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第一章循环流化床锅炉的原理及特点1

第一节　循环流化床锅炉的原理1

一、循环流化床的工作原理1

二、流化床燃烧设备的主要类型2

三、循环流化床锅炉的特点3

四、循环流化床锅炉与其他炉型的比较5

五、循环流化床锅炉的优点及尚需进一步研究的问题10

第二节　循环流化床锅炉的发展概况14

一、循环流化床的发展概况14

二、循环流化床锅炉的发展概况15

参考文献24

第二章宽筛分颗粒流态化的流体动力学特性25

第一节 宽筛分颗粒特性的决定25

一、Geldart的颗粒分类方法25

二、流态化时与宽筛分颗粒有关的特性26

三、宽筛分颗粒平均参数的确定方法38

一、颗粒在流化床内的受力分析41

第二节 床料颗粒在流化床内的运动规律41

二、颗粒流态化运动的简化过程44

三、颗粒运动时阻力系数的确定46

四、宽筛分颗粒流态化时的流体动力特性49

第三节　气固流态化分类49

一、气固接触流型49

二、各类气固流态化特性比较50

三、各类流态化的过渡原理及准则56

第四节 临界流化速度及床层阻力特性66

第五节 流化床的气泡特性78

一、两相鼓泡理论79

二、气泡周围的气固运动80

三、气泡运动的实验测定和定量描述82

第六节 流化床内颗粒的夹带与扬析93

参考文献95

第三章循环流化床的流体动力特性99

第一节 从鼓泡流化床到循环流化床的特征分析99

一、流体动力特性的比较99

二、传热、燃烧及污染物排放特性比较104

第二节　循环流化床的局部流动特性109

一、循环流化床底部加速区110

二、循环流化床的相结构110

三、颗粒在循环床上部的运动规律111

四、絮状物的形成及转化115

第三节　循环流化床的宏观流体动力特性117

一、循环流化床内的空隙率分布118

二、循环流化床的压力分布122

三、气体速度分布124

四、二次风的影响125

第四节　循环流化床内颗粒运动的数值计算127

一、鼓泡床模型127

二、拟流体模型128

三、多流体模型129

四、颗粒轨道模型136

第五节　循环流化床内颗粒和气体的混合138

一、气体的扩散138

二、固体颗粒的混合144

一、带隔板的内循环流化床148

第六节 内循环流化床的流体动力特性148

二、不均匀布风实现内循环153

参考文献154

第四章循环流化床内的传热和传质161

第一节　循环流化床下部密相区与受热面间的传热162

一、循环流化床下部密相区与受热面间的传热机理162

二、影响循环流化床传热的各种因素168

三、流化床内受热面瞬时和局部传热系数的分布176

四、循环流化床内的辐射传热176

五、密相区内垂直埋管的传热179

六、密相段水平埋管的传热183

七、循环流化床锅炉膜式壁和过热器的传热184

八、湍流床内受热面的传热特点187

九、快速床内受热面的传热特点187

第二节　循环流化床上部稀相区受热面的传热190

一、循环流化床上部稀相区的传热过程190

二、影响循环流化床稀相区传热的因素191

三、循环流化床锅炉稀相区的传热试验196

第三节 循环流化床内颗粒的传热与传质197

一、流化床内颗粒的传热过程198

二、影响流化床内颗粒传热的有关因素198

三、流化床内颗粒传热的准则方程202

四、颗粒在流化床内的传热模型204

五、流化床内颗粒与气流的传质215

第四节 循环流化床内传热数学模型及计算216

一、半经验的流化床传热计算模型216

二、循环流化床的传热理论计算模型222

参考文献228

第五章煤粒在循环流化床内的燃烧与气化过程235

第一节　煤粒在流化床内的燃烧过程235

第二节　循环流化床中煤的燃烧特性237

一、煤粒在流化床中的破碎特性237

二、流化床内煤粒的磨损特性246

三、煤中挥发分的析出及燃烧248

四、焦炭的着火与燃尽269

第三节　循环流化床锅炉的燃烧特性284

一、物料循环量的表征289

第四节 物料循环量对锅炉燃烧特性及运行的影响289

二、运行参数对确定物料循环量的影响290

三、物料循环量的变化对运行的影响291

四、有利循环倍率的确定方法293

第五节　煤泥和煤水混合物的流化床燃烧机理294

一、煤泥和煤水混合物的流变特性和输送特性294

二、煤泥和煤水混合物高效低污染流化床燃烧的原则297

三、异重流化床的流体动力特性302

四、煤泥和煤水混合物燃烧时的结团特性305

五、煤泥和煤水混合物的流化床燃烧过程307

六、煤泥和煤矸石流化床混烧313

七、单颗煤水混合物流化床燃烧模型314

第六节　循环流化床内的气化过程317

一、煤在流化床中的气化动力学317

二、影响气化过程的诸因素分析321

三、生物质在流化床中的气化特性324

四、循环流化床的气化工艺流程及特点326

五、煤气化计算及模型333

参考文献338

第六章循环流化床内脱硫脱硝机理及排放控制345

第一节　SOx和NOx对大气污染的影响345

一、矿物燃料电站有害气体的排放345

二、有害气体排放的危害性345

三、各国对粉尘、SO2和NOx的排放控制标准346

第二节 煤燃烧过程中SO2析出动态特性及石灰石与SO2的反应过程347

一、煤燃烧过程中SO2析出的动态特性347

二、脱硫剂的选择351

三、石灰石在流化床内的煅烧过程355

四、石灰石在流化床内的脱硫机理363

第三节 影响循环流化床脱硫效率的各种因素分析366

第四节　循环流化床的脱硫模型372

一、单颗粒脱硫剂反应模型372

二、反应器模型379

第五节 煤在循环流化床内燃烧过程中NOx及N2O的形成机理及排放的动态特性382

一、NOx的生成382

二、N2O在流化床内的形成和还原机理386

三、燃料氮转化的反应动力学388

第六节 循环流化床内氮氧化物的排放及其影响因素396

第七节 同时降低循环流化床SO2和氮氧化物排放的措施403

参考文献405

第七章循环流化床锅炉的启动和运行414

第一节　循环流化床的点火启动414

一、床层升温过程415

二、不同粒径的颗粒在点火过程中的作用416

三、床下点火的机理和实现方法416

四、分床启动技术419

五、点火时需注意的几个方面421

六、循环流化床锅炉的启动步骤423

七、影响循环流化床锅炉启动速度的因素424

第二节 循环流化床锅炉的正常运行425

一、循环流化床锅炉正常运行的经验426

二、关键参数的运行控制429

三、正常运行和变负荷运行430

四、压火及压火后的再启动432

五、循环流化床的运行监测、保护和自动控制433

六、控制系统及调节手段434

一、煤种变化的影响436

第三节 参数变化对循环流化床运行的影响436

二、给料粒度和水分的影响437

三、过量空气系数变化的影响439

四、流化风速变化的影响440

五、循环倍率变化的影响442

六、静止床高与床层膨胀的影响443

七、床温的影响444

八、负荷变化时各种参数的变化445

九、其他因素的影响447

参考文献449

第八章循环流化床锅炉的总体设计452

第一节　循环流化床锅炉的炉型选择452

一、循环流化床锅炉的炉型分类452

二、循环流化床锅炉炉型的对比及选择459

第二节 循环流化床锅炉的放大问题460

一、循环流化床锅炉的模化460

二、循环流化床锅炉的放大462

一、燃料特性的影响465

第三节 循环流化床锅炉设计时主要热力参数的确定465

二、颗粒粒径的确定467

三、脱硫剂粒径及Ca/S摩尔比468

四、物料平衡468

五、热量平衡及能量分配469

六、流化风速及热负荷的选择470

七、床温的选择及控制471

八、循环倍率及分离器效率的确定472

九、其他热力参数的确定473

一、炉膛的结构设计474

第四节　炉膛的设计474

二、循环流化床内的燃烧份额分布477

三、添加脱硫剂对设计的影响479

四、水循环479

五、蒸汽参数对受热面布置的影响480

六、一二次风配比及二次风的位置480

七、炉膛的设计步骤481

一、尾部受热面的热量平衡482

二、过热器和再热器的设计482

第五节　循环流化床过热器及尾部受热面的设计482

第六节 老式锅炉改为循环流化床锅炉484

参考文献490

第九章循环流化床的气固高温分离机构494

第一节 高温飞灰分离的要求及形式494

一、分离及回送对循环流化床锅炉的重要性494

二、根据循环倍率确定所要求的旋风分离器的分离效率494

三、分离效率的变化对循环流化床锅炉运行的影响496

四、高温飞灰分离器的形式497

一、旋风分离器的主要形式及尺寸498

第二节　高温旋风分离器498

二、影响高温旋风分离器分离特性的有关因素502

三、高温旋风分离器分离机理507

四、高温旋风分离器的其他形式519

五、循环流化床旋风分离器的设计与耐火材料的铺砌545

第三节　惯性分离器552

一、惯性分离器分类552

二、烟气转弯的惯性分离器553

三、百叶窗式分离器555

四、撞击式分离器560

第四节　多级分离574

一、多级分离简介574

二、多级分离试验研究576

参考文献578

第十章固体物料回送装置583

第一节 固体物料回送装置的形式及结构583

一、固体物料回送装置的作用及分类583

二、可控式非机械阀的工作原理585

三、通流型非机械阀的工作原理586

四、气力输送阀的工作原理587

第二节 固体物料回送装置的试验研究588

一、固体颗粒循环回路的压力平衡588

二、循环物料量的测量方法589

三、几种常用的物料回送装置的试验593

第三节 固体物料回送装置的设计计算601

一、立管的设计计算601

二、L阀的设计计算603

三、流动密封阀的设计604

第四节　流化床换热器605

四、循环流化床物料回送装置设计的一些特殊要求605

参考文献608

第十一章循环流化床关键部件的设计612

第一节　布风装置的设计612

一、布风板的重要性612

二、布风装置形式及结构612

三、其他形式的布风装置618

第二节 给料装置的设计622

一、常用给料机的种类622

二、流化床给料装置的设计和布置623

三、给料方式对流化床燃烧过程的影响630

第三节　点火装置的设计633

一、国内有代表性的流化床点火启动方式及实践633

二、国外的流化床点火启动方法638

三、床下热烟气点火的理论计算639

第四节 高温灰渣冷却装置的设计647

一、高温灰渣冷却器的分类及原理648

二、影响灰渣物理热损失的因素及计算650

三、高温灰渣冷却过程的传热计算651

四、流化床式高温灰渣冷却装置的原理及设计653

五、气力输送式灰渣冷却器656

六、移动床式灰渣冷却器657

七、水冷绞笼灰渣冷却器659

八、流化移动叠置式冷却装置660

九、几种冷渣方案的技术经济比较661

参考文献663

第一节　循环流化床各部位的磨损665

第十二章循环流化床锅炉金属件和耐火材料的磨损及预防665

一、循环流化床锅炉金属件的磨损666

二、循环流化床锅炉耐火材料的磨损及破坏670

第二节　影响循环流化床锅炉受热面磨损的各种因素分析676

一、循环流化床锅炉内物料总体循环形式的影响676

二、运行参数的影响676

三、燃料特性的影响679

四、床料特性的影响679

五、受热面特性的影响680

二、金属冲蚀磨损过程682

一、循环流化床锅炉内受热面产生磨损的原因682

第三节　循环流化床锅炉内受热面的磨损机理682

三、循环流化床锅炉炉内受热面的磨损机理684

第四节 循环流化床锅炉受热面的防磨686

一、选择适合于流化床使用的防磨材料686

二、采用金属表面热喷涂技术和其它表面处理技术防磨687

三、浓相区埋管受热面加防磨构件688

四、炉膛下部水冷壁与耐火材料（卫燃带）交接处的防磨689

五、炉内受热面的防磨690

六、对流受热面的防磨691

七、高温气固分离器的防磨691

第五节　磨损的预测及其数学模型692

一、鼓泡流化床埋管受热面磨损预测模型692

二、对流受热面的磨损预测692

三、对流受热面飞灰冲蚀磨损的近似计算方法698

参考文献702

一、循环流化床的灰渣量707

二、灰渣的物理特性707

第一节　循环流化床灰渣的特性707

第十三章流化床灰渣的综合利用707

三、灰渣的化学特性709

第二节 流化床灰渣的综合利用711

一、直接填埋711

二、用于建材生产712

三、提取化工产品及稀有金属721

四、作聚合物填料724

五、农业上应用724

参考文献725

第十四章循环流化床锅炉的发展前景726

第一节 循环流化床电站锅炉的现状726

一、国外一些大型循环流化床锅炉的特性和运行情况726

二、国内循环流化床锅炉的现状737

第二节　循环流化床锅炉的发展趋势738

一、循环流化床锅炉存在的问题738

二、循环流化床锅炉的最新发展739

三、循环流化床应用于燃气-蒸汽联合循环发电746

四、增压循环流化床燃气-蒸汽联合循环技术749

参考文献753