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是在鼓泡床鍋爐(沸騰爐)的基礎上發(fā)展起來的,因此鼓泡床的一些理論和概念可以用于循環(huán)流化床鍋爐。但是又有很大的差別。早期的循環(huán)流化床鍋爐流化速度比較高,因此稱作快速循環(huán)循環(huán)床鍋爐。快速床的基本理論也可以用于循環(huán)流化床鍋爐。鼓泡床和快速床的基本理論已經(jīng)研究了很長時間,形成了一定的理論。要了解循環(huán)流化床的原理,必須要了解鼓泡床和快速床的理論以及物料從鼓泡床→湍流床→快速床各種狀態(tài)下的動力特性、燃燒特性以及傳熱特性。
循環(huán)流化床鍋爐
當固體顆粒中有流體通過時,隨著流體速度逐漸增大,固體顆粒開始運動,且固體顆粒之間的摩擦力也越來越大,當流速達到一定值時,固體顆粒之間的摩擦力與它們的重力相等,每個顆粒可以自由運動,所有固體顆粒表現(xiàn)出類似流體狀態(tài)的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱為流態(tài)化。
對于液固流態(tài)化的固體顆粒來說,顆粒均勻地分布于床層中,稱為“散式”流態(tài)化。而對于氣固流態(tài)化的固體顆粒來說,氣體并不均勻地流過床層,固體顆粒分成群體作紊流運動,床層中的空隙率隨位置和時間的不同而變化,這種流態(tài)化稱為“聚式”流態(tài)化。循環(huán)流化床鍋爐屬于“聚式”流態(tài)化。
固體顆粒(床料)、流體(流化風)以及完成流態(tài)化過程的設備稱為流化床。
對于由均勻粒度的顆粒組成的床層中,在固定床通過的氣體流速很低時,隨著風速的增加,床層壓降成正比例增加,并且當風速達到一定值時,床層壓降達到最大值,該值略大于床層靜壓,如果繼續(xù)增加風速,固定床會突然解鎖,床層壓降降至床層的靜壓。如果床層是由寬篩分顆粒組成的話,其特性為:在大顆粒尚未運動前,床內的小顆粒已經(jīng)部分流化,床層從固定床轉變?yōu)榱骰驳慕怄i現(xiàn)象并不明顯,而往往會出現(xiàn)分層流化的現(xiàn)象。顆粒床層從靜止狀態(tài)轉變?yōu)榱鲬B(tài)化進所需的最低速度,稱為臨界流化速度。隨著風速的進一步增大,床層壓降幾乎不變。循環(huán)流化床鍋爐一般的流化風速是2-3倍的臨界流化速度。
影響臨界流化速度的因素:
(1)料層厚度對臨界流速影響不大。
(2)料層的當量平均料徑增大則臨界流速增加。
(3)固體顆粒密度增加時臨界流速增加。
(4)流體的運動粘度增大時臨界流速減小:如床溫增高時,臨界流速減小。床溫與臨界流速的關系如圖所示。
鍋爐采用單鍋筒,自然循環(huán)方式,總體上分為前部及尾部兩個豎井。前部豎井為總吊結構,四周有膜式水冷壁組成。自下而上,依次為一次風室、密相床、懸浮段,尾部煙道自上而下依次為高溫過熱器、低溫過熱器及省煤器、空氣預熱器。尾部豎井采用支撐結構,兩豎井之間由立式旋風分離器相連通,分離器下部聯(lián)接回送裝置及灰冷卻器。燃燒室及分離器內部均設有防磨內襯,前部豎井用敖管爐墻,外置金屬護板,尾部豎井用輕型爐墻,由八根鋼柱承受鍋爐全部重量。
鍋爐采用床下點火(油或煤氣),分級燃燒,一次風比率占50—60%,飛灰循環(huán)為低倍率,中溫分離灰渣排放采用干式,分別由水冷螺旋出渣機、灰冷卻器及除塵器灰斗排出。爐膛是保證燃料充分燃燒的關鍵,采用湍流床,使得流化速度在3.5—4.5m/s,并設計適當?shù)臓t膛截面,在爐膛膜式壁管上鋪設薄內襯(高鋁質磚),即使鍋爐燃燒用不同燃料時,燃燒效率也可保持在98—99%以上。
高溫分離器入口煙溫在800℃左右,旋風筒內徑較小,結構簡化,筒內僅需一層薄薄的防磨內襯(氮化硅磚)。其使用壽命較長。循環(huán)倍率為10—20左右。
循環(huán)灰輸送系統(tǒng)主要由回料管、回送裝置,溢流管及灰冷卻器等幾部分組成。
床溫控制系統(tǒng)的調節(jié)過程是自動的。在整個負荷變化范圍內始終保持濃相床床溫850-950℃間的某一恒定值,這個值是最佳的脫硫溫度。當自動控制不投入時,靠手動也能維持恒定的床溫。
保護環(huán)境,節(jié)約能源是各個國家長期發(fā)展首要考慮的問題,循環(huán)流化床鍋爐正是基于這一點而發(fā)展起來,其高可靠性,高穩(wěn)定性,高可利用率,最佳的環(huán)保特性以及廣泛的燃料適應性,特別是對劣質燃料的適應性,越來越受到廣泛關注,完全適合我國國情及發(fā)展優(yōu)勢。
經(jīng)燃油節(jié)能器處理之碳氫化合物,分子結構發(fā)生變化,細小分子增多,分子間距離增大,燃料的粘度下降,結果使燃料油在燃燒前之霧化、細化程度大為提高,噴到燃燒室內在低氧條件下得到充分燃燒,因而燃燒設備之鼓風量可以減少15%至20%,避免煙道中帶走之熱量,煙道溫度下降5℃至10℃。燃燒設備之燃油經(jīng)節(jié)能器處理后,由于燃燒效率提高,故可節(jié)油4.87%至6.10%,并且明顯看到火焰明亮耀眼,黑煙消失,爐膛清晰透明。徹底清除燃燒油咀之結焦現(xiàn)象,并防止再結焦。解除因燃料得不到充分燃燒而爐膛壁積殘渣現(xiàn)象,達到環(huán)保節(jié)能效果。大大減少燃燒設備排放的廢氣對空氣之污染,廢氣中一氧化碳(CO)、氧化氮(NOx)、碳氫化合物(HC)等有害成分大為下降,排出有害廢氣降低50%以上。同時,廢氣中的含塵量可降低30%—40%。安裝位置:裝在油泵和燃燒室或噴咀之間,環(huán)境溫度不宜超過360℃。
燃氣鍋爐排煙中含有高達18%的水蒸氣,其蘊含大量的潛熱未被利用,排煙溫度高,顯熱損失大。天然氣燃燒后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。減少燃料消耗是降低成本的最佳途徑,冷凝型燃氣鍋爐節(jié)能器可直接安裝在現(xiàn)有鍋爐煙道中,回收高溫煙氣中的能量,減少燃料消耗,經(jīng)濟效益十分明顯,同時水蒸氣的凝結吸收煙氣中的氮氧化物,二氧化硫等污染物,降低污染物排放,具有重要的環(huán)境保護意義。
傳統(tǒng)鍋爐中,排煙溫度一般在160~250℃,煙氣中的水蒸汽仍處于過熱狀態(tài),不可能凝結成液態(tài)的水而放出汽化潛熱。眾所周知,鍋爐熱效率是以燃料低位發(fā)熱值計算所得,未考慮燃料高位發(fā)熱值中汽化潛熱的熱損失。因此傳統(tǒng)鍋爐熱效率一般只能達到87%~91%。而冷凝式余熱回收鍋爐,它把排煙溫度降低到50~70℃,充分回收了煙氣中的顯熱和水蒸汽的凝結潛熱,提升了熱效率;冷凝水還可以回收利用。
余熱是在一定經(jīng)濟技術條件下,在能源利用設備中沒有被利用的能源,也就是多余、廢棄的能源。它包括高溫廢氣余熱、冷卻介質余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐渣余熱、化學反應余熱、可燃廢氣廢液和廢料余熱以及高壓流體余壓等七種。根據(jù)調查,各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%~67%,可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的58%。
環(huán)保熱水鍋爐或http://www.ycyg.net.cn/http://www.tkycyg.com/