在流化床中,当气流速度高于床料粒子的终端速度时,气体为连续相,固体呈颗粒团的形式运动并被带出流化床、由气固分离设备分离后再由底部送回流化床,此时为快速流态化,煤在快速流化床中的燃烧为循环流化床燃烧。
在快速床中无气泡存在,呈聚团的固体颗粒不断地破裂,分散与重组,使固体强烈混合,气固接触效率高,床料充满整个空间,无界面存在,但沿垂直轴向有浓度梯度存在,床料与容器有相对移动,气固相对速度大。中国多数应用的循环床,其循环倍率趋于中、低等,并不全属于快速流化床,而是底部为鼓泡流化床,上部为快速流化床。
循环流化床锅炉(图3)由循环流化床燃烧室、高温分离器、固体物料回送系统及给料系统等组成。燃料在循环床燃烧室下部给入,燃烧用空气分成一次风和二次风,一次风从布风板下部送入,二次风从燃烧室中部送入,循环流化床内风速一般为5~10m/s,燃烧室内炉温在800~900℃,高温物料随烟气进入分离器,经分离后由循环物料回送装置送回燃烧室。
特点: ①燃料适用性广,物料制备与给料系统简单;②燃烧效率高,无烟煤可达97%,其他煤种可达98%~99%以上;③减少烟气中SO2和NOx的排放量减轻环境污染,当Ca/S (摩尔比)为1.5~2.0时脱硫率可达90%以上;采用低温和分段燃烧技术可使SOx含量小于200~400mg/m;④燃烧强度高于同容量鼓泡床锅炉。
循环流化床燃烧存在炉膛高大、初投资高、分离循环系统比较复杂、自身耗电量高等问题。中国自1984年后已有10t/h、35t/h、75t/h循环床锅炉投入运行,220t/h的循环床锅炉正在研制中。