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摘 要：循环流化床燃烧技术是当前清洁度最高的一种煤燃烧技术，当前，这一技术得到了非常显著的发展，但是在其应用的过程中循环化床锅炉在设计、制造和安装等很多方面都存在着非常明显的问题，这些问题在其运行的过程中都逐渐的展现出来，因此我们需要对循环流化床锅炉设计的方法进行全面的研究是，只有在这样的情况下才能更好的确保其运行的效果。
关键词：循环流化床；清洁煤燃料；设计准则
最近几十年，世界各个国家的科研机构和制造厂商都非常关注循环流化床锅炉的研究，在多方的努力之下，这一技术在不断的发展和完善，此外，相关的循环流化床锅炉设计理念也在这一过程中得到了显著的变化，很多制造企业在生产的过程中做出了很多的研究好工作，有些已经成为了商业化产品设计中需要秉承的原则。
1、循环流化床锅炉设计方法的研究现状
1.1国外的研究情况
在上个世纪80年代—90年代，很多国外的研究机构在实际的研究中开展了很多的循环流化床内气固两相流动、传热以及燃烧等各个方面的研究，在理论研究成果的基础上，锅炉企业也开始了二次的开发，在工作中主要取得了以下进展：
1）在理论研究成果的基础上，对循环流化床锅炉的主要构件进行了开发和研究，比如分离器或者是回送阀、风帽或者是冷渣器等等，在进行了很多次的冷态实验和模型工作之后，对这些比较重要的部件设计渐渐的形成了一些不成文的规定，此外还使用了中试的方法对其进行放大处理。
2）使用实测的方式确定燃烧室内流动的具体规律，同时还要积极的去总结热量释放的规律及传热特性等，此外还要在这一过程中构成一些特殊的燃烧室设计的基本要求即规则。
3）开发商用循环流化床锅炉热力计算软件，这一软件在应用的过程中可以十分有效的对受热面布置的数量进行计算，同时还能对蒸汽参数进行预测，所以这一软件是我们在实际工作中不容忽视的一个组成部分。
4）按照实验当中所得到的结果和实践当中所总结出来的各项经验，我们必须要对循环流化床锅炉比较重要的部分进行全面的观察，同时在这一过程中还要重视其设计工作，此外还要在这一过程中形成设计的基本原则。
5）对某些循环流化床锅炉要进行十分科学和详细的测试，主要有传热系数、煤种的影响、温度的分布等等，同时还要用所得到的实验数据对设计软件进行适当的调整和修正，这样才能更好的满足其在容量和娴熟方面放大的基本需求。
1.2国内的研究情况
在国内，循环流化床设计领域当中一直都没有一个非常完整的设计理论和与之相适应的规范，上世纪80年代初期，我国按照鼓泡床的经验对循环流化床进行了研究，在当时还没有充分的认识到鼓泡床和循环流化床在气固两相状态上所存在的诸多不同，只是认为鼓泡上设置了分离器就形成了循环创，这种观念直到现在依然还产生影响。
在国内，早期的循环床相关理论和实验研究并不是十分的集中，很多都将眼光放在了部件性能的研究工作中，同时也不能及时的和锅炉厂家的二次开发有机的结合在一起，形成相对而言比较标准的设计规范，在研究的过程中对软件和原则都进行了十分系统的研究，但是其还需要不断的改进和完善，设计中还会受到经验积累的限制，国外的很多设计理念及设计的方法都存在着非常大的改进余地，所以我们需要对设计的理论和方法进行科学的筛选。
2、循环流化床锅炉设计概念
循环流化床锅炉正常运行的基本条件是燃烧室内部存在一个合理的固体物料浓度分布。这个固体物料浓度分布是循环流化床内气固两相流动的宏观体现，而浓度分布对燃烧、传热等具有重大的不可或缺的意义。数台循环流化床锅炉的运行实践表明，如果炉内不能形成合理的物料浓度分布，则燃烧份额的分布也同样不会合理，同时传热效果也难以满足蒸发量的需要以及传热传质间良好的相互作用。因此，这个浓度分布的状态对锅炉的性能表现至关重要，是循环流化床锅炉的根本。
2.1定态设计的概念
循环流化床锅炉在设计的时候，设计人员应该在满负荷的条件下，选定一个固定的状态，对锅炉进行结构参数的设计。在这个固定的状态下，锅炉的循环量应该是固定的，根据这个循环量和锅炉所要求达到的额定参数，通过调节锅炉的结构参数，一二次风比例等运行参数，使设计的锅炉达到要求的参数和效率。定态设计所确定的态需要通过一定的手段来达到，如分离器效率、回送性能、提升段速度等结构性能以及成灰特性等燃料性能来实现。在宏观上，这个确定的态又表现为床存量、床质量等。定态设计的依据可以归结到循环量上，用循环量这个参数从整体上来代表这个状态。
2.2定态设计参数的选择
在进行定态设计时，首先要选定定态的参数。在这些参数中，锅炉的循环量是由物料平衡决定的，无法人为控制，因此可作为确定量，即为一个定态量。循环量定义为单位时间内循环物料的质量流率。不同容量锅炉的烟气量是不同的，进而推广为烟气中固体物料的携带率，单位是kg/m3。循环量的大小间接反映了炉内的物料浓度。对于结构参数一定的锅炉，在给定的容量下，其循环量是一个定值。当燃料改变时，虽然烟气量可能发生变化，烟气中的固体物料浓度也会相应地发生变化，但循环量是不变的，这就是定态设计的概念。当锅炉容量变化时，循环量也相应地发生变化。
3、循环流化床锅炉设计方法的重要性
目前，循环流化床锅炉已经在国内外进入商业规模的运行。但是，在已运行的循环流化床锅炉中暴露出不少问题，尤其是国内的循环流化床锅炉。造成这种现象固然有安装和运行方面的原因，但在设计方面也存在不少问题。
（1）达不到设计的蒸汽流率，不能长期满负荷运行。燃烧室溫度过高，特别是在密相区。高的床温和密相段结渣限制了给煤率，以致不能达到设计出力；
（2）燃烧效率低，飞灰中可燃物含量高，机械未完全燃烧损失高；
（3）尾部受热面磨损严重。
分析造成以上问题的原因一般都归结到分离器分离效率太低，造成大量的细颗粒跑到尾部烟道，使得尾部烟道磨损严重，而且大量的未燃尽碳颗粒未燃烧充分即从分离器飞走，造成燃烧效率偏低。
近年来的设计对分离器问题有重视，但未形成定量的概念。
（1）设计人员凭经验变动燃烧室的高度，使国内中小型循环流化床锅炉燃烧室高度有逐年增加的趋势；
（2）不同的燃料采用同样设计的循环流化床锅炉，达不到最佳使用效果；
（3）相当一批循环流化床锅炉运行状态不正常，过量空气系数过大，尾部磨损严重。
4、结语
循环流化床燃烧技术是当前商业化程度最高的清洁煤燃料燃烧技术中的一种，同时其在发展的过程中也越来越受到人们的关注，但是当前，循环流化床在发展的过程中还存在着非常大的不足，在设计的指导思想、设计的理论以及设计的方法上还有很多的不足，针对这样的状况，我们必须要采取有效的措施对其加以改进和完善。
参考文献：
[1]王佳.循环流化床锅炉在工业厂区中供热的应用研究[D].北京建筑大学2014
[2]汪阳华.循环流化床锅炉燃烧智能控制研究[D].湖南工业大学2013
[3]宁中伟.循环流化床锅炉火焰辐射图像检测及传热特性研究[D].华中科技大学2012
关键词：循环流化床；清洁煤燃料；设计准则
最近几十年，世界各个国家的科研机构和制造厂商都非常关注循环流化床锅炉的研究，在多方的努力之下，这一技术在不断的发展和完善，此外，相关的循环流化床锅炉设计理念也在这一过程中得到了显著的变化，很多制造企业在生产的过程中做出了很多的研究好工作，有些已经成为了商业化产品设计中需要秉承的原则。
1、循环流化床锅炉设计方法的研究现状
1.1国外的研究情况
在上个世纪80年代—90年代，很多国外的研究机构在实际的研究中开展了很多的循环流化床内气固两相流动、传热以及燃烧等各个方面的研究，在理论研究成果的基础上，锅炉企业也开始了二次的开发，在工作中主要取得了以下进展：
1）在理论研究成果的基础上，对循环流化床锅炉的主要构件进行了开发和研究，比如分离器或者是回送阀、风帽或者是冷渣器等等，在进行了很多次的冷态实验和模型工作之后，对这些比较重要的部件设计渐渐的形成了一些不成文的规定，此外还使用了中试的方法对其进行放大处理。
2）使用实测的方式确定燃烧室内流动的具体规律，同时还要积极的去总结热量释放的规律及传热特性等，此外还要在这一过程中构成一些特殊的燃烧室设计的基本要求即规则。
3）开发商用循环流化床锅炉热力计算软件，这一软件在应用的过程中可以十分有效的对受热面布置的数量进行计算，同时还能对蒸汽参数进行预测，所以这一软件是我们在实际工作中不容忽视的一个组成部分。
4）按照实验当中所得到的结果和实践当中所总结出来的各项经验，我们必须要对循环流化床锅炉比较重要的部分进行全面的观察，同时在这一过程中还要重视其设计工作，此外还要在这一过程中形成设计的基本原则。
5）对某些循环流化床锅炉要进行十分科学和详细的测试，主要有传热系数、煤种的影响、温度的分布等等，同时还要用所得到的实验数据对设计软件进行适当的调整和修正，这样才能更好的满足其在容量和娴熟方面放大的基本需求。
1.2国内的研究情况
在国内，循环流化床设计领域当中一直都没有一个非常完整的设计理论和与之相适应的规范，上世纪80年代初期，我国按照鼓泡床的经验对循环流化床进行了研究，在当时还没有充分的认识到鼓泡床和循环流化床在气固两相状态上所存在的诸多不同，只是认为鼓泡上设置了分离器就形成了循环创，这种观念直到现在依然还产生影响。
在国内，早期的循环床相关理论和实验研究并不是十分的集中，很多都将眼光放在了部件性能的研究工作中，同时也不能及时的和锅炉厂家的二次开发有机的结合在一起，形成相对而言比较标准的设计规范，在研究的过程中对软件和原则都进行了十分系统的研究，但是其还需要不断的改进和完善，设计中还会受到经验积累的限制，国外的很多设计理念及设计的方法都存在着非常大的改进余地，所以我们需要对设计的理论和方法进行科学的筛选。
2、循环流化床锅炉设计概念
循环流化床锅炉正常运行的基本条件是燃烧室内部存在一个合理的固体物料浓度分布。这个固体物料浓度分布是循环流化床内气固两相流动的宏观体现，而浓度分布对燃烧、传热等具有重大的不可或缺的意义。数台循环流化床锅炉的运行实践表明，如果炉内不能形成合理的物料浓度分布，则燃烧份额的分布也同样不会合理，同时传热效果也难以满足蒸发量的需要以及传热传质间良好的相互作用。因此，这个浓度分布的状态对锅炉的性能表现至关重要，是循环流化床锅炉的根本。
2.1定态设计的概念
循环流化床锅炉在设计的时候，设计人员应该在满负荷的条件下，选定一个固定的状态，对锅炉进行结构参数的设计。在这个固定的状态下，锅炉的循环量应该是固定的，根据这个循环量和锅炉所要求达到的额定参数，通过调节锅炉的结构参数，一二次风比例等运行参数，使设计的锅炉达到要求的参数和效率。定态设计所确定的态需要通过一定的手段来达到，如分离器效率、回送性能、提升段速度等结构性能以及成灰特性等燃料性能来实现。在宏观上，这个确定的态又表现为床存量、床质量等。定态设计的依据可以归结到循环量上，用循环量这个参数从整体上来代表这个状态。
2.2定态设计参数的选择
在进行定态设计时，首先要选定定态的参数。在这些参数中，锅炉的循环量是由物料平衡决定的，无法人为控制，因此可作为确定量，即为一个定态量。循环量定义为单位时间内循环物料的质量流率。不同容量锅炉的烟气量是不同的，进而推广为烟气中固体物料的携带率，单位是kg/m3。循环量的大小间接反映了炉内的物料浓度。对于结构参数一定的锅炉，在给定的容量下，其循环量是一个定值。当燃料改变时，虽然烟气量可能发生变化，烟气中的固体物料浓度也会相应地发生变化，但循环量是不变的，这就是定态设计的概念。当锅炉容量变化时，循环量也相应地发生变化。
3、循环流化床锅炉设计方法的重要性
目前，循环流化床锅炉已经在国内外进入商业规模的运行。但是，在已运行的循环流化床锅炉中暴露出不少问题，尤其是国内的循环流化床锅炉。造成这种现象固然有安装和运行方面的原因，但在设计方面也存在不少问题。
（1）达不到设计的蒸汽流率，不能长期满负荷运行。燃烧室溫度过高，特别是在密相区。高的床温和密相段结渣限制了给煤率，以致不能达到设计出力；
（2）燃烧效率低，飞灰中可燃物含量高，机械未完全燃烧损失高；
（3）尾部受热面磨损严重。
分析造成以上问题的原因一般都归结到分离器分离效率太低，造成大量的细颗粒跑到尾部烟道，使得尾部烟道磨损严重，而且大量的未燃尽碳颗粒未燃烧充分即从分离器飞走，造成燃烧效率偏低。
近年来的设计对分离器问题有重视，但未形成定量的概念。
（1）设计人员凭经验变动燃烧室的高度，使国内中小型循环流化床锅炉燃烧室高度有逐年增加的趋势；
（2）不同的燃料采用同样设计的循环流化床锅炉，达不到最佳使用效果；
（3）相当一批循环流化床锅炉运行状态不正常，过量空气系数过大，尾部磨损严重。
4、结语
循环流化床燃烧技术是当前商业化程度最高的清洁煤燃料燃烧技术中的一种，同时其在发展的过程中也越来越受到人们的关注，但是当前，循环流化床在发展的过程中还存在着非常大的不足，在设计的指导思想、设计的理论以及设计的方法上还有很多的不足，针对这样的状况，我们必须要采取有效的措施对其加以改进和完善。
参考文献：
[1]王佳.循环流化床锅炉在工业厂区中供热的应用研究[D].北京建筑大学2014
[2]汪阳华.循环流化床锅炉燃烧智能控制研究[D].湖南工业大学2013
[3]宁中伟.循环流化床锅炉火焰辐射图像检测及传热特性研究[D].华中科技大学2012