鼓泡流化床锅炉

众所周知，流化床锅炉分为两大类：鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉。鼓泡流化床锅炉密相区的燃烧份额大，需布置埋管受热面以吸收燃烧释放的热量。埋管的传热系数高达220-270kW/(m²·℃)，比循环流化床锅炉炉膛稀相区膜式壁受热面的200kW/(m²·℃)高。尽管鼓泡流化床锅炉稀相区膜式壁受热面的传热系数非常低，但因稀相区的吸热量所占份额较小，总的来说，对于容量较小的锅炉，鼓泡流化床锅炉结构受热面的钢耗量要小一些。鼓泡流化床锅炉中，燃烧主要发生在密相区，给煤的平均粒径大，煤破碎设备较为简单，电耗低。流化速度低，细煤粒在稀相区停留时间长，炉膛也可以设计得较低。虽然埋管有一定的磨损，但如防磨损处理得好，一般可用3~5年。采用飞灰再循环，鼓泡流化床锅炉的燃烧效率在燃烧高反应活性煤种时也能达到较高的水平，如在炉膛出口安装分离器实现热态飞灰再循环，有时可达98~99%，但此时分离器的目的主要是为了提高燃烧效率，而不是像循环流化床锅炉主要为了改变炉内的气固流动状态进而改变燃烧、传热机理。

循环流化床锅炉的截面热负荷是鼓泡流化床锅炉的2倍左右，利于大型化。由炉膛、分离器和返料阀构成的主循环回路中各处温度均匀。由于其燃烧气氛处于还原性，NOx原始生成浓度低，一般不超过200mg/m³。主循环回路中温度均匀控制在脱硫最佳温度区间，快速床状态下存在颗粒团聚及返混，使得石灰石停留时间增长，与SO₂充分接触，石灰石脱硫效率高，在Ca/S为2左右时，脱硫效率可达90%以上，甚至99%，气体污染物排放低。同时没有经历熔融的灰颗粒具有丰富的孔隙结构，对重金属、SO₃等有很强的吸附作用，对其他污染物的控制效果也较好。较长的停留时间，实现了更高的燃烧效率（可达99%以上）。但由于气固两相流动达到快速床状态要求的炉膛最低高度不能低于15m，导致低于35t/h容量的锅炉采用循环流化床并无明显优势，因而35t/h及以下容量采用鼓泡流化床燃烧更加合理。

我国在过去许多年中，建造了近3000台鼓泡流化床锅炉（俗称沸腾炉），虽然在燃烧劣质煤方面发挥了极大的作用，但普遍性能不佳。循环流化床锅炉出现之后，借鉴循环流化床的经验，对鼓泡流化床锅炉进行了改进，取得了显著进步。经过二十多年的自助研发，我国在循环流化床燃烧技术上取得了长足的进步，突破了国际上对我国的技术封锁，通过系统深入的研究和广泛的实践，成功建立了我国自己的循环流化床锅炉设计技术体系，开发了系列的循环流化床锅炉设备，燃烧的燃料涵盖无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、石油焦、煤矸石、煤泥、生物质、工业废弃物、城市垃圾等，蒸汽参数从次中温次中压、中温中压、次高温次高压、高温高压、超高压一次再热、亚临界甚至超临界，容量涵盖6MW到660MW。近年来，中国在循环流化床的节能、原始超低排放方面，又取得了国际关注的进步。通过流态重构，显著的降低了循环流化床锅炉的厂用电率、提高了可靠性，达到了相同容量煤粉炉的水平，并深度挖掘了循环流化床燃烧的低排放潜力，超越了对循环流化床燃烧的传统认识，进一步促进了循环流化床锅炉的健康发展。

鼓泡流化床锅炉结构类型已有若干种，从受热面布置来说，有密相区带埋管的，有不带埋管的；流化速度有的低至3-4米/秒，有的高至5-6米/秒；为了提高鼓泡床的效率，通常会设置飞灰再燃，再燃的飞灰流量对锅炉的性能影响不大。鼓泡流化床锅炉使用的分离器由于效率要求宽松，分离器可以采用各种形式，如旋风分离器、卧式旋风分离器、平面流百叶窗、槽形钢分离器等。

循环流化床锅炉由于流态的根本差异，密相区不需要设置埋管。流化速度基本上在4－5米/秒。与鼓泡流化床的结构差异是炉膛出口设置高效分离器，实现物料循环。物料循环的流量大小对循环流化床锅炉的整体性能有根本性影响。循环流化床锅炉使用的分离器由于效率的要求，基本采用旋风分离器。循环流化床锅炉外循环回路还包含料腿和回料阀，回料阀一般采用非机械阀，如U型阀、N型阀等。

鼓泡塔原理就是烟气通过多个管道分散后直接导入吸收塔的浆液池中，一定压力的烟气冲击浆液，产生大量气泡，气液混合接触，在混合和翻腾的过程中烟气中的二氧化硫被浆液吸收，经吸收后的气泡汇聚排出吸收塔，该塔结构复杂，塔的高度相对较低，但吸收塔本体占地大，阻力大。

鼓泡塔的流动状态可分为三个区域：

安静鼓泡区

在该区域内表现气速低于0.05m/s ，气泡呈分散状态，大小均匀，进行有秩序的鼓泡，液体搅动微弱，可称为视均相流动区域。

湍流鼓泡

该区域表观气速较高，塔内气液剧烈无定向搅动，呈现极大的液相返混。部分气泡凝聚成大气泡，气体以大气泡和小气泡两种形态与液体接触，大气泡上升速度较快，停留时间较短，小气泡上升速度较慢，停留时间较长，因此，形成不均匀接触的流动状态，称为剧烈扰动的湍流鼓泡区，或称为不均匀湍流鼓泡区。

栓塞气泡流动区

在d <0.15m 的小在径气泡塔中，在较高表现气速下，由于大气泡在径被器壁所限制，而出现了栓塞气泡流动状态。工业鼓泡塔的操作常处于安静区和揣流区两种流动状态中， 一般应保持在均匀流动的安静区才为合理。但当气通挝增加时，原有小气泡的一部分发生凝聚，形成大气泡，获得较大的浮升速度，而掏成了不均匀流动的揣流区，致使流动条件由安静区向揣流区转化。此时液体产生较大的循环速度，在塔的中部，液体随气泡夹带上升，而在近塔壁处，液体则回流向下。

鼓泡塔是一种常用的气液接触反应设备，各种有机化合物的氧化反应，如乙烯氧化生成醛、乙醛氧化生成乙酸或乙酸酐、环己醇氧化生成己二酸、环己烷氧化生成环己醇和环己酮、石蜡和芳烃的氯化反应等等反应都采用鼓泡塔。鼓泡塔的优点是气相高度分散在液相中，因此有大的持液量和相际接触表面，使传质和传热的效率较高，它适用于缓慢化学反应和强放热情况。按结构特征，鼓泡塔可分为空心式、多段式、汽提式三种。