对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中,在固定床通过的气体流速很低时,随着风速的增加,床层压降成正比例增加,并且当风速达到一定值时,床层压降达到最大值,该值略大于床层静压,如果继续增加风速,固定床会突然解锁,床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话,其特性为:在大颗粒尚未运动前,床内的小颗粒已经部分流化,床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显,而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度,称为临界流化速度。随着风速的进一步增大,床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是2-3倍的临界流化速度。
影响临界流化速度的因素:
料层厚度对临界流速影响不大。料层的当量平均料径增大则临界流速增加。固体颗粒密度增加时临界流速增加。流体的运动粘度增大时临界流速减小:如床温增高时,临界流速减小。
流化床流化状况的好坏是决定流化床锅炉 运行状况的重要标志。通常情况下,良好的流化状态能够保证流化床正常的传热传质,在流化状态出现恶化时,循环流化床锅炉的颗粒携带能力以及出力将受到限制,造成颗粒的不完全燃烧,燃烧效率低下,易引起结渣,影响锅炉的安全经济运行。大型循环流化床锅炉的炉内受热面因为受到炉膛结构的限制而增设外置换热器或增加炉内受热面以满足蒸发量的要求。
某电厂新建480t/h循环流化床锅炉采用中间隔墙式的炉膛结构,其炉膛被中隔墙分割为2个同样大小的炉膛,在低负荷(<240t/h)运行时两侧床层压力经常出现高达10kPa的偏差,床压较大一侧甚至会出现接近于风室压力的现象。在主流化风量增大至170000Nm3/h时,高侧床压下降,而低侧床压上升达到平衡,再次减小风量时又回到初始状态,仍出现显著的床压偏差。、
当床层压降偏差已经出现时,由于中隔墙的存在,使得炉膛两侧颗粒的横向流动受到很大限制,加上风量调整的滞后性,布风板稳定性临界压降不能以整个布风板上压降来计算,而被近似的分为2个相同的小布风板,在床层高度为0.8~1.3时,对应床径/床高的比值D/L为6.24~3.84,因而每一侧布风板稳定性临界压降相对于整体的稳定性临界压降要小得多,炉膛颗粒流化状态相对更易稳定,两侧床层压降的偏差不易消除。
床层压降直接反映了炉内的物料量,在一定的来料粒度分布下,直接反映了循环量的大小。循环流化床锅炉在运行中需要合理的床层压降。床层压降低,循环量不够,会造成稀相区吸热量不足,密相区床温过高,不能保证额定负荷。床层压降过高,一方面辅机的能耗增高,影响效率;另一方面,过大的循环灰量会造成严重的磨损,使锅炉的可用性大大降低,不利
于锅炉的长期运行。因此,选择合理的床层压降是十分必要的。
由于中隔墙水冷壁阻隔作用,尤其是在密相区的间隙很小,在密相区下部几乎使得两侧完全分开,大大减少了流化颗粒在密相区的横向流动;在负荷小于70%以下时,整个流化床布风板上存在着床层压降偏差且每侧床层压降保持相对稳定,不易消除。
布风板压降偏小是造成布风板床层压降偏差出现的根本原因,因而要根本解决上述问题,减小开孔率,增大布风板阻力是解决问题的有效途径。