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循环流化床锅炉知识简介

分类:
技术研发
2013/12/17 10:51

循环流化床锅炉技术是近几十年来迅速发展起来的一项高效低污染清洁燃煤技术。国际上这项技术在电站锅炉,工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用,并向大规模的电站循环流化床锅炉发展。
  国内在这方面的研究、开发和应用也是方兴未艾,我国的能源资源特点是富煤有气少油,可以预见,未来仍将是循环流化床锅炉飞速发展的一个重要时期。
  一、循环流化床锅炉的特点:
  循环流化床锅炉可分为两个部分,第一部分由炉膛,气固物料分离设备,物料再循环设备,旋风分离器等组成,上述部分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,省煤器和空气预热器等。典型循环流化床锅炉燃烧系统,燃烧所需的一、二次风分别从炉膛的底部和炉膛侧墙送入。
  燃料的燃烧主要在炉膛中完成,炉膛四周布置水冷壁,用于吸收燃料所产生的部分热量,由气流带出炉膛的固体物料在气、固体分离装置中被收集,并通过返料装置返回炉膛再燃烧。循环流化床燃烧锅炉的基本特点:
  1、低温的动力控制燃烧:
  循环流化床燃烧是一种在炉内使高速运行的烟气与其所携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触,并具有大量颗粒返混的流态化燃烧反应过程,同时,在炉外将绝大部分高温的固体颗粒捕集,将这部分颗粒送回炉内再次参予燃烧过程,反复循环地组织燃烧。
  显然,燃料在炉膛内燃烧的时间延长了,在这种燃烧方式下,炉内温度水平一般850-950℃左右,这样的温度远低于普通煤粉炉中的温度水平(一般1300-1400℃),并低于一般煤的灰熔点(1200-1400℃),这就免去了灰熔化带来的种种烦恼。而且此温度是脱硫的最佳温度,能实现炉内高效脱硫。
  这种低温燃烧方式好处较多,炉内结渣,及碱金属析出均比煤粉炉中要改善很多,对灰特性的敏感性减低,也无须用很大空间去使高温灰冷却下来,氮氧化合物生成量低。并可与炉内组织形成廉价而高效的脱硫工艺。
  从燃烧反应动力学角度看,循环流化床锅炉内的燃烧反应控制在动力燃烧区(或过渡区)内。由于循环流化床锅炉内相对来说燃烧温度不高,并有大量固体颗粒的强烈混合,这种状况下的燃烧速率主要取决于化学反应速率,也就决定于燃烧温度水平,而燃烧物理因素不再是控制燃烧速率的主导因素,循环流化床锅炉内燃料燃尽率很高,通常,性能良好的循环流化床锅炉燃烧率可达98-99%以上。
  2、高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程:
  循环流化床锅炉内的固体物料(包括燃料残炭,脱硫剂和惰性床料等)经由炉膛,分离器和返料装置所组成的外循环。同时,循环流化床锅炉内的物料参于炉内、外两种循环运行。整个燃烧过程及脱硫过程都是在这两种形式的循环运行的动态过程中逐步完成的。
  3、高强度的热量、质量和动量传递过程:
  在循环流化床锅炉中,大量的固体物料强烈湍流通过炉膛,通过人为操作可改变物料循环量,并可改变炉内物料的分布规律,以适应不同的燃烧工况,在这种组织方式下,炉内的热量、质量和动量传递是十分强烈的,这就使整个炉膛高度的温度分布均匀,实践也充分证实际这一点。
  二、循环硫化床锅炉的优点:
  由于循环流化床锅炉独特的流体动力特性和结构,使其具备有许多独特的优点:
  1、燃料适应性广:
  既可用优质煤,也可烧用各种劣质煤,如高灰分煤、高硫煤、高灰高硫煤、煤矸石、泥煤、以及油页岩、石油焦、炉渣树皮、废木料、垃圾等。
  2、燃烧效率高:
  循环流化床锅炉的燃烧效率要比链条炉高,可达97.5-99.5%,可与煤粉炉相媲美。
  3、高效脱硫:
  循环流化床锅炉的脱硫比其它炉型更加有效,典型的循环流化床锅炉脱硫可达85-90%。
  4、氮氧化物(NO2) 排放低:
  一是低温燃烧,此时空气中的氮一般不会生成NO2,二是分段燃烧,抑制燃料中的氮转化NO2,并使部分已生成NO2得到还原。
  5、其他污染物排放低:
  循环流化床锅炉的其他污染物如:CO、HC1、HF等排放也很低。
  6、炉膛截面积小,燃烧强度高:
  7、给煤点少,简化了给煤系统。
  8、燃料预处理系统简单,与煤粉炉相比,燃料的制粉系统相比大为简化。
  9、易于实现灰渣综合利用:
  循环流化床锅炉灰渣含碳量低,易于实现灰渣综合利用。如作为水泥掺和料或做建筑材料,同时也有利于稀有金属提取。
  10、负荷调节范围大,负荷调节快:
  负荷调节范围可达30%-110%;负荷调节速率也很快,一般可达每分钟4-5%。
  三、结束语:
  随着燃料价格不断上涨,燃料品质日益下降,要求火力发电设备具有更高的经济性、可靠性和对燃料与负荷变化的适应性,随着科学技术的进步和人们不懈的努力,循环流化床燃煤技术将日益完善,将在能源与环保方面发挥出越来越重要的作用,为人类生存的环境做出更大贡献。

撰稿:唐跃 

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