋爐時的焰，所造成

1的熱量損失。它是現(xiàn)代鍋爐各項熱損失中最主要的一項，對

|大、中型鍋爐，q2約為4?8%。排煙熱損失的大小，主要取

|決于排煙體積（量）的大小和排煙溫度的高低。排煙溫度

|高，排煙熱損失q2將增大。一般排煙溫度升高15c左右，

,2將上升1%。排煙溫度的高低，一方面是設(shè)計時布置受熱

面多少決定的；另一方面是運行中，受熱面上積灰、結(jié)渣，

使傳熱惡化，導(dǎo)致排煙溫度的升高，因此，必須及時吹灰、

打渣，保持受熱面清潔。另外，如果汽水品質(zhì)不良，引起受

熱面內(nèi)部結(jié)垢，也使排煙溫度升高。排煙體積增大，排煙熱

損失q2升高。運行中采用較大的過量空氣系數(shù)及鍋爐各處的

漏風(fēng)，都會使排煙體積增大。特別是爐膛下部的漏風(fēng)，不僅

卜吏排煙體積增大，還有可能使排煙溫度升高。因此，在運行

|中，除供應(yīng)合理的空氣量外，應(yīng)盡可能地消除或減小漏風(fēng)。

卜）最佳過量空氣系數(shù)：

|過量空氣系數(shù)大小，對機械未完全燃燒熱損失、化學(xué)未完全

|燃燒熱損失、排煙熱損失均有影響。只要增大過量空氣系

|數(shù)，排煙熱損失肯定增加；適當(dāng)增大過量空氣系數(shù)，可使

|q3、q2下降，而過量空氣系數(shù)過大時將引起爐溫下降，又導(dǎo)

1至q3、q4增大。因此，必然有一個最合理的過量空氣系數(shù)薦

|在。最合理的過量空氣系數(shù)，應(yīng)使q2+q3+q4為最小，這個

|過量空氣系數(shù)，稱最佳過量空氣系數(shù)，運行鍋爐的最佳過量

空氣系數(shù)是通過燃燒調(diào)整試驗確定的。

9）化學(xué)未完全燃燒熱損失q3：

鍋爐排煙中殘留的可燃氣體未放出其燃燒熱所造成的熱量損

佚，稱化學(xué)未完全燃燒熱損失，也稱氣體未完全燃燒熱損

［失。對于循環(huán)流化床鍋爐，由于H2、CH4、CmHN含量較

1少，所以一般只考慮一氧化碳CO,q3=0~l%

卜0）機械未完全燃燒熱損失q4：

|燃料燃燒后、飛灰和灰渣中還有固體可燃物（固定碳）沒有

|燃盡所造成的熱量損失，稱機械未完全燃燒熱損失，也稱固

卜本未完全燃燒熱損失。循環(huán)流化床鍋爐的機械未完全燃燒損

I失通常為q4=2~8%。

影響因素有：

①燃料特性（主要是灰分、水分和揮發(fā)分）；

②煤粉細度；

1③燃燒方式；

I④運行水平。

I⑤鍋爐負荷。

I⑥預(yù)熱空氣溫度。

!11）鍋爐散熱損失q5：

|鍋爐本體及鍋爐范圍內(nèi)的煙風(fēng)道、汽水管道的表面溫度，都

;高于周圍環(huán)境溫度。因此，熱量將有一部分通過表面散失到

大氣中去，散失的熱量稱散熱損失。

12）灰渣物理熱損失q6：

鍋爐排出的灰渣，還具有較高的溫度，它所攜帶的物理顯

|熱，稱為渣物理熱損失。影響灰渣物理熱損失大小的主要因

|素是排渣量的大小及溫度的高低。

|第三節(jié)循環(huán)流化床鍋爐的傳熱

|一、燃料在循環(huán)流化床鍋爐的燃燒過程

|循環(huán)流化床內(nèi)沿高度方向可以分為密相床層和稀相空間，密

加床層正常運行在湍流床、快速流化床狀態(tài)。循環(huán)流化床內(nèi)

|絕大部分是灼熱床料，其中的可燃物只占很小的一部分。這

|些灼熱的床料，成為燃料顆粒的加熱源，在加熱過程中，所

|吸收的熱量只占床層總熱容量的千分之幾，而燃料在幾秒鐘

就可以燃燒，所以水分含量較低的燃料對床溫影響很小。

卜、煤的燃燒過程

1首先是經(jīng)過預(yù)熱干燥，水分蒸發(fā)階段，當(dāng)加熱溫度達到

“00?105C時，煤的水分全部蒸發(fā)完。其次是揮發(fā)分的著火

|燃燒階段，當(dāng)加熱溫度超過105C時，煤中的可燃氣體開始

|析出，隨著溫度的升高，其析出量越大，當(dāng)揮發(fā)分的濃度和

1溫度一定高時，煤開始著火燃燒。一般煙煤的著火溫度在

1200℃左右，隨著爐溫的升高，固定碳開始著火燃燒。當(dāng)溫度

達到800C以上時，開始進入固定碳的猛烈燃燒階段，并放

出大量的熱。隨著固定碳的大量燃燒，煤進入灰渣形成的燃

|盡階段。以上兩個階段在爐內(nèi)是連續(xù)和交錯進行的。2、煤在

|循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程

|燃料送入循環(huán)流化床內(nèi)迅速受到高溫物料和煙氣的輻射而被

1加熱，首先水分蒸發(fā)，然后是揮發(fā)份析出并燃燒、最后是固

|定碳的燃燒。其間伴隨著燃料顆粒的破碎、磨損，而且揮發(fā)

1份析出燃燒過程與焦炭燃燒過程都有一定的重疊。

|1）加熱干燥過程；

12）揮發(fā)份的析出及燃燒；

日）顆粒的膨脹和和破裂（一級破碎）；

k）焦粒燃燒和再次破裂（二級破碎）及炭粒磨損。

|新鮮的煤粒加入流化床后，被加熱與干燥的過程是很快，這

是要是由于循環(huán)流化床床層內(nèi)強烈的橫向摻混作用，在2?3

1秒內(nèi)就可能達到幾米寬度的床表面，同時，由于給煤一般由

|密相區(qū)加入，而密相區(qū)聚集著大量處于床溫的燃燒著的顆粒

|（及惰性床料），而通常給煤量只占床料量的1~3%這些灼熱

|床料包圍著新鮮的煤粒，使其被加熱干燥。一般煤顆粒在爐

膛內(nèi)的加熱率在100℃/s至1000℃/s的范圍。

3、循環(huán)流化床內(nèi)的燃料著火

|揮發(fā)分大的煙煤，活化能小，反應(yīng)能力強，著火溫度低，容

|易穩(wěn)定著火；揮發(fā)分很低的無煙煤，活化能大，反應(yīng)能力

，低，著火溫度最高，需要減小周圍散熱，維持高溫狀態(tài)，才

儺穩(wěn)定著火。

!各種煤的著火溫度（C）

隹燃料表面溫度上升時，會出現(xiàn)迅猛著火。另外，顆粒直徑

大小對著火也有很大的影響，在一定的溫度水平之下，有一

臨界的著火粒徑，小于這個顆粒直徑，因為散熱損失過大，

燃料顆粒就不能著火，逸出爐膛。如果回料系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生堵

灰現(xiàn)象，就是因為燃料顆粒較小，在密相區(qū)幾乎無燃燒而是

在爐膛上部燃燒，有些飛入分離器燃燒造成分離器堵塞，更

嚴(yán)重的是細小的可燃物在尾部再燃燒，造成主蒸汽溫度飛

漲。嚴(yán)重危及鍋爐設(shè)備的安全運行。因此，循環(huán)流化鍋爐的

燃料盡可能不選用粉狀燃料。

4、循環(huán)流化床內(nèi)煤的破碎特性

煤在流化床內(nèi)的破碎特性是指煤粒在進入高溫流化床后粒度

急劇減小的一種性質(zhì)。煤粒進入流化床內(nèi)時，受到熾熱床料

的加熱，水份迅速蒸發(fā)，當(dāng)煤粒溫度達到熱解溫度時，煤粒

發(fā)生脫揮發(fā)份反應(yīng)，顆粒內(nèi)部產(chǎn)生較高的壓力，使已經(jīng)固化

的顆粒表層崩裂而形成破碎；另外，由于高溫顆粒群的擠

壓，顆粒內(nèi)部溫度分布不均勻引起的熱應(yīng)力，這種熱應(yīng)力都

會引起煤顆粒破碎。煤粒破碎后會形成大量的細小粒子，特

別是一些可揚析粒子會影響鍋爐的燃燒效率。細煤粒一般會

逃離旋風(fēng)分離器，成為不完全燃燒損失的主要部分。

破碎：

分為一級破碎和二級破碎，一級破碎是由于揮發(fā)份逸出產(chǎn)生

的壓力和孔隙網(wǎng)絡(luò)中揮發(fā)份的壓力增加而引起的。

二級破碎是由于作為顆粒的聯(lián)結(jié)體一一形狀不規(guī)則的聯(lián)結(jié)“骨

架“（類似于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）被燒斷而引起的破碎。

煤完全燃燒應(yīng)具備的條件

il）適當(dāng)?shù)臏囟取?/p>

I煤要達到一定的溫度才能著火燃燒，溫度越高，碳和氧的化

I合速度越快，燃燒越劇烈。一般層燃爐爐膛溫度要求在

pOOO~13OO℃,煤粉爐在1300℃以上，流化床鍋爐在

粒50?950℃之間。在運行中，應(yīng)控制床溫在變形溫度下

|100?200℃以防止?fàn)t膛結(jié)焦。

卜）足夠的空氣。

煤的燃燒，是碳與氧的化學(xué)作用，僅有碳是不能燃燒的，如

果氧氣不足會出現(xiàn)以下兩種情況：①生成大量的co氣體；

②形成燃燒不透的焦炭?？諝庵械难蹙褪侵嘉?，空氣中含

氧約占21%,當(dāng)空氣中的氧降低到16%以下，燃燒就會停

止。

B）空氣與燃料的良好混合。

|在燃燒過程中，碳與氧的接觸面積越大.燃燒越快，空氣沖

I刷碳表面的速度越快，碳表面的灰層越易剝落，燃燒也越劇

|烈。燃料煤在鍋爐內(nèi)的燃燒、煤粒在爐膛內(nèi)的停留時間，會

I受到爐排運動的速度和煙氣在爐膛肉的運動速度制約，如燃

I燒速度慢，則說明燃燒需要的時間較長，實際燃燒時，有可

I能來不及燒完就被帶出爐外。

4）足夠的燃燒時間。

煤的燃燒是一個化學(xué)反應(yīng)過程，要完成這一過程，需要一定

|的時間。為此，要保證煤在爐內(nèi)能完全燃燒，就必須滿足燃

|燒所需要的時間，如適當(dāng)延長燃料在爐膛內(nèi)的停留時間和加

卜夬燃燒反應(yīng)的速度，使燃料完全燃燒。停留時間是決定煤燃

j盡的一個重要參數(shù)。在爐膛上部區(qū)域，一方面揮發(fā)分已經(jīng)析

|出，同時處于富氧狀態(tài)，焦碳的燃燒主要發(fā)生在此。焦碳顆

i粒在爐膛截面中間向上運動同時沿四壁往下流或者上下運

動。這樣焦碳顆粒在被夾帶出爐膛前已在爐膛高度循環(huán)多

次。因此對于大多數(shù)顆粒而言，在爐膛內(nèi)時間遠大于以氣速

穿過爐膛所需要的時間。被夾帶出爐膛的未燃盡焦碳顆粒進

I入旋風(fēng)分離器并繼續(xù)燃燒，粗顆粒被分離下來進入爐膛，細

I顆粒作為飛灰排入尾部煙道。循環(huán)流化床與其他燃燒方式不

I同，它不要求所有送入的燃料在一次通過爐膛就實現(xiàn)完全燃

I燒。送入爐內(nèi)的煤顆粒有粗有細處于一定的粒度范圍。其中

I凡終端速度小于氣流速度的細小煤粒都將被氣流吹走，帶往

I旋風(fēng)分離器。這部分顆粒中大于旋風(fēng)分離器臨界分離直徑的

I煤粒被分離器捕獲，經(jīng)回料器送回爐內(nèi)反復(fù)進行燃燒，因此

I只有粒徑大于臨界分離粒徑和終端速度不大于氣流速度的中

洞尺寸煤粒，在爐內(nèi)多次循環(huán)燃燒，而的所有小于臨界分離

I直徑的炮粒則要求一次經(jīng)過爐膛即能燃盡否則就會形成飛灰

未完全燃燒損失，至于一切終端速度大于氣流速度的粗大顆

粒最終作為底渣排出爐膛。當(dāng)然，由于前面擔(dān)提到的原因，

粗顆粒在不斷變成細顆粒，但是這部分細顆粒在床內(nèi)已經(jīng)停

I留很長時間，一般能保證燃盡。

幗環(huán)流化床鍋爐一般煤在爐內(nèi)停留時間為4~6s。

：二、循環(huán)流化床鍋爐燃燒區(qū)域

卜盾環(huán)流化床鍋爐的燃燒區(qū)域：密相區(qū)、稀相區(qū)、高溫旋風(fēng)分

i離器。

1、密相區(qū)

在流化床鍋爐下部，顆粒濃度較大，這部分區(qū)域稱為密相

區(qū)，密相區(qū)內(nèi)沿高度方向濃度逐漸降低。密相區(qū)是整個循環(huán)

流化床鍋爐熱量的根源，其它各部位的燃燒都是建立在密相

上燃燒的基礎(chǔ)上的。

12、稀相區(qū)

標(biāo)流化床鍋爐爐膛上部，氣流中粒子濃度較低，稱為稀相

|區(qū)，稀相區(qū)內(nèi)顆粒濃度比較均勻，沿爐膛高度顆粒濃度變化

|比較緩慢；稀相區(qū)為爐膛上部區(qū)域，具體劃分以二次風(fēng)口為

|界，上二次風(fēng)口以上的區(qū)域的稱為稀相區(qū)。

3、分離器

3個區(qū)域的燃燒份額存在，但是燃燒的份額不大，主要的就

|是一些未燃燒的揮發(fā)份還有些細小的顆粒在此不燃燒，但是

|這個燃燒區(qū)域因為氧氣供應(yīng)的不充足，燃燒不完全，所以釋

|放的熱量19并不是很多。

三、影響各區(qū)域燃燒份額的因素

1、燃料的影響

因為燃料不同，如含水量不同，造成輸煤系統(tǒng)堵塞，鍋爐斷

|煤；或發(fā)熱量變化大，造成鍋爐床溫波動大等等，都會對燃

|燒調(diào)整帶來很大的影響。

匕、粒徑和粒徑分布的影響

加樣的風(fēng)速下，粒徑小的燃料在稀相區(qū)的燃燒份額增大，密

,目區(qū)的就會減少；同樣寬篩分的燃料細顆粒多的稀相區(qū)的份

|額當(dāng)然多。粒徑粗大的燃料會增加密相區(qū)的燃燒份額，細燃

卜斗及較輕的燃料會增加稀相區(qū)的燃燒份額。

3、流化風(fēng)速的影響

流化風(fēng)速加大時，被揚析和夾帶的顆粒將會加大，物料在稀

i相區(qū)的濃度加大，稀相區(qū)的燃燒份額也就會增強，自然各區(qū)

域的份額都有所增加的，所以在運行中如果要快速提負荷

帆，就增加一次風(fēng)。

k過量空氣系數(shù)的影響

|過量空氣系數(shù)的適當(dāng)增加，不管是密相區(qū)還是稀相區(qū)等的燃

|燒份額都會增加，因為氧量供應(yīng)充足，燃燒充分，所以各部

|的燃燒份額也就增加。過量空氣系數(shù)過低會造成爐內(nèi)燃燒供

1氧不足，造成燃料的不完全燃燒，降低鍋爐燃燒效率同時會

|增加分離器的負荷，加大尾部受熱面積灰的可燃物含量，容

|易造成尾部再燃燒的可能性。

帆、循環(huán)流化床鍋爐的傳熱方式

|循環(huán)流化床鍋爐的爐膛換熱是通過高濃度、高通量、高速度

1的物料循環(huán)來實現(xiàn)的，也就是說對流換熱占有大的份額，其

它的方式比如輻射等在不同的區(qū)域也都存在，只是各自所起

的主導(dǎo)作用不一樣而已。

I_循環(huán)_流化_床_鍋爐_的傳_熱有_以_下的_幾種_：_____

卜、顆粒的對流換熱：

I固體顆粒聚集成顆粒團是循環(huán)流化床的一個主要特征。每一

I顆粒團是由數(shù)量眾多的顆粒聚集而成的，顆粒團的溫度與床

溫相同，這些顆粒團自成一運動主體。當(dāng)它們運動到受熱面

I附近時，與受熱面形成很大的溫差，這時熱量很快地從顆粒

I團經(jīng)過氣膜以導(dǎo)熱方式傳給受熱面，或者顆粒團直接碰撞受

I熱面把攜帶的熱量傳給受熱面。受熱面被間斷的顆粒團掃過

，而不是為連續(xù)的顆粒層所覆蓋。顆粒在運行一段距離后就會

I彌散或離開壁面，壁面處又會被新的顆粒團所取代。顆粒團

I停留在受熱面附近的時間愈長，顆粒團與受熱面間的溫差則

愈小。反之，若顆粒團停留時間愈短，亦即顆粒團更新頻率

愈高，則顆粒團與受熱面間的溫差愈大，熱量傳遞速率就愈

高。在其他條件相同的情況下，顆粒尺寸減小，單位受熱面

上接觸的顆粒數(shù)量越多，傳熱就越激烈。此外，當(dāng)床溫升高

1時，床層與受熱面之間的放熱系數(shù)增大。通常顆粒為

,0~1000〃m時，顆粒對流放熱是傳熱的主要方式。

,、氣體的對流換熱：

|固體顆粒與受熱面接觸發(fā)生導(dǎo)熱的同時，氣流也在顆粒與受

1熱面表面間進行20對流換熱。一般情況下顆粒對流傳熱的份

|額要比氣體對流傳熱的份額大得多，但在循環(huán)流化床稀相區(qū)

1顆粒濃度極低的情況下氣體對流傳熱就變得重要起來。由于

卜盾環(huán)流化床中顆粒團以外的部分并非是沒有顆粒的，在上升

|氣流中還包含少量的顆粒，這些顆粒增加了氣體的擾動，使

顆粒間氣流處于湍流前的過渡狀態(tài)或湍流狀態(tài)，氣流的對流

放熱非常顯著，因而在熱量傳遞過程中所占的比例大大增

加。

卜輻射換熱：

|輻射傳熱也是循環(huán)流化床鍋爐中的主要傳熱方式。當(dāng)床溫高

|于530C以后，輻射傳熱越來越重要，輻射傳熱的份額更

|大。當(dāng)粒子濃度減小時，由于顆粒對流傳熱的減小，輻射傳

|熱的份額也會增大。在循環(huán)流化床鍋爐的密相區(qū)顆粒濃度較

|高，對受熱面的輻射作用則相對減少；而在稀相區(qū)顆粒濃度

|較小，輻射傳熱所占比例增大。爐內(nèi)不同的區(qū)域各自傳熱的

1主導(dǎo)地位也就不一樣：密相區(qū)固體顆粒的濃度大而且處于湍

流狀態(tài)或者是鼓泡狀態(tài)等，因此，高濃度的物料濃度就決定

了這個燃燒區(qū)域的換熱以對流換熱為主，也就是說以顆粒的

對流換熱為主，然后是氣體的對流換熱，輻射換熱就占據(jù)次

要的地位了；稀相區(qū)顆粒的濃度比較低，也就是說顆粒的對

流換熱不在其主要的作用了，而氣體的對流換熱及輻射換熱

的價額增大，主要的還是輻射換熱占主導(dǎo)作用的。這也是多

;數(shù)循環(huán)流化床鍋爐屏式過熱器多數(shù)布置在爐膛上部的原因之

第四節(jié)燃燒系統(tǒng)

一、爐內(nèi)物料的循環(huán)燃燒過程

鍋爐冷態(tài)啟動時，在流化床內(nèi)加裝啟動物料并建立流化狀態(tài)

后，啟動風(fēng)道燃燒器。風(fēng)道燃燒器產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c一次風(fēng)

混合后溫度達到870C左右，進入流化風(fēng)室并通過水冷式布

!風(fēng)板被送入流化床，啟動物料被加熱，床溫升至550℃并維

|持穩(wěn)定后，被破碎成0~1011^的煤粒，開始由爐前給煤裝置

|送入爐膛下部的密相區(qū)內(nèi)。燃燒空氣分為一、二次風(fēng)，分別

|由爐底和水冷壁前后墻送入一次風(fēng)，經(jīng)床底水冷風(fēng)室，作為

|一次燃燒用風(fēng)和床內(nèi)物料的流化介質(zhì)送入燃燒室，二次風(fēng)從

卜定高度的爐墻上送入，以保證提供給煤粒足夠的燃燒用空

|氣并參與燃燒調(diào)整。在890℃左右的床溫下，空氣與燃料在

|密相區(qū)爐膛充分混合，煤粒著火燃燒釋放出部分熱量，未燃

盡的煤粒被煙氣攜帶進入爐2122膛上部稀相區(qū)內(nèi)進一步燃

|燒。燃燒產(chǎn)生的煙氣攜帶大量床料經(jīng)爐頂轉(zhuǎn)向，通過位于后

|墻水冷壁上部的兩個煙氣出口，分別進入兩個絕熱式旋風(fēng)分

|離器進行氣-固分離。分離后帶少量飛灰的干凈煙氣由分離器

|中心筒引出通過前包墻拉稀管進入尾部豎井煙道，對布置在

|其中的過熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器放熱，到鍋爐尾部出口

1時，煙溫已降至130?140C左右。被分離器捕集下來的灰，

通過分離器下部的立管和“U”閥回料器送回爐膛實現(xiàn)循環(huán)燃

燒。爐膛下部各設(shè)有2個冷渣器，通過控制排渣量，使床層

壓降維持在合理范圍以內(nèi)，以保證鍋爐良好的運行狀態(tài)。

|二、爐膛

1、爐膛的橫截面積

爐膛的橫截面積決定了運行風(fēng)速的大小和鍋爐低負荷運行的

下限。一般循環(huán)流化床鍋爐都要求在30%負荷時能不投油穩(wěn)

定燃燒，因此在30%負荷時，爐內(nèi)實際運行風(fēng)速應(yīng)確保爐膛

底部區(qū)域處于較好鼓泡流化狀態(tài)。若爐膛橫截面積過大，則

在低負荷時，為維持爐內(nèi)流化狀態(tài)的最小流化風(fēng)量仍較大，

使床溫不易穩(wěn)定；若爐膛橫截面積過小，則在正常運行時，

由于風(fēng)速過高，床層阻力較大，風(fēng)機電耗會增大。

2、爐膛截面的寬深比

現(xiàn)在的循環(huán)流化床鍋爐基本采用矩形截面，四周為水冷壁，

其寬深比主要根據(jù)以下幾個因素確定

1）爐膛內(nèi)能否布置足夠的受熱面。

2）二次風(fēng)在爐膛內(nèi)的穿透能力。由于二次風(fēng)在爐膛下部密相

區(qū)的射程有限，當(dāng)爐膛深度太大時，會使?fàn)t膛中心缺氧，因

此爐膛深度尺寸的確定應(yīng)確保二次風(fēng)射程能夠到達爐膛中心

區(qū)域。