循环流化床锅炉的基本构成与燃烧原理分析
目录
循环流化床锅炉的基本构成与燃烧原理分析 1
1.1CFB锅炉基本构成 1
1.2CFB锅炉控制特点 2
1.2.1床温控制 2
1.2.2风量控制 4
1.2.3料层差压控制 5
1.2.4给料量控制 6
1.1CFB锅炉基本构成
循环流化床锅炉所使用到的设备主要分成两个部分：第一部分主要由炉膛、回料器、分离器等结构组成，并形成了一个固体物料的循环回路；第二部分主要由对流烟道，省煤器、布置有过热器、空气预热器等组成，这与常规的煤粉炉接近11。
锅炉燃烧时，从炉内的底部和侧壁分别送入所需要的一次风和二次风。原材料煤炭经破碎处理后，通过向给煤机将煤炭送往煤斗。煤斗的下面有螺旋式给煤机，可以利用风把煤炭吹进炉子里。锅炉出口处水平烟道内装有一个多级的烟灰分离器，可以用来分离出高温灰落。灰落经过锁灰装置回送至炉膛。飞灰进入除尘器后会经灰沟冲到沉灰池，床体下部已经燃尽的灰渣需要进行定期排放12。
煤块进入锅炉炉膛后，首先会在主床里进行一点燃烧。高压风经过预热器后会从炉床下的风室向上吹进炉膛，此时床上的煤颗粒在风力吹动下翻滚沸腾燃烧。当烟气速度达到一定时，大部分煤炭颗粒会被吹离床层，被烟气产生的浮力托举到炉膛上部进行燃烧，并一路伴随烟气带到炉膛出口。炉膛出口处会安装多级烟灰分离器，它可以将颗粒与烟气在进入烟道前进行分离。在这个过程中，烟气的速度在保证能够带动煤碳颗粒上升而且能够到达分离器和离开炉膛的同时要尽
量达到一个最小的速度。烟气在分离后将流入烟道，省煤器以及空气预热器将对分离后的烟气进行进一步的冷却处理。而煤炭颗粒在分离后，将下落回到炉膛中再次进行燃烧，然后又将进行前面的过程形成颗粒循环。煤炭颗粒在这个不断循环往复的过程中极高的提高了停留在炉膛内的时间。因此，无论是精品煤或者劣质煤均可以在850-950℃的温度下充分燃烧，提升了煤炭的燃烧率。而且因为炉膛内的燃烧温度较其余锅炉低，能更少的生成氮氧化合物。燃料中的硫化物会在循环的低温燃烧过程中，与石灰石颗粒反复发生反应，所以产生的硫化污染
物含量非常低。
1.2CFB锅炉控制特点
循环流化床锅炉与以往锅炉在结构上的区别为增加了冷渣器系统、石灰石给料系统、分离器回料系统等装置。所以它在控制的方法上也和传统锅炉有部分差别。
循环流化床锅炉和传统锅炉在运行时的监视系统与实时调控基本相同，包括汽温控制系统、水位调节系统以及给水差压调节系统，这些调节系统的原理和控制方法都相同。两种锅炉最大的差别在于燃烧控制系统。对于循环流化床锅炉的燃烧控制系统的改造设计是重点。由新华公司在循环流化床锅炉工程上取得的研究成果和实用经验来看，一次风量控制和床温控制是循环流化床锅炉运行监测控制的关键之处。本节将介绍几个典型的循环流化床锅炉控制回路。
1.2.1床温控制
从锅炉燃烧反应的动力学观点来看.循环流床锅炉内的燃烧反应主要控制在动力燃烧区域和过渡区域K13。因为循环流床锅炉内温度不比其他锅炉高，物料颗粒在锅炉中都是混合颗粒状态，所以循环流床锅炉的燃烧速度主要取决于化学反应的速度，即温度水平。也就是说，床温是控制锅炉燃烧速度的主要因素。这是循环流化床锅炉床温控制的重要理论依据。
在循环流化床床温的影响因素中，包括送煤量、煤炭种类、一次风量、二次风量、返料量和灰渣等。由此可知循环流化床锅炉床温控制系统是典型的多变量控制系统。当锅炉温度偏差大并经过调整无效时，应该限制循环流化床锅炉的负荷同时处理床温。
若要使炉膛内能有效减低氮氧气体的生成并取得最佳的脱硫效果，根据煤炭种类和主机厂的推荐值，就需要将锅炉的床温控制在推荐值的低温范围内。由相关研究可知，脱硫最佳温度范围为850950℃。同时，分级送风的低温燃烧方式也可以抑制氮氧气体的生成。但是，近年来的研究指出，低温燃烧容易产生N?O,N?O的产生量随着温度的上升而急速下降。因此，运行温度一般在安全运行范围内稍高一些比较好。
中国科学院和清华大学对传热研究指出，循环流化床锅炉中，煤碳颗粒粒子度小，浓度高，床温高，可以增强传热。虽然空气流速对循环流化床锅炉的传热没有明显的影响，但空气作为吸热介质，风量能够极大影响床层温度。尽管煤的进料量和循环灰的量也影响床温，但它们的作用不是独立的。风量可以独立调节床温尤其是密相区。所以在循环速率和煤炭种类确定时，主要通过调节风量来控制床层温度。一般使用：调节一次，二次空气，控制炉内氧气浓度，使炉膛在一
定温度范围内稳定燃烧；
控制床温也可以通过控制返料量实现；也可以通过调节床材料的粒度分布来实现床温控制。调节床材料的粒度分布