循環(huán)流化床物料平衡理論_圖文

1、循環(huán)流化床燃燒理論及應(yīng)用-物料平衡理論 G in (iG out (iF(iX(iE(i*X(i循環(huán)流化床物料平衡系統(tǒng)循環(huán)床是一進(jìn)二出物料平衡系統(tǒng)從啟動(dòng)到滿負(fù)荷,循環(huán)床內(nèi)物料經(jīng)歷了從鼓泡床揚(yáng)析夾帶逐步形成上部的快速床過(guò)程,也是床料平均粒度細(xì)化的過(guò)程在確定風(fēng)速,確定床存量條件下,物料平衡趨于最細(xì)粒度和最大循環(huán)量物料濃度分布為指數(shù)型。物料在流化床內(nèi)的保有效率 床料質(zhì)量系統(tǒng)保存效率象一個(gè)山峰,左邊細(xì)顆粒側(cè)的形狀主要由分離器效率決定,右邊粗顆粒側(cè)主要由排渣效率決定。床料分布的峰頂恰恰對(duì)應(yīng)系統(tǒng)保存效率的峰頂。分離器效率越高,粒度分布峰越尖銳,并向細(xì)粒度推移。國(guó)外將床料平均粒度稱為“床質(zhì)量”隨著燃料煤的進(jìn)

2、入,生成灰份對(duì)床料進(jìn)行補(bǔ)充,循環(huán)系統(tǒng)對(duì)物料的淘洗,床質(zhì)量提高。它反過(guò)來(lái)使顆粒夾帶逐漸增加。當(dāng)夾帶超過(guò)快床的最小夾帶,即最小固體循環(huán)量,則循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)入快床狀態(tài)。若循環(huán)量繼續(xù)增加,則床層空隙率沿高度分布除逐漸增加外,床層下部還會(huì)出現(xiàn)細(xì)顆粒濃相區(qū)。鼓泡床與循環(huán)流化床床料粒徑分布不同,鼓泡床平均粒度為12mm,循環(huán)流化床床料平均粒度最多為300 m燃燒份額,鼓泡床密相區(qū)釋放的熱量較多,必須在密相區(qū)內(nèi)布置埋管吸收熱量;CFBC由于外循環(huán)量大,使得熱量沿高度分配均勻,底部不需要埋管對(duì)單一粒徑i 的顆粒平衡關(guān)系G in (i = G out (i+ F(i飛灰流率: E(i*X(i*(1-h i =

3、F(i總排渣率G out =G out (i/X(i按照Wen-Chen 揚(yáng)析夾帶模型:(pgd U U g g i p tig KU i E =-5.0(01.001.05.05.0-<-i p tig i p tig gd U U gd U U K=3.06*108P=4.40K=5.43*105P=3.05再考慮物料平衡式:(1(i X G i E i X i G out i in +-=h =1(i X 式中G out 和X(i是未知數(shù)。例如將粒子分為15擋,可得到16個(gè)方程,16個(gè)未知數(shù)。方程組可解。簡(jiǎn)單物料平衡模型模型預(yù)測(cè):1。分離器效率影響床料粒度和循環(huán)量。2。風(fēng)量影響循環(huán)

4、量若干未考慮的因素:燃料成灰特性石灰石粒度特性物料磨耗特性由于密相區(qū)顆粒分層, 床排料粒度分布與密相區(qū)粒度分部并不相同煤含灰量的影響循環(huán)量物料平衡及其影響因素顆粒的停留時(shí)間爐內(nèi)傳熱爐內(nèi)傳質(zhì)燃燒效率、脫硫效率給煤排渣飛灰分離器效率煤的成灰和磨耗特性含灰量的影響顆粒分層特性分離器效率的影響高分離器分離效率是高循環(huán)流率的保證分離效率曲線存在一個(gè)清晰的100%分離粒徑截止點(diǎn)(或非常接近,一般將這個(gè)臨界顆粒粒。徑表示為d99d< 250 µm99國(guó)內(nèi)現(xiàn)有分離器技術(shù)旋風(fēng)筒分離效率高,尺寸大方形分離器結(jié)構(gòu)緊湊, d效率高99較低壓損慣性分離器(S-型, U-型,百葉窗結(jié)構(gòu)緊湊,d效率高50d

5、效率差99 慣性分離器的改進(jìn)提高流化風(fēng)速提高循環(huán)流率,抑制底部超溫分離效率與風(fēng)速存在最佳配合,磨損加劇增加多級(jí)分離器要求增加分離器具有高效率,同時(shí)克服空間限制,運(yùn)行不穩(wěn)等困難用多個(gè)高效旋風(fēng)筒并聯(lián)并聯(lián)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致故障率指數(shù)增加 d coaldTime Fragmentation1。一次爆裂2。燃燒碎裂3。成灰煤顆粒在流化床中的成灰過(guò)程0204060800.0000.0020.0040.0060.008500 m 1000 m 2000 m 3200 m 6000 m >6000 mR s / m i n-1Sieving time / min03000600090000.01.0x10-62.

6、0x10-63.0x10-64.0x10-65.0x10-66.0x10-67.0x10-6Weihai coal Nanjing coal Shijiazhuang coalK a f / m-1particle size m顆粒磨耗對(duì)床料粒度的影響 停留時(shí)間對(duì)磨耗的影響10100100001020304050Industrial Unit Sieving ProcessF r e q u e n c y (%Diameter (micron磨耗系數(shù)與灰成分的關(guān)系密相區(qū)顆粒分層24681012250300350400450500550600exp.; 3.5m/s exp.; 4.6m/s

7、exp.; 7.5m/s cal. ; 3.5m/s cal. ; 4.6m/s cal. ; 7.5m/sM e a n p a r t i c l e d i a m e t e r , mHeight above air distributor, mAG A G i W U as s up gas -+=(0.102gaster m1U U b k =分層模型選擇性排渣將能參與循環(huán)的細(xì)小顆粒在排渣時(shí)篩選出并回送爐膛含灰量及外加床料當(dāng)煤種折算含灰量大于21g/MJ 時(shí),鍋爐灰平衡易實(shí)現(xiàn);當(dāng)煤種折算灰量小于8.25g/MJ 時(shí),灰平衡難實(shí)現(xiàn)10100100010000020406080100

8、Assume coal Gs=230kg/sShijzh coal Gs=128kg/sC u m u l a t i v e f r a c t i o n , %Particle size , m應(yīng)該適當(dāng)添加固體物料,外加物料的粒徑應(yīng)該和循環(huán)灰的主體粒徑一致床料量的影響 根據(jù)清華大學(xué)所作的研究，滿負(fù)荷運(yùn)行 的循環(huán)流化床鍋爐床存量中，可夾帶的 細(xì)顆粒循環(huán)物料應(yīng)當(dāng)有500mm水柱既可 以滿足達(dá)到上部為具有顆粒團(tuán)聚行為的 快速床狀態(tài)。床存量多余部分是為了保 證大顆粒有足夠停留時(shí)間完成燃盡而設(shè) 置的 本課小結(jié) 本課從最基本的物理概念上分析了循環(huán)床的物 料平衡的問(wèn)題。循環(huán)流化床“一進(jìn)二出”物料 平衡系統(tǒng)是循環(huán)流化床的核心概念，也是理解 循環(huán)流化床物料平衡的關(guān)鍵。 循環(huán)流化床運(yùn)行需要高的“床料質(zhì)量”