流化床燃燒技術(shù)

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)

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燒的技術(shù)。

循環(huán)流化床鍋爐脫硫是一種爐內(nèi)燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入，一次風(fēng)從布風(fēng)板下部送入，二次風(fēng)從燃燒室中部送入。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。氣流使燃煤、石灰顆粒在燃燒室內(nèi)強(qiáng)烈擾動(dòng)形成流化床，燃煤煙氣中的SO2與氧化鈣接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被脫除。為了提高吸收劑的利用率，將未反應(yīng)的氧化鈣、脫硫產(chǎn)物及飛灰送回燃燒室參與循環(huán)利用。鈣硫比達(dá)到2~2.5左右時(shí)，脫硫率可達(dá)90%以上。

循環(huán)流化床的一次風(fēng)是經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱過(guò)的熱空氣，主要作用是流化爐內(nèi)物料，同時(shí)提供爐膛下部密相區(qū)燃料燃燒所需要的氧量。一次風(fēng)由一次風(fēng)機(jī)供給，經(jīng)布風(fēng)板下一次風(fēng)室通過(guò)布風(fēng)板和風(fēng)帽進(jìn)入爐膛。

循環(huán)流化床的二次風(fēng)除了補(bǔ)充爐內(nèi)燃料燃燒所需要的氧氣并加強(qiáng)物料的摻混外，還能適當(dāng)調(diào)整爐內(nèi)溫度場(chǎng)的分布，起到防止局部煙氣溫度過(guò)高、降低NOX排放量的作用，二次風(fēng)一般由二次風(fēng)機(jī)供給，有的鍋爐一、二次風(fēng)機(jī)共用。

流化床燃燒方式的特點(diǎn)是:

1.清潔燃燒，脫硫率可達(dá)80%~95%，NOx排放可減少50%;

2.燃料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合中、低硫煤;

3.燃燒效率高，可達(dá)95%~99%;

4.負(fù)荷適應(yīng)性好。負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍30%~100%。

散式流態(tài)化與聚式流態(tài)化

在床層內(nèi)的流體和顆粒兩相運(yùn)動(dòng)中，由于流速、流體與顆粒的密度差、顆粒粒徑及床層尺寸的不同，可呈現(xiàn)出不同的流化狀態(tài)，但主要分為散式流化態(tài)與聚式流化態(tài)兩類(lèi)。

顆粒均勻地分布在整個(gè)流化床內(nèi)且隨著流速增加床層均勻膨脹，床內(nèi)孔隙率均勻增加，床層上界面平穩(wěn)，壓降穩(wěn)定、波動(dòng)很小。因此，散式流化態(tài)是較理想的流化狀態(tài)。一般流-固兩相密度差較小的體系呈現(xiàn)散式流態(tài)化特征，如液-固流化床。

顆粒在床層的分布不均勻，床層呈現(xiàn)兩相結(jié)構(gòu):一相是顆粒濃度與空隙率分布較為均勻且接近初始流態(tài)化狀態(tài)的連續(xù)相，稱(chēng)為乳化相;另一相則是以氣泡形式夾帶少量顆粒穿過(guò)床層向上運(yùn)動(dòng)的不連續(xù)的氣泡相，因此又稱(chēng)為鼓泡流態(tài)化。

聚式流化態(tài)出現(xiàn)在流-固密度差較大的體系，如氣-固流化床。在聚式流態(tài)化中，超過(guò)初始流化所需的大量氣體聚并成氣泡上升，在床面上破裂而將顆粒向床面以上空間拋送。這不僅造成床層界面的較大起伏、壓降的波動(dòng);更大的不利是以氣泡的形式快速通過(guò)床層的氣體與顆粒接觸甚少，而乳化相中的氣體因流速低，與顆粒接觸時(shí)間太長(zhǎng)，由此造成了氣-固接觸不均勻。

當(dāng)流體通過(guò)床層的速度逐漸提高到某值時(shí)，顆粒出現(xiàn)松動(dòng)，顆粒間空隙增大，床層體積出現(xiàn)膨脹。如果再進(jìn)一步提高流體速度，床層將不能維持固定狀態(tài)。此時(shí)，顆粒全部懸浮于流體中，顯示出相當(dāng)不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。隨著流速的提高，顆粒的運(yùn)動(dòng)愈加劇烈，床層的膨脹也隨之增大，但是顆粒仍逗留在床層內(nèi)而不被流體帶出。床層的這種狀態(tài)和液體相似稱(chēng)為流化床。其中，流化床的種類(lèi)有:最小流化床，鼓泡流化床，騰涌流化床，湍動(dòng)流化床，快速流化床，氣力運(yùn)輸。

充分流態(tài)化的床層表現(xiàn)出類(lèi)似于液體的性質(zhì)。密度比床層平均密度小的流體可以懸浮在床面上;床面保持水平;床層服從流體靜力學(xué)關(guān)系，即高度差為L的兩截面的壓差△p=ρgL ;顆粒具有與液體類(lèi)似的流動(dòng)性，可以從器壁的小孔噴出;兩個(gè)聯(lián)通的流化床能自行調(diào)整床層上表面使之在同一水平面上。

上述性質(zhì)使得流化床內(nèi)顆粒物料的加工可以像流體一樣連續(xù)進(jìn)出料，并且由于顆粒充分混合，床層溫度、濃度均勻使床層具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)得以廣泛的應(yīng)用。

流化床超微氣流粉碎技術(shù)

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(jìn)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(shí)在容器的上部出口，通過(guò)高速分級(jí)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(xiàng)近幾年發(fā)展起來(lái)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(fù)荷調(diào)節(jié)比大和負(fù)荷調(diào)節(jié)快等突出優(yōu)點(diǎn)。循環(huán)流化床低成本實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格的超微粉碎指標(biāo)，同時(shí)針對(duì)各種非金屬物料，在負(fù)荷適應(yīng)性和超微粉綜合利用等方面具有綜合優(yōu)勢(shì)，為超微氣流粉碎機(jī)的節(jié)能環(huán)保改造提供了一條有效的途徑。

流化床干燥技術(shù)

循環(huán)流化床干燥技術(shù)是將待干燥物質(zhì)通過(guò)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(shí)在流化床上部出口，將已干燥物料收集起來(lái)。

該項(xiàng)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(qǐng)專(zhuān)利，分別對(duì)生活污泥和工業(yè)污泥進(jìn)行干燥，可將含水率為85%的污泥干燥為含水率為0~5%的0.5~1mm固體顆粒。并且已應(yīng)用到工程實(shí)際，日處理量50噸。其主要影響因素有溫度、加料速度以及進(jìn)風(fēng)流量。