沸騰爐(fluidized bed combustion boiler)是一種燃煤鍋爐，是近年發展起來的一種新的燃燒技術之一。現代沸騰爐是利用“聚式流態化床”技術的熱工設備。流體從下而上流過靜止的粒狀物料層時，若流速超過一定限度，則散料層開始膨脹、蠕動而具有流動性，變成假流體狀態，這一過程稱為散料層的流化。流化後的粒料上下翻動與流體的沸騰相似，故又稱沸騰層，用此方法處理物料的熱工設備稱為沸騰爐。
基本介紹
- 中文名：沸騰爐
- 外文名：fluidized bed combustion boiler
簡介,工作原理,相關歷史,工作過程,特點,
簡介
沸騰爐主要用於處理礦石粒度為3~0毫米的一種爐型。
沸騰焙燒以流態化技術為基礎。固體顆粒在氣流的作用下，構成流態化床層似沸騰狀態，被稱作流態化床或沸騰床。這樣礦石可在沸騰狀態下進行加熱還原，有利於提高焙燒礦質量。
焙燒爐由主爐和副爐組成。主、副爐中間設有隔板，上部連通，爐膛為方形斷面，主爐下部還原帶為圓形筒體，底部設有氣體分布板。副爐內有10層檔料板。爐體為砌磚結構，金屬外殼。主、副爐在不同高度上，設有三排煤氣燒嘴，供燃燒用。此外，還有測溫和測壓裝置。
沸騰鍋爐的工作原理是將破碎到一定粒度的煤末，用風吹起，在爐膛的一定高度上成沸騰狀燃燒。煤在沸騰爐中的燃燒，既不是在爐排上進行的，也不是像煤粉爐那樣懸浮在空間燃燒，而是在沸騰爐料床上進行的。沸騰爐的突出優點是，對煤種適應性廣，可燃燒煙煤、無煙煤、褐煤和煤矸石。它的另一個好處在於使燃料燃燒充分，從而提高燃料的利用率。沸騰料層的平均溫度一般在850一1050℃，料層很厚，相當於一個大蓄熱池，其中燃料僅占5%左右，新加入的煤粒進入料層後就和溫度高几十倍的灼熱顆粒混合，因此能很快燃燒，故可套用煤矸石代替。生產實踐表明，利用含灰分高達70%、發熱量僅7．54MJ/Kg的煤矸石，鍋爐運行正常．40%一50%的熱可直接從床層接收。
沸騰爐
沸騰爐工作原理
固體燃料在爐內被向上流動的氣流托起，在一定的高度範圍內作上下翻滾運動，並以流態化(或稱沸騰)狀態進行燃燒的爐膛，又稱流化床燃燒爐。沸騰燃燒方式也用於其他的爐窯中。沸騰燃燒方式的特點既不像在層燃爐中那樣將固體燃料靜止地放在爐排上燃燒；也不像在室燃爐中那樣將液體、氣體或磨成細粉狀的固體燃料懸浮在爐膛空間中燃燒，而是把固體燃料破碎成一定粒度的粉末，使之在爐內以類似沸騰的狀態燃燒。在中國，沸騰爐用煤的粒度一般為8毫米以下。
相關歷史
固體物料流態化技術在1921年由德國的F·溫克勒爾提出，首先用在化學和冶金工業中。50年代開始，它被移植到鍋爐的燃燒領域，並獲得了發展。爐內一般為常壓，稱為常壓沸騰爐。各國發展的沸騰爐各有不同。英國的沸騰爐主要燃用高熱值煙煤，目的在於縮小鍋爐體積。美國的沸騰爐燃用高硫分高熱值煙煤，目的在於減少排煙中 SOX和NOX等污染物質。中國、捷克斯洛伐克和波蘭等國著重研究燃用劣質燃料的沸騰爐。增壓沸騰爐的燃燒室內壓力大於大氣壓力。一些國家正在試驗將增壓沸騰爐用於燃氣輪機聯合循環，這種系統可以提高發電的循環效率。
工作過程
常用沸騰爐燃燒室的典型結構包括布風系統、沸騰床、進料和排渣系統3個部分。
①布風系統。燃燒室底部為布風板，板上直接開孔或裝許多帶通風小孔的風帽。布風板的作用是承載料層並使空氣上升速度沿爐內截面分布均勻。
②沸騰床。布風板上放置一定量的床料（包括固體燃料和大量的灰渣或石灰石顆粒）。運行時，當料層中的空氣達到一定上升速度時，沸騰床上的床料便從靜止狀態轉入沸騰狀態，這一風速稱為臨界沸騰風速。為了保持劇烈的沸騰燃燒工況，沸騰爐正常運行時的風速要比臨界沸騰風速大，使料層膨脹到一定高度。床料沸騰高度約為靜止料層的兩倍，在此容積的燃料呈沸騰狀態，故稱為沸騰床，小顆粒則被氣流帶出爐外。布置在料層中的管子稱為埋管，可以垂直、水平或傾斜放置。管內可通以水、蒸汽或空氣以吸收燃料在床中燃燒所釋放出來的熱量，使床溫保持在800～1000℃。
③進料和排渣系統。一定粒度範圍的燃煤從煤倉經給煤機送入料層內，燃盡的煤渣一般從溢流口排出。
特點
沸騰爐的優點是：①不但能燒優質煤，也能燒一般爐排爐和室燃爐不能燒的各類劣質煤；②床內埋管的傳熱效果很好，約為普通鍋爐管子的5～10倍；③由於沸騰床燃燒溫度低，煙氣中NOX的生成量少，如在進料中適量加入石灰石或白雲石，即可將煤中硫分脫除，使排煙中SO2的含量下降。
沸騰爐的缺點是：①沸騰床中細顆粒燃料容易被煙氣帶出，所以未燃盡損失大，燃燒效率比室燃爐低；②煙氣中飛灰較多，鍋爐受熱面容易發生磨損；③鼓風所需的送風機風壓高，故耗電量大；④沸騰床內給煤和布置埋管難以均勻。⑤燒高灰分劣質煤時，為了不使大量飛灰污染環境，必須配備高效率大容量的除灰裝置。由於以上原因，發展大容量的沸騰爐鍋爐尚有困難。
工業套用
主要套用於接觸法制硫酸，作為FeS2制SO2的發生裝置。
