鼓泡流化床鍋爐是爐膛內氣固流動處於鼓泡流態化狀態下的燃燒裝置。由於鼓泡流化床中燃燒份額集中在下部密相區，因此其特徵之一是密相區帶埋管。對於一些特種燃料，密相區的燃燒份額較小，也有不帶埋管的。鼓泡流化床存在埋管磨損、燃燒效率低和脫硫效率不足等缺點。為此，出現了循環流化床鍋爐。循環流化床鍋爐的特點是爐膛上部是快速床。大量顆粒被氣體攜帶出爐膛，並通過分離器和回料裝置將這部分循環物料送回爐膛，從而形成一個循環迴路，下部密相區的燃燒份額顯著下降，取消了埋管，通過物料循環和快速床的顆粒團聚，有效地延長了顆粒的停留時間，原始生成NOx顯著下降，燃燒效率和脫硫效率得到根本改善。
基本介紹
- 中文名：鼓泡流化床鍋爐
- 流化速度：3－4米／秒、4－5米／秒
- 分類：鼓泡流化床鍋爐和循環流化床鍋爐
鍋爐組成,原理,
鍋爐組成
鼓泡流化床鍋爐結構類型已有若干種，從受熱面布置來說，有密相區帶埋管的，有不帶埋管的；流化速度有的低至3-4米/秒，有的高至5-6米/秒；為了提高鼓泡床的效率，通常會設定飛灰再燃，再燃的飛灰流量對鍋爐的性能影響不大。鼓泡流化床鍋爐使用的分離器由於效率要求寬鬆，分離器可以採用各種形式，如旋風分離器、臥式旋風分離器、平面流百葉窗、槽形鋼分離器等。
循環流化床鍋爐由於流態的根本差異，密相區不需要設定埋管。流化速度基本上在4－5米/秒。與鼓泡流化床的結構差異是爐膛出口設定高效分離器，實現物料循環。物料循環的流量大小對循環流化床鍋爐的整體性能有根本性影響。循環流化床鍋爐使用的分離器由於效率的要求，基本採用旋風分離器。循環流化床鍋爐外循環迴路還包含料腿和回料閥，回料閥一般採用非機械閥，如U型閥、N型閥等。
原理
眾所周知，流化床鍋爐分為兩大類：鼓泡流化床鍋爐和循環流化床鍋爐。鼓泡流化床鍋爐密相區的燃燒份額大，需布置埋管受熱面以吸收燃燒釋放的熱量。埋管的傳熱係數高達220-270kW/(m2·℃)，比循環流化床鍋爐爐膛稀相區膜式壁受熱面的200kW/(m2·℃)高。儘管鼓泡流化床鍋爐稀相區膜式壁受熱面的傳熱係數非常低，但因稀相區的吸熱量所占份額較小，總的來說，對於容量較小的鍋爐，鼓泡流化床鍋爐結構受熱面的鋼耗量要小一些。鼓泡流化床鍋爐中，燃燒主要發生在密相區，給煤的平均粒徑大，煤破碎設備較為簡單，電耗低。流化速度低，細煤粒在稀相區停留時間長，爐膛也可以設計得較低。雖然埋管有一定的磨損，但如防磨損處理得好，一般可用3~5年。採用飛灰再循環，鼓泡流化床鍋爐的燃燒效率在燃燒高反應活性煤種時也能達到較高的水平，如在爐膛出口安裝分離器實現熱態飛灰再循環，有時可達98~99%，但此時分離器的目的主要是為了提高燃燒效率，而不是像循環流化床鍋爐主要為了改變爐內的氣固流動狀態進而改變燃燒、傳熱機理。
循環流化床鍋爐的截面熱負荷是鼓泡流化床鍋爐的2倍左右，利於大型化。由爐膛、分離器和返料閥構成的主循環迴路中各處溫度均勻。由於其燃燒氣氛處於還原性，NOx原始生成濃度低，一般不超過200mg/m3。主循環迴路中溫度均勻控制在脫硫最佳溫度區間，快速床狀態下存在顆粒團聚及返混，使得石灰石停留時間增長，與SO2充分接觸，石灰石脫硫效率高，在Ca/S為2左右時，脫硫效率可達90%以上，甚至99%，氣體污染物排放低。同時沒有經歷熔融的灰顆粒具有豐富的孔隙結構，對重金屬、SO3等有很強的吸附作用，對其他污染物的控制效果也較好。較長的停留時間，實現了更高的燃燒效率（可達99%以上）。但由於氣固兩相流動達到快速床狀態要求的爐膛最低高度不能低於15m，導致低於35t/h容量的鍋爐採用循環流化床並無明顯優勢，因而35t/h及以下容量採用鼓泡流化床燃燒更加合理。
我國在過去許多年中，建造了近3000台鼓泡流化床鍋爐（俗稱沸騰爐），雖然在燃燒劣質煤方面發揮了極大的作用，但普遍性能不佳。循環流化床鍋爐出現之後，借鑑循環流化床的經驗，對鼓泡流化床鍋爐進行了改進，取得了顯著進步。經過二十多年的自助研發，我國在循環流化床燃燒技術上取得了長足的進步，突破了國際上對我國的技術封鎖，通過系統深入的研究和廣泛的實踐，成功建立了我國自己的循環流化床鍋爐設計技術體系，開發了系列的循環流化床鍋爐設備，燃燒的燃料涵蓋無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、石油焦、煤矸石、煤泥、生物質、工業廢棄物、城市垃圾等，蒸汽參數從次中溫次中壓、中溫中壓、次高溫次高壓、高溫高壓、超高壓一次再熱、亞臨界甚至超臨界，容量涵蓋6MW到660MW。近年來，中國在循環流化床的節能、原始超低排放方面，又取得了國際關注的進步。通過流態重構，顯著的降低了循環流化床鍋爐的廠用電率、提高了可靠性，達到了相同容量煤粉爐的水平，並深度挖掘了循環流化床燃燒的低排放潛力，超越了對循環流化床燃燒的傳統認識，進一步促進了循環流化床鍋爐的健康發展。
