第5章-5.4-流化床燃烧方式及其设备=西安交通大学-锅炉原理.pptxVIP

5.4流化床燃烧方式及其设备

5.4.1流化床燃烧简介

1921年，Winkler发现固体流化现象。

1960s，用于煤燃烧，发展迅速。

流态化的特征：

(1)静压等于固体颗粒重量；

(2)床表面总是保持水平，形状保持容器的形状；

(3)固体颗粒从底部或侧面的孔口中排出；

(4)密度的物体会下沉，密度小的物体浮在床面上。;前已讲述;流化床燃烧设备按流体动力特性可分为鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉，

按工作条件又可分为常压和增压流化床锅炉。

流化床燃烧锅炉可分为常压鼓泡流化床锅炉、常压循环流化床锅炉、增压鼓泡流化床锅炉和增压循环流化床锅炉。

其中前三类已得到工业应用，增压循环流化床锅炉正在工业示范阶段。

流化床燃烧方式的优点：高传热率、高热强度、燃料适应性极强、能有效地脱硫除硝。

但国情不同，研究和使用的侧重点也不同。;5.4.2鼓泡流化床燃烧方式及其设备

1.鼓泡流化床的特征

颗粒上下翻滚，如同沸腾，故又称为“沸腾床”。

由于沸腾床中有大量的气泡，又称为鼓泡流化床。;2.几种异常沸腾床;3.沸腾炉内的燃烧

优越条件：

(a)着火燃烧迅速。厚的灼热料层，相当于蓄热池，新燃料占5％。剧烈扰动和混合。

(b)保证燃尽。因很厚的料层，又上下循环翻腾，增长了停留时间。

(c)接触和混合比较完善。空气和颗粒的相对速度较大，同时扰动剧烈，因此空气和燃料的接触和混合比较完善。;沸腾床燃烧的不利条件是燃烧的温度受限制。

过高的炉温会导致燃料的结渣，从而破坏了流化床的工作。

采取下述措施对强化燃烧有利：

(a)防止局部碳量过分集中。可多点给煤，最好气力给煤。

(b)减小床层中的气泡直径。应用小孔风帽等。

(c)减小颗粒直径，即应用比较细的燃料。;4.沸腾层中的传热

据热平衡计算，当沸腾层保持950～1000℃时，需从床层吸走热量45％～55%。

否则，床层温度就会升高而造成结渣。

但沸腾层的容积不大，沸腾层中埋管受热面的传热极其强烈。

传热系数可达230～290W／(m2．K)，甚至更高。

因机理复杂，提出传热的各种物理模型准确度较差。

影响传热系数主要因素：空截面气流速度、颗粒尺寸、埋管的几何???性、沸腾床温度。;5.沸腾炉的结构特点

(1)布风装置

使用最广泛的是风帽式布风装置。它是由花板(多孔板)、风帽和风室等组成。其中花板和风帽组成一体，统称为布风板。

(a)花板

由钢板或铸铁板制成的多孔平板，它用来固定风帽，并使之按一定方式排列，以达到均匀布风。

(b)风帽

风帽是一种弹头状的物体，它的上端封闭，称为帽头，下端敞开，制成插头，垂直地插于花板上的插孔中。风帽的颈部开有一圈水平的或略向下倾斜的小孔。

小孔风速有一合理的数值范围，一般为35～45m／s，相应的开孔率（风帽小孔总面积和布风板面积之比）为2.2%～2.8%左右。;有菌形(蘑菇形)，柱形、球形和伞形。应用最广的是菌形风帽，柱状风帽是目前应用较多的一种新型风帽。;(c)风室(风箱)

是进风管和布风板之间的空气均衡容积。等压风室结构简单且使用效果最好。;图5.67沸腾炉倒锥形炉膛简图

1一进风口2一进料口3一溢流灰口4一风帽;(3)进料方式

可分为正压进料和负压进料两种。

进料口设在正压区(溢流口以下)者，称为正压进料；进料口设在负压区(溢流口以上)者，称为负压进料。;6.沸腾炉的优点及存在的问题

优点：

(a)可燃极低劣的燃料。灰分达70％，热值4200kJ/kg的燃料、挥发分为2％～3％的无烟煤和含碳量在15％以上的炉渣。

(b)炉膛尺寸为同容量的其它型锅炉的一半左右，可减少金属耗量和安装费用。

(c)污染物排放低。

(d)灰渣便于综合利用。

(e)负荷凋节性能好。;问题：

(a)锅炉热效率低。

％～68％。q4很大。

(b)埋管磨损快。

三个月到半年。防磨后，可达一年以上。

(c)电耗大。

比煤粉炉高一倍。;5.4.3循环流化床燃烧方式及其设备

1.循环流化床的原理和特点

发展历程;循环流化床的特点可归纳如下：

(1)不再有清晰的界面，颗粒充满整个上升段空间；

(2)强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体；

(3)颗粒气体相对速度大；

(4)流化速度为鼓泡流化床的2-3倍；

(5)床层压降随流化速度和颗粒质量流量而变化；

(6)颗粒横向混合良好；

(7)强烈的颗粒返混、颗粒的外部循环和良好的横向混合，上升段内温度分布均匀；

(8)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内调节;

(9)流化气体的整体性状呈塞状流。;2.循环流化床燃烧锅炉的基本特点

由快速流化床(上升段)、气固物料分离装置和固体物料回送装置所组