目象 序 前言 第一章循环流化床燃烧锅炉概述“………“… 第一节循环施化床燃烧技术………4 第二节循环施化床燃烧技术的基本工作原理… 第三节循环流化床燃烧技术的发展历史及现状“+ 第四节循环流化床燃烧技术的发展前景……… 第五节我国循环流化床燃烧技术的发展 第二章循环流化床燃烧中气固两相流的基本理论“ 第一节流态化理论…u M9 第二节循环流化床中气固两相流的流动……9 第三节气固两相流中的气固分离“ 第三章循环流化床锅炉中的传热、传质及燃烧……… 第一节循环流化床锅炉的物料平衡理论…7 第二节循环流化床燃烧室受热面换热系数的试验研究“““以另 第三节循环流化床锅炉传热计算口6 第四节循环流化床燃烧份额分布“6 第五节气固分离器…………“中78 第六节循环流化床锅炉设计基础 第四章循环流化床锅炉的污染控制… 第一节循环流化床燃烧中脱硫的机理“ 第二节循环流化床锅炉脱硫剂的研制及实践94 第三节脱硫灰渣的综合利用 以以的102 第四节循环流化床锅炉中氯氧化物的生成与控制 出的103
第五章循环流化床锅炉的数学模型 112 第一节概述 112 第二节循环流化床燃烧系统建模的特殊性及对策 113 第三节循环流化床数学模型的任务和基本原理 第四节小室模型简介 笫五节循环流化床主体模型 第六节循环流化床子模型 第七节循坏流化床主体模型的求解… 第八节循环流化床数学模型的整体结构及流程 第九节循环流化床数学模型的功能……… 第六章循环流化床锅炉动态模型及仿真 第节动态与静态数学模型的对比………… 第二节循环流化床动态过程分析 137 第节正常运行工况下的动态数学模型……… 138 第四节用于仿真培训装置研制的全τ况数学模型研究 第五节循环流化床动态数学模型计算结果示例………… 14 第七章循环流化床燃烧设备的设计与运行 144 第…节循环流化床锅炉的基本结构… 第二节大容循环流化床锅炉实践…… 165 第八章循环流化床锅炉的安装及运行 173 第一节循环流化床锅炉的安装要求 第二节循环流化床锅炉冷态特性试验… 第三节循环流化床锅炉的点火 第四节循环流化床锅炉的运行操作……… 第五节循环流化床锅炉辅助设备 第六节循环流化床锅炉热平衡测试… 第七节循环流化床锅炉运行事故分析 参考文献
第一章 循环流化床燃烧锅炉概述 第一节循环流化床燃烧技术 、能源与环境 我国是世界上最大的发展中国家,同时也是世界上最大的煤生产与消耗国。煤在我国一 次能源构成中占据着绝对主要的地位,见表1-1。由于自然条件的限制和历史发展的原因, 据预测,这种状况在相当长的时期内不会有实质性改变。 表11 中国一次能源消费构成统计和预测 消费总量 天然气 水电 年份 (陆标准煤 ) (垂) (每) (% 6.75 9 21.2 29 40 19 ,03 形62 166 2.1 12 198 3 8 250 65.0 8.0 sn 75 110 与其他一次能源(如石油,天然气,水力、地热、太阳能等)相比,煤是一种较“脏 的燃料,煤在燃烧过程中将产生大量的灰渣,粉尘、废水、SO2、NO,等废弃物,见表1-2 如未能妥善处理,将会严重干扰生态环境,甚至造成水久性的破坏,进而危害人类自身的生 存和发展
一章环落化压燃祸炉述 表12 燃料为天然气、石油和煤的典型100Mwe锅炉主要污染物比较 () 中 大然气 12N0 210 改革开放20多年来,我国经济高速发展,能源工业前进的步伐更快些。但在人民生活 水平日益提高的同时,环境污染亦达到了惊人的程度,生态环境严重患化我国的O2放 量居世界第,酸用区域已经蔓延到40%的国土面积,多数大城市的空气总悬浮颗粒浓度 超过世界卩生组织标准的十几倍甚至见十倍 导致我冈环境恶化的诸多因素中,煤的利用不当 hiya 电首当其冲在我因,煤土安用作燃料,见图1-1,且 多是未经洗选、分级等初级加1的原煤。与发达国家 相比,我国现有各类电站钢炉和工业锅炉在效率和排 放上差距相当大,它们是环境污染的主要根源之一 我国燃煤效率低、污染重的另一个重要原因在于大量 交通民甲 食小型低效率燃煤锅炉的存在。为了解决这些工业和民 用小型锅炉的“多,敬、乱、差”,建设一批区域性 图11年我国煤爽消费结构集中供热,供汽的清洁热电厂是十分必要的。利用先 进技术建设高参数,大容量的清洁燃煤(热)电厂 不但可以显著降低废弃物排放、满足充足的电力供应,还可以大量减少煤在工业和民用方面 的消耗,从而为保护环境作出更大贡献。目前,环境保护已成为世人的共识,在中国也开始 广受关注,深人人心。可持续发展是我国的基本国策,我们必须在保护环境、改善环境的条 件下让煤继续为我国的发展提供动力,依靠科学和技术,实现煤利用的高效和清洁。 清洁煤燃烧技术一循环流化床燃烧技术 煤炭利用和环境污染其实并非必然关联。国内外多年的工业应用和科学研究表明,在 定的经济技术条件下,煤的高效、清洁利用完全可以实现 燃料一般都含有硫分,我国的煤炭平均含硫量为0.9%。但硫在煤中的分布在空间上极 不均匀,其大致的趋势是南高北低,深层煤含硫高而浅层煤含硫低。 为降低燃煤造成的03排故量,国家环保局制13我国S0最 定和修订了一系列的法规和标准,如190年1月1 高允许排放浓度 日实施的新修订的《火电厂大气污染排放控制的标科量 1 准》就现定了90的最高排放标准,见表13,依据~m 该杯准,燃用含硫量超过1%的燃料的新建锅炉必须 安装脱硫装置才能达标。一般面言,燃煤脱硫技术可分为三大类:燃烧前处理、燃烧过程中 处理和燃烧后处理。其中燃烧前处理包括动力煤洗选加工,型煤加工,水煤浆技术等。应用 范围较广的是动力煤洗选加工,它主要指通过动力煤的流选和加工来降低煤中的灰分和硫 分。洗一般采用物理方法,这种技术对煤里面的有机硫没有处理能力。同时这种技术不是
第一节循环瓷化床燃烧技犬 彻底的脱硫,而是媒中的硫分在商品煤和选后洗中煤、洗矸屮的門分配。如耒洗中煤、洗矸 又被用来燃烧、那么依然会造成SO污染间题。燃烧后脱硫技术('脱巯技术)是以前世 界上控制燃煤排放SO2应用最广泛的技术,但釆用该技术的投资和运行费用均比较高:燃烧 过程中的脱硫技术主要是煤气化联合循环和流化床燃烧技术。在煤气化联合循环系统中,煤 先在’化炉屮生成燃料气之后送入燃气轮机系统燃烧。气化过程中.煤中的硫分通过与脱硫 剂反应闻被固定下来。但是煤气化联合循环投资很大且技术复杂、所以在我国的应用将是 个长期的过程。流化床燃烧技术包括鼓泡流化床锅炉、常压循环流化床锅炉和加压流化联 合循环流化床中煤和石灰石起给入炉膛,燃烧后煤屮的硫生成SO2、在燃娆过程中脱 硫剂反应面被固定,脱硫系统简单。在燃料适应性、燃烧效舉等方闻、循环流化床燃娆技术 比鼓泡流化床向前推进了步,在Ca/S比为2左占时就可以达到85%~90%的脱硫效率, 因而是种很有前途的技术。 这些高效清洁燃煤发电技术目前在国际上已投人使用或已基本成熟。从技术完备性和经 济适用性角度来看,煤气化联合循环和加压流化床联合循环近期都不可能在我国投入大规模 L业应用;煤粉炉加烟气脱硫在技术上最为成熟,国际上应用最广”,但山于净化技术成本过 高,在我国作商业性推广面临一些现实的困难;相比之下,循环流化床燃烧技术基本成熟 制造和运行成本都比较低,在保证高效燃烧的基础上能显著降低废弃物排放,可以满足目前 世界上最严格的环保标准。表14给出了各技术的投资、运行费用、技术现状的比较,从初 投资、运行成本、技术的可靠性及系统的复杂程度综合来看,循环流化床炉内脱硫是一个良 好的选择。 表14 典型脱硫技术的比较 投术措施 脱硫效率运行费用 命 总投资 过程 (% 元/SO2) (兀/sOh2) 存在问题 洗选脱硫 洗出物处現 燃前 民用型媒 40~50 09 脱硫效率低 工业型媒 燃中 循环床脱硫 技术及管理 法烟气脱硫 100~1600 700~2200 虎本高 应用于发电领域的常压循环流化床燃烧技术始于20世纪7年代末。作为一项尚效、低 成本的清洁燃烧技术,它具有以下优点 (1)燃烧效率高,接近或达到同容量煤粉炉的效率水平 (2)燃料适应性强,不仅可以燃用烟煤等优质煤,而且可燃用各种劣质燃料,如褐煤 贫煤、洗中煤、泥煤、矸石、石油焦、油页岩、废木屑,甚至I业废弃物和城市垃圾等 (3)负荷调节比宽,在25%额定负荷下仍能稳定燃烧 (4)负荷调节方便快捷,负荷连续变化速率可达(7%~12%)/min; (5)污染物排放少,低温燃烧及分级送风使NOx牛成量少,可用石灰石作脱硫添加剂, 低成本实现炉内脫硫 (6)灰渣便于综合利用 上述诸多优点使得循环流化床燃烧技术特别适合我国的国情。近20年来,世界各国有