循环流化床锅炉的循环倍率

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1、循环流化床锅炉的循环倍率③第8卷(2)热能动力工程993年3月11]午循环流化床锅炉的循环倍率陆慧林鲍亦令张子栋吴文渊———.i,K2b6(哈尔滨工业大学)(摘要]循环倍率是循环流化床锅炉设计和运行控制的重要参数之一.本文对循环倍率与燃烧效率,循环倍率与密相区床温特性的关系进行了讨论.关键词循环流化床循环t奄敏感性循环倍率楚!塾7!态让每为妒1前言循环流化燃烧方式作为一种煤的"清洁燃烧技术,近几年来得到迅速发展.从循环流化床锅炉炉瞠内气固两相的宏观结构看.沿炉瞠高度存在着颗粒浓度较大的密相区和浓度较小的稀相区.随着循环物料量等参数变化,稀相区颗粒浓度分布随之变化,显然稀相区内

2、颗粒的燃烧和传热特性也随之变化.固此,循环物料量或循环倍率是锅炉设计和运行控制参数之一.纵观国外循环流化床锅炉的发展,尽管近几年文献中报道的循环倍率呈减小趋势,但循环倍率仍较大,一般在1o左右.我们应该看到,国外循环流化床锅炉所用的床料主要是脱硫剂,石灰石的平均粒径在200~,m左右,该粒径下的旋风筒分离器分级效率可达98以上.因此循环倍率达10左右是可以实现的,但此时循环物料量主要是脱硫剂.国内循环流化床锅炉所用燃料大多数是劣质材料,颗粒粒度筛分范围宽,平均粒径在1,5～2.5mm根据L,Rrh流化图,当该粒径的物料流化速度在3～5m/s时,其流动处于鼓泡流化状态,粒径小于

3、1000岬以下的颗粒可作为循环物料.即给煤中的部分大颗粒将在密相区内燃烧,可作为循环物料的细颗粒在稀相区内燃烧.因此,提高锅炉燃烧效率的关键是如何降低在稀相区内燃烧的这部分颗粒的含碳量,亦即在设计时如何选取循环倍率.显然,当实际运行控制的循环倍率与设计值相差较大时,将会影响锅炉出力和正常运行.作者认为选用循环倍率应该着重考虑三者关系:("循环倍率与燃烧效率;(2)循环倍率与分离器分离特性;(3)循环倍率与床温特性.对于第二个问题,作者已在文献[1],[2]中进行了讨论.本文将讨论另外二者关系.收稿日期;1992—07—08本文联采^:陆慧栋男35岁副教授150006哈尔滨工业

4、大学热能动力工程教研室?70?热能动力工程】993年2循环倍率与燃烧效率显然,循环倍率愈大,燃烧效率愈高,但输送循环物料所需功增大.对一定的煤种,颗粒燃烧时受各种因素的制约.初始时随循环倍率增加,燃烧效率增加;当循环倍率达到某值后(该值称为敏感性循环倍率),再继续增加循环倍率,燃烧效率提高幅度不大.因此从提高燃烧效率角度,选取循环倍率略大于敏感性循环倍率即可.为讨论方便,作如下假设:(1)稀相区内颗粒燃烧为碳粒燃烧,颗粒为球形(2)沿稀相区高度温度分布均匀;(3)返料点位于稀相区入口,不考虑循环颗粒温升所需的时间;(4)分离器排放灰颗粒粒度分布特性与循环物料粒度分布相同,颗粒

5、燃烧过程以及在回料系统流动过程中粒径不变.旋风简灰图1循环流化库锅炉如图1所示,设分离器分级效率为0),则粒径为d的颗粒在稀相区内循环次后的颗粒浓度为m,()一0()[1+rh()?)+q)?矿()+……+孵")?矿)](1)和在稀相区出口平均碳量3)一0")(1一r._(d))?[1+(1一礼))?()?()+1I(1一J7T.())?)-一2J+】?)+……+Ⅱ(1一..))?0)?,0)]?[.)?(1+rh()?)+0)?d)'一2+……+()?,,,]-.(2)及颗粒重量分额△墨..(d)一盟循环倍率定义为:R一坐则稀相区出口平均含碳量c1一∑△x…(d)?.(d,

6、)—l和由分离器出口排出的碳损失㈣在稀相区的碳粒的燃烧速率按下式计㈤一+÷]?(7)(5)式中化学反应速率和扩散常数虬分别满足阿累尼乌斯定律和雪伍德数:K.一A?exp(一E/R)(8)第2期(44)循环流化床锅炉的循环倍率?71?K:掣(9)颗粒质量re(d)'{}',代入式(7)整理得:dt=昙[+De+(号)m?d,袁]一L.一(1o)粒燃烧效率rh.1(d)-@(d)一…)按式(1)～(11)可确定循环倍率与燃烧效率等参数的变化关系.某75f/h低倍率循环流化床锅炉为例.该锅炉稀相区高度为8.5m.烟气平均速度4.1m/s.平均烟温为894U.设计燃料特性如表I所示.

7、图2表示颗粒含臧量()与循环倍率的变化关系.由图可见,随着循环倍率增加.开始时颗粒含碳量下降很快,当循环倍率增加到某一值后.再继续增大循环倍率,颗粒含碳量变化很小.图3表示稀相区出口颗粒平均含碳量与循环倍率的变化关系由图可见.随着循环倍率增加.开始时平均含碳量显着下降.但当循环倍率选某一值后,再继续增大循环倍率,平均含碳量变化很小.推论之:旋风筒出口排出的颗粒碳损失q.具有相同的变化趋势,如图4所示.随着循环倍率增加.开始时颗粒碳损失下降很快,但当循环倍率达某一值后.碳损失随着循环倍率增加变化很小.图?