李金偉 唐洪剛

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐是近十幾年來迅速發(fā)展的一項(xiàng)高效低污染清潔燃燒技術(shù)，因?yàn)樗軌蛟诤芏嗌a(chǎn)中使用、具有改變承載重力的性能和排除污染物上擁有特別的亮點(diǎn)，促動(dòng)其能夠飛速前進(jìn)。循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)和它脫硫措施等生產(chǎn)措施的發(fā)展，為社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)帶來很大的利益。

關(guān)鍵詞：熱動(dòng)力學(xué)；循環(huán)流化床；鍋爐

1 引言

循環(huán)流化床鍋爐采取流態(tài)化的形式燃燒，這種燃燒形式是處在煤粉爐懸浮以及鏈條爐固定燃燒形式中間的方式，就是我們平時(shí)說的半懸浮燃燒形式。自從循環(huán)流化床鍋爐措施形成之后，循環(huán)流化床鍋爐在國際中越來越多的被使用。循環(huán)流化床鍋爐是全球周知的低污染煤燃燒措施，并且其燃燒物料實(shí)用性比較廣泛、脫硫成果好、排放氮氧化物少、載重調(diào)整功能好等優(yōu)勢(shì)在國內(nèi)燃煤電站中國正在發(fā)展。國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐措施已經(jīng)慢慢的進(jìn)入到世界優(yōu)秀水準(zhǔn)，循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)電機(jī)發(fā)電容量達(dá)全球第一位，不過，國內(nèi)鍋爐脫硫措施并不是很好，脫硫體系的使用情況、鍋爐脫硫速度都不是很好，所以循環(huán)流化床鍋爐的使用生產(chǎn)還具有很多毛病，距離全球優(yōu)異水準(zhǔn)還存在一定的距離。

2 循環(huán)流化床鍋爐的特性

因?yàn)檠h(huán)流化床中固體以及氣體兩種物體混合的相比單相煙氣來講產(chǎn)生的熱容量肯定會(huì)高出很多倍，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃燒十分穩(wěn)固。在床內(nèi)順著爐膛高度所開展的燃燒以及傳熱程序，大多是在非常勻稱的爐內(nèi)溫度下（大多是八百五十到九百攝氏度）開展的，進(jìn)而能夠使這種鍋爐的燃燒效果達(dá)到百分之九十八到百分之九十九。因?yàn)檠h(huán)流化床鍋爐燃燒溫度是低溫，并且燃燒程序是在爐膛高度上完成的，因此能夠便利的組織分層次燃燒，能夠在很大程度上減少氮氧化物的形成，減少氮氧化物的排放。因?yàn)殄仩t中固體、氣體兩相傳熱都是在爐膛內(nèi)開展的，不用再床內(nèi)再單獨(dú)安排埋管受熱面，進(jìn)而能夠預(yù)防埋管受損的情況。而裝置在爐膛出口位置的高效分離設(shè)備能夠把煙氣中較大體積的顆粒從中抽離，能夠在很大程度上降低了尾端煙筒中排出的煙氣粉塵密度，降低了尾端受熱位置的損耗。

（1）燃燒適應(yīng)能力強(qiáng)，因?yàn)檠h(huán)流化床內(nèi)的燃料只占了床料的百分之一到百分之三，不用使用協(xié)助燃料就能夠燃燒全部燃料，包含品質(zhì)差的煤、煤矸石、高灰煤、高硫煤、高水分煤、垃圾以及煤泥等，能夠在很大程度上緩解混晶污染物的情況。（2）燃燒效果好，循環(huán)流化床和鼓泡床流化床相對(duì)比效果更好，燃燒效果能夠達(dá)到百分之九十七，和煤粉差不多。（3）脫硫效果好，循環(huán)流化床中的脫硫措施是花費(fèi)成本最低的，脫硫效果能夠達(dá)到百分之九十。（4）氮氧化物產(chǎn)生的量少，這是這種方式中十分誘人的，其關(guān)鍵要素是：一，在低溫中燃燒，溫度大多是八百五十到九百攝氏度，氣體中的氮氧就不會(huì)形成氮氧化物；二，分段燃燒，約束氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈趸?，同時(shí)還能促進(jìn)已經(jīng)形成的氮氧化物復(fù)原。（5）燃燒效率好，鍋爐內(nèi)堂空間不大，載重調(diào)整范疇廣，調(diào)整迅速。（6）比較容易完成灰渣全面使用，因?yàn)榛以刑嫉暮坎欢?，使用低溫就能夠燃燒徹底，擁有者很大的綜合使用價(jià)值。（7）燃燒物料預(yù)處理程序很簡便，粉碎程序比煤粉爐簡單。

3 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒加工

3.1 脫硫

循環(huán)流化床鍋爐的脫硫原理是在燃燒中加入適當(dāng)比例和顆粒度的石灰石，與燃料一起進(jìn)行循環(huán)燃燒。加入的石灰石在爐內(nèi)循環(huán)時(shí)間長，使石灰石磨得非常細(xì)的時(shí)候才會(huì)從分離器中飛到后面去。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒溫度是 900 ℃左右，這一溫度既能抑制二氧化硫的生成，又使石灰石能充分分解。

3.2 煤粒燃燒

煤炭被送到循環(huán)硫化床中能夠快速的因高溫材料以及煙氣的反應(yīng)加熱溫度，先是水分揮發(fā)，之后煤分子能夠從中分離出來同時(shí)進(jìn)行燃燒，最后焦炭進(jìn)行燃燒。中間伴隨著煤顆粒的粉碎、損耗，并且分離解析出燃燒程序和燃燒焦炭的步驟有時(shí)候是一起進(jìn)行的。循環(huán)流化床內(nèi)部順著高度朝向能夠劃分為密度較密以及密度較稀的容積，密度密的在鼓泡床以及紊流床形態(tài)。循環(huán)流化床中很多是惰性物料，能夠燃燒起來部分不多。

3.3 燃料著火

循環(huán)硫化床內(nèi)部物料燃燒點(diǎn)燃的形式，固體物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)外表溫度有著重要的影響，是形成火源的根本，這種固體物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)可能是離析后的高溫顆粒、也能夠是細(xì)煤粒、還有可能是布風(fēng)板上的床料。如果固體的質(zhì)點(diǎn)外表溫度上漲，煤顆粒會(huì)立即燃燒。除此之外，煤顆粒的形狀尺寸對(duì)點(diǎn)燃也有著重要的作用，針對(duì)具有一定反應(yīng)性能的煤炭物種，在一定的溫度條件中，存在能夠著火的顆粒大小標(biāo)準(zhǔn)，比這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)小，由于散熱損耗大，顆粒就不能夠燃燒，跑出鍋爐內(nèi)堂。

3.4 煤粒的破碎特性

在循環(huán)流化床內(nèi)部煤炭會(huì)粉碎特點(diǎn)是：在進(jìn)入流化床之后煤粒的體積會(huì)迅速變小的現(xiàn)象。不過導(dǎo)致顆粒變小的要素還具有碳粒和猛烈活動(dòng)的床層間以及埋管面的摩擦。導(dǎo)致碳粒變小的關(guān)鍵要是是因?yàn)樘剂Ｍ獗淼臉?gòu)造性質(zhì)、設(shè)備強(qiáng)度和外部操作環(huán)境等。損耗的影響一直到燃燒結(jié)束。碳粒在投到流化床中，承受受熱面的加熱，揮發(fā)掉水分，當(dāng)達(dá)到能夠解析的溫度時(shí)，碳粒出現(xiàn)脫揮發(fā)分作用，針對(duì)高揮發(fā)份的類型，在熱解析時(shí)會(huì)存在擬塑性過程，碳粒內(nèi)部出現(xiàn)顯著的壓力傾斜度，假如壓力超出既定值，固體的顆粒會(huì)馬上四分五裂而出現(xiàn)粉碎；針對(duì)低揮發(fā)份的類型，塑性性質(zhì)不是很顯著，不過碳粒內(nèi)部的解析生成物要制服致密的縫隙構(gòu)造都會(huì)從碳粒中跑出，所以碳粒內(nèi)部肯定也會(huì)生成很高的壓力，還有，因?yàn)楦邷靥剂Ｈ夯ハ嘀g的推擠，其內(nèi)部不勻稱的溫度會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，能夠?qū)е绿剂７鬯?。碳粒粉碎之后?huì)變成很多很多的微小碳粒，尤其是能夠揚(yáng)析碳粒會(huì)對(duì)鍋爐的燃燒效果產(chǎn)生不良作用。微小的碳粒大多會(huì)跑出旋風(fēng)分離設(shè)備，變成損耗的那類。破碎分為一級(jí)破碎和二級(jí)破碎，一級(jí)破碎是由于揮發(fā)份逸出產(chǎn)生的壓力和孔隙網(wǎng)絡(luò)中揮發(fā)份壓力增加而引起的。二破碎是由于作為顆粒的聯(lián)結(jié)體——形狀不規(guī)則的聯(lián)結(jié)“骨架”（類似于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）被燒斷而引起的破碎。煤的破碎發(fā)生的同時(shí)也會(huì)發(fā)生顆粒的膨脹，煤的結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大的變化。一般破碎和膨脹受下列因素的影響：揮發(fā)份析出量；在揮發(fā)份析出時(shí)，碳水化合物形成的平均質(zhì)量；顆粒直徑；床溫；在煤結(jié)構(gòu)中有效的孔隙數(shù)量；母粒的孔隙結(jié)構(gòu)等。

4 循環(huán)硫化床鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)存在的問題

由于循環(huán)流化床鍋爐爐膛沒有設(shè)置埋管，不存在磨管現(xiàn)象。也不存在點(diǎn)火時(shí)有一部分熱量被水冷系統(tǒng)帶走的問題，點(diǎn)火啟動(dòng)，停爐都比較方便。由于循環(huán)燃燒使它的爐渣幾乎不含碳，呈黃褐色小顆粒，可以作為水泥制品的摻和料。并相對(duì)減少了總出渣量。

4.1 常見問題

（1）爐蒸發(fā)量不到設(shè)計(jì)的額定值；（2）高溫分離器和物料返送器內(nèi)結(jié)焦；（3）耐火材料和受熱面磨損；（4）鍋爐排煙溫度偏高。

4.2 防控技術(shù)要點(diǎn)

（1）對(duì)于流化不良：a.保證布風(fēng)板風(fēng)帽小孔的暢通，把風(fēng)帽小孔及床面清理干凈；b.一次風(fēng)量必需大于臨界流化風(fēng)量；c.控制升溫速度，防止?fàn)t內(nèi)耐磨耐火材料脫落堵塞風(fēng)帽；d.控制燃煤中矸石及鐵塊的含量，定期將大顆粒物料排除，確保流化良好。（2）超溫結(jié)焦預(yù)防控制：a.控制合理的床壓，防止燃煤直接接觸風(fēng)帽造成燃煤堆積爆燃超溫結(jié)焦；b.點(diǎn)火啟動(dòng)階段，控制合理油槍配風(fēng)，保證燃油完全燃燒，避免未燃盡油霧沾附在煤粒上造成結(jié)焦。（3）兩床失穩(wěn)預(yù)防控制：a.運(yùn)行中給煤、返料量、排渣控制合理，保證兩側(cè)床壓一致；b.給煤量調(diào)整時(shí)應(yīng)將各點(diǎn)給煤均勻，使燃煤在整個(gè)床面分布均勻；c.爐膛兩側(cè)外置床返料量調(diào)整基本一致，避免因?yàn)榉盗狭科疃a(chǎn)生床溫床壓偏差；d.調(diào)整爐膛兩側(cè)風(fēng)量及給煤量，使兩側(cè)床溫及一次風(fēng)量均衡。

5 結(jié)束語

循環(huán)流化床燃燒措施是高效率、高密度、高輸送量的固體材料循環(huán)流態(tài)程序，它產(chǎn)生的污染少，負(fù)載性能高、燃料選用廣泛、燃燒效果好并且對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小。單位使用循環(huán)流態(tài)化方式進(jìn)行燃燒，能夠提升其燃燒成果從而使其作業(yè)程序更簡便，在很大程度上提升了單位的作業(yè)效果。國內(nèi)由于二氧化硫形成的酸雨對(duì)生態(tài)環(huán)境的損壞越來越嚴(yán)重，大多工業(yè)行業(yè)使用的鍋爐脫硫設(shè)施不僅花費(fèi)成本高并且成果也不好。如果使用循環(huán)流化床這種形式的鍋爐，就能夠處理好這一問題。循環(huán)流化床形式的鍋爐在其構(gòu)造上就具有節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的長處，勢(shì)必會(huì)得到普遍的使用。

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