流化床爐
固體粒子經與氣體或液體接觸而轉變為類似流體狀態的過程，稱為流化過程。流化過程用於燃燒，即為沸騰燃燒，其爐子稱為沸騰爐或流化床爐。
一、流化床爐及其特性
流化床燃燒是一種一種介於層燃與懸浮燃燒之間的燃燒方式。煤預先經破碎加工成一定大小的顆粒而置於布風板上，其厚度約在500mm左右，空氣則通過布風板由下向上吹送。當空氣以較低的氣流速度通過料層時，煤粒在布風板上靜止不動，料層厚度不變，這一階段稱為固定床。
這正是煤在層燃爐中的狀態，氣流的推動力小於煤粒的重力，氣流穿過煤粒間隙，煤粒之間無相對運動。
當氣流增大並達到某一較高值時，氣流對煤粒的推力恰好等於煤粒的重力，也即此時床層顆粒完全由空氣流拖拽，不在受布風板支援；煤粒開始漂浮移動，料層高度略有增長。如氣流繼續增大，煤粒間的空隙加大，紛亂複雜，上下翻騰不已，顆粒和氣流之間的相對運動十分強烈。這種處於流化狀態的料床，稱為流化床。
這種燃燒方式，即為流化床燃燒技術。當風速繼續增大並超過一定限度時，穩定的流化床工況就被破壞，顆粒將全部隨氣流飛走。物料的這種運動狀態叫做氣力輸送，正式煤粉在鍋爐中隨氣流懸浮燃燒的情景。
料層由靜止到流化狀態，以至為氣流攜帶飛走的整個過程，可以用下圖加以概括。當空氣速度在ab範圍內，料層高度不變，通風阻力隨風速的平方關係增大。當風速增大至b點，料層中顆粒開始浮動，故b點稱為臨界點，對應風速即為臨界風速。
實驗證明，流化床臨界速度的大小主要決定於顆粒的尺寸及篩分級配、粒子的密度和氣流的物理性質等因素。隨著顆粒直徑的增大、密度的增加或料層堆積的空隙率增大，臨界速度增大；氣流流體的運動粘度增大時，臨界速度減小。
在b至c的過程中，氣流速度雖然繼續增高，但因料層膨脹，空隙也增大，通過顆粒間隙的實際風速趨於乙個常數，所以料層阻力與剛開始轉入流化床時相比，變化不大。如果風速在增大，超過一定限度時，固體顆粒即被風吹走，從流化狀態轉化為氣力輸送，料層不復存在，阻力下降。能挾帶固體顆粒飛走的這個空截面速度稱為極限速度，也叫帶出速度。
顯然風速要維持在流化風速和帶出速度之間，料層才能保持穩定的流化狀態，因此，流化床的執行風速和燃燒率的調節也只限於這一範圍。不過，實際在流化床中燃用的燃料總是寬篩分的，一般粒度為0——8mm。為讓較粗粒子也能被流化，，氣流速度就宜高些，但要考慮到細粉盡量少被吹走，減少固體不完全燃燒熱損失，又宜選用低的氣流速度。
此外在選擇風速時，還要顧及顆粒的擾動強度和它在流化床內平均停留的時間關係，以保證良好流化床和強烈擾動條件下，盡可能降低氣流速度，以使顆粒在流化床中有較好的平均停留時間。
二。、流化床爐的型式與結構
流化床爐的型式有鼓泡流化床爐和迴圈流化床爐兩種，再次介紹迴圈流化床爐的結構。
迴圈流化床爐是在爐膛裡把顆粒燃料空載特殊流化狀態下燃燒，細小的固體顆粒以一定的速度攜帶出爐膛，再由氣固分離後在距布風板一定高度處送回爐膛，形成足夠的固體物料迴圈，並保持比較均勻的爐膛溫度的一種燃燒裝置。
迴圈流化床爐爐膛不分流化段和懸浮段，其出口直接與氣固分離器相連。來自爐膛的高溫煙氣經分離器進入對流管束，而被分離下來的飛灰則經迴料器重新返回爐內，與新新增的煤一起繼續燃燒並再次被氣流攜帶出爐膛，如此不斷迴圈。調節迴圈灰量、給煤量和風量，飢渴實現負荷調節，燃盡的灰渣則從爐子下部拍灰口（冷灰管）排出。
迴圈流化床爐的爐膛由水冷壁管構成；離開氣固分離器後的高溫煙氣經由對流管束和尾部煙道中省煤器排於爐外。對於較大型的迴圈流化床鍋爐，尾部煙道中通常還裝有蒸汽過熱器和空氣預熱器，以至還有蒸汽再熱器。
迴圈流化床爐是一種接近於氣力輸送的爐子，爐內氣流速度較高，自u高可達10m/s，一般稀相區的執行風速為4.5——6m/s，因此床內氣、固兩相混合十分強烈，傳熱傳質良好，整個床內能達到均勻的溫度分布（850℃左右）和快速燃燒反應。由於飛灰及未燃盡的物料顆粒多次迴圈燃燒，燃燒效率可達99%以上，完全可以與目前電站廣泛採用的煤粉爐相比。
三、迴圈流化床爐的特點
流化床煤燃燒技術在短時間內能夠得到迅速的發展和應用，是因為它具有一些層燃和煤粉燃燒等常規煤燃燒技術所不具備的特點。具體流化床燃燒突出特點是：燃燒溫度低，停留時間長，一級湍流混合強烈，這些特點給硫化床燃燒帶來一系列優點。
（1）、低溫燃燒。流化床燃燒和層燃及煤粉燃燒很不相同，然和時候其爐內都需要有大量的高溫惰性物料（如灰、石灰石或沙子）的儲備，這些惰性物料佔全部爐內固體物料的97%——98%，即人和時候爐內固體可燃物的份額不超過全部床料的2%——3%，因此，即使在燃燒溫度僅為850——900℃的情況下，在有足夠氧氣的條件下，任何固體燃料都能被燃盡，再加上燃料在爐內很長的停留時間及床內強烈的湍流混合，這些足以保證在850——900℃的低溫條件下流化床鍋爐能夠穩定和高效的燃燒任何燃料。
（2）極好的燃料適應性。由於流化床鍋爐具有上述低溫燃燒的特點，因此具有極好的燃料適應性，幾乎對於任何燃料都有可以設計出燃燒這種燃料的流化床鍋爐，並保證燃燒過程的穩定和很高的燃燒效率；對於已經存在的流化床鍋爐，燃料性質在相當大的範圍內變化，鍋爐仍能保證穩定燃燒。至今，已成功地在流化床鍋爐上燃燒過的燃料包括一切種類的煤，其中有高灰分高水分的褐煤、低揮發分的無煙煤、各種煤的煤矸石、洗矸、洗煤泥漿、石煤、各種石油焦、油頁岩、泥煤、城市垃圾、油汙泥、廢輪胎、農林生物肥料（如樹皮、木屑、稻殼、甘蔗渣）等，也可以用於燃燒各種液體和氣體燃料，各種燃料既可以單獨燃燒也可以混燃著是任何其他燃燒方式不能與之相比的。
（3）低的汙染物排放。流化床鍋爐低溫燃燒的特點，有效地抑制了熱力型nox的生成，而通過採用分級燃燒又可控制燃料型nox的排放，因而，流化床鍋爐nox的生成量僅為煤粉爐的1/4——1/3，可以將鼓泡流化床鍋爐的nox排放值控制在小於0.03%——0.
04%，將迴圈流化床鍋爐的nox排放值控制在小於0.01%——0.02%。
此外，如果在燃燒過程中直接向爐內加入石灰石或白雲石，由於850——900℃的燃燒溫度正是石灰和二氧化硫反應的最佳脫硫溫度，因此，根據煤中的含硫量，向流化床鍋爐爐膛內投入適量的石灰石，就可以達到90%左右的脫硫效率。所以，流化床是一種經濟有效的低汙染燃燒技術，這是它在全世界受到重視並發展很快的最根本原因。
（4）燃燒強度大。由於流化床燃燒過程中強烈的湍流混合，並且迴圈流化床鍋爐的燃燒是在整個爐膛內空間完成，這大大提高了其燃燒強度，提高了單位爐膛體積的出力，減小了爐膛的截面積和體積。迴圈流化床鍋爐的體積可以做得比常規鍋爐小。
（5）床內傳熱能力強。流化床內高強度的傳熱特性可節省爐內受熱的金屬消耗量，對鼓泡流化床鍋爐，床內氣固良心啊過混合物對床內埋管的傳熱系數可達233——326w/(㎡·k)，迴圈流化床鍋爐爐膛內氣固鈴響混合物對水冷壁的傳熱系數在80——100w/(·k)的範圍內。
（6）負荷調節效能好。由於爐內大量熱床料的儲備，使流化床鍋爐具有良好的負荷調節效能，負荷調節幅度大，在低達25%額定負荷下也能保持穩定燃燒。
（7）易於操作和維護。由於燃燒溫度低，灰渣不會軟化和粘結，因而不村咋爐內結渣的問題，爐膛內不需要布置吹灰器。較低的爐膛溫度使爐內受熱面熱流率較低，減少了發生傳熱危機而爆管的機會。
燃燒的腐蝕作用也比層燃爐和煤粉爐小。這些都使得流化床爐易於操作和維修。至於流化床咕嚕易於產生磨損的問題，可在易磨損部位採取諸如敷設防磨耐火材料塗層等一系列防磨措施，以得到解決。
（8）灰渣便於綜合利用。低溫燃燒所產生的灰渣具有較好的活性，而且其飛灰和底灰含碳量低，通常低於4%——5%，可以用作製造水泥的參合料或其他建築材料的原料，有利於灰渣的綜合利用。
但是，迴圈流化床燃燒技術還存在以下缺點：
（1）、迴圈流化床鍋爐的氣固分離和床料迴圈系統比較複雜，如旋風分離器尺寸龐大，造價較高，布風板及系統的阻力增加，鍋爐自身耗電量大，導致執行維修費用增加。
（2）迴圈流化床的燃燒效率受燃燒溫度的限制，一般要略低於煤粉爐，特別是對難燃燒的煤種，飛灰含碳量偏高，影響了飛灰的綜合利用。
（3）由於床內流速相對較高，固體顆粒濃度大，為控制nox 排放而採用分級燃燒以及迴圈流化床燃燒的內在規律，爐膛內存在還原性氣氛區域，受熱面的磨損與腐蝕問題仍十分嚴重。
（4）採用新增石灰石在爐內燃燒中脫硫，其脫硫效率低於濕法煙氣脫硫，這對於達到發達國家更嚴格的so2排放標準仍存在問題。
迴圈流化床燃燒技術
1、迴圈流化床燃燒技術概述
1、概述
應用於發電領域的常壓迴圈流化床燃燒技術始於20世紀70年代末。作為一項高效、低成本的清潔燃燒技術，它具有以下優點：
（1）燃燒效率高，接近或達到同等容量煤粉爐的效率水平；
（2）燃料適應性強，不僅可以燃用煙煤等優質煤，而且可以燃用各種劣質燃料，如褐煤、貧煤、洗中煤、泥煤、矸石、石油焦、油頁岩、廢木屑，甚至工業廢物和城市垃圾等；
（3）負荷調節比寬，在25%額定負荷下仍能穩定燃燒；
（4）負荷調節方便快捷，負荷連續變化率可達（7%——12%）/min；
（5）汙染物排放少，低溫燃燒及分級送風使nox生成量少，可用石灰石做脫硫新增劑，低成本實現爐內脫硫；
（6）灰渣便於綜合利用。
2、迴圈流化床燃燒技術特點
流化床煤燃燒技術在短時間內能夠得到迅速的發展和應用，是因為它具有一些層燃和煤粉燃燒等常規煤燃燒技術所不具備的特點。具體流化床燃燒突出特點是：燃燒溫度低，停留時間長，一級湍流混合強烈，這些特點給硫化床燃燒帶來一系列優點。
（9）、低溫燃燒。流化床燃燒和層燃及煤粉燃燒很不相同，然和時候其爐內都需要有大量的高溫惰性物料（如灰、石灰石或沙子）的儲備，這些惰性物料佔全部爐內固體物料的97%——98%，即人和時候爐內固體可燃物的份額不超過全部床料的2%——3%，因此，即使在燃燒溫度僅為850——900℃的情況下，在有足夠氧氣的條件下，任何固體燃料都能被燃盡，再加上燃料在爐內很長的停留時間及床內強烈的湍流混合，這些足以保證在850——900℃的低溫條件下流化床鍋爐能夠穩定和高效的燃燒任何燃料。
（10）極好的燃料適應性。由於流化床鍋爐具有上述低溫燃燒的特點，因此具有極好的燃料適應性，幾乎對於任何燃料都有可以設計出燃燒這種燃料的流化床鍋爐，並保證燃燒過程的穩定和很高的燃燒效率；對於已經存在的流化床鍋爐，燃料性質在相當大的範圍內變化，鍋爐仍能保證穩定燃燒。至今，已成功地在流化床鍋爐上燃燒過的燃料包括一切種類的煤，其中有高灰分高水分的褐煤、低揮發分的無煙煤、各種煤的煤矸石、洗矸、洗煤泥漿、石煤、各種石油焦、油頁岩、泥煤、城市垃圾、油汙泥、廢輪胎、農林生物肥料（如樹皮、木屑、稻殼、甘蔗渣）等，也可以用於燃燒各種液體和氣體燃料，各種燃料既可以單獨燃燒也可以混燃著是任何其他燃燒方式不能與之相比的。
迴圈流化床鍋爐講義
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