流化床锅炉固硫研究分析论文

循环流化床锅炉原理是：循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展;国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起，已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。未来的几年将是循环流化床飞速发展的一个重要时期。

飞灰含碳量的影响因素及应采取的措施 影响循环流化床锅炉飞灰含碳量的主要因素如下： 1、 燃料特性的影响。循环流化床锅炉煤种适应性广，但对于已经设计成型的循环流化床锅炉，只能燃烧特定的煤种（即设计煤种）时才能达到较高的燃烧效率。由于煤的结构特性、挥发份含量、发热量、水分、灰份的影响，循环流化床锅炉的燃烧效率有很大差别。我国主要按煤的干燥无灰基挥发分含量对煤进行分类，按照挥发分含量由低到高的顺序将煤分成无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤等。挥发分含量的大小实际上反映了煤形成过程中碳化程度的高低，与煤的年龄密切相关。不同煤种本身的物理组成和化学特性决定了它们在燃烧后的飞灰具有不同的形态和特性。东南大学收集了山西大同烟煤、广西合山劣质烟煤和福建龙岩无烟煤等几种典型煤种在电站锅炉中燃烧生成的飞灰，制成样品，用扫描电镜进行了微结构分析。收到基灰发分含量为10%的广西合山劣质烟煤所生成的飞灰大部分是较密实的灰块，表面不光滑，没有熔融的玻璃体形态存在，大部分粒子的孔隙率都较小，仅有少数球状空心煤胞出现，但孔隙率也不大，壁面较厚，表面粗糙。该飞灰形态表明，该煤种燃尽率不高，取样分析其飞灰含碳量为10%左右。福建龙岩无烟煤挥发分含量较低，只有4%左右，属典型难燃煤种，表现为着火延迟、燃尽困难。虽然发热值高，燃烧时火焰温度可达1500℃以上，但燃尽率低，生成的球状煤胞中绝大多数为无孔或少孔，虽然也出现多孔薄壁球状煤胞，但数量极少。无孔或少孔的球状煤胞表面很光滑，有熔融的玻璃体形态存在，对燃尽是极为不利的。从煤粉锅炉种采取飞灰样，分析其含碳量在10%以上。山西大同烟煤飞灰中虽然也发现有极少部分少孔的密实球状煤胞，但绝大部分为多孔的疏松空心煤胞和骨质状疏松结构煤胞，这两种煤胞的孔隙率很大，这样就形成了很大的反映表面积，对煤粉的燃尽十分有利，因而这种烟煤的飞灰含碳量很低。 2、 入炉煤的粒径和水分的影响。颗粒过大，一方面床层流化不好，另一方面，碳粒总表面积减少，煤粒的扩散阻力大，导致反应面积小，延长了颗粒燃尽的时间，颗粒中心的碳粒无法燃尽而出现黑芯，降低了燃烧效率，同时造成循环灰量不足，稀相区燃烧不充分，出力下降。另外，大块沉积，流化不畅，局部结焦的可能性增大，排渣困难。颗粒过小，床层膨胀高，易燃烧，但是易造成烟气夹带，不能被分离器捕捉分离而逃逸出去的细颗粒多，对燃尽不利，飞灰含碳量高。通过实验发现：颗粒太小，由于煤粉在炉内停留时间过短，燃不尽，飞灰含碳量就大。相对而言，燃用优质煤，煤颗粒可粗些；燃用劣质煤，煤颗粒要细些。所以对于不同的煤质要调整二级破碎机的破碎能力来调整煤的粒度。煤中水分过大不仅降低床温，同时易造成输煤系统的堵塞，故对于水分高的煤进行掺烧。 3、 过量空气系数的影响。一次风作用是保证锅炉密相区料层的流化与燃烧，二次风则是补充密相区出口和稀相区的氧浓度。调整好一二次风的配比，有效地降低飞灰、灰渣含碳量，是保证锅炉经济燃烧的主要手段。运行中适当提高过量空气系数，增加燃烧区的氧浓度，有助于提高燃烧效率。但炉膛出口过量空气系数超过一定数值，将造成床温下降，炉膛温度下降，总燃烧效率将下降，风机电耗增大。所以在符合变化不大时，一次风量尽量稳定在一个较合适的数值上，少作调整，主要靠调整二次风比例来控制密相区出口和稀相区的氧浓度。一二次风的配比，与锅炉负荷、煤种等有关，通过进行燃烧调整试验可建立锅炉不同负荷与一二次风量配比的经验曲线或表格，供运行调整时参考。 4、 燃烧温度的影响。和煤粉锅炉炉膛温度高达1400~1500℃相比，循环流化床运行温度通常控制在850~900℃之间，属低温燃烧，在此条件下煤粒的本正燃烧速率低得多，加上流化床内颗粒粒径比煤粉炉内煤粉粗得多，所需的燃尽时间长得多。提高燃烧温度，飞灰含碳量低；相反，燃烧温度低，飞灰含碳量高。5、 分离器分离效率的影响。分离器分离效率高，切割粒径小，飞灰含碳量低；相反，分离器分离效率低，切割粒径大，飞灰含碳量高。经过20年的发展，目前我国循环流化床锅炉使用的高效分离器有三种：上排气高温旋风分离器、下排气中温旋风分离器和水冷方形分离器。 6、 飞灰再循环倍率的影响。飞灰再循环的合理选取要根据锅炉炉型、锅炉容量大小、对受热面和耐火内衬的磨损、燃煤种类、脱硫剂的利用率和负荷调节范围来确定。 7、 锅炉蒸发量的影响。锅炉蒸发量大，相应的燃烧室温度高，一次通过燃烧室燃烧的粒子（分离器收集不下来的粒子）燃烧时间长，燃尽度较高，飞灰含碳量低；相反，飞灰含碳量高。 8、 除尘灰再循环燃烧的影响。对难燃尽的无烟煤，采取分离灰循环燃烧之后，飞灰含碳量仍比较高。为了进一步降低飞灰含碳量，一个比较有效的措施是采用除尘灰再循环燃烧。德国一台循环流化床锅炉，当分离灰再循环倍率为10~15时，飞灰含碳量仍有23%左右。为了降低飞灰含碳量，采用了除尘灰再循环燃烧。当除尘灰再循环倍率为0.3时，飞灰含碳量降低到了10%左右；除尘灰再循环倍率为0.6时，飞灰含碳量降低到了4%。 3 结论 降低飞灰含碳量的措施有多种，应根据实际情况选择最经济最实用的措施。我厂四台循环流化床锅炉也存在飞灰含碳量高的问题，我们会借鉴前人的经验，尝试一些措施以降低飞灰含碳量。另外你可以去学校图书馆下载以下论文：《循环流化床锅炉飞灰特性研究》作 者： 原永涛 杨倩 齐立强 YUAN Yong-tao YANG Qian QI Li-qiang 作者单位： 华北电力大学,河北,保定,071003 刊 名： 锅炉技术 PKU 英文刊名： BOILER TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2006 37(3)会议论文《 循环流化床锅炉飞灰碳损失研究 》海峡两岸第二届热电联产汽电共生学术交流会2002，作者黎永.YamY Lee卿山.蒋吉军.王华 降低循环流化床锅炉飞灰含碳量的因素分析 [期刊论文] -煤炭转化2004(2)循环流化床锅炉飞灰碳损失研究��黎永1，岳光溪1，吕俊复1，Yam Y.Lee2，Baldur Eliasson2�(1.清华大学热能工程系，北京100084；2.Energy&Global Change Dept.,ABB Corporate Research Ltd.,Switzerland)��摘 要 针对中国5台燃烧硬煤的CFB锅炉的飞灰含碳量进行了详细研究，全面分析了煤质、分离器及运行条件对飞灰含碳量的影响，并通过一系列的现场热态测试和实验室实验对CFB锅炉碳燃尽机理进行了研究。研究发现焦碳燃烧过程中发生的爆裂、磨损等行为与煤种有关，对CFB锅炉飞灰碳燃尽有很大影响。在CFB锅炉燃烧过程中焦碳反应性会降低，那些原煤变质程度低、粒径较大的焦碳颗粒的反应性降低尤为明显。研究还发现，炉膛内的中心区域气固混和不均匀会大大增加飞灰含碳量。最后提出了如何减少飞灰碳损失的一些建议。 关键词 循环流化床锅炉飞灰含碳量分离器��1前言�� 循环流化床技术由于其煤种适应性和在低成本污染物排放控制等优点，已成为很有潜力的一种洁净煤技术。中国早在上个世纪八十年代即已开始发展CFB锅炉，至今已有超过100多台CFB锅炉运行。绝大多数小型CFB锅炉(35～130t/h)采用中国自己的技术，超过220t/h的CFB锅炉则是引进国外技术。一般认为，CFB锅炉具有很高的燃烧效率，但在中国，许多燃烧硬煤如烟煤和无烟煤以及废弃物等的CFB锅炉的实际飞灰含碳量很高，大大超过预测和设计值〔11〕。高飞灰含碳量使得CFB锅炉的市场竞争力下降。另外，锅炉飞灰可用作建筑材料，部分替代水泥或用于制造水泥，这是飞灰最具经济价值的应用。飞灰含碳量过高将限制其在水泥和建筑行业的应用〔9〕。含碳量很高的飞灰曾被用作燃料来制砖。但是这种季节性的砖生产只能部分消化源源不断地从CFB锅炉中排出的高含碳飞灰，并且近年来砖生产迅速减缩并被新建材替代。另一方面，飞灰填埋成本也在上长。因此处理CFB锅炉飞灰的最好办法是减少含碳量，使得建筑和水泥工业能够接受。�2部分中国CFB锅炉飞灰含碳量分析��尽管一台CFB锅炉可被设计用于燃烧几乎所有不同类型的固体燃料，但实际运行的CFB锅炉的飞灰含碳量远没有所设想的低。下面表1列举的5台实际运行锅炉的飞灰含碳量数据和相应运行工况，锅炉燃用煤种性质如表2所示。�3煤种和飞灰含碳量关系 表1的数据清晰地表明飞灰含碳量与煤质强烈相关。煤A为褐煤，煤B为无烟煤，煤C、煤D和煤E为低变质程烟煤。如果以干燥无灰基挥发分除以发热量所得的数值作为一个煤质指标，会发现飞灰含碳量和煤质之间明显的相关关系(如图1所示)。所以不同煤种在CFB锅炉中的焦碳燃尽是大不相同的。尽管炉膛温度比其它锅炉高，燃用无烟煤的锅炉B的飞灰含碳量仍然是5台锅炉中最高的。实际上中国燃用无烟煤的CFB锅炉的飞灰含碳量普遍都很高。对于许多燃烧不同烟煤的CFB锅炉，即使煤发热量较高，排放飞灰减少，因而飞灰未燃碳损失减小，但飞灰含碳量相比煤粉炉仍要高出许多。只有在燃烧褐煤时，中国现运行的CFB锅炉的飞灰碳燃尽才比较彻底。上面得出的煤质指标较好地反应了煤燃烧活性，便于用来分析比较飞灰碳燃尽。���4分离器性能�� 从密相区扬析出来的细焦碳颗粒是飞灰未燃碳的主要来源，因此分离器性能是减少飞灰含碳量的关键。由于炉膛温度较低，在CFB锅炉焦碳的燃烧速率比煤粉炉低，细颗粒焦碳所需燃尽时间长，所以分离器的分级分离效率的数据十分重要。不幸的是，可得到的实际运行CFB锅炉的分离器分级分离效率数据非常少。尽管飞灰和循环灰的质量尺寸分布与煤成灰特性及灰颗粒磨耗有关，但仍可在一定程度上表征分离器性能。关于煤成灰特性和物料平衡的讨论请参见文献〔7〕。下面图2和图3给出了表1中5个锅炉的飞灰和循环灰的尺寸分布，这5台锅炉的分离器分级分离性能实际差别较小，几乎一样。循环灰的平均粒径约为110～180μm，而飞灰粒径总的说来不超过100μm，这与Thorpe的发表结果一致〔1〕，总之，CFB锅炉中大型分离器的切割粒径(50%)似乎很少低于100μm。���即使作出了许多努力来提高分离器的收集效率，在细小颗粒的收集上仍收效甚微〔9〕。飞灰回送是改善飞灰含碳量的一个有效方法。典型的例子是一台燃烧无烟煤的Alhstrom 100MW CFB锅炉，当将一级电气除尘器的飞灰百分之百地回送后，飞灰含碳量减少了约10%。然而对于许多中小型CFB锅炉，并不能都采取飞灰回送的办法，因为飞灰回送系统复杂且运行和维护费用较高。�5气固混和�� CFB锅炉运行时会有大量的固体颗粒从密相区扬析出来，炉膛内存留的物料对于气固混和有较大影响。为考察气固混和对于燃烧的影响，我们对一台锅炉的二次风位置以上的炉膛内氧浓度分布进行了测量〔3〕。被测试锅炉的炉膛长6米，宽3米，氧浓度测量探头从侧墙伸入炉膛内部〔4〕。测量结果如图4所示。同时还相应测量了炉膛内的固体颗粒浓度，结果如图5所示。在炉膛中心区域固体浓度小，而在近壁区域，固体浓度较高，这是因为沿壁面存在颗粒回落。出乎意料的是，炉膛中心区域的氧浓度接近于零，而富氧区域则靠近壁面。在二次风喷口以上不同高度的炉膛截面的测量结果均如此，这样我们在二次风口以上发现了一个位于炉膛中央的贫氧区域，如同一个空心芯(见图6)。这表明二次风的穿透浓度并没有达到炉膛中央，贫氧芯的存在显然使得炉膛中央的焦碳颗粒的燃尽变得困难。为了增强二次风的混和，提高了二次风的速度，结果飞灰含碳量明显减少(见图7)。��6CFB锅炉中的焦碳失活�� 对飞灰中的焦碳颗粒的研究表明，这些未燃尽细颗粒可根据其反应性大致分为两类，一类反应性相对较高甚至还有较多未析出挥发分，这类颗粒停留时间不长，可称为“年轻”颗粒。另一类恰好相反，挥发分基本已经析出，而反应性很低。对于“年轻”颗粒，提高分离器效率或者采用飞灰回送会是保障其燃尽的有效方法，对于第二类颗粒则不然，因为其反应性很低，即使被送回炉膛，会否燃尽仍成问题。值得探讨的是，为什么会出现这些低反应性的“惰性”颗粒呢?针对这个问题，做了一系列的实验，下面简要介绍。��很多研究发现煤热解过程中反应性会降低〔2，8〕。我们做了类似实验，结果同样发现反应性随着停留时间的增长而逐渐降低，在热解最初阶段反应性下降非常快，接下来下降速度减缓，最后达到由热处理温度决定的一个渐近值，温度越高，此渐近值越低(见图8)。图8中每一个点代表一个焦碳样品，是将原煤在900℃马弗炉中热解7分钟脱挥发分，然后在管式炉中进行不同停留时间和不同温度的热解所得到的。我们分析了实际循环流化床飞灰中第二类未燃尽焦碳颗粒，其反应性比实验室内相应温度条件(热解温度等于炉膛温度)下热解焦碳所下降达到的最低反应性(即图8中的反应性渐近值)还要低。Senneca还将其它研究者发表的类似结果进行了总结，将不同温度下焦碳反应性下降到渐近值所需时间简洁地表示在一张图上〔6〕。��在CFB锅炉燃烧温度下，比如说900℃，反应性下降至最低的有效热解时间是10～30分钟(因煤种而异)。炉膛给煤中的细小颗粒一般并不能停留这么久，所以飞灰中低反应性焦碳极有可能是来自于原煤形成的大颗粒焦碳。大颗粒焦碳在因爆裂、磨损达到可扬析的细小颗粒之前可能会停留较长时间。在炉内焦碳颗粒温度要比环境温度——床温高于50～200℃，焦碳因热处理引起的反应性下降实际不需要10～30分钟就会达到最低。综合这些因素，可以推断，飞灰中的“惰性”未燃尽颗粒极有可能是来自有较长停留时间的大焦碳颗粒，如果适当减小给煤中的大粒径颗粒的份额，就有可能降低飞灰含碳量，但这需要进一步确认。��7结论�� a.CFB锅炉在燃烧硬煤时的飞灰含碳量通常很高。� b.飞灰含碳量与煤种强烈相关，用干燥无灰基挥发分除以发热量所得的数值作为煤反应性指标是很方便实用的。� c.炉膛内的气固混和对焦碳燃尽十分重要。特别需要指出的是，二次风的刚性必需保证足够的穿透度，以避免出现炉膛上部中央出现贫氧中芯。� d.对分灰中的焦碳反应性的分析，并结合对热解过程中焦碳反应性变化的研究，发现在CFB锅炉中大颗粒焦碳可能明显失活，从而产出飞灰中反应性很低的“惰性”未燃尽颗粒，从而影响飞灰回送的效果。另一方面这提示了通过适当减小给煤的大颗粒的大粒径份额来减小飞灰含碳量的可能性。希望这些对你有用，（有些来自网页希望谨慎参考，最好自己去学校图电子书馆下论文）PS：你这个课题不算是新兴课题，现在已经有很多研究成果了，上你们学校图书馆的数据库随便搜一下就一大把（维普数据库，中国知网数据库，万方数据库，一般学校图书馆都买了权限的，学生可以免费查阅），只要看过10到15篇相关论文，你就基本上可以搞定了另外，你的毕业设计（姑且称为设计吧）本人觉得只有“ 4.3输会系统 4.3.1 干除灰输送系统的管道布置 ”这个跟设计好像挺搭尬，至于“4.1飞灰含量影响分析”这块就跟论文比较贴切（因为这些影响是结果性的论述，是要有实验根据的，是为论文（设计的话说白了像是空口说话，只根据某些既定的准则规律做预期，但是它并不是结果）），或者可以把它放在综述里面，而且“循环流化床锅炉的飞灰特性的分析”这个命题也比较像是论文命题，不太想设计呀去年偶滴设计就是“130t/h燃煤锅炉半干法烟气脱硫工程设计”偶水平一般，若有说的不当之处还请见谅

炉内脱硫原理。循环流化床锅炉炉内脱硫是采用石灰石干法脱硫来实现的，即将炉膛内的CaCO分解煅烧成CaO与烟气中的SO2发生反应生成CaSO4随炉渣排出，从而达到脱硫目的石灰石脱硫过程。主要分为以下三步：石灰石煅烧在常压流化床锅炉中石灰石中的CaCO3遇热煅烧分解为CaO煅烧析出CO2时会生成并扩大CaO中的孔隙增加其表面积为下步的固硫反应奠定基础。反应方程CaCO3=CaOCO。硫的析出与氧化煤中的硫主要以黄铁矿、有机盐、和硫酸盐三种形式存在有关试验表明煤在加热并燃烧时SO2的析出呈现明显的阶段性。黄铁矿燃烧氧化后生成SO2。有机硫在200℃分解并释放出H2S、硫醚、硫醇等这些物质氧化后都生成SO2。

反应方程S+O2=SO2。硫的固化反应CaO与析出的SO2反应生成硫酸盐。CaO+SO2+1/2O2=CaSO4。有关试验表明，床温对SO2的析出影响最大，SO2浓度随着床温的升高而单调增大，但是脱硫效率随着床温的升高会迅速下降。当床温低于800℃时，脱硫剂孔隙数少孔径小反应速度低，而且SO2析出速度慢脱硫效果差。当床温高于950℃时CaO内部的孔隙结构会发生部分烧结而减少降低，CaO与SO2的反应速度导致脱硫效率降低，另外床温过高时已经生成的CaSO4会重新分解而释放出SO2。为保持能源、经济和环境之间的协调发展我国政府在2006年一季度开始控制煤电发展速度后来又提出“节能减排”的重大战略决策，控制SO2排放势在必行。在原有的GB13223-1996标准上重新制定了GB13223—2003标准，从对电厂SO2排放标准来分析对污染物都是控制其排放浓度对锅炉的脱硫效率都没有做出相应的规定。脱硫效率不具有唯一可比性。

锅炉采用单锅筒，自然循环方式，总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构，四周有膜式水冷壁组成。自下而上，依次为一次风室、浓相床、悬浮段、蒸发管、高温过热器、低温过热器及高温省煤器。尾部竖井采用支撑结构，由上而下布置低温省煤器及管式空气预热器。两竖井之间由立式旋风分离器相连通，分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬，前部竖井用敖管炉墙，外置金属护板，尾部竖井用轻型炉墙，由八根钢柱承受锅炉全部重量。 锅炉采用床下点火（油或煤气），分级燃烧，一次风率占50—60%飞灰循环为低倍率，中温分离灰渣排放采用干式，分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键，采用湍流床，使得流化速度在3.5—4.5m/s,并设计适当的炉膛截面，在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬（高铝质砖），即使锅炉燃烧用不同燃料时，燃烧效率也可保持在98—99%以上。 分离器入口烟温在450度左右，旋风筒内径较小，结构简化，筒内仅需一层薄薄的防磨内衬（氮化硅砖）。其使用寿命较长。循环倍率为10—15左右。 循环灰输送系统主要由回料管、回送装置，溢流管及灰冷却器等几部分组成。 床温控制系统的调节过程是自动的。在整个负荷变化范围内始终保持浓相床床温860度的恒定值，这个值是最佳的脱硫温度。当自控制不投入时，靠手动也能维持恒定的温床。 保护环境，节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题，循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来，其高可靠性，高稳定性，高可利用率。最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性，越来越受到广泛关注，完全适合我国国情及发展优势。