循环流化床锅炉设计《毕业设计》

循环流化床锅炉设计

《毕业设计》

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

目录

1 绪论 ................................................................................................ 错误!未定义书签。

循环流化床锅炉的概念 ............................................................. 错误!未定义书签。 循环流化床锅炉的优点 ............................................................ 错误!未定义书签。 2 燃料与脱硫剂 ................................................................................ 错误!未定义书签。

燃料 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 脱硫剂 ........................................................................................ 错误!未定义书签。 3 无脱硫工况计算 ............................................................................ 错误!未定义书签。

3. 1无脱硫工况下燃烧计算 ...................................................... 错误!未定义书签。 3. 2无脱硫工况下烟气体积计算 .............................................. 错误!未定义书签。 4 灰平衡与灰循环倍率 .................................................................... 错误!未定义书签。

循环灰量 .................................................................................... 错误!未定义书签。 灰平衡计算 ................................................................................ 错误!未定义书签。

灰循环倍率 ........................................................................ 错误!未定义书签。 与和的关系 ............................................................... 错误!未定义书签。

5 脱硫工况计算 ................................................................................ 错误!未定义书签。

脱硫原理 .................................................................................... 错误!未定义书签。 NOX的排放 ................................................................................. 错误!未定义书签。 脱硫计算 .................................................................................... 错误!未定义书签。 6 燃烧产物热平衡计算 .................................................................... 错误!未定义书签。

炉膛燃烧产物热平衡方程式 .................................................... 错误!未定义书签。 燃烧产物热平衡计算 ................................................................ 错误!未定义书签。 7 传热系数计算 ................................................................................ 错误!未定义书签。

炉膛传热系数 ............................................................................ 错误!未定义书签。 汽冷屏传热系数 ........................................................................ 错误!未定义书签。 传热系数的计算 ........................................................................ 错误!未定义书签。 8 炉膛结构设计与热力计算 ............................................................ 错误!未定义书签。

炉膛结构 .................................................................................... 错误!未定义书签。

炉膛结构设计 .................................................................... 错误!未定义书签。 炉膛受热面积计算 ............................................................ 错误!未定义书签。 炉膛热力计算 ............................................................................ 错误!未定义书签。

9 汽冷旋风分离器结构设计与热力计算 ........................................ 错误!未定义书签。

汽冷旋风分离器结构设计 ........................................................ 错误!未定义书签。 汽冷旋风分离器热力计算 ........................................................ 错误!未定义书签。 10 计算汇总 ...................................................................................... 错误!未定义书签。

基本数据 .................................................................................... 错误!未定义书签。

设计煤种 ............................................................................. 错误!未定义书签。 石灰石 ................................................................................ 错误!未定义书签。 燃烧脱硫计算 ............................................................................ 错误!未定义书签。

无脱硫工况时的燃烧工况 ................................................ 错误!未定义书签。 无脱硫工况时的烟气体积计算 ........................................ 错误!未定义书签。 脱硫计算 ............................................................................ 错误!未定义书签。 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性 .................... 错误!未定义书签。 脱硫工况时燃烧产物焓温表 ............................................ 错误!未定义书签。 锅炉热力计算 ............................................................................ 错误!未定义书签。

锅炉设计参数 .................................................................... 错误!未定义书签。 锅炉热平衡及燃料和石灰石消耗量 ................................ 错误!未定义书签。 炉膛膜式水冷壁传热系数计算 ........................................ 错误!未定义书签。 炉膛汽冷屏传热系数计算 ................................................ 错误!未定义书签。 结构计算 .................................................................................... 错误!未定义书签。

炉膛膜式水冷壁计算受热面积 ........................................ 错误!未定义书签。 炉膛汽冷屏计算受热面积 ................................................ 错误!未定义书签。 汽冷旋风分离器计算受热面积 ........................................ 错误!未定义书签。 热力计算 .................................................................................... 错误!未定义书签。

炉膛热力计算 .................................................................... 错误!未定义书签。 汽冷旋风分离器热力计算 ................................................ 错误!未定义书签。

设计总结 ........................................................................................... 错误!未定义书签。 谢辞 ................................................................................................... 错误!未定义书签。 参考文献 ........................................................................................... 错误!未定义书签。

1绪论

循环流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。

循环流化床锅炉的概念

循环流化床锅炉和煤粉炉的最大区别是循环流化床锅炉有旋风分离器，流化床锅炉的燃料相比煤粉炉要大得多，在燃烧的时候会有很多燃不尽的燃料（大于切割粒径的灰粒），它们会经过旋风分离器的分离进入返料系统，回到炉膛进行二次燃烧，如此循环，直到燃尽，循环流化床的“循环”两字就指的就是此处。在燃烧过程中，燃料在风嘴送风的吹动下，一直处于流动状态，这就是循环流化床中“流化床”的来源。

循环流化床锅炉是从鼓泡床锅炉的基础上发展起来的，早期循环流化床锅炉的流化速度比较高，因此称作快速循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间，形成了一定的理论。要了解循环流化床锅炉的原理，必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床到湍流床到快速床各种状态下的动力特性，燃烧特性以及传热特性。

循环流化床锅炉的优点

（1）燃料适应性广

这是循环流化床锅炉的主要优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅占床料的1～3%，其余是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣等。因此，加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。由于床内混合剧烈，这些灼热的灰渣颗粒实际上起到了无穷的“理想拱”的作用，把煤料加热到着火温度而开始燃烧。在这个加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几，因而对床层温度影响很小，而煤颗粒的燃烧，又释放出热量，从而能使床层保持一定的温度水平，这也是流化床一般着火没有困难，并且煤种适应性很广的原因所在。

（2）燃烧效率高

循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高，通常在95～99%范围内，可与煤粉锅炉相媲美。循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点：气固混合良好，燃烧速率高，其次是飞灰的再循环燃烧。

（3）高效脱硫

由于飞灰的循环燃烧过程，床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内再利用。另外，已发生脱硫反应部分，生成了硫酸钙的大粒子，在循环燃烧过程中发生碰撞破裂，使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。这样循环

流化床燃烧与鼓泡流化床燃烧相比脱硫性能大大改善。当钙硫比为～时，脱硫率可达85～90%。而鼓泡流化床锅炉，脱硫效率要达到85～90% ，钙硫比要达到3～4，钙的消耗量大一倍。与煤粉燃烧锅炉相比，不需采用尾部脱硫脱硝装置，投资和运行费用都大为降低。

（4）氮氧化物(NOX)排放低

氮氧化物排放低是循环流化床锅炉另一个非常吸引人的特点。运行经验表明，循环流化床锅炉的NOX排放范围为50～150ppm或40～120mg/MJ。循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生成NOX；二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为NOX，并使部分已生成的NOX得到还原。

（5）燃烧强度高，炉膛截面积小

炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点。其截面热负荷约为～m2，接近或高于煤粉炉。同样热负荷下鼓泡流化床锅炉需要的炉膛截面积要比循环流化床锅炉大2～3倍。

（6）负荷调节范围大，负荷调节快

当负荷变化时，只需调节给煤量、空气量和物料循环量，不必像鼓泡流化床锅炉那样采用分床压火技术，也不象煤粉锅炉那样，低负荷时要用油助燃，维持稳定燃烧。一般而言，循环流化床锅炉的负荷调节比可达(3～4)：1。负荷调节速率也很快，一般可达每分钟4%。

（7）易于实现灰渣综合利用

循环流化床燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣含炭量低(含炭量小于1%)，属于低温烧透，易于实现灰渣的综合利用，如作为水泥掺和料或做建筑材料，同时低温烧透也有利于灰渣中稀有金属的提取。

（8）床内不布置埋管受热面

循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面，因而不存在鼓泡流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问题。此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉、结焦处理时间短，可以长时间压火等。

（9）燃料预处理系统简单

循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。

（10）给煤点少

循环流化床锅炉的炉膛截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少，既有利于燃烧，也简化了给煤系统。

2 燃料与脱硫剂

燃料

从燃烧技术上说，循环流化床锅炉可以燃烧几乎所有的燃料。相当多的燃料在试验台或投运机组上已经燃烧过，有着许多经验可以借鉴。除了主燃料外，循环流化床锅炉还需要启动燃料，如气体燃料、油或煤粉等。启动燃料主要用于加热床料，在完成锅炉启动运行后，还可做备用或辅助燃料，一旦主燃料临时短缺，仍可以使锅炉带一定负荷。

本次设计的燃料是烟煤，Vdaf=%，Aar=%。在循环流化床锅炉中，灰分影响到燃料的着火与燃烧，但灰分使循环的传热增强、负荷调节范围扩大，这是它有利的一面。

脱硫剂

在燃烧高硫煤的时候，循环流化床锅炉需要加入脱硫剂进行炉内脱硫，以便使SO2排放浓度达到标准。

从经济角度来说，大都采用石灰石作脱硫剂。脱硫剂需要量与下列因素有关：

（1） 脱硫剂成分（CaCO3含量） （2） 脱硫剂粒度 （3） 脱硫剂反应特性 （4） 脱硫剂爆裂特性

（5） 脱硫剂在炉膛内的停留时间 （6） 炉膛燃烧温度 （7） 燃料含硫量

（8） 所需的脱硫效率

本次设计燃料Sar=%，可以通过脱硫效率，钙硫摩尔比等数据计算得出CaCO3的消耗量。

3 无脱硫工况计算

无脱硫工况下燃烧计算

理论空气量：

V0=0.0889(Car0.375Sar)0.265Har0.0333Oar三原子气体体积：

VR2O1.866(Car0.375Sar)/100

理论氮气体积：

V020.79V0N0.8Nar/100

理论水蒸气体积：

V02O0.111Har0.012Mar0.016V0H

无脱硫工况下烟气体积计算

过量空气量：

(pj1)V0

H2O体积VH2O：

V00H2OVH2O+0.0161(pj1)V

烟气总体积Vy：

V00yVN2+VRO2+(pj1)V+VH2O

(3-2)

(3-3)

(3-4)

(3-5)

(3-6)

(3-7)

(3-1)

4 灰平衡与灰循环倍率

循环灰量

循环灰量是设计，运行循环流化床锅炉的基本参数。它不仅影响燃烧，而且影响传热。根据在冷态试验台上观察的结果，循环流化床锅炉炉膛大致可以分为密相区、过渡区和稀相区三个区域。

密相区位于二次风口附近，含过渡区。在该区域里，灰粒粒度较粗，大小不一，床料密度最大，气泡尺寸较大，速度不快，类似鼓泡流化床动力学特性。

稀相区位于密相区上面。在该区域里，灰粒粒度较细，大小均匀，气泡尺寸不大，速度较快，床料密度随炉膛高度增加而迅速下降。

循环灰量的热容量虽小，二灰量却大得惊人，因此灰焓必须计入，不得略去。这里所说的循环灰量是指外循环灰量，且只有分离器之前的受热面才涉及循环灰量，需加入循环灰量。循环灰量的计量，可以入炉煤量为基准，也可以入炉灰量为基准。

灰平衡计算

灰循环倍率

循环流化床内的物料循环分内循环和外循环两种，物料内循环和外循环对床温的影响不同，但对燃烧效率和脱硫效率的影响相同。这里我们所计算的物料循环指内循环。

物料循环倍率公式为：

afan100Cnf100Cf1faff1f(4-1)

令Cf=Cn，即循环流化床锅炉处于最佳燃烧工况，式(4-1)可以变为：

an(4-2)

由式(4-2)可知，灰循环倍率仅与飞灰份额和分离器效率有关。换言之，灰循环倍率不是人为选取的，当和一定后，也就确定了。

与和的关系

称为飞灰份额，即除掉底灰的那部分灰份额，它在0~1之间变化。当为何值，全部燃料灰以底灰形式排出炉膛，即料灰以飞灰形式飞入炉膛，最大。

这时，当为50%时，一个“转择点”，若取变化对影响不大；当

，

，对循环流化床锅炉，为最小循环倍率。可以认为定出

，则

。换言之，当

时，

无灰可以循环。当

时，无论时，全部燃

时，为常数，变化对影响很大。

5 脱硫工况计算

脱硫原理

SO2是一种严重危害大气环境的污染物，SO2与水蒸汽进行化学反应形成硫酸，和雨水一起降至地面即为酸雨。NOX包括NO、NO2、NO3三种，其中NO也是导致酸雨的主要原因之一，同时它还参加光化学作用，形成光化学烟雾，还造成了臭氧层的破坏。

煤加热至400℃时开始首先分解为H2S，然后逐渐氧化为SO2。其化学反方程式为

FeS2 + 2H2 → 2H2S + Fe

H2S + O2 → H2 + SO2

对SO2形成影响最大的因素是床温和过量空气系数，床温升高、过量空气系数降低则SO2越高。

循环流床燃烧过程中最常用的脱硫剂就石灰石，当床温超过其煅烧温度时，发生煅烧分解反应：

CaCO3 → CaO + CO2 ─ 183 kJ/mol

脱硫反应方程式为：

CaO + SO2 + 1/2 O2 → CaSO4

NOX的排放

燃煤循环流化床锅炉，氮来自助燃空气中的氮气和煤中所含的氮。会形成热力型氮氧化物和燃料型氮氧化物。

根据Zeldovich机理，高温下氧气与助燃空气中的N2将按下述反应式进行反应：

NO+N

N+O2=NO+O

根据循环流化床锅炉的运行温度和氧的含量，热力型NOX的生产速率很低，即使不考虑各种分解还原过程，其平衡浓度也很低，一般可不予考虑。

研究表明：

（1）炉膛燃烧温度升高，将使排放的NOX增加，N2O减少；

（2）与低挥发分燃烧相比，高挥发分燃烧对NOX的影响多半较小；

（3）过量空气系数α增加，NOX和N2O都将增加，增加的程度与燃料特性相关；

就

N2O排放而言，循环流化床过量的炉膛温度不宜低于900提高燃烧温度，

不仅可以减少N2O的排放，还可以减少CO的排放，增加燃料的燃烧效率。在燃烧贫煤、无烟煤等反应性差的煤种时，可以把温度提高到950。

本次设计中SO2的原始排放浓度为 mg/m3而允许排放浓度为900 mg/m3从而根据钙硫摩尔比为确定石灰石的消耗量，计算出实际脱硫效率为%。

脱硫计算

SO2原始排放浓度：

0so2(1.998Sar104)/Vy

计算脱硫效率：

so2j(1so2/0so2)100% 钙硫摩尔比：

mln(100so2)/A)/K 与1kg燃料相配的入炉石灰石量：

Bd3.122mSar/CaCO3 燃烧生成CaO时吸热量：

QA(1CaCO3)5561.8mSar/100脱硫放热量：

QT15597.7SO2/100Sar/100 可支配热量：

QDar(Qnet.arQTQA)/(1Bd) 脱硫所需要的理论空气量：

V0d1.667so2/100Sar/100 燃烧和脱硫当量理论空气量：

V0D(V0+V0d)/(1+Bd) 脱硫所需空气的氮气体积：

V00dN20.79Vd

(5-1)

(5-2)

(5-3)

(5-4)

(5-5)

(5-6)

(5-7)

(5-8)

(5-9)

(5-10)

当量理论氮气体积：

00VDN0.8N/100/(1+B)+0.79VardD2

(5-11)

煅烧石灰石生成的CO2的体积：

dVCO=0.699mSar/1002

(5-12)

脱硫时SO2体积减少量：

DVSO0.699so2/100Sar/1002

(5-13)

燃烧和脱硫时产生的RO2的当量体积：

DdDVRO(V+VVRO2CO2SO2)/(1Bd)2

(5-14)

当量理论水蒸气体积：

00VDH(0.0124(MMB)0.111H)/(1B)0.0161V2(5-15) OarddardD2

入炉燃料灰量：

FGAar/100入炉的石灰石直接成为飞灰的量：

(5-16)

fACaCO3.122CaCO3/100mSar/CaCO33

(5-17)

入炉的石灰石分含量：

Ad(100CaCO3)/100Bd(1CaCO3/100Md/100)未反应的CaO的量

(5-18)

ACaO1.749(100CaCO3)/100mSar/1001.749so2/100Sar/100(5-19)

脱硫产物CaSO4的量：

ACaSO44.246so2/100Sar/100灰分：

DAarfFGACaCOAdACaOACaSO43

(5-20)

1Bd

(5-21)

脱硫工况时的底灰份额：

a未脱硫时的飞灰份额：

Ddad(Aar/100AdACaOACaSO4)(1Bd)A/100Dar

(5-22)

af1ad

(5-23)

脱硫工况时的飞灰份额：

灰循环倍率：

分离器前飞灰的份额：

脱硫后SO2排放浓度：

脱硫效率：

aAfaDfAar/100CaCO3f(1BDd)Aar/100

anaff1f

aanaDf

1.998S10000(1so2so2ar100)(1BDd)Vyso(1Dso220)100so2

(5-24)

(5-25)

(5-26)

(5-27)

(5-28)

6 燃烧产物热平衡计算

燃烧产生的烟气从炉膛出口进入旋风分离器，大于切割粒径的灰粒经过旋风分离器分离返回炉膛再次燃烧，小于切割粒径的颗粒将被送入尾部烟道。这就是循环流化床锅炉与煤粉炉的最大不同，很多的灰粒多次进入炉膛反复燃烧，这部分的灰粒被称为循环灰。

循环灰是循环流化床锅炉的特有产物，它携带着大量的热量，对锅炉的热平衡有很大的影响。

炉膛燃烧产物热平衡方程式

对炉膛而言，其输入热量为：

''0E)IlkBQnet,arBjmIrkBsIZEB(Z

输出热量为：

''''BQ3BQ4BQ5BQ6BjImBsImZ

对1kg燃料来说，炉膛热平衡方程式为：

Bm''QlR[XQls（I''mZ-IZE'）SIm]BJ

燃烧产物热平衡计算

脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响

CFB锅炉在燃烧高硫煤时，需要加入石灰石进行炉内脱硫，这将引起入炉支配热量、入炉灰量、底灰份额、底灰含碳量、飞灰份额、飞灰含碳量、燃烧和脱硫所需的空气量以及排烟气量等变化，也将q2、q4、q5和q6发生变化。

在脱硫过程中，石灰石煅烧成CaO时需要吸热，生成CaSO4又会放热，因此，入炉可支配热量

随加入石灰石的Ca/S摩尔比m而变化。在某一Ca/S摩尔比下，有可能脱

硫产物CaSO4的放热量大于脱硫剂CaCO3煅烧成CaO的吸热量，但不能使入炉可支配热量

增加。

未脱硫工况和脱硫工况对可燃气体未完全燃烧热损失q3和散热损失q5没有什么影响，尤其是q5，它是由锅炉总输出热量Q1决定的，只要Q1不变，q5也不变。影响显著的是q4、和q6。

总的来说，脱硫总是是循环流化床锅炉的热效率下降的。 固体未完全燃烧热损失为：

DDDDaDadCd33727AarfCfq4()dD100Cd100CDQarf (6-1)

排烟热损失为：

0Dq2(IpypyIlk)(100q4)/Qar

(6-2)

。

底灰物理热损失为：

DDDq6adIhAar/Qar (6-3)

锅炉热平衡计算

锅炉的热平衡是值送入锅炉的可支配热量与总输出热量及各种热损失的总和应该是

相等的。

即

DQar=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

锅炉机组热效率： 保温系数：

ka100q100(q2q3q4q5q6)q5

(6-4)

1kakqq5(6-5)

锅炉机组有效利用热量：

''QkaDgq(igqigs)Dpw(ibhiqs)

(6-6)

脱硫工况当量燃烧消耗量：

BDQka(6-7) 100%DQarka

脱硫工况计算燃料消耗量：

脱硫工况燃料消耗量：

计算石灰石消耗量：

石灰石消耗量：

计算燃料当量消耗量

Bd'BDj100100qBd4

Bd100Bd'j100q4

BCd'jBjBd

CBj100CB100CaCO3

BDd'CjBjBj

(6-8)

(6-9)

(6-10)

(6-11)

(6-12)

7 传热系数计算

炉膛传热系数

理论上讲，炉膛传热系数在炉膛中不同的位置是不同的。在工程计算中，无需知道各点的传热系数，只需要知道某一区域的平均传热系数，这样可以使问题简化，同时还具有一定的准确度。

循环流化床锅炉炉膛传热计算所采用的传热系数，以密相区受热面传热系数Km为准。

由于炉膛传热基本上是由对流换热和辐射换热组成，所以要计算传热系数，必须要知到 对流放热系数αK和辐射放热系数αh。

炉膛膜式水冷壁是由水冷管和鳍片焊接而成，在炉膛膜式水冷壁的计算中，我们要将水冷管和鳍片分开计算各自的传热系数，然后加权平均。

汽冷屏传热系数

随着锅炉参数的提高，炉膛内需要布置水冷屏和汽冷屏。水冷屏是蒸发受热面，炉膛温度与其工质的平均温差，同炉膛膜式水冷壁的状况相同。它们之间唯一的区别是：水冷壁的传热周界大致为炉膛模式水冷壁的2倍。

对汽冷屏而言，其工质温度取其进、出口平均温度，在实际计算汽冷屏管中，要先假设一个管外壁壁温，然后由这个假设的温度算出辐射放热系数和对流放热系数，得出一个假定的传热系数，然后根据管内壁温度的计算，一步步反复迭代，得出一个在误差范围内的管外温度，确定这个传热系数。以类似的方法计算出鳍片的传热系数，最后加权平均，得出汽冷屏的传热系数。

传热系数的计算

炉膛截面烟气流速：

D''BDV(273jym)R内外壁平均温度；

3600273F

(7-1)

tW1.2床辐射放热系数：

(tW1假tb)2

(7-2)

h0a(TR2TW2)(TRTW) (7-3)

床总放热系数：

K+h (7-4)

表7-1 吸收率ɑ 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 床密相区对水冷管的传热系数:

K管=（tW1)(7-5)

Rtb

管子外壁的计算温度:

d1d2tw1=Kd1(Rtb)+tb(7-6)

2

ln鳍端温度：

2=床密相区对鳍片的传热系数：

1cosh(mh)

(7-7)

K鳍=（Rtw)(7-8)

Rtb

炉膛膜式水冷壁的平均传热系数：K管SK鳍B鳍mKSB鳍(7-9)

8 炉膛结构设计与热力计算

炉膛结构

炉膛结构设计

炉膛可以说是整个循环流化床锅炉系统的心脏，循环流化床锅炉的炉膛结构主要包括以下几个方面：

（1）炉膛的截面尺寸，炉膛高度等； （2）炉膛内受热面的布置； （3）循环流化床的布风装置等；

锅炉采用单汽包横置式自然循环，自前向后依次布置燃烧室，旋风分离器，尾部竖井。膜式壁系统和过热器、省煤器均为吊挂结构，空气预热器为支撑结构。全钢架型结构，室外布置。锅炉总图见附图。

由于循环流化床锅炉燃烧室内固体物料浓度很高，因此炉室需要良好的密封和防磨，为此采用膜式壁结构，锅炉燃烧所需空气分别由一、二次风机提供。一次风机出口的风经一次风空气预热器冷段和热段后，其中一部分由左右两侧风道引入炉前水冷风室中，同过安装在水冷布风板上的风帽进入燃烧室；另一部分由布置在前后墙的上一次风进入燃烧室。二次风经布置在一次风空气预热器冷段与热段之间的二次风空气预热器后由播煤封口、两侧上二次风口进入炉膛。燃料在炉膛内燃烧产生大量烟气和灰颗粒；烟气携带大量未燃尽碳粒子离开下部到上部，进一步燃烧放热后，进入旋风分离器中，烟气和物料分离。被分离出来的物料通过回料系统回到炉膛，实现循环燃烧。经分离器后的烟气进入烟道。

炉膛由膜式水冷壁构成，炉膛宽7490mm，深14480mm，截面积，净空高（如图10-1），前后墙在炉膛下部收缩形成锥形炉底，前墙水冷壁向后弯，与两侧水冷壁共同形成水冷布风板和风室。燃烧室后墙水冷壁向前玩去与水平成7°角，形成燃烧室顶。

炉膛受热面积计算

表8-1 炉膛各区域各种形式受热面积折算系数 名称 数值 ξmn ξm ξx ξxn 炉膛计算受热面积（见图10-1）：

) 炉膛热力计算

炉膛出口过量空气系数：

''''mmz'E

(8-1)

炉膛有效放热量：

mQls100q3q4q6''0'0mIrkz'IlkEIlk(8-2)

q4

分离器循环灰焓增：

''IFZIaFIm

表8-2 灰焓Ih 温度/℃ 灰焓/kJ/kg-1 100 81 200 169 300 264 400 360 500 458 600 560 700 662 (8-3)

800 767 900 875 1000 984 折算成1kg燃料的分离器循环灰焓增：

IFZBs''(IaZImZ)Bj(8-4)

分离器循环灰焓增份额：

xFZ分离器烟气焓增份额：

IFZ(8-5) mQls

xFIF(8-6) mQls

分离器放热份额：

xIFIFZmxFxFZ(8-7) mQlsQls

炉膛放热份额：

X1x (8-8)

炉膛膜式水冷壁传热温差：

(8-9)炉膛膜式水冷壁吸热量：

QtZZKmHmjBDj

炉膛汽冷屏传热温差：

t''qmtb

炉膛汽冷屏吸热量：

QKqHqjtqqBDj

炉膛循环灰焓减：

ImZBs''B(I'mZIZE)j

1kg燃料燃烧产物向炉膛受热面内工质和循环灰传递的热量：

QR(XQmI'''Bslls(mZIZE)BI''m)j炉膛受热面内工质的吸热量：

QmlQqQZ

误差：

(8-10)

(8-11)

(8-12)

(8-13)

(8-14)

(8-15)

QlRQlm(8-16) ||RQl

汽冷屏工质焓增：

QqBDjDq

iq(8-17)

平均比容：

蒸汽流通面积：

工质流速：

蒸汽质量流速：

v(v''v')cp2

(8-19)vcpnDq3600Fn



rDq3600Fn

(8-18)

(8-20)

(8-21)

9 汽冷旋风分离器结构设计与热力计算

汽冷旋风分离器结构设计

旋风分离器具有显著的优点，含灰烟气流切向进入旋风筒，灰粒在离心力作用下，沿径向向外撞向旋风筒壁，在重力作用下，进入锥体和竖管。灰分离后的烟气，经导涡管进入对流后烟井。

旋风分离器具有显著的优点，当切向烟气速度为25m/s时，含灰烟气流旋转角可达1900°左右，其分离效率可达99%以为。此外，还设置了导涡管，使灰再扬析率降至最低，与其他形式的分离器相比，总的分离效果最佳。

本次设计布置两个分离器，旋风筒直径6910mm，筒体长度6912mm，椎体长度是8661mm，尾部烟竖管直径是1330mm。

汽冷旋风分离器热力计算

火焰辐射层有效厚度：

S3.6VFCF (9-1)

分离器水冷程度：

F面积比：

HyxFCFAi (9-2)

AjHyx(9-3)

分离器理论烟焓：

''mIaFImxFQls (9-4)

分离器理论循环灰焓：

''mIaZImZxFZQlsBDjBs (9-5)

火焰中三原子气体的分压力：

pnrnpF (9-6)

三原子气体减弱系数：

不发光火焰辐射减弱系数：不发光火焰黑度：

发光火焰黑度：

发光火焰辐射减弱系数：

火焰黑度：

汽冷分离器黑度：

烟气平均热容量：

''K0.501rH2O(10.38TF0.2505pnS1000)KKrn (9-8)a1e10.2KpFs acb1e10.2KpFS 1.6T''KF10000.5

amacb(1m)a

aa''(1a)FF1(1')(1'FF)(1a) (9-7)

(9-9)

(9-10)

(9-11)

(9-12)

(9-13)

VCCP''IaFIF''aFF (9-14)

汽冷旋风分离器出口烟温：

''FTaF273(9-15) 38烟气放热量：

循环灰放热量：

总放热量：

蒸汽焓增：

蒸汽出口焓：

平均比容：

蒸汽流速：

(5.3210HyxaFTaF)0.6B1jnVCcpQI''Ey(IaFF) (9-16)Q''BsEZ(IaZIF)BDj

QEQEyQEZ (9-18) (9-20)vcp(v'v'')/2

Ddvcpn3600Fn (9-22)

(9-17)

(9-19)

(9-21)

10 计算汇总

基本数据

设计煤种

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 名称 收到基水分 收到基碳含量 收到基氢含量 收到基氧含量 收到基氮含量 收到基硫含量 收到基灰分 收到基硫酸盐二氧化碳含量 收到基挥发分 收到基低位发热量 收到基CaO含量 符号 MarCarHarOarNarSarAar来源 测量值 测量值 测量值 测量值 测量值 测量值 测量值 测量值 测量值 测量值 测量值 数值 0 18500 0 单位 % % % % % % % % % kJ/kg CO2ar Qnet,arCaOar% 煤质分析校核计算：

=

kJ/kg

kJ/kg<628 kJ/kg

说明煤质分析数据合理。

石灰石

序号 1 2 3 4 名称 石灰石CaCO3含量 石灰石MgCO3含量 石灰石水分 石灰石灰分 符号 来源 测量值 测量值 测量值 测量值 数值 0 单位 % % % % M dAd 燃烧脱硫计算

无脱硫工况时的燃烧工况

序号 1 名称 理论空气量 三原子气体体积 理论氮气体积 理论水蒸气体积 飞灰分额 符号 公式或来源 数值 单位 V0 VRO20VN2 m3/kg m3/kg m3/kg m3/kg 2 3 4 5 0VH2Oaf 测量值 % 无脱硫工况时的烟气体积计算

名称及公式 出口处过量空气系数 符号 单位 炉膛 旋风筒 高过 低过 省煤器 空预器  平均过量空气系数 过量空气量 pj1V0（） H2Opj m3/kg 体积2300VHOm/kg VH0.0161(1)V 2Opj 烟气总体积0VH2OVNV+2+RO2+0（pj1）V Vy m3/kg 脱硫计算

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 符号 0SO公式或来源 式（5-1） GB13271-2001锅炉大气污染物排放标准 式(5-2) 测量值 测量值 式（5-3） 见序1 数值 900 单位 mg/m3 mg/m3 SO2原始排放浓度 2 SO2最高允许排放浓度 计算脱硫效率 燃料自脱硫能力系数 石灰石脱硫性能系数 钙硫摩尔比 CaCO3石灰石中含量 SO2SO2j% % % kg/kg A K m CaCOBd3与1kg燃料相配的入炉石灰石量 CaCO3 式（5-4) 9 未利用率 CaCO3 测量值 % 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 煅烧成CaO时的吸热量 脱硫时的放热量 可支配热量 燃烧所需的理论空气量 脱硫所需的理论空气量 燃烧和脱硫的当量理论空气量 燃烧所产生的理论氮气量 脱硫所需的空气中的氮气体积 当量理论氮气体积 燃烧产生的RO2体积 煅烧石灰石生成的CO2的体积 脱硫使SO2体积减少量 燃烧和脱硫时产生的 RO2的当量体积 燃烧产生的理论水蒸气体积 当量理论水蒸气体积 入炉燃料灰量 QA QT DQar式（5-5） 式（5-6） 式（5-7） 见序1 kJ/kg kJ/kg kJ/kg V0 Vd0m3/kg m3/kg m3/kg m3/kg m3/kg m3/kg m3/kg m3/kg m3/kg m3/kg m3/kg m3/kg kg/kg 式（5-8） 0VD 式（5-9） 0VN2 见序3 式(5-10) 式(5-11) 式(5-12) 式(5-12) 式(5-13) 0VdN20VDN2VRO2dVCO2DVSO222 DVRO2 式(5-14) 23 24 25 0VH2O 见序4 式（5-15） 式（5-16） 0VDH2OFG 26 27 28 入炉的石灰石直接成为飞灰的量 入炉的石灰石灰分含量 未反应的CaO的量 脱硫产物CaSO4的量 当量灰分 未脱硫时的低灰分额 脱硫工况时的低灰分额 未脱硫时的飞灰分额 脱硫工况时的飞灰分额 分离效率 灰循环倍率 分离器前飞灰的分额 脱硫后的SO2排放浓度 脱硫效率 fACaCO3 式(5-17) kg/kg Ad 式(5-18) 式(5-19) kg/kg kg/kg kg/kg ACaO29 30 31 32 33 ACaSO4DAar 式(5-20) 式(5-21) 取定 式(5-22) % adDadaf式(5-23) 34 35 36 37 aDffan 式(5-24) 设计值 式(5-25) 式(5-26) % a DSO38 39 2 式(5-27) 式(5-28) mg/m3 SO2% 40 误差  迭代收敛认可 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性

烟道名称 分离器后a= 分离器 高温 低温 省煤器 空预器 旋风筒 过热器 过热器 分离器前 a= 炉膛 计算公式 单位 \"m= \"d= \"d= \"d= c\" = \"k= 0.5('\") 0VDH0.01612O m3/kg m3/kg (pj1)VVDRO20DV0DN2VDH2O 0(pj1)VD DDVRO/Vy2 g/m3 DDVH/Vy2OnD D10Aara/VyD烟气中飞灰量：

所以飞灰焓略去不计。

脱硫工况时燃烧产物焓温表（见下页横表）

焓温表支配热量： kJ/kg

温度 2 kJ/(kg℃) ∑3+5+7 7 8 9 低过前 省煤器 空预器 1 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 3 4 5 6 10 11 12 13 1400 锅炉热力计算

锅炉设计参数

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 名称 最大连续蒸发量 过热蒸汽压力 过热蒸汽温度 喷水量 工质流量 给水温度 热空气温度 排烟温度 冷空气温度 锅筒蒸汽压力 给水压力 锅炉排污水流量 燃烧方式 符号 DMCRpgq\"tgq公式或来源 设计参数 设计参数 设计参数 设计参数 DMCRDP数值 410000 540 20000 单位 kg/h MPa C DP Ddtgskg/h 390000 215 205 135 20 4100 kg/h 设计参数 设计参数 设计参数 设计参数 设计参数 设计参数 1%DMCRC C C C trkpytlkpgpgsMPa MPa kg/h DPW 循环流化床燃烧 锅炉热平衡及燃料和石灰石消耗量

序号 1 2 3 4 名称 可支配热量 排烟温度 排烟焓 冷空气温度 符号 DQar公式或来源 见序12 见序8 查焓温表 见序9 数值 135 20 单位 kJ/kg  PyIPyC kJ/kg tlk C 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 冷空气焓 脱硫工况时的底灰含碳量 脱硫工况时的底灰分额 脱硫工况时的飞灰含碳量 脱硫工况时的底灰分额 固体未完全燃烧热损失 底灰温度 灰焓 灰渣物理热损失 可燃气体未完全燃烧热损失 散热损失 排烟热损失 锅炉机组热效率 保温系数 过热蒸汽出口焓 饱和蒸汽焓 饱和水焓 给水温度 给水焓 0Ilk 查焓温表 12项 试验数据 见序32 试验数据 见序34 式（6-1） 设计值 根据td 890 215 kJ/kg CdDDad% % % CDfaDfq4 tdIhq6q3q5 C 查表8-2 kJ/kg 式（6-3） 推荐值 查锅炉整体散热损失图 式（6-2） 式(6-4) 式(6-5) % % % % % kJ/kg q2 Ka  \"igq 见序6 iBhibhtgskJ/kg kJ/kg C igs kJ/kg 24 25 26 27 28 29 30 31 32 最大连续蒸发量 锅炉排污水流量 锅炉机组有效利用热量 脱硫工况时当量燃料消耗量 脱硫工况时计算燃料消耗量 脱硫工况时燃料消耗量 计算石灰石消耗量 石灰石消耗量 计算燃料当量消耗量 DMCRDPWQKa 见序1 见序12 式(6-6) 式(6-7) 式(6-8) 式(6-7) 式(6-10) 式(6-11) 式(6-12) 410000 4100 kg/h kg/h MJ/h kg/h kg/h BD 'Bdj Bd kg/h kg/h BCjBC kg/h kg/h BDj 炉膛膜式水冷壁传热系数计算

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 当量燃料计算消耗量 当量烟气体积 炉膛出口烟温 炉膛截面积 炉膛截面烟气流速 床对流放热系数 水冷管外壁温度 工质温度 符号 公式或来源 见序32 见， 设计值 设计值 式(7-1) 由wR选定 假定 p= MPa饱和温度 数值 890 单位 kg/h BDj VyD“mm3/kg C F m2 wR m/s kJ/(m2hC) k tW1假C C tb 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 内外壁平均温度 材料导热系数 管子外径 管子内径 吸收率 床辐射放热系数 床总放热系数 床密相区对水冷管的传热系数 管子外壁的计算温度 误差 鳍高 鳍厚 鳍长 鳍端温度 鳍片平均温度 吸收率 床辐射放热系数 床总放热系数 材料导热系数 t1，2 （tW1假tb）/2 C  d1 2查表 管材：20钢，由tW1，kJ/(m2hC) 设计值 设计值 查表7-1 式（7-3） 式(7-4) 式（7-5） 式（7-6） m m d2  h kJ/(m2hC) kJ/(m2hC) kJ/(m2hC)  K管 tW1计C C h 设计值 设计值 设计值 假定 （tW假tW1）/2 m  L tW假m m C C tW a 查表7-1 式（7-1） 式（7-4） 鳍片材料：20钢， 由tW查表  kJ/(m2hC) kJ/(m2hC) kJ/(m2hC) h   28 29 30 31 32 33 34 35 鳍片传热周界截面积 鳍片m值 鳍基温度 鳍端温度 鳍端计算温度 误差 床密相区对鳍片的传热系数 炉膛膜式水冷壁的平均传热系数 f L m2 m L（/f） RtW计 式（7-7） m1 1 C 2 tW计C C R2  K鳍KmC 式(7-8) 式(7-9) kJ/(m2hC) kJ/(m2hC) 炉膛汽冷屏传热系数计算

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 名称 计算燃料当量消耗量 当量烟气体积 炉膛出口烟温 炉膛截面积 炉膛截面烟气流速 床对流放热系数 进口工质温度 出口工质温度 工质流速 平均工质温度 符号 公式及来源 见序32 见，设计值 设计值 式(7-1) 由wR选定 见序45 见序48 见序52 (t't\")/2 数值 890 单位 kg/h BDjVyD“m m3/kg C F m2 wR m/s kJ/(m2hC) k t t wnC C m/s tb C 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 管外壁温度 吸收率 床辐射放热系数 床总放热系数 床密相区汽冷管的传热系数 管子外径 管子内径 内壁工质放热系数 管内壁温度 内外壁平均温度 材料导热系数 管外壁计算温度 误差 鳍高 鳍厚 鳍长 鳍端温度 鳍片平均温度 吸收率 床辐射放热系数 床总放热系数 材料导热系数 tW1假 由假定 C a tW1假及R“m查表7-1 式(7-3) 式（7-4） kJ/(m2hC) kJ/(m2hC) kJ/(m2hC) h  K汽冷管 式(7-5) 选取 选取 查《锅炉机组热力 计算标准方法》计算曲线 式(7-6) （tW1假tW2）/2d1 d2 m m kJ/(m2hC) 2 tW2 C t1，2 C  tW1计管材：12Cr1MoV 2查表 由tW1，kJ/(m2hC)  式(7-6) C C h 选取 选取 选取 假定 （tW假tW1）/2 485 695 m m m  L tW假C C tW a ”Rmt由W及查表7-1 kJ/(m2hC) kJ/(m2hC) kJ/(m2hC) h 式(7-3) 式（7-3） 鳍片材料：12Cr1MoV，   由tW查表 33 34 35 36 37 38 39 40 鳍片传热周界截面积 鳍片m值 鳍基温度 鳍端温度 鳍端计算温度 误差 床密相区对鳍片的传热系数 水冷屏传热系数 f L m2 m1 m L（/f） RtW1计 式（7-7） 1 C C 2 tW计R2 C C K鳍Kq 式（7-8） 式（7-9） kJ/(m2hC) kJ/(m2hC) 结构计算

炉膛膜式水冷壁计算受热面积

炉膛膜式水冷壁由∅60mm×5mm管子和20mm×6mm鳍片组成，如图10-1所示。 80 ∅60×5 7580 20 5405

18531922012522

稀相区密相区1978044.12传热周界比 44.12 炉膛旋风筒进口烟道 120007490×14480144106139024267004410

17503570×144802826数值 单位 m2 图 10-1 锅炉结构简图 名称 密相区 符号 公式或来源 ++++++× 序号 一、 21907°4620耐火层 折算系数 计算受热面积 稀相区 耐火层 折算系数 计算受热面积 2×[×+×+ ×+×] 表8-1 + × ××2 ×−× 表8-1 + × ++++ ××−× [+/2] ×2× 表8-1 +× +12) ××2 表8-1 ×1 实际面积/ m2 1 折算系数ζ 1 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2 计算面积/ m2 mn Hmn 二、 1． xb Hjxn 膜式壁 2． 折算系数 计算受热面积 密相区膜式壁 三、 折算系数 计算受热面积 密相区 稀相区 密相区 耐火层 稀相区 x Hjx mHmmj总数 炉膛计算受热面积传热周界比 炉膛计算受热面积 m +20+/80 四、 Hmj × 炉膛汽冷屏计算受热面积

炉膛内布置6片汽冷屏，每片由42根∅38mm×5mm管子和鳍片组成，下部浇注耐

火，耐磨材料，如图10-2所示。 50 2100 1180∅38×5 12 50 1180210012 1184.4 26.85 1184.426.8526.85 图 10-2 汽冷屏结构简图 序3288名称 3288符号 公式或来源 数值 单位 号 4004002100210019241924F1 1 浇注耐火耐磨材料的面积 ×+ × ×× × 6 m2 m2 m2 m2 F2 F3 F 65°5°2 3 4 5 稀相区敷设耐火耐磨层的计算受热面积 膜式壁计算受热面积 鳍片受热面计算面积 炉膛汽冷屏计算受热面积 Hjxn ∑F×2×4× 252×14π×× 246×14×2×× m2 m2 m2 m2 HjxHZjHqj HjxHjxnHZj 汽冷旋风分离器计算受热面积

采用两个分离器，分别由220根∅34mm×5mm管子和鳍片组成汽冷壁，如图10-3所

示。 ∅ ∅ 3200 ∅ ∅ 3700 ∅ 2770∅ 2980∅ ∅ 6910 图 10-3 汽冷旋风分离器结构简图 1330序名称 符号 公式或来源 数值 单位 号 4990×17101385866169121801 分离器耐火耐磨层总壁面积 FCF m2 2 汽冷分离器空间体积 VF m2 3 火焰辐射层有效厚度 敷设有汽冷壁部分的总表面积 分离器有效辐射受热面积 进口烟道截面 蒸汽流通截面积 S m2 4 Hq m2 5 Hyx m2 6 Ai m2 7 Fn m2 热力计算

炉膛热力计算

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 名称 可支配热量 可燃气体未完全燃烧热损失 固体未完全燃烧热损失 灰渣物理热损失 热空气温度 热空气焓 炉膛出口过量空气系数 冷空气温度 冷空气焓 回料器进口过量空气系数 炉膛进口过量空气系数 炉膛有效放热量 炉膛出口烟温 炉膛出口烟焓 循环灰量 计算燃料当量消耗量 分离器理论燃烧温度 符号 DQar公式或来源 见序12 见序14 见序10 见序13 见序7 由tlk数值 205 20 890 918 单位 kJ/kg q3q4 q6trkIrk % % % C 查焓温表10项 式(8-1) 见序9 kJ/kg m tlk0Ilk  由tlkC 查焓温表10项 kJ/kg  Zm mQls kJ/kg  式（8-2） 假定 由m m ImBSC 查焓温表11项 见序4 见序32 设计值 kJ/kg kg/h kg/h BDjaFC 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 分离器理论烟焓 分离器理论循环灰焓 炉膛出口循环灰焓 分离器烟气焓增 折算成1kg燃料的分离器循环灰焓增 分离器烟气焓增份额 分离器循环灰焓增份额 分离器放热份额 炉膛放热份额 炉膛计算受热面积 膜式水冷壁内工质温度 炉膛膜式水冷壁的传热温差 炉膛膜式水冷壁的平均传热系数 保温系数 炉膛膜式水冷壁的吸热量 炉膛汽冷屏计算受热面积 炉膛汽冷屏工质温度 炉膛汽冷屏传热温差 炉膛汽冷屏传热系数 炉膛汽冷屏的吸热量 IaFIaZImZ 查焓温表11项 由由查表8-2 查表8-2 式(8-3) 式(8-4) 式(8-6) 式(8-5) 式(8-7) 式(8-8) kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg IF IFZ xF xFZ x kJ/kg m2 X Hmjtb 见，四 见序8 式(8-9) 见序35 见序18 式(8-10) 见序5 见序10 C tZ mC kJ/(m2hC)  QZ kJ/kg Hqjtb tq m2 C C 式(8-11) 见序40 式(8-11) qQqkJ/(m2hC) kJ/kg 38 39 40 炉膛进口循环灰温度 炉膛进口循环灰焓 炉膛循环灰焓减 1kg燃料燃烧产物向炉膛受热面内工质和循环灰传递的热量 炉膛受热面内工质的吸热量 误差 汽冷屏工质焓增 汽冷屏工质进口温度 汽冷屏工质进口焓 汽冷屏工质出口焓 汽冷屏工质出口温度 汽冷屏工质进口比容 汽冷屏工质出口比容 平均比容 蒸汽流通截面积 工质流速 蒸汽质量流速  ZE IZEImZ见序19 912 − C 查表8-2 由ZE 式(8-13) kJ/kg kJ/kg 41 QlR 式(8-14) kJ/kg 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Qlm 式（8-15） kJ/kg  iq% kJ/kg  式(8-17) 设计值 pʼ= t i i t v v vcpC kJ/kg kJ/kg i'i pʼʼ= pʼ=，tʼ=℃ pʼʼ=，tʼʼ=℃ C m3/kg m3/kg m3/kg m2 （+）/2 172π×4 式(8-20) 式(8-21)

Fnwnwr m/s kg/(m2s) 汽冷旋风分离器热力计算

序号 名称 符号 公式或来源 数字 单位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 分离器空间体积 分离器有效辐射受热面积 分离器耐火材料层总壁面积 旋风分离器进口烟道截面积 火焰辐射层有效厚度 分离器水冷程度 面积比 进口烟气温度 进口烟焓 分离器烟气焓增份额 分离器循环灰焓增份额 循环灰量 计算燃料当量消耗量 炉膛出口循环灰焓 分离器理论烟焓 分离器理论燃烧温度 分离器理论循环灰焓 分离器理论循环灰温度 分离器出口烟温 VF Hyx见序2 见序5 见序1 见序6 式(9-1) HYXF'FCFAi AiHYX 见序13 见序14 见序23 见序24 见序4 见序32 见序20 式(9-4) 由IaF 890 912 m3 m2 m2 FCFAi m2 S  Fm  m ImC kJ/kg xF xFZ BS kg/h kg/h BDjImZIaFTaFIaZTaZkJ/kg kJ/kg 查焓温表11项 式(9-5) 由IaZC kJ/kg 查表 C C  F假定值 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 分离器出口烟焓 火焰中三原子气体的当量体积分数 火焰中三原子气体的分压力 水蒸气的当量体积分数 三原子气体减弱系数 不发光火焰辐射减弱系数 不发光火焰黑度 发光火焰黑度 发光火焰辐射减弱系数 火焰发光性系数 火焰黑度 受热面污垢系数 汽冷分离器黑度  IFrnD查查焓温表11项 由F见，式(9-6) 见，式(9-7) 式(9-8) kJ/kg pnMPa (MPam)1 DrH2OK K a acba1e10.2KpFS 2 (MPam)1 acb1e10.2KpFSK m TF\"K1.60.51000 查表 kJ/(kgC) a amacb1ma aF aF ''11F1F1a'a1aF 烟气平均热容量 VCCP 分离器数量 汽冷旋风分离器出口烟温 误差 烟气放热量 分离器出口循环灰焓 n 式(9-15) 式(9-16) 只  F QEyC C  式(9-17) kJ/kg kJ/kg  IFZ查表8-2 由F39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 循环灰放热量 总放热量 工质流量 蒸汽焓增 蒸汽进口焓 蒸汽出口焓 蒸汽出口温度 蒸汽进口比容 蒸汽出口比容 平均比容 蒸汽流通截面积 蒸汽流速 QEZ 式(9-18) 式(9-19) 见序5 式(9-19) pʼ=，tʼ=℃ 390000 kJ/kg kJ/kg kg/h QE Dd i kJ/kg kJ/kg kJ/kg i i t v v vcpii 查水蒸气特性表 查水蒸汽特性表 查水蒸汽特性表 C m3/kg m3/kg m3/kg m2 （+）/2 见序7 式(9-22) Fnwnm/s

设计总结

循环流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。

本次设计的用煤是烟煤，挥发分高，灰分也高。该煤种着火温度低，故而容易点燃，易燃尽。而灰分不能燃烧，而且妨碍可燃质与空气的接触，增加了煤着火的难度，同时，灰分也是炉膛结渣，受热面磨损的根源。以上对煤种的分析，是锅炉整体设计的重要参考。

设计主要从脱硫工况，结构计算和热力计算三大方面着手。

脱硫是循环流化床锅炉的重要特点，相比于煤粉炉的脱硫装置，循环流化床锅炉更经济些。脱硫要综合考虑燃料的硫分、锅炉最佳物料循环倍率的选取及锅炉的物质平衡和热平衡等多方面因素。提高物料循环倍率有助于提高脱硫效果，而增加过量空气系数也会提高脱硫效率，灰循环倍率在%，在综合考虑脱硫和氮氧化物的排放下，炉膛出口烟温定在890℃。

在完成了脱硫工况计算后，我先进行了热力计算，同时不断校核锅炉的结构，锅炉的结构没有直接的数据可够参考，所以设计中的结构布置，只能在满足热力计算校核误差的前提下，本着经济的角度设计的。炉膛的高度在，炉膛净空高约，截面为7490mm×14480mm，炉膛中配入6片汽冷屏，每片有42根∅38mm×5mm的管子和鳍片组成，下部浇注耐火、耐磨材料。耐磨材料均匀采用销钉固定，炉内屏式受热面敷设耐磨材料区域与受热面间交界处，其上、下一定范围内受热面表面采用贴钢板堆焊结构。燃料在炉膛燃烧并产生大量烟气和飞灰，烟气携带大量未燃尽的燃料颗粒在炉膛上部进一步燃烧放热后经气冷屏进入旋风分离器中，烟气和物料分离，物料经料斗、料腿、U型回料阀返回炉膛，实现循环燃烧。

循环流化床锅炉是一种燃料适应性好，有害气体排放量相对较低，负荷调节比大的燃烧技术。在当下环境被严重破坏，大气污染加剧的现实下，大力发展循环流化床锅炉有利于节能减排和保护环境，故而很多国家都在潜心研究其大型化问题，相信在不远的将来，这项技术一定会更成熟，更大容量的循环流化床锅炉会走向市场。

谢辞

三个月的毕业设计过程已经结束，在老师的指导和同学的帮助之下，我很完成了设计任务，虽不是很完美，但每一步都是自己认真计算整理。通过这次设计过程，我对于循环流化床锅炉有了更多的认识，更深的了解，对循环流化床锅炉设计的整体脉络掌握得更清晰。

首先，我要向我的指导老师柳旭英副教授表示感谢，在这三个月里，从最初的选题，确定锅炉参数和煤种，到设计过程以及最后的检查审核，柳老师十分认真细心的帮助我完成了这些任务，对我进行指导，提供资料和参考。

其次，十分感谢高俊如老师，高老师是锅炉方面的专业老师，我在设计过程遇到的问题得到了高老师的认真解答，这份设计离不开高老师的帮助。

同时，感谢我的室友，在我思维局限的时候给予帮助，帮我解决了许多问题。 最后，感谢这四年来每一位授课老师，感谢他们传授的知识，感谢他们讲诉的道理，感谢他们给予的帮助。

参考文献

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[6] 屈卫东，杨建华．循环流化床锅炉设备及运行［M］．河南科学技术出版社，2001 [7] 党黎军．循环流化床锅炉的启动调试与安全运行［M］．中国电力出版社，2001 [8] 锅炉机组热力计算标准方法［M］．机械工业出版社，1976

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