文档介绍：循环流化床锅炉燃烧过程分析
循环流化床锅炉燃烧过程分析
摘要:循环流化床锅炉的燃烧过程是锅炉燃烧的重要组成部分,它可以燃烧所有煤种以及垃圾,但每台锅炉燃烧的煤种都是有限的,否则,影响锅炉出力,甚至因结焦而无法运行。
关键词:循环流化床锅炉;燃烧过程;燃料;燃烧效率
1 研究的目的
支持循环流化床锅炉燃烧的燃料很广,如煤、煤矸石、煤泥以及垃圾、生物质燃料等,其优越的着火条件是其它燃烧设备都不可比拟的,因此可燃用几乎所有劣质燃料。由于目前绝大多数循环流化床锅炉还是以煤为主要燃料,所以我们将讨论煤颗粒在流化床锅炉中的燃烧过程。燃烧过程在循环流化床锅炉的设计、运行中占有十分重要的地位。与层燃炉、煤粉炉相比,流化床中煤的颗粒相对运动十分强烈,煤粒不仅着火迅速,而且和空气混合也很好。它燃烧的速度很快。良好的燃烧可以促进锅炉燃烧效率的提高,而燃烧效率的高低直接关系着运行费用的增减,严重影响了经济效益。
2 循环流化床锅炉燃烧的过程分析
传统的燃烧理论认为组织良好燃烧过程的必要条件是时间、温度和湍流度。在循环流化床锅炉中,床温的标准维持在850~900℃左右。为了保持比较长的停留时间,得利用炉内物料的内循环和外循环黑燃烧颗粒,同时必需的湍流度靠床内强烈的气固混合提供。另一方面,密相床上方的气固两相流动比较差,也就是说在稀相区内局部,如果出现欠氧情况,周围的氧很难扩散到该区域内。因而焦炭和一氧化碳的燃尽是存在困难的。为此,需要增加二次风,补充炉内燃烧的氧气和加强物料的掺混。根据炉型的不同和燃煤的不同,二次风可以由不同的高度被给入。一些布置在侧墙,有的被布置在四周炉墙,还有在四角分布。
依次经历干燥和加热、挥发份析出和燃烧、膨胀和一次破碎、焦炭燃烧和二次破碎,磨损等程序后,煤颗粒将送入流化床中。由于瞬间新燃料量占床料重量的部分只有大约1%-3%,位置极小。因此,当新鲜煤颗粒被送入炉膛后,不可燃的大量高温物料立即包围,并迅速加热将其至接近床温。这时煤颗粒的粒度率影响到加热速度。粒度越大,被加热速率的就降低了,延长了时间。
挥发份的产量和构成受到加热速率、最终温度、停留时间、初始温度、煤种和粒度分布、压力等许多因素的影响。高温物料的进一步加热,使得挥发份逐渐被析出。第一个稳定挥发份的析出阶段,大约发生在温度500-600℃范围内;而第二个稳定析出阶段则在温度800-1000℃范围内。经历了一个塑性相,煤颗粒在挥发份析出过程的420-500℃温度范围内,破坏了煤中的小孔。因此,颗粒的表面积在挥发份开始析出时是最小的。此后,煤颗粒随着内部气相物质的析出逐渐膨胀。煤颗粒中析出的挥发份有时会在煤粒中形成很高的压力,压碎了煤颗粒,这种现象就被称为“一级破碎”或“一次爆裂”。在这一过程中,有些煤种的颗粒会有膨胀现象发生。煤颗粒在投入炉膛后,热烟气和热物料使其温度升高,挥发份被析出并且燃烧。它一边还与其它物料一起流动在炉内。可以看出挥发份在沿炉膛高度方向上的浓度分布与床内物料的分布,和流动有着紧密的联系。单颗粒的运动方向是混乱的,它以统计的方法探析燃料的挥发,从整体上来分析总结挥发的规律。由于挥发份的燃烧被氧的扩散速率控制着,直接影响了挥发份的燃烧好坏及热量释放的位置,特别是悬浮段的氧浓度分布。而挥发份的燃烧也与床内的物料分布和流动有关,是因为氧在炉内的