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1、流化床基础知识辅助教材(二)循环流化床专题知识锅炉设备及运行 目录第一讲:循环流化床锅炉及其优缺点 (3) 第二讲:CFB的空气和烟气量(7)第三讲CFB的热损失(8) 第四讲炉膛及传热 (9)第五讲床温. (10)第六讲床压. (11) 第七讲给煤系统 (11) 第八讲风系统 (12) 第九讲石灰石系统 (13)第十讲渣系统 (14) 第十一讲炉内耐火、耐磨和保温材料 (15) 第十二讲锅炉的启动、运行及停运 (16) 第一讲:循环流化床锅炉及其优缺点一.流化床锅炉(CFB)1. 流化:(1) 颗粒分类:C类颗粒:颗粒的粒度很细,一般d20pm,颗粒间互相作用力 很大,属难以流化的颗粒。因此
2、气流通过此床层时,往往会出现沟流现象。A类颗粒:颗粒的粒度较细,d = 2090m,如化工流化床常 用的催化裂化剂,这类颗粒通常很容易流化,并且从开始流化到开始形成气泡之间一段很宽的气速范围 内,床层能均匀散式膨胀(粒子均为分散)。B类颗粒:中等颗粒,d =90 -650pm,具有良好的流化性能, 此种颗粒在流化速度达到临界流速时即发生鼓泡现象,循环流化床锅炉启动时常用的沙子就属于此类颗粒。D 类颗粒:这种颗粒具有较大的粒度和密度,颗粒的范围较大, 属于宽筛分,大部分燃煤流化床锅炉的炉内颗粒属于此类。(ABC类均属窄筛分)。(2)流态化:当流体向上流过具有一定粒径的颗粒床层时,床层 的运动状态
3、随流体的流速的变化而改变: 当流体的流速较低时,颗粒静止不动,流体只能从颗粒之间的 缝隙中通过,所有颗粒互相接触,并座落在布风板上,这就是固定床; 当流体的流速增加到某一速度后,所有颗粒不再由布风板支持, 而全部由流体的摩擦力承托。对单个颗粒而言,它不再依靠与其相邻的颗粒接触而维持它的空间位 臵,相反在失去了机械支撑后,每个颗粒可以在床层中自由运动。就整个床层而言,无数个自由运动的颗 粒组成的床层具有了许多类似流体的性质,这种状态称为流态化。(3)临界流化速度:颗粒床层从静止状态变成流态化时的最小速 度。(4)流态化的类型: 散式流态化:一般液固两相流的流态化就属于散式流态化,颗 粒均匀分布于
4、床层中。 聚式流态化:气固两相流的流态化就属于聚式流态化,颗粒并 不是均匀地流过床层,一部分气体形成气泡经床层短路逸出,颗粒被分成群体做喘流运动,床层中的 空隙率随时间和位臵不同而变化,就称为聚式流态化,燃煤锅炉的流态化就属于这种流态化。(5)流态化类似流体的性质主要有: 在任何一高度的静压近似等于此高度以上单位截面上固体颗粒 的重量。(床压是反映炉内存料量的唯一指标,上、中、下三组测压点相距 2 米,下层床压与中层床 压的差值应同中层床压与上层床压的差值近似相等,若三层床压差值相差过大,说明床料粒度过粗;若三 层床压近似相等,说明床料粒度过细。) 无论床层如何倾斜,床层的表层总是保持水平的,
5、床层的形状 也保持容器的形状,当停止供风时,床层静止后如水面一样平。以此可判断布风板的布风是否均匀以 及床层底部是否有大颗粒的堆积。床内固体颗粒可以象流体一样从底部或侧面的孔排出。 密度高于床层表观密度的固体颗粒在床内会下沉,密度小于床 层表观密度的固体颗粒会浮在床面上(假设气体流速为5m/s时,刚好能使d = 1mm、p=2000Kg/m 3粒子流化,那么p=2000Kg/m3就称为此时的表观密度)。所以应控制大于表观密度的固体颗粒进入炉膛。 炉内颗粒混合良好。因此当加热床层时,整个床层的温度基本 是均匀的。(6)异常的流化状态: 气泡过大:含气泡是气体流化床的基本特性,但气泡过大或过 于集
6、中向上涌时,床层表面会出现大的波浪起伏,运行不稳定,因此是一种异常的流化状态。引起气 泡过大和分布不均匀的因素有:a.床层太薄;b.布风板结构不良;c.床料颗粒过大;d.表观速度过高。 当气泡直径大到接近床层宽度尺寸时,床层被大气泡分隔成几 段并形成气塞,在大气泡之间的颗粒层将以活塞的形式向上运动,达到一定高度后,颗粒层崩裂成单 个颗粒或较小的颗粒团,此时大颗粒和颗粒团将穿过上升的气流,象雨淋般的下落,而较小的颗粒工颗粒 团则被气流带走,这种现象称节涌。发生节涌时能听到“扑通”声。节涌现象将造成沿炉膛高度床料分布 不均,而且引起床层阻力的激烈波动,能量损失很大,飞灰增加,影响流化和燃烧的稳定性
7、。这种现象如不及时处理,将导致大颗粒底料沉积面结焦。造成节涌的原因与气泡过大是相同的,因为,节涌是气泡过 大的进一步发展。 沟流:在空气速度未达到临界流化速度,整个床层处于固定床时,大量气体有可能从床层阻力最小的“沟道”穿过,这种现象称沟流或局部穿孔。沟流分贯穿沟流 和局部沟流两种。贯穿沟流沟道自下而上贯穿整个床层,这时风速增加到超过正常的临界流化速度床层也不流化。局部沟流:沟道未贯通的部分仍然可以流化。产生沟流的原因有:a.床层过薄;b.布风板结构不良,布风不均匀; c. 颗粒组成不均匀。局部或大部分床层的大颗粒堆积,多出现在风速较低时,如启动和压火。因 此,在空床启动时,最好采用送风后添加
8、床料的方式,以避免沟流现象的发生。(底料0.6mm、炉渣 K2K6二. CFB的优缺点:1. 优点:(1 )燃料的适应性广,从广义上说,CFB可以燃用煤粉炉不能燃 用的任何燃料:生活垃圾、石油焦、煤矸石;从狭义上说,燃料变化太大,会影响设备性能和寿命。所 以燃料性质变化范围也是有限制的,但燃料性质允许变化范围较煤粉炉大。(2) 负荷调节比大:负荷调节比的大小主要取决于在不投油助燃 的情况下,能保证燃料的燃烧和燃尽。对于CFB,在炉内存在着有较大蓄热量的床料,只要床温高于不 同燃料的着火温度就可以保证燃料的燃烧稳定性。其稳定性决定了锅炉最低允许负荷(投煤温度:烟煤=600 650C;贫煤 650 700C ;无烟煤 700 750C)。对于CFB,床温一般都高于炉膛出口烟气温度,负荷越彳氐,两者 差值越大。当负荷较低,虽然床温高于煤的着火温度,不至于造成炉膛灭火,但当炉膛出口烟气温度 低于760C,就不能保证炉膛上部碳粒子的燃尽,使飞灰含碳量增加。 因为烟气中的碳粒子燃尽温度为750C。大量的碳粒子在炉内积累过 多,当条件满足时,可能产生爆燃,使床温突然升高,破坏锅炉的正 常运行。因此锅炉最低允许负荷