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循环流化床锅炉燃烧

作者: 时间:2021-06-01 09:04:19 点击:

循环流化床锅炉的燃烧一、 循环流化床锅炉的燃烧特性(一) 循环流化床锅炉的燃烧采用流化燃烧方式,其主要特点是颗粒离开炉膛出口后,它们通过旋风分离器被收集,回料不断返回炉膛参与二次燃烧,因此循环流化床锅炉具有低温和强化燃烧的特点,床内温度为850oC---950oC,在循环流化床锅炉中,流化床本身就是一个蓄热能力大的热源,蓄积了大量的热物质,有利于燃料的稳定快速点火。即使使用低热值燃料,每秒添加的新燃料量也远小​​于热床料的1%,这些热床材料大部分是惰性材料。它们不与新加入的燃料竞争氧气,而是提供丰富的热源,迅速加热新加入的煤粒,使挥发分析出并稳定燃烧,煤粒中的挥发分和燃烧后放出的热量。固定碳,其中一部分用于加热床料,使炉内温度始终保持在一个稳定的水平。同时,一些未完全燃烧的颗粒随烟气一起带出炉外,被旋风分离器收集,由回流装置返回炉内参与二次燃烧。因此,循环流化床锅炉对燃料的适应性很强,既能燃烧优质燃料,也能燃烧劣质燃料,燃烧效率非常高。高,高达 98%。 (二).循环流化床锅炉的优缺点:1、优点:1)燃料适应性好。2)燃烧效率高。

3) 高效脱硫。 4) 低氮氧化物 (NOx) 排放。 5) 燃烧强度高,炉膛截面积小。 6) 负载调节范围大,负载调节快。 7) 燃料预处理和给煤系统简单。 8) 容易实现灰渣综合利用。缺点:1)粉煤灰循环燃烧,一次风机压头高,电耗高。 2) 膜水冷壁变形和暴露在烟气中的耐火砌体部件磨损。 3) 高温分离器及回料装置中的耐火砌体冷热惯性大,给支撑和快速启停带来困难。 4) 循环流化床锅炉对煤的粒度和分布有更高的要求。如果燃料准备不完善,锅炉带来的常见问题是:锅炉达不到设计出力,磨损严重,燃烧效率不高,运行可靠性差。 二、 循环流化床锅炉燃烧区使用二次风后,循环流化床锅炉燃烧区一般分为下部密相区(二次风口下方)和上部稀相区(二二级风口上方)和高温气固分离区和回流区。 (一),密相区在密相区,床料和加入的煤粒被一次风流化。一次风量约为燃料燃烧所需风量的50--60% .新鲜燃料和来自高温旋流器收集的未燃烧焦炭被送到该区域,该区域也发生燃料的挥发物沉淀和部分燃烧,必须保证该区域的温度和燃烧份额。因此,这个区域通常设计为卫生区。燃烧带结构,这个区域的水冷壁上覆盖着耐火材料,一方面减少了水冷壁的吸热;另一方面防止了腐蚀和水冷壁的磨损。

因密相区固体颗粒的密度远高于上部区循环流化床锅炉燃烧,故得名。该区域的燃烧气氛处于缺氧状态,为还原气氛。它充满了热的材料。它是稳定的点火热源,是储存热量的蓄热器。当锅炉负荷增加时,增加一、二次风比,可以将大量高温物料输送到炉膛上部区域进行燃烧,参与热质交换。当锅炉负荷较低,不需要分级燃烧时,也可以停止二次风。 (二) 稀相区炉膛上部区域是一个较大的悬浮段,周围是膜式水冷壁结构。在所有工况下,燃烧所需的空气都会通过炉膛上部区域被输送到上部区域的焦炭 碳和部分挥发物已经在富氧状态下燃烧 大部分燃烧发生在该区域 上部稀相区远高于下部区,或与中心区的颗粒团一起向下移动,这样焦炭颗粒被夹带,炉膛出口沿炉膛循环多次,焦炭颗粒在炉膛内的停留时间延长。 (三),高温气固分离区和回收区的大量实践证明:夹带出炉的未燃焦进入炉内用耐火混凝土覆盖的旋风分离器。焦炭颗粒在其中停留的时间很短,氧气浓度非常低。因此,焦炭在分离器中燃烧。份额非常小。当这部分颗粒带入回风器时,回风送入其中,部分CO、挥发物和固定痰液也在旋风区和回风区燃烧。

三、 循环流化床锅炉燃烧份额和一、 两空气比(一),燃烧份额 燃烧份额定义为每个燃烧区的燃烧量占总燃烧量的比例。一般可用燃料 每个燃烧区释放的热值以占燃料总热值的百分比表示。(二) 影响燃烧份额的因素:1. 煤种对燃烧份额分布的影响在JB /DG1060-82标准 密相层推荐燃烧份额见表,从表中可以看出,低挥发分无烟煤和劣质煤燃烧份额大,而高挥发分煤,如褐煤,其燃烧份额最小,即褐煤挥发分在密相床层,经色谱分离后,一部分未在床层燃烧,在稀相层燃烧,因此其燃烧分数小。可见,该推荐值主要考虑了挥发分对燃烧分数的影响。如果考虑粒度和粒度分布的影响,则密相层中粒度较小的煤的燃烧份额应乘以小于1的修正系数。 表鼓泡流化床密相层燃烧份额推荐表名密相层燃烧份额δd煤矸石0.85-0.95 I型烟煤0.75-0.85褐煤0.7-0.8 I型无烟煤0.95 -1.0 焦炭在循环流化床中燃烧 从两种情况下燃烧室中燃烧分数沿床层高度的分布可以看出,焦炭在循环流化床中的燃烧份额类似实验条件下,密相区密相区的密相区明显高于烟煤循环流化床锅炉燃烧,说明煤中的挥发分有很大一部分被带到了稀相区燃烧。

另外,在相同的燃烧条件(温度、一次、二次空气比)下,循环流化床密相区的燃烧份额远低于鼓泡床密相区的燃烧份额。循环流化床锅炉密相区的燃烧份额低于鼓泡床密相区的原因可以从两个方面来解释。一方面,循环床气流速较高,床料的粒径比鼓泡床细得多,从而使传播到稀相区的物料量增加,比重增加。稀相区的碳颗粒会增加。相区的燃烧份额增加,贫相区燃烧的碳颗粒量的增加又会降低密相区的碳含量,降低密相区的燃烧份额。循环床锅炉密相区的燃烧处于非常特殊的缺氧状态。虽然床内有大量氧气,但床内CO浓度仍维持在较高水平,如在密相区底部测得的氧气浓度。在13%左右,一氧化碳浓度高达2%,说明循环床密相区燃烧局部缺氧。密相区氧化气氛和还原气氛的频率非常快。这种现象可以从密相区气固两相流动的行为得到更好的解释。由于气固两相流动行为,循环流化床锅炉密相区存在气泡相和乳化相。气体主要以气泡形式通过床层,而固体颗粒主要存在于乳化相中。与鼓泡床相比,循环流化床的气泡速度更高,固体粒径更小,因此气泡相与乳化相之间的传质阻力对燃烧的影响更为显着。

一方面,氧气不能充分进入乳化相,限制了碳颗粒的燃烧反应,煤颗粒释放的不完全燃烧产物CO和挥发分无法得到充足的氧气供应;另一方面,乳化相中的不完全燃烧产物CO和释放出的挥发物不能迅速转移到气泡相中,从而不能进一步完成反应。因此,尽管密相区存在氧气,但碳颗粒的燃烧仍处于缺氧状态,密相区会产生大量的CO。这些一氧化碳和部分挥发物将被带到稀相区进行燃烧。这是循环流化床锅炉密相床燃烧份额远低于鼓泡床密相区燃烧份额的重要原因。 2、粒度和粒度分布的影响 显然,粒度小的煤的燃烧份额会比较小。对于同一筛分范围的煤,由于细粒比例不同,燃烧份额也会不同。当细颗粒的分数增加时,吹出到稀相区的分数会增加,而燃烧的分数会减少。在循环流化床中,许多国家采用窄筛分和小粒径,在密相区的燃烧份额要小得多。密相区无埋管,水冷壁涂有耐磨层。吸收少量热量也可以保持密相区的热平衡。 3、流化率的影响当致密层截面减小,流化率增大时,相同粒度煤粒的燃烧比例也会降低。目前,许多循环流化床锅炉为了降低破碎难度,降低成本,采用宽筛分煤粒。国内一般使用0~8mm或0~10mm的颗粒。

因此,在密相层选择较高的流化速度,将细颗粒带到稀相区燃烧,从而降低燃烧份额,保持密相区的热平衡,使放热区和吸热区分布趋于合理。 4.物质循环的影响。当循环速率增大时,一方面,循环细颗粒向受热面的传热和从密相区带走的热量增加,有利于密相区的热平衡。另一方面,细颗粒被循环和再燃烧。机会增加,从而提高燃烧效率。 5、过量空气系数对燃烧份额分布的影响分析了过量空气系数1.05和1.15情况下燃烧份额沿床层高度的分布。在空气过剩系数1.15的工况下,与空气过剩系数1.05的工况相比,床层中的碳含量会显着降低,颗粒从沉淀到沉淀的碳含量过渡区也将减少。过渡区的燃烧量将减少。在贫相区上部,当过量空气系数为1.15时,氧气浓度远高于过量空气系数1.05工况下的氧浓度。虽然碳含量相对较低,但燃烧份额在贫相区。上半部分还会增加。在密相区,虽然过量空气系数为1.15时密相区的碳含量低于空气系数1.05时,但密相区中的氧浓度更高。在一定程度上,氧到达碳颗粒表面的机会更大,因此在密相区的燃烧份额略有增加。 6. 密相区床温对燃烧份额分布的影响 密相区床温越高,床层下部燃烧比例越大。

这是因为床温越高,碳颗粒反应速度越快,气体扩散速度增加,有利于气固混合,所以密相区的燃烧分数会增加略有增加。此外,当床温较高时,挥发物的释放速率和反应速率会增加,因此密相区和过渡区上部的燃烧份额将显着增加。 (三)一、二次风比。在循环流化床锅炉中,燃烧空气一般分为一、二次风送入炉膛。一、二次风比的确定主要1) 一次风从密相区的配风板送入,一次风量应满足密相区燃料燃烧的需要。流化,一次风比比较大。根据密相区的燃烧份额匹配一次风量。2)从减少NOX排放的角度来看,密相区的过量空气系数应该接近于1、使密相区成为还原气氛,二次风由侧壁送出 为了保证燃料的完全燃烧,一次风必须供给充足的二次风进行分段空气燃烧。综合因素:一次风比例:50----60%,二次风比例:40---50% 当使用低挥发分的劣质燃料时,使用较高的一次风量。使用挥发性高的燃料时,使用较低的一次风量。