1、南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 摘 要我國化石燃料中以煤炭為主，按人口平平均計算，我國人均煤炭資源占有量只有233.4t，比世界人均煤炭資源占有量少79.3t。從人均煤炭占有量來看，我國也是煤炭資源十分貧乏的國家。目前，我國煤炭占一次能源消費的75%，環(huán)境污染嚴重且使用效率低。 HYPERLINK l _Toc320192338 PAGEREF _Toc320192338 h 1 HYPERLINK l _Toc320192339 PAGEREF _Toc320192339 h 3 HYPERLINK l _Toc320192340 第1.1節(jié) 流化床技術(shù)概念 PAGEREF _Toc32019

2、2340 h 3 HYPERLINK l _Toc320192341 第1.2節(jié) 流化床燃燒 PAGEREF _Toc320192341 h 5 HYPERLINK l _Toc320192342 第1.3節(jié) 流化床技術(shù)優(yōu)點 PAGEREF _Toc320192342 h 7 HYPERLINK l _Toc320192343 第1.4節(jié) 循環(huán)流化床工作原理及分類 PAGEREF _Toc320192343 h 7 HYPERLINK l _Toc320192344 第2章 循環(huán)流化床技術(shù)的應(yīng)用10 HYPERLINK l _Toc320192345 第2.1節(jié) 循環(huán)流化床技術(shù)在電站方面的應(yīng)用

3、10 HYPERLINK l _Toc320192346 第2.2節(jié) 流化床技術(shù)在制藥工業(yè)的應(yīng)用 PAGEREF _Toc320192346 h 12 HYPERLINK l _Toc320192347 第2.3節(jié) 循環(huán)流化床技術(shù)在煙氣脫硫中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc320192347 h 13 HYPERLINK l _Toc320192348 第3章 循環(huán)流化床存在的問題19 HYPERLINK l _Toc320192349 第3.1節(jié) 循環(huán)流化床金屬受熱面的磨損19 HYPERLINK l _Toc320192350 PAGEREF _Toc320192350 h 20 HYPE

4、RLINK l _Toc320192351 PAGEREF _Toc320192351 h 22 HYPERLINK l _Toc320192352 PAGEREF _Toc320192352 h 22 HYPERLINK l _Toc320192353 第4.2節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展方向 PAGEREF _Toc320192353 h 24 HYPERLINK l _Toc320192354 參考文獻 PAGEREF _Toc320192354 h 26南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） PAGE 27圖0-1 中國CFB鍋爐訂貨和平均容量圖0-1 中國CFB鍋爐訂貨和平均容量流化床超微

5、氣流粉碎技術(shù)2流化床超微氣流粉碎是將待粉碎物料放置在設(shè)備容器中，從設(shè)備容器下方通入空氣，進行粉碎。而循環(huán)流化床，則是將設(shè)備容器下方送入空氣的速度提高，使容器里的物料顆粒被吹起呈沸騰狀態(tài)懸浮粉碎。同時在容器的上部出口，通過高速分級裝置將超微粉收集。循環(huán)超微氣流粉碎流化床技術(shù)是一項近幾年發(fā)展起來的環(huán)保粉碎技術(shù)。它具有粉碎適應(yīng)性廣、粉碎效率高、粗顆粒夾帶少、低成本、負荷調(diào)節(jié)比大和負荷調(diào)節(jié)快等突出優(yōu)點。循環(huán)流化床實現(xiàn)了嚴格的超微粉碎指標，同時針對各種非金屬物料，在負荷適應(yīng)性和超微粉綜合利用等方面具有綜合優(yōu)勢，為超微氣流粉碎機的節(jié)能環(huán)保改造提供了一條有效的途徑。1.1.4 流化床干燥技術(shù)3循環(huán)流化床干燥

6、技術(shù)是將待干燥物質(zhì)通過加料器加入流化床床體（注：流化床內(nèi)已加有床料），從設(shè)備容器下方通入預(yù)熱空氣或者各種鍋爐廢氣，使流化床內(nèi)的物料顆粒被吹起呈沸騰狀態(tài)懸浮粉碎。同時在流化床上部出口，將已干燥物料收集起來。該項技術(shù)已應(yīng)用于污泥等干燥的工程應(yīng)用，東南大學(xué)熱能所申請專利，分別對生活污泥和工業(yè)污泥進行干燥，可將含水率為85%的污泥干燥為含水率為05%的0.51mm固體顆粒并且已應(yīng)用到工程實際，日處理量50噸。其主要影響因素有溫度、加料速度以及進風(fēng)流量。第1.2節(jié) 流化床燃燒1.2.1 循環(huán)流化床燃燒（CFBC）技術(shù)系指小顆粒的煤與空氣在爐膛內(nèi)處于沸騰狀態(tài)下，即高速氣流與所攜帶的稠密懸浮煤顆粒充分接觸燃

7、燒的技術(shù)。與層燃方式和室燃方式相比，流化床燃燒具有低溫（800900）、強化燃燒、強化傳熱、降低污染并有利于環(huán)境保護等獨特優(yōu)點。流化床本身是一個蓄熱量巨大的熱源，有利于燃料的迅速著火好燃燒。在流化床中每分鐘新加入的燃料只占床料的1%左右，這樣大量的熱床料并不與新加入的燃料爭奪氧氣，而是為新加入的燃料提供了一個豐富的熱源，將煤粒迅速加熱，析出揮發(fā)性物質(zhì)并著火燃燒。床內(nèi)的溫度始終維持在一個穩(wěn)定的水平。良好的著火特性帶來的燃料的廣泛適應(yīng)性是流化床燃燒的最突出的優(yōu)點。1.2.2 （1）流化床中的煤粒的燃燒過程 煤粒在流化床中的燃燒，依次經(jīng)歷加熱干燥析出水分、揮發(fā)分析出和著火燃燒、膨脹和一次破碎、焦炭著

8、火和燃燒、二次破碎、磨碎等過程，如圖1-2。（2）成灰特性 煤粒成灰決定于煤粒在循環(huán)流化床燃燒過程中的膨脹、破碎和磨損過程，即熱破碎過程。它既與煤粒本身的特征，包括煤種、粒徑和礦物組成有關(guān)，又與循環(huán)流化床運行操作條件，如床溫、加熱速率、運行風(fēng)速等有關(guān)，與燃燒特性一樣具有十分復(fù)雜的影響因素。煤的破碎特性直接決定了床內(nèi)的固體顆粒濃度，物料的揚析夾帶過程，爐內(nèi)的傳熱過程以及煤的燃燒過程，從而對爐膛內(nèi)熱負荷的分布有極為重要的影響。在近幾年的流化床鍋爐的應(yīng)用中，煤在燃燒過程中的破碎特性對循環(huán)流化床鍋爐性能的影響越來越清楚的表現(xiàn)出來。圖 1-2 煤的破碎特性3. 流化床中碳粒的燃燒時間及其影響因素Davi

9、dson最先提出了單顆粒焦炭在流化床中的燃燒模型，認定碳粒在乳化相的燃燒完全受擴散控制。在碳顆粒周圍存在一個反應(yīng)區(qū)，其半徑等于直徑。在碳粒表面上只發(fā)生C+CO2=2CO的一次反應(yīng)。CO向外擴散并在反應(yīng)區(qū)前沿球面上與主氣流中擴散來的氧氣反應(yīng)，生成CO2，即2CO+O2=2CO2小于1mm的煤粒子在燃燒室內(nèi)一次通過的停留時間遠小于其燃盡時間，所以燃燒室出口設(shè)置分離器，將收集下來的小于1mm的粒子送入燃燒室循環(huán)燃燒，保證總停留時間大于燃盡時間，確保較高 燃燒效率。這就是循環(huán)流化床鍋爐快速發(fā)展的原因之一。表1-1 流化床中不同尺寸煤粒的燃盡時間煤粒尺寸（mm）煤粒燃盡時間（s）煤粒尺寸（mm）煤粒燃盡

10、時間（s）0.0081.340.80280.140.0511.241.00362.900.0819.382.00810.920.1025.114.001812.070.2056.108.004049.210.50162.4010.005245.48第1.3節(jié) 循環(huán)流化床技術(shù)優(yōu)點循環(huán)流化床是在鼓泡床基礎(chǔ)是發(fā)展起來的，它克服了鼓泡流化床燃燒效率不高的缺點。人們普遍認為：循環(huán)流化床鍋爐在燃高硫燃料、劣質(zhì)燃料和各種固體、液體和氣體廢棄物方面與其他燃燒方式的鍋爐（如煤粉爐、鏈條爐）相比有絕對優(yōu)勢。（1） 對燃料的適應(yīng)性特別好 飛灰循環(huán)量大小的改變可調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的吸熱份額和燃燒室的溫度。外部流化床熱交換器

11、的采用對燃燒室內(nèi)吸熱份額和燃燒溫度的調(diào)節(jié)范圍更大。這使得循環(huán)流化床鍋爐對燃料的適應(yīng)性特別好。（2） 燃料的著火條件特別優(yōu)越 流化床的物料量很大，物料溫度為850900，大約5%是可燃物質(zhì)。一般每分鐘新加入的燃料量只占物料量的1%左右。大量的惰性熱物料不與新加入的燃料爭奪氧氣，卻為加熱新燃料提供了豐富的熱源，使燃料迅速加熱，析出揮發(fā)分并著火燃燒。（3） 燃燒效率高 循環(huán)流化床鍋爐采用飛灰循環(huán)燃燒，燃燒時燃燒效率能達到95%99%。（4） 脫硫效果好 由于燃燒溫度可以控制在最佳脫硫溫度，當(dāng)鈣硫比為1.52時，脫硫效率可達85%95%。此外，流化床還有負荷調(diào)節(jié)范圍大、給煤點少和便于實現(xiàn)過程的連續(xù)化和

12、自動化等優(yōu)點。第1.4節(jié) 循環(huán)流化床工作原理及特點（1）不再有鼓泡流化床那樣清晰的界面，固體顆粒充滿整個上升段空間；1.4.3. 循環(huán)流化床鍋爐傳熱和傳質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐中的傳熱可以分為爐膛內(nèi)氣固兩相物料與受熱面(如水冷壁、屏式受熱面等)的傳熱，以及對流煙道中煙氣與受熱面的傳熱。循環(huán)流化床爐內(nèi)的傳熱過程又涉及固體顆粒與固體顆粒，氣體與顆粒之間，氣體與受熱面之間以及固體顆粒與受熱面之間的熱交換等換熱過程。作為運行應(yīng)用的我們最關(guān)心的是循環(huán)流化床熱介質(zhì)與水冷壁及過熱器等之間的傳熱。1.傳熱機理簡介在較高氣速的作用下，循環(huán)流化床床內(nèi)物料在運動中聚合成許多絮狀顆粒團，它們時而變形，時而分解，時而重新組合，

13、同時，還有許多分散的固體顆粒存在。在快速床運行中，爐膛中心核心區(qū)是向上快速流動的低顆粒濃度的兩相流體，而周圍四壁是高濃度固體顆粒緩慢下流的近壁區(qū)，這些流動特性對傳熱均產(chǎn)生很大的影響。循環(huán)流化床床內(nèi)受熱面由一層氣膜覆蓋，受熱面直接與氣膜進行熱交換，同時，顆粒通過與氣膜接觸，其熱量以傳導(dǎo)和輻射兩種方式傳給受熱面；與此同時，被氣膜隔開的顆粒團與受熱面進行著輻射換熱。2.影響傳熱的主要因素 （1）床層密度（床層物料濃度） 在快速床中，壁面上懸浮物濃度對于床層與壁面之間的換熱影響是最重要的，而壁面上懸浮物濃度與整個床截面的床層密度成正比。因此隨著床層密度的增加，傳熱系數(shù)增大，在循環(huán)流化床密相區(qū)，由于顆粒

14、濃度高，因此其總的傳熱系數(shù)也比稀相區(qū)高很多，粒子濃度隨著床高而變化，在循環(huán)流化床鍋爐的運行中，可通過調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)的比例來控制床內(nèi)沿床高方向的顆粒濃度分布，進而達到控制溫度分布和傳熱系數(shù)以及負荷調(diào)節(jié)的目的。（2）流化速度 流化風(fēng)速對傳熱系數(shù)的影響，在快速床中主要通過對床層密度影響從而產(chǎn)生間接影響。比如在保持循環(huán)倍率一定時，隨著流化風(fēng)速的增加，床層密度下降，會引起傳熱系數(shù)下降，在保持床層密度一定時，不同的流化速度下，傳熱系數(shù)的變化很小。流化速度對傳熱沒有明顯的直接影響：這是因為若保持固體顆粒的循環(huán)量不變，當(dāng)流化速度增加時，床內(nèi)的顆粒濃度就會減小，從而造成傳熱系數(shù)的下降。而與此同時，由于流化速度的

15、增加又會引起傳熱系數(shù)的上升，這兩個相反趨勢的共同作用使得當(dāng)床層粒子濃度一定時傳熱系數(shù)在不同流動速度下變化很小。 (3) 平均粒徑 由于小顆粒具有較大的比表面積，因此在同樣的床層密度條件下，小顆粒與受熱面的接觸面積與頻率都高于大顆粒。因此隨顆粒平均粒徑的增加傳熱系數(shù)下降。 (4) 床溫 床溫的增加一方面使顆粒團與受熱面的輻射換熱增強；另一方面溫度升高導(dǎo)熱系數(shù)也會升高，因此循環(huán)流化床傳熱系數(shù)隨床溫的升高而上升。 (5) 循環(huán)倍率 在床層密度不變的情況下，不同的循環(huán)倍率意味著不同的顆粒運行速度。研究表明，當(dāng)循環(huán)倍率增加100時，傳熱系數(shù)的增加只有10。因此，顆粒循環(huán)倍率對循環(huán)床傳熱性能的影響是不明顯

16、的。第2章 循環(huán)流化床技術(shù)的應(yīng)用下圖為典型循環(huán)流化床鍋爐示意圖，由四部分組成。床層為顆粒密集區(qū)，可以是鼓泡床、湍流床或快速床，它起穩(wěn)定燃燒和組織物料循環(huán)的作用。溫度較低的循環(huán)物料和給煤在此被加熱，釋放出揮發(fā)份，同時部分揮發(fā)份和固定炭燃燒。床層是鍋爐的主要燃燒區(qū)域。爐膛即為提升段，具有組織燃燒、傳熱和輸送循環(huán)物料的功能。在分離部分由旋風(fēng)分離器或其他形式的分離器將煙氣和熱循環(huán)物料分離開，同時分離器中強烈的混合使可燃氣體及一部分未燃盡炭進一步燃燒，降低鍋爐排煙中飛灰固定碳含量和CO的排放濃度。物料回送部分由料腿和回料閥組成，阻斷床層與分離部分的氣路連通并有效地回送循環(huán)物料。當(dāng)流態(tài)化技術(shù)被用于煤燃燒時

17、，首先要解決的問題是維持恰當(dāng)床溫和穩(wěn)定的床料厚度。當(dāng)鍋爐容量較小時，采用較低氣速和床內(nèi)埋管換熱方式即可維持和調(diào)節(jié)床溫。由于氣速較低，床料的揚析量也比較小，對于這樣一個開式系統(tǒng)能夠維持穩(wěn)定運行。當(dāng)鍋爐容量加大以后，從鍋爐的經(jīng)濟性和運行的可靠性來考慮，必須提高床層的燃燒強度，也就是說增加給煤量和風(fēng)速，采用與低速床不同的燃燒組織方式。風(fēng)速增加后，一方面床層夾帶和揚析增加，通過物料循環(huán)維持爐膛高度上有合理的固體物料濃度分布，從而調(diào)整燃燒份額分布，改善鍋爐上部的換熱效果。另一方面，風(fēng)速增加，床層顆粒返混劇烈，由于磨損問題，布置床內(nèi)埋管已經(jīng)不可能；與此同時，要求鍋爐系統(tǒng)是一個閉式循環(huán)系統(tǒng)，保證有足夠的循環(huán)

18、物料有效地進行上部換熱和調(diào)節(jié)下部床層溫度以及維持穩(wěn)定的床層厚度。圖2-1 典型循環(huán)流化床鍋爐示意圖第2.1節(jié) 循環(huán)流化床技術(shù)在電站方面的應(yīng)用流化床燃燒是固體燃料顆粒在爐床內(nèi)經(jīng)氣體流化后進行燃燒的技術(shù)。當(dāng)氣流流過一個固體顆粒的床層時，若其流速達到使氣流流阻壓降等于固體顆粒層的重力時（即達到臨界流化速度umf），固體床本身會變得像流體一樣，原來高低不平的界面會自動地流出一個水平面來。換句話說，固體床料已經(jīng)被流態(tài)化了。流化床燃燒即利用了這一現(xiàn)象。流化床燃燒的床料包括化石燃料、廢物和各種生物質(zhì)燃料。 如果把氣流流速進一步加大，氣體會在已經(jīng)流化的床料中形成氣泡，從已流化的固體顆粒中上升，到流化的固體顆粒

19、的界面時，氣泡會穿過界面而破裂，就像水在沸騰時汽泡穿過水面而破裂一樣。因此這樣的流化床又稱為“沸騰床”、“鼓泡床”。繼續(xù)加大氣流流速，當(dāng)超過終端速度u，顆粒就會被氣流帶走，但如將被帶走的顆粒通過分離器加以捕集并使之重新返回床中，就能連續(xù)不斷地操作，成為循環(huán)流化床。流化床燃燒技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的許多方面。循環(huán)流化床技術(shù)在電站方面的應(yīng)用主要為循環(huán)流化床鍋爐。循環(huán)流化床燃燒的基本原理是燃料在流化狀態(tài)下進行燃燒。一般粗粒子在燃燒室下部燃燒，較細的粒子在燃燒室上部燃燒。被吹出燃燒室的細粒子經(jīng)分離器收集下來后，通過返料器送回燃燒室實現(xiàn)循環(huán)燃燒。循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)一般由布風(fēng)裝置、燃燒室、旋風(fēng)分離

20、器、及返料裝置等組成。圖2-2 循環(huán)流化床鍋爐示意圖 （1） 布風(fēng)裝置布風(fēng)裝置主要由風(fēng)室、布風(fēng)板和風(fēng)帽組成。它的主要作用是支承床料并均勻分配進入燃料室的流化空氣，以保證良好的床料流化質(zhì)量。另外，還要防止床料漏人風(fēng)室。布風(fēng)裝置有水冷式和非水冷式。（2）燃燒室燃燒室是燃料反應(yīng)的空間。燃料的燃燒過程、石灰石的脫硫過程、氮氧化物的生成及分解過程主要在燃燒室內(nèi)完成；床料和受熱面之間的傳熱過程大部分也在燃燒室內(nèi)完成。燃燒室下部布置有加煤口、返料口、人空門以及各種觀測孔,燃燒室各面還布置有受熱面。燃燒室既是一個流化設(shè)備、燃燒設(shè)備、熱交換設(shè)備，也是一個脫硫、脫銷設(shè)備，是流化床鍋爐的主體。（3）旋風(fēng)分離器循環(huán)流

21、化床鍋爐的旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)的心臟。它的形式?jīng)Q定了燃燒系統(tǒng)和鍋爐整體布置的形式和緊湊性。它的性能對燃燒室的空氣動力特性、傳熱特性，飛灰的循環(huán)量、燃燒效率等均有重要的影響。（4）返料裝置返料裝置也是循環(huán)流化床鍋爐的重要部件之一。它的作用是將分離器收集下來的飛灰送入燃燒室內(nèi)，實現(xiàn)循環(huán)燃燒。對返料裝置的基本要求：有自動調(diào)節(jié)送灰量的功能，即來灰多少，送入多少。維持料腿中料柱在一定范圍內(nèi)波動，防止回送裝置被吹空，也不產(chǎn)生收集飛灰自流現(xiàn)象。第2.2節(jié) 流化床技術(shù)在制藥工業(yè)的應(yīng)用2.2.1 壓縮空氣和溶液分別從各自管道進入噴槍，在噴嘴處將溶液霧化成細小液滴，噴入顆粒劇烈運動的流化床內(nèi)，借助溶液本

22、身的顯熱、結(jié)晶熱及流化介質(zhì)的熱量，使水分蒸發(fā)、結(jié)晶、干燥并在一步內(nèi)完成。溶液在霧化過程中、未碰到床中原有結(jié)晶顆粒前，已部分蒸發(fā)結(jié)晶，形成新的品種。而在霧化過程尚未蒸發(fā)的溶液，便與床中原有顆粒接觸而涂布其表面，使顆粒長大，并一步得到干燥，即形成粒狀產(chǎn)品，這就是噴霧流化干燥器用于制粒方面的原理，噴霧流化干燥器適用于可噴霧的溶液或稀漿狀的物料。噴霧流化床制粒產(chǎn)品的平均粒徑為0.3mm3.0mm，大者可達820mm。而用于制藥工業(yè)的流化床，經(jīng)加熱的空氣必須凈化后從氣流分布板進入制粒室，一定的氣流速度讓其中的粉粒物料因氣流的推動及自身重力的共同作用懸浮而呈流化態(tài)。壓縮空氣和粘合劑分別從各自管道進入噴槍，

23、在噴嘴處將黏合劑霧化成細小液滴，與流化態(tài)方向逆向噴灑（頂噴）、同向噴灑（底噴）、切向噴灑（切線噴）在呈流化態(tài)的粉粒物料上使之粘合聚集形成顆粒，這就是制粒機。然而，將包衣液噴灑在處于高度分散狀的粉粒體上，使之表面包裹形成光滑薄層，氣流所攜熱量使水分隨氣流蒸發(fā)排除，此過程不斷重復(fù)進行，就形成均勻、堅固光滑薄層的包衣丸粒，這就是包衣機。其中分布板有兩個作用，一是支承固體層，二是使流體分布均勻。引入熱空氣有兩個作用，一個作用是使物料流態(tài)化，在這個作用中空氣是作為動力源；另一個作用是給被干燥的物料提供足夠的熱量，同時吸納水蒸氣，此時空氣作為載熱體好載濕體。2.2.2 流化床干燥設(shè)備在制藥工業(yè)的應(yīng)用5流化

24、床包衣制粒機是在20世紀70年代中從德國引進的沸騰干燥機技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)國情和用戶需求，引進加創(chuàng)新發(fā)展起來的新技術(shù)、設(shè)備，集制粒、包衣、干燥于一機，與傳統(tǒng)的制藥工藝相比體現(xiàn)出更多的優(yōu)勢。2.2.3 在流化床制粒機中，壓縮空氣和粘合按一定比例由噴嘴霧化并噴至流化床層上正處于流化狀態(tài)的物料粉末上。首先液滴使接觸到的粉末濕潤并聚集在其周圍形成粒子核，使粒子核與粒子核之間、粒子核與粒子之間相互結(jié)合，逐漸形成較大的顆粒。干燥后，粉末間的液體逐漸變成固體橋，即外形圓整的多孔顆粒。因流化床制粒過程中不受外力作用，僅受床內(nèi)氣流影響，故制得的顆粒密度小，粒子強度低，但顆粒的粒度均勻，流動性、壓縮成形性好。2.

25、2.4 流化床制粒設(shè)備有空氣壓縮系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成。主要結(jié)構(gòu)由容器、空氣分流板、噴嘴、過濾袋空氣進出口、物料排出口等組成。按其噴液方式的不同分為三類：頂噴流化床、轉(zhuǎn)動切噴流化床、低噴流化床。流化床制粒一般選擇頂噴流化床。近年來，為了發(fā)揮流化床制粒的優(yōu)勢，亦出現(xiàn)了一系列以流化床為母體的多功能復(fù)合型制粒設(shè)備，如多功能流化床、攪拌流化床制粒機、轉(zhuǎn)動流化制粒機、攪拌轉(zhuǎn)動流化制粒機等。 第2.3節(jié) 循環(huán)流化床技術(shù)在煙氣脫硫中的應(yīng)用隨著全球酸雨危害的日益嚴重，以煙氣脫硫為主的脫硫技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。脫硫技術(shù)概括起來可分為3大類，即燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫（即煙氣脫硫），

26、其中煙氣脫硫技術(shù)是目前燃煤電廠控制SO2排放最有效和應(yīng)用最廣的一項脫硫技術(shù)。按照脫硫方式和產(chǎn)物的處理形式劃分，煙氣脫硫一般又可分為干法、半干法和濕法3類。濕法煙氣脫硫技術(shù)具有脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高等優(yōu)點，但存在投資和運行維護費用很高、脫硫后產(chǎn)物處理較難、易造成二次污染、系統(tǒng)復(fù)雜、占地面積大、啟停不便等問題。干法煙氣脫硫技術(shù)具有無污水和廢酸排出、設(shè)備腐蝕小、煙氣在凈化過程中無明顯溫降、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散等優(yōu)點，但脫硫效率低、反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大。傳統(tǒng)的半干法工藝脫硫效率及運行維護費用均適中，但鈣的利用率不高，不適合高硫煤煙氣處理，開發(fā)高效低耗的煙氣脫硫技術(shù)一直是國內(nèi)外環(huán)境科學(xué)工

27、作者的目標之一。20世紀80年代，當(dāng)?shù)聡聂斊婀臼状螌⒀h(huán)流態(tài)化技術(shù)用于煙氣脫硫而開發(fā)出循環(huán)流化床煙氣脫硫（CFB-FGD）工藝時，該工藝以其獨特的優(yōu)勢立即受到各國研究者的關(guān)注，其特點是：（1）脫硫劑利用率高，在較低的Ca/S（摩爾比）下可達到與濕法相當(dāng)?shù)拿摿蛐?；?）工程投資少，運行費用和脫硫成本較低；（3）無脫硫廢水排放，且脫硫副產(chǎn)品呈干態(tài)，不會造成二次污染；（4）工藝流程簡單，系統(tǒng)設(shè)備少，控制簡單，占地面積??；（5）系統(tǒng)（包括設(shè)備和管道等）基本不存在腐蝕問題，可用碳鋼制造；（6）對煤種適應(yīng)性強，既可處理燃低、中硫煤的煙氣，又可處理燃高硫煤的煙氣；（7）在脫硫劑中加入少量的鐵基催化劑，

28、可脫除6090的氮氧化物，具有脫硫脫氮一體化的發(fā)展?jié)摿?。2.3.1迄今為止，各國研究者對循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝進行了各種改進和提高，開發(fā)了幾種形式。圖 2-3為典型的循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝的流程圖。依據(jù)流態(tài)化原理設(shè)計的煙氣循環(huán)流化床脫硫裝置主要有煙氣循環(huán)流化床主體、氣固分離系統(tǒng)、吸收劑制備與加料系統(tǒng)等部分組成。其中煙氣循環(huán)流化床主體（又稱反應(yīng)器或吸收反應(yīng)塔）是煙氣脫硫工藝的核心，它可以設(shè)計成內(nèi)循環(huán)流化床和外循環(huán)流化床兩種方式。氣固分離系統(tǒng)可采用旋風(fēng)除塵器，也可采用靜電除塵器或布袋除塵器，其主要的作用是回料。脫硫塔給料方式有兩類，一類是將增濕水直接噴人脫硫反應(yīng)系統(tǒng)，為系統(tǒng)中已經(jīng)存在的脫硫劑顆粒

29、增濕，使脫硫反應(yīng)轉(zhuǎn)化為離子反應(yīng)，稱分添式給料工藝；另一類是將脫硫劑與水在脫硫反應(yīng)前混和，制成漿液后再送入脫硫反應(yīng)系統(tǒng)，稱漿液式給料工藝。1. 分添式給料工藝20世紀80年代公司開發(fā)了爐內(nèi)噴鈣循環(huán)流化床反應(yīng)器脫硫技術(shù)。該技術(shù)的基本原理是在鍋爐膛適當(dāng)部位噴入石灰石，起到部分固硫作用，在尾部煙道電除塵器前裝設(shè)循環(huán)流化床反應(yīng)器，爐內(nèi)未反應(yīng)的氧化鈣隨著飛灰輸送到循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)，通過增濕活化過程進行脫硫。該工藝不需重新設(shè)置石灰燒制系統(tǒng)，可減少運行設(shè)備及燒制石灰?guī)淼沫h(huán)境污染。但該工藝對鍋爐有一定的影響，并且還可能對尾部煙道過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器造成一定的影響。下關(guān)電廠在采用此工藝時，鍋爐效率下降了

30、0.66。圖 2-3 典型循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝流程示意圖在此基礎(chǔ)上，美國EEC與魯奇公司進一步合作開發(fā)了一種新型煙氣的脫硫工藝，稱魯奇循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝（CFB）。在該工藝中，將脫硫劑和水分別噴入循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)，以此代替了爐內(nèi)噴鈣。該工藝所需的脫硫劑一般為Ca(OH)2，其來源有兩種方式：一是直接采購符合要求的Ca(OH)2粉；二是采購滿足要求的氧化鈣粉后泵入生石灰倉，然后經(jīng)過安裝在倉底的干式石灰消化器生成Ca(OH)2干粉，通過氣力輸送進入消石灰倉儲存。該工藝流程簡單，脫硫效率可達95以上，造價較低，運行費用相對不高，是一種較有前途的脫硫工藝。隨后，德國Wolff公司在魯奇的CFB

31、技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)了一種稱回流式煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝（RCFB）。在魯奇公司的CFB工藝中，物料主要是通過外循環(huán)的方式進入循環(huán)，而在RCFB中，由于其獨特的反應(yīng)塔的流場和塔頂結(jié)構(gòu)設(shè)計，物料通過內(nèi)外循環(huán)結(jié)合的方式進行循環(huán)。在RCFB中，脫硫劑和脫硫灰在進行完半干式脫硫后，被位于脫硫反應(yīng)塔頂部的慣性分離器進行初步分離，被分離出的脫硫灰靠重力直接進入脫硫反應(yīng)塔，形成內(nèi)循環(huán)方式。初步分離后的煙氣進入靜電除塵器或布袋除塵器，除塵后由引風(fēng)機排出。分離出的脫硫灰由灰料輸送裝置回送，形成脫硫灰的外循環(huán)方式。RCFB工藝的這種回流方式增加了煙氣與吸收劑的接觸時間，大大降低了反應(yīng)塔出口煙塵質(zhì)量濃度（約為外部再循環(huán)的

32、3050），從而簡化了下游除塵器的設(shè)計。但同時，這種工藝也會不可避免地增加整個反應(yīng)塔的壓力降。該工藝所用的吸收劑為干態(tài)消石灰粉或石灰漿液，從反應(yīng)塔底部噴入，屬于分添式給料工藝或漿液式給料工藝。2漿液式給料工藝在分添式給料工藝中，由于新鮮石灰和水分別噴入，當(dāng)煙氣通過反應(yīng)器時，新鮮石灰和水就會被大大稀釋，其碰撞活化效率降低，于是研究者們就采用漿液式給料，這時脫硫劑和水就會完全接觸，其接觸效率可以認為100，但由于石灰在水中的溶解度低，須制成石灰乳濁漿液，其漿液置備系統(tǒng)復(fù)雜且龐大。2.3.2 氣體懸浮吸收煙氣脫硫工藝氣體懸浮吸收煙氣脫硫（GSA）工藝是由丹麥F.L.Smith公司開發(fā)的循環(huán)流化床脫硫

33、工藝。同Lurgi工藝相似， GSA脫硫裝置以Ca(OH)2漿液噴射代替了Ca(OH)2粉和水的分別噴射。在工藝中首先將Ca(OH)2和水混合后，用噴嘴將石灰乳霧化噴入循環(huán)吸收塔內(nèi)，在噴水增濕的條件下進行脫硫。脫硫工藝系統(tǒng)主要由石灰粉磨制及輸送、石灰漿制漿、煙氣脫硫及再循環(huán)、脫硫灰（副產(chǎn)品）輸送等部分組成。該工藝增加了制漿系統(tǒng)，系統(tǒng)相對復(fù)雜，噴槍噴嘴易結(jié)垢、堵塞，磨損嚴重，而且若噴入位置不當(dāng)，易造成脫硫灰的團聚及粘壁。另外，該技術(shù)還要求使用純度和活性相對較高的石灰漿Ca(OH)2。2.3.3 NID （New Integrated Desulfurization System）工藝在傳統(tǒng)的CF

34、B工藝中，因其回流或雙流噴嘴埋在流態(tài)不穩(wěn)定、濕度不均勻的反應(yīng)灰堆中，很難產(chǎn)生如噴霧干燥法工藝一樣相對均勻的中位徑約80 m的小液滴，不可避免出現(xiàn)漿滴的團聚，產(chǎn)生濕灰團及漿團，易造成噴嘴及吸收塔漸擴段粘堵，裝置不能長周期穩(wěn)定運行。同時受漿滴干燥的影響，CFB塔內(nèi)的操作溫度相對要稍高一些，脫硫塔的高度也相對較高。針對這些問題，瑞典ALSTOM公司研制了一種集除塵和脫硫于一體的綜合工藝NID。在NID工藝中，先將脫硫劑同循環(huán)物料在混合增濕器中充分混合并增濕，然后注入反應(yīng)器與鍋爐煙氣充分混合并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而除去煙氣中的酸性成分，以達到凈化煙氣的目的。該系統(tǒng)由矩形反應(yīng)器、消化器、增濕混合器及出灰系統(tǒng)

35、組成，其中增濕混合器是關(guān)鍵設(shè)備，屬于專利產(chǎn)品。在一體化的增濕器中加水增濕使脫硫灰的水份含量從2%增加到5。含5水份的循環(huán)灰由于有極好的流動性，克服了傳統(tǒng)CFB工藝可能出現(xiàn)了粘壁問題，同時由于水份均勻分布在循環(huán)物料的表面，使得脫硫劑水份蒸發(fā)時間縮短，使反應(yīng)器容積的減小成為可能，通常其反應(yīng)器只有噴霧干燥或流化床塔的20以下，且能與除塵器組合為一體，占地面積很小。但是對我國來說，NID工藝有其局限性。因為這種工藝的脫硫反應(yīng)在反應(yīng)器內(nèi)只能完成70，余下的反應(yīng)需在布袋除塵器內(nèi)完成，是與布袋除塵結(jié)合的一體化除塵脫硫工藝，而我國由于濾料不過關(guān)，火電廠采用布袋除塵器的極少，所以就目前來說推廣的潛力不大7。2.

36、3.4無論是分添式給料工藝還是漿液式給料工藝，其脫硫機理基本相似，其中循環(huán)流化床反應(yīng)器的應(yīng)用、水份的加入和脫硫劑物料的循環(huán)是循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝的主要特點。（1）循環(huán)流化床反應(yīng)器的應(yīng)用 在循環(huán)流化床中氣體與固體顆粒之間存在著強烈的混合和良好的接觸，煙氣與脫硫劑基本上處在熱平衡狀態(tài)，這樣即有利于噴入水份、煙氣與吸收劑的接觸，也有利于水份的蒸發(fā)。并且在循環(huán)流化床中不存在鼓泡床中的定形氣泡，沿整個橫截面床密度分布均勻，氣相返混小或不返混，并且氣固接觸良好，因此可較好的控制脫硫反應(yīng)時間，是快速過程中較理想的操作狀態(tài)。另外，用于循環(huán)流化床操作的固體顆粒一般粒度較細，平均粒徑在100 m以下，所以顆粒的

37、比表面大，可以大大加速氣固間的傳熱、傳質(zhì)和反應(yīng)過程。（2）水份的加入 大量的研究表明，水份的存在是脫硫反應(yīng)能快速進行的主要原因。根據(jù)噴入反應(yīng)器水滴或漿滴蒸發(fā)的特點，脫硫塔內(nèi)SO2的吸收過程大致可分為恒速干燥階段和減速干燥階段。當(dāng)液滴噴入反應(yīng)器后，水份在熱煙氣的作用下開始蒸發(fā)，起始階段，蒸發(fā)與脫硫反應(yīng)進行得都比較快，但單位液滴表面的蒸發(fā)速率卻保持不變，其大小取決于表面水份的汽化速率，這一階段稱為恒速干燥階段。在這一階段，石灰漿液或含濕顆粒中的Ca（OH）2與SO2的反應(yīng)，是快速的液相離子反應(yīng)，反應(yīng)程度劇烈?；瘜W(xué)反應(yīng)如下：Ca(OH)2 + SO2 CaSO 4 + H2O隨著反應(yīng)的進行，液滴的表

38、 面逐漸形成一層生成物覆蓋層，它一方面阻礙了液滴內(nèi)部水份的蒸發(fā)，另一方面也增大了SO2氣體向液滴內(nèi)部的傳質(zhì)阻力，脫硫的液相離子速度開始降低，這一階段被稱為降速干燥階段。當(dāng)脫硫劑表面剩余的結(jié)合水分少于一個或幾個分子層，即達到了臨界水份時，不能維持整個顆粒內(nèi)的離子反應(yīng)，脫硫反應(yīng)由液相離子反應(yīng)變成了分子反應(yīng)：CaO + SO2 CaSO 3研究表明，分子反應(yīng)的脫硫效率很低，因此起主要脫硫作用的反應(yīng)是液相離子反應(yīng)。2.3.5 脫硫劑物料的循環(huán)影響循環(huán)流化床工藝脫硫效率的另一個重要因素是脫硫劑物料的循環(huán)。物料的循環(huán)一方面增加了反應(yīng)器內(nèi)的濃度，據(jù)統(tǒng)計，循環(huán)流化床內(nèi)顆粒的濃度為普通反應(yīng)器的50200倍，因為

39、脫硫反應(yīng)可以理解為基元反應(yīng)，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)碰撞理論，有效碰撞的幾率與反應(yīng)器中的反應(yīng)物有效濃度成正相關(guān)。因此大大提高了脫硫的反應(yīng)速率，縮短了反應(yīng)時間。另一方面，通過循環(huán)，新鮮脫硫劑在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間累積可達30 min以上，并且反應(yīng)器內(nèi)強烈的湍流狀態(tài)以及高的顆粒濃度提供了連續(xù)的顆粒接觸，顆粒之間的碰撞使得脫硫劑表面的反應(yīng)產(chǎn)物不斷的磨損剝落，從而避免了孔堵塞造成的脫硫劑活性下降。新的石灰表面連續(xù)暴露在氣體中，強化了床內(nèi)的傳質(zhì)和傳熱，從而使脫硫劑的利用率大大提高，降低了鈣硫比。另外，在漿液式給料時，噴入反應(yīng)器中液漿的直徑大約為20100m，而循環(huán)固體顆粒的直徑大約為20200m，循環(huán)物料上會粘附著一

40、定數(shù)量的漿滴，為脫硫反應(yīng)提供場所，同時增大了反應(yīng)的比表面積。當(dāng)液漿蒸發(fā)完后，脫硫產(chǎn)物CaSO4和未反應(yīng)的脫硫劑就會沉積在循環(huán)物料上，這樣隨著循環(huán)物料的繼續(xù)循環(huán)，循環(huán)物料上就會有一層或幾層CaSO4和未反應(yīng)的脫硫劑，直到循環(huán)物料被排出反應(yīng)器或發(fā)生碰撞破碎為止。第3章 循環(huán)流化床存在的問題循環(huán)流化床鍋爐具有高效、低污染的特點，近年來在世界是和我國得到了迅速的發(fā)展。但任何事物都是一分為二的，有優(yōu)點，也有缺點。這些年來的發(fā)展和實踐表明循環(huán)流化床也有某些缺點。有的缺點是發(fā)展中技術(shù)的問題，經(jīng)過不斷努力和實踐可以完善和克服；有的缺點是該技術(shù)本身所固有的，難以克服。第3.1節(jié) 循環(huán)流化床金屬受熱面的磨損3.1

41、.1 磨損當(dāng)兩個物體接觸并有相對運動時，由于力的作用或動量的轉(zhuǎn)移，接觸物體產(chǎn)生材料損耗的現(xiàn)象叫磨損。兩種物質(zhì)接觸，由于電化學(xué)作用而產(chǎn)生材料的腐蝕稱之為材料腐蝕損耗。這兩種磨損和腐蝕的情況在循環(huán)流化床鍋爐中床料粒子、氣體與受熱面相接觸和碰撞時均有發(fā)生。為了說明磨損和腐蝕的程度，工程上一般使用兩個特征量來描述8。（1）磨損量。表示經(jīng)過一段時間之后磨損的絕對尺寸變化，如5mm厚的鍋爐鋼管，運行一段時間厚，其厚度剩下4mm。鍋爐鋼管的磨損量為1mm。（2）磨損率。表示磨損速率，如鍋爐水冷壁管的磨損，磨損速率為1mm/1000h，表示經(jīng)過1000h運行之后，鍋爐水冷壁管磨損了1mm厚。腐蝕率越小，表示材

42、料的抗磨損、抗腐蝕性能越好。循環(huán)流化床鍋爐燃燒室內(nèi)受熱面的磨損包括以下幾個方面：a.燃燒室下部耐火防磨層與膜式水冷壁交界處以上一段管壁是磨損。b.燃燒室上部膜式水冷壁的磨損。c.燃燒室四角膜式水冷壁的磨損。d.燃燒室附加受熱面的磨損。e.二次風(fēng)布置不當(dāng)引起的磨損。f.燃燒室內(nèi)埋管受熱面的磨損。3.1.2 受熱面磨損的主要因素1. 床料溫度對受熱面磨損的影響床料溫度一般比床溫高100200，達到9001150。在這個范圍內(nèi)，床料粒子的硬度不會發(fā)生很多變化。因此，床料粒子溫度的變化不會對金屬受熱面的磨損帶來很多的變化。但是，床料溫度的變化將使金屬受熱面外表面溫度變化，從而對金屬表面產(chǎn)生不同的氧化反

43、應(yīng)，生成不同的化學(xué)物質(zhì)。不同的化學(xué)物質(zhì)的硬度不同，其抗磨性能也不同。進而影響受熱面的磨損。當(dāng)壁溫為80時，由于氧化膜的生成，磨損速率開始急劇下降。當(dāng)壁溫超過400之后，由于熱應(yīng)力的產(chǎn)生以及高溫腐蝕的影響，磨損速率又有所增加。2. 床料硬度對金屬受熱面的磨損床料由燃煤的灰分組成。燒多灰分的煤、劣質(zhì)煤、摻雜沙過多的床料，其粒度和硬度均比較大，對受熱面的磨損較嚴重。燃燒優(yōu)質(zhì)燃料形成的床料，其硬度和粒徑均比較小，對受熱面的磨損較輕。當(dāng)床料硬度接近金屬受熱面硬度時，磨損速率變化十分劇烈；當(dāng)床料硬度比金屬受熱面小許多時，磨損速率變化較小。鋼管的硬度單位為MPa。3.1.3 金屬受熱面的磨損機理循環(huán)流化床燒

44、熱室內(nèi)金屬受熱面和燒熱室后部對流金屬受熱面磨損的機理都與氣固兩相流的流動模式有關(guān)。循環(huán)流化床鍋爐燒熱室內(nèi)氣固兩相流的流動模式是中心區(qū)的氣體與固體粒子向上流動，周圍四壁區(qū)的固體粒子向下流動，形成公認的環(huán)核流動模型。燒熱室下部粒子濃度高，粒子尺寸大的偏多，必然對下部金屬受熱面帶來嚴重的磨損。對最后幾排管子，氣固兩相流流過管子后，在管子背風(fēng)側(cè)會產(chǎn)生旋渦。在旋渦處，粒子對管壁產(chǎn)生切削和疲勞磨損。1.沖擊磨損當(dāng)氣固兩相流中的固體粒子沿垂直方向沖擊受熱面管子時，使管子表面出現(xiàn)塑性變形或產(chǎn)生顯微裂紋。經(jīng)過固體粒子反復(fù)沖擊，變形層脫落，導(dǎo)致嚴重磨損。固體粒子反復(fù)沖擊使管子表面產(chǎn)生疲勞損壞，導(dǎo)致爆管。2.接觸疲

45、勞磨損當(dāng)氣固兩相流在流動過程中遇到金屬受熱面管子阻擋時，在管子背風(fēng)面形成渦流，導(dǎo)致固體粒子在渦流對管子背風(fēng)的磨損，叫做接觸疲勞磨損。3.綜合磨損當(dāng)氣固兩相流中的固體粒子以一定的角度反復(fù)沖刷管子受熱面時，對受熱管表面同時有沖擊磨損、切削磨損和接觸疲勞磨損，這種磨損叫綜合磨損。如循環(huán)流化床鍋爐燒熱室內(nèi)耐火材料與膜式壁的交界臺階處的管子磨損就屬于綜合磨損9。煙-風(fēng)系統(tǒng)阻力較高，風(fēng)機用電量大。這是因為送風(fēng)系統(tǒng)的布風(fēng)板及床層遠大于煤粉爐及鏈條爐的送風(fēng)阻力，而煙氣系統(tǒng)中又增加了氣固分離器的阻力。3.2.1 廠用電耗高的原因（1）由于循環(huán)流化床鍋爐脫硫加入了大量石灰石，以及循環(huán)流化床鍋爐灰渣比例與煤粉爐差別

46、較大，使灰渣量增加，造成了除渣系統(tǒng)電耗的增加。（2）與煤粉爐相比較，循環(huán)流化床鍋爐煙氣系統(tǒng)阻力主要增加在分離器和管式空預(yù)器上，增大了引風(fēng)機電耗。由于加入石灰石后的灰比電阻增大，電除塵器的電耗較煤粉爐大。（3）循環(huán)流化床鍋爐一次風(fēng)系統(tǒng)阻力主要由床壓、布風(fēng)板阻力空預(yù)器阻力和風(fēng)道阻力構(gòu)成，由于布風(fēng)板以及風(fēng)帽的特殊結(jié)構(gòu)，風(fēng)機壓頭高，電耗大。3.2.2 降低循環(huán)流化床鍋爐廠用電耗措施101. 控制合適的料層厚度控制合適的料層厚度，爐床蓄熱量大，床溫穩(wěn)定，煤粒和回料灰中的碳能迅速加熱和燃燒，對循環(huán)流化床鍋爐的穩(wěn)定運行、燃燒效率以及燃燒控制有非常重要的意義，應(yīng)避免料層厚度過低使燃燒不穩(wěn)定，也要控制料層厚度不

47、要過高。料層厚度過高不僅影響流化效果和降低燃燒效率，還會導(dǎo)致風(fēng)室壓力、床層壓力、料層差壓過高，增大一次風(fēng)機、二次風(fēng)機出口風(fēng)壓，風(fēng)機電流增大，廠用電耗增加。2. 合理分配一、二次風(fēng)配比一次風(fēng)的主要作用是保證物料處于良好的流化狀態(tài)，同時為燃料提供部分氧氣。床料的流化狀態(tài)受溫度影響很大，熱態(tài)運行時的流化態(tài)比冷態(tài)好。所以在保證不小于最低流化風(fēng)量的情況下，根據(jù)床溫來調(diào)整一次風(fēng)量，使一次風(fēng)機電耗得到優(yōu)化，降低風(fēng)機電耗。3. 合理的燃料粒度燃料粒徑對鍋爐的正常燃燒機經(jīng)濟性有重要影響。床料粒度偏大，同厚度的物料需要增加一次風(fēng)壓頭才能保證流化良好，增大了一次風(fēng)電耗和排渣電耗。床料粒度太細，運行過程中床壓容易造成

48、波動，所以在運行調(diào)整中應(yīng)控制煤的粒度及配比滿足設(shè)計要求，煤中灰份高時煤的粒徑可以適當(dāng)細些，揮發(fā)份高時粒徑可以適當(dāng)大些，這樣既保證了燃燒，又降低了廠用電耗。 4.1.1 循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展概況圖4-1 循環(huán)流化床鍋爐工作原理圖圖4-2 法國Gardanne電廠循環(huán)流化床鍋爐簡圖八十年代，德國魯奇公司首先取得了循環(huán)流化床裝置的專利，并研究開發(fā)出當(dāng)時世界上最大的270t/h循環(huán)流化床鍋爐，由此引發(fā)出了全世界循環(huán)流化床的開發(fā)熱潮。循環(huán)流化床鍋爐工作原理見圖4-1。至今已經(jīng)形成幾個技術(shù)流派：以魯奇公司為代表（包括Stain公司和ABB公司）的絕熱旋風(fēng)筒帶有外置換熱床的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，見圖4-2；

49、以德國B&W公司為代表的采用塔式布置中溫旋風(fēng)分離循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)；以原芬蘭Ahlstrom公司為代表的燃燒室內(nèi)布置翼形受熱面的高溫絕熱旋風(fēng)分離的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)；以美國FW公司為代表的帶有Intrex（見圖4-3）的汽冷旋風(fēng)分離循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)和美國B&W公司采用簡易分離的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)。九十年代中期，又迅速崛起了由前Alhstrom公司開發(fā)出的冷卻式方型分離緊湊式循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)。技術(shù)流派的演變是一個技術(shù)發(fā)展的過程。八十年代，由笨重易損的熱旋風(fēng)筒，進步到九十年代初的精巧耐用的汽冷旋風(fēng)筒，進而到九十年代中開發(fā)出的冷卻式方型分離緊湊式循環(huán)流化床鍋爐又克服了汽冷旋風(fēng)筒的生產(chǎn)成本問題，并

50、為循環(huán)流化床鍋爐最終回歸到傳統(tǒng)鍋爐的簡潔布置開創(chuàng)了道路；目前由Foster Wheeler 公司生產(chǎn)，安裝于波蘭的260MW循環(huán)流化床鍋爐即采用方形分離器技術(shù)。圖4-1 循環(huán)流化床鍋爐工作原理圖圖4-2 法國Gardanne電廠循環(huán)流化床鍋爐簡圖圖4-3 INTREX結(jié)構(gòu)從容量上看，循環(huán)流化床鍋爐也從熱電用小中型低參數(shù)容量發(fā)展到高參數(shù)大型電站鍋爐。目前世界上在運行的最早的大容量循環(huán)流化床鍋爐為美國佛羅里達300MW燃用石油焦的循環(huán)流化床鍋爐，見圖4-4、4-5。另有許多臺200300 MW循環(huán)流化床鍋爐正在安裝或制造。國外公司預(yù)計，目前的技術(shù)水平制造圖4-3 INTREX結(jié)構(gòu)當(dāng)前全世界（除中國

51、外）100MW以上循環(huán)流化床鍋爐已有很多臺。這些循環(huán)流化床鍋爐主要在歐美，只有20左右在亞洲。單臺連續(xù)運行最高記錄為13個月，可用率達到98。循環(huán)流化床鍋爐檢驗規(guī)程和安全規(guī)程已經(jīng)列入美國的ASME標準，這是該技術(shù)成熟及標準化的重要標志。圖4-4 JEA的300MW循環(huán)流化床鍋爐三維模型4.1.2 中國循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展我國的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的來自于自主開發(fā)、國外引進、引進技術(shù)的消化吸收三個主要來源。上世紀八十年代以來，我國循環(huán)流化床鍋爐數(shù)量和單臺容量逐年增加。國內(nèi)自主開發(fā)的主要研究單位為清華大學(xué)，中科院熱物理研究所及西安熱工研究院等。他們與鍋爐廠結(jié)合，開發(fā)了從35t/h-1025t/h 系列化國產(chǎn)循環(huán)流化床