張 星

（四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，成都 610065）

循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)實(shí)驗(yàn)

張 星

（四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，成都 610065）

為將循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用于煅燒磷石膏，在中試循環(huán)流化床鍋爐上進(jìn)行冷態(tài)實(shí)驗(yàn)，得出了臨界流化速度，循環(huán)倍率，并對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析說明。

循環(huán)流化床；冷態(tài)實(shí)驗(yàn)；臨界流化速度

循環(huán)流化床鍋爐具有燃燒適應(yīng)性好，燃燒效率高等其它工業(yè)爐不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于化工、熱能、電力、冶金等行業(yè)［1］。

循環(huán)流化床作為煅燒磷石膏的反應(yīng)爐，尚無可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。必須對(duì)磷石膏原料進(jìn)行冷態(tài)實(shí)驗(yàn)，以了解流化床設(shè)備和石膏顆粒在循環(huán)流化床中的一些物性參數(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的開展以及設(shè)備點(diǎn)火有重要作用。

1 實(shí)驗(yàn)過程

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置及物料

循環(huán)流化床鍋爐由流化床、旋風(fēng)分離器、回料裝置、進(jìn)料部分組成。流化床內(nèi)徑為600 mm，高6 300 mm。旋風(fēng)分離器內(nèi)徑480 mm，外徑680 mm。布風(fēng)板為方形，尺寸為440×440 mm，中間有一個(gè)φ60的清灰孔，有效面積為0.187 m2，風(fēng)帽開孔率為3.6%。

實(shí)驗(yàn)物料由螺運(yùn)機(jī)送入主床，空氣經(jīng)風(fēng)室進(jìn)入主床，物料流化后經(jīng)旋風(fēng)分離器分離，分離后的物料經(jīng)過螺運(yùn)機(jī)返料返回主床，完成固體顆粒的循環(huán)。尾氣經(jīng)過布袋除塵后排入大氣。

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法

循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)實(shí)驗(yàn)是指鍋爐設(shè)備在安裝完備點(diǎn)火啟動(dòng)前，以及在大、小修或布風(fēng)板、風(fēng)帽、送風(fēng)機(jī)等換型或檢修后點(diǎn)火啟動(dòng)前，在常溫下對(duì)燃燒系統(tǒng)，包括送風(fēng)系統(tǒng)、布風(fēng)系統(tǒng)、料層和物料循環(huán)裝置等進(jìn)行的性能測(cè)試，其目的是保證鍋爐順利點(diǎn)火和確定合理的熱態(tài)運(yùn)行參數(shù)。

循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容有：

1）考查各送風(fēng)機(jī)性能，主要是考察風(fēng)量、風(fēng)壓是否能滿足鍋爐設(shè)計(jì)運(yùn)行要求；

2）檢查引、送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、管道等）的嚴(yán)密性；

3）測(cè)定布風(fēng)板布風(fēng)均勻性和布風(fēng)板阻力、料層阻力，檢查床內(nèi)各處流化質(zhì)量；

4）測(cè)定布風(fēng)板阻力、料層阻力隨風(fēng)量變化的阻力特性曲線，確定冷態(tài)臨界風(fēng)量，用以估算熱態(tài)運(yùn)行時(shí)的最小風(fēng)量；

5）檢查物料循環(huán)系統(tǒng)的性能和可靠性；

6）為鍋爐正常運(yùn)行所需的其它實(shí)驗(yàn)（如給煤量的測(cè)定、煤和物料的篩分實(shí)驗(yàn)等）［2］。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 給煤量和石膏進(jìn)料量測(cè)定

實(shí)驗(yàn)通過調(diào)節(jié)給煤機(jī)和給料機(jī)電機(jī)的頻率，改變管式螺運(yùn)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)物料的進(jìn)料速度。圖1為給煤機(jī)頻率對(duì)應(yīng)給煤量的曲線圖，圖2為給料機(jī)頻率對(duì)應(yīng)石膏進(jìn)料量的曲線圖。從圖1、圖2看出，頻率和給料量成正比關(guān)系。給煤頻率對(duì)應(yīng)給煤量為1 Hz對(duì)應(yīng)10 kg／h，最大可以到

500 kg／h。石膏進(jìn)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(jìn)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(fēng)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(fēng)量為250 m3／h，臨界流化風(fēng)速為0.7 m／s，

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

2.3 一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量測(cè)定

圖5 風(fēng)量曲線Fig.5 Air volume curve

一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量測(cè)定結(jié)果見圖5。從圖5看出，鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)門的開度到45%時(shí)候，對(duì)應(yīng)的風(fēng)量為800m3／h。整個(gè)風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)量為2200m3／h。能夠滿足使床層物料完全流化的條件。

2.4 循環(huán)量和循環(huán)倍率測(cè)定

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。

表1 循環(huán)量測(cè)定Table 1 Determ ination cycle

表2 循環(huán)倍率測(cè)定Table 2 Circulation ratio measurement

從表1、表2得出，物料在冷態(tài)情況下，隨著風(fēng)量的增大，循環(huán)量逐漸增大。隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的增加，循環(huán)量的比例由原來的8.0%增加到15.4%。說明物料能夠在系統(tǒng)中循環(huán)。至于循環(huán)量的大小，和物料的特性有著密切的關(guān)系。

在鼓風(fēng)風(fēng)量為371.1 m3／h，給料量在29.4 kg／h的條件下，連續(xù)進(jìn)料30 min，根據(jù)系統(tǒng)各部分的物料量，計(jì)算出循環(huán)倍率為0.74。從這個(gè)數(shù)據(jù)看出，在冷態(tài)情況下，循環(huán)倍率很低。應(yīng)該對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，加快返料的速度，提高循環(huán)倍率，使系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行。

3 結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出該循環(huán)流化床鍋爐能夠正常運(yùn)行的結(jié)論。臨界流化速度根據(jù)不同粒度的物料各不相同。1～3mm粒度的顆粒，臨界流化風(fēng)量為250 m3／h，臨界流化風(fēng)速為0.7 m／s，1.18 mm（16目）粒度的顆粒，臨界流化風(fēng)速為100～150 m3／h，臨界流化風(fēng)速為0.35 m／s。

該循環(huán)流化床鍋爐存在的問題是循環(huán)倍率過低，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，提高循環(huán)倍率。

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

［2］ 朱皓強(qiáng)，芮新紅.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)［M］.北京：中國(guó)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。