流化床燃燒

流化床燃燒（fluidized bed combustion，F(xiàn)BC），是指固體燃料以流化床方式進(jìn)行的燃燒。

中文名稱

流化床燃燒

英文名稱

fluidized bed combustion，F(xiàn)BC

定　　義

固體燃料以流化床方式進(jìn)行的燃燒。

應(yīng)用學(xué)科

電力（一級學(xué)科），鍋爐（二級學(xué)科）

在加壓條件下進(jìn)行的流化床燃燒。其原理如圖4所示：煤從下部進(jìn)入流化床，空氣從床層底部通過布風(fēng)板進(jìn)入爐內(nèi)使床層流化，煤與空氣在流化床中充分接觸，在床溫800～900℃、壓力為0.4～0.6MPa下進(jìn)行燃燒。

特點(diǎn)：①減少SO₂及NO_x的排放量，具有減少公害、保護(hù)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn);當(dāng)Ca/S摩爾比為1.5～2時，脫硫率大于或等于95%; NOx可減少到200mg/m以下;②加壓比常壓流化床鍋爐傳熱效率高，在相同容量下可減少傳熱管數(shù)，縮小爐體;③加壓流化床燃燒效率可高達(dá)99%;④電廠綜合熱效率高。加壓流化床燃燒用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，其發(fā)電效率可達(dá)40%，而且耗水低，以燃?xì)廨啓C(jī)組發(fā)電為主，省去了大量循環(huán)冷卻水，這種方式更適合坑口發(fā)電、供暖。 2100433B

在流化床中，當(dāng)氣流速度高于床料粒子的終端速度時，氣體為連續(xù)相，固體呈顆粒團(tuán)的形式運(yùn)動并被帶出流化床、由氣固分離設(shè)備分離后再由底部送回流化床，此時為快速流態(tài)化，煤在快速流化床中的燃燒為循環(huán)流化床燃燒。

在快速床中無氣泡存在，呈聚團(tuán)的固體顆粒不斷地破裂，分散與重組，使固體強(qiáng)烈混合，氣固接觸效率高，床料充滿整個空間，無界面存在，但沿垂直軸向有濃度梯度存在，床料與容器有相對移動，氣固相對速度大。中國多數(shù)應(yīng)用的循環(huán)床，其循環(huán)倍率趨于中、低等，并不全屬于快速流化床，而是底部為鼓泡流化床，上部為快速流化床。

循環(huán)流化床鍋爐(圖3)由循環(huán)流化床燃燒室、高溫分離器、固體物料回送系統(tǒng)及給料系統(tǒng)等組成。燃料在循環(huán)床燃燒室下部給入，燃燒用空氣分成一次風(fēng)和二次風(fēng)，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，循環(huán)流化床內(nèi)風(fēng)速一般為5～10m/s，燃燒室內(nèi)爐溫在800～900℃，高溫物料隨煙氣進(jìn)入分離器，經(jīng)分離后由循環(huán)物料回送裝置送回燃燒室。

特點(diǎn)： ①燃料適用性廣，物料制備與給料系統(tǒng)簡單;②燃燒效率高，無煙煤可達(dá)97%，其他煤種可達(dá)98%～99%以上;③減少煙氣中SO₂和NO_x的排放量減輕環(huán)境污染，當(dāng)Ca/S (摩爾比)為1.5～2.0時脫硫率可達(dá)90%以上;采用低溫和分段燃燒技術(shù)可使SO_x含量小于200～400mg/m;④燃燒強(qiáng)度高于同容量鼓泡床鍋爐。

循環(huán)流化床燃燒存在爐膛高大、初投資高、分離循環(huán)系統(tǒng)比較復(fù)雜、自身耗電量高等問題。中國自1984年后已有10t/h、35t/h、75t/h循環(huán)床鍋爐投入運(yùn)行，220t/h的循環(huán)床鍋爐正在研制中。

在流化床中，當(dāng)空氣速度高于床料粒子的臨界流化速度時，粒子呈臨界流化狀態(tài)存在于乳化相中，其余空氣以氣泡形式穿過床層，煤在這種流化床中的燃燒稱為煤的鼓泡流化床燃燒。

鼓泡流化床鍋爐主要由風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)帽、埋管、給煤管和灰渣排出口等部分組成(圖2)。爐膛上部為懸浮段，從流化床隨氣流帶出的細(xì)粒子經(jīng)此段流向尾部，再經(jīng)除塵后由煙筒將煙氣排入大氣。

經(jīng)碎煤機(jī)破碎到一定粒度的煤 (一般小于8mm)由給煤機(jī)送入爐內(nèi)，大顆粒的煤在流化床內(nèi)燃燒，一部分揮發(fā)分和被氣流帶出的細(xì)屑則在懸浮段內(nèi)燃燒，燃燒后形成的灰渣大部分經(jīng)溢流口和冷渣口排出，少量灰沉降在煙道和隨煙氣流帶走排出。

特點(diǎn)：①燃料適應(yīng)性強(qiáng)，它不但能燃用褐煤、煙煤和無煙煤，也能燃用其它鍋爐難以燃用的高灰、高水、低熱值的劣質(zhì)燃料，如煤泥、煤矸石、石煤、爐渣及油頁巖等;②強(qiáng)化燃燒與傳熱，節(jié)省受熱面鋼材，縮小鍋爐體積，提高燃燒效率;③減少煙氣中SO₂和NO_x的排放，減輕大氣污染;④有利于灰渣的綜合利用，可用于生產(chǎn)水泥等建筑材料。

1970年以后鼓泡床鍋爐在中國發(fā)展很快，容量多為10t/h以下，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)與采暖，少數(shù)為35t/h、65t/h、130t/h用于發(fā)電，這些鍋爐大部分是燃用低質(zhì)褐煤、劣質(zhì)貧煤、無煙煤、洗矸石、造氣爐渣、煤泥及其他低熱值燃料。