《增压流化床联合循环发电技术》

1PFBC技术的综述1

1.1煤的高效洁净发电技术1

1.1.1发展煤的高效、洁净发电技术的动因1

1.1.2各国对于电站排放物的排放标准3

1.1.3煤的高效清洁发电技术的发展方向4

1.2PFBC-CC的原理和技术类型7

1.2.1 PFBC-CC的原理7

1.2.2 PFBC技术的技术类型8

1.3 PFBC-CC的关键技术11

1.4 PFBC技术的发展展望13

参考文献14

2PFBC-CC系统研究与开发15

2.1实验室规模研究系统15

2.1.1英国Leatherhead装置17

2.1.2中国东南大学1MWt装置19

2.1.3美国FWDC装置24

2.2中间试验规模研究系统28

2.2.1IEA Grimethorpe装置29

2.2.2美国Curtiss-Wright装置32

2.2.3瑞典15MW t CTF装置34

2.2.4德国Aachen装置35

2.2.5德国Babcock装置36

2.2.6中国东南大学15MW c装置39

2.2.7芬兰Karhula装置42

2.2.8美国Wilsonville APFBC装置44

2.3商业规模研究系统46

2.3.1瑞典ABB Carbon P200型装置47

2.3.2瑞典ABB Carbon P800型装置51

2.3.3美国DMEC-1 PCFB电站53

2.3.4美国DMEC-2 PCFB电站54

参考文献56

3流化床流体动力学59

3.1流化床流体动力学的宏观性状59

3.2流化颗粒的分类60

3.3气泡特性及压力对气泡的影响61

3.4流化床压降与临界流化速度u mf66

3.5颗粒的终端速度67

3.6湍动流态化73

3.7快速床流态化和稀相输送74

3.8压力对流动及流型转变的影响75

3.8.1压力对主要流动特性的影响76

3.8.2压力对流型转变的影响78

3.9夹带与扬析80

3.9.1夹带与扬析机理81

3.9.2扬析速率常数87

3.9.3扬析速率常数和TDH值的经验关系87

参考文献90

4煤的流化床燃烧92

4.1煤的脱挥发分过程概述92

4.2煤中挥发分的析出92

4.2.1温度对挥发分析出的影响94

4.2.2加热速率对挥发分析出的影响95

4.2.3压力对挥发分析出的影响96

4.2.4煤粒尺寸的影响98

4.3流化床燃烧中煤脱挥发分过程的理论模型99

4.3.1动力学模型99

4.3.2流化床燃烧中单煤粒脱挥发分模型100

4.4碳粒燃烧的一般机理101

4.4.1概述101

4.4.2碳颗粒的化学动力反应速率104

4.4.3碳颗粒纯扩散控制的反应速率105

4.5流化床内燃烧107

4.5.1气流和粒子的质交换108

4.5.2碳粒内部燃烧的影响110

4.5.3相间气体的交换111

4.5.4流化床内碳粒的燃烬时间113

4.5.5燃烧引起的变化114

4.5.6磨损引起的变化115

4.5.7燃烧粒子的温度116

4.5.8压力对于燃烧过程的影响117

4.6流化床燃烧（FBC）模型118

4.7燃烧效率120

参考文献125

5流化床传热128

5.1概述128

5.2固体颗粒与气体间的传热128

5.3床层和受热面间的传热129

5.3.1影响传热的因素129

5.3.2埋管局部放热系数136

5.3.3流化床传热机理和模型140

5.3.4自由空间传热145

参考文献148

6脱硫和脱硝机理149

6.1脱硫的化学过程149

6.1.1硫氧化物的生成149

6.1.2脱硫剂的煅烧反应150

6.1.3硫（酸盐）化反应151

6.2脱硫剂特性对固硫过程的影响154

6.2.1孔隙率154

6.2.2孔隙尺寸分布155

6.2.3结焦155

6.2.4破碎与磨损156

6.2.5杂质156

6.3运行参数的影响156

6.3.1钙／硫摩尔比156

6.3.2脱硫剂种类157

6.3.3床层温度159

6.3.4床深和流化速度160

6.3.5床层压力160

6.3.6脱硫剂粒径163

6.3.7过剩空气系数163

6.3.8燃料种类163

6.4氮氧化物的生成机理163

6.4.1由燃烧空气中固定氮生成氮氧化物机理164

6.4.2由燃料中结合氮生成氮氧化物机理165

6.5氮氧化物排放的影响因素170

6.5.1床层（或系统）压力的影响170

6.5.2过剩空气量的影响171

6.5.3燃烧温度的影响172

6.5.4床层高度的影响173

6.5.5煤质特性的影响174

6.5.6煤颗粒尺寸的影响176

6.5.7添加脱硫剂的影响176

6.5.8流化床型式的影响177

6.6降低氮氧化物排放的方法179

6.6.1分级燃烧法179

6.6.2无催化还原法（SNCR）180

6.6.3氨选择性催化还原法（SCR）182

参考文献183

7增压流化床锅炉188

7.1增压流化床锅炉的设计188

7.1.1PFB锅炉的参数选择188

7.1.2增压流化床锅炉的结构189

7.1.3压力容器193

7.1.4锅炉水循环选择194

7.1.5布风板结构196

7.2增压流化床锅炉的启动和停炉197

7.2.1 PFB锅炉的启动197

7.2.2 PFB锅炉的停炉198

7.3PFB锅炉的负荷调节199

7.3.1锅炉负荷调节的方法199

7.3.2增压床负荷调节的手段200

7.3.3锅炉部分负荷运行时对燃烧室性能的影响202

7.4PFB锅炉的动态特性204

7.4.1燃料量和风量减少205

7.4.2改变床高205

7.5埋管的磨损及其研究207

7.5.1埋管的磨损机理207

7.5.2影响磨损的主要因素210

7.5.3埋管的材料和工作温度213

参考文献214

8煤、脱硫剂的添加及灰渣排放215

8.1煤及脱硫剂的添加215

8.1.1煤及脱硫剂的干法添加215

8.1.2煤及脱硫剂的湿法添加217

8.2灰渣排放系统222

8.2.1PFBC的底渣排放系统222

8.2.2 PFBC连续排渣系统实例222

8.2.3 PFBC飞灰排放系统224

参考文献225

9高温燃气的除尘227

9.1概述227

9.2旋风分离器228

9.2.1旋风分离器的基本原理229

9.2.2切流式旋风分离器的性能计算与设计方法237

9.2.3高温切流式旋风分离器的结构与应用242

9.3多管式旋风分离器及其它252

9.3.1立管式多管旋风分离器252

9.3.2卧管式多管旋风分离器259

9.3.3旋流式分离器263

9.3.4其它新型旋风分离器的研究进展265

9.4高温过滤器267

9.4.1高温过滤器的特点268

9.4.2陶瓷过滤器269

9.4.3高温颗粒层过滤器284

参考文献288

10燃气透平294

10.1PFBC-CC系统燃气透平的特征294

10.1.1燃煤燃气透平的早期研究294

10.1.2动力回收燃气透平294

10.1.3 PFBC-CC系统应用的燃气透平工作条件294

10.2燃气透平的参数对系统热效率的影响295

10.3燃气透平叶片的磨损298

10.3.1磨蚀的一般情况298

10.3.2燃气透平的磨蚀302

10.4腐蚀作用306

10.4.1高温热腐蚀过程306

10.4.2低温腐蚀的过程和机理307

10.4.3燃气中K，Ca，Cl2的作用308

10.4.4腐蚀和材料成分的关系309

10.4.5采用涂层和包覆防止腐蚀、磨损310

10.5磨损、腐蚀综合作用的试验313

10.5.1用油和天然气为燃料的试验例证一313

10.5.2用油为燃料的磨蚀综合试验例证二313

10.5.3整体的燃油透平、燃气透平的试验317

10.5.4PFBC工作环境的叶片磨损、腐蚀318

10.5.5用煤为燃料的整机试验例证322

10.6燃气透平的寿命323

10.6.1影响透平寿命的因素323

10.6.2清洁燃料透平的寿命324

10.6.3PFBC透平膨胀机转子的寿命324

10.7燃气轮机叶片的沉积326

10.7.1沉积的原因326

10.7.2沉积物对透平性能的影响327

10.8燃气轮机的调控要求328

参考文献329

11PFBC系统的技术经济分析331

11.1概述331

11.2 PFBC-CC发电系统的热力性能计算分析331

11.3 PFBC-CC发电系统的经济性评估339

11.4 PFBC-CC与其它清洁燃煤发电技术的技术经济性比较344

参考文献349