循环流化床

循环流化床（通用6篇）

篇1：循环流化床

自循环流化床燃烧技术出现以来，循环床锅炉在世界范围内得到广泛的应用，大容量的循环床锅炉已被发电行业所接受。循环流化床低成本实现了严格的污染排放指标，同时燃用劣质燃料，在负荷适应性和灰渣综合利用等方面具有综合优势，为煤粉炉的节能环保改造提供了一条有效的途径主循环回路是循环流化床锅炉的关键，其主要作用是将大量的高温固体物料从气流中分离出来，送回燃烧室，以维持燃烧室稳定的流态化状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应，以提高燃烧效率和脱硫效率。主循环回路是循环流化床锅炉的关键，其主要作用是将大量的高温固体物料从气流中分离出来，送回燃烧室，以维持燃烧室的稳定的流态化状态，保证燃料和脱硫剂多次循环、反复燃烧和反应，以提高燃烧效率和脱硫效率。主循环回路不仅直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计、系统布置，而且与其运行性能有直接关系。分离器是主循环回路的主要部件，因而人们通常把分离器的形式，工作状态作为循环流化床锅炉的标志。分离器是主循环回路的关键部件，其作用是完成含尘气流的气固分离，并把收集下来的物料回送至炉膛，实现灰平衡及热平衡，保证炉内燃烧的稳定与高效。从某种意义上讲，CFB 锅炉的性能取决于分离器的性能，所以循环床技术的分离器研制经历了三代发展，而分离器设计上的差异标志了 CFB 燃烧技术的发展历程。循环流化床循环流化床循环流化床循环流化床 1．1 循环流化床锅炉简介循环流化床(CFB)燃烧技术是一项近二十年发展起来的清洁煤燃烧技术。流化床燃烧是床料在流化状态下进行的一种燃烧，其燃料可以是化石燃料（如煤、煤矸石）、工农业废弃物（如可燃垃圾、高炉煤气）和各种生物质燃料（如秸秆）。流化燃烧是一种介于层状燃烧与悬浮燃烧之间的燃烧方式。煤预先经破碎加工成一定大小的颗粒（一般为＜8mm）后置于布风板上，煤经给煤机进入燃烧室，燃烧室内料层的静止高度约在 350～500mm，空气则通过布风板由下向上吹送。当空气以较高的气流速度通过料层时，煤粒间的空隙加大，料层膨胀增高，所有的煤粒、灰渣纷乱混杂，上下翻腾不已，颗粒和气流之间的相对运动十分强烈。这种处于沸腾状态的料床，称为流化床。这种燃烧方式即为流化燃烧。流化燃烧后的细小颗粒燃料随高温烟气飞出炉膛，大部分被固态物料分离器捕捉，经返料器送回炉膛循环燃烧，这就是循环流化燃烧技术，采用循环流化燃烧技术生产的锅炉即为循环流化床锅炉。从已投运流化床锅炉分折，流化床锅炉具有独特的优越性：（1）燃烧效率高：国外循环流化床锅炉，燃烧效率高达 99％；我国设计，投运流化床锅炉效率也高达 95－98％。该炉型燃烧效率高的主要原因是煤燃烬率高。煤粒燃烬率分三种情况分析：较小的颗粒（小于 0．04mm），随烟气速度进行流动，它们未达到对流受热面就完全燃烬了，在炉膛高度有效范围内，它们燃烬时间是足够的；对于较大一些煤粒（大于 0．6mm），其沉降速度高，只有当其直径进一步燃烧或相互磨擦碎裂而减小时，才能随烟气逸出，较大颗粒经分离器分离返回炉膛循环燃烧；对于中等粒度煤，其燃烧时间要比停留时间长，这给颗粒燃烬提供了足够时间，未燃烬颗粒循环燃烧，达到燃烬的目的。（2）、煤种适应性强：流化床炉可燃用低热值的劣质烟煤、页炭、炉渣矸石甚至垃圾、秸秆等，对煤种适应性比煤粉炉、层燃炉好。在循环床锅炉中，通过粒子的循环回燃，炉膛温度能被控制，煤粒着火和燃烬较好。流化床锅炉设计特点是炉膛高，给煤、布风、出渣等设计都适应劣质煤的燃烧，布风装置将空气分别送入一次风的风室及分布板，送入二次风的风道喷咀。一次风约占总风量 60％，由燃烧室底部送入，二次风由密相区的不同高度送入，给高效燃烧提供了条件。由于采用了分离回料装置，为劣煤分级燃烧、回燃提供了条件，循环流化床锅炉有两种类型分离装置，一种是惯性分离，一种是旋风分离；现在生产的锅炉多采用一级高温分离器。国产循环流化床锅炉采用较低流化速度（一般 4．5m／s －5．5m／s）、较低循环倍率约（10－20），因此，分离受热面磨损较小。（3）、添加石灰石，有较高脱硫效果：流化床锅炉脱硫原理是：煤燃烧过程中产生氧化硫与流化床炉燃烧添加剂一氧化钙发生反应，产生的硫酸钙随炉渣排出，脱硫效果可 800－900低温下燃烧，可控制NOx 生成。流化床炉 NOx 生成原理是空气中氮气和氧气，在燃烧时产生 NO。在流化床炉燃烧过程中，燃料中 90％的氮原素转化成 NO2，大约 10％的氮元素反应生成 NO。在燃烧过程中，生成的 NOx CaO还原，减少了 NOx 排放。（5）、系统简单、运行操作方便。（6）、灰渣综合利用，前途广泛：由于流化床炉渣可燃物极低（约 1－1．5％），而且具有较经济的脱硫效果，增加了灰中硫酸钙含量，这对综合利用提供了有利条件。灰渣可做各种建材的最好掺合料，水泥行业、制砖行业利用灰渣前途最广泛该炉型推广应用，可减少除灰渣场地，对无灰场条件的中，小城市而言不仅可以大大改善环境条件，而且可以推进建材行业发展，变废为宝，使煤碳发挥综合效益。1.1.1 循环流化床锅炉结构锅炉采用单锅筒，自然循环方式，总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构，四周有膜式水冷壁组成。自下而上，依次为一次风室、浓相床、悬浮段、蒸发管、高温过热器、低温过热器及高温省煤器。尾部竖井采用支撑结构，由上而下布置低温省煤器及管式空气预热器。两竖井之间由立式旋风分离器相连通，分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬，前部竖井用敖管炉墙，外置金属护板，尾部竖井用轻型炉墙，由八根钢柱承受锅炉全部重量。锅炉采用床下点火（油或煤气），分级燃烧，一次风率占 50—60%飞灰循环为低倍率，中温分离灰渣排放采用干式，分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键，采用湍流床，使得流化速度在 3.5—4.5m/s,并设计适当的炉膛截面，在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬（高铝质砖），即使锅炉燃烧用不同燃料时，燃烧效率也可保持在 98—99%以上。分离器入口烟温在 450 度左右，旋风筒内径较小，结构简化，筒内仅需一层薄薄的防磨内衬（氮化硅砖）。其使用寿命较长。循环倍率为 10—15 左右。循环灰输送系统主要由回料管、回送装置，溢流管及灰冷却器等几部分组成。床温控制系统的调节过程是自动的。在整个负荷变化范围内始终保持浓相床床 860度的恒定值，这个值是最佳的脱硫温度。当自控制不投入时，靠手动也能维持恒定的温床。保护环境，节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题，循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来，其高可靠性，高稳定性，高可利用率。最佳的环保特性以及广泛的燃应性，越来越受到广泛关注，完全适合我国国情及发展优势。1.1.2 当固体颗粒中有流体通过时，随着流体速度逐渐增大，固体颗粒开始运动，且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大，当流速达到一定值时，固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等，每个颗粒可以自由运动，所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象，这种现象称为流态化。对于液固流态化的固体颗粒来说，颗粒均匀地分布于床层中，称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说，气体并不均匀地流过床层，固体颗粒分成群体作紊流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。固体颗粒（床料）、流体（流化风）以及完成流态化过程的设备称为流化床。1.1.3 临界流化速度对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中，在固定床通过的气体流速很低时，随着风速的增加，床层压降成正比例增加，并且当风速达到一定值时，床层压降达到最大值，该值略大于床层静压，如果继续增加风速，固定床会突然解锁，床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话，其特性为：在大颗粒尚未运动前，床内的小颗粒已经部分流化，床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显，而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度，称为临界流化速度。随着风速的进一步增大，床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是倍的临界流化速度。1.1.4 影响临界流化速度的因素（1）料层厚度对临界流速影响不大。（2）料层的当量平均料径增大则临界流速增加。（3）固体颗粒密度增加时临界流速增加。提高循环流化床锅炉热效率的措施提高循环流化床锅炉热效率的措施提高循环流化床锅炉热效率的措施提高循环流化床锅炉热效率的措施适当提高燃烧温度，碳粒子的燃烬时间与燃烧温度有关，提高燃烧温度能明显的缩短碳粒子的燃烬时间。如下式 16 exp(10 77 其中:τp为碳粒子的燃烬时间s；T 为燃烧温度；dp为碳粒子直径cm。当τp 从800升高到950时，碳粒子的燃烬时间缩短6 倍左右。当燃烧温度从870提高到920，燃烧温度增加50 时，锅炉燃烧效率提高了2 个百分点左右。降低飞灰含碳量提高锅炉燃烧效率，影响飞灰含碳量的因素有如下方面：燃烧温度、煤的种类、分离飞灰的循环倍率、燃烧室上部燃烧偏斜、燃烧氧量的供给、分离器的分离效率、除尘灰再循环燃烧。（1）温度的影响：经试验证明当燃烧温度从900提高到950 时，飞灰含碳量从22.5%降到10%左右，降低了12.5 个百分点。燃烧温度提高1，飞灰含碳量降低0.25 个百分点，这个影响程度的不同是由煤的燃烧反应性差异所决定的。（2）挥发分低的难燃煤种,飞灰含碳量较高，挥发分高的易燃煤种，飞灰含碳量较低，一般无烟煤的飞灰含碳量比烟煤要高5-10 个百分点。(3)分离灰循环倍率的影响： 1-1从图上可以看出分离灰循环倍率为5 时，飞灰含碳量为12.5%左右，而分离灰循环倍率从提高到4，飞灰含碳量降低约2.5个百分点，7 提高到8 时，降低了1 个百分点，14 18时，只降低了 0.5 个百分点，离灰循环倍率在 2-6 之间变化，对飞灰含碳量的影响是最有效的。（4）器分离效率：分离器的分离效率与分离灰循环倍率的关系为为分离灰循环倍率，ηc为分离器分离效率，Ay 为燃煤灰分含量，α 灰份额。分离效率高，分离灰循环倍率大；煤中灰份含量高，分离灰循环倍率大；燃烧室出口飞灰份额大，分离灰循环倍率高。（5）优化燃烧调整和控制：提高燃烧效果，900-950；改善脱硫效果，830-880；控制 NOX 的生成量 200mg/Nm3-400 mg/Nm3 间，(830-930)；烟气成分包括O2、NO2（NO）、N2O、SO2（SO3）、CO2、CO、N2等，根据O2，CO 和CO2 含量控制空气量，根据SO2 含量控制石灰石加入量，根据NOX 含量控制燃烧温度。降低床底渣含碳量，粗粒子在浓相床内的停留时间： Hb 静止床料高度，m；Fd 布风板面积，m2；ρb--静止床料的堆积密度,kg/m3；为燃煤消耗量，kg/h；δ为燃煤中粗粒子的份额。通过试验和实际运行可以高热值煤的停留时间比低热值煤长很多，这就是 CFB 锅炉烧低热值煤床底渣含碳量高的原因。故需要维持合理燃烧温度，适当提高料层厚度。制备合适粒度及大小分布的燃煤，防止燃烧分层，并注意在烧低热值煤的时候，减少一次风的使用，降低流化的速度。降低排烟温度，减少排烟热损失，影响排烟损失的因素有：排烟温度，包括尾部烟道受热面积灰，烟气含尘量大；过剩空气系数大。而降低排烟温度就可以从提高尾部烟道的受热面；提高分离器效率，降低烟气含尘量；加强尾部烟道的吹灰效率；合理搭配一二次风量，在保证流化和燃烧的情况下，尽可能减少风的使用。1.3循环流化床锅炉节能改造技术加装燃油，经燃油节能器处理之碳氢化合物，分子结构发生变化，细小分子增多，分子间距离增大，燃料的粘度下降，结果使燃料油在燃烧前之雾化、细化程度大为提高，喷到燃烧室内在低氧条件下得到充分燃烧，因而燃烧设备之鼓风量可以减少 15％至 20％，避免烟道中带走之热量，烟道温度下降 10。燃烧设备之燃油经节能器处理后，由于燃烧效率提高，故可节油 4.87％至 6.10％，并且明显看到火焰明亮耀眼，黑烟消失，炉膛清晰透明。彻底清除燃烧油咀之结焦现象，并防止再结焦。解除因燃料得不到充分燃烧而炉膛壁积残渣现象，达到环保节能效果。大大减少燃烧设备排放的废气对空气之污染，废气中一氧化碳（CO）、氧化氮（NOx）、碳氢化合物（HC）等有害成分大为下降，排出有害废气降低 50％以上。同时，废 30％—40％。安装位置：装在油泵和燃烧室或喷咀之间，环境温度不宜超过 360。安装冷凝型燃气锅炉节能器，燃气锅炉排烟中含有高达 18%的水蒸气，其蕴含大量的潜热未被利用，排烟温度高，显热损失大。天然气燃烧后仍排放氮氧化物、少量二氧化硫等污染物。减少燃料消耗是降低成本的最佳途径，冷凝型燃气锅炉节能器可直接安装在现有锅炉烟道中，回收高温烟气中的能量，减少燃料消耗，经济效益十分明显，同时水蒸气的凝结吸收烟气中的氮氧化物，二氧化硫等污染物，降低污染物排放，具有重要的环境保护意义。采用冷凝式余热回收锅炉技术，传统锅炉中，排烟温度一般在 160～250，烟气中的水蒸汽仍处于过热状态，不可能凝结成液态的水而放出汽化潜热。众所周知，锅炉热效率是以燃料低位发热值计算所得，未考虑燃料高位发热值中汽化潜热的热损失。因此传统锅炉热效率一般只能达到 87%～91%。而冷凝式余热回收锅炉，它把排烟温度降低到 50～70，充分回收了烟气中的显热和水蒸汽的凝结潜热，提升了热效率；冷凝水还可以回收利用。锅炉尾部采用热管余热回收技术，余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的 17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的 60%。1．4 循环流化床的脱硫脱硝技术烟气脱硫是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制酸雨和二氧化硫污染的最为有效的和主要的技术手段。目前，世界上各国对烟气脱硫都非常重视，已开发了数十种行之有效的脱硫技术，但是，其基本原理都是以一种碱性物质作为 SO 的吸收剂，即脱硫剂。按脱硫剂的种类划分，烟气脱硫技术可分为如下几种方法。MgO为基础的镁法；为基础的氨法；（5）以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例近90%。烟气脱硫装置相对占有率最大的国家是日本。日本的燃煤和燃油锅炉基本上都装有烟气脱硫装置。众所周知，日本的煤资源和石油资源都很缺乏，也没有石膏资源，而其石灰石资源却极为丰富。因此，FGD 的石膏产品在日本得到广泛的应用。这便是钙法在日本得到广泛应用的原因。因此，其他发达国家的火电厂锅炉烟气脱硫装置多数是由日本技术商提供的。在美国，镁法和钠法得到了较深入的研究，但实践证明，它们都不如钙法。在我国，氨法具有很好的发展土壤。我国是一个粮食大国，也是化肥大国。氮肥以合成氨计，我国的需求量目前达到 33Mt/a（百万吨/年），其中近45%是由小型氮肥厂生产的，而且这些小氮肥厂的分布很广，每个县基本上都有氮肥厂。因此，每个电厂周围 100km 内，都能找到可以提供合成氨的氮肥厂，SO 吸收剂的供应很丰富。更有意义的是，氨法的产品本身就是化肥，就有很好的应用价值。在电力界，尤其是脱硫界，还有两种分类方法，一种方法将脱硫技术根据脱硫过程是否有水参与及脱硫产物的干湿状态分为湿法、干法和半干（半湿）法。另一种分类方法是以脱硫产物的用途为根据，分为抛弃法和回收法。在我国，抛弃法多的工艺。氨法脱硫工艺具有很多别的工艺所没有的特点。氨是一种良好的碱性吸收剂:从吸收化学机理上分析，SO 的吸收是酸碱中和反应，吸收剂碱性越强，越利于吸收，氨的碱性强于钙基吸收剂；而且从吸收物理机理上分析，钙基吸收剂吸收 SO 是一种气－固反应，反映速率慢，反应完全，吸收剂利用率高，可以做到很高的脱硫效率。同时相对钙基脱硫工艺来说系统简单，设备体积小，能耗低。另外，其脱硫副产品硫酸铵在某些特定地区是一种农用肥料，副产品的销售收入能降低一部分因吸收剂价格高造成的高成本。氨法脱硫工艺主要由两部分反应组成:吸收过程,烟气经过吸收塔，其中的 SO 被吸收液吸收，并生成亚硫酸铵与硫酸氢铵；中和结晶，由吸收产生的高浓度亚硫酸铵与硫酸氢铵吸收液，先经灰渣过滤器滤去烟尘，再在结晶反应器中与氨起中和反应，同时用水间接搅拌冷却，使亚硫酸铵结晶析出。燃烧脱硫+ 尾部增湿活化（半干法），燃烧脱硫+尾部增湿活化系指循环流化床炉内加入石灰石进行燃烧脱硫，然后利用炉内未完全反应的脱硫剂（石灰），在锅炉尾部烟道喷入水或水蒸汽，适当降低烟气温度（高于烟气绝热饱和温度），尾部进一步进行烟气脱硫。脱硫产物呈现干态固体物，易于处理，没有污水处理及腐蚀等问题。该脱硫工艺适合与静电除尘器或布袋除尘器配套。降低排放主要技术措施改变燃烧条件：包括低过量空气燃烧法，空气分级燃烧法，燃料分级燃烧法，烟气再循环法。炉膛喷射脱硝：包括喷氨及尿素，喷入水蒸汽，喷入二次燃料。烟气脱硝：干法脱硝，(烟气催化脱硝，电子束照射烟气脱硝)湿法脱硝。而在燃烧上：凡通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数，以抑制生成或破坏已生成的达到减少排放的技术称为低燃烧技术是采用最广、相对简单、经济并且是有效的方法低过量空气燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环。低过量空气燃烧：使燃烧过程尽可能地在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，可以抑制含量的关系如图显示，不过炉内氧的浓度过低，低于 3%以下时，会造成 CO 浓度的急剧增加，从而大大增加化学未完全燃烧热损失。同时，也会引起飞灰含碳量的增加，燃烧效率将会降低；此外，低氧浓度会使炉膛内的某些地区成为还原性气氛，从而降低灰熔点，引起炉壁结渣与腐蚀。空气分级燃烧：基本原理——将燃料的燃烧过程分阶段完成一级燃烧：将供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的 70%~75%，使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。过量空气系数 a＜1，降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平，而且在还原性气氛中降低了生成的反应率，抑制了NOx 的生成量。二级燃烧：其余空气与一级燃烧区产生的烟气混合，在的条件下完成全部燃烧过程。炉膛喷射脱硝：向炉膛喷射某种物质来还原已生成的放量。包括喷水、喷射二次燃料和喷氨等。

1、喷水法，但一氧化氮氧化较困难，需喷入臭氧或高锰酸钾，不现实。

2、喷二次燃料：即前述燃料分级燃烧，但二次燃料不会仅选择反应，还会与氧气反应，使烟气温度上升

3、喷氨法（尿素等氨基还原剂）4NH 反应，而一般不和氧反应，这种方法亦称选择性非催化剂吸收（SNCR）法。但不用催化剂，氨还原 ~1050这一狭窄范围内进行，故喷氨点应选择在炉膛上部对应位置。采用炉膛喷射脱硝，喷射点必须在 950 ~1050之间。喷入的氨与烟气良好混合是保证脱硝还原反应充分进行、使用最少量氨达到最好效果的重要条件。若喷入的氨未充分反应，则泄漏的氨会到锅炉炉尾部受热面，不仅使烟气飞灰容易沉积在受热面，且烟气中氨遇到三氧化硫会生成硫酸氨（粘性，易堵塞空气预热器，并有腐蚀危险）。炉内喷氨脱硝优缺点：非催化喷氨脱硝法投资少，运行费用也低.但反应温度范围狭窄；要有良好的混合及反应空间和反应时间的条件；当要求较高的脱除率时，会造成 NH 泄漏量过大等问题。10 循环流化床锅炉分离器2.1 分离器简介循环流化床(CFB)锅炉要求达到的一系列技术参数，如：循环倍率、燃烧效率、脱琉效率、床温床压以及对燃料的适应性等，都必须通过气固分离器的可靠性和高效率来实现。目前，我国多采用旋风分离器作气固分离，因为它结构简单，制造技术比较成熟，运行人员也比较熟悉。但多年运行经验表明，旋风分离器用于CFB 锅炉主要存在的问题有：保温材料耐高温和耐磨能力不强，造成旋风分离器内衬磨损严重；常压CFB 锅炉虽规程上不允许有后燃现象，但实际运行中，旋风分离器内经常出现后燃现象，甚至将分离器自身烧坏；对增压CFB 锅炉，因其出口烟气将送到燃气轮机作功，为了燃尽CO 象并非不允许，这对旋风分离器的材料将提出更高的要求；保温材料的热惯性很大，导致启停时间延长，负荷变化适应能力低；旋风分离器自身体积大，不利于CFB 锅炉大型化，超大的体积将给锅炉带来许多不易解决的问题等。气固分离器分离煤燃烧后产物和脱硫剂脱琉后产物的固体颗粒。这两种颗粒的粒度分布不同于入炉煤和入炉石灰石的粒度分布。完全只根据入炉煤粒度分布来选择气固分离器已不甚合理，制造厂按自身习惯，将用于一般煤粉炉的传统产品选作CFB 锅炉的气固分离器则问题会更多。下面介绍几种国内外气固分离器，并提出CFB 锅炉如何选用气固分离器的个人看法。2.2 炉膛出口几何结构清华大学做了个试验，图2-1 为试验系统示意图。主床面积90mm90mm，有效高 5.25m；试验物料为树脂，其平均粒径为500m，物料真实密度1400kg／m，终端速度2.7m／s。图1-2 表示试验中采用3 种典型的出口几何结构。H 指凸起部分高度(m)。ehit表示炉膛出口面积为44mm88mm，循环颗粒流率为8．46g／m s。光滑形出口如图2-2a 所示，炉膛出口的固体颗粒，由于导向板的作用随着变向气流而进入水平烟道，在出口附近的颗粒密度保持不变。平直出口结构如图2-2b 所示，气固两相流中的固体颗粒一部分随气流离开炉膛，另一部分在与炉顶碰撞后，将沿炉膛内壁碰回并下降，在内壁面附近形成下降的颗粒层在炉膛内循环，它们不进入气固分离器。当采用图2-2c 的出口结构时，凸起高度在炉膛顶部形成一个空腔。部分颗粒在向上运动过程中由于惯性而从炉膛进入此空腔，在空腔内密集起来形成一个较浓的区域。聚集的颗粒沿内壁回落称之为空腔效应，形成的颗粒在炉膛内循环。与光滑出口相比，实际上减少了气固分离器的负荷。试验的目的是要最大地增加这一炉膛内循环量。上述炉膛内循环量与图2-2c 值有关。如凸起高度(H)小于颗粒惯性能达到的最大高度，则空腔内上升的颗粒将与炉顶相碰撞，碰撞后的颗粒将沿炉膛内壁落下，称之为碰撞效应。也和空腔效应一样，将导致炉膛顶部密度增加。如果H 大于颗粒所能达到的最大高度时，则顶部密度不再增加。图2-3 为炉膛出口几何结构对流化床炉膛密度分布的影响。这种现象不仅可减少流向气固分离器的颗粒量，还有利于增强气固两相的混合。从图 2-3 可看出，H 增至0．15m，两条曲线的距离大于H＝0．15m和H＝0．35m 之间的间距。也就是说空腔和碰撞的综合效应并非与H 成正比增加。对CFB 锅炉，H 实际取 0．5m 即可，即将炉顶升高0．5m 就够了。12 2-3 2-4 取H＝0．5m，用采样探头法，按各种流率G 测得炉膛顶部的分离效率η，如图2-4所示。该试验仍在A ehit ＝44mm88mm ＝5．14m／s下进行。从图2-4 可看出：(1)当H 在0．3～0．4m 之间，3 根曲线都趋向饱和；(2)随着G 可达70％。这说明出13 口结构作为初级内分离具有很大的应用价值，而且炉顶提高仅0．5m，无论是新建或旧炉改造都不会花太多的钱。这里要说明的是，η 并非全炉的效率，也不是气固分离器的效系指炉膛内测出下降颗粒量与上升颗粒量之比。改变炉顶几何结构这一措施除减少炉膛后气固分离器负荷外，还有利于减轻旋风分离器和尾部受热面的磨损。2.3 槽形分离器槽形分离器属撞击式分离器。图2-5 为埃宾斯别尔格电厂的CFB 锅炉系统图。2-5 CFB 9.10.11.L 12.13.14.15.16.17.18.埃宾斯别尔格电厂的CFB 锅炉210t／h，510和10．6MPa，满负荷时烟气流速6m ／s。槽形分离器的槽形部件交错排列，它们被悬挂在炉膛出口后的炉顶，对烟气和固体颗粒的通道形成迷宫，如图2-6 所示。两排一次除尘器布置在水平烟道入口处，部分固体颗粒撞击槽形部件后沿槽板下落，收集来的灰粒沿后墙返回如图2-5 由水平烟道中另一排分离器(图2-5之10)收集的固体颗粒进入灰斗，见图2-6 之3，再经阀(亦称J阀)即图2-5 之11，返回下部炉膛。14 2-6 经槽形分离器仍未分离出而进入竖井的固体颗粒，通过布置在省煤器和空气预热器之间的多管式除尘器分离后的灰尘收集在灰斗内，再用气力输送设备从图2-5 之13 部输送到下部炉膛，多余的灰从灰斗经排灰阀(16)排入专用容器。槽形分离器除对比于旋风分离器结构上可降低CFB 锅炉的高度外，还有以下优点：(1)由于分离器的阻力小，风压损失较小，下部炉膛的气流扩散密度甚低，因而减少了厂用电。经测试，风压可降低25％，经计算300t／h 的CFB 锅炉，可降低锅炉厂用电的15％。(2)炉膛内的颗粒分离，强化了颗粒内部的再循环，促使沿炉膛高度的浓度变化较均(3)借助于L阀颗粒一次回收，炉膛内颗粒质量含量的调节范围增大。(4)新分离器的结构能采用新型耐热材料，由于其热容量小，对加快启停和负荷变化的反应均较快速。(5)由于配套采用了低温高效小直径的多管式除尘器，能分离颗粒直径小的灰尘，改善炉膛的热交换、燃烧条件和吸附剂的利用。(6)国外CFB 锅炉多采用外置式灰热交换器以回收灰渣的物理热，并对负荷及床温进行快速控制和调节，故外置式热交换器是形成CFB 锅炉的重要设备。

篇2：循环流化床

摘要：本文主要对国内外循环流化床发展现状进行了简略的总结、归纳，并通过与国外循环流化床技术大型化、高参数的发展趋势对比，对我国循环流化床锅炉技术发展前景进行展望同时，阐述了主要研究方法，技术路线和关键科学技术问题。关键词：循环流化床；国内外现状；研究方法；技术路线；科学技术问题；前景 Abstract: This paper briefly summarized the current situation about the development of circulating fluidized bed at home and abroad，compared with the foreign circulating fluidized bed technology which has a large development trend，and investigated the prospects of circulating fluidized bed boiler technology in China．At the same time, this paper expounds the main research method, the technical route and to solve the key technological problems.Key words: CFB；development at home and abroad；research method；technical route ；key technological problems ；prospect前言

循环流化床锅炉是从鼓泡床沸腾炉发展而来的一种新型燃煤锅炉技术，它的工作原理是将煤破碎成0～10mm 的颗粒后送后炉膛，同时炉膛内存有大量床料（炉渣或石英砂），由炉膛下部配风，使燃料在床料中呈“流态化”燃烧，并在炉膛出口或过热器后部安装气固分离器，将分离下来的固体颗粒通过回送装置再次送入炉膛燃烧[1]。

循环流化床锅炉的运行特点是燃料随床料在炉内多次循环，这为燃烧提供了足够的燃尽时间，使飞灰含碳量下降。对于燃用高热值燃料，运行良好的循环流化床锅炉来说，燃烧效率可达98%～99%相当于煤粉燃烧锅炉的燃烧效率。

循环流化床锅炉具有良好的燃烧适应性，用一般燃烧方式难以正常燃烧的石煤、煤矸石、泥煤、油页岩、低热值无烟煤以及各种工农业垃圾等劣质燃料，都可在循环流化床锅炉中有效燃烧。

由于其物料量是可调节的，所以循环流化床锅炉具有良好的负荷调节性能和低负荷运行性能，以能适应调峰机组的要求与环境污染小的优点[2]，因此在电力、供热、化工生产等行业中得到越来越广泛的应用。循环流化床锅炉国内外研究现状

2.1 国外研究现状及分析

国际上，循环流化床锅炉的主要炉型有以下流派：德国Lurgi公司的Lurgi型；原芬兰Ahlstrom公司(现为美国Foster Wheeler公司)的Pyroflow型；德国Babcock公司和VKW公司开发的Circofluid型；美国F.W.公司的FW型；美国巴威(Babcock＆Wilcox)公司开发的内循环型；英国Kaverner公司的MYMIC型。

大型化、高参数是目前各种循环流化床锅炉的发展趋势，国际上大型CFB 锅炉技术正在向超临界参数发展。国际上在20世纪末开展了超临界循环流化床的研究。世界上容量为100～300MW的CFB电站锅炉已有百余台投入运行。Alhstrom和FW公司均投入大量人力物力开发大容量超临界参数循环流化床锅炉。由F.W.公司生产出了260MW循环流化床锅炉，并安装在波兰[3]。特别是2003年3月F.W.公司签订了世界上第一台也是最大容量的460MW超临界循环流化床锅炉合同，将安装在波兰南部Lagisza电厂[4]。由西班牙的Endesa

Generacion电力公司、FW芬兰公司及芬兰、德国、希腊和西班牙共六家公司合作的一项为期三年的CFB800的研究项目也正在进行中，并已提出了800MW超临界CFB锅炉的概念设计。

另外一个趋势就是加强研究增压循环流化床锅炉，发展增压循环流化床锅炉型蒸汽－燃气联合循环与常压循环流化床锅炉和增压鼓泡流化床锅炉比较，其具有以下优点[5]：(1)炉膛截面热强度高；(2)环保性能更好。

2.2国内循环流化床锅炉发展现状

中国与世界几乎同步于20世纪80年代初期开始研究和开发循环流化床锅炉技术。大体上我国的循环流化床燃烧技术发展可以分为4个阶段：

1980—1990年为第一阶段，其间我国借用发展鼓泡床的经验开发了带有飞灰循环、取消了密相区埋管的改进型鼓泡床锅炉，容量在35—75t/h。由于没有认识到循环流化床锅炉与鼓泡床锅炉在流态上的差别，这批锅炉存在严重的负荷不足和磨损问题。

1990—2000年为第二阶段，我国科技工作者开展了全面的循环流化床燃烧技术基础研究，基本上掌握了循环流化床流动、燃烧、传热的基本规律。应用到产品设计上，成功开发了75—220t/h蒸发量的国产循环流化床锅炉，占据了我国热电市场。

2000—2005年为第三阶段，其间为进入电力市场，通过四川高坝100MW等技术的引进和自主开发，一大批135—150MWe超高压再热循环流化床锅炉投运。

2005年之后为第四阶段，期间发改委组织引进了法国阿尔斯通全套300MWe亚临界循环流化床锅炉技术，第一个示范在四川白马（燃用无烟煤）取得了成功，随即，采用同样技术的云南红河电厂、国电开原电厂和巡检司电厂（燃用褐煤）以及秦皇岛电厂（燃用烟煤）均成功运行。由于我国已经形成了坚实的循环流化床锅炉设计理论基础，对引进技术的消化和再创新速度很快，引进技术投运不久，就针对其缺点，开发出性能先进、适合中国煤种特点的国产化300MWe亚临界循环流化床锅炉，而且由于国产技术的价格与性能优势，2008年后新订货的300MWe循环流化床锅炉几乎均为国产技术。所采用的主要研究方法和技术路线

国内发展大型化循环流化床锅炉的主要研究方法和路线主要为应用相似原理。

2008年1月9号，中国研制的330MW的循环流化床锅炉在江西分宜电厂投产发电。此前西安火电研究所（IPRI）与哈尔滨锅炉厂有限责任公司（HBC）合作开发了具有自主知识产权的循环流化床锅炉，包括：100MW、210MW循环流化床锅炉，这些锅炉分别于2003年6月19日和2006年7月7日投产运行，并且各项性能指标满足设计要求。这两种锅炉的运行在中国循环流化床锅炉发展史上具有里程碑的意义，它们为发展大容量循环流化床锅炉做了铺垫。通过相似原理中国设计了具有自主知识产权的最大容量循环流化床锅炉，锅炉容量为330MW[6]。这是迄今为止在中国运行的最大容量的循环流化床锅炉。相关科学技术问题

我们可以从循环流化床锅炉技术特点来阐述科学技术问题。

4.1化床锅炉和其他型式锅炉比较有如下特点。

1)燃料适应性广。循环流化床锅炉既可燃用优质煤，也可燃用各种劣质煤。不同设计的循环流化床锅炉，可以燃烧高灰煤、高硫煤、高水分煤、低挥发分煤、煤矸石、煤泥、石油焦、油页岩甚至炉渣、树皮和垃圾等。

2)燃烧效率高。循环流化床锅炉的燃烧效率通常为95%—99%[7]。燃烧效率高的主要原

因是气固混合好、燃烧速率高、大量的燃料进行内循环和外循环重复燃烧，从而使煤粒燃尽率高。

3)高效脱硫。循环流化床锅炉的低温燃烧特点与石灰石最佳脱硫温度一致, 添加合适品种和粒度的石灰石，Ca/S摩尔比在1.5—2.5时，可以达到90%的脱硫效率[8]。

4)氮氧化物(NOx)排放低。循环流化床锅炉氮氧化物排放低的原因主要有两个，一是低温燃烧抑制空气中的氮转化为氮氧化物；二是分段燃烧抑制燃料中的氮转化为氮氧化物。

5)燃烧强度高，炉膛截面积小，炉膛截面积热负荷为3—5MW/m2，接近或高于煤粉炉。

6)负荷调节范围大，负荷调节快。循环流化床锅炉的负荷调节比可达(3—4):1，由于截面风速高和吸热控制容易，循环流化床锅炉的负荷调节速率快，每分钟可达4%BMCR（锅炉最大连续出力）。

7)燃料预处理和给煤系统简单。给煤粒度一般小于12mm，燃料的制备破碎系统大为简单。炉膛的截面积较小，良好的混合使所需的给煤点数量大大减少。

8)易于实现灰渣的综合利用。炉内优良的燃尽条件使得锅炉的含碳量低，灰渣量较煤粉炉要多，灰渣作为水泥掺和料或建筑材料，容易实现灰渣的综合利用。从上特点可以看出循环流化床锅炉是优于链条炉，抛煤机炉，煤粉炉和鼓泡床锅炉的炉型。

4.2循环流化床锅炉存在的主要问题

循环流化床锅炉具有较强生命力，但其发展历史不过三十余年，正处在发展时期，还存在许多缺点，热爱它的研究者，使用者齐心协力，使之茁壮成长，臻于完善。

根据目前状况，循环床锅炉存在下述缺点[9]。

1)由于设计和施工工艺不良，导致炉内受热面磨损严重仍是当前循环流化床锅炉安全稳定运行最为主要的原因。主要存在于水冷壁密相区防磨方式、炉内受热面安装工艺质量、炉内耐磨耐火浇注料施工工艺和质量带来的磨损问题。

2)锅炉排渣不畅也是影响锅炉安全长期运行的问题。影响锅炉排渣不畅的主要原因是入炉

煤颗粒较大，含石块较多。

3)炉膛、分离器以及回料装置之间的膨胀和密封问题。

4)飞灰含碳量高的问题。循环流化床锅炉的低渣含碳量较低，但是飞灰含含碳量较高。

5)厂用电率较高。由于循环流化床锅炉独有的布风板、分离器结构和炉内料层的存在，要满足锅炉燃烧、循环、排渣的需要，风机电耗相应较高。

上述循环流化床锅炉存在的主要问题即为有待解决的关键科学技术问题。国内循环流化床锅炉前景展望

随着全球煤炭储量的不断减少和对环保要求的不断提高，给循环流化床的发展及推广带来了新的机遇，进行如下分析：

(1)煤炭是重要的化工原料，随着储量的不断减少，大型煤粉锅炉将逐渐被国家所限制。而循环流化床由于适合燃烧各种燃料，而且是城市垃圾处理的好项目，必然能得到政府的大力扶植。

(2)目前全国的火电厂顺应国家环保局的要求，纷纷上马脱硫项目。但作为煤粉锅炉，受结构的限制，很难采用干法脱硫技术，因此大多采用石灰石湿法脱硫。湿法脱硫需要增加烟道、增压风机、吸收塔、石灰石浆液系统、石膏脱水系统、废水系统、石灰石粉制备系统等脱硫设备的大量投资，一般直接投资就在2亿以上，而后期的运行和维修费用更是天文数字。而循环流化床锅炉可以采用炉内喷钙干法脱硫，甚至可以实现脱硝，且增加的投资很少。喷钙脱硫成套技术主要由炉内喷射钙基吸附剂脱硫和尾部水合固硫两部分组成，在炉膛烟温

900～1200℃区域内喷入石灰石粉，可将系统脱硫率提高到80%以上[10]。

(3)随着我国电机技术的发展，风机的功率得到了不断的提升，而循环流化床的结构也在不断的改善，因此循环流化床的出力也可逐步向大型化发展。总结

循环流化床锅炉在清洁煤燃烧方面已经充分显示了其优越性,但在高效方面,仍然存在不足,其容量尚不足以满足电力生产的需要。而这种燃烧技术本身决定了发电效率的提高只能通过提高蒸汽参数循环效率的途径来实现。因此,容量大型化以及高参数化是循环流化床燃烧技术的发展方向。循环流化床技术具有燃料的灵活性、低的排放等优点。超临界循环流化床锅炉便是结合二者的优势,是一种高效、低污染燃煤发电技术。

原则上循环流化床及超临界均是成熟技术,二者的结合相对技术风险和技术难度不大。循环流化床炉膛中的热流要比煤粉炉中低得多且比较均匀,比煤粉炉更适合采用超临界参数。

超临界循环流化床作为下一代循环流化床燃烧技术,已经受到人们的高度重视。目前,我国也在积极策划实施超临界循环流化床锅炉示范工程。预计不久的将来,世界上容量最大、参数最高的循环流化床锅炉将在中国诞生。

参考文献：

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育,2005.113－116.[6].Zhang Man,Bie Rushan,Yu Long,Zhang Yanjun.Design and Operating of the Maximum

Capacity 330MW CFB Boiler in China.IEEE 2009.[7].于龙，吕俊复，王智微，等.循环流化床燃烧技术的研究展望[J].热能动力工程，2004，19(4)：336－342.[8].阎维平.洁净煤发电技术.北京：中国电力出版社，2008.11.[9].杨红红，姜森.循环流化床锅炉的简单介绍和发展前景分析.锅炉制造，2010.05.NO.3.[10].张正国.循环流化床技术发展及前景展望[J].中国高新技术企业科技论坛，1994，35(1)：

篇3：烟气循环流化床法

由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔 (即流化床) 底部进入。吸收塔底部为1个文丘里装置, 烟气流经文丘里管后速度加快, 并在此与很细的吸收剂粉末互相混合, 颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦, 形成流化床, 在喷入均匀水雾降低烟温的条件下, 吸收剂与烟气中的SO2反应生成Ca SO3和Ca SO4。脱S后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出, 进入再循环除尘器, 被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔, 由于固体颗粒反复循环达百次之多, 故吸收剂利用率较高。

此工艺所产生的副产物呈干粉状, 其化学成分与喷雾干燥法脱S工艺类似, 主要~由飞灰、Ca SO3、Ca SO4和未反应完的吸收剂Ca (OH) 2等组成, 适合作废矿井回填、道路基础等。

篇4：循环流化床

【关键词】循环流化床锅炉；　灰循环系统；　循环回料　Circulating　fluidized　bed　boiler　circulation　feed　back　instability　analysis　of　causes　and　suggestions

1系统介绍

我公司热电厂有三台220t/h循环流化床锅炉，投入生产运行。锅炉指标参数、性能概述如下： 220t/h循环流化床锅炉系高温高压参数（9.81MPa，540℃）、单汽包、自然循环蒸汽锅炉，采用循环流化床燃烧方式，物料分离采用高温绝热旋风分离，平衡通风。

2灰循环系统问题

在锅炉点火过程中，锅炉出现回料波动。当时锅炉炉膛中部床温点温度过高，锅炉出口温度、旋风分离器进出口温度偏低，灰循环回料温度低，灰料压力低，且时有波动。

3问题分析

3.1　CFB锅炉物料分析。CFB锅炉的物料分布可分四种形式：飞灰、底渣、内循环和外循环物料。其中，内循环物料和外循环物料平衡的实现是CFB锅炉运行的关键，如果回料不稳或突然停止工作，会造成炉内循环物料量不足，气温、气压床温难以控制，危及正常的运行。

3.2锅炉点火启动过程分析分析锅炉点火启动过程中，循环灰量不足的原因很简单，因为当我们在锅炉点火启动前，炉料是一定的，有700mm厚，锅炉升温前5小时是不投煤的，就没有介质进入炉内，来补充随烟气连续不断被带走的循环灰量，而此时燃烧室内所剩的炉料以大颗粒居多（这也是这一次发生床温波动的主要原因），加之我们在点火初期一般一次风量控制的不够准确，使大量飞灰扬析随烟气又进一步被带走，那么被烟气被带走的循环灰都那里去了呢？都积存在返料阀内了，因为我们在点火启动初期返料阀是空的，只有当返料阀内达到一定厚度的料位后，才能建立起良好的循环，为什么这样讲呢？让我们首先来了解一下回料阀、回料立管、高压风机的作用和运行特性。

3.2.1U回料阀实际是一个小流化床，回料风由下部两个小风室通过流化风帽进入阀内，运行中高压风通过、图1；a1、a2进入风室通过布风板、风帽流化U型阀内的物料。U型阀属于自平衡阀，既流出量与进入量自动调节，阀本身调节流量的功能较弱。它还有一个最为重要的作用是：用以回料密封。

3.2.2回料立管立管的作用是输送物料、系统密封、产生一定的压头避免炉膛烟气反串，与回料阀、高压风机配合使物料能够由低压向高压（炉膛）处连续稳定地输送。

3.3回料不稳原因分析

3.3.1回料循环的建立让我们再从图1中分析看、此时4是空阀没有一定厚度的料层，也就失去了U型阀本身，其中一条最为重要的作用：“回料密封”，爐膛内的高压5将返窜，造成烟气短路，从而阻碍正常的飞灰循环。　B1段为回料立管，当外循环灰进入立管中物料的自重B1B2时才能使循环灰进入到U型阀内，但此时进入U型阀内的循环灰量较少还难以输送回炉膛内，只能在U型阀内积存，而此时又将形成上述所讲的几次或十几次的循环，使U型阀内积存一定量的循环灰量最终只有当、B1=B2或、B1≥B2时才能建立起良好稳定的外循环物料平衡。

3.3.2回料阀的自平衡根据上述的分析和U型阀的特性，让我们再次试分析：当U型阀内如果在图中B2段存有厚度一定的料层时，在高压风机的作用下，料位膨胀被流化，（它是决不会被吹空的，我们曾经在停炉时做过实验，两台高压风机同时启动运行很长时间后，打开U型阀内还是存有B2段厚度的循环量）假如我们将U型阀B2段内原有的存灰比作是被，“膨胀流化的水”、既“连通器”原理。

3.3.3回料不稳现象由此又使我们联想到，曾经正常运行时出现过的几次回料不稳时，主要出现在锅炉减负荷过急、过快，原因当外循环灰量突然减少时立管中物料的自重、B1B2时使高压风机阻力增加压头增高、B1段物料大量返回炉内，从而使B1段压力又小与B2段造成返料不稳，形成恶性循环。

3.3.4回料循环不稳定的影响通过在点火启动过程中，旋风分离器入口温度比较低并且温升缓慢，也可以证明被分离器分离的循环灰，滞留在U型阀内没能回送炉膛燃烧室参与灰循环，如果有循环灰来参与灰循环，旋风分离器入口温度势必将随着床温度的提高而提高，因为是循环灰将温度带到旋风分离器入口，而在我们点火启动初期，未投煤时分离器入口与床温偏差极大，不利于分离器温升控制，也势必造成分离器开裂、脱落情况的发生。4？　避免回料不稳措施建议4.1循环灰的留用如果未出现分离器、回料立管、U型阀、内浇注料脱落现象发生的情况，对U型阀内存灰不进行清除工作，留着下次点火启动时使用。如果有类似回料波动的情况，进行回料阀清理、修补、检查后，将细灰留存，重新投入炉膛使用。4.2启动风量调整对回料阀不进行清理工作，再次点火启动过程中，有可能出现的问题是点火生温速度慢。

5　结论

物料在CFB锅炉内的分布可分为四种形式：底灰、飞灰、外循环物料和内循环物料。CFB锅炉的物料平衡可以进一步认为是内循环和外循环物料的平衡。

参考文献

篇5：循环流化床复习题

循环流化床锅炉调试特点

一．简介

循环流化床锅炉是近代新兴的锅炉产品，它具有着煤粉炉无法比拟的优点：脱硫燃烧，燃料适应性强，可燃烧劣质煤，操作方便等。故对此产品我国正在大力推广，目前中小型电站锅炉，供热锅炉，均被循环流化床锅炉所代替。

循环流化床锅炉从流化工况上来看可大致分为六类，分别为：细粒流化床，鼓泡床，弹状流化床，湍流床，快速流化床。我国循环流化床由于采用质量平均粒径较粗（约1.5mm左右）的（约120mm）宽筛分燃料，故此只能是泡床和湍流床。针对我国循环流化床锅炉的特点，下面对其调试作如下阐述：二．循环流化床锅炉的调试 1．锅炉冷态模拟试验 1）冷态试验的目的

循环流化床锅炉建成投运前，为了充分了解锅炉整体性能，掌握设备运行的基本参数，为热态运行提供可*的参考数据，进行冷态试验是十分必要的。冷态试验是循环流化床锅炉顺利点火启动和安全稳定运行的基本保证。

2）冷态试验的内容 ①标定刮板给煤机给煤量。

②标定一、二次风的风量，核实一、二次风量是否能满足锅炉点火启动和运行的需要。③测量不同风量时的布风板阻力，作出布风板阻力随风量变化的特性曲线。

④作出料层阻力风量变化的特性曲线，曲该曲线得出临界流化风量的热态运行最小风量。3）冷态试验应具备的条件和要求

①锅炉整体安装完，水压试验和风压试验及砌砖保温工作全部做完，并经验收合格。

②一、二次送风机、引风机、给煤机经分部试运行合格。与燃烧系统有关的系统设备安装完备，且试运行合格。

③引风机、一、二次风机联锁、报警、保护动作试验合格。④所有看火孔、人孔门安装完毕，密封良好。⑤烟风系统内部清理干净，确认无杂物且封闭严密。

⑥所有风档板、表计等标志齐全，方向正确，指示无误，挡板开关灵活平衡，无开关方向的应标出。⑦流化床床面清理干净，确认小风帽无堵塞。

⑧风系统流量计、风压表、差压计等安装调试完，并且要求可*，能随时投入使用。⑨给煤系统分部试运行合格。煤斗清理封闭，并可随时投入使用。⑩炉体照明、现场照明完备。4）冷态试验方法及程序 ①刮板给煤机给煤量标定。

为了锅炉经济燃烧，必须对燃烧进行准确计量。循环流化床锅炉用刮板给煤机转速来计算给煤量，因此必须对给煤机不同转速进行标定，具体方法如下：准备好容器、磅秤和秒表，先往给煤机内充满煤，将给煤机调整到一定转速成，用容器接煤，秒表记录容器接煤时间，最后磅秤称重，用称重煤的总重量除以接煤时间，即得到该转速下的给煤量，用这种方法标定不同转速下的给煤量。

②标定一、二次风的风量

核实一、二次风量是否能满足锅炉点火运行的需要，同时检查各风门的严密性及烟系统是否有泄漏。调动引风机，分别启动一、二次风机，把调节风门开度置于20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%位置。记录每一风门位置的风量、风压、电流，作出风门开度和一次风机风量的关系曲线。关闭一次风机风门测量漏风量，如漏风量高于点火风量应进行处理。把风机风门开度置于最大情况下，检查风烟系统严密性，如有泄漏进行处理。风门最大开度以电机额定电流为准。③布风板均匀性试验

在布风板上均匀铺上厚300-400mm，粒度为0-5mm的炉渣，启动引风机和一次风机，保护炉室出口负压为-20Pa，逐渐增大风量直到料层完全流化。观察流化是否均匀，或打开人孔门上边一个门，用耙子贴着风帽顶部轻轻来回推动，如有较大阻力，则为流化不良，风机停止后，再观察床层表面是否平整，流化良好时表面应平整，如有流化不良，则应检查原因并消除之。④布风板阻力测量

布风板阻力是指布风板上铺料层时的阻力。测量方法：布风板上不铺料层，启动引风机维持炉室出口负压为-20Pa，风量由小逐渐增加，测出相应的布风板上的压力，根据布风板下风室压力，可计算出布风机压差，最后给出P=f(Q)曲线。

⑤ 不同料层厚度下，料层阻力与一次风量关系的测定。料层厚度选为：300mm、350mm、400mm；物料选用沸腾炉渣粒度0-8mm；

在流化床上铺上一定料层的情况下，对应不同料层厚度，用测定布风板阻力的方法，测量每个风量下的差压值，减去这个风量下的布风板阻力值，就是料层阻力，给出料层阻力-风量关系曲线。（见图2）ΔP（Pa）

0 QLJ Q（m3/h）

图2 料层阻力-风量关系曲线

临界流化风量的测定：在布风板上铺设一定厚度料层，测量不同风量下的料层阻力，根据测量值绘出料层阻力与风量的关系曲线。水平线与斜线的交点即为临界流化风量。

送风机出力的鉴定：在作料层阻力特性试验时，要注意观察，当料层阻力达到一定值时，即炉料达到临界流化风量时一次风机的风量，如果一次风机达到最大出力时，仍达不到临界流化风量时，需要改进风机，从而得到对一次风机风量鉴定的结果。2．流化床锅炉首次点火启动

锅炉点火分床上点火和床下点火两种，床上点火多采用木炭点火，床下点火多采用油点火。

1）采用床下油点火的方式，为便于着火，在底料中必须掺加适量的“引燃煤”，一般用发热量比较大的优质烟煤块粒度小于10mm，采用油枪加热处在临界沸腾状态下的底料，亦称沸腾点火，操作时应保证油点火器产生的热量大雨沸腾床内带走的热量故样严格控制沸腾风量是点火成败的关键。①司炉人员要安措施要求对锅炉设备进行全面检查，并作好点火准备。

②进行炉内彻底清扫，清楚一切杂物，插入点火电热偶，电热偶端埋入料层100mm。

③在炉底布风板上铺上含碳量在2%以下，350-400mm厚0-8mm粒度的炉渣（含引燃煤）且厚度要均匀。④关闭炉门启动引风机和一次风机，保持燃烧室负压为50-100pa，调节一次风门使风量为临界流花风量的80%。投入点火油枪，调整油量及点火风门，控制风室温度小于700℃，待料层温升至700℃时，启动给煤机，维持床温稳定上升，800℃时可正式投煤，当床温答900℃，可将油枪撤出，适当调整给煤机转速和一次风门，控制炉温在900-950℃，燃烧正常后开启返料风门，使其流化循环，知到进入争吵运行状态，至此锅炉点火结束。

2）采用床上点火多用木碳点火，对底料及所掺的引燃煤的要求同床下点火的要求，木块不宜过大或过小，长500mm，宽30mm为宜，点火时先启动引风机，将木块烧成碳火。而后用铲子均匀的撒上引燃煤，在点火过程中由于床温不高，所以调风幅度要小，次数要多，投煤要少而勤，引风要尽可能的小，当床温升至800℃沸腾层温度相差较小，可启动给煤机投入正常运行。3）点火启动时应注意事项

在投返料时，要注意炉温变化，如炉温下降很快，应及时关闭返料器风门，稍增加煤量，重复前面的操作，直到返料器完全投入运行。3．锅炉运行中的监视与调整

循环流化床锅炉的操作运行与其它炉型不同，运行中除了按《运行规程》对锅炉水位、汽压、汽温进行监视和调整外，还必须对锅炉的燃烧系统进行调整。

1）运行中床温的监视

运行中应加强应温监视，炉温过高时易结焦，过低时灭火，一般控制在850-950℃左右，如烧无烟煤，为使燃料燃烧完全，可提高炉温，控制在950-1050℃（应低于煤的变形温度100-200℃）最低不低于800℃,否则很难维持稳定运行，一旦断煤很容易造成灭火。烧烟煤时炉温控制在900-950℃，如烧高硫烟煤需进行炉内脱硫，应温控制在850-870℃,最多不超过900℃,否则降低石灰石的利用率。当炉温升高时，开大一次风门；炉温低时，关一次风门。超过1000℃时，停烟煤、加风；低于800℃时，启动另一台给煤机。若温度继续下降，立即停炉，查明原因再启动。炉温的控制是由调整一次风量、给煤量和循环灰量来实现的。2）流化床温升高或床温降低引起原因和控制方法 ① 床温升高的原因

a.煤质变好，热值升高，烟气含氧量降低（一般控制过热器后正常运行时烟气含氧量3%-5%），表明煤量过多，应减少给煤量。

b.粒度较大的煤，集中给入炉内，造成密相层燃烧份额增加，引起床温升高。从含氧量看不出变化，用增加一次风量、减少二次风量，控制床温。

c.由于没有及时放渣，料层加厚，造成一次风量减少引起床温升高，应及时放渣保持料层厚度在一定范围内。

②床温降低的原因

a.煤质差、热值降低、烟气含量增加，应增加给煤提高床温。

b.料粒度变小，煤仓一部分较小的煤集中给入炉内，细煤粒在相层停留时间短，造成密相层燃烧份额减少，而床温降低。正确的调整应减少一次风量，增加二次风量，不应增加煤量，以免引起炉膛上部空间燃烧份额增多，造成返料器超温结焦。

含氧量指标不变，床温缓慢降低，而且整个燃烧系统都在降低，锅炉负荷不变，这是由于循环物料增多，增加了受热面的换热系数造成的，应放掉一些循环灰，使炉温回升。③料层厚度的控制

料层薄，对锅炉稳定运行不利，因炉料的保留量少，放出的炉渣可燃物含量也高。若料层太厚，增加了料层阻力，虽然锅炉运行稳定，炉渣可燃物含量低，但增加了风机的电耗。为了经济运行，料层差压控制在7000-9000Pa之间。运行中料层差压超过此值时，可以通过放炉渣来调整，放渣的原则是少放、勤放，最好能连续少量放，一次放渣量太多，会影响锅炉的稳定运行、出力和效率。④炉膛（悬浮段）物料浓度的控制

循环流化床与沸腾床明显的区别在于悬浮段物料浓度不同，两者相差几十到几百倍。循环流化床锅炉出力大小，主要是由悬浮段物料浓度所决定，对同一煤种，一定的物料浓度，对应着一定的出力。对于不同的煤种，同样出力下，挥发份高的煤比挥发份低的煤物料浓度低。一定的物料浓度。对应着一定炉膛差压值，控制炉膛差压值应当可以控制锅炉的出力，正常运行中，炉膛差压维持在700-900Pa，若差压值太大，通过放循环灰来调整。放灰原则少放、勤放。4．二次风的投入和调整二次风的原则

一次风控制炉温，二次风控制总风量。约在18t/h负荷时开始投入二次风，在一次风满足炉温需要前提下，当总风量不足时（过热器后烟气含氧量低于3%-5%时）可逐渐开启二次风，随着锅炉负荷的增加，二次风量逐渐增大。

5.运行中最低运行风量的控制

最低运行风量是保证和限制流化床低负荷运行的下限风量。风量过低不能保证正常流化，造成炉床结焦。在冷炉点火时，应使一次风量较快的超过最低风量，以免引起低温结焦。低负荷运行时，不宜代于最低运行风量。一般情况下，最低运行风量约为9000m3/h左右，约相当于一次风门7%-8%的开度。6.返料器的控制

返料器是循环流化床锅炉的主要部件，它的工作直接影响着锅炉的安全运行，首先要保证返料器有稳定流化气源，启动时调整好返料器的流化风量。在运行中，要加强监视和控制返料器床温，防止超温结焦，一般返料器处的床温最高不宜大于950℃，当返料器床温太高时，应减少给煤量和负荷，查明原因后消除。

7．锅炉出力的调整

当负荷增加时，应当先少量增加一次风量和二次风量，再少量加风、加煤交错调节，直到所需的出力。增负荷率一般控制在(2-5)%/min之间。当减负荷时，应先减少给煤量，再适当减少一次风量和二次风量，并慢慢放掉一部分循环灰，以降低炉膛差压，如此反复操作，直到所需出力为止。减负荷时，由于给煤量、一、二次风量可以很快减少，循环灰可以很快放掉，在紧急情况下，减负荷率可达到20%/min，一般控制在(5-10)5/min。8．锅炉压火和再启动

锅炉需要暂停运行时，可以进行压火操作。具体操作步骤如下：

1)加大给煤量，使炉温升到930-950℃后停止给煤，待炉温有下降趋势时，迅速关闭一次风门，立即停一次、二次风机和引风机，迅速关闭各风机调节风门及其它风门，同时关闭返料阀门，放掉循环灰。2)需要长时间压火时，风机停运后，应迅速打开炉门均匀地加一层约10-30mm厚的烟煤，关闭炉门、看火孔，以防冷风窜入炉膛，使料层热量散失。压火时间可达24h，压火时间长短取决于静止料层温度降低的速度。料层较厚，压火前炉温较高，压火时间就长。只要料层温度不低于600℃,就比较容易再启动，如需延长压火时间，炉温不低于600℃之前将锅炉启动一次，使料层温度升起来，然后再压火。

cfb点火时观察煤的变化

如果氧量值下降得很快，说明点火煤的挥发份高、易着，煤粒度适中，如果停煤后床温上升，氧量值回升很快，说明煤的含碳量偏低、热值低。投煤后床温略下降，停煤后氧量值开始下降，床温上升，说明煤的挥发份低，如果床温上升幅度大，氧量回升慢，说明煤的含碳量高，否则是煤的灰份大，热值低。

给煤机跳闸后的处理总结

运行工况：

300WM机组，2、4、5号磨组运行，煤量１０５Ｔ／Ｈ，机组负荷：220MW，投CCS。事故现象：

大屏幕上给煤量曲线掉下，发#2给煤机“断煤”和“跳闸”信号。事故处理：

手动解CCS至手动，解除所有的给煤自动，迅速增大其它运行给煤机的出力。此时，机组负荷、汽包水位、汽压均有所下降。在调整过程中，由于开始时增加的煤较多，热负荷增加太多，气压也就增加的较高，汽包水位下降较大。随后又赶紧调整热负荷、汽包水位。由于过调，所以来回反复了好几次。最后造成汽机调出力下降，时间约有30分钟。存在问题：

1．应先投两只油枪，一是稳燃、防灭火，二是迅速补上损失的热量；

2．在调整时，各给煤机给煤量增加太多的新煤，使后来的机组负荷增加太多，这在今后应引起非常的重视！

3．当发生断煤时，汽机应配合锅炉根据汽压、热负荷主动调整负荷，不能只看锅炉调整而不去协调； 4．机组负荷和送、引风量要注意调整，当时引风量没有跟好。5．处理时过于紧张。预防措施：

1．在CCS或AGC运行时，当跳一台或两台给煤机（或磨组）时，给煤自动一定要及时解除，并注意机组负荷，迅速增加适当的煤量，但不是增加的越多越好（由于这时跳的一台磨内还有一定的存煤）2．及时投入油枪，增加热负荷（还要视炉膛内的燃烧工况、磨组运行的台数来定）；

3．调整给煤量时，应注意热负荷不要增加太多，一定要适量，这个适量的“量”字，应从各值的事故处理中去总结；

4．适当减少断煤的磨煤机的一次风量（增加磨的运行时间，看能否将给煤机抢回来）； 5．及时启动备用磨组（这要看断煤的程度）；

6．注意汽包水位、汽压的变化，对应调整机组负荷、给水及风量；

7．同时要注意各磨组的出口风温、热负荷的真实值，正确判断煤量的是真假（防堵煤、皮带打滑等）。其它：

1．以后，断煤是否能在：投油枪（在煤好、多磨组运行时，且断煤是暂时的，可考虑不投）、降负荷、切手动、增加其它运行磨煤量、减少故障磨组的风量、准备启备用磨组、恢复正常，这样一个过程来做； 2．在增加煤量时，要以在断煤前的参数做为参考虑；

3．投油枪要投几根？降负荷速率设多少？增煤量一般应为多少？是否需要启备用磨组？应该组织人员研究（用断煤前煤量做参考）；

4．切燃烧主控是否一定要切为手动方式，应根椐具体情况（如负荷的大小，断煤还是跳给煤机或磨组）等来决定。在高负荷、煤量大时要防止堵煤；

举一反三的进行各种工况下的分析、学习，是针对异常处理的关键。

循环流化床锅炉发展中存在的一些问题及其剖析

1．从国内目前已运行的些循环流化床锅炉看遇到的主要问题如下：

1）锅炉蒸发量不到设计的额定值；

2）高温分离器和物料返送器内结焦；

3）耐火材料和受热面磨损；

4）锅炉排烟温度偏高。

2．上述四点主要问题中最根本的问题是锅炉额定蒸发量达不到设计值，分析其锅炉出力不足有如下一些原因：

流化速度低，飞灰循环流量不够。另外，飞灰分离装置效率不高，亦致使床内粒子循环流量不够。所以实际运行的传热效果与设计计算中的传热系数值偏移较大。

1）浓相床与悬浮段受热面布置不洽当或有矛盾，特别是在烧劣质煤时，浓相床内没有布置热面不足时，锅炉负荷高时则床内超温，这无形中限制了锅炉负荷的提高。

2）煤的筛分范围过宽；在浓相床，稀相床内燃烧份额；一二次比风例的选取与设计的传热系数值不协调等，亦是造成锅炉出力不足的原因之一。3）辅机的选取如鼓风机，引风机流量，压头选择不当也将影响锅炉出力。

解决循环流化床锅炉蒸发量不足问题，要对具体情况作具体分析，一般可采取以下几个措施：

5）增加床内受热面

6）减少煤的筛分范围

7）若是床内粒子循环流量小，则可提高飞灰回收装置的效率：或将锅炉尾部过滤灰投入再循环燃烧：或从系统外补充细灰等。

8）确产因鼓风机，引风机选择不当，则要更换压头，容量大些的风机。设计时适当选用大一些的风机，对试运行时调整是有利的。

循环流化床锅炉结焦预防措施

循环流化床锅炉技术是近十几年迅速发展起来的一项高效、清洁燃烧技术。随着大量的循环流化床锅炉投入生产运行，循环流化床锅炉的运行特点逐渐为大家所掌握。但由于其固有的一些特点，运行中仍经常出现问题。结焦就是循环流化床锅炉运行中较为常见的故障，它直接影响到锅炉的安全经济运行。

循环流化床锅炉结焦的原因分析：

结焦的直接原因是床料局部或整体温度超过灰熔点或烧结温度。当床层整体温度低于灰渣变形温度，由于局部超温而引起的结焦称为低温结焦。低温结焦常在启动和压火时的床层中出现，也可能出现在高温旋风分离器的灰斗内，以及外置换热器和返料机构内。避免低温结焦，最好的办法是保证床料良好的流化状态和正常移动状态，使温度均匀，防止局部超温。锅炉在压火期间，床料处于静止状态，如果漏入小风，热的床料中的可燃物获得氧气，便会产生燃烧。由于燃烧产生的热量不能及时带走，使局部区域床料超温而结焦。

高温结焦是指床层整体温度水平较高而流化正常时所形成的结焦现象。当床料中含碳量过高，如不及时调整风量或返料量来控制床温，床温将急剧上升，超过灰熔点，便会产生高温结焦。

渐进性结焦是运行中较难察觉的一种结焦形式。它是缓慢生长的，此时床温和观察到的流化质量都比较正常。产生渐进性结焦的主要原因是布风系统设计和安装质量不好，给煤颗粒度超出设计值，运行参数控制不当，风帽错装或堵塞等等。

循环流化床锅炉结焦的预防措施

循环流化床锅炉结焦一旦产生，便会迅速增长，焦块长大速度越来越快，因此预防结焦和及早发现结焦并予以清除是运行人员必须掌握的原则。

保证良好的流化工况，防止床料沉积

保证燃料制备系统正常工作，给煤粒度符合设计要求。

严格控制料层差压，均匀排渣。采用人工放渣要及时，做到少放勤放，排出的炉渣有渣块应汇报司炉，排渣结束后排渣门要关闭严密。

认真监测床底部和床中部温差，如果温差超出正常范围，说明流化不正常，下部有沉积或结渣，此时，可短时开大一次风，吹散焦块，并打开冷渣管排渣；如不能清除，应立即停炉检修。

低负荷运行时，如发现床温突然下降，除了断煤外，很可能是床料沉积，这时若增大给煤量，反而会加剧沉积，使沸腾床的流化质量变差，造成局部结焦。当判明是床料沉积时，应打开冷渣排放管放渣，待床温正常后，应适当调节至较高负荷下运行。

点火过程中严格控制进煤量

点火过程中，一般床温达到500℃以上可加入少量的煤以提高床温。如果加煤量过多，由于煤粒燃烧不完全，整个床料含碳量增大，这时一经加大风量，就会猛烈燃烧，床温上升很快，甚至超过灰的软化温度，结果造成整床超温结焦。当床温超过1050℃，虽经减煤加风措施，床温仍然上升，此时必须立即停炉压火，一般待床温低于800℃再启动。

变负荷运行严格控制床温

变负荷运行时，严格控制床温在允许范围内，做到升负荷先加风后加煤，降负荷先减煤后减风，燃烧调节要做到“少量多次”的调节方法，避免床温大起大落。

压火时正确操作

压火时先停给煤，再运行几分钟后停风机，压火期间，一定要紧闭各炉门、所有进风门及排渣门。

认真调整一二次风

对于高温分离器，保证任何时候含氧量不低于3％～5％，以降低飞灰可燃物含量，可防止分离器和返料机构内发生二次燃烧而超温。运行中要定期察看返料的情况，监视返料器床层的温度是否正常。若超出正常值很多，可能是发生了二次燃烧。此时应加大返料风量，打开返料床排灰阀放灰。若温度低于正常值很多，说明返料器发生了堵塞，此时应打开排灰阀放灰，同时加大返料风量。若仍不能消除故障，则必须压火检修。

锅炉启动期间，返料装置应充满灰

锅炉启动期间，返料装置必须充满灰后方可投入，否则风会反窜。点火初期先不投返料风，待底料中的细灰充满返料装置后则应开返料风（一般是点火后半小时），保证床内有料，否则，床温将难以控制。

安装炉膛差灰装置和返料增压风机

为监视返料机构是否正常工作，避免结焦或堵塞，可安装炉膛差压装置和返料增压风机。炉膛差压指燃烧室上界面与炉膛出口之间的压力差，是监视返料器是否正常工作的一个参数。一般炉膛差压控制在0.5 kPa以上。运行中若炉膛差压突然降低，则表明物料循环中止，返料器发生了堵塞。运行中只要认真监视炉膛差压，返料机构结焦是可以预防的。

为提高返料风压头，保证返料床层良好的流化和移动状态，在一次风压不能满足返料要求时，安装返料风增压风机对预防返料器结焦是非常有意义的。

改变燃煤的焦结特性

做好入炉煤的搭配，改变燃煤的焦结特性，对预防循环流化床锅炉结焦具有明显的实用意义。

启运前准备充分

在每次锅炉启动前，应认真检查风帽、风室，清理杂物，启动时，应进行冷态流化试验，确认床层布风均匀，流化良好。

篇6：循环流化床秸秆锅炉项目

中国科学院工程热物理研究所

一、项目的背景意义

随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却迅速地减少。因此，寻找一种可再生的替代能源，成为社会普遍关注的焦点。生物质能是一种理想的可再生能源，它来源广泛，每年都有大量的工业，农业及森林废弃物产出。在目前世界的能源消耗中，生物质能消耗占世界总能耗的14%，仅次于石油、煤炭和天然气，位居第四位。而在发展中国家，生物质能占较大的比重，达到50%以上。据统计全球生物质能占可再生能源资源35%,在可再生资源中位居首位。1996年的我国生物质产量(主要是农作物秸杆)7.05亿吨,而当年利用量不足30%，这说明我国生物质能的利用潜力还很大。利用生物质能发电是生物质利用的一种重要方式之一。瑞典和丹麦的大城市都是利用生物质，通过热电联产的方式进行区域集中供热的。生物质与化石燃料相比，具有以下优点：

1、可再生性；

2、低污染性： SOx、NOx排放浓度低；

3、生物质作为燃料时，在生长周期内，对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应。我国对燃烧生物质发电的上网电价给予了充分的优惠，目前，燃烧生物质发电的上网电价为当地燃煤发电上网电价的基础之上增加0.25元/KWh，这项政策的出台，必将推动生物质燃烧发电成套技术及设备在我国的空前发展。河北是一个农业大省，每年秸秆的产量巨大。目前，一部分生物质燃料分散燃烧利用，大部分就地焚烧。如何避免直接就地焚烧带来的污染，同时利用生物质的热能，这是值得我们深入研究课题，同时急需相关技术和装备。

循环流化床锅炉燃料适应性广，可同时燃用多种燃料；环保特性优越，排放满足国家标准；炉内换热均匀，热回收效率高，运行稳定；灰渣利用性高。基于循环流化床锅炉所具有的上述优点，人们自然将目光转向采用循环流化床技术来利用生物质能源，日本、美国和欧洲各国都在研究开发燃用生物质的循环流化床锅炉技术和产品。

二、秸秆类生物质燃烧与采用循环流化床所遇到的问题

1、秸秆类生物质的燃烧特性表现为：挥发分析出、着火迅速，燃烧主要集中在挥发分的气相燃烧，固定碳所占的燃烧份额很小，但是固定碳的燃尽性能较差，如何实现挥发份有效的快速燃烧和固定碳的燃尽；

2、秸秆类生物质中含有较多的碱金属元素(主要是指钾和钠)，在生物质燃烧过程中，主要表现为灰的粘结性较强，在炉膛内容易发生结渣、堵塞，在尾部受热面上发生积灰，影响循环流化床锅炉安全、稳定的运行。

3、秸秆类生物质中含有少量的硫和氯，燃烧过程中会产生一定量的SO2和HCl，对尾部受热面形成腐蚀，如何有效地避免受热面管壁的腐蚀；如何有效的去除尾部受热面管壁上的积灰。

4、如何有效的收集烟气中的飞灰，以及飞灰的再利用。

5、如何增强对秸秆类生物质成分变化的适应性，秸秆类生物质水分的波动性会影响运行工况。

6、针对中国实际情况，如何实现不同秸秆混烧的前处理和加料问题。针对以上问题，中国科学院工程热物理研究所采取了一系列应对措施，基本上解决了掺烧或纯烧生物质循环流化床锅炉中存在的一系列问题。通过对秸秆类生物质燃烧特性、成灰特性以及排放特性的研究，在中试试验装臵中完成了生物质燃烧、热解等一系列的试验，形成了能够进行工程应用的生物质循环流化床锅炉燃烧技术。

三、工程热物理研究所（IET）循环流化床燃烧技术

中国科学院工程热物理研究所长期致力于发展循环流化床燃烧技术。从1984年建成国内第一台2.8MWt循环流化床燃烧工业化装臵至今，与国内多家锅炉厂合作，开发成功了10t/h、35t/h、75t/h、130t/h、220t/h、410t/h、480t/h、670t/h蒸发量等系列容量的循环流化床锅炉。采用该所技术所生产的循环流化床燃煤锅炉，已达到1500多台，在国内占据70％以上市场份额。近年来，中国科学院工程热物理研究所不断扩展新的研究领域，包括生物质焚烧技术、煤泥、造纸污泥、生活污泥焚烧技术、煤热解和气化技术等。在中试焚烧试验装臵上，完成了生物质、污泥、垃圾燃烧特性和排放特性的中试试验，试验结果表明：采用循环流化床燃烧技术，飞灰含碳量较低、燃烧充分、烟气和飞灰排放均满足国家相关的环保标准，可直接进行工程应用。

中国科学院工程热物理研究所生物质循环流化床燃烧技术特点是：秉承循环流化床锅炉的优点，并对生物质进行针对性研究开发，特别关注生物质燃烧过程中的结团和结渣、高低温受热面腐蚀、生物质的加料、尾部受热面的吹灰技术等问题。

针对开封锅炉厂提出的12t/h蒸发量，蒸汽温度：400℃，燃烧玉米秸秆生物质发电项目(生物质秸秆的分析资料如表1至表4所示)，中国科学院工程热物理研究开发的循环流化床生物质锅炉主要特性表现在如下几个方面。

1、生物质循环流化床锅炉设计(1)炉膛的设计

同常规的燃煤循环流化床锅炉相比，为了适应秸秆类生物质燃烧的需要，锅炉炉膛发生了变化，主要表现在炉膛结构设计，炉膛底部采用带有专利技术的布风板，包括进料位臵和返料位臵和方式，来实现秸秆类生物质在床层内的强烈掺混、干燥和低温燃烧，可以实现秸秆类生物质的良好流化，避免了生物质的结团；床料只参与循环，不易磨损，秸秆类生物质中易燃部分一次性燃烧完毕，并为固定碳部分留有充分的燃烬时间和条件。通过合理布臵炉膛的受热面，降低了炉膛出口的温度水平，保证进入返料器循环灰的温度低于850℃，这对于分离、返料回路的畅通以及降低后面过热器表面的积灰是至关重要的。(2)物料分离及循环采用专利的分离器技术和返料器技术，使得床料进行循环，未燃烬的可燃部分在此被分离并携带回炉膛继续燃烧，控制合适的进出口温度，避免循环物料在循环回路中搭桥和堵塞。

2、操作参数的选择

实际上，秸秆类生物质燃烧的最主要问题就是结团、积灰和结渣。除了燃料本身的特性(主要指灰分的组成)，合理的锅炉结构设计之外，锅炉运行中操作参数选择也至关重要。例如烟气温度，管子受热壁面的温度、材料以及所在的位臵，燃烧的环境，烟气中氧含量等。通过严格控制床层和炉膛出口的燃烧温度、分离性能、过量空气系数、尾部烟道的烟气流速，能够避免和解决燃烧秸秆类生物质出现的积灰、结渣问题。

由于过热的蒸汽温度只有400℃，氯的高温腐蚀可以大大降低；同时，由于管壁温度不高，灰的粘性大大削弱；采用纵臵式的过热器，选取较高的烟气流速，可以避免生物质燃烧灰在过热器管壁上的积灰，保证了锅炉的蒸汽参数以及维持锅炉的整体出力。

3、尾部烟道设计、吹灰技术及除尘方式的选择

秸秆类生物质燃烧形成灰主要以飞灰的形式离开分离器进入尾部烟道，根据灰的成分分析，灰中硅、钾、钠、钙的含量较多，灰在受热面管壁的粘结相比磨损要严重许多，因此，尾部受热面的烟气流速选择非常重要，合理选择流速，可以避免受热面的积灰，同时配备专有的吹灰系统以及布袋除尘器来有效的收集烟气中飞灰。

4、环保性能的保证循环流化床燃烧技术的温度水平和物料循环方式有助于秸秆类生物质中钙、镁及钾对S和Cl的反应和自脱除，避免了尾部受热面的酸性腐蚀，使烟气排放符合国家环保标准。由于采用单一秸秆类生物质燃烧，灰渣中营养成份很高，可以直接施用于农田。

中国科学院工程热物理研究所通过对秸秆类生物质燃烧特性、成灰特性以及排放特性的研究，在中试试验装臵中完成了生物质燃烧、热解等一系列的试验，形成了能够进行工程应用的生物质循环流化床锅炉燃烧技术。

四、基本方案

针对秸秆类生物质的特点，中国科学院工程热物理研究所在已有的循环流化床锅炉技术基础上，开发出了适应秸秆类生物质的循环流化床锅炉，避免或解决了生物质燃烧及换热过程中的积灰和结渣问题，并且能够长期稳定运行。烟气的排放满足国家相关的环保标准，灰渣含碳量低，可以实现飞灰的综合利用。针对生物质分类，对于玉米秸秆，可以纯烧和混烧；对于麦杆和稻秆需要混烧，生物质混烧重量比率达到80％左右。锅炉容量可以含盖75t/h及以下容量；生物质循环流化床锅炉可以应用于新建项目，也可以在已有电厂和供热系统中，对原有锅炉实行技改来实现。

表1 河北省某地生物质元素分析

项目 Car

Har

Oar

Nar

Sar

0.20 玉米秸杆 44.87 4.00 32.78 1.01 小麦秸杆 43.56 烟煤

66.87

4.12 33.54 3.66

7.62

0.85 0.68

0.21 1.22 表2 河北省某地生物质工业分析