流化床水泥窑

作者：陈 敏 国家建筑材料工业局 1 概述

最近有机会随国家计委代表团到日本考察煤炭综合利用工作。在日方的安排下,我们参观了在日本枥木县的住友大阪水泥工厂的流化床水泥烧成炉试验装置。这是一种新型水泥生产方法,在我国虽有人进行过探索,但未见成功的报导。日本这套装置虽然仍是试验装置,但已有相当规模,据日方介绍能较长时间运行,运行参数稳定,产品质量很高,热耗也较低。现将我们在参观中了解到的情况作一介绍,以便对我国水泥工业的发展,提供有益的启示。

日本流化床水泥烧成试验装置是由日本煤炭综合利用协会和日本水泥协会共同进行研究的。由日本通产省资源能源厅于1986年开始立项给以财政拨款开展研究课题。试验在日本枥木县大阪水泥工厂进行,1986～1993年进行了初期试验,完成了日产20t试验装置的初步试验工作。1995年又在该试验基础上进行了半工业化试验。由日本川崎重工株式会社制造了试验设备,建立了一座日产200t熟料生产能力的水泥流化床生产装置。两个协会和水泥工厂的试验人员正在进行工业化生产的试验。并准备在1997年建成日产2000t熟料生产能力的大型工业化生产装置。

日本国开展流化床水泥烧成试验的目的是: 开发高效

燃烧特性对循环流化床燃烧效率的影响

摘要：循环流化床锅炉技术是近年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧技术，

由于具有燃烧适应性广、负荷调节范围宽、脱硫效果好、运行成本低等优点,目前已得到广泛运用。其燃烧的基本机理是物料在流化状态下进行燃烧，粒径大的粒子在燃烧室下部燃烧，粒径小的粒子在燃烧室上部燃烧，被吹出燃烧室的未被燃尽的飞灰粒子在各种分离器的收集下返回炉内循环燃烧。燃煤的结构特性，挥发份含量，发热量，灰熔点等对流化床燃烧均会带来影响。对此本文将着重介绍。

关键词：循环流化床；燃烧效率；煤种；挥发份含量；粒径；灰熔点

(一)燃煤特性的影响

燃煤按照煤化程度可分为无烟煤、烟煤、褐煤等。无烟煤煤化程度最高，抗粉碎性能 高，燃烧时不易着火，化学反应性弱；褐煤煤化程度最低，是最低品位的煤，含水分大，比 较松散，易于粉碎；烟煤的煤化程度及抗粉碎性能介于无烟煤和褐煤之间。燃煤还可以区分 为原煤与商品煤，原煤未经过洗选，一般粒度较大，含煤矸石、铁件、木块等杂质较多；而 供电厂燃烧的动力商品煤有洗混煤、洗中煤、煤泥、粉煤等，一般为洗选后的产物，其粒度 较小、 杂质少而含水分大。 另外燃煤中矿物含量对燃煤的物理特性也有较大的影响， 如高岭石、 水云石和蒙脱石等

流化床焚烧炉

由一个耐火材料为衬里的垂直容器和其中的惰性颗粒物（一般可采用硅砂）组成，空气由焚烧炉底部的通风装置进入炉内，垂直上升的气流吹动炉内的颗粒物，并使之处于流态化状态，具有流体的特性，因此称为流化床。流化床焚烧炉燃烧原理是借着砂介质的均匀传热与蓄热效果以达到完全燃烧的目的，由于介质之间所能提供的孔道狭小，无法接纳较大的颗粒，因此若是处理固体废弃物，必须先破碎成小颗粒，以利反应的进行。助燃空气多由底部送人，炉膛内可分为栅格区、气泡区、床表区及干舷区。向上的气流流速控制着颗粒流体化的程度，气流流速过大时会造成介质被上升气流带人空气污染控制系统，可外装一旋风集尘器将大颗粒的介质捕集再返送回炉膛内。空气污染控制系统通常只需装置静电集尘器或滤袋集尘器进行悬浮微粒的去除即可。在进料口加一些石灰粉或其他碱性物质，酸性气体可在流化床内直接去除，此为流化床的另一优点。

可用于处理废物的流化床形态有五种：气泡床、循环床、多重床、喷流床及压力床。前两种已经商业化，后三种尚在研究开发阶段。气泡床多用于处理城市废物及污泥，循环床多用于处理有害工业废物。气泡床是将不起反应的惰性介质（如石英砂）放人反应槽底部，借着风箱的送风（助燃空气）及燃烧器的点火，可以将介质逐

流态化喷洒造粒制取墙地砖坯料

一、前言：许多行业都用到造粒技术，如建筑陶瓷、肥料、制药、食品和冶金（冶金行业称为团块）等。造粒设备也有多种多样，如斜式转盘造粒机、转鼓造粒机、高速轴式造粒机、喷雾干燥造粒和流化床造粒等。目前用于墙地砖行业制取坯料的几乎全部是喷雾干燥塔。

据Chemical Engineering(1968)报道在陶瓷工业中已采用棒形造粒器，生产能力15t/h。在国内目前也有类似产品，称为增湿造粒机，生产能力2～3t/h。

1997年由清华大学参与开发的斜式转盘造粒机已在一些厂家替代了喷雾干燥造粒。与喷雾干燥造粒方法相比节约能量70～80%, 但其高度与喷雾干燥造粒塔相比降低的不多。其生产的颗粒的粒度分布、所含水分、流动性指数和空隙率均能满足墙地砖生产的要求。

流态化技术在开发初期就已知道可以在流化床中造粒和使粒径增大，但是，和其他过程相比，对颗粒形成机理的了解还不如像对化学反应过程了解的那么多。20世纪60～70年代多用于药物的造粒，如Pharm. Sci. (1971, 1972)所发表的”Batch production of pharmaceutical granulations in a fluidized bed”。

循环流化床锅炉复习题

1、循环流化床锅炉的基本特点是什么？

答：⑴ 低温的动力控制燃烧。其燃烧速度主要取决于化学反应速度，决定于温度水平。物理因素不再是控制燃烧的主导因素。

⑵ 高速度、高浓度、高通量的固体物料流态循环过程。循环流化床锅炉的所有燃烧都在这两种形式的循环运行中逐步完成的。

⑶ 高强度的热量、质量和动量的传递过程。循环流化床锅炉的热量主要靠高速度、高浓度、高通量的固体物料来回循环实现的，炉内的热量、质量和动量的传递和交换非常迅速，从而使整个炉膛内温度分布很均匀。

2、什么叫做动力燃烧？

答：当温度较低时，化学反应速度较慢，物理混合速度较快，燃烧速度取决于化学条件，即温度的高低，这种燃烧称为动力燃烧，或燃烧处于动力区。循环流化床锅炉的动力燃烧主要发生在以下情况下：

⑴ 启动过程中，由于此时床层温度较低，化学反应速度也较慢。 ⑵ 细颗粒的燃烧，此时扩散的阻力较小。 3、什么叫做扩散燃烧？

答：在扩散燃烧过程中，传质速度远低于化学反应速度。由于化学反应速度很快，传质速度较慢的氧量在刚到达焦碳外表面就被化学反应消耗。这种工况常见于大颗粒焦炭的燃烧。

4、什么叫做过渡燃烧？

答：在过渡燃烧中，化学反应速度与内部扩散速度相当，氧气在焦炭中的渗

新疆粤海投资股份有限公司

130t/h循环流化床蒸汽锅炉

技 术 协 议 书

新疆粤海投资股份有限公司 天津宝成机械制造股份有限公司

二0一一年八月十一日

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新疆粤海投资股份有限公司(需方)、天津宝成机械制造股份有限公司（供方）有关人员于2011年8月11日就新疆粤海投资股份有限公司130t/h循环流化床蒸汽锅炉的有关技术问题进行了友好、深入的讨论，达成如下技术协议，并作为供方锅炉设计的依据。

一、需方提供的锅炉设计原始资料 1、锅炉设计燃料：

名称 碳 氢 氧 氮 硫 灰分 水分 挥发分 低位发热量 符号 Car Har Oar Nar St.ar Aar Mt Vdaf Qnet.v.ar 单位 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ KJ/kg 数 值 设计煤种 46．55 3．06 6．11 0．86 1．94 32．48 9 38．5 17693 校核煤种 注：角标ar表示数据为收到基（即原应用基），daf表示为干燥基（即原可燃基）。

2、锅炉给水符合GB12145-1989《火力发电机组及蒸汽设备水汽质量标准》中的有关规定。 3、锅炉安装地区的自然环境条件 海拔高度

循环流化床锅炉FSSS逻辑定稿版(2009/10/21)－－－－1

一 MFT 动作条件 1、 手动跳闸

2、 床温大于990（2个硬点与炉膛上部14个床温测点 分4组4取2） 3、 总风量低低<> 4、 全燃料丧失（任意给煤机运行过或任意风道燃烧器运行过或任意床上油枪运行过。与所有给煤机停止，所有风道燃烧器停止，所有床上油枪停止） 5、 风道燃烧器未投运与床温小于600与给煤机运行（温度2个硬点与炉膛上部14个床温测点 分4组4取2）

6、 风道燃烧器两次点火失败（所有给煤机停止与无风道燃烧器运行与同侧风道燃烧器连续2次点火失败）（如果吹扫过则复位计数器） 7、 ＢＴ动作

8、 一次风量低于临界流化风量（2个硬点与左右侧一次风量的合减去定值（临界流化风量）3取2定值多少）

9、 炉膛压力高高，延时3秒（开关量）（3取2） 10、 炉膛压力低低，延时3秒（开关量）（3取2） 11、 汽包水位高三值+250mm（3取2）延时2秒 跳闸设备：

1、 切除给煤机。

2、 切除石灰石给料系统。（4个入炉快关罚，给料机，进气阀，吹堵阀） 3、 关闭风道油枪进油阀和回油阀。 4、 关闭

循环流化床秸秆生物质燃烧发电锅炉项目

中国科学院工程热物理研究所

一、项目的背景意义

随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却迅速地减少。因此，寻找一种可再生的替代能源，成为社会普遍关注的焦点。生物质能是一种理想的可再生能源，它来源广泛，每年都有大量的工业，农业及森林废弃物产出。在目前世界的能源消耗中，生物质能消耗占世界总能耗的14%，仅次于石油、煤炭和天然气，位居第四位。而在发展中国家，生物质能占较大的比重，达到50%以上。据统计全球生物质能占可再生能源资源35%,在可再生资源中位居首位。1996年的我国生物质产量(主要是农作物秸杆)7.05亿吨,而当年利用量不足30%，这说明我国生物质能的利用潜力还很大。利用生物质能发电是生物质利用的一种重要方式之一。瑞典和丹麦的大城市都是利用生物质，通过热电联产的方式进行区域集中供热的。生物质与化石燃料相比，具有以下优点：1、可再生性；2、低污染性：SOx、NOx排放浓度低；3、生物质作为燃料时，在生长周期内，对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应。我国对燃烧生物质发电的上网电价给予了充分的优惠，目前，燃烧生物质发电的上网电价为当地燃煤发电上网电价的基础之上增加0.25元/K

循环流化床锅炉技术问答

1、什么叫流态化？流化床？

答：固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的现象称为流态化。流化床是完成流态化的设备。

2、CFBB的工作过程？

答：燃煤首先被加工成一定粒度范围的宽筛分煤，然后由给煤机经给煤口送入循环流化床密相区进行燃烧，其中许多细颗粒物料将进入稀相区继续燃烧并有部分随烟气飞出炉膛。飞出炉膛的大部分细颗粒由固体物料分离器分离后经返料器送入炉膛，再继续燃烧。燃烧过程中产生的大量高温烟气经过热器、省煤器、空气预热器等受热面，进入除尘器进行除尘，最后由引风机排至烟囱进入大气。

3、CFBB有哪两个部分组成？

答：第一部分由炉膛（流化燃烧室）、气固分离设备（分离器）、固体物料再循环设备（返料装置返料器）和外置换热器（有些CFBB没有此设备）等组成，形成一个固体物料循环回路。第二部分为尾部受热面，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等。

4、气固分离器的主要作用及特点？

答：是将大量高温固体物料从气流中分离出来，送回燃烧室，保证燃料和脱硫剂多次循环反复燃烧和反应。

特点：（1）能够在高温情况下工作；（2）能够满足较高浓度载粒气流的分离；（3）具有低阻特性；（4）具有较高的分离效率；（5）与锅炉整体适应，结构紧凑。

5、返料装置的作

我国的电力工业是国民经济发展的基础产业，在我国，电力生产主要以燃煤火力发电为主，由于燃煤发电的直接污染较大，特别是SO2、NOX的排放。SO2的排放是造成酸雨的主要原因，为了通过炉内燃烧技术的改进，降低SO2、NOX排放量，我国从60年代开始对循环流化床锅炉进行研究，并在90年代以后和外国公司联合研究并取得了较大有发展，现在循环流化床锅炉已发展成熟并在全国广泛应用。流化床燃烧设备按流体动力特性分为鼓泡流化床和循环流化床，按工作条件分为常压和增压式流化床。循环流化床锅炉技术是一种新型的高效低污染清洁的燃烧技术，上世纪70年代的能源危机和越来越突出的环保问题使人们促进了这种燃烧技术的发展。现在大型循环流化床锅炉的主要炉型有三大流派，分别为：以德国Lurgi公司为代表的鲁奇型和以美国的Foster Wheeler 、芬兰的Alstorm公司（两者兼并）为代表的FW Pyroflow型和德国Babcock公司的Circofluid型。我国东方锅炉厂采用的是FW公司的Pyroflow型的改进型循环流化床锅炉。北京B＆W锅炉厂采用的是德国Babcock公司的架构和技术。哈尔滨锅炉厂有限责任公司(HBC)与美国PPC(奥斯龙技术)以及国内的科研单位合作也开