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对循环流化床锅炉的热动力学分析

发布时间: 2022-04-15 08:33:22 浏览:

摘 要:循环流化床锅炉是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧技术,因为它能够在很多生产中使用、具有改变承载重力的性能和排除污染物上拥有特别的亮点,促动其能够飞速前进。循环流化床锅炉的技术和它脱硫措施等生产措施的发展,为社会以及经济带来很大的利益。

关键词:热动力学;循环流化床;锅炉

1 引言

循环流化床锅炉采取流态化的形式燃烧,这种燃烧形式是处在煤粉炉悬浮以及链条炉固定燃烧形式中间的方式,就是我们平时说的半悬浮燃烧形式。自从循环流化床锅炉措施形成之后,循环流化床锅炉在国际中越来越多的被使用。循环流化床锅炉是全球周知的低污染煤燃烧措施,并且其燃烧物料实用性比较广泛、脱硫成果好、排放氮氧化物少、载重调整功能好等优势在国内燃煤电站中国正在发展。国内循环流化床锅炉措施已经慢慢的进入到世界优秀水准,循环流化床锅炉的发电机发电容量达全球第一位,不过,国内锅炉脱硫措施并不是很好,脱硫体系的使用情况、锅炉脱硫速度都不是很好,所以循环流化床锅炉的使用生产还具有很多毛病,距离全球优异水准还存在一定的距离。

2 循环流化床锅炉的特性

因为循环流化床中固体以及气体两种物体混合的相比单相烟气来讲产生的热容量肯定会高出很多倍,循环流化床锅炉内的燃烧十分稳固。在床内顺着炉膛高度所开展的燃烧以及传热程序,大多是在非常匀称的炉内温度下(大多是八百五十到九百摄氏度)开展的,进而能够使这种锅炉的燃烧效果达到百分之九十八到百分之九十九。因为循环流化床锅炉燃烧温度是低温,并且燃烧程序是在炉膛高度上完成的,因此能够便利的组织分层次燃烧,能够在很大程度上减少氮氧化物的形成,减少氮氧化物的排放。因为锅炉中固体、气体两相传热都是在炉膛内开展的,不用再床内再单独安排埋管受热面,进而能够预防埋管受损的情况。而装置在炉膛出口位置的高效分离设备能够把烟气中较大体积的颗粒从中抽离,能够在很大程度上降低了尾端烟筒中排出的烟气粉尘密度,降低了尾端受热位置的损耗。

(1)燃烧适应能力强,因为循环流化床内的燃料只占了床料的百分之一到百分之三,不用使用协助燃料就能够燃烧全部燃料,包含品质差的煤、煤矸石、高灰煤、高硫煤、高水分煤、垃圾以及煤泥等,能够在很大程度上缓解混晶污染物的情况。(2)燃烧效果好,循环流化床和鼓泡床流化床相对比效果更好,燃烧效果能够达到百分之九十七,和煤粉差不多。(3)脱硫效果好,循环流化床中的脱硫措施是花费成本最低的,脱硫效果能够达到百分之九十。(4)氮氧化物产生的量少,这是这种方式中十分诱人的,其关键要素是:一,在低温中燃烧,温度大多是八百五十到九百摄氏度,气体中的氮氧就不会形成氮氧化物;二,分段燃烧,约束氮转变为氮氧化物,同时还能促进已经形成的氮氧化物复原。(5)燃烧效率好,锅炉内堂空间不大,载重调整范畴广,调整迅速。(6)比较容易完成灰渣全面使用,因为灰渣中碳的含量不多,使用低温就能够燃烧彻底,拥有者很大的综合使用价值。(7)燃烧物料预处理程序很简便,粉碎程序比煤粉炉简单。

3 循环流化床锅炉的燃烧加工

3.1 脱硫

循环流化床锅炉的脱硫原理是在燃烧中加入适当比例和颗粒度的石灰石,与燃料一起进行循环燃烧。加入的石灰石在炉内循环时间长,使石灰石磨得非常细的时候才会从分离器中飞到后面去。循环流化床锅炉的燃烧温度是 900 ℃左右,这一温度既能抑制二氧化硫的生成,又使石灰石能充分分解。

3.2 煤粒燃烧

煤炭被送到循环硫化床中能够快速的因高温材料以及烟气的反应加热温度,先是水分挥发,之后煤分子能够从中分离出来同时进行燃烧,最后焦炭进行燃烧。中间伴随着煤颗粒的粉碎、损耗,并且分离解析出燃烧程序和燃烧焦炭的步骤有时候是一起进行的。循环流化床内部顺着高度朝向能够划分为密度较密以及密度较稀的容积,密度密的在鼓泡床以及紊流床形态。循环流化床中很多是惰性物料,能够燃烧起来部分不多。

3.3 燃料着火

循环硫化床内部物料燃烧点燃的形式,固体物质质点外表温度有着重要的影响,是形成火源的根本,这种固体物质的质点可能是离析后的高温颗粒、也能够是细煤粒、还有可能是布风板上的床料。如果固体的质点外表温度上涨,煤颗粒会立即燃烧。除此之外,煤颗粒的形状尺寸对点燃也有着重要的作用,针对具有一定反应性能的煤炭物种,在一定的温度条件中,存在能够着火的颗粒大小标准,比这个标准小,由于散热损耗大,颗粒就不能够燃烧,跑出锅炉内堂。

3.4 煤粒的破碎特性

在循环流化床内部煤炭会粉碎特点是:在进入流化床之后煤粒的体积会迅速变小的现象。不过导致颗粒变小的要素还具有碳粒和猛烈活动的床层间以及埋管面的摩擦。导致碳粒变小的关键要是是因为碳粒外表的构造性质、设备强度和外部操作环境等。损耗的影响一直到燃烧结束。碳粒在投到流化床中,承受受热面的加热,挥发掉水分,当达到能够解析的温度时,碳粒出现脱挥发分作用,针对高挥发份的类型,在热解析时会存在拟塑性过程,碳粒内部出现显著的压力倾斜度,假如压力超出既定值,固体的颗粒会马上四分五裂而出现粉碎;针对低挥发份的类型,塑性性质不是很显著,不过碳粒内部的解析生成物要制服致密的缝隙构造都会从碳粒中跑出,所以碳粒内部肯定也会生成很高的压力,还有,因为高温碳粒群互相之间的推挤,其内部不匀称的温度会产生热应力,能够导致碳粒粉碎。碳粒粉碎之后会变成很多很多的微小碳粒,尤其是能够扬析碳粒会对锅炉的燃烧效果产生不良作用。微小的碳粒大多会跑出旋风分离设备,变成损耗的那类。破碎分為一级破碎和二级破碎,一级破碎是由于挥发份逸出产生的压力和孔隙网络中挥发份压力增加而引起的。二破碎是由于作为颗粒的联结体——形状不规则的联结“骨架”(类似于网络结构)被烧断而引起的破碎。煤的破碎发生的同时也会发生颗粒的膨胀,煤的结构将发生很大的变化。一般破碎和膨胀受下列因素的影响:挥发份析出量;在挥发份析出时,碳水化合物形成的平均质量;颗粒直径;床温;在煤结构中有效的孔隙数量;母粒的孔隙结构等。

4 循环硫化床锅炉运转存在的问题

由于循环流化床锅炉炉膛没有设置埋管,不存在磨管现象。也不存在点火时有一部分热量被水冷系统带走的问题,点火启动,停炉都比较方便。由于循环燃烧使它的炉渣几乎不含碳,呈黄褐色小颗粒,可以作为水泥制品的掺和料。并相对减少了总出渣量。

4.1 常见问题

(1)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。

4.2 防控技术要点

(1)对于流化不良:a.保证布风板风帽小孔的畅通,把风帽小孔及床面清理干净;b.一次风量必需大于临界流化风量;c.控制升温速度,防止炉内耐磨耐火材料脱落堵塞风帽;d.控制燃煤中矸石及铁块的含量,定期将大颗粒物料排除,确保流化良好。(2)超温结焦预防控制:a.控制合理的床压,防止燃煤直接接触风帽造成燃煤堆积爆燃超温结焦;b.点火启动阶段,控制合理油枪配风,保证燃油完全燃烧,避免未燃尽油雾沾附在煤粒上造成结焦。(3)两床失稳预防控制:a.运行中给煤、返料量、排渣控制合理,保证两侧床压一致;b.给煤量调整时应将各点给煤均匀,使燃煤在整个床面分布均匀;c.炉膛两侧外置床返料量调整基本一致,避免因为返料量偏差而产生床温床压偏差;d.调整炉膛两侧风量及给煤量,使两侧床温及一次风量均衡。

5 结束语

循环流化床燃烧措施是高效率、高密度、高输送量的固体材料循环流态程序,它产生的污染少,负载性能高、燃料选用广泛、燃烧效果好并且对生态环境影响小。单位使用循环流态化方式进行燃烧,能够提升其燃烧成果从而使其作业程序更简便,在很大程度上提升了单位的作业效果。国内由于二氧化硫形成的酸雨对生态环境的损坏越来越严重,大多工业行业使用的锅炉脱硫设施不仅花费成本高并且成果也不好。如果使用循环流化床这种形式的锅炉,就能够处理好这一问题。循环流化床形式的锅炉在其构造上就具有节约能源、保护环境的长处,势必会得到普遍的使用。

参考文献

[1]阎维平.锅炉原理[M].北京:中国电力出版社.2004.

[2]张孝勇.锅炉安裝调试运行维护实用手册[M].北京:地震出版社,1999.

[3]高贵君.对循环流化床锅炉运转的热动力学分析[J].科技与企业,2013.

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