1、流化床運行現(xiàn)狀作者目錄1、流化床的定義和現(xiàn)象2、特性和分類3、流化床技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展歷史4、CFB鍋爐5、前景與前沿1.1流態(tài)化 流態(tài)化：大風將沙塵揚起，形成沙塵天氣和沙塵暴，河水攜帶泥沙，形成水土流失，最早用于糧食干燥，輸運和石化,冶金等領(lǐng)域。 流態(tài)化的定義 當氣體或液體以一定的速度流過固體顆粒層，并且氣體或液體對固體顆粒產(chǎn)生的作用力與固體顆粒所受的其他外力相平衡時，固體顆粒層會出現(xiàn)類似于液體狀態(tài)的現(xiàn)象或者當固體顆粒群與氣體或液體接觸時轉(zhuǎn)變成類似流體狀態(tài)，這種操作狀態(tài)成為流態(tài)化。 流態(tài)化現(xiàn)象 當氣體或液體以一定的速度向上流過固體顆粒層時，固體顆粒層呈現(xiàn)出類似于液體狀態(tài)的現(xiàn)象。5散式流化態(tài)顆粒均

2、勻地分布在整個流化床內(nèi)且隨著流速增加床層均勻膨脹，床內(nèi)孔隙率均勻增加，床層上界面平穩(wěn)，壓降穩(wěn)定、波動很小。因此，散式流化態(tài)是較理想的流化狀態(tài)。一般流-固兩相密度差較小的體系呈現(xiàn)散式流態(tài)化特征，如液-固流化床。 聚式流化態(tài)顆粒在床層的分布不均勻，床層呈現(xiàn)兩相結(jié)構(gòu)：一相是顆粒濃度與空隙率分布較為均勻且接近初始流態(tài)化狀態(tài)的連續(xù)相，稱為乳化相；另一相則是以氣泡形式夾帶少量顆粒穿過床層向上運動的不連續(xù)的氣泡相，因此又稱為鼓泡流態(tài)化。 2.1流化床的性質(zhì)充分流態(tài)化的床層表現(xiàn)出類似于液體的性質(zhì)。1.密度比床層平均密度小的流體可以懸浮在床面上；2.床面保持水平；床層服從流體靜力學關(guān)系即高度差為L的兩截面的壓差

3、p=gL ；3.顆粒具有與液體類似的流動性，可以從器壁的小孔噴出；4.兩個聯(lián)通的流化床能自行調(diào)整床層上表面使之在同一水平面上。 上述性質(zhì)使得流化床內(nèi)顆粒物料的加工可以像流體一樣連續(xù)進出料，并且由于顆粒充分混合，床層溫度、濃度均勻使床層具有獨特的優(yōu)點得以廣泛的應(yīng)用 2.3流化床的形成過程圖2-6 不同氣流速度下固體顆粒床層的流動狀態(tài)2.4流化床的分類 流化床的種類有： 最小流化床， 鼓泡流化床， 騰涌流化床。2.5流化床的應(yīng)用早期：干燥（污泥等）；粉碎（超微氣流粉碎技術(shù)）（超微氣流粉碎機），燃燒脫硫，包衣，制粒（丸），混合，處理廢水。設(shè)備：循環(huán)流化床鍋爐,（振動）流化床干燥機，生物質(zhì)流化床（燃燒

4、，氣化）3.1發(fā)展歷史 1921年德國的Friz Winkler發(fā)明并成功的投入了流化床1938年，MIT發(fā)明了快速流化床，1942年美國某石油公司在煉油廠投入了快速流化床。二戰(zhàn)期間，低速鼓泡流化床是流化床的主要形式。60年代末，循環(huán)流化床正式進入工業(yè)應(yīng)用階段。1971年，reh提出了循環(huán)流化床的流態(tài)圖，并描述了循環(huán)流態(tài)化的基本特征。1976年，yerushalmi等首次提出了快速流態(tài)化的概念。70年代的能源危機與80年代的環(huán)境保護推動了循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的發(fā)展。1977年，芬蘭運行了一臺CFB鍋爐的實驗裝置，燃用泥煤，廢紙屑，廢木，煤來產(chǎn)生蒸汽。1979年有了第一臺商業(yè)規(guī)模的CFB（5MW）

5、。1981年出現(xiàn)了20MW的CFB。1985年出現(xiàn)了270t/h 的CFB。1987年的420t/h 110MW的CFB。1995年250MW的CFB在法國電廠運行，標志著300MW以下的CFB技術(shù)成熟。3.2在生物方面的發(fā)展1973年美國Jeris Johns等人成功開發(fā)了厭氧生物流化床技術(shù)，用于去除BOD5和NH3-N的硝化處理，同年申請了專利。1975年，美國Ecolotrol公司開發(fā)了HY-FIO生物流化床工藝，用于廢水的二、三級處理。1984年，撫順石油研究所與石油六廠合作，采用射流曝氣三相流化床處理煉油廢水。近年來，國內(nèi)三相好氧生物流化床的研究發(fā)展較快，對一些新型的流化床，如內(nèi)循環(huán)

6、三相生物流化床、復(fù)合式生物流化床等工藝均做了一些研究。3.3在制藥工業(yè)應(yīng)用發(fā)展流化床技術(shù)最早應(yīng)用于干燥工業(yè)是1948年在美國多爾-奧列弗固體柳化裝置，而我國是在1958年以后開始應(yīng)用流化床技術(shù)，首先是在食鹽工業(yè)上應(yīng)用，繼后被廣泛應(yīng)用于化肥、顏料、塑料、制藥等方面，其中，其正真應(yīng)用在制藥工業(yè)是在1980年以后，那是只應(yīng)用在固體制劑的干燥。而今流化床技術(shù)在制藥工業(yè)已從單純的流化床干燥發(fā)展到流化床包衣、流化床制丸、流化床混合及流化床粉碎，特別是近年來延伸至流化床包衣、制粒（丸）功能，新功能與原傳統(tǒng)的制劑工藝相比體現(xiàn)出更多的優(yōu)勢。3.4.1生物質(zhì)的流化床燃燒 生物質(zhì)的流化床燃燒是一種先進的燃燒技術(shù),應(yīng)

7、用于生物質(zhì)燃燒上已獲得了成功。直接 燃燒由于其簡單、廉價等特點,在生物質(zhì)處理中占有重要的地位。直接燃燒的優(yōu)點是能迅速 并大幅減少可燃廢棄物的容積,徹底清除有害細菌和病毒,破壞毒性有機物,并回收熱能。3.4.2生物質(zhì)的流化床氣化 生物質(zhì)揮發(fā)組分高、炭的活性高、硫和灰的含量低,這些特性使其成為氣化理想的原料。 生物質(zhì)氣化是在高溫下部分氧化使其轉(zhuǎn)化為可燃性氣體（CO，CO2，H2、CH4以及富氫化合物）的的轉(zhuǎn)化過程。循環(huán)流化床氣化可以克服傳統(tǒng)的固定床氣化方法氣化效率低、生產(chǎn)強度較小,不適宜工業(yè)化大生產(chǎn)的缺點。 國內(nèi)電力發(fā)展火電裝機占74%，,絕大部分是燃煤機組,由此帶來嚴重的環(huán)境問題.年我國電力規(guī)模

8、繼續(xù)擴大，年底發(fā)電裝機容量達到億千瓦，較上年增長，年來年均增長。4.1循環(huán)流化床鍋爐 循環(huán)流化床是在鼓泡流化床燃燒技術(shù)發(fā)展起來的，增加了旋風分離器和灰渣返料裝置，床料在爐膛、高溫分離器和灰渣返料裝置之間產(chǎn)生循環(huán)流動?；驹砣剂弦淮物L回料閥回料風分離器煙氣 循環(huán)流化床鍋爐原理簡圖 1爐膛 2分離器 3尾部受熱面 4外置式換熱器 5二次風 6一次風 7水冷錐形閥 8石灰石 9燃料圖1 東鍋ALSTOM 300MW CFB 鍋爐示意圖外置式換熱器旋風分離器 凈化天然氣通過設(shè)備入口進入設(shè)備內(nèi)旋風分離區(qū)，當含雜質(zhì)氣體沿軸向進入旋風分離管后，氣流受導(dǎo)向葉片的導(dǎo)流作用而產(chǎn)生強烈旋轉(zhuǎn)，氣流沿筒體呈螺旋形向下

9、進入旋風筒體，密度大的液滴和塵粒在離心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋風管排塵口至設(shè)備底部儲液區(qū)，從設(shè)備底部的出液口流出。旋轉(zhuǎn)的氣流在筒體內(nèi)收縮向中心流動，向上形成二次渦流經(jīng)導(dǎo)氣管流至凈化天然氣室，再經(jīng)設(shè)備頂部出口流出。CFB原理4.2背景介紹CFB技術(shù)是世界上目前發(fā)展最快、商業(yè)化程度最高的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。我國引進大型CFB技術(shù)和設(shè)備并建設(shè)示范工程，不僅可以實現(xiàn)煤炭資源的充分合理利用，而且有利于提高我國電力和機械制造業(yè)整體技術(shù)水平和企業(yè)的自主研發(fā)能力、提高能源利用效率、控制污染保護環(huán)境，對于國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、建設(shè)創(chuàng)新型國家和、環(huán)境友好型社會有資源節(jié)約型著重要意義 國外C

10、FB鍋爐發(fā)展CFB在國外的發(fā)展舉例ALSTOM公司充分利用外置式換熱器的優(yōu)越性，主要致力于CFB鍋爐的大型化工作。通過大量的試驗研究工作，率先在世界上完成了大型化CFB鍋爐的開發(fā)應(yīng)用工作，其代表作就是艾米錄希電站（125MW）、Gardanne(Provence)電站(250MW)。 芬蘭奧斯龍(AHLSTROM)公司（后被美FW公司收購）也曾是一個重要的CFB鍋爐的制造商，它的鍋爐型式為Pyroflow型。它不采用帶外置式換熱器的設(shè)計方案。該公司應(yīng)用蒸汽旁通調(diào)節(jié)汽溫的技術(shù)，解決再熱蒸汽的調(diào)溫問題，即一部分再熱蒸汽直接進入低溫再熱器，而另一部分再熱蒸汽在兩級再熱器之間送入，來調(diào)節(jié)再熱汽溫，從而

11、避免了噴水調(diào)溫降低機組效率。 CFB在國外的發(fā)展舉例Foster Wheeler 公司是美國三大電站鍋爐制造商之一，它提出了汽冷式分離器和一體式返料換熱器技術(shù)。 2002年12月， FW為波蘭波蘭的Bedzin的 PKE 電廠提供一臺460 MW本生直管爐膛變壓超臨界CFB直流鍋爐(560C/580C, 275 bar） 2007年建成投產(chǎn)。這是世界上第一臺超臨界CFB鍋爐，也是容量最大的循環(huán)流化床鍋爐。 4.4 CFB鍋爐在國內(nèi)發(fā)展19801990年為第一階段，其間我國借用發(fā)展鼓泡床的經(jīng)驗開發(fā)了帶有飛灰循環(huán)、取消了密相區(qū)埋管的改進型鼓泡床鍋爐，容量在35t/h75t/h。由于沒有認識到循環(huán)流

12、化床鍋爐與鼓泡床鍋爐在流態(tài)上的差別，這批鍋爐存在嚴重的負荷不足和磨損問題。19902000年為第二階段，我國科技工作者開展了全面的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)基礎(chǔ)研究，基本上掌握了循環(huán)流化床流動、燃燒、傳熱的基本規(guī)律。應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計上，成功開發(fā)了75t/h220t/h蒸發(fā)量的國產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐，占據(jù)了我國熱電市場。20002005年為第三階段，其間為進入電力市場，通過四川高壩100MW等技術(shù)引進和自主開發(fā)，一大批135150MWe超高壓再熱循環(huán)流化床鍋爐投運。我國研究人員和工程界也通過實踐形成了系統(tǒng)的循環(huán)流化床燃燒理論體系和設(shè)計導(dǎo)則，該設(shè)計理論達到了世界先進水平。2005年之后為第四階段，其間發(fā)改委組織

13、引進了法國阿爾斯通全套300MWe亞臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，第一個示范在四川白馬（燃用無煙煤）取得了成功，隨即，采用同樣技術(shù)的云南紅河電廠、國電開原電廠和巡檢司電廠（燃用褐煤）以及秦皇島電廠（燃用煙煤）均成功運行。我國已經(jīng)形成了堅實的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計理論基礎(chǔ)，對引進技術(shù)的消化和再創(chuàng)新速度很快，引進技術(shù)投運不久，就針對其缺點，開發(fā)出性能先進、適合中國煤種特點的國產(chǎn)化300MWe亞臨界循環(huán)流化床鍋爐，而且由于國產(chǎn)技術(shù)的價格與性能優(yōu)勢，2008年后新訂貨的300MW循環(huán)流化床鍋爐幾乎均為國產(chǎn)技術(shù)。以哈鍋、東鍋和上鍋為代表的鍋爐制造企業(yè)也建立了大容量高參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐工裝設(shè)備體系，制造經(jīng)驗達到世界

14、一流。從100MW等級到300MW等級循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計制造水平上新臺階，運行水平大幅提高，設(shè)備可靠性大幅提升；節(jié)能環(huán)保性能大幅提升（供電煤耗降低10%，脫硫效率從90%上升至95%），資源綜合利用水平大幅提高。同時技貿(mào)結(jié)合引進技術(shù)建設(shè)白馬1300MW循環(huán)流化床機組示范工程起了關(guān)鍵作用，在節(jié)能環(huán)保、資源綜合利用和技術(shù)創(chuàng)新方面都起到了工程典范的作用。 CFB在國內(nèi)發(fā)展舉例80年代初，CFB開始研究，燃燒煤矸石的35T/H和130T/H的流化床鍋爐的投運使中國流化床鍋爐燃煤技術(shù)一度在國際上處于先進水平。1989年到1991年初，首批35到75T/H的CFB投入運行，但發(fā)展緩慢。在九十年代中后期得以

15、快速發(fā)展，1994年，兩臺50MW的CFB在大連化工廠投產(chǎn)。1996年從芬蘭引進了410T/H的CFB在內(nèi)江投產(chǎn)，外商獨資的鎮(zhèn)江紙業(yè)也引進投產(chǎn)幾臺410T/H和210T/H的CFB，白馬電廠引進了300MWCFB。CFB鍋爐的優(yōu)點1）.燃料適應(yīng)性廣 循環(huán)流化床鍋爐幾乎可以燃用一切種類的燃料并達到很高的燃燒效率。其中包括高灰分、高水分、低熱值的劣質(zhì)燃料，如泥煤、褐煤、油頁巖、爐渣、木屑、洗煤廠的煤泥、洗矸、煤礦的煤矸石等以及難于點燃和燃盡的低揮發(fā)分燃料，如貧煤、無煙煤、石油焦和焦巖等。因煤質(zhì)變化對鍋爐燃燒及帶負荷影響較小，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，對劣質(zhì)煤資源的利用具有深遠的意義。CFB鍋爐的優(yōu)

16、點2）.負荷調(diào)節(jié)性能好，負荷調(diào)節(jié)幅度大 循環(huán)流化床鍋爐在運行中負荷的調(diào)節(jié)范圍可從100%30%，在30%的負荷時不需要投油助燃，燃燒十分穩(wěn)定。該優(yōu)點十分利于電網(wǎng)的調(diào)峰，對水電資源十分豐富的電網(wǎng)有著重要意義。CFB鍋爐的優(yōu)點3）.環(huán)保指標優(yōu)越循環(huán)流化床鍋爐正常運行時床溫控制在850950，同時根據(jù)燃煤特性以一定的Ca/S向爐內(nèi)加入石灰石粉作為脫硫劑，在燃燒的過程中脫去燃燒生成的SO2，而石灰石粉在 850950范圍內(nèi)脫硫效率最高，所以循環(huán)流化床鍋爐采用850950燃燒溫度可以達到較高的脫硫效率。同時循環(huán)流化床在850950燃燒溫度下能有效地抑制熱反應(yīng)型NOx的生成，再加上采用了分級燃燒方式送入二

17、次風，又有效地控制了燃料型NOx的生成。CFB鍋爐的不足磨耗較嚴重 1鍋爐器件的磨耗 2耐火耐磨層磨耗、出現(xiàn)裂縫和剝離 3循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面的磨耗 4循環(huán)流化床鍋爐的中心器件風帽CFB鍋爐的不足其他 循環(huán)流化床鍋爐風機電耗大、煙風道阻力高，電耗大，噪音高，震蕩大。點火開始工作時間長。循環(huán)流化床鍋爐對燃燒材料適合性廣，但對燃煤粒徑要求嚴明。N2O 生成量較煤粉爐高。運行保護花銷較高，運行周期短。循環(huán)流化床鍋爐成功實現(xiàn)半自動化扼制困難程度大。 CFB的發(fā)展前景 磁流化床利用外加磁場調(diào)節(jié)、控制床內(nèi)的氣固兩相流動，可以實現(xiàn)鼓泡流化到穩(wěn)定流化的轉(zhuǎn)變，在磁穩(wěn)流化狀態(tài)下，流化床具有無氣體短路、氣固接觸

18、好、床層壓降小、流通截面大等優(yōu)點，彌補了常規(guī)流化床的不足，有望在環(huán)境保護、分離吸附、生物與化學反應(yīng)等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用 5.1磁流化床5.2向超臨界進發(fā)促進節(jié)能減排循環(huán)流化床燃燒技術(shù)已經(jīng)證明在劣質(zhì)煤燃燒、資源綜合利用和污染控制成本方面具有優(yōu)勢。然而進入電力市場后，其發(fā)電效率與我國迅速發(fā)展的大容量、超臨界參數(shù)煤粉爐相比尚有不足。提高蒸汽參數(shù)是提高發(fā)電效率的最有效途徑。類型壓強/MPa溫度/供電效率高壓8.8353530.03%超高壓12.753532.16%亞臨界16.3535/53737.12%超臨界24.3540/56040.95%大型電廠普遍采用的煤粉燃燒鍋爐就是沿著中壓高壓超高壓亞臨界超臨界這一條路發(fā)展的。因此容量向30萬千瓦以上、參數(shù)向超臨界轉(zhuǎn)化是循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。目前我國首臺超臨界循環(huán)流化床鍋爐將使鍋爐的可用率達到92%，電廠設(shè)計效率達到43.2%。同時將煙氣NOX排放濃度控制在160mg/Nm3以下，煙氣二氧化硫排放濃度控制在380mg/Nm3以下，脫硫效率達到96.7%。降低單位千瓦時的發(fā)電煤耗，減少二氧化碳排放，良好的節(jié)能減排效果將在白馬60萬千瓦流化床示范工程中得到展示?？傊?，發(fā)展高效環(huán)保的超臨界大型循環(huán)流化床技術(shù)符合我國國情，是我國潔凈煤技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。5.3CFB發(fā)展方向一：大型化、 超臨界方向目前，國際上認為超臨界循環(huán)