240th循环流化床锅炉结构分析与热力计算

1、 - - . -可修- . z. - - . -可修- .摘 要循环流化床燃烧技术是20世纪80年代在锅炉上得以成功应用的一种清洁煤燃烧技术。由于它有高效、低污染、煤种适应性强等特点，在很多国家都得到了重视。我国自从上个世纪开场开展它，目前这种技术已相当成熟。本文主要针对240T/H循环流化床锅炉的设计过程进展阐述。本设计中先进展了无脱硫工况及脱硫工况的燃料消耗量跟烟气量计算，随后进展了脱硫计算、热力计算、构造计算和烟气阻力计算等，在热力计算中，利用相似原理，采用逐步逼近的方法，进展迭代计算，确定了炉膛，汽冷旋风别离器和回料器的尺寸。循环流化床锅炉燃用的是烟煤，挥发性较高，故炉膛里采用前后墙对

2、冲燃烧。炉膛底部使用水冷布风板，用以支持静态床料和保证气流的分布均匀。本次设计的锅炉额定蒸发量240t/h，炉膛截面积52.878m2。从计算结果得知，该锅炉的设计合理，效率较高，可以供工程实际参考。本论文附锅炉本体图，炉膛水冷配风装置构造图，生产工艺流程图各一。关键词:循环流化床锅炉 脱硫 热力计算 构造分析AbstractThe circulating fluidized bed (CFB) burning technology is a kind of clean coal burning technology which started from 1980s.For its high

3、efficient, the low pollution and strong suitability for many coals，many countries have paid attention to the development of CFBB. Our country started the study of CFBB since1980s .Now, the technology is mature. This essay elaborates the design process of 240T/H circulating fluidized bed boiler. In t

4、his design,I made a calculation of the without desulfurizationcondition, the status of desulfurization of fuel consumption and bustion flue gas.Then, I carried out the desulfurization calculation, thermodynamic calculation, strength calculation, the smoke and wind resistance calculation. In the ther

5、modynamic calculation, It should be emphasized that similarity criterion and successive appro*imation method with iterative puting are used in determine the size of furnace, steam cold cyclone, recycling collector.As the boiler busts bituminous coal,I choose swirl burners laying distribution board w

6、hich can support the solid fueland ensure the uniform airflow.The efficiency of the boiler is 240t and the sectional area is 52.878m2. It can be seen from the calculating result that the entire design is rational and efficient, which indicates that the design can be provided as reference of actual e

7、ngineering design. Drawings of the boiler ,cyclone and the flow process of refrigerant are attached in the end of the essay. Keywordscirculatlng fluidized bed design of boier high temperature cyclone separator目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc452363236第一章绪论 PAGEREF _Toc452363236 h 1HYPERLINK l _Toc

8、452363237第二章燃料与脱硫剂 PAGEREF _Toc452363237 h 2HYPERLINK l _Toc4523632382.1燃料 PAGEREF _Toc452363238 h 2HYPERLINK l _Toc4523632392.2脱硫剂 PAGEREF _Toc452363239 h 2HYPERLINK l _Toc4523632402.3脱硫与排烟有害物质的形成 PAGEREF _Toc452363240 h 2HYPERLINK l _Toc452363241第三章无脱硫工况燃烧计算 PAGEREF _Toc452363241 h 3HYPERLINK l _T

9、oc4523632423. 1无脱硫工况下燃烧计算 PAGEREF _Toc452363242 h 3HYPERLINK l _Toc4523632433.2无脱硫工况下烟气体积计算 PAGEREF _Toc452363243 h 3HYPERLINK l _Toc452363244第四章物料循环倍率 PAGEREF _Toc452363244 h 4HYPERLINK l _Toc4523632454.1物料循环对锅炉燃烧特性的影响 PAGEREF _Toc452363245 h 4HYPERLINK l _Toc452363246物料循环对炉燃烧的影响 PAGEREF _Toc452363

10、246 h 4HYPERLINK l _Toc452363247物料循环对热量分配的影响 PAGEREF _Toc452363247 h 4HYPERLINK l _Toc452363248物料循环与变负荷的关系 PAGEREF _Toc452363248 h 4HYPERLINK l _Toc452363249物料循环对脱硫、脱硝的影响 PAGEREF _Toc452363249 h 4HYPERLINK l _Toc4523632504.2物料循环倍率的选择 PAGEREF _Toc452363250 h 4HYPERLINK l _Toc452363251燃料特性对循环倍率的影响 PAG

11、EREF _Toc452363251 h 5HYPERLINK l _Toc452363252热风温度及回送物料温度对循环倍率的影响 PAGEREF _Toc452363252 h 5HYPERLINK l _Toc452363253最正确循环倍率确定 PAGEREF _Toc452363253 h 5HYPERLINK l _Toc452363254第五章脱硫工况计算 PAGEREF _Toc452363254 h 6HYPERLINK l _Toc4523632555.1燃烧和脱硫化学反响式 PAGEREF _Toc452363255 h 6HYPERLINK l _Toc45236325

12、65.2脱硫计算 PAGEREF _Toc452363256 h 6HYPERLINK l _Toc452363257第六章燃烧产物热平衡 PAGEREF _Toc452363257 h 11HYPERLINK l _Toc4523632586.1炉膛燃烧产物热平衡方程式 PAGEREF _Toc452363258 h 11HYPERLINK l _Toc4523632596.2 燃烧产物热平衡计算 PAGEREF _Toc452363259 h 11HYPERLINK l _Toc452363260脱硫对热效率的影响 PAGEREF _Toc452363260 h 11HYPERLINK l

13、 _Toc452363261锅炉热平衡计算 PAGEREF _Toc452363261 h 12HYPERLINK l _Toc452363262第七章传热系数计算 PAGEREF _Toc452363262 h 15HYPERLINK l _Toc4523632637.1影响循环流化床传热的各种因素 PAGEREF _Toc452363263 h 15HYPERLINK l _Toc452363264气体物理性质的影响 PAGEREF _Toc452363264 h 15HYPERLINK l _Toc452363265固体颗粒物理特性的影响 PAGEREF _Toc452363265 h

14、15HYPERLINK l _Toc452363266流化风速的影响 PAGEREF _Toc452363266 h 15HYPERLINK l _Toc452363267床温对传热系数的影响 PAGEREF _Toc452363267 h 15HYPERLINK l _Toc452363268管壁温度的影响 PAGEREF _Toc452363268 h 15HYPERLINK l _Toc452363269固体颗粒浓度的影响 PAGEREF _Toc452363269 h 15HYPERLINK l _Toc452363270床层压力的影响 PAGEREF _Toc452363270 h

15、15HYPERLINK l _Toc4523632717.2炉膛传热系数 PAGEREF _Toc452363271 h 15HYPERLINK l _Toc4523632727.3汽冷屏传热系数 PAGEREF _Toc452363272 h 16HYPERLINK l _Toc452363273第八章炉膛 PAGEREF _Toc452363273 h 18HYPERLINK l _Toc4523632748.1炉膛构造设计 PAGEREF _Toc452363274 h 18HYPERLINK l _Toc4523632758.2炉膛热力计算 PAGEREF _Toc452363275

16、h 19HYPERLINK l _Toc452363276第九章汽冷旋风别离器 PAGEREF _Toc452363276 h 22HYPERLINK l _Toc4523632779.1旋风别离器的种类 PAGEREF _Toc452363277 h 22HYPERLINK l _Toc452363278汽冷式旋风别离器相比拟其它形式的别离器的优点： PAGEREF _Toc452363278 h 22HYPERLINK l _Toc452363279别离器构造设计 PAGEREF _Toc452363279 h 22HYPERLINK l _Toc4523632809.2汽冷旋风别离器热力

17、计算 PAGEREF _Toc452363280 h 23HYPERLINK l _Toc452363281第十章风烟系统 PAGEREF _Toc452363281 h 26HYPERLINK l _Toc45236328210.1风烟系统烟气阻力计算 PAGEREF _Toc452363282 h 26HYPERLINK l _Toc452363283旋风别离器本体阻力计算 PAGEREF _Toc452363283 h 26HYPERLINK l _Toc452363284炉膛风室压力 PAGEREF _Toc452363284 h 29HYPERLINK l _Toc452363285

18、炉膛配风装置阻力计算 PAGEREF _Toc452363285 h 29HYPERLINK l _Toc452363286第十一章回料装置 PAGEREF _Toc452363286 h 31HYPERLINK l _Toc45236328711.1回料装置用途及分类 PAGEREF _Toc452363287 h 31HYPERLINK l _Toc452363288回料装置要求及用途 PAGEREF _Toc452363288 h 31HYPERLINK l _Toc452363289回料装置的分类 PAGEREF _Toc452363289 h 31HYPERLINK l _Toc45

19、236329011.2回料器构造计算 PAGEREF _Toc452363290 h 31HYPERLINK l _Toc45236329111.3回料器压力计算 PAGEREF _Toc452363291 h 32HYPERLINK l _Toc452363292第十二章布风装置 PAGEREF _Toc452363292 h 34HYPERLINK l _Toc45236329312.1风帽 PAGEREF _Toc452363293 h 34HYPERLINK l _Toc45236329412.2布风板 PAGEREF _Toc452363294 h 34HYPERLINK l _To

20、c452363295第十三章计算结果汇总 PAGEREF _Toc452363295 h 35HYPERLINK l _Toc45236329613.1 根本数据 PAGEREF _Toc452363296 h 35HYPERLINK l _Toc45236329713.1.1 设计煤种 PAGEREF _Toc452363297 h 35HYPERLINK l _Toc45236329813.1.2 石灰石 PAGEREF _Toc452363298 h 35HYPERLINK l _Toc45236329913.2 燃烧脱硫计算 PAGEREF _Toc452363299 h 36HYPE

21、RLINK l _Toc45236330013.2.1 无脱硫计算时的燃烧计算 PAGEREF _Toc452363300 h 36HYPERLINK l _Toc45236330113.2.2 无脱硫工况时的烟气体积计算 PAGEREF _Toc452363301 h 36HYPERLINK l _Toc45236330213.2.3 脱硫计算 PAGEREF _Toc452363302 h 37HYPERLINK l _Toc45236330313.2.4 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性 PAGEREF _Toc452363303 h 40HYPERLINK l _Toc452363

22、30413.2.5 脱硫工况时燃烧产物焓温表 PAGEREF _Toc452363304 h 41HYPERLINK l _Toc45236330513.3 CFB锅炉热力计算 PAGEREF _Toc452363305 h 42HYPERLINK l _Toc45236330613.3.1 锅炉设计参数 PAGEREF _Toc452363306 h 42HYPERLINK l _Toc452363307循环硫化床燃烧 PAGEREF _Toc452363307 h 43HYPERLINK l _Toc45236330813.3.2 锅炉热平衡及燃料燃烧方式和石灰石消耗量 PAGEREF _

23、Toc452363308 h 43HYPERLINK l _Toc45236330913.3.3 炉膛膜式水冷壁传热系数 PAGEREF _Toc452363309 h 45HYPERLINK l _Toc45236331013.3.4 炉膛汽冷屏传热系数计算 PAGEREF _Toc452363310 h 47HYPERLINK l _Toc45236331113.4 构造计算 PAGEREF _Toc452363311 h 50HYPERLINK l _Toc45236331213.4.1 炉膛膜式水冷壁计算受热面积： PAGEREF _Toc452363312 h 50HYPERLINK

24、 l _Toc45236331313.4.2 炉膛汽冷屏计算受热面积 PAGEREF _Toc452363313 h 52HYPERLINK l _Toc45236331413.4.3 炉膛汽冷旋风别离器计算受热面积 PAGEREF _Toc452363314 h 52HYPERLINK l _Toc45236331513.5 热力计算 PAGEREF _Toc452363315 h 53HYPERLINK l _Toc45236331613.5.1 炉膛热力计算 PAGEREF _Toc452363316 h 53HYPERLINK l _Toc45236331713.5.2 汽冷旋风别离器

25、热力计算 PAGEREF _Toc452363317 h 57HYPERLINK l _Toc45236331813.6 旋风别离器烟气阻力计算 PAGEREF _Toc452363318 h 60HYPERLINK l _Toc45236331913.7 炉膛风室压力计算 PAGEREF _Toc452363319 h 67HYPERLINK l _Toc45236332013.7.2 炉膛配风装置阻力计算 PAGEREF _Toc452363320 h 68HYPERLINK l _Toc45236332113.8 回料器设计计算 PAGEREF _Toc452363321 h 71HYP

26、ERLINK l _Toc45236332213.8.1 构造尺寸计算 PAGEREF _Toc452363322 h 71HYPERLINK l _Toc45236332313.8.2 回料器风室压力计算 PAGEREF _Toc452363323 h 72HYPERLINK l _Toc45236332413.8.3 回料器配风装置阻力计算 PAGEREF _Toc452363324 h 73HYPERLINK l _Toc4523633251松动床配风装置阻力计算 PAGEREF _Toc452363325 h 73HYPERLINK l _Toc452363326结论 PAGEREF

27、_Toc452363326 h 78HYPERLINK l _Toc452363327致 PAGEREF _Toc452363327 h 79HYPERLINK l _Toc452363328主要参考文献 PAGEREF _Toc452363328 h 80 - - . -可修- . z. - - . -可修- .第一章 绪论 随着锅炉这种将能量的化学能转化为动能的设备广泛的应用和开展，导致环境严重的污染。尤其是燃煤锅炉燃烧排放出大量的灰渣、二氧化硫等气固污染物，严重影响生态环境。再由于煤等化石燃料的燃烧而日益枯竭，高效率、低污染的燃烧方式就显得格外重要。循环流化床锅炉是从上世纪七十年代开展的

28、清洁燃烧技术，对环境问题的解决及其重要。循环流化床燃烧技术对燃煤适应性强。燃烧高硫煤参加石灰石，可以降低脱硫本钱，代替本钱较高的脱硫设备。燃烧过程中的温度很低，空气又分两级送入，生成的氮氧化物浓度很低，灰渣活性强，便于综合利用。循环流化床锅炉燃烧技术与链条炉和煤粉炉燃烧等常规燃煤技术相比，最突出的特点是：燃烧温度比拟低，湍流混合强烈、燃烧强度大，负荷调节性能强等一系列优点。由于上述优点使得循环流化床燃烧技术特别适合我国以煤为主的燃烧的国情，在较短的时间得到了迅速的开展和应用。第二章 燃料与脱硫剂2.1燃料循环流化床锅炉的燃料适应性很强，各种品质的煤都可以用以燃烧，可以掺烧秸秆、垃圾等一些低本钱

29、的燃料，这也是它受追捧的主要原因之一。本次设计的燃料是褐煤，收到基挥发分41.57%，收到基灰分30.92%。在该锅炉中，灰分影响着燃料的燃烧，但灰分同样使得循环的传热增强、负荷调节围扩大，这也是它有利的一面。2.2脱硫剂脱硫剂一般指脱除燃料中游离的硫或硫化合物的药剂，所有的碱性化合物都可以作为脱硫剂。一般更多地使用廉价的石灰、石灰石和用石灰质药剂制作的碱性溶液。本次设计中煤的收到基硫含量是0.96%，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。2.3脱硫与排烟有害物质的形成NO*包括NO、NO2、NO3三种，其中NO是酸雨的主要导致原因之一，同时NO还会参加光化学作用，形成

30、光化学烟雾，还能造成臭氧层的破坏。煤高温加热到400时开场分解为H2S，然后发生缓慢氧化成为SO2。其化学反方程式为FeS2+ 2H2 2H2S + FeH2S+ O2 H2+ SO2循环流床锅炉的燃烧过程中使用最多的脱硫剂是石灰石，当床温超过它的煅烧温度时，发生煅烧分解反响：CaCO3 CaO + CO2 183KJ/mol第三章无脱硫工况燃烧计算3.1无脱硫工况下燃烧计算理论空气量 3-1)三原子气体体积 (3-2)理论氮气体积 (3-3)理论水蒸气体积 (3-4)3.2无脱硫工况下烟气体积计算过量空气量 (3-5)H2O体积 (3-6)烟气总体积 3-7第四章 物料循环倍率4.1物料循环

31、对锅炉燃烧特性的影响物料循环对炉燃烧的影响物料循环对燃烧的影响主要表现在以下四个方面：物料循环量增加，由于循环物料温度较低，物料的理论燃烧温度降低；物料循环增加，使得燃料在炉的停留时间增加，燃烧效率将增大，当然，当燃烧到达一定程度，循环物料的增加会使得燃烧效率增加的趋势减缓；床的物料浓度和温度趋于均匀；由于循环物料的温度较低，床温会有所降低。物料循环对热量分配的影响物料循环量增大时，炉膛燃烧区的高度增大，相应的对流区的高度减小，炉膛出口烟温升高，即炉膛下部的吸热量相对减小，炉膛上部的吸热量相对增大。物料循环与变负荷的关系循环流化床低负荷运行时，减小物料循环倍率，以使物料理论燃烧温度提高，同时水

32、冷壁换热系数减小，从而有可能保持炉膛出口温度不变，保证供汽压力和温度。物料循环对脱硫、脱硝的影响随着物料循环量的增加，物料中的CaO在炉停留时间增大，脱硫效率随着停留时间的增大而增大，之后，继续增大物料循环量，脱硫效率的增大会趋向于一个定值，一般情况下在Ca/S较低时，增加物料循环量的效果比Ca/S高时明显。4.2物料循环倍率的选择循环流化床的物料循环分循环和外循环两种，物料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一样。这里我们所计算的物料循环指循环。物料循环倍率公式为: 4-1在最正确工况下，其可简化为 4-2燃料特性对循环倍率的影响根据燃料特性，循环倍率的选择原则有：燃料

33、发热量较高，燃尽同样粒径的煤粒就需要较长的时间，物料循环倍率的选择就高；同样的燃烧的挥发分越大，可供选择的循环倍率就越小。热风温度及回送物料温度对循环倍率的影响当热风温度及回送物料温度升高时，流化床的温度也会升高，这是为了保持床温不变，就必须增加温度相对较低的循环物料的循环倍率；当热风温度和回送物料的温度不变，增加物料的循环倍率时，要保持床温不变就要减小密相区的吸热量或增大该区有的燃烧份额。最正确循环倍率确定循环倍率最理想的方法是，首先确定物料循环倍率对炉膛能量分配、传热、脱硫和磨损的优化指标，各个因素对物料循环倍率优化区的交集就为综合考虑各个因素数学上的最正确循环倍率。第五章 脱硫工况计算5

34、.1燃烧和脱硫化学反响式C + O2 = CO22H2 + O2 = 2H2OS + O2 = SO2通常状况下采用脱硫剂是石灰石，主要成分是CaCO3. CaCO3经煅烧出来的CaO参加脱硫反响，反响式为 CaCO3=CaO+CO21781.5kj/kgCaCO3CaO+SO2+0.5O2=CaSO4+3673.5kj/kgCaCO35.2脱硫计算SO2原始排放浓度 5-1计算脱硫效率 5-2钙硫摩尔比 5-3 与1kg燃料相成配套入炉的石灰石的量 5-4)式中：与1kg燃料相成配套入炉的石灰石的量，kg/kg石灰石中CaCO3含量，%。燃烧生成CaO时吸热量 5-5脱硫放热量 5-6可支配

35、热量 5-7式中：可支配热量，kj/kg脱硫所需要的理论空气量 5-8燃烧和脱硫当量理论空气量5-9式中：当量理论空气量，m/kg与1kg燃料相成配套入炉的石灰石的量，脱硫所需空气的氮气体积 (5-10)当量理论氮气体积 (5-11)式中：理论氮气体积，m/kg；燃料中的氮，%；理论空气量，m/kg；石灰石脱硫所需要空气量，kg/kg煅烧石灰石生成的CO2的体积 (5-12)脱硫时SO2体积减少量 (5-13) 燃烧和脱硫时产生的RO2的当量体积 (5-14)式中：CO2和SO2的当量体积，m/kg原子气体体积，m/kg石灰石产生的CO2体积，m/kgSO2体积减少量，m/kg石灰石脱硫所需空

36、气量，kg/kg当量理论水蒸气体积5-15式中：当量理论水蒸气体积，%；燃料中的水分，%；石灰石中的水分，m/kg；燃料中的氢，%；入炉燃料灰量 5-16式中：燃料收到基灰分入炉的石灰石直接成为飞灰的量 (5-17)入炉的石灰石分含量 (5-18)式中：石灰石灰分，kg/kg石灰石的水分，%。一般小于3%。未反响的CaO的量 (5-19)脱硫产物CaSO4的量(5-20)灰分(5-21)式中：当量灰分，%；入炉燃料灰量，kg/kg；入炉石灰石变成飞灰量，kg/kg；入炉石灰石的灰分，kg/kg；未反响的CaO量，kg/kg；脱硫产物的量，kg/kg；石灰石脱硫所需要的空气理论量，kg/kg；脱

37、硫工况时的底灰份额 (5-22)未脱硫时的飞灰份额 (5-23)脱硫工况时的飞灰份额 (5-24)灰循环倍率 (5-25)别离器前飞灰的份额 (5-26)脱硫后SO2排放浓度 (5-27)脱硫效率 (5-28) 第六章 燃烧产物热平衡燃烧产生的烟气从炉膛的出口进入旋风别离器，其实大于切割粒径的灰粒被旋风别离器捕捉进入回料器再次燃烧，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不同点，很多的灰粒屡次进入炉膛燃烧，这局部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，很大程度的影响了锅炉的热平衡。6.1炉膛燃烧产物热平衡方程式燃料和空气进入炉膛后着火

38、，随着燃烧的继续，燃烧产物的温度会持续上升，但同时热量又会被炉膛的水冷壁等传热面吸收，所以温度又会沿着它上升的趋势下降，在这两种因素的作用下，炉膛的温度会趋于一个温度的值。对炉膛而言，其输入热量为：输出热量为对1KG燃料来说，炉膛热平衡方程式为：6.2燃烧产物热平衡计算脱硫对热效率的影响脱硫剂的参加对锅炉热平衡的影响还是很大的，整个脱硫过程中，CaCO3的分解是吸热的，而生成CaSO4又会放热，所以参加的石灰石量对锅炉热平衡影响很大。同时，石灰石还会引起当量灰量、排烟热损失、底灰物理热损失等的变化。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。总结：脱硫总是会使

39、循环流化床锅炉的热效率下降。固体未完全燃烧热损失为：6-1式中：未完全燃烧产生的热损失，%锅炉可支配热量，底灰份额；底灰含碳量，%；飞灰份额，飞灰含碳量；燃料收到基灰份，%。排烟热损失为： 6-2 式中：烟气热损失，%；在相应的过量空气系数和排烟温度的状况下的排烟焓，；冷空气焓，。底灰物理热损失为： 6-3式中：底灰物理热损失，%；底灰份额；灰焓，；当量灰分，%；入炉可支配热量，。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。 (6-4) 式中：锅炉机组热效率。%；排烟热损失，%；可燃气体未完全燃烧热损失，固体未完全燃烧热损失，散热损失，灰渣物理

40、热损失保温系数 (6-5)锅炉机组有效利用热量 (6-6)脱硫工况当量燃烧消耗量 (6-7)脱硫工况计算燃料消耗量 (6-8)脱硫工况燃料消耗量 (6-9)计算石灰石消耗量 (6-10)石灰石消耗量 (6-11)计算燃料当量消耗量 (6-12)第七章 传热系数计算7.1影响循环流化床传热的各种因素气体物理性质的影响对传热起主要作用的是气膜的厚度以及颗粒跟外表的接触热阻。气体的其他特性也会对传热系数产生影响。固体颗粒物理特性的影响1固体颗粒尺寸的影响：小颗粒床：固体颗粒平均直径增加，传热系数减小；大颗粒床：固体颗粒平均直径增加，传热系数增大。2固体颗粒密度的影响：随着固体颗粒密度的增大，传热系数

41、也会增大。3外表状态的影响：相对较光滑的颗粒，传热系数就较高。4固体颗粒度分布的影响：小颗粒床，粒径越小，传热系数越大；大颗粒床，粒径越大，传热系数越大。 流化风速的影响循环流化床的密相区：流化风速增大，传热系数减小。循环流化床的稀相区：流化风速增大，传热系数增大。床温对传热系数的影响床温升高，传热系数增大。管壁温度的影响壁温升高，传热系数成线性规律地增大。固体颗粒浓度的影响床层颗粒浓度增加，传热系数显著增加。床层压力的影响床层压力增大，传热系数增加。7.2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，不需要知道各个点的具体传热系数，只需要具体知道*一区域的平均传

42、热系数，这样可提高准确度。炉膛的传热计算所采用的传热系数，以密相区受热面的传热系数为准。由于炉膛传热根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和辐射放热系数。7.3汽冷屏传热系数首先要先设计出汽冷屏的构造和尺寸，然后确定它的受热面，根据汽冷屏在炉膛中的位置来确定折算系数，同样，汽冷屏要分为汽冷屏管和鳍片分别计算。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，然后根据管壁温度的计算，一步步反复迭代，得出一个在误差围的管外温度，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

43、均，得出汽冷屏的传热系数。炉膛截面烟气流速 (7-1)外壁平均温度 (7-2)床辐射放热系数 (7-3)吸收率 (7-4)床密相区对水冷管的传热系数 (7-5)管子外壁的计算温度 (7-6)鳍端温度 (7-8)床密相区对鳍片的传热系数 (7-9)炉膛膜式水冷壁的平均传热系数 (7-10)第八章 炉膛8.1炉膛构造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构造主要包括以下几个方面：1炉膛的截面尺寸以及炉膛高度；2炉膛受热面的布置；3循环流化床的布风装置等；燃烧室由水冷壁的前墙、后墙、两侧墙构成，确定炉膛的长、宽、高度时，主要考虑各受热面的布置及别离器的的位置，此外还必须注

44、意当炉膛深度过大会影响二次风的穿透能力，二次风不能充分对稀相区燃烧进展扰动，保证燃烧应具备的足够的氧量。炉膛高度也是一个关键参数，适宜的炉膛高度应能：1保证别离器不能捕集的细粉在炉膛一次通过时全部燃烧尽；2炉膛高度应能够容纳全部或大局部蒸发受热面或过热受热面；3保证回料机构料腿一侧有足够的静压头，使返料能够连续均匀地进展；4保证锅炉在设计压力上有足够的自然循环；5应能保证脱硫所需最短气体停留时间。整个炉膛从构造上分为上、下两局部。燃烧主要发生在下燃烧室，这里的床料最密集、运动最剧烈、燃烧所需的全部风和燃料都由水冷壁下部组件输送到燃烧室，除了一次风会由布风板进入燃烧室外，在炉膛的前后墙还布置有成

45、排的二次风口，可灵活调节上、下层的二次风风量。二次风口可将床层分为密相床层和稀相床层，二次风口的位置决定了密相区的高度。给煤口一般布置下部复原区，并尽可能的远离二次风入口点，这样会使细煤颗粒被高速气流夹带前尽可能长的停留。排渣口是为了维持床固体颗粒存料量以及颗粒尺寸，不使过大的颗粒聚集于床层低部从而影响运行。排渣管布置在床层的最低点。燃烧室的中部和上部区域是主要的脱硫反响区，在这里，氧化钙CaO与燃烧生成的二氧化硫发生化学反响生成硫酸钙CaSO4，在炉膛顶部、前墙回炉后弯曲形成炉顶。为了防止受热面管子磨损，在下部密相区的水冷壁，炉膛上部烟气出口附近的后墙，两侧墙和顶棚以及炉膛开孔区域，炉膛的屏

46、式受热面倾斜及转弯段，水冷分隔墙均铺设有耐磨材料，并采用销钉均匀的固定，炉屏式受热面铺设耐磨材料区域与受热面间交界处的上、下一定围受热面外表均采用贴钢板堆焊构造。综合烤炉燃烧和脱硫要求，一般取炉膛温度为850在MCR工况下，采用以下速度值确定炉膛截面积：炉膛上部轴向速度5-6米/秒配风装置上部的轴向速度为4.5-5米/秒炉膛中任何位置速度应尽量防止大于7米/秒在本次设计中，我在热力计算的反复校核后设计出炉膛宽6006mm，深8804mm截面积52.878m2,炉膛高度36.9m由于燃用的是挥发分较高的烟煤，故采用前后墙对冲燃烧，故炉膛深度较大。8.2炉膛热力计算炉膛出口空气过量空气系数(8-1

47、) 炉膛有效放热量(8-2)(8-3) 折算成1kg燃料的循环灰焓增(8-4)别离器循环灰焓增份额(8-5)别离器烟气焓增份额(8-6)别离器放热份额(8-7)炉膛放热份额(8-8)(8-9)炉膛膜式水冷壁吸热量(8-10)炉膛汽冷屏传热温差(8-11)炉膛汽冷屏吸热量(8-12)(8-13)1kg燃烧产物向炉膛受热面工质和循环灰传递的热量(8-14)炉膛受热面工质的吸热量(8-15)误差(8-16)汽冷屏工质焓增(8-17)平均比容(8-18)蒸汽流通截面积(8-19)工质流速(8-20)蒸汽质量流速(8-21)第九章汽冷旋风别离器旋风别离器是循环流化床锅炉的核心部件之一。其主要作用是将大量

48、的高温固体物料从炉膛出口的气流中别离出来。通过回料装置送回炉膛，以维持燃烧室快速流化状态，燃料剂和脱硫剂屡次循环，反复燃烧和反响。9.1旋风别离器的种类目前旋风别离器的种类比拟多，按使用条件的不同，将别离器分为三大类：高温别离器、中温别离器和低温别离器。高温旋风别离器又可以分为绝热材料制成的旋风别离器，别离器部有防磨层和绝热层，这种类型的别离器占了已运行的和正在建造的循环流化床别离装置的绝大局部；还有水冷、汽冷高温旋风别离器，整个别离器设置在一个水冷或者汽冷的腔室里，采用这种旋风别离器不需要很厚的隔热层。目前容量较大的流化床锅炉均已广泛采用水冷、汽冷高温旋风别离器。汽冷式旋风别离器相比拟其它形

49、式的别离器的优点1耐火材料的用量大大减少，厚底由钢板式斑纹形式旋风别离器的300400mm降至25mm，不仅能缩短启停的时间还能承当一定量的热负荷，而且还有效降低了耐火材料的用量和维护检修的费用。2使用高密度的销钉固定耐火材料，这样不易脱落，而且运行平安可靠。3耐火材料的升温速度不会限制锅炉的启动速度，负荷调节快捷，启动迅速，同时降低了旋风别离器的蓄热量，锅炉启动时节省燃料。4旋风别离器的中心筒采用耐高温、耐腐蚀的奥氏体钢，可靠性较高。5与炉膛之间的温差小，构造简单，具有更可靠的密封性。6汽冷式旋风别离器外壁温度较低，锅炉的散热损失小，可提高锅炉燃烧效率，降低运行本钱。其缺点是构造复杂，工艺要

50、求高，本钱高，价格贵。别离器构造设计旋风别离器主要由导涡管，筒体，椎体，和尾部竖管组成。导涡管直径是3036mm进口烟道直径是5516mm筒体长度7640mm，椎体长度是9573mm,尾部烟竖管直径是1468mm。别离器的别离效率队灰循环倍率影响很大，本次设计的别离器别离效率达99%，可见，别离器作为循环流化床锅炉的重要部件的作用。9.2汽冷旋风别离器热力计算火焰辐射层有效厚度(9-1)别离器水冷程度(9-2)面积比(9-3)别离器理论烟焓(9-4)别离器理论循环灰焓(9-5)火焰中三原子气体的分压力(9-6)三原子气体减弱系数(9-7)不发光火焰辐射减弱系数(9-8)不发光火焰黑度(9-9)

51、发光火焰黑度(9-10)发光火焰辐射减弱系数(9-11)火焰黑度(9-12)汽冷别离器黑度(9-13)烟气平均热容量(9-14) 汽冷旋风别离器出口烟温(9-15)烟气放热量(9-16)循环灰放热量(9-17)总放热量(9-18)蒸汽焓增(9-19)蒸汽出口焓(9-20)平均比容(9-21)蒸汽流速(9-22)第十章 风烟系统烟气及其携带的固体粒子离开炉膛通过布置在水冷壁后墙上的别离器进口烟道进入旋风别离器，在别离器里绝大局部物料颗粒从烟气中别离出来，另一局部烟气则通过旋风别离器中心筒引出，由别离器出口烟道引至尾部竖井烟道，从前包墙及中间包墙上部的烟窗进入前后烟道并向下流动，冲刷其中的水平对流

52、受热面管组，将热量传递给受热面，而后烟气流经管式空气预热器进入除尘器，最后由引风机通过烟囱，排入大气。表101 和值阻力系数0.5小孔水平1.95小孔下倾15201.6510.1风烟系统烟气阻力计算旋风别离器本体阻力计算烟气密度(10-1)灰密度 (10-2)烟气实际密度 (10-3)炉膛上部出口面积 (10-4)进口烟道入口截面积 (10-5)烟气进口烟道入口速度 (10-6)烟气炉膛上部出口速度 (10-7)压缩系数(10-8)修正系数 (10-9)烟气加速突变损失 (10-10)灰粒急速突变损失 (10-11)烟道出口截面积 10-12烟气出口速度 (10-13)压缩系数 (10-14)

53、(10-15)(10-16)筒体入口水力直径 (10-17)摩擦阻力系数 (10-18)烟道截面积 (10-19)烟气速度 (10-20)进口烟道沿程阻力 (10-21)摩擦阻力系数 (10-22)烟气旋转圈数 (10-23)筒体摩擦阻力 (10-24)(10-25)筒体截面积 (10-26)烟气返程阻力 (10-27)烟气沿程阻力 (10-28)弯头阻力损失 (10-29)出口烟道烟气扩损失(10-30)旋风别离器阻力(1031)炉膛风室压力 (10-32)其中炉膛风室压力 炉膛配风装置上压力配风装置阻力 (10-33) (10-34)式中装料高度。床料推积密度，kg/m3.的给煤颗粒度分布

54、围，取770kg/m3密相区高度，m床的膨胀床，=10炉膛配风装置阻力计算配风装置阻力(10-35)炉膛风室压力(10-36)空气实际密度 (10-37)一次风量 (10-38) (10-39)心管进口处空气流速 (10-40)雷诺数 (10-41)心管出口压力 (10-42)心管与风帽间环形通道当量直径 (10-43)风帽罩小孔出口阻力 (10-44)误差 (10-45)第十一章 回料装置11.1回料装置用途及分类回料装置要求及用途循环流化床锅炉与其他类型锅炉的主要区别部件有燃烧室、别离装置和回料装置。物料回送装置的主要任务是将别离装置中别离出来的固体物料送回到循锅炉的燃烧室里继续燃烧。循环

55、物料的稳定流动是循环流化床的根底。固体物料返料装置，应当满足以下根本要求：1物料流动稳定：这是保证循环流化床锅炉正常运行一个根本条件。2使炉膛高温烟气不反窜到回料装置甚至烧坏回料装置。由于循环流化床炉膛的燃烧呈正压状态，燃烧室的压力高于回料装置压力，返料装置将物料从低压区送到高压区，为了克制压差必须要有足够的静压，静压既起到气体的密封作用，又能将固体物料送回床层。回料装置的分类回料装置中的流动密封阀包括机械阀和非机械阀两大类。机械阀主要是依靠机械构件的运动操作来控制和调节固体颗粒的流量。但是由于循环流化床锅炉中的循环物料温度较高，机械阀的工作环境较为恶劣，所以现在循环流化床锅炉很少采用机械阀。

56、11.2回料器构造计算竖管中灰下降速度 (11-1)返料腿直径 (11-2)回料器溢流堰高 (11-3)回料器本体一半深度 (11-4)回料器本体高度 (11-5)密封腿料位高度(11-6)11.3回料器压力计算回料器风室压力计算 (11-7)回料器风室压力(11-8)空气实际密度 (11-9)回料器松动床进口过量空气系数 (11-10)松动床送风量 (11-11)每只风帽流量 (11-12)雷诺数 (11-13) (11-14)风帽罩小孔出口阻力 (11-15)(11-16)第十二章 布风装置布风装置是锅炉流态化燃烧的主要部件，布风装置主要有两种类型：即风帽式和密孔板，随着我国循环流化术锅炉

57、的大型化，密孔板式布风装置应用的围越来越小，现在大型循环流化床锅炉多采用布帽式布风板。12.1风帽风帽是循环流化床锅炉将流化燃料所需要的风均匀地送入锅炉炉膛，使锅炉里面的炉料正常的流化起来的关键部件。随着循环流化床锅炉技术的逐步开展，构造形式多样化的风帽也出现了很多。目前循环流化床锅炉的使用趋向于小直径大孔径风帽。运行经历说明，这种布置方式对流化床质量影响不大，但大直径、大孔径风帽帽头磨损严重，风帽之间的大颗粒更容易沉积，实际循环流化床锅炉运行时往往形成一些大的渣块，为了使这些渣块能够被有控制地排出床外，锅炉采用了定向风帽。定向风帽的根本用途是将流化燃料所需要的风均匀地送入锅炉炉膛，使锅炉里面

58、的炉料正常的流化起来。一个稳定的流化床层要求布风板具有一定的压降，一方面使气流在布风板下的速度分布均匀，另一方面可以抑制各种原因引起颗粒分布和气流速度分布不均匀，布风板压降的大小与布风板上风帽开孔率的平方成反比。12.2布风板布风板的作用是使风帽能够固定，并给炉膛的气流提供稳定的风向支持。布风板的截面形状大小决定于密相区底部段的截面。不管布风板的形状是矩形的或圆形的，节距的大小取决于风帽的大小及风帽的个数与气流的小孔速度，为了便于固定和支撑，布风板的实际加工尺寸要求稍大一些。布风板一般有水冷式布风板和非水冷式布风板两种。大型流化床锅炉一般采用热风点火，要求启停时间短，变负荷快。为适应这些要求，

59、消除热负荷快速变化对流化床锅炉燃烧系统带来的不利影响，采用水冷式布风板是十分重要的。第十三章计算结果汇总13.1 根本数据设计煤种序号名称符号来源数值单位1收到基水分测量值7.5%2收到基碳含量测量值51.84%3收到基氢含量测量值3.44%4收到基氧含量测量值9.90%5收到基氮含量测量值0.86%6收到基硫含量测量值0.64%7收到基灰分测量值25.82%8收到基硫酸盐二氧化碳含量测量值0%9收到基挥发分测量值27.72%10收到基低位发热量测量值2027611收到基含量测量值0%煤质分析校核计算：Qnet,ar 339.13Car1029.95Har108.86OarSar25.12Ma

60、r 19927.0836kJQnet,ar Qnet348.9164kJ/kg628kJ/kg这说明煤质分析数据合理石灰石序号名称符号来源数值单位1石灰石含量测量值97.32%2石灰石含量测量值0.41%3石灰石水分测量值0%4石灰石灰分测量值2.27%13.2 燃烧脱硫计算无脱硫计算时的燃烧计算序号名称符号公式/来源数值单位1理论空气量0.0889+0.375+0.265-0.03335.2122三原子气体体积1.866+0.375/1000.9723理论氮气体积0.79+0.8/1004.1244理论水蒸气体积0.111+0.0124+0.01610.5545飞灰分额测量值0.7%无脱硫工