CFB锅炉物料循环实现的条件

CFB锅炉物料循环实现的条件

　CFB锅炉物料循环实现的条件李军，李荫堂（西安交通大学能源与动力工程学院，西安710049）环实现的条件，并对国产CFB锅炉出力不足的原因进行了分析。参4主题词：循环流化床锅炉；物料循环；出力；条件收穑日期：1998~通大学获得工学硕士学位主要从事气固流与燃烧的教学和科研工作，已发表论文20多篇，出版教材1本。生0前言循环流化床（CFB）燃烧兼备高效率低污染的技术特点，被认为是实现煤清洁燃烧最有效的途径之一。据报导，目前全世界已有400多台CFB锅炉投入商业运行或正在建设中，单台最大容量已达250MWe我国CFB燃烧技术的研究起步稍晚，自80年代至今，也有相当数量的小容量CFB锅炉相继投入运行，但是国产CFB锅炉在运行过程中也暴露出许多问题，其中比较突出且颇具普遍性的一个问题是锅炉出力不足有资料显示，相当数量已投运的国产CFB锅炉达不到设计出力，有些CFB锅炉的出力只有设计值的6~ 70%.这一问题如得不到及时有效的解决，势必会对CFB燃烧技术在我国的发展及国产CFB锅炉的市场竞争力产生不利的影响，故已引起业内人士的普遍关注。

　　本文拟从CFB锅炉物料循环实现条件的角度对此问题作一浅柝1大量物料参与循环CFB锅炉区别于BFB锅炉的主要特征谈到CFB锅炉与常规鼓泡流化床（BFB）锅炉的区别时，人们更多的是注意到其外部特征，往往把是否存在物料循环回路、是否有物料循环作为判别依据，实际上这是一个误解，至少是不全面的。我们知道，在BFB锅炉发展过程中人们采用飞灰复燃的方法以提高燃烧效率和脱硫剂的利用率。尽管飞灰复燃装置和CFB锅炉的物料循环回路非常相似，但是我们并不认为带飞灰复燃的BFB锅炉是现代意义上的CFB锅炉，因为二者在特性上存在很大差别那么，CFB锅炉与BFB锅炉、特别是带飞灰复燃的BFB锅炉的区别何在呢，笔者以为，强调的重点应放在参与循环的物料量而不是有否物料参与循环上，也就是说，大量物料参与循环才是CFB锅炉区别于BFB锅炉的主要特征实际上，我们大家都耳熟能详的CFB锅炉的许多优点（相对于BFB锅炉），诸如燃烧效率高、脱硫剂利用率高炉内受热面传热强度高、负荷调节灵活方便等都可溯源于其燃烧系统内大量物料参与循环这一基本事实。从流态上讲，BFB锅炉运行于鼓泡床阶段。此时，气固床层由低密度的气泡和高密度的乳化相构成，处于乳化相中的固体颗粒实际上一直保持在临界流化状态，任何送入床层的超过临界流化所需的气体都以气泡的形式通过床层尽管由于气泡的产生、上升、合并、破裂使得整个床层呈现剧烈的搅拌掺混状态，但是绝大多数固体颗粒的运动被严格限制在床层内由于气泡破裂而被抛出床层的固体颗粒在悬浮段的分离和沉降作用下，在离开床层有限的高度内绝大多数又返回床层因此，在BFB锅炉中高浓度的颗粒流动（床内主要的蓄热体和载热体）仅出现在床层内及床层表面附近区域，从而决定了燃料的燃烧过程、脱硫过程、高强度传热过程也主要发可作为快速床的下限风速上限风速Me稀r相气Publ少对分离器的分r离效s率e要e求就越/ww.cnkiM段，此时在高速气流（流化速度超过带出速度）的作用下，绝大多数固体颗粒在炉内作加速运动，并伴有强烈的粒子回混和成团现象，沿炉膛高度气固混合物的密度分布更趋均匀，象鼓泡床那样清晰的床界面实际上己不复存在全炉膛高度高浓度的粒子流动使得CFB锅炉炉内温度场非常均匀，燃烧过程、脱硫过程沿炉膛高度基本上可在恒温下进行，因而延长了燃烧和脱硫反应的时间；此夕卜，全炉膛高度高浓度的粒子流动也使得在CFB锅炉炉膛内任何地方布置的受热面可以获得高强度的传热效果，同时也容易实现在维持一定炉温时（这一点在炉内脱硫过程特别重要！）对负荷的灵活调节。

　　CFB锅炉物料循环实现的条件如前所述，CFB锅炉的诸多优势都得益于其燃烧系统中大量物料的再循环因此，如何实现物料的正常循环就成为CFB锅炉设计和运行中要解决的重要问题由CFB锅炉的工作原理可知，正常的物料循环过程实际上由3个缺一不可的基本环节构成：①足够多的物料被带出密相区在炉膛里向上作加速运动、最终离开炉膛进入分离器，②随烟气进入分离器的物料绝大部分被捕集分离；③由分离器捕集分离的物料被顺利回送进入炉膛参与下一次循环3个环节互相联系又互相制约，其各自实现的条件构成了CFB锅炉物料循环实现的条件环节一在整个过程中的重要性在于它解决的是循环物料的源头问题，它的实现由炉内气固流动状态决定由气固流态化的知识我们知道，当增加通过一定高度物料堆积层的气流速度时，气固床层呈现的流动状态依次为：固定床、鼓泡床、紊流床快速床及稀相气力输送在前3种流态（Lanneau统称其为系留状态）下，尽官气固床层的流动结构存在很大差别，但有一点却是相同的：即除了部分被扬析的颗粒外，绝大部分固体颗粒的运动都被限制于布风板上方一定高度内，因而不可能形成全炉膛高度高浓度的颗粒流动。所以要从源头上保证有足够数量的物料参与循环，CFB锅炉运行于快速床状态就应成为设计时必须遵守的条件。