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大型循环流化床(CFB)锅炉技术是基于流态化基本原理的一种集气固两相流动、燃烧、传热、传质、脱硫等复杂过程于一体的实用化锅炉燃烧技术。
由于基本的气固两相流动状态不同,与煤粉锅炉相比,CFB锅炉流动特性、燃烧过程、传热特性等基本规律都与煤粉炉不同。CFB锅炉具有如下不同与煤粉炉的特点:
在煤粉锅炉内,煤粉颗粒被磨制成粉,被气流携带,随着气流一次行通过炉膛,形成火炬式豁然燃烧;而CFB锅炉炉膛内,0—10mm的宽筛分颗粒被气流所流化,并通过分离器的分离,使焦炭颗粒在炉内循环燃烧,炉内物料浓度远大于煤粉炉内,也没有明显的火焰。
CFB锅炉燃料的入炉粒径在0-10mm之间,原煤通常只需要经破碎而无须磨制即可满足要求。入炉煤粒度较粗使得CFB锅炉通过底渣排放的灰渣份额较高且差别很大(20%—70%),而煤粉炉底渣份额一般只有10%左右。
由于分离器的存在,大量的颗粒在炉膛及灰循环回路中循环燃烧,只有较细的颗粒从分离器逃逸成为飞回,保证了即使粒度较大的颗粒也能燃尽。CFB锅炉的飞灰粒度一般只有30um左右,与煤粉炉相当甚至略低于煤粉炉飞灰,保证了CFB锅炉与煤粉炉具有相当的燃烧效率。
大量灼热、惰性床料的存在使得CFB锅炉燃烧过程非常稳定,新加入的燃料质量仅占灼热床料的3%左右,会被灼热床料很快引燃,又不会对床温造成明显冲击。因此,几乎各种燃料(烟煤、贫煤、无烟煤、褐煤、煤矸石、油页岩、石油焦、城市垃圾等)都能在CFB锅炉内得到有效燃用,并且能在30%额定负荷下实现不投油稳定燃烧。
CFB锅炉炉膛内一般维持900℃左右的燃烧温度,加入1mm以下的石灰石粉,就可以在炉内燃烧过程中实现90%以上的SO2脱除率(Ca/S摩尔比为2.0左右时)。同时,低温燃烧(900℃)使CFB锅炉NOX的排放浓度也很低(通常200mg/m3以下)。而煤粉炉燃烧温度很高(1100-1500℃),需要尾部烟气脱硫(FGD)才能达到90%以上的SO2脱除率,同时即使采用低NOX技术,对于低挥发分煤种时NOX的排放浓度也往往高达1000mg/m3。
此外,CFB锅炉还具有传热系数高、可以压火运行、不存在炉内和受热面结渣、不会灭火放炮等优点。此外,存在烟风阻力大(存在布风板、床料、分离器阻力损失)、磨损大、需大量敷设耐磨耐火烧筑料等缺点。
基于CFB锅炉上述优点,尤其是可以燃用低发热量劣质燃料和低污染物排放特点,CFB锅炉在我国得到快速推广应用。
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