旋风分离器
燃烧室 回料阀
布风板
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循环流化床锅炉燃烧
燃煤的制备与给入
煤粒的燃烧环境
煤粒的燃烧过程
灰渣的排出
燃烧区域与燃烧份额 影响燃烧的主要因素
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燃煤的制备与给入
> 给煤量与负荷相对应 > 给煤粒度与煤种有关
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煤粒的燃烧环境
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“洁净煤技术”——使煤清洁利用的技术
• 燃烧前可采取的措施 – 煤的洗选 – 煤的加工（水煤浆） – 煤的转化（气化、液化） • 燃烧中可采取的措施 – 清洁燃烧 • 燃烧后可采取的措施 – 烟气脱硫
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清洁燃烧
——燃烧中脱硫、脱氮
流化床燃烧是目前商业化最好的清洁燃烧技术之一， 被称为“二十一世纪的燃烧技术”
炉膛及布风装置 点火装置 气固分离器 固体物料回结构（膜式水冷壁、下部敷设耐磨耐火材料）
图4-2
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炉膛形状（矩形截面、下部收缩）
图4-4
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锅炉大型化后炉膛的变化
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布风装置
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特点：
• 燃料颗粒大，流化 风速低 • 床层中有明显的气 泡 • 气固两相类似沸腾 的水 • 被称为鼓泡床锅炉 或沸腾炉
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鼓泡床锅炉的工作原理 沸腾燃烧
燃烧温度：850-950 oC
鼓泡床锅炉的主要部件： 布风板 风室 埋管受热面 冷渣口与溢流口
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鼓泡床燃烧有以下优点
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• 风帽型式
图4-6
图4-7
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HG风帽介绍
• 直径：159mm • 布置间距： 270x270mm．
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HG风帽介绍
• 物料不会漏进风室； 罩体上孔径大 （22.5mm）使其 不易被颗粒堵塞．
• 1 燃料适应性广
–可以燃烧各种煤、煤矸石、焦 碳、油页岩、垃圾等（劣质燃 料）
• 原因：下部密相区提供了燃 料着火和燃烧的最佳条件：
–1.充足的热源 –2.混合强烈，热质传递快 –3.适当高浓度的氧
床层物料中含碳低（2-5%），只 供热而不争夺氧 2013-8-15
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•
2 清洁燃烧
–1）高效、廉价脱硫 • 脱硫率达90% • 脱硫反应 1 CaO + SO2 + — O2==CaSO4 2 （煤粉炉炉内喷钙脱硫，钙停留时间短，脱硫 剂利用率不到20%） • 炉膛温度为最佳脱硫反应温度850℃ –脱硫最佳温度：850-870℃ ； （但煤粉炉在此温度下不能稳定燃烧，所以其 脱硫不能保持在最佳反应温度下进行。）
形物：机床;车床;流 化床;河床;苗床） 2013-8-15
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– 流化床1921年最早出现于 德国，应用于粉煤气化 – 二战期间应用于石油催化 裂化 – 后广泛应用于石油、化工、 冶炼、粮食、医药等部门
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四、第一代流化床锅炉 —鼓泡床锅炉
二十世纪50年代，“能源危机” 使西方发达国家重新认识煤在 一次能源中的重要地位，开始 寻求先进的燃煤技术。
固定床燃烧
悬浮燃烧
存在问题：
1.不能充分利用劣质燃料（如煤矸石、焦碳、垃圾等） 2.不易控制污染物排放（SO2、NOx） 3.灰渣综合利用受限制 2013-8-15
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燃煤带来的环境问题
• • • • 酸雨 大气污染 灰场污染 矸石山污染
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二、洁净煤技术的兴起
• 日益严峻的环境问题迫使我们 采取必要措施 • 但以煤为主的一次能源格局在 相当长时期内不会改变； • 为了人类生存的环境，应设法 使煤“清洁”利用。 • 由此在国际上掀起“洁净煤技 术”研究热潮。
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• 3.负荷调节性能好
–低负荷下仍可保持燃烧稳定； –负荷调节比达4：1，甚至可以压火备 用。
• 4.灰渣综合利用性能好
–低温燃烧后的灰渣没有经历烧结过程， 活性好，非常适合做水泥填料
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– 鼓泡床锅炉的缺点： • 1.燃烧损失大
–燃料宽筛分（0-10mm)，未燃尽细颗 粒飞出量大
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循环流化床燃烧技术
一、引子—传统燃煤方式带来的环境问题 二、洁净煤技术的兴起
三、流化床基础理论
四、第一代流化床锅炉—鼓泡床锅炉 五、第二代流化床锅炉—循环流化床锅炉 六、循环流化床锅炉应用现状及发展前景
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一、引子
• 近年来，在火力发电领域，一 个新名词越来越多地被人们听 到，这就是“循环流化床”。 • “循环流化床”似乎与环保脱 硫有关，还经常与“清洁燃烧” 联系在一起。 那么，“循环流化床”到底是什么？ 电站锅炉领域的“循环流化床”指的 就是锅炉家族的后起之秀——循环流 化床锅炉。概括地说，它是一种环保 锅炉。
a.低温燃烧，减少热力型NOx生成
1200 oC以下时，热力型NOx生 成不明显； （煤粉炉因燃烧 温度高，热力型NOx占总NOx 生成量的25%-30%）
b.分级燃烧，减少燃料型NOx生成
空气分级供入，浓相区处于还原性气氛，抑 制燃料型NOx生成
分级燃烧是抑制NOX生成非常有效的手段。一次空气从底部给入， 它供应燃烧所需氧量的50－60％，二次风在离一次风有一定距离的炉膛 上方给入。在二次风给入的水平，炉膛气氛由还原性转变成氧化性。燃 料挥发分逸出和着火发生在贫氧区，因此NOX总体排放量降低。
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于是流化床开始应用于煤 的燃烧。二十世纪60年代初， 出现了“流化床锅炉”。 “流化床锅炉”——燃料在流化 状态下进行燃烧的锅炉叫流化 床锅炉。 从此流化床燃烧、固定床燃 烧、悬浮燃烧共同构成煤的 三种主要燃烧方式。
我国早期设计的鼓泡床锅炉
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• 此时的流化床锅炉
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图 3-2 图 3-2
煤粒燃烧所经历的各个过程
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灰渣的排出
飞灰的排出
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• 底渣的排出
冷渣管孔
风 帽 孔
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布风板
排渣口
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燃烧区域与燃烧份额
• 燃烧区域 –密相区 –稀相区 –高温分离器
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我国发展循环流化床锅炉的目的 • 解决劣质燃料利用问题； • 减少有害气体（NOx、SOx) 排放，减轻环境压力。
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三、 流态化基本原理
• “流化”——流态化
• 当流体（液体、气体）向上流过固体颗粒床层时，其速度 增大到一定值后，颗粒被流体的摩擦力所承托，呈现飘浮 状态，颗粒可以在床层中自由运动，这种状态称为“流态 化”。
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燃煤机组在电力生产中的地位
• 我国电力工业现状: • 装机及发电总量居世界第二，仅次于美国。
Installed Capacity (MW)
1000000 800000 600000 400000 200000 0
2004年
hi na Fr an ce C an ad a G er m an y
us si a Ja pa n
Sp a Au in st ra li a Sw ed en
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.K .
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全国电力装机容量
8 7
装机总容量(亿千瓦)
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6 5 4 3 2 1 0 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 年份
从2002年的3.6亿千万增加到2007年的 7.13亿千瓦,平均年增长速度14.8%.
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火力发电在电力生产中的地位
(占全国总装机容量的74%)
火电装机中,绝大部分是燃煤机组,由此带来严重的环境问题.
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传统煤燃烧方式带来的环境问题
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电站锅炉的传统煤燃烧方式
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–2）减少NOx排放
• 燃煤NOx 的主要来源：
–燃料型：挥发分中的有机氮、固 定碳中的碳基氮被氧化； » 氧化性气氛中容易生成 –热力型：空气中的氮在高温下被 氧化。 » 高温下容易生成
• 流化床NOx生成量为煤粉燃烧的1/3— 1/4
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低NOx排放的原因：
• • • • • • • • • • • • • • 1、炉膛 2、旋风分离器 3、过热器 4、外置式换热器 5、煤仓 6、返料装置 7、石灰石进料口 8、灰冷却器 9、省煤器 10、空气预热 11、除尘器 12、引风机 13、尾部烟道 14、汽包
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循环流化床锅炉三大核心部件 —燃烧室、分离器、回料阀
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二十世纪80年代初， 国外研制出第二代流 化床锅炉 ——循环流化床锅炉
“循环”的概念——飞 出炉膛的物料被气固分 离器收集，返回炉膛， 循环燃烧和利用。
• 循环流化床锅炉在保留 沸腾床锅炉的优点的基 础上，克服了其不足， 从而显示出强大的生命 2013-8-15 力。