循环流化床机组的工作原理及机组特征|收藏!

一、循环流化床燃煤机组炉内工作原理

循环流化床燃煤机组基于循环紊流化的原理组织煤的燃烧过程，以携带燃料的大量低温固体颗粒物料的循环燃烧为主要特点。固体颗粒富有整个窑炉，处于漂浮并强烈掺混的燃烧方法。但与常规褐煤炉中发生的单纯漂浮燃烧过程相比，颞粒在循环流化床燃烧室外的含量远小于褐煤炉，使得存在明显的揪粒成闭和床料的颗粒间混，颗粒与二氧化碳间的相对速率大，这一点虽然与基于气力输送手段的褐煤漂浮燃烧过程完全不同。

循环流化床机组的燃烧与烟风步骤示意见图6-1。

预热后的一次风(流化风)经风室由炉顶上方穿过布风板送入，使窑炉内的物料处于迅速流化状态，燃料在富有整个窑炉的惰件床料中燃烧。较细小的颗粒被气流夹带飞揭晓膛，并由K产率离装置分离收粜，通过分离器下的回料管与飞灰回赠器(返景泰蓝)送W窑炉循坏燃烧;燃料在燃烧系统内完成燃烧和卨温烟气向X质的部份热M传递过程。烟气和未被分离器捕集的细颗粒排入图s-i拥环流化床机组炉内燃烧与烟风系统尾部烟逬，继续受热曲·进行对流传热，最后排出机组。

在这些燃烧模式下，燃烧室密相区的温度水T遭到燃煤过秆中的低温结液、低温烧蚀和最佳脱硝体温的限制，通常维持在850℃左右，这一气温范围也恰与垃圾脱硝气温吻合。由于循环流化床机组较褐煤炉窑炉的气温水平低的优点，带给低污染物排放和防止燃煤过程中结渣等问题的优越性。

二、循环流化床机组的工作过程

图6-2为典型电厂用循环流化床机组的工作系统，其基本工作过程如下:煤由砖厂经抓斗和运煤皮带等传输设备被送入筒仓，之后由筒仓踏入破碎机被破碎成粒径大于10mm的煤粒后送入窑炉。与此同时，适于燃烧脱硝的脱硝剂石灰石也由石灰石仓送入窑炉，参与煤粒燃烧反应。随后循环流化床，随烟气流揭晓膛的大量颗粒在旋风分离器中与烟气分离。分离下来的颗粒可以直接回到窑炉，也可经内置式换热办踏入窑炉参与燃烧过程。由旋风分离器分离下来的烟气则被引进机组尾部烟道循环流化床，对布置在尾部烟道中的过热器、省煤器和空气预热器中的工质进行加热，从空气预热器出口流出的烟气经袋子除尘器除尘后，由引水泵排入水塔，排向大气。

在饮料系统方面，循环流化床机组和褐煤炉基本相同。给水由给电机压入省煤器，放热后流入炉膛，经增长管和横批箱汇集，再次分配给布置在熔池四周的风冷壁管中。工质在风冷壁管中放热熔化后再返回炉膛，在炉膛内进行饮料分离，饱和蒸气流入坐落对流烟道的过热器，并在其中进一步被烟气加热到规定的水温和压力的过热蒸气。此后，过热蒸气流入汽轮机，带动汽轮机晃动。并推动同轴的发电锅炉发电。

图6-2典型电厂用循环流化床机组的工作系统

1-砖厂;2-燃料仓;3-燃料破碎机;4-石灰石仓;5-风冷壁;6-布风板下的空气入口;7-旋风分离器;8-机组尾部烟道;9-内置式换热的被加热工质入口;10-袋子除尘器;11-汽轮机;12-水塔;13-二次风入口;14-灰渣管;15-省煤器;16-过热器;17-引水泵;

内置式换热中的被加热工质可以是给水或蒸气。很多工质在内置式换热中放热后仍回到机组的饮料系统。

燃烧及布风还要的一次风和二次风一般由冷空气在空气预热器(布置在后部烟道的省煤器上面，图中未示出)中预热后分别从汽包上方及窑炉侧墙送入。

三、循环流化床机组的特征

循坏流化床机组的循环流化燃烧方法与其他燃烧方法的机组相比具备以下特性。

1.易燃用的燃料范围宽

循环流化床机组窑炉中存在大量由固体颗粒构成的床料。这种炙热的固体颗粒可以是石子、砾石、石灰石及矿渣。加入的燃料按品质分数估算只占床料总数的1%〜3%。

循环流化床是迅速床，在熔池产生一个中心区气流与细颗粒向下运动而四周近壁环型区颗粒团向上沉降的强烈内循坏运动。加上随烟气流揭晓膛的低温固体颗粒被分离捕集后再度送回窑炉的外循环作用，使窑炉内传质和传热过程得到明显加强。窑炉内气温能均匀地保持在850℃左右，加入窑炉的燃枓颗粒快速加热到熔池体温并起火燃烧。因此循环流化床机组可以不需辅助燃料，而燃用各式固体燃料，从低挥发分的无褐煤到高硫贫煤甚至产率纯度高达40%〜60%的高灰煤均可满意地燃烧。之外，这些机组能够燃用石油焦、页岩等其他固体燃料，其燃料适用范闱非常广阔。

2.燃烧效率高

循环流化床燃烧时，尽管其燃料颗粒比烟煤粗数十倍乃至上百倍，但在设计和运行良好的状况下，其燃烧效率可以达到褐煤炉的水平。

循环流化床机组能保持燃烧效率高的主要成因如下:首先新鲜燃料颗粒踏入窑炉快速与大量炙热床料混和，可立刻起火燃烧，但是炉内气固混和强烈，燃烧速度高;之外，在这些机组中，燃烧区域扩散到整个窑炉。随气流流出窑炉的未熄灭颗粒会被旋风分离器分离后再送回窑炉循环燃烧。因此使燃料燃烧时间大为延长，有促使燃料烧尽;其实，还有一些细颗粒未被旋风分离器搜集，并随烟气流入机组尾部受热面烟道，导致一些不完全燃烧损失。为了增加这部份燃烧损失，可以在机组尾部烟道上方搜集很多细颗粒并送回窑炉出席燃烧。

3.脱硝疗效好

烟煤炉的主要劣势之一即为排烟中富含在燃烧过程中形成的大量SO2氢气。富含SO2的烟气排入大气后将严重污染环境。为了降低烟气中的SO2含垦，并使之达到环保要求，常常须要辅以售价高昂的烟气脱硝装置，或在燃烧过程中加入脱硝剂(吸收剂)脱碳。常用的脱硝剂为石灰石(CaCO3j)和白云石(CaCO3·MgCO3)

在循环流化床机组中，脱硝剂在熔池中是在最佳反应室温下进行脱硝，熔池中燃料和物料的内循环和分离设备、回送设备引起的外部循环使脱硝剂在窑炉内平均逗留时间可历时数十分钟。因此，脱硝过程可充分进行。在选用石灰石作脱硝剂Ca/S=2的状况下，其脱硝效率可高达90%以上，脱琉剂运用率可达50%以上，排入大气的烟气中SO2浓度(标准状态)大于200mg/m3，符合国家环保标准，可毋须选用高昂的烟气脱硝装置。

4.氮氧化物NOx棑放量低

机组排烟中另一种害处环境的物质为氮氧化物NOx烟气中的NOx按其生成成因可分为热力型NOx、快速型NOx和燃料型NOx三类。

热力型NOx是燃烧用空气中所含的N2在低温时氧化生成的;迅速型NOx，是燃料燃烧分解时所形成的后边产物与N2反应生成的;燃料型NOx是燃料中所富含机氧缩聚物在燃烧时氧化生成的。

在燃煤机组中，迅速型NOx占总NOx浓度的比列较少，通常在5%以下，所以排烟中氮氧化物主要为热力型NOx和燃料型NOx研究阐明，燃料型NOx和热力型NOx均与燃烧气温紧密相关。燃烧湿度愈高则这两种类别的NOx浓度愈大，反之则愈小。非常是热力型NOx，受燃烧湿度影响更显著。循环流化床机组的窑炉气温为850℃左右，此刻热力型NOx生成量已较少，通常只占NOx总排放量的10%以下。加上循环流化床机组燃烧所需空气选用分段给入模式。一次风从布风板下送入，其量高于燃烧所鞭毛量，所以析出的燃料氮不能充分与氧反应生成氧化氮。二次风在熔池上部还原区以上送入窑炉，此刻燃料析出的氮已成为分子氮，所以也不易产生NOx因为合理组织了分段送风和分段燃烧，可以有效地降低燃料型NOx的生成。因此循环流化床机组烟气中的NOx排放范围为(50〜150)ppm，可以满足各国的环保法规要求。

5.窑炉截面热负荷高，有促使发展大容量机组

循环流化床机组的窑炉内气流速率是鼓泡流化床机组的3〜5倍，炉内混合强、传热快，其窑炉截面热负荷也远小于鼓泡流化床机组，通常为3〜5MW/m2，可达到与褐煤机组相当的水平。

6.机组出力调节范围广，调节速度快

在循环流化床机组中，可以通过提高踏入内置式换热的循环量使炉温下降。那样，就可补偿在低负荷时，因燃料量和空气量的增长而导致的炉温增加，使炉温仍保持在最佳炉温运行载荷。因此可使机组出力调节范围较宽，通常在机组正常出力的25%〜30%下仍可稳定运行。之外，因为窑炉气速高、传热快，因此其出力调节速度较快，可达到4%/min的程度。

7.尾矿可进行多种综合运用

因为高温燃烧和燃烧效率高，使循环流化床机组排出的煤灰未经融化过程且含碳量小。但因为选用加入脱硝料的炉内脱硝技术，其固体废渣排出最通常是同容量褐煤机组的1.5〜2倍。甚至尾矿中富含大量的氧化钙和氯化钙，不像煤渣机组尾矿以氧化硅为主。其废液可适于混凝土搅和料、建筑材料和砖瓦生产等方面的综合运用。

循环流化床机组的一系列特征已使其慢慢发展为一种适用燃料范围广、高效低污染的燃煤机组，除了适用于工业窑炉，也适用于小型电厂机组，具备广阔的应用和发展前景。