煤的流化床燃烧是继层煤燃烧和粉煤燃烧后，于20世纪60年代开始迅速发展起来的一种新的煤的燃烧方式。这种方式煤种适应性广，易于实现炉内脱硫和低NOx排放，且燃烧效率高，负荷调节性好，能有效地利用灰渣。

1.特殊的气固流动形态——流态化

固体颗粒本身是没有流动性的，但在气体的作用下固体颗粒也能表现出流体的宏观特性。图1-3所示为气固两相随气流速度变化所呈现出的不同流态。固体颗粒被置于一块开有小孔的托板上，当气流速度较低时，气体只能通过静止固体颗粒之间的间隙，而不会使固体颗粒运动。这就是所谓的固定床，层煤燃烧方式就是处于这种固定床状态（图1-3（a））。

当气体流速升高到使全部固体颗粒都刚好悬浮于向上流动的气体时，颗粒与气体的摩擦力与其重力正好平衡，颗粒在垂直方向的作用力等于零，通过床层任一截面的压降大致等于该截面上颗粒的重力。此时认为颗粒处于临界流态化。当气体速度超过临界流化速度时，床层就会出现不稳定状态；超过临界流态化所需的气体大多以气泡的形式通过床层。这时的床层成为鼓泡流化床，整个床从表象上看极像处于沸腾状态的液体，因此工业界也将之形象地称为沸腾床（图1-3（b））。

进一步增加气流速度，使得它高到足以超过固体颗粒的终端速度时，床层上界面就消失，固体颗粒将随气体从床层中带出，此时成为气体输送状态。若在床层出口处用气固分离器将固体颗粒分离下来，再用颗粒回送装置将颗粒不断地送回床层之中，就形成了颗粒的循环，此时就称它为循环流化床（图1-3（c））。

图1-3　气固两相随气流速度变化所呈现出的不同流态

将流态化技术应用于煤的燃烧，就发展出鼓泡流化床燃烧（也称常规流化床燃烧）和循环流化床燃烧这两种介于层煤燃烧和粉煤燃烧之间的新的燃烧方式。流化床燃烧又可分为常压流化床燃烧和增压流化床燃烧两大类。

2.流化床锅炉的优点

1）燃料的适应性好

由于固体颗粒在流化气体的作用下处于良好的混合状态，燃料进入炉膛后很快与床料混合，燃料被迅速加热至高于着火温度，只要燃烧的放热量大于加热燃料本身和燃烧所需的空气至着火温度所需的热量，流化床锅炉就可不添加辅助燃料而直接燃用该种燃料。所以它可燃用常规燃烧方式难于使用的燃料，如各种高灰分、高水分、低热值、低灰熔点的劣质燃料和难于点燃和燃尽的低挥发分煤。

2）污染物排放量低(www.daowen.com)

低的燃烧温度（800～950℃）和床内碳粒的还原作用，使流化床燃烧过程中NOx的生成量大幅度地减少。而流化床内的燃烧温度又恰好是石灰石脱硫的最佳温度，在燃烧过程中加入廉价易得的石灰石或白云石，就可方便地实现炉内脱硫。流化床燃烧与采用煤粉炉和烟道气净化装置的电站相比，二氧化硫和NOx的排放量可降低50％以上。

3）燃烧效率高使流化床燃烧的燃烬度高，再采用飞灰回燃或循环燃烧技术后，燃烧效率通常在97.5％～99.5％范围内。

4）负荷调节性好

采用流化床燃烧，既可实现低负荷的稳定燃烧，又可在低负荷时保证蒸汽参数。其负荷的调节速率可达每分钟4％，调节范围可从20％到100％。

5）有效利用灰渣

低温燃烧所产生的灰渣具有较好的活性，可以用作水泥熟料或其他建筑材料的原料。由于燃料中的钾、磷成分保留在灰渣中，故灰渣有改良土壤和作为肥料添加剂的作用。有的石煤中含有稀有元素，如钒、硒等，在石煤燃烧后，还可从灰渣中提取稀有金属。

正是上述这些优点，使流化床燃烧技术在较短的时间内得到了迅速发展和广泛应用。

3.流化床锅炉的发展

流化床锅炉从20世纪60年代的第一代鼓泡流化床锅炉发展到80年代的第二代循环流化床锅炉，锅炉的容量也从以75 t/h以下为主逐步发展到220 t/h、410 t/h，目前正向800 t/h和更大容量发展，以与200 MW汽轮发电机组配套。目前以流化床锅炉部分取代煤粉锅炉，以大幅度地减少污染物的排放，降低电站治理污染的投资和运行费用，已成为全世界洁净煤技术的重要发展方向之一。与600 MW机组配套的循环流化床锅炉将投入运行。图1-4为美国ACE热电公司180 MW循环流化床锅炉的示意图。

目前为发展燃气-蒸汽联合循环发电装置，一种与燃汽轮机配套的增压流化床锅炉也正在迅速发展之中。因此根据我国能源以煤为主且煤质较差的国情，大力发展流化床燃烧技术是十分必要的。