循环流化床基础知识.docx

1、循环流化床基础知识一、流化床锅炉涉及的概念和定义底料：锅炉启动前，布风板上先铺设有一定厚度、一定粒度的“原料”，称为底料或床料。一般由燃煤、灰渣等组成。物料：主要是指循环流化床锅炉运行中在炉膛内燃烧或载热的物质。一般指燃煤、灰渣和脱硫剂。流化速度：是指床料或物料流化时动力流体的速度。这里的动力流体是指一次风。临界流化速度与临界流量：临界流速是使床料开始流化时的一次风风速，此时的一次风风量就是临界流量。物料循环倍率：通常是指由物料分离器捕捉下来且返送回炉内的物料量与给进的燃料量之比。二、循环流化床基础理论1流态化过程当流体向上流过颗粒床层时，其运动状态是变化的。流速较低时，颗粒静止不动，流体只在

2、颗粒之间的缝隙中通过。当增加到某一速度之后，颗粒不再由分布板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托。每天学习锅炉知识，关注微信公众号锅炉圈，此时，对于单个颗粒来讲，它再现依靠与其它邻近颗粒的接触而维持它的空间位置，相反地，在失去了以前的机械支承后，每个颗粒可在床层中自由运动；就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质。这种状态就被称为流态化。2不同气流速度下固体颗粒床层的流动状态(绘图简单示意)随着气流速度的增加，固体颗粒分别呈现固定床、流动床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床、气力输送状态。简单画图示意。固定床：当空气流速不大时，空气穿过底料颗粒间隙而向上逸出，底料高度未发生变化。流动床：当气流

3、速度继续增加，底料开始膨胀，高度发生变化，扰动不强烈，未产生气泡。鼓泡流化床：当气流速度又继续增加，底料将产生大量气泡，气泡不断上移，小气泡聚集成较大气泡穿过料层并破裂。如果在鼓泡床的甚而上不断的继续加大空气流速，将依次出现以下三种状态。湍流流化床：底料内气泡消失，气固两相混合更加剧烈，虽然存在密相区和稀相区，但是没有明显的界线。此时的流化速度一般为 45 m/s。快速流化床：随着气流速度的增加，底料上下浓度更趋于一致，但细小的颗粒将聚成小颗粒团上移，在上移过程中有时小颗粒团又聚集成较大颗粒团，较大颗粒团一般沿流动方向呈条状。此时的流化速度一般为 610 m/s。气力输送状态：随着气流速度的增

4、加，底料将最终会均匀的全部喷出床外，称喷流床或气力输送。需要指出，循环流化床锅炉正常运行中，应处于湍流流化床、快速流化床状态，而在动态点火过程中，一般处于流动床和鼓泡床状态。国内流化床炉的密相区通常运行在湍流床状态中，虽然风速可能达到 5m/s 以上，因为我国的流化床炉选用宽筛分的煤不可能达到快速床状态，而稀相区则是运行在快速床状态。3 流化床类似流体的性质主要有以下几点(湍流流化床、快速流化床)：在任一高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量；无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状；床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出；密度高于床层表观密

5、度的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上；床内颗粒混合良好，因此，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。一般的气、固流态化，气体并不均匀地流过颗粒床层，一部分气体形成气泡经床层短路逸出，颗粒则分成群体作湍流运动，床层中的空隙率位置和时间的不同而变化，因此这种流态化称为“聚式”流态化。4 循环流化床的原理和特点我们知道，随着气流速度的增加，固体颗粒分别呈现固定床、流动床、鼓泡床、湍流床、快速床和喷流床(气力输送状态)。循环流化床的上升段通常运行在湍流床和快速床状态下。快速流态化流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的，此时，固体物料被速度大于单颗粒物料的终端速度的气流所流化，以颗粒团的形

6、式上下运动，产生高度的返混。每天学习锅炉知识，关注微信公众号锅炉圈，颗粒团向各个方向运动，而且不断形成和解体。在这种流体状态下，一定数量的颗粒被气流所携带出炉膛，物料分离器将固体颗粒分离下来并返送回炉床内再燃烧，如此反复循环，就形成了循环流化床。这就是所谓的循环流化床锅炉。与鼓泡床比较，循环流化床有如下特点：1.不再有清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间；2.有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，并且向各个方向运动；3.颗粒与气体之间的相对速度大，且与床层空隙率和颗粒循环流量有关；4.运行流化速度为鼓泡床的 23 倍，一般为 410m/s；5.床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化；6.颗粒横向混合良好；7.强烈的物料返混、颗粒的外部循环和良好的横向混合，使得整个上升段内温度分布均匀；8.通过改变上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分钟到数小时范围内调节；9.流化气体的整体形状呈塞状流；5循环流化床锅炉的燃烧特点可概括如下：1、低温的动力控制燃烧；2、高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程；3、高强度的热量、质量和动量传递过程。循环流化床锅炉的燃烧是一种在炉内