循环流化床790802939.ppt

1,4-5 洁净煤发电技术与常压循环流化床,我国的SO2排放量居世界第一酸雨区域已经蔓延到40%的国土面积10空气最差的城市一个印度九个中国。,煤清洁燃烧和循环流化床技术,整体煤气化联合循环(IGCC)增压流化床燃烧联合循环(PFBC)常压循环流化床燃烧(CFBC)超临界煤粉炉+烟气净化(SCPC-FGD-SCR),流化床燃烧,流态化现象,流型气速,流态及其转变,膨胀床初始流化或临界流化状态鼓泡流化床湍流床快速床输送床、稀相或贫相流化床,理想流化床的压降、空隙率与流速的关系,颗粒分类,流化床的特点,颗粒的流动平稳，类似于液体。固体颗粒混合迅速均匀。气体与固体颗粒之间的传热和传质速率高。流化床与浸入表面间的传热系数较大。由于颗粒浓度高、体积大，可低温运行气体流动状态难以描述颗粒的停留时间不均匀磨耗需要经常补料。床内埋件表面和床四周壁面磨损严重。能耗较高。,临界流化速度的实测方法,散式流态化和鼓泡流态化,夹带和扬析是两个不同的概念TDH,鼓泡床,鼓泡床-拉拉长,燃料适应性较广低NOx；燃烧中低成本降SO2；灰渣综合利用；,密相区埋管-磨损；颗粒未燃尽-燃烧效率；停留时间较短；稀相区受热面利用效率；截面热负荷较低,鼓泡流化床燃烧技术特点,燃料适应性较广，高灰份低热值的煤种；采用分级送风和低温燃烧，控制NOx；燃烧过程中加石灰石脱硫，低成本降低SO2；燃烧温度低，灰渣有利于综合利用；密相床床内气固混合充分。,密相区必须布置埋管以降低床温-埋管的磨损；未燃尽细颗粒大-固体未完全燃烧热损失-燃烧效率；停留时间较短,混合程度较弱-脱硫效率低；稀相区受热面的使用效率低；截面热负荷较低-床截面积较大,循环流化床锅炉不但具有上述鼓泡床的优点而且其自身的特点使得循环床克服了鼓泡床所固有的缺点。,循环流化床燃烧技术优点,煤的适应性好燃烧效率高燃烧强度高石灰石脱硫效果好NOX的生成量减少,负荷变化范围大调节特性好无埋管磨损启动、停炉时间短 燃料制备系统简化CO的排放较小,典型循环流化床锅炉发电系统,典型循环流化床燃烧技术,发展历史七十年代，Lurgi第一个循环流化床的专利权270 t/h85.9.1杜易斯-一年多完善改造ABB-CE160MW,德州Waco，90.9/91.10ALSTROLM市场份额达40%左右FW 92年上半年正式签订了250MW合同法国的普理旺斯电站250MWe,循环床锅炉与其他锅炉比较,循环流化床气固两相流动,循环流化床是一个床加一个循环闭路，是一个装置系统鼓泡床、湍流床和快速床是气固两相流动的流态循环流化床中的气固两相流动状态可以是鼓泡流态化，也可以是湍流流态化，甚至快速流态化湍流床和快速床必须是循环流化床。,循环流化床锅炉的构成,初始快速流态化速度Uc关，Uc=(3.54.0)Ut最小循环量返料的流动型式和料封能力,达到快速床的条件,气固两相流中的气固分离,颗粒尺寸与分离器切割粒径分级分离效率总分离效率粒径分布,8.1循环流化床锅炉原理,鼓泡流化床或湍流床和气力输送叠加的燃烧技术处于鼓泡床和气力输送燃烧之间,组成部分,主循环回路：炉膛气固分离器固体粒子回送装置外部热交换器。,尾部烟道：再热器过热器省煤器 空气预热器,流化床的流动特性,气泡与颗粒循环,气泡存在的客观性及必要性,颗粒循环的动力,wether,气泡形成,循环流化床的内外循环,外加床料，多采用沙子或外加灰；少量的细粉燃料；新添入的和已经失效的脱硫剂；煤里自身的灰份。,100-300m46m/s,稀相区环核结构的流动示意图,循环流化床气固两相流性质,物料浓度分布 贴壁流形成浓度分布是有条件的 分离器 回送装置 物料来源 浓度分布是有意义的,循环床中的气固两相流动,循化床中气固两相流动的宏观表现,循环流化床锅炉的传热,燃烧室受热面传热 物料浓度-固体颗粒 燃烧室的温度 近壁区贴壁下降流 粒径 受热面的结构尺寸尾部对流受热面的传热,循环流化床的传热过程与分区热平衡,单颗粒燃烧过程密相区燃烧行为颗粒团燃烧行为燃烧行为的宏观表现-燃烧份额,3.3 循环流化床锅炉的燃烧过程分析,单颗粒燃烧过程,密相区燃烧行为分析,CO O2并存,颗粒团燃烧行为,燃烧行为的宏观表现-燃烧份额,循环流化床锅炉的燃烧效率,燃烧效率典型床温：850900飞灰再循环,循环灰和煤粉炉飞灰SEM照片,(a)循环灰I；(b)循环灰II；(c)循环灰III；（4）煤粉炉飞灰,分离器的作用,有最低要求燃烧分布、传热、流动的需要分离器与燃烧效率的关系不同于鼓泡床循环流化床燃烧技术并非直接简单的循环燃烧分离器有重要的意义但不宜过分强调在循环系统中，影响消耗量的因素不仅包括分离器，还依赖与其他部件、补充来料的性质,“循环燃烧”的本质,循环流化床燃烧技术中“循环燃烧”的本质,岳光溪院士,循环流化床锅炉的脱硫,脱硫反应,脱硫反应的影响因素,温度的影响脱硫剂粒径的影响石灰石特性的影响脱硫剂颗粒在炉内的停留时间还原性气氛的影响 氧化/还原交变气氛的影响,CFB中的NOX和N2O排放,挥发份,NOX的生成过程,焦炭对NOX的还原,NOX排放 PC 燃烧温度 PC CFB CFB中床料含碳量无烟煤 高 高 低 高烟煤 中 中 中 中褐煤 低 低 高 低,实际CFB锅炉中的NOX排放,石灰石对NOx和N2O排放的影响,CFB谱图,循环流化床锅炉系统设备与部件,布风板/风帽炉膛与炉内受热面回灰、给煤与点火装置排渣与冷渣器,分离器返料阀换热床尾部对流受热面,整体布置,a-形 b-横形 c-倒背锅形 d-半塔形 e-改良形 f-紧凑型,循环流化床锅炉的燃烧系统,布风板,风帽1,风帽2,炉膛形状,底部形状,燃烧室,循环流化床锅炉燃烧室高度,炉内过热器,回灰点,给煤,启动燃烧器床上点火,启动燃烧器床下点火,排渣与冷渣器,气垫床 射流床,冷渣器,冷渣器,分离器1,分离器,德国循环床锅炉的发展：从绝热炉墙到冷却炉墙,分离器,缺点Circofluid的中温分离,旋风筒体积庞大，占地较大钢耗较高，锅炉造价高，内衬厚、耐火料及砌筑要求高、费用高启动时间长、运行中易出现故障密封和膨胀系统复杂强后燃性煤种时的超温结焦,水(汽)冷分离循环床锅炉,Loopseal,水冷方形分离器AlstrolmFWTsinghua165MW75/130/220,气固两相流中的气固分离,颗粒尺寸与分离器l 切割粒径l 分级分离效率l 总分离效率l 粒径分布,返料阀,换热床,循环流化床燃烧技术的典型实践,驱动力的差异：国外环保国内劣质燃料容量差异：国外大容量国内小容量数量差异：国外数量非常少，国内遍地开花,高灞电厂循环流化床锅炉简图,A=7.08214.122m H=31md=2X7m v=5.04m/s。NOX=64 mg/Nm3，SO2=681mg/Nm3,Turow230MWe,Pyroflow技术,系统比较简单调节一、二次风比进行床温控制燃烧室内放置管构成的过热器采用高温旋风分离器/U型料阀添加石灰石或其他物料可燃用多种燃料改变内储量和循环量调节负荷,Provence/Gardenne,GEC Alsthom Stein。H=37m，A=14.8m11.5mv=5.5m/s，T=850,a=1.2。d=4X7.4mABB-CE-Tonghae-220MW,内江/红河/小龙潭/开远/秦皇岛,JEA 循环流化床锅炉采用三个汽冷分离器,宾洲131kg/s6.4MPa488矸石,FW汽冷旋风筒循环流化床,炉膛上下截面基本一致，300400m分级送风，二次风从过渡区送入。水冷布风板，定向单孔风帽,床下点火高温冷却圆形旋风分离器带再超高压大容量锅炉设置Intrex。,Circofluid 循环流化床,锅炉呈半塔式布置v=3.54m/s。400左右中温分离循环流率低,NPS 150MWe 紧凑型再热循环流化床锅炉,Turow 260MWe 紧凑型再热循环流化床锅炉,中国循环流化床燃烧技术的实践,6MWe300MWe技术展览馆引进与自主开发并重,CFB,CFB燃烧技术面临的挑战与发展方向,可用率问题厂用电问题发电效率问题大型化问题,Lagisza电厂460MWe超临界循环流化床锅炉,Alstom 600MWe 超临界循环流化床锅炉 for Endesa,31MPa 604/612,中国600MWe超临界CFB工程示范,7 CFB在其他行业的应用,垃圾焚烧材料焙烧化工冶金,垃圾焚烧二恶英,流化床应用催化裂化,两段气化炉,Cogas 气化炉,