循環流化床鍋爐冷態實驗

張 星

（四川大學化學工程學院，成都 610065）

循環流化床鍋爐冷態實驗

張 星

（四川大學化學工程學院，成都 610065）

為將循環流化床鍋爐應用于煅燒磷石膏，在中試循環流化床鍋爐上進行冷態實驗，得出了臨界流化速度，循環倍率，并對實驗過程中出現的問題進行分析說明。

循環流化床；冷態實驗；臨界流化速度

循環流化床鍋爐具有燃燒適應性好，燃燒效率高等其它工業爐不可比擬的優點，目前已廣泛應用于化工、熱能、電力、冶金等行業［1］。

循環流化床作為煅燒磷石膏的反應爐，尚無可借鑒的經驗。必須對磷石膏原料進行冷態實驗，以了解流化床設備和石膏顆粒在循環流化床中的一些物性參數，對實驗的開展以及設備點火有重要作用。

1 實驗過程

1.1 實驗裝置及物料

循環流化床鍋爐由流化床、旋風分離器、回料裝置、進料部分組成。流化床內徑為600 mm，高6 300 mm。旋風分離器內徑480 mm，外徑680 mm。布風板為方形，尺寸為440×440 mm，中間有一個φ60的清灰孔，有效面積為0.187 m2，風帽開孔率為3.6%。

實驗物料由螺運機送入主床，空氣經風室進入主床，物料流化后經旋風分離器分離，分離后的物料經過螺運機返料返回主床，完成固體顆粒的循環。尾氣經過布袋除塵后排入大氣。

實驗物料為半水石膏，堆密度0.766 g／m L，真密度2.248 g／mL，粒度小于37μm。由二水石膏烘干得到，為干燥的粉末。

1.2 實驗方法

循環流化床鍋爐冷態實驗是指鍋爐設備在安裝完備點火啟動前，以及在大、小修或布風板、風帽、送風機等換型或檢修后點火啟動前，在常溫下對燃燒系統，包括送風系統、布風系統、料層和物料循環裝置等進行的性能測試，其目的是保證鍋爐順利點火和確定合理的熱態運行參數。

循環流化床鍋爐冷態實驗的主要內容有：

1）考查各送風機性能，主要是考察風量、風壓是否能滿足鍋爐設計運行要求；

2）檢查引、送風機系統（風機、風門、管道等）的嚴密性；

3）測定布風板布風均勻性和布風板阻力、料層阻力，檢查床內各處流化質量；

4）測定布風板阻力、料層阻力隨風量變化的阻力特性曲線，確定冷態臨界風量，用以估算熱態運行時的最小風量；

5）檢查物料循環系統的性能和可靠性；

6）為鍋爐正常運行所需的其它實驗（如給煤量的測定、煤和物料的篩分實驗等）［2］。

2實驗結果及討論

2.1 給煤量和石膏進料量測定

實驗通過調節給煤機和給料機電機的頻率，改變管式螺運機的轉速，從而調節物料的進料速度。圖1為給煤機頻率對應給煤量的曲線圖，圖2為給料機頻率對應石膏進料量的曲線圖。從圖1、圖2看出，頻率和給料量成正比關系。給煤頻率對應給煤量為1 Hz對應10 kg／h，最大可以到

500 kg／h。石膏進料量最大為300 kg／h。

圖1 給煤量曲線圖Fig.1 The amount of coal curve

圖2 石膏進料量曲線圖Fig.2 Phosphogypsum feed rate curve

圖3 空板阻力曲線圖Fig.3 Em pty p late resistance curve

圖4 料層阻力曲線圖Fig.4 M aterial layer resistance curve

2.2 空板阻力和料層阻力圖3為空板阻力曲線。由圖3見，隨著風量的增大，空板阻力逐漸增大。圖4為料層阻力曲線。從圖4中看出，1～3mm粒度的顆粒，臨界流化風量為250 m3／h，臨界流化風速為0.7 m／s，

1.18 mm粒度的顆粒，臨界流化風量為100～150m3／h，臨界流化風速為0.35m／s。

2.3 一次風機風量測定

圖5 風量曲線Fig.5 Air volume curve

一次風機風量測定結果見圖5。從圖5看出，鼓風機風門的開度到45%時候，對應的風量為800m3／h。整個風機的最大風量為2200m3／h。能夠滿足使床層物料完全流化的條件。

2.4 循環量和循環倍率測定

實驗結果見表1、表2。

表1 循環量測定Table 1 Determ ination cycle

表2 循環倍率測定Table 2 Circulation ratio measurement

從表1、表2得出，物料在冷態情況下，隨著風量的增大，循環量逐漸增大。隨著實驗時間的增加，循環量的比例由原來的8.0%增加到15.4%。說明物料能夠在系統中循環。至于循環量的大小，和物料的特性有著密切的關系。

在鼓風風量為371.1 m3／h，給料量在29.4 kg／h的條件下，連續進料30 min，根據系統各部分的物料量，計算出循環倍率為0.74。從這個數據看出，在冷態情況下，循環倍率很低。應該對設備進行改造，加快返料的速度，提高循環倍率，使系統能夠正常的運行。

3 結論

根據實驗數據，可以得出該循環流化床鍋爐能夠正常運行的結論。臨界流化速度根據不同粒度的物料各不相同。1～3mm粒度的顆粒，臨界流化風量為250 m3／h，臨界流化風速為0.7 m／s，1.18 mm（16目）粒度的顆粒，臨界流化風速為100～150 m3／h，臨界流化風速為0.35 m／s。

該循環流化床鍋爐存在的問題是循環倍率過低，必須對設備進行改造，提高循環倍率。

［1］ 常耀超，王云，袁朝新，等.循環流化床冷態試驗［J］.有色金屬，2007，（3）：2-5.

［2］ 朱皓強，芮新紅.循環流化床鍋爐設備及系統［M］.北京：中國電力出版社，2008：209-218.

Circulating Fluidized Bed Boiler Cold Test

ZHANG Xing

（School Chemistry and Chemical Engineering，Sichuan University，Chengdou 610065，China）

In order to apply the circulating fluidized bed into calcined phosphogypsum，cold testwas carried out.By experiment，critical fluidizing velocity and circulating ratio in CFB were obtained.The problems in experimentwere analyzed.

circulating fluidized bed；cold test；critical fluidizing velocity

TQ051

A

1004-275X（2015）03-0031-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.03.009

收稿：2014-09-19

張星（1979-），男，云南玉溪人，工程師，主要從事肥料研究工作。