[發明專利]一種高內循環倍率的循環流化床鍋爐

在審

• 申請號: 201711094173.4
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107965759A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 肖峰;羅勇軍;高琴;黃建榮;許秀啟;黃永志;徐亮
• 申請（專利權）人: 上海鍋爐廠有限公司
• 主分類號: F23C10/12
• 分類號: F23C10/12;F23C10/18
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,王文穎

技術領域

本發明涉及一種循環流化床鍋爐，具體涉及一種具有雙錐段密相區設計的高 內循環倍率的循環流化床鍋爐。

背景技術

循環流化床鍋爐在我國得到高速發展，隨著對循環流化床鍋爐技術認知水平的不斷深入與提高，進一步完善與發展CFB鍋爐技術，開發出新一代低能耗，低污染物排放和高效CFB機組，是CFB鍋爐設計工作者努力的方向和發展目標。

從循環流化床的整體發展來看，傳統的低氣速的沸騰流態化中上部稀相區和下部濃相區的界面已經變得彌散甚至消失，顆粒濃度沿床層高度方向呈現出上稀下濃的單調函數或S型的連續分布。顆粒濃度沿床徑向為中心稀，邊壁濃。在床中心區域，顆粒除少數以絮狀物形式存在以外，主要是以單顆粒形式出現，從而形成顆粒濃度較低的中心區；靠近壁面附近的顆粒則主要以絮狀物的形式存在，從而形成顆粒濃度較高的邊壁區。顆粒速度在床中心區主要向上、邊壁區向下，呈明顯的內循環，導致物料返混，這種返混對CFB鍋爐燃燒、物料循環、磨損以及傳熱傳質極其重要，顆粒的徑向流動特性，由于爐膛的結構、物料循環流速以及一、二次風的影響而變得非常復雜，為了更好地把握這些顆粒在CFB鍋爐爐膛內的流動規律，我們將CFB爐膛沿高度方向分為密相區、過渡區、稀相區與爐頂區域來加以描述。

（1）密相區

在密相區，一次流化風通過布風板，臨界風量部分以Umf氣流速度形成乳化相，多余的風量形成氣泡相，這就組成了密相段。從密相段上升的氣泡，到達密相床層表面后，由于內部壓力大于外部氣體壓力而發生破裂，并將其攜帶的顆粒濺射到稀相段，這些被濺射上去的顆粒或顆粒團在向上運動氣流的作用下繼續向上運動。當上升到一定高度時，部分顆粒的沉降速度將大于氣流速度，這部分顆粒將改變運行方向，向下運動，并有可能回到密相段內；而沉降速度小于氣流速度的顆粒或顆粒團則被帶出密相區。在垂直向上運動的過程中顆粒相互碰撞而使其顆粒粒徑、運動方向及速度發生變化。

（2）稀相區

由于稀相區顆粒循環流速低，粒徑細，在顆粒團聚的作用下，在任何床層高度上，顆粒均呈現出在床層中心向上流動，而在邊壁向下流動的特點。這是因為中心上升氣流夾帶的顆粒，在爐膛近壁面處流速降低的影響下，曳力減小而橫向流向壁面，并沿壁面向下運動，這種流動稱為邊壁下流的環-核流動。很多學者不但在圓形實驗管，同樣在方形管中也揭示出了環-核流顆粒濃度和速度分布的規律，不過在方形管中由于四個角部效應的存在，邊壁區的顆粒向四角的回流更加明顯，顆粒濃度更高一些，沿壁面下降流動的顆粒與顆粒團速度逐漸增大，同時曳力也增加，最終以穩定的速度向下流動。在向上氣流的作用下，該速度小于顆粒的沉降速度，實踐證明邊壁區域返混的下降顆粒速度有限，只要壁面光滑，稀相區水冷壁的磨損非常輕微。

（3）過渡區

由于密相區顆粒整體向上（特別是細顆粒）流動，稀相區是一個有規律的中心上升，四周向下的環核流，因此在稀相區沿爐膛壁面向下流動的顆粒或顆粒團，在進入密相與稀相的過渡區以后，受到沿邊壁上升氣流的影響，曳力越來越大，顆粒或顆粒團的下降速度越來越低，最終降低到零以后轉向向上流動，或進入爐膛中心，在速度轉向區產生渦流，這就是CFB鍋爐過渡區域經常會發生磨損的主要原因。

（4）出口區

爐膛上部區域由于爐膛頂部和上部爐膛出口煙囪的存在，會造成煙氣流動受阻或因煙氣轉向對物料流動造成影響。

將參與循環流化床循環的顆粒進行定義，得到如下分類：

A類：無效顆粒。由于煤粒度不合格所帶入的大顆粒、矸石或運行中的焦塊，A類顆粒需要排出爐膛。

B類：在密相區橫向運動的顆粒，B類顆粒適當即可。

C類：在稀相區傳熱傳質的顆粒，溫度均勻，對CFB鍋爐傳熱起到巨大的作用。

D類：C類顆粒傳熱后流回密相區的顆粒，對爐膛燃燒溫度產生控制作用，是需要增加的一類顆粒。

E類：C類顆粒傳熱后從稀相區進入旋風分離器，經回料器返回爐膛的外循環顆粒。