达到流化速度后,继续增加气体流速,物料层先是均匀膨胀,当流速达到一定范围后,物料层就会出现气泡,随流速增加,气泡增大增多,使物料层剧烈翻腾,宏观上像液体的沸腾,因此称为鼓泡床或沸腾床。
在鼓泡床之后,如果气体流速继续增加,气泡被撕裂破坏,形成湍流床。当流速足够大时,变成快速床,物料层的界面变得弥散,需要不断补充物料,否则物料层的颗粒会被气流全部带走。CFB锅炉的物料流化状态就属于快速床。
早期的流化燃烧技术采取沸腾炉(鼓泡床)方案,对难以着火的劣质燃料适应性能好,在小容量锅炉上得到了广泛应用。但是,由于鼓泡床锅炉截面热负荷小,不利于大型化,同时炉内脱硫效率相对较低,因此,大容量流化燃烧的锅炉均采用CFB技术。
CFB设计重点之一是在各种负荷下保持炉内物料的平衡,加入CFB锅炉炉膛内的燃料颗粒具有宽筛分特性,细颗粒被烟气携带到稀相区继续燃烧,然后被带入旋风分离器,较粗的颗粒停留在密相区;粗颗粒在密相区燃烧过程中析出挥发分和水分,表面一部分固定碳也燃烧反应生成气体,颗粒孔隙率增加,比重降低,同时在密相区与相邻颗粒互相磨损后,颗粒变小,当颗粒的重力小于流化风的携带力时,就被带出炉膛进入旋风分离器。在旋风分离器内较大的颗粒被分离下来送到炉膛内继续循环燃烧,直到粒径减小到旋风分离器不能捕集。这些较小的颗粒随烟气排出锅炉。要提高燃烧效率,就要提高分离器的气固分离效率,因此烟气携带走的飞灰少于加入的燃料,不足以平衡炉内的物料循环,而且在运行中,负荷变动或者其他原因引起床压升高,床压升高到一定范围,会影响流化效果,最后破坏正常的流化状态,因此需要另外设置排渣系统辅助平衡炉内的物料循环。物料循环与流化风速度、稀相区的烟气速度及分离器的效率都是密切相关的,在各种负荷下保持物料循环的平衡,合理分配浓相区和稀相区的燃烧份额,是保证CFB设计成功的关键。炉内循环状况和燃烧份额分配确定后,CFB的主要特征参数就得到确定,如物料循环倍率、炉膛与尾部受热面的吸热比例、燃烧效率等,锅炉的性能特点就基本确定。
CFB锅炉独特的性能特点,令其与以往的一些燃烧方式相比,具有较明显的优点,主要表现为:
(1)CFB锅炉炉膛内物料分为浓相区和稀相区,浓相区物料混合强烈,新加入炉内的燃料受到炉内大量高温灰的加热,有利于着火。因此,CFB锅炉对燃料适应能力强,尤其是对于难着火的劣质燃料,着火性能与沸腾炉相当。
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