流化床燃烧锅炉介绍

电力18讯：    摘要：首先介绍国内外发展流化床的主要原因，流化机理，和几种破坏流化工况及消除措施，最后介绍东大0．3M×0．3M高6M的AFBC试验装置上进行的燃烧动力特性试验，所得的几点结论，结果表示采用循环回燃，既可提高燃烧效率，脱硫效率，又可改善运行特性。

一、  前言

    流化床燃烧FBC技术已在电力工业及工业锅炉等方面得到应用。它具有能燃用劣质燃料，能实现经济的床内脱硫等优点。是高效，低污染利用煤炭资源的新技术，是当前国际上开发研究清洁燃煤新技术的最活跃的课题之一。我国自60年代开始发展FBC技术，是以利用劣质燃料特别是利用煤矿炭质煤洗矸石煤等，为主要目的，设备容量较小，现有2000多台鼓泡沸腾炉流化床锅炉在运行，是世上流化床锅炉台数最多的国家，这种锅炉飞灰扬折损失大，燃烧的碚硫效率不高，且不易实现大型化等缺点，最近10年内便纷纷研制循环流化床锅炉，自济南锅炉厂1989年生产第一台35T／H中压造厂便先后与科研单位，大专院校相结合，研制各自的循环流化床锅炉。最近推出的常压循环流化床（ACFBC）锅炉，大部分是循环倍率不高、流化速度较低，有是是泡床改进型的循环流化床锅炉，有的已经鉴定运行，有的正在安装调试。为了使这一新技术能健康而较快地推广使用，普及宣传，总结交流这方面的知识是必要的。故再作此文，供讨论。

二、国外发展循环流化床锅炉的主要目的

工业发达的国家，如美、德、英、日和瑞典等国，研制流化的主要目的是能经济地解决燃煤的环境保护问题。它可燃用高硫煤，而排入大气的SO2和NOX并不增加多少。FBC正在成为煤粉锅炉的廉价替代产品，这是因为锅炉燃用高硫煤时，必须按日益提高环境保护要求规定，加装昂贵的烟气脱硫装置。图1表示了污染控制费用在美国逐年上升的情况，1980年安装脱硫装置费用已占电厂总投资的48％，而且使电厂效率下降2－3％美国统计70年代投资420亿美元，为4万MW电站加装了烟气脱硫装置，80年代改造的高硫煤电厂容量达10万MW，投资超过1000亿美元，这笔费用相当于可建设美国今后30年需要新建设电站的投资1／4。所以，FBC已成为摆脱化石燃料面临困境的一条途境。

三、流化机理

在化学工程中，物料在容器内的形态，分为三类：固定床、流化床和气力喷流，层燃炉属于固定床，煤粉炉属于最后一类，而沸腾炉却属于流化床。沸腾炉炉篦上堆放厚度为300－500MM，粒径为0－10MM的料层，炉篦下逐步加送入风量，开始时由于风量少，当气流速度UO在料 层不动，料层为固定床，随着汽流速度的增大，气流通过料层的真实速度和料层的阻力ΔP都随着增大，而料层高度HO保持不变，当送入风量大到把所有的颗料都吹动时，此时风速F在F区间整个料层中颗粒上下翻动，进入沸腾状态，料层为沸腾状态时随着流速O的增在，料层的阻力保持不变，而沸腾层高度H则随着提高，当沸腾状态时，颗粒间的空隙增大。料层厚度从原来的300－500MM膨胀到800－1400MM颗粒间混合十分强烈，颗粒和气流之间的相对运动也很强列。此时固体颗粒和空气一起具有流体一样的流动性。此时，炉料始终被限制在一定的高度范围内，不停地上下翻动，象煮稀饭时米粒在沸腾着的水中运动一样，故又称为沸腾床，它的上部有一个清晰的表面，在界面以下至炉篦，称密相区。沸腾状态下，气流通过料层的阻力不变，是由于料层随气速度增大颗粒间的真实流速不变的结果。这是由于层高度增加，气流 在床颗粒间的截面增大，使真实速度基本不变的缘故，当再加大通风量，气流速O超过C后，腾床破坏，真实增加，而阻力P迅速降低，变为气力,喷流状态了。

以上沸腾形成过程及其主要特性随气流速度O的变化可用图2所表示的曲线来说明。

四、沸腾质量不佳工况及消除措施

1、  过大气泡与分布不均

     料层中产生气泡是沸腾床中运动的基本特点，但运行中应注意不要产生大的气泡或气泡分不均的情况，大汽泡上升速度较大，穿山沸腾层（密相区）后破裂，使煤粒飞出密相区，汽泡大，飞出密相区的颗粒越大而且数量越多，一方面使飞灰扬折损失增加，燃烧效率降低，另一方面使床层剧烈波动，影响锅炉持续稳定的安全运行。

产生气泡过大的原因主要有：

1）  布风板结构缺陷，造成布风不均，

2）  风帽小孔尺寸不一或太大时，气泡尺寸也较大

3）  沸腾床的高度与宽度比值大时，气泡较大，

4）  炉料的颗粒大，产生的气泡也越大

5）  料层太薄时，气泡分布不均匀性较大。

因此，应针对原因采取相应措施，使腾均匀，改善沸腾质量，布风板的宽度不宜过大，料层厚度应适当。

2、  节涌

  沸腾床中的气泡，会聚合成为大的气泡，当气泡扩展到沸腾床的整个 截面时，沸腾层被气泡分成数段