循环流化床锅炉燃烧技术（讲义）.doc

第一章 绪 论 第一节 循环流化床锅炉燃烧技术的发展概况 一、循环流化床技术 循环流化床（CFB）锅炉是近三十年来发展起来的一种新型煤燃烧技术，由于它在煤种适应性和变负荷能力以及污染物排放上具有的独特优势，使其得到迅速发展。在短短的三十年间，流化床技术得到了飞速发展，由最初的鼓泡流化床发展到了循环流化床，其应用也由小型锅炉发展到容量与煤粉炉大体相当的大型电站锅炉。 循环流化床锅炉采用流态化的燃烧方式，这是一种介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方式。所谓的流态化是指固体颗粒在空气的作用下处于流动状态，从而具有许多流体性质的状态。在循环流化床锅炉炉内存在着大量的床料（物料），这些床料在锅炉一次风、二次风的作用下处于流化状态，一般根据物料浓度的不同将炉膛分为密相区、过渡区和稀相区三部分，密相区中固体颗粒浓度较大，具有很大的热容量，因此在给煤进入密相区后，可以顺利实现着火，所以循环流化床锅炉可以燃用无烟煤、矸石等劣质燃料，还具有很大的锅炉负荷调节范围；与密相区相比，稀相区的物料浓度很小，稀相区是燃料的燃烧、燃尽段，同时完成炉内气固两相介质与蒸发受热面的换热，以保证锅炉的出力及炉内温度的控制。 与其他锅炉相比，循环流化床锅炉增加了高温物料循环回路部分即分离器、回料阀和外置式换热器；另外还增加了底渣冷却装置—冷渣器。分离器的作用在于实现气固两相分离，将烟气中夹带的绝大多数固体颗粒分离下来；回料阀的作用：一、将分离器分离下来的固体颗粒返送回炉膛，实现锅炉燃料及石灰石的往复循环燃烧和反应；二、通过循环物料在回料阀进料管内形成一定的料位，实现料封，防止炉内的正压烟气返窜进入负压的分离器内造成烟气短路，破坏分离器内的正常气固两相流动及炉内正常的燃烧和传热。外置式换热器的作用是通过调节进入其内的循环物料量来实现对炉膛温度和再热蒸汽温度的控制和调节。冷渣器的作用是将炉内排出的高温底渣冷却到150℃以下，从而有利于底渣的输送和处理。 一般循环流化床锅炉处在850-950℃的工作温度下，在此温度下石灰石可充分发生焙烧反应，使碳酸钙分解为氧化钙，氧化钙与煤燃烧产生的二氧化硫进行盐化反应，生成硫酸钙，以固体形式排出达到脱硫的目的。 石灰石焙烧反应方程式： CaCO3=CaO+CO2-热量Q 脱硫反应方程式： CaO+SO2+1/2O2=CaSO4+热量Q 因此循环流化床锅炉可实现炉内高效廉价脱硫，一般脱硫效率均在90%以上。同时，由于较低的炉内燃烧温度，循环流化床锅炉中生成的NOX主要由燃料NOX构成即燃料中的N转化成的NOX；而热力NOX即空气中的N转化成的NOX生成量很小；同时循环流化床锅炉采用分级送风的方式即一次风从布风板下送入，二次风分二层从炉膛下部密相区送入，可以有效地抑制NOX的生成。因此循环流化床锅炉中的污染物排放量很低。 在锅炉运行时，炉内的床料主要由给煤中的灰、未反应的石灰石、石灰石脱硫反应产物等构成，这些床料在从布风板下送入的一次风、和从布风板上送入二次风的作用下处于流化状态，部分颗粒被烟气夹带在炉膛内向上运动，在炉膛的不同高度一部分固体颗粒将沿着炉膛边壁下落，形成物料的内循环；其余固体颗粒被烟气夹带进入分离器，进行气固两相分离，绝大多数颗粒被分离下来，一部分通过回料阀直接返送回炉膛，另一部分通过外置式换热器后返回炉膛，形成物料的外循环。这样燃料及石灰石可在炉内进行多次的往复循环燃烧和反应，强烈的扰动和混合、高速的颗粒内循环和外循环、较高的气固滑移速度和较长的颗粒停留时间使颗粒的热传导和化学反应都处于极好的条件下。所以循环流化床锅炉具有很高的碳燃烬率，同时石灰石耗量也很低。 因此循环流化床锅炉有以下几个主要优点： 1．高脱硫效率 2．低NOX排放 3．高碳燃烬率 4．长燃料停留时间 5．强烈的颗粒返混 6．均匀的床温 7．燃料适应性广 8．高操作灵活性 国内（CFB）循环流化床锅炉的发展及状况 中国是一个能源生产与消耗大国，能源的75%来自煤炭。煤炭燃烧产生了动力，促进了国民经济的发展，同时给大气环境带来了严重的污染。循环流化床燃烧技术是一种高性能、低污染、低成本的燃烧技术，与加压流化床联合循环发电和有烟气脱硫、脱氮氧化物的煤粉燃烧技术，以及整体煤气化联合循环发电相比，有极大的竞争优势。理所当然的，循环流化床燃烧技术在大型锅炉上的应用与发展在中国得到了高度重视。到目前为止，国内已有2000多台循环流化床（CFB）锅炉投入运行，总装机容量达3000万千瓦。其中，国产CFB炉单机容量在100MW～150MW以上机组就有100多台。中国成为世界上CFB机组数量最多的国家。 中国循环流化床锅炉的发展是两条腿走路的方针。一是在引进消化、吸收国外先进技术的基础上开发循环流化