循环流化床锅炉是基于鼓泡床锅炉发展而来,因此两者之间存在联系。早期的循环流化床锅炉流化速度较高,故称“快速循环床锅炉”。快速床的基本理论适用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的理论研究深入,形成了一套成熟的理论体系,有助于理解循环流化床的原理。要深入理解循环流化床的运作,需要掌握鼓泡床和快速床的理论知识,以及物料在不同状态下的动力特性、燃烧特性与传热特性。
流态化是固体颗粒在流体作用下的现象,随着流体速度的增加,固体颗粒开始运动,直至颗粒间的摩擦力与重力相等,形成类似于流体状态的现象。对于液固流态化的固体颗粒,颗粒均匀分布于床层,称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒,气体非均匀流过床层,固体颗粒在床层中形成紊流运动,空隙率随位置和时间变化,形成“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。
循环流化床锅炉由固体颗粒(床料)、流体(流化风)与流态化设备构成。临界速度是固体颗粒从静止状态转变为流态化所需的速度。当风速达到临界流化速度时,床层压降达到最大,然后保持不变。循环流化床锅炉通常采用2-3倍于临界流化速度的流化风速。
影响临界流化速度的因素包括:料层厚度、料层的当量平均料径、固体颗粒密度与流体的运动粘度。料层厚度对临界流速影响较小,而当量平均料径增大与固体颗粒密度增加会导致临界流速增加。流体运动粘度增大时,临界流速减小,如床温增高,临界流速会减小。临界流速与床温的关系图可直观表示这些影响。
循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用,并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展;国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起,已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。未来的几年将是循环流化床飞速发展的一个重要时期。