流化床燃烧简介

5.4.1　流化床燃烧简介

有关流态化的概念已在5.1.7节中进行了介绍。流化床中的颗粒具有流体的性质主要体现在以下几点：任一高度处的静压近似等于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量；无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状；床内固体颗粒可以像流体一样从底部或侧面的孔口中排出；密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上；床内颗粒混合良好，当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。

流化用的流体可以是气体，也可是液体。一般的液－固流态化，颗粒均匀地分散于床层中，称之为“散式”流态化。而一般的气－固流态化，气体并不均匀地流过颗粒床层，一部分气体形成气泡经床层短路逸出，颗粒则被分成群体作湍流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，因此这种流态化称为“聚式”流态化。

20世纪初期，德国科学家试验中发现，将燃烧产生的烟气引入一装有焦炭颗粒的炉室的炉底，固体颗粒因受气体的阻力而被提升，整个颗粒系统看起来就像沸腾的液体。这个试验标志着流态化工艺的开始。流态化技术于20年代初在德国首先应用于工业。此后，流化技术在美国、法国和英国等发达国家均开始研究开发和应用。至40年代，流化技术几乎在各工业部门（如石油、化工、冶炼、粮食、医药等）中都有应用。

60年代开始，流化床被用于煤的燃烧，并且很快成为三种主要燃烧方式（即固定床燃烧、流化床燃烧和悬浮燃烧）之一。流化床燃烧的理论和实践也大大推动了流态化学科的发展。目前，流化床燃烧已成为流态化的主要应用领域之一，并愈来愈得到人们的重视。

流化床燃烧设备按流体动力特性可分为鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉，按工作条件又可分为常压和增压流化床锅炉。这样流化床燃烧锅炉可分为常压鼓泡流化床锅炉、常压循环流化床锅炉、增压鼓泡流化床锅炉和增压循环流化床锅炉。其中前三类已得到工业应用，增压循环流化床锅炉正在工业示范阶段。

我国从60年代起，一直不同规模地进行着流化床燃烧锅炉的研究和实践，取得了一定的成绩，目前全国使用的流化床燃烧锅炉已为数不少。

随着燃煤联合循环发电技术的迅速发展，煤气化也得到人们的高度重视，流化床煤气化装置是三种主要气化装置之一（另两种煤气化装置分别为固定床气化装置和夹带流气化装置）。流化床煤气化装置按流动特性和工作压力也可分为常压鼓泡流化床煤气化装置、常压循环流化床煤气化装置、增压鼓泡流化床煤气化装置和增压循环流化床煤气化装置。

流化床燃烧方式是一种介乎层状燃烧和悬浮燃烧之间的燃烧方式。它具有高传热率、高热强度、燃料适应性极强、能有效地脱硫除硝等一系列优点，受到各国的高度重视。但各国在发展流化床燃烧锅炉过程中，由于国情不同，研究和使用的侧重点也颇不相同。例如，我国重点在于燃用劣质煤，英国在于利用埋管的高效传热和炉膛热强度高的特点来减小大容量锅炉的体积和降低成本，而美国则侧重于保护环境，控制SO_x和NO_x的排放。随着技术的进步，上述各自不同的侧重点已经得到兼顾。