CFBB的原理及特点.docVIP

前言 能源与环境是当今社会发展的两大问题。我国是产煤大国，也是用煤大国。目前一次能源消耗中煤炭占76%，可在可见的今后若干年内还有上升趋势，而这些煤炭中又有84%是直接用于燃烧的，其燃烧效率还不够高，燃烧所产生的大气污染物还没有得到有效的控制，以致于我国每年排入大气的87%SO2和67%NOx均来源于煤的直接燃烧，发展高效，低污染清洁燃烧技术是当前亟待解决的问题。 循环流化床是近年来在国际上发展起来的新一代高效低污染清洁燃烧技术，重要特点在于燃烧和脱硫剂经多次循环，反复地进行低温燃烧和脱硫反应，炉内湍流运动强烈，不但能达到低NOx排放，90%的脱硫率和与煤粉相近的燃烧效率，而且具有燃料适应性广，负荷调节性能好，灰渣易于综合利用等优点，因此在国际上得到迅速的商业推广。我国在近年来也有100多台循环流化床锅炉投入运行或正在制造中，100MW级的循环流化床锅炉已有投运，而且更大容量的电站循环流化床锅炉在国际上正在示范运行，已被发电行业所接受和公认。可以预见，在未来的几年将是CFBB技术迅速发展的一个重要时期。 我厂2*135MW机组技改工程正是顺应这一潮流，锅炉设备采用哈锅生产的440t/h的循环流化床锅炉，匹配135MW汽轮发电机组。机组在投运前的生产准备工作中，我们通过各种学习途径，对循环流化床锅炉有了一个较全面的认识。在此基础上，为更好的了解循环流化床锅炉，进一步熟悉设备为新机组投运打下良好的基础。同时也为循环流化床锅炉的理论培训工作做些有益的探索进行经验总结。 全书共分为十二章，第一、二、三、章分别讨论了循环流化床锅炉的起源和发展状况、原理及其流体动力学特性，着重探讨了循环流化床锅炉的工作特点，从鼓泡床过渡到循环流化床的各中特性，循环流化床内气固两相运动特性；第四章着重分析了循环流化床内的传热，传质特性；第五章探讨了煤粒在循环床内的燃烧过程及燃烧特性；第六章分析了脱硫脱氮的机理及排放控制；第七章介绍了循环流化床锅炉的结构及主要设备；第八章介绍了循环流化床锅炉的辅机，突出其特有性；第九章专门讨论了循环流化床锅炉的点火启动及正常运行；第十章讨论了循环流化床锅炉的控制与调节；第十一章探索了循环流化床锅炉的金属件及耐火材料的磨损及其各种预防措施；第十二章探索和分析了循环流化床锅炉的灰渣的综合利用及其发展前景； 循环流化床燃烧技术作为一种新型的洁净燃烧技术，正处于发展和完善阶段。由于试验条件及运行实践等因素的局限性，在理论上至今尚未形成一致结论。由于水平所限，其中缺点和错误难免，欢迎批评指正。 2003年6月20日 CFBB的起源和发展状况 第一节 CFBB的起源 在谈循环流化床技术之前，首先要涉及到流态化技术，正如各种技术的形成一样，循环流化床技术的问世，也是一个逐渐被发展和完善的过程。循环流化床技术是在最初被发现并应用的流态化技术的基础上发展起来的。 流态化技术最初来源于化工生产中的流态化反应器。第一台成功运行的流化床是德国人温克勒于1921年发明的，他将燃烧产生的烟气引入一个装有焦碳颗粒的炉室的底部，然后观察到固体颗粒因受到气体的阻力而被提升，整个颗粒系统看起来就像沸腾的液体，这也是工业应用的流化床的雏形。此后流态化技术才开始在燃烧领域应用。 流态化燃烧技术的应用最初是鼓泡床技术，其大概的工作过程是：碾碎的小颗粒燃烧通过给煤口送入炉内，床内布置有埋管蒸发受热面，空气由风室通过床下布风板送入床层，将燃料颗粒吹起上升，吹起的颗粒上升到一定的高度，在重力作用下又落下，再由空气吹起，然后又落下，如此反复上升，落下，好像水在沸腾时的状态一样，固体颗粒层也膨胀起来，此时固体颗粒便进入流化状态，这便是最初的鼓泡床燃烧。从以上鼓泡床燃烧特点来看，其飞灰含碳量大，不完全燃烧损失大。由于鼓泡床在燃烧宽筛分燃料尤其是劣质燃料时，固体未完全燃烧损失很大，加入石灰石脱硫效率低，埋管受热面和炉墙磨损大以及大型化时床面积过大受热面难以布置等缺点的限制，由于以上种种原因，人们便开始新的探索，力图在此基础上进行改进，克服固有缺点，循环流化床燃烧技术便应运而生。 提到循环流化床燃烧技术，不得不提到芬兰奥斯龙（Ahlstrom）公司。新一代循环流化床燃烧技术真正得到应用始于上世纪七十年代末和八十年代初，奥斯龙公司对循环流化床锅炉的开发是60年代末期在鼓泡床的基础上开始的。为提高燃烧效率，奥斯龙公司对运行风速为3m/s的鼓泡流化床采用高温旋风分离器来实现细粉的再循环进行了实验，结果表明燃烧效率得到提高，随后，奥斯龙公司在芬兰建造了第一台商用循环流化床锅炉，该锅炉的热功率为15MW。在此基础上，循环流化床燃烧技术不断被发展，并形成几大技术流派，在工业领域迅速的得到大面积应用。 第二节 循环流化床