循环流化床锅炉的燃烧与传热
循环流化床锅炉技术
循环流化床锅炉技术循环流化床锅炉技术是一种高效、环保、节能的燃烧技术。
该技术利用循环流化床的高速气流把燃料物料悬浮在床层中，使其充分混合和燃烧，有效地保证了燃烧的充分程度和热能的利用率。
与传统锅炉相比，循环流化床锅炉具有热效率高、燃烧效率高、废气排放少、灰渣利用价值高等优点，因此在能源领域得到广泛应用。
一、循环流化床锅炉的基本原理循环流化床锅炉是一种利用循环流化床燃烧技术的锅炉，其基本原理是利用高速气流产生的快速搅拌作用，在床层中形成“气固两相流”，使燃料和空气充分混合并燃烧。
在循环流化床锅炉中，床层上方的空气被强制送入到床层中，形成了高速气流，使床层中的燃料物料悬浮在气流中并产生强烈的搅拌，从而形成了“气固两相流”。
床层下方设置有回料装置，将燃烧后的废渣回收到床层中，实现了废渣的循环利用。
二、循环流化床锅炉的优点1、热效率高：循环流化床锅炉可以利用燃料中的所有热能，强化了燃烧过程中的传热和传质，从而提高了锅炉的热效率。
2、燃烧效率高：循环流化床锅炉中燃烧完成度高，因为床料悬浮在气流中，使空气与燃料充分混合，从而实现了高效、充分的燃烧。
3、废气排放少：循环流化床锅炉的废气排放量低，废气中的二氧化硫和氮氧化物排放量远低于其他锅炉，对环境的影响小。
4、燃料适应性强：循环流化床锅炉可使用各种燃料，如煤、燃气、油、生物质等，具有一定的燃料适应性。
5、灰渣利用价值高：循环流化床锅炉中的灰渣细化程度高，易于回收利用，在土地改良、水泥生产和道路建设等领域具有广泛的使用价值。
三、循环流化床锅炉的应用领域循环流化床锅炉技术广泛应用于各个领域，如煤炭、石油、天然气、化工、冶金、烟草、食品、纺织等。
在煤炭领域，循环流化床锅炉可用于煤的燃烧，实现高效、低排放、节能的目的。
在化工、冶金、烟草等行业，循环流化床锅炉可用于燃烧废弃物、废气等，实现废物资源化、减少污染的目的。
综上所述，循环流化床锅炉技术是一种高效、环保、节能的燃烧技术，具有热效率高、燃烧效率高、废气排放少、灰渣利用价值高等优点，广泛应用于煤炭、石油、天然气、化工、冶金、烟草、食品、纺织等不同领域。
循环流化床锅炉的构造及工作原理
隔热层分三层砌筑： 密封层 32mm 绝热层 60mm 不大于135mm 耐火层 不大于35mm
布风板的型式
风帽
风帽的作用：是使进入流化 床的空气产生第二次分流并 具有一定的动能，以减少初 始气泡的生成和使底部粗颗 粒产生强烈的扰动，避免粗 颗粒的沉积，减少冷渣含碳 损失。风帽还有产生足够的 压降、均匀布风的作用。
正常燃烧时，在一次风机的作用下，具有一定数量和动 能的空气，经床下启动燃烧器、水冷风室、床上风帽，将床 上物料（煤+炭火+返料灰+石灰石）吹起来，较大的颗粒在 其自身重力作用下向下跌落，与吹起来的粒子发生碰撞、产 生破碎，不断更新粒子的燃烧外表面，使燃烧即快又好。在 上升的火焰和炭火流中，既有分子团的不断形成与扩散，又 有物料的强烈碰撞与返混，使燃烧的炭火流就像金色的喷泉 充满整个炉膛空间。由于流化速度比较高，离开炉膛的烟气 要带走一定数量的灰，经过旋风分离器、上料腿、回料阀、 下料腿，再一次回到床上参加流化、燃烧、传热，顾名思义 ，叫循环流化床锅炉。
回料阀的阻 力：
回料阀空床阻力4000帕-5000帕左右
回料阀的内部工作状 态：
回料器内的两个状态（松 动、流化）
CFB锅炉燃烧过程中的七个状态
• 炉膛浓相区--------紊流状态 • 炉膛稀相区--------高速流化状态 • 旋风分离器--------旋转状态 • 上料腿------------移动状态（不是流动） • 回料器------------鼓泡状态+流化状态 • 下料腿------------流动状态
罗茨风机出力可自动 调节，返料灰多风压自动 加大，返料灰少风压自动 减小。
返料风机采用的运行 方式：
循环流化床锅炉工作原理
循环流化床锅炉工作原理循环流化床锅炉是一种高效、清洁的燃烧设备，其工作原理主要包括燃料燃烧、热量传递和废气处理三个方面。
下面将从这三个方面详细介绍循环流化床锅炉的工作原理。
首先，循环流化床锅炉的燃料燃烧过程。
循环流化床锅炉采用流化床燃烧技术，燃料在高速空气流的作用下在锅炉内部形成流态化状态，燃烧效率高。
具体来说，燃料进入锅炉后首先经过预处理，然后在流化床内燃烧，燃烧产生的热量被传递给锅炉水，使其升温并产生蒸汽。
在这个过程中，燃料的燃烧需要一定的氧气，而流化床内的空气通过风机进行循环供给，保持燃烧的稳定性和高效性。
其次，循环流化床锅炉的热量传递过程。
燃烧产生的热量通过烟气和固体颗粒的热传导、对流和辐射等方式传递给锅炉水，使其升温并产生蒸汽。
在循环流化床锅炉中，热量传递效率高，能够充分利用燃料的热值，减少能源的浪费。
最后，循环流化床锅炉的废气处理过程。
燃料燃烧产生的烟气中含有大量的固体颗粒和有害气体，需要经过处理后排放到大气中。
循环流化床锅炉采用先进的除尘、脱硫、脱硝等设备对烟气进行处理，使排放的废气达到国家相关标准，减少对环境的污染。
总的来说，循环流化床锅炉通过流化床燃烧技术实现了燃料的高效燃烧和热量的高效利用，同时通过废气处理设备实现了废气的清洁排放。
这种锅炉工作原理不仅能够满足工业生产对热能的需求，还能够减少能源的浪费和环境的污染，是一种具有广阔应用前景的燃烧设备。
通过对循环流化床锅炉的工作原理进行了详细介绍，可以看出其具有高效、清洁的特点，对于工业生产和环境保护都具有重要意义。
希望本文能够帮助大家更好地了解循环流化床锅炉的工作原理，推动其在工程领域的应用和发展。
循环流化床锅炉炉膛传热系数
04
提高循环流化床锅炉炉膛传热 系数的方法与技术
优化炉膛结构
优化炉膛设计
通过改进炉膛结构，如增加炉膛 内壁的粗糙度、减小炉膛截面热 负荷等，以提高传热效率。
增加受热面
在炉膛内增加受热面，如水冷壁 、过热器等，以增加热量传递面 积。
控制床料粒径与分布
调整床料粒径
通过控制床料粒径分布，使床料在炉 膛内形成均匀的颗粒层，提高传热效 率。
循环流化床锅炉的特点
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高效低污染
循环流化床锅炉具有较高的燃 烧效率和较低的污染物排放，
能够满足环保要求。
燃料适应性广
循环流化床锅炉能够适应多种 燃料，包括煤、油、气等，具
有较好的燃料适应性。
负荷调节范围大
循环流化床锅炉的负荷调节范 围较广，能够在较大范围内实
现稳定运行。
灰渣综合利用
循环流化床锅炉产生的灰渣具 有较高的综合利用价值，能够
循环流化床锅炉炉膛传热系 数
汇报人： 2023-12-27
目录
• 循环流化床锅炉简介 • 循环流化床锅炉炉膛传热系数
的定义与重要性 • 循环流化床锅炉炉膛传热系数
的计算方法
目录
• 提高循环流化床锅炉炉膛传热 系数的方法与技术
• 循环流化床锅炉炉膛传热系数 的研究现状与展望
• 结论
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循环流化床锅炉简介
数值模拟法
总结词
通过建立数学模型和数值求解方法，模拟炉膛内的传热过程。
详细描述
数值模拟法是通过建立炉膛传热的数学模型，利用数值计算方法求解炉膛内的传热过程。这种方法可以模拟各种 复杂的工况和操作条件，提供更精确的传热系数值。然而，数值模拟法需要较长的计算时间和较高的计算资源， 且模型的建立和验证也需要大量的实验数据和实际运行经验。
循环流化床锅炉燃烧方式
循环流化床锅炉燃烧方式引言循环流化床锅炉是一种利用流化床技术进行高效燃烧的锅炉，其独特的燃烧方式可以提供更高的热效率和更低的污染排放。
本文将介绍循环流化床锅炉的燃烧方式，包括基本原理、燃烧过程及其应用领域等方面。
1. 循环流化床基本原理循环流化床是一种通过将固体颗粒物质与气流进行循环混合而实现燃烧的技术。
循环流化床锅炉的基本原理如下：•利用气流形成床内均匀的悬浮状态：循环流化床锅炉床内充满了固体颗粒物质，通过高速气流的作用，使颗粒物质悬浮在气流中，形成均匀的悬浮状态。
•利用气流的高速度提高传热效率：气流通过床层时，与悬浮颗粒物质发生剧烈碰撞，使气流中的热量迅速传递给颗粒物质，从而提高传热效率。
•利用颗粒物质的独特特性实现燃烧：循环流化床锅炉中的颗粒物质具有很好的燃烧性能，通过与气流的混合作用，颗粒物质可以迅速燃烧，释放出热量。
2. 循环流化床锅炉燃烧过程循环流化床锅炉的燃烧过程可以分为以下几个步骤：2.1 预热和干燥阶段：初始阶段，床内固体颗粒物质开始被加热和干燥，床温逐渐升高。
2.2 燃烧和混合阶段：预热和干燥后，固体颗粒物质与燃料混合，同时引入适量的气流。
在高速气流的作用下，颗粒物质迅速燃烧，释放出大量的热量。
2.3 吸热和燃料转化阶段：燃烧过程中，颗粒物质吸收热量，使颗粒物质温度升高。
同时，燃料在高温下发生物理和化学反应，转化为可燃气体。
2.4 燃料气化阶段：燃料转化为可燃气体后，与床内的气流充分混合，形成高温的气体。
该气体进一步燃烧，释放更多的热量。
2.5 传热和排烟阶段：燃烧产生的热量通过颗粒物质与气流的热交换，传递给锅炉管道中的工质（通常为水蒸气）。
同时，废气中的污染物通过烟气净化设备进行处理，以降低污染物排放。
3. 循环流化床锅炉燃烧方式的优势循环流化床锅炉的燃烧方式具有以下优势：•高热效率：循环流化床锅炉通过气流与颗粒物质的循环混合，使热量更均匀地传递给工质，提高了热效率。
•低排放：循环流化床锅炉通过燃料的充分燃烧和烟气净化设备的处理，减少了二氧化硫、氮氧化物等有害气体的排放。
循环流化床锅炉的工作原理
循环流化床锅炉的工作原理
循环流化床锅炉是一种利用循环流化床技术进行燃烧和热能转化的热力设备。
其工作原理可以简述如下：
1. 准备燃料：将燃料(如煤、生物质等)送入锅炉的燃料仓，经过预处理后，将燃料颗粒化并保持一定湿度。
2. 引风：启动引风机，引入足够的气流，使燃料在炉膛内燃烧时得到充分氧化。
3. 循环流化床：燃料和一定量的惰性物料(如矿石颗粒)一起投入到炉内的循环流化床中。
床内通过风机供气，使床层内的颗粒保持悬浮的状态，形成循环流化床。
床内气体与颗粒之间的剧烈混合增加了传热和物质传递的效率。
4. 燃烧：燃料进入炉膛后，在较高温度下进行氧化反应，释放出热能。
同时，床内的惰性物料的作用有助于抑制燃料的剧烈燃烧，使炉膛内的温度保持在合适的范围。
5. 煤渣排除：燃料在炉内燃烧后，生成的煤渣会随着循环床内的气流一起进入锅炉后部的分离设备。
在这里，煤渣和床内颗粒会通过离心力的作用分离开来。
床内颗粒会返回床内进行循环利用，而煤渣则被排出锅炉。
6. 余热回收：废气由引风机抽出，经过余热回收系统后，将烟气中的热能回收，提高整个系统的热效率。
总之，循环流化床锅炉通过床内颗粒的循环流动，实现了燃料的高效燃烧和热能转化。
相较传统的锅炉技术，循环流化床锅炉具有热效率高、燃烧效果好、抑制氮氧化物排放等优点，广泛应用于工业生产和供热领域。
循环流化床锅炉的工作原理及特点
循环流化床锅炉的工作原理及其特点一、工作原理1液态化过程流态化是固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的一种状态固体颗粒、流体以及完成化介质为气体，固体颗粒以及煤燃烧后的灰渣（床料）被流化，称为气固流态化。
流化床锅炉与其他类型燃烧锅炉的根本区别在于燃料处于流态化运动状态，并在流态化过程中进行燃烧。
当气体通过颗粒床层时，该床层随着气流速度的变化会呈现不同的流动状态。
随着气体流速的增加，固体颗粒呈现出固定床、起始流化态、鼓泡流化态、节涌、湍流流化态及气力输送等状态。
2宽筛分颗粒流态化时的流体动力特性（1）在任意高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量。
（2）无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状。
（3）床内固体颗粒可以向流体一样从底部或者侧面的孔口中排出。
（4）密度高于床层表观密度（如果把颗粒间的空间体积也看做颗粒体积的一部分，这时单位体积的燃料质量就称为表观密度）的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上。
（5）床内颗粒混合良好，因此当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。
3循环流化床锅炉的工作过程在燃煤循环流化床锅炉的燃烧系统中，燃料煤首先被加工成一定粒度范围内的宽筛分煤，然后由给料机经给煤口送入循环流化床密相区进行燃烧，其中许多细颗粒物料将将进入稀相区继续燃烧，并有部分随烟气飞出炉膛。
飞出炉膛的大部分细颗粒由固体物料分离器分离后经过返料器送回炉膛，在参与燃烧。
燃烧过程中产生的大量高温烟气，流经过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面，进入除尘器进行除尘，最后由引风机排至烟囱进入大气。
循环流化床锅炉燃烧在整个炉膛内进行，而且炉膛内具有更高的颗粒浓度，高浓度的颗粒通过床层、炉膛、分离器和返料装置，再返回炉膛，进行多次循环颗粒在循环过程中进行燃烧和传热。
锅炉给水首先进入省煤器，然后进入汽包，后经过下降管进入水冷壁。
燃料燃烧所产生的热量在炉膛内通过辐射和对流等换热形式由水冷壁吸收，用以加热给水生成汽水混合物。
循环流化床燃烧与炉内传热
第三章循环流化床燃烧与炉内传热燃烧与炉内传热是循环流化床锅炉运行时的两大基本过程，通过燃烧才能把燃料的化学能转变为热能，通过传热才能把热量传递给工质，产生一定量的参数符合要求的蒸汽。
但循环流化床锅炉的燃烧和传热与链条炉及煤粉炉有很大的不同，正是这些不同造成了循环流化床锅炉燃烧与传热的独有特点。
本章将分别介绍煤粒在循环流化床锅炉中的燃烧过程、循环流化床中的燃烧区域、影响燃烧的因素，以及循环流化床的炉内传热机理、影响传热的因素等内容。
第一节循环流化床燃烧的特点循环流化床燃烧技术是在沸腾炉（鼓泡床）基础上发展起来的新一代燃烧技术，它与鼓泡床燃烧既有区别又有联系。
因此在介绍循环流化床锅炉煤燃烧技术之前应首先了解鼓泡床燃烧的一些特点。
一、鼓泡床燃烧特点鼓泡流化床燃烧具有低温、强化燃烧的特点。
鼓泡床中的温度一般在850～1050℃范围内，这个温度比层燃、煤粉燃烧炉膛内的温度低，一般低于煤的灰渣变形温度100～200℃。
如果温度超过灰的变形温度，则会出现大面积结渣，流化床燃烧条件就会被破坏。
鼓泡床的容积热强度相当于链条炉的5倍，面积热强度相当于链条炉的3～4倍。
低温、强化燃烧的特点使鼓泡床锅炉具有燃料适应性强、能降低污染、炉渣可综合利用等优点。
鼓泡床本身是一个积累了大量灼热床料、蓄热容量很大的热源，有利于燃料的稳定、迅速着火和燃烧。
如10t/h小鼓泡流化床锅炉积累了2～2.5t床料，35t/h鼓泡流化床锅炉积累了6～8t床料。
床料中95%以上是灼热的惰性灰渣，可燃物含量在5%以下。
即使燃用低热值的煤时，每秒钟新加入床内的煤粒还远小于灼热床料的1%。
这些灼热的床料并不与新加入的燃料争夺氧气，却提供了一个丰富的热源，将新加入的煤粒迅速加热，使之析出挥发分并稳定地着火燃烧。
煤粒中的挥发分和固定碳燃烧后所释放的热量，其中一部分又用来加热床料，使炉内温度始终保持在一个稳定的水平。
所以，流化床燃烧对燃料的适应性强，不仅能烧优质燃料，而且能烧各种劣质燃料，包括灰分高达80%的石煤、水分高达60%的褐煤和洗煤矸石、煤泥等。
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➢ （3）动力—扩散控制燃烧（过渡控制燃烧） a. 化学反应速率 = 扩散速率 b. 常见于鼓泡和中等dp焦炭、细颗粒
➢ （4）循环流化床内焦炭燃烧过程 焦炭颗粒缩小→气固传输速度增加→扩散控制→动力—控制→动力控制
（3）气固两相流中燃料颗粒的燃烧燃料颗粒与颗粒、燃料颗粒与床料颗粒形 成的“群体”燃烧，与流动特性密切相关
（4）煤颗粒燃烧过程（定性）
➢ 颗粒被加热和干燥 ➢ 挥发份的析出和燃烧 ➢ 煤颗粒膨胀和破裂（一级破碎） ➢ 焦炭燃烧和再次破裂（二级破碎）
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二、煤颗粒的加热和干燥
循环流化床锅炉设备及系统
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第三章 循环流化床锅炉的燃烧与传热
第一节 循环流化床锅炉燃烧的特点
第二节 循环流化床锅炉中煤颗粒的燃烧过程
第三节 循环流化床锅炉的燃烧区域与燃烧份额
第四节 影响循环流化床锅炉燃烧的因素
第五节 循环流化床锅炉的传热分析
第六节 循环流化床锅炉的传热研究与计算
➢ 改变煤颗粒空隙结构，改善焦炭的燃烧反应
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四、焦炭的着火与燃尽
1. 定义——挥发分析出后剩下的固体物质
2. 燃烧过程（比较复杂）
O2到达颗粒表面→在焦炭（多孔颗粒，总面积大）表面与C发生氧化反应→CO2和CO
3. 焦炭燃烧工况
➢ （1）动力控制燃烧 a. 受化学反应速率控制（<<O2扩散速率） b. 发生在启动过程（T低，化学反应速率也低）及细颗粒燃烧（扩散阻力很小）
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二、循环流化床锅炉燃烧的特点
2. 循环流化床锅炉燃烧特点
（1）燃烧效率比较高
➢ 气固相间密切接触发生流态化燃烧反应，且有大量颗粒返混 ➢ 绝大部分高温颗粒送回炉内再次参与燃烧，燃料颗粒在炉内的燃烧时间↑↑ ➢ R↑→燃烧效率↑ ——大量未燃尽颗粒的循环燃烧提高了燃料颗粒的燃尽度 ➢ 锅炉设计和运行调整合理
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炭颗粒周围发生的一系列反应方程式
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五、煤颗粒的膨胀、破裂和磨损
1. 定义
➢ （1） 膨胀、破裂 热爆性强的煤种，在炉内被加热干燥、析出V的同时会发生，甚至会再
次爆裂 ➢ （2） 磨损
煤颗粒在运动中颗粒间存在相互碰撞摩擦等 机械作用，从较大颗粒表 面撕裂和磨损下来许多微小 颗粒 ➢ （3） 一级破碎
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五、煤颗粒的膨胀、破裂和磨损
2. 煤破裂对锅炉性能的影响
➢ （1）偏离设计工况，影响锅炉运行 煤dp分布显著改变→物料扬析夹带、传热、密相区和稀相区燃烧份额
煤颗粒中析出的V在颗粒内部产生高压而使颗粒产生破裂 ➢ （4） 二级破碎（只在V析出后）
焦炭处于动力控制燃烧或动力—扩散燃烧工况，焦炭内部小孔增加，连 接力消弱，若气动力大于连接力，焦炭会破裂产生碎片颗粒 ➢ （5） 渗透破裂
煤颗粒处于动力控制燃烧工况，整个焦炭均匀燃烧，所有内部化学键急 剧瓦解断裂，同时产生破裂
➢ 大颗粒：析出慢，炉内掺混过程慢→影响因素：物料分布和流动
6. V析出与燃烧过程（1~10s）
➢ 在氧和未燃挥发分边界上进行，由界面处挥发分和氧的扩散控制 ➢ 煤颗粒扩散火焰位置取决于氧的扩散速率和挥发分析出速率
7. V析出、燃烧对煤颗粒着火性能的改善
➢ 煤颗粒受热→挥发分析出、燃烧→又加热煤颗粒→颗粒温度迅速升高→利于 着火
1. 新鲜给煤进入床内，立即被大量灼热物料包围并被迅速加热到接 近床温→受到加热、蒸发水分并被烘干
2. dp↑→加热速率下→加热时间↑
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三、挥发份的析出和燃烧
1. V析出过程
煤颗粒因受高温物料加热分解并产生大量气态可燃物质
2.
V析出阶段
第一稳定析出阶段：500~600℃ 第二稳定析出阶段：800~1000℃
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第二节 煤颗粒的燃烧过程
一、循环流化床中煤的燃烧过程（一定宽度筛分固体燃料→燃烧复杂）
（1）涉及到气固两相流体的流动、热量和质量的传递、化学反应以及若干相 关的物理化学现象
（2）众多影响因素
➢ 燃料本身特性：挥发份含量、反应活性、颗粒粒径分布 ➢ 流化状态、氧气扩散条件、温度
3.
影响V含量和组成成分的因素
煤种、dp分布、加热速率、初始T、 最终T及其下的停留t、析出时的P
4.
影响V析出时间的因素
煤质、颗粒尺寸、床温、 煤颗粒加热时间
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三、挥发份的析出和燃烧
5. V析出后达到着火温度即燃烧
➢ 细煤颗粒：析出极快，迅速将细煤颗粒包围燃烧，产生扩散火焰，燃烧所需 时间很短
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第一节 循环流化床锅炉燃烧的特点
一、循环流化床锅炉的主要特征
1. 燃烧过程 = 鼓泡流化床（湍流、快速）+ 气力输送 2. 燃烧颗粒不断送回床层循环燃烧 3. 物料和燃料粒径＜＜d鼓泡床
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二、循环流化床锅炉燃烧的特点
1. 鼓泡流化床燃烧特点
（1）低温：850℃~950℃→低于DT约100℃~200℃→避免结渣和破坏 燃烧条件 强化燃烧：qV、qA高
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二、循环流化床锅炉燃烧的特点
2. 循环流化床锅炉燃烧特点
（2）燃料适应性极好
➢ “蓄热池”有足够热量加热新燃料而不致引起炉内温度大的变化 ➢ 新燃料炉内停留时间远大于其燃尽所需时间
（3）煤的清洁燃烧（循环流化床最主要特点）
➢ 脱硫——炉内加入石灰石粉或其他脱硫剂 ➢ 脱硝——炉膛下部采用欠氧燃烧和二次风分段给入 ➢ 燃烧份额分配更合理，炉内温度场更均匀
（2）炉内温差较大（沿炉膛高度方向）
密相区：煤粒多，燃烧放热大， 为防止料层温度过高而结焦， 需敷设埋管吸热
稀相区：物料浓度低
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二、循环流化床锅炉燃烧的特点
1. 鼓泡流化床燃烧特点
（3）燃料适应性强
密相区积累的大量灼热物料利于燃料的迅速着火和稳定燃烧
（4）燃烧效率较低
宽筛分燃料中，大颗粒炉内停留时间长， 小颗粒燃料停留时间短，被烟气带出燃 烧室，造成飞灰中可燃物含量增大