求流化床锅炉基本原理？

此文章引自百度知道

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流化床锅炉基本原理如下：


炉膛底部是大量的炽热灰粒和煤粒混合物，燃烧所需空气经炉膛底部的布风板均匀进入流化床，在流化床中气流上升速度约2～5m/s，气流将大部分粒子托起，成沸腾状，粒子上下运动，掺混非常强烈，这种现象被称为流化。煤由给煤机送入炉膛，刚进入炉膛的煤粒很快就与高温床料混合，是煤粒迅速加热，干燥着火燃烧。在流化床内平均停留十几～几十分钟后有放渣口排出炉膛。由于流化床热容量大，掺混强烈，粒子停留时间长等因素，流化床锅炉不但能烧高热之煤，而且其它炉型（如链条炉、煤粉炉等）不能燃烧的低热值、低挥发分、高灰分的劣质燃料，如劣质烟煤、无烟煤、煤矸石、油页岩、造汽炉渣等也能在流化床锅炉内稳定燃烧。流化床锅炉还有环保方面的优点，通过向炉内添加石灰石或白云石能大大降低烟气中的二氧化硫，方法简便、经济、高效地解决了高硫煤造成的大气污染问题。而一般的链条锅炉、煤粉炉的尾气脱硫技术费用昂贵，难于推广，几乎不可能用于中小型工业锅炉。流化床锅炉燃烧温度900～1000℃，较链条锅炉、煤粉锅炉都低，抑制了NOX的生成，烟气中NOX含量少，有利于保护环境。
我国用于烧劣质煤的沸腾锅炉已有上千台，但他们都是属于鼓泡床技术，对于这种鼓泡床锅炉，由于较大的上升烟气速度将相当多的未燃尽细小煤粒带出炉膛，造成燃烧效率的下，烟气含尘量大，特别是燃烧高灰份的劣质燃料是更为严重。因为绝大多数的煤粒是在流化床中燃烧放热，在流化床中设置了大量的埋管受热面，物料的强烈冲刷使埋管磨损相当严重，一般只能使用六个月左右，炉子的可靠性差。另外，风机的电耗高，向大型化发展困难，脱硫剂利用率低等使得它被局限于烧煤矸石、炉渣等劣质燃料的场合。
外循环流化床燃烧技术是国际上八十年代初发展起来的锅炉燃烧技术，它不仅具有鼓泡流化床燃烧的技术特点，而且具有更新的技术优势。该技术一出现就以其特有的技术特点，受到国内有关部门和专家的关注，被认为是锅炉燃烧技术领域的一次革命，其显著特点有：
1、燃料适应性广
在外循环流化床锅炉中按重量计，燃料进展床料的1%～3%，其余的是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣或啥。循环流化床锅炉的特殊流体动力特性，使得气～固和固～固混合非常好，因此燃料进入炉膛后很快与大量床料混合，燃料被迅速加热之高于着火温度，而同时床层温度没有明显降低。只要燃料的热值大于加热燃料本身和燃料所需的空气至着火温度所需的热量，上述优点就可以使得外循环流化床锅炉不许辅助燃料而燃用任何燃料。外循环流化床锅炉即可以燃用优质煤，也可以燃用链条锅炉不能燃烧的各种劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高灰高硫煤、高水分煤、煤矸石、煤泥、以及油页岩。
2、燃烧效率高
循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡（内循环）流化床锅炉、链条锅炉高，燃烧效率通常在97.5%～99.5%范围内，可与煤粉炉相比媲美，循环流化床锅炉能在较宽的运行范围内保持较高的燃烧效率，甚至燃用细分含量高的燃料时也是如此,而鼓泡（内循环）流化床锅炉、链条锅炉则不可能有此优点。
3、有效脱硫
循环流化床锅炉的脱硫比鼓泡（内循环）流化床锅炉更加有效，典型的循环流化床锅炉达到90%脱硫效率时所需的脱硫剂化学当量比为1.5～2.5，鼓泡（内循环）流化床锅炉达到90%脱硫效率时则需要脱硫剂化学当量比为2.5～3，甚至更高。有时即使钙硫比在高，也不能达到90%的脱硫效率。因此，无论是脱硫剂的利用率还是二氧化硫的脱除率，循环流化床锅炉比鼓泡（内循环）流化床锅炉优越，链条锅炉不可能在炉内进行脱硫。
4、氧化物排放低
氮氧化物排放低是外循环流化锅炉另一个非常吸引人的特点。实践表明，外循环流化床锅炉的氮氧化物排放在50～150PPM。外循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生成NOX，，二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为NOX，并使已生成的NOX得到还原，鼓泡（内循环）流化床锅炉、链条锅炉无此特点。
5、燃烧强度高，炉膛截面小
炉膛单位截面积的热负荷高是外循环流化床锅炉的主要优点之一，循环流化床锅炉的截面热负荷约为3.5～4.5MW/m2，接近或高于煤粉炉，同样热负荷下鼓泡（内循环）流化床锅炉需要的炉膛截面积要比外循环流化床锅炉达2～3倍。
6、给煤点少
循环流化床锅炉的截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少，如热功率为100MW的循环流化床锅炉只需一个给煤点，而相同容量的鼓泡（内循环）流化床锅炉则需20～30个给煤点。
7、燃料与处理系统简单
循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于12mm，因此与煤粉炉相比，燃料的制备系统大为简单。此外，循环流化床锅炉能直接燃用高水分煤（水分的达30%以上），当燃用高水分煤时也不需要专门的处理系统。
8、易于实现灰渣的综合利用
循环流化床锅炉燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣燃烧充分，因此含碳量极低，易于灰渣的综合利用，可做水泥掺合料和建筑材料。
9、负荷调解范围大
当负荷变化时，只需调节给煤量、空气量和物料循环量，不必像鼓泡（内循环）流化床锅炉那样采用分床压火技术。一般而言，外循环流化床锅炉的负荷调解比可达1:4，而链条锅炉、鼓泡（内循环）流化床锅炉的负荷调解仅为70%。此外，由于截面风速和吸热控制容易，循环流化床锅炉的负荷调解速度也快，一般可达每分钟5%。
10、床内不布置埋管受热面
循环流化床的床内不布置埋管受热面，因而不存在鼓泡（内循环）流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问题。此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉、结焦处理时间短，同时可长时间压火。
11、故障率低、运行周期长
循环流化床锅炉本体范围内设有两台螺旋给煤机，避免了链条锅炉因传动设备故障而经常造成停炉的缺陷。因此，外循环流化床锅炉具有故障率低、运行周期长的特点。
12、司炉工劳动强度
由于循环流化床锅炉的燃烧方式为循环流化燃烧，司炉工仅看仪表就可进行控制，调解。而链条锅炉则需要不断通过观火门观察燃烧状况，并且还要不时的用火钩、火耙搂火，因此，司炉工的劳动强度较大、工作环境恶劣。
我公司外循环流化床锅炉发展概况
我国循环流化床锅炉燃烧技术的研究和开发工作开起步较晚，1984年中科院工程热物理研究所在实验室研究的基础上，建造了2.8MW循环流化床燃烧装置，作为采暖设备投入试验运行，实烧了烟煤、无烟煤、煤泥等各种燃料，燃烧稳定。1987年由中国科学院热物理研究所与开封锅炉厂合作开发的10T/H循环流化床锅炉建成，一次点火成功，1988年四月通过省、部级鉴定。这是我国第一台循环流化床锅炉产品，填补了国内空白。锅炉热效率达87.66%，脱硫效率83%以上。1995年我公司研制、开发的SHXF20-2.5/400-AI循环流化床锅炉通过了省、部级鉴定。在此基础上相继开发了SHXF4、SHXF6、SHXF15、SHXF25、SHXF30、SHXF35、SHXF40、SHXF45、SHXF75十一大系列四十余种各类参数的循环流化床锅炉。产品行销全国二十多个省、市自治区，目前已销售、运行800余台，并成为中国科学院热物理研究所循环流化床研发基地。
由于循环流化床锅炉燃烧的优良特性，国内不少大专院校和科研单位、锅炉制造企业也正在开展这方面的工作，积极开发流化床锅炉。