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探索流化床锅炉 - 结构和运行原理

流化床锅炉因其节约成本和减排能力而广泛应用于工业生产中。 这被认为是经济和环境上均有效的解决方案。

什么是流化床锅炉?

- 流化床锅炉是一种利用流化床燃烧过程有效利用工业生产热量的技术。 它被用作减排系统,在高压条件下运行,燃烧各种燃料,包括煤炭、废物和生物质。 这种类型的锅炉被称为流化床锅炉,因为固体层和燃料颗粒在燃烧室内达到流化状态,表现出类似于液体沸腾的特性。

- 根据研究,与仅燃烧化石燃料的传统锅炉相比,流化床锅炉的二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫和其他排放量显着降低。 这使其成为一种高效且环保的方法。

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流化床锅炉的分类

- AFBC(常压流化床燃烧):鼓泡流化床锅炉。

- CFBC(循环流化床燃烧):循环流化床锅炉,是鼓泡流化床的高速变体,速度高达 4-6 m/s。

- PFBC(加压流化床锅炉):加压流化床锅炉的一种特殊变型,整个锅炉在高压下运行,压力约为 16kg/cm2。

流化床锅炉的组件

- 燃料供给系统:它包括将燃料输送到燃烧室的输送机、螺杆和供给器。 此外,燃烧室内的传感器监测和控制燃料供应和锅炉效率。

- 燃烧室:燃烧室包含形成流化床的固体层(通常由沙子、炉渣、石灰石、煤或白云石组成)。 当气压增加时,该床会膨胀,形成流化层以促进燃烧过程。

- 送风系统:该系统由风扇和鼓风机组成,包括主风扇和辅助风扇。 一次风机通过使空气通过空气预热器并将其分配到燃烧室的底部来预热流化床。 分配板上的各种喷嘴将空气均匀地分布在燃烧床上。 二次风机提供额外的氧气以提高燃烧效率。

- 空气预热器:这一关键部件安装在流化床锅炉内,以最大限度地利用烟气中的热量,使燃料更容易点燃。 它有助于节省燃料并降低锅炉的运行成本。

- 灰渣处理系统:流化床锅炉通常会产生气体和固体废物。 气态废物包括硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳和其他排放物,它们在释放到环境中之前具有很大的密度。 因此,流化床锅炉优先安装废气处理设备。 固体废物由燃料燃烧产生的灰烬组成。 除灰系统包括旋风分离器、布袋除尘器、静电除尘器、湿式洗涤器、气体处理设备等。 这些系统确保排放符合环境标准,并最大限度地减少进入锅炉尾部的灰烬。

- 蒸汽发生系统:包括水冷壁、蒸汽管道、过热器、再热器、省煤器等重要部件。 水循环由给水箱、下降的落水管维持,然后被加热以产生蒸汽。 蒸汽通过蒸汽轮机用于各种工业过程或发电。

- 安全控制系统:流化床锅炉配备自动控制技术和软件来监视和控制锅炉的运行,确保安全高效的运行。

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流化床锅炉的运行原理

- 燃料通过输送系统输送到燃烧室,燃料量由供料系统的运行速度调节。

- 水被供应到流化床锅炉并储存在水箱中。 然后通过水管网络将其泵入流化床。

- 在燃烧室内,固体颗粒(燃料、灰分、炉渣)开始漂浮并达到流化状态,类似于液体沸腾。 燃烧之前,一股初级空气从燃烧室底部进入燃烧室,显着提高燃烧室的温度。

- 通过向燃烧室供应空气,燃烧过程会减小燃料颗粒的尺寸,并将其与炉渣和沙子层混合。 这形成流化床或燃料垫。

- 此过程中产生的热量被转移到加热水以产生蒸汽的管道网络。 然后,该蒸汽用于各种工业过程或发电。

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流化床锅炉的优点和缺点

- 优点:

  • 流化床锅炉可以燃烧各种类型的燃料,包括化石燃料、生物质、生活垃圾和工业垃圾,从而节省成本。
  • 他们有效地利用燃料来实现最佳锅炉性能。
  • 单个燃烧室内可以使用多种燃料,从而在不改变锅炉结构的情况下实现灵活性。
  • 流化床锅炉采用工业标准过滤器,减少粉尘排放,除尘率高达 99%。 排放量极低,通常在 100-120 mg/Nm3 之间。
  • 这些锅炉在低于 900°C 的温度下运行,作为有效的减排系统,无需昂贵的排放控制设备,同时满足环境标准。
  • 它们在燃烧室内的蒸汽管中没有炉渣沉积,并且管子表面浸没在流化床中,减少了锅炉后面的传热表面上的灰烬堆积。
  • 流化床锅炉使用寿命长且耐用,维护和维修成本低。

- 缺点:

  • 当燃烧煤炭和其他固体燃料时,石灰石含量高的流化床锅炉可能需要换热管束以防止过热。 由于持续磨损,这些束的耐用性往往较低。
  • 流化床锅炉中使用的高压风机需要消耗大量能量来维持高气压。
  • 通过锅炉本体向环境损失的热量导致热能的大量损失。
  • 尽管有袋式过滤器,但燃烧固体燃料的流化床锅炉可能无法完全消除排放,导致锅炉后面的炉渣堆积。

流化床锅炉的应用

- 流化床锅炉广泛应用于需要蒸汽、热力和电力的各个工业部门。

- 它们应用于食品加工、造纸厂、纺织、制药等行业,使企业节省高达 80% 的燃料成本。

- 在发电领域,流化床锅炉用于产生高能蒸汽流,使涡轮机旋转来发电。

提奥·杜伊·顺海

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