循环流化床锅炉的运用和发展
循环流化床锅炉是近十几年发展起来的一项高效、低污染清洁燃烧技术。因其具有燃烧效率高、煤种适应性广、烟气中有害气体排放浓度低、负荷调节范围大、灰渣可综合利用等优点,在当今日益严峻的能源紧缺和环境保护要求下,在国内外得到了迅速的发展,并已商品化,正在向大型化发展。
我国是产煤大国,也是用煤大国,一次能源结构中,煤炭占70%左右,优中质煤、劣质煤均丰富。全国煤产量的25%是含硫量超过2%的高硫煤。优质煤集中在华北、西北,劣质煤多分布在中南、西南地区。目前积存下来的煤矸石达14亿吨,并以每年6千到7千万吨的数量增加。与此同时,因煤燃烧每年有87%的SO2和
67%NOX排入大气,造成严重的环境污染。因此发展高效、低污染的清洁燃烧技术是当今社会持续发展的必然要求。
1.1 独特的燃烧机理
固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程,称为流化过程。流化过程用于燃料燃烧,即为流化燃烧,其炉子称为流化床锅炉。流化理论用于燃烧始于上世纪20年代,40年代以后主要用于石油化工和冶金工业。
流化燃烧是一种介于层状燃烧与悬浮燃烧之间的燃烧方式。煤预先经破碎加工成一定大小的颗粒(一般为<8mm)而置于布风板上,其厚度约在350~500mm左右,空气则通过布风板由下向上吹送。当空气以较低的气流速度通过料层时,煤粒在布风板上静止不动,料层厚度不变,这一阶段称为固定床。这正是煤在层燃炉中的状态,气流的推力小于煤粒重力,气流穿过煤粒间隙,煤粒之间无相对运动。当气流速度增大并达到某一较高值时,气流对煤粒的推力恰好等于煤粒的重力,煤粒开始飘浮移动,料层高度略有增长。如气流速度继续增大,煤粒间的空隙加大,料层膨胀增高,所有的煤粒、灰渣纷乱混杂,上下翻腾不已,颗粒和气流之间的相对运动十分强烈。这种处于沸腾状态的料床,称为流化床。这种燃烧方式即为流化燃烧。当风速继续增大并超过一定限度时,稳定的沸腾工况就被破坏,颗粒将全部随气流飞走。物料的这种运动形式叫做气力输送,这正是煤粉在煤粉炉中随气流悬浮燃烧的情景。
1.2 锅炉热效率较高
由于循环床内气—固间有强烈的炉内循环扰动,强化了炉内传热和传质过程,使刚进入床内的新鲜燃料颗粒在瞬间即被加热到炉膛温度(≈850℃),并且燃烧和传热过程沿炉膛高度基本可在恒温下进行,因而延长了燃烧反应时间。燃料通过分离器多次循环回到炉内,更延长了颗粒的停留和反应时间,减少了固体不完全燃烧损失,从而使循环床锅炉可以达到88~95%的燃烧效率,可与煤粉锅炉相媲美。 ...