循环流化床锅炉的主要类型_循环流化床锅炉工作原理图

什么是循环流化床锅炉？

循环流化床锅炉是在流化床锅炉（又称鼓泡床或沸腾床锅炉）的基础上改进和发展起来的一种新型锅炉。循环流化床锅炉保留了流化床锅炉的全部优点，而避免和消除了流化床锅炉存在的热效率低、埋管受热面磨损严重和脱硫剂石灰石利用不充分、消耗量大和难于大型化等缺点。 循环流化床锅炉床料处于流化状态与流化床锅炉是相同的，前者与后者的主要区别是前者的流化速度较高，炉膛出口烟气中物料的浓度很高，大量的物料被炉膛出口的物料分离器分离后返送回炉膛，即有大量物料在炉膛和物料分离器之间循环。采用循环流化床燃烧方式的锅炉，所有固体颗粒在燃烧过程中处于流态化，类似流体状态的现象。一.循环流化床锅炉结构?

锅炉采用单锅筒，自然循环方式，总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构，四周有膜式水冷壁组成。自下而上，依次为一次风室、密相床、悬浮段，尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。尾部竖井采用支撑结构，两竖井之间由立式旋风分离器相连通，分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬，前部竖井用敖管炉墙，外置金属护板，尾部竖井用轻型炉墙，由八根钢柱承受锅炉全部重量。 锅炉采用床下点火（油或煤气），分级燃烧，一次风比率占50—60%，飞灰循环为低倍率，中温分离灰渣排放采用干式，分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键，采用湍流床，使得流化速度在3.5—4.5m/s，并设计适当的炉膛截面，在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬（高铝质砖），即使锅炉燃烧用不同燃料时，燃烧效率也可保持在98—99%以上。 分离器入口烟温在800℃左右，旋风筒内径较小，结构简化，筒内仅需一层薄薄的防磨内衬（氮化硅砖）。其使用寿命较长。循环倍率为10—20左右。 循环灰输送系统主要由回料管、回送装置，溢流管及灰冷却器等几部分组成。 床温控制系统的调节过程是自动的。在整个负荷变化范围内始终保持浓相床床温850-950℃间的某一恒定值，这个值是最佳的脱硫温度。当自控制不投入时，靠手动也能维持恒定的温床。 保护环境，节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题，循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来，其高可靠性，高稳定性，高可利用率，最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性，特别是对劣质燃料的适应性，越来越受到广泛关注，完全适合我国国情及发展优势。二.循环流化床锅炉简介

(circulating fluidized bed) 是在鼓泡床锅炉（沸腾炉）的基础上发展起来的，因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高，因此称作快速循环循环床锅炉。快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间，形成了一定的理论。要了解循环流化床的原理，必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床→湍流床→快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性以及传热特性。

一． 流态化：

当固体颗粒中有流体通过时，随着流体速度逐渐增大，固体颗粒开始运动，且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大，当流速达到一定值时，固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等，每个颗粒可以自由运动，所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象，这种现象称为流态化。 对于液固流态化的固体颗粒来说，颗粒均匀地分布于床层中，称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说，气体并不均匀地流过床层，固体颗粒分成群体作紊流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。 固体颗粒（床料）、流体（流化风）以及完成流态化过程的设备称为流化床。

二． 临界流化速度

1.对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中，在固定床通过的气体流速很低时，随着风速的增加，床层压降成正比例增加，并且当风速达到一定值时，床层压降达到最大值，该值略大于床层静压，如果继续增加风速，固定床会突然解锁，床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话，其特性为：在大颗粒尚未运动前，床内的小颗粒已经部分流化，床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显，而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度，称为临界流化速度。随着风速的进一步增大，床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是2－3倍的临界流化速度。 2.影响临界流化速度的因素： （1）料层厚度对临界流速影响不大。 （2）料层的当量平均料径增大则临界流速增加。 （3）固体颗粒密度增加时临界流速增加。 （4）流体的运动粘度增大时临界流速减小：如床温增高时，临界流速减小。床温与临界流速的关系如图所示。编辑本段循环流化床锅炉节能改造技术

① 加装燃油节能器；

经燃油节能器处理之碳氢化合物，分子结构发生变化，细小分子增多，分子间距离增大，燃料的粘度下降，结果使燃料油在燃烧前之雾化、细化程度大为提高，喷到燃烧室内在低氧条件下得到充分燃烧，因而燃烧设备之鼓风量可以减少15%至20%，避免烟道中带走之热量，烟道温度下降5℃至10℃。燃烧设备之燃油经节能器处理后，由于燃烧效率提高，故可节油4.87%至6.10%，并且明显看到火焰明亮耀眼，黑烟消失，炉膛清晰透明。彻底清除燃烧油咀之结焦现象，并防止再结焦。解除因燃料得不到充分燃烧而炉膛壁积残渣现象，达到环保节能效果。大大减少燃烧设备排放的废气对空气之污染，废气中一氧化碳（CO）、氧化氮（NOx）、碳氢化合物（HC）等有害成分大为下降，排出有害废气降低50%以上。同时，废气中的含尘量可降低30%—40%。安装位置：装在油泵和燃烧室或喷咀之间，环境温度不宜超过360℃。

② 安装冷凝型燃气锅炉节能器；

燃气锅炉排烟中含有高达18%的水蒸气，其蕴含大量的潜热未被利用，排烟温度高，显热损失大。天然气燃烧后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。减少燃料消耗是降低成本的最佳途径，冷凝型燃气锅炉节能器可直接安装在现有锅炉烟道中，回收高温烟气中的能量，减少燃料消耗，经济效益十分明显，同时水蒸气的凝结吸收烟气中的氮氧化物，二氧化硫等污染物，降低污染物排放，具有重要的环境保护意义。

③ 采用冷凝式余热回收锅炉技术；

传统锅炉中，排烟温度一般在160～250℃，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到87%～91%。而冷凝式余热回收锅炉，它把排烟温度降低到50～70℃，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热，提升了热效率；冷凝水还可以回收利用。

④ 锅炉尾部采用热管余热回收技术；

余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的58%。循环流化床锅炉关键在于循环二字上，它比其它炉型多了一套特有系统，就是气-固物料分离、物料回送装置，通常所说的返料系统。缺少这套系统的锅炉只能说是流化床锅炉。

循环流化床锅炉燃烧系统的主要设备有哪些？

1、循环流化床锅炉燃烧系统的主要辅助设备有炉前碎煤设备、给煤设备、灰渣冷却及处理设备。石灰石输送设备和各种用途的风机，如一次风机、二次风机、引风机、播煤增压风机、高压流化风机、点火油系统、除尘设备、气力及水力除灰设备等。

2、循环流化床锅炉的基本特点如下：

（1）低温的动力控制燃烧。其燃烧速度主要取决于化学反应速度，决定于温度水平。物理因素不再是控制燃烧的主导因素。

（2）高速度、高浓度，高通量的固体物料流态循环过程。循环流化床锅炉的所有燃烧都在这两种形式的循环运动中逐步完成的。

（3）高强度的热量、质量和动量传递过程。循环流化床锅炉的热量主要靠高速度、高浓度、高通量的固体物料来回循环实现的，炉内的热量、质量和动量的传递和交换非常迅速，从而从整个炉膛内温度分布很均匀。

（4）负荷不同，流化状态发生变化，最低为0。循环流化床锅炉的物料循环系统由旋风分离器、料腿、返料器组成。

循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。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，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展；国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起，已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。未来的几年将是循环流化床飞速发展的一个重要时期。

循环流化床锅炉系统通常由流化床燃烧室（炉膛）、循环灰分离器、飞灰回送装置、尾部受热面和辅助设备等组成。循环流化床锅炉系统通常由燃烧系统和汽水系统所组成，燃料在锅炉的燃烧系统中完成燃烧过程，并通过燃烧将化学能转变为烟气的热能，以加热工质；汽水系统的功能是通过受热面吸收烟气的热量，完成工质由水转变为饱和蒸汽，再转变为过热蒸汽的过程。

循环流化床锅炉的烟风系统是循环流化床锅炉的风（冷风和热风）系统和烟气系统的统称。循环流化床锅炉的风系统主要由燃烧用风和输送用风两部分组成。前者包括一次风、二次风、播煤风（也称三次风），后者包括回料风、石灰石输送风和冷却风等。