論循環流化床鍋爐的循環倍率

　　論循環流化床鍋爐的循環倍率顧亞平西安交通大學熱能工程系，西安710049前提文章闡述循環流化床鍋爐循環倍率的概念1循環倍率關系式的推導分析及其應用。介紹作者提出的。8鍋爐循環系統的物理模型及由此導得的以給煤為基準的開循環倍率關系式及以隨煤進入循環系統的固體質量為標準的1循環倍率關系式，并作進步分析。將1循環倍率關系式與近年來普遍應用的=；JパlW簡化關系式作比較呈現出尤關系式的正確性D循環倍率關系式if或尤從理論上揭CFB鍋爐循環物料量建立和維持的基本規律，為分析循環系統奠定了理論基礎，對循環系統的設計運行有重大指導意義口0刖目我國的循環流化床鍋爐經過了較長時間的開發性發展階段，期間有相當些投運的循環流化床鍋爐存在這樣那樣的問，如鍋爐負荷偏低，爐膛溫度工況不理想，爐膛上下溫差過大，飛灰與飛灰含碳量偏大等等，雖致力于解決，但收效不甚顯著，其原因在于這些問并不是孤立遍性，雖從定性角度可對循環系統分析，但在理解程度上和設計意上確有著較多的差別，因此出現較多的問，基本的特征是偏離設計值較遠。主要原因在于先前尚無確定系統循環物料量物理模型及從模型出發導得的循環倍率關系式及其應用，從理論上探討，8鍋爐工作原理。

　　1對循環系統的要求眾所周知，循環系統是由多個部件串連組成得多。個確定的循環系統實際上要滿足流動燃燒傳熱固體物料循環的綜合要求。設想，在分別作流動燃燒傳熱物料循環設計時，最后上分析循環系統的規律。，即循環流化床的基本特征是具有固體物料進行循環燃燒的循環系統，鍋爐在指定的運行工況下連續可靠地運行則需保持系統在流動燃燒傳熱各方面協調統，其共同的必要條件是要能準確確定系統的循環物料量1.因此，首先需探求系統循環物料量的建立和維持的規律。

　　2關于循環倍率的概念系統循環物料量可用循環培率。在循環流化床鍋爐中的循環倍率通常有兩種定義，種定義為循環入爐內的固體物料量與系統給煤量顧亞平1945男。副教授從事氣固兩相流與燃燒循環流化床鍋爐的教學與研究工作719942014ChinaAcademicJoumalElectronic與隨進入爐膛的給煤次上升直接進入分離器非常重要的參數，設計中確定系統所需的動力，維持燃燒所需的溫度，通過熱平衡進行傳熱設計確定布置受熱面等等均需預先知道系統的循環倍率。在，8鍋爐開發研制過程中并沒有循環倍率定性定量的解析式，無法或者難于估計循環倍率。08系統的設計處于分散的無序狀態，對于循環倍率多依賴于設計者的經驗性判斷。因而有些08鍋爐投運后出現諸多問，偏離設計值較遠。

　　通常人們普遍認為，循環倍率的影響因素是十分復雜的。它與組成系統的分離器立管回料器爐膛等部件，燃煤特性主要是煤種顆粒度及其分布爐膛結構運行參數等許多方面的幾十個因素都有關系。我們采用物理模型加經驗處理的方法使問得以簡化。

　　4循環流化床鍋爐的循環倍率關系式i 308鍋爐循環系統的物理模型，8鍋爐的循環系統通常由爐膛分離器立管回料器等部件構成。此系統將飛出爐膛的較粗的可燃的固體顆粒通過分離器捕集下來經立管回料器回送入爐膛。燃煤進入爐膛后，其中部分在密相區燃燒；另部分隨氣流向上并進入分離器，經分離器分離下來的物料通過回料器回送入爐膛實施循環燃燒。我們將，8鍋爐的燃燒看作般鍋爐的次燃燒和系統的循環燃燒疊加。在爐膛中的燃燒沿爐膛高度可分為密相區的燃燒和稀相區的燃燒。進入分離器的物料有隨燃煤次上升直接進入分離器的部分及循環物料兩部分，循環物料要考慮經過爐膛時的燃燒減重。燃燒所需的空氣進入鍋爐，生成的煙氣從爐膛經分離器離開循環系統。對于循環系統來說，穩定狀態下，始終有循環物料量在系統內流動，從分離器逸出的飛灰將由進入系統的燃煤次上升進入分離器的部分扣除循環燃燒減重所得的質量得到補充，系統將處于周而復始的循環運行狀態。這就是我們所討論的，8鍋爐循環系統的物理模型。其系統原理1.顯然，該模型具有真實客觀物理概念清晰公式推導前提1討論針對某實際確定的系統，即組成系統的各部件，爐膨分離器立管回料器等確定；2運行工況確定，即循環系統處于某實際存在的工況下，爐膛流化速度燃煤，燃煤顆粒及分布，鍋爐運行參數等確定；3系統及運行工況保持穩定。因此，系統滿足質量平衡條件熱量平衡條件，也滿足當時的動力條件。對于上述確定的系統在穩定工況下所具有的循環倍率為R以系統給煤量為基準的循環倍率；K以給煤進入爐膛后直接上升進入循環系統即分離器的固體質量為基準的循環倍率；afm燃煤進入爐膛次上升直接進入分離器的相對于給煤的質量份額；lxh循環物料相對于給煤質量的循環燃燒質量份額；n分離器的分離效率。

　　從密相區排出的爐渣份額；假想的在密相區燃燒磨細后離開循環系統的飛灰份額；相應于3質量連同循環物料參與循4.1循環倍率關系式的分析循環倍率關系式12將與循環倍率有關的諸因素通過建立物理模型歸結為屯，41這3個因素的影響，從理論上概括了08鍋爐循環物料量建立和維持的基本原理，科學而簡便地揭了其內在的規律。循環倍率關系式集中反映了循環倍率開或在循環系統出口主要受分離器性能的影響，在循環系統進口受給煤包括脫硫齊們主要是給煤顆粒度及其分布給煤種類等的影響，在系統內的爐膛中主要受流化速度纟爐膛結構的影響。

　　3為文章作者在改爐實踐和調試中，經過理論分析總結而設計出來的經驗性系數，在系統運行中3013這兩個系數是客觀存在的。3主要與流化速度爐膛結構和燃煤的種類燃煤特性及燃煤的顆粒特性顆粒度及顆粒度分布有關，是新煤參與循環的質量份額，其作用是補充循環的物料。

　　1反映循環燃燒特征，是實施循環燃燒的效果。在系統確定煤種及其煤顆粒特性確定運行工況確定并保持穩定的情況下，這兩個系數是十分穩定由式1可知，系統循環倍率開或幻與313有關，系統循環物料量的積累和得以維持依賴73.。3.是循環倍率7的源泉。

　　分離器對循環倍率的建立循環倍率的大小起著關鍵和保證的作用，其分離效率，對循環倍率開的影響高度顯著，式1為循環系統分離器的選配提供了依據和指。這樣，1是反映燃燒性能的主要參數，主要受開或幻的影響。因此，7或幻主要根據燃燒性能的要求即來確定的。

　　如果，8循環系統經確定，即爐膛分離器燃煤及其特性等確定，運行參數等也確定且穩定，則系統在某確定工況下的循環倍率隨之按上述關系式被確定。開或幻的大小將反映該系統的基本特性，因而是個特征值，可用作系統的描述。

　　還須指出，循環倍率關系式以物理模型為基礎，如果所述模型合理，則式子所反應的影響關系及其結果準確性是不容置疑的。某系統實際存在的循環倍率開值已經完整地達了，8系統在定的動力條件燃燒和傳熱條件下的綜合結果，其中3.13均不系統在該情況下的實際數值，也就是式中有關參數須具有物理意義。可根據專業知識和實際經驗作定性定量關系式對于，8循環系統是普遍適用的，不僅適用于典型的流化速度較高的，8系統，也適用于流化速度較低的鼓泡床采用飛灰回燃的，8系統。

　　3是進入循環系統的固體物料量，可以根據燃煤顆粒特性和爐膛中氣體流化速度經驗地確定，隨著技術的發展和進步總結經驗，準確度還會提高。此外，還可根據灰平衡方程經驗地確定，對循環系統的體系而言，進入循環系統的3質量的物料，在數量上部分補充系統的循環燃燒量，另部分補充從系統逸出的飛灰量。

　　如系統處于穩定狀態，則有，環燃燒所產生的循環飛灰份額。利用經測定后可求得的來確定13，并且可看出和3是等價的。在數值上般3相對13較大，可減小誤差。或者可避免計算1而直接從循環飛灰量3.3100 13的數值估計系統循環倍率，4.3循環倍率8的估計3，4需正確估計和認真選擇，以提高循環倍率估計值的準確性。將3個參數的誤差限制在定范圍內，則開不會引起很大的誤差。由于循環倍率這參數對于，8鍋爐是至關重要的，確定系統循環倍率需要留有可靠的余地，且燃煤種類與燃煤特性運行工況均有較大的變化幅度，確定開或幻應考慮到可能的最不利情況。因此式子的誤差已經顯得并不十分重要。重要的是式子的嚴密性和客觀規律性，而上述關系式是滿足這條的。

　　因此，上述關系式完全可供理論分析和工程應用。

　　為達到理想的燃燒效率，系統必須具有足夠高的循環倍率，循環系統的燃燒性能13或3，成為考核循環倍率的檢驗性指標。通常，要求具有97以上的燃燒效率是08鍋爐起碼的要求，在這種情況下，系統對分離器的要求已經很苛刻，確定循環倍率數值的問便轉為對分離器的正確選型和結構設計的問，即保證分離器的優良性能就能保證系統有足夠的循環倍率，只需循環倍率5兩種定義循環倍率關系式的比較5.1循環倍率關系式適用場合顯然，幻盾環倍率關系式以進入系統的固體質量為基準，具有相對循環倍率的意義，可形象地循環燃燒的概念。對于兩個相同的系統包括同個系統在同樣的條件下或存在某些不大差別條件下基準變化不太大其值具有可比性，尤其可分析比較兩個相同的系統在同樣開循環倍率關系式以給煤為基準，此基準不隨系統爐膛結構燃煤顆粒特性而變化，因而相對較為穩定。通常，在比較兩個不同的系統時，應采用朽盾環倍率關系式，在比較兩個相同的系統時也可以采用開循環倍率關系式作比較。

　　5.2尤循環倍率關系式與簡化式的比較近年來，些文章引用=1745的簡化關系式或者列出其與，的計算。反映了循環倍率與分離器分離效率間的關系，在分析對的影響時有用。由于，也是強烈地依賴于分離器所處理的物料的特性，是不能隨意取值反映了循環倍率與分離器分離效率間的單因素關系，未考慮系統進口條件及燃燒條件。實際上與燃煤特性爐膛結構特性循環物料的循環燃燒情況密切相關，而式中未能反映這些因素的影響，顯然與實際情況不相符合。因此，在應用中勢必存在局限性。相比之下，上述關系式正確的，作者認為應采用12式分析循環系統。根據筆者提出的物理模型，上述簡化相比較得出，=1應為印1=0時的臨界值對于實際的系統臨界的，值應是十分苛刻的，應采用臨界的分離器效率叫分析也就是說，用實際上低于臨界值的，值估計循環倍率時將偏于危險，使估計的循環倍率高于實際值。

　　可，簡化近似式與5精確式相去甚遠。

　　6循環倍率關系式的應用循環倍率關系式的導得，首先從理論上揭了，8鍋爐循環系統的基本規律，指明了系統循環量的影響因素及影響程度，為理論上分析循環系統奠定了基礎和提供了根本的方法。使循環系統的設計和運行有了可靠的依據。

　　1利用循環倍率關系式作為設計準則進行循環系統的方案設計6.

　　根據關系式，的規律設計和選配系統有關設備，如分離器立管回料器爐膛等使系統有關部件設計能按照可靠的循環倍率設計，可以避免出現系統設備間不匹配的問。

　　根據關系式，的規律來確定燃煤的顆粒度和顆粒度分布，設計好燃煤的預處理系統，以免出現鍋爐投運后煤的顆粒特性不理想而不得不改變燃煤預處理系統。

　　根據關系式，的規律進行鍋爐循環系統吸收定的熱量并保持正常的爐膛溫度。

　　另外，循環倍率關系式還能用來進行系統的燃燒設計和動力設計。依靠關系式指的規律確定爐膛結構，爐膛流化速度，選配合適的動力，保證在各種指定負荷下具有正常的燃燒溫度。總之，循環倍率關系式在系統設計和運行中起著橋梁和紐帶的作用，可以作為個設計準則來指導和統領整個，8鍋爐循環系統的設計尤其是作個別部件設計前的方案設計。

　　2根據關系式揭的規律對08鍋爐運行中出現的問進行診斷和理論分析，確定有針對性的改進措施或者改造方案，可以收到事半功倍的效果。

　　7結論08鍋爐循環系統的物理模型可歸結為0即鍋爐的基本特征是有個循環系統，燃煤進入爐膛后部分先進入爐膛上部的稀相區繼而進入分離器，進入循環系統的物料由隨煤次上升進入和循環物料上升進入分離器的兩股物料流組成，經分離器分離下來的物料循環進入爐膛實施循環燃燒。爐膛中的燃燒可看作由燃煤的次燃燒與循環燃燒兩部分組成。

　　環倍率的影響。是對循環系統客觀規律的種發現和創造性歸納。

　　采用與7關系式相同的物理模型導得了以隨煤次上升進入循環系統的固體物料為基準的尤循環倍率關系式實質上與開關系式樣揭了循環系統的基本規律，系統循環倍率受36，13±的影響，可作為循環系統工作原理的描述。具有理論和工程實際意義。有關文獻采用循環倍率與分器效率，間簡化的關系式1來分析循環系統，會產生相當大的偏差，原因是忽略了循環燃燒減量而不符合物理現象。