循环流化床锅炉的原理及特点
一、循环流化床的原理
1. 流态化的概念
当流体向上流过颗粒床层时，其运动状态是变化的。流速较低时，颗粒静止不动，流体只在颗粒之间的缝隙中通过。当流速增加到某一速度之后，颗粒不再由布风板所支持，而全部由流体的摩擦力所承托。此时，对于单个颗粒来讲，它不再依靠与其他邻近颗粒的接触而维持它的空间位置，相反地，在失去了以前的机械支撑后，每个颗粒可在床层中自由运动；就整个床层而言，具有了许多类似流体的性质。这种状态就被称为流态化。
颗粒床层从静止状态转变为流态化时的最低速度，称为临界流化速度。
2. 循环流化床的原理
如下图所示，随着气流速度的增加，固体颗粒分别呈现固定床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床和气力输送状态。
循环流化床的上升段通常运行在快速流化床状态下。快速流态化流体动力特性的形成对循环流化床是至关重要的，此时，固体物料被速度大于单颗物料的终端速度的气流所流化，以颗粒团的形式上下运动，产生高度的返混。颗粒团向各个方向运动而且不断形成和解体。在这种流体状态下气流还可携带一定数量的大颗粒，尽管其终端速度远大于截面平均气速。这种气因运动方式中存在较大的气固两相速度差，即相对速度。
循环流化床由快速流化床（上升段）、气固物料分离装置和固体物料回送装置所组成。
3. 循环流化床的特点
- 不再有鼓泡流化床那样清晰的界面，固体颗粒充满整个上升段空间。
- 有强烈的物料返混，颗粒团不断形成和解体，并且向各个方向运动。
- 颗粒与气体之间的相对速度大，且与床层空隙率和颗粒循环流量有关。
- 运行流化速度为鼓泡流化床的2～3倍。
- 床层压降随流化速度和颗粒的质量流量而变化。
- 颗粒横向混合良好。
- 强烈的颗粒返混、颗粒的外部循环和良好的横向混合，使得整个上升段内温度分布均匀。
- 通过改变上升段内的存料量，固体物料在床内的停留时间可在几分钟到数小时内调节。
- 流化气体的整体性状呈塞状流。
- 流化气体根据需要可在反应器的不同高度加入。
二、循环流化床锅炉的特点
循环流化床锅炉可分为两个部分。第一部分由炉膛（快速流化床）、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与常规火炬燃烧锅炉相近。
燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送人，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁，用于吸收燃烧所产生的部分循环
由于循环流化床锅炉具有高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程，使得床内颗粒循环非常强烈。颗粒循环是一个连续不断的过程，它不仅使炉膛内的温度分布均匀，而且有利于灰渣的排出和燃料的充分燃烧。同时，由于颗粒循环的强烈，使得炉膛内颗粒的摩耗加剧，进而产生较多的细颗粒，这些细颗粒被烟气带出炉膛后，在气固分离装置中被捕集并返回炉膛，进一步强化了床内颗粒循环。
循环流化床锅炉具有宽广的负荷调节范围，一般可实现50%～120%的负荷调节。这是因为，循环流化床锅炉的燃烧过程是在炉膛内进行的，并且炉膛内有较多的固体物料，这些固体物料具有较大的热容。当锅炉负荷降低时，由于炉膛内固体物料的热容较大，可以吸收一部分热量，从而使得炉膛内的温度下降较慢，燃烧过程仍然能够稳定进行。当锅炉负荷升高时，由于炉膛内固体物料的热容较大，可以释放一部分热量，从而使得炉膛内的温度上升较慢，燃烧过程仍然能够稳定进行。
循环流化床锅炉的燃烧效率和热效率都比较高。一般来说，循环流化床锅炉的燃烧效率可以达到99%以上，热效率可以达到90%以上。这是因为，循环流化床锅炉具有高速度、高浓度、高通量的固体物料流态化循环过程，使得固体物料与气体的接触十分充分，反应条件得到明显改善，从而提高了锅炉的燃烧效率和热效率。同时，由于循环流化床锅炉具有宽广的负荷调节范围，可以根据负荷变化情况调整燃烧条件，进一步提高锅炉的燃烧效率和热效率。
循环流化床锅炉具有良好的环境保护性能。这是因为，循环流化床锅炉采用低温燃烧技术，可以有效地降低氮氧化物的生成。同时
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