670th循环流化床锅炉的设计

1、河北工程大学毕业设计（论文）IV摘 要本设计是对燃煤循环流化床锅炉的工作原理、设计方法、设计计算、流动特性和传热性质特性作了简明扼要的论述和介绍。主要进行了670t/h循环流化床锅炉的结构设计和计算，锅炉部分的热力计算，脱硫计算，炉膛设计和热力计算以及结构尺寸的计算，热力计算数据的修正和计算结果汇总，绘制锅炉总图。热力计算部分进行了燃料燃烧及脱硫计算，锅炉机组热平衡计算，炉膛的布置及热力计算，过热器的布置及热力计算，汽水侧及烟气侧的热平衡计算，省煤器的布置及热力计算，空气预热器的布置及热力计算，并对以上热力计算进行了汇总。在风烟系统部分对旋风分离器和烟道的组里进行了分析计算。详细分析并计算了脱

2、硫对循环流化床锅炉热效率的影响。最后对尾部受热面进行了分析计算。关键字：热力计算，风烟系统，脱硫，尾部受热面 abstract This design of coal-fired circulating fluidized bed boiler, and the working principle, design method, design calculation, flow characteristics and heat and mass transfer properties were described in brief and introduction. Mainly for th

3、e 240 t/h circulating fluidized bed structure design and calculation, part of boiler thermodynamic calculation, desulfurization, furnace design and thermodynamic calculation and calculation of the structure size, correction and calculation of the thermodynamic calculation data results summary, draw

4、the general layout of the boiler. Thermodynamic calculation of calculation of the fuel combustion and desulfurization unit boiler heat balance calculation, deployment and thermodynamic calculation of furnace, the arrangement of the super heater and thermodynamic calculation, soft drinks and flue gas

5、 side heat balance calculation, deployment and thermodynamic calculation of economizer, air preheater arrangement and thermodynamic calculation, and thermodynamic calculation has carried on the summary of the above In the specific system part of the group of cyclone separator and flue has carried on

6、 the analysis and calculation. A detailed analysis and calculate the effect of desulfurization of circulating fluidized bed boiler thermal efficiency. Finally, the tail heating surface has carried on the analysis and calculation.Key words: thermal calculation, the specific system, desulfurization, t

7、ail heating surface目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc16890 第一章 绪 论 绪 论1.1 概述针对我国的能源现状，火力发电成了我国电力行业的支柱。就我国目前的形式来说，国家对环境的保护意识增强，积极提高增改火力发电的不足，同时这就使得火力发电也就更加的适应这个大趋势。水利发电虽然对环境没有什么太大的影响，但是它会受地域的限制，投资比火力发电厂大，建设时间相对来说长。而火力发电就不用担心地域的问题，适应环境强，能够很快的投入生产适应工农业的需求。核电站在我国是一个新兴的产业，虽然有很大的前途，但是就目前的状况来说，所占比重相对较少。1.2能

8、源现状能源问题是国民经济的命脉。我国能源以煤为主，大量燃煤引发的大气污染是我国可持续发展的根本障碍。循环流化床燃烧技术是解决这一问题的重要出路。燃煤循环流化床锅炉物料平衡理论纠正了国际流行的循环流化床锅炉上部仅是局部颗粒团聚的观点。证明了燃煤循环流化床锅炉内的两相流态是下部鼓泡床、上部为快速床的叠加。该理论证明循环流化床锅炉是一个一进二出的开口物料系统。该理论可完整地解释和预测循环流化床锅炉物料平衡的各种现象。循环流化床燃烧理论提出了循环流化床锅炉内沿高度一维燃烧份额分配的概念。该理论已经为国内外广泛接受，成为循环流化床锅炉设计二次风的准则之一。同时，导致我国环境恶化的很多的因素中，煤是给我们

9、带来很多利和弊的主要因素，他不但让我们的物质丰富了起来，同时也让我们的环境蒙了一层厚厚的灰，所以充分利用煤，并且使之成为情节的能源是重中之重，就这个问题来说，对循环硫化床的应用显得尤为重要。1.3锅炉简介 首先按字面上来理解锅炉，“锅”就是锅，就是日常生活中家中配备的锅的原理一样，只不过这里的锅变的样子不同了而已，而炉就是通过燃烧燃料将热量传给锅中的物体的一种装置，在电厂锅炉中，锅和炉在一个大的装置里，燃料燃烧释放的热量传递给给水，使其变成高温高压的蒸汽来做工，从而获得电能，工生活和生产需要。1.4循环流化床锅炉1.4.1循环流化床锅炉简介流化床锅炉是一种可以燃烧多种煤质的高效环保的锅炉。利用

10、风速让燃料流动起来达到充分燃烧目的。同时他有一个独特的设计旋风分离器，这个装置让燃料回收利用同时好可以利用余热加热给水。流化床锅炉是近二十年来发展比较迅猛的一项高效，低污染的燃烧技术。它的优势在于、燃烧效率高、燃料适应性广、燃烧热强度大、能缩小炉膛的比体积，其灰渣也可以得到充分的利用。燃料制备系统简单、低温燃烧降低的排放、炉内脱硫、负荷调节性能好等。随着电力工业的不断进步和循环流化床燃烧技术的日益成熟，循环流化床锅炉正得到越来越多的应用。本设计在国内外循环流化床锅炉技术研究发展的基础上，侧重于循环流化床锅炉本体的结构分析及热力计算问题，通过本文可得出如下结论： （1）通过能源利用和环境现状进行

11、了综述，对循环流化床锅炉研究的现状也进行了概述，指出清洁煤燃烧技术，尤其是循环流化床燃烧技术是目前来说最能够解决能源利用与环境保护的主要出路。 （2）对流态化的基本理论做了初步的了解，例如，流态化现象，循环流化床中的气固两相流的流动情况以及对气固两相流中的气固分离问题进行了讨论。 （3）以670t/h循环流化床锅炉为例子，对其在脱硫工况下空气及燃烧产物的体积和焓的计算、燃料和石灰石消耗量计算、结构计算、炉膛热力计算等分别作以分析。通过对全文的设计与结构分析基本了解了循环流化床锅炉的原理和工作过程，对循环流化床锅炉有初步可以说是深入的了解以及认识；并体会到节省能源对我国的重要性。在我们这个发展中

12、并且以一次能源煤作为主要燃料的国家，能源利用也只是中等阶段，自循环流化床锅炉研发以来得到众多专家的支持，对于环境和能源都是一样的有利。1.4.2循环流化床锅炉的优势（和煤粉炉进行比较）表1-1循环流化床锅炉和煤粉炉的比较项目序号对比内容循环流化床锅炉存在问题煤粉炉备注1对燃料的适应性可燃烧高硫分和高挥发分的煤、油页岩、煤矸石、石油焦、废木材。根据一种燃料或煤种设计的循环流化床并不能经济有效燃用性质差别较大的同类或其他燃料可燃烧高硫分和高灰分，无烟煤2燃烧效率可达到99%，但在燃烧低品位煤方面效率大大优于煤粉炉可达到99%但效率和煤质密切相关3传热系数受热面传热系数高于煤粉炉但目前受热面耐磨性不

13、能是一个硫化床要求，只能采用较低的烟气流速高效传热的优越性不能体现。受热面的传热系数低于流化床。4污染物排放低温（850-950）燃烧、污染较轻气体污染物NO和的排放量大大减少。可以炉内脱硫和炉内分级燃烧降氮氧化合物的排放。高温燃烧。污染物严重。设置烟气脱硫，费用高。 我国是世界上最大的产煤国家。在我国，煤主要是用作燃料燃烧。煤在燃烧过程中会排出大量的灰渣，粉尘，二氧化碳和氮的氧化物等污染物，严重影响生态环境。因此在用煤作燃料时，实现其高效，低污染的燃烧是有非常重要的意义的。近年来，我国煤炭消费占一次能源消费的比例一直保持在很高的水平上，但我国的煤炭消费状况是：环境污染严重且用能效率较低。据专

14、家预测,即使到2050年，我国一次能源的供应仍将以煤炭为主，煤炭消费仍将占一次能源消费的一半以上。因此，如何高效洁净地利用煤炭已成为我国近五十年乃至上百年能源利用过程中的关键问题。 循环流化床燃烧技术是20世纪70年代发展起来的清洁煤燃烧技术，是解决燃烧煤而产生的污染问题的主要方法之一。此外，循环流化床燃烧还有对不同性质的煤适应性强，适于烧低质量煤的特点。在煤含硫量高时，还可以在燃煤中加入石灰石，在燃烧中低成本地脱硫，而不必加设投资巨大的烟气脱硫设备。在循环流化床燃烧中，燃烧温度低，空气分级送入，燃烧中所产生的氮的氧化物很低，煤燃烧后所余下的灰渣活性强，便于生产水泥，用来综合利用。我国在这项技

15、术利用和发展中，在燃烧机理，设计准则，调试运行技术等方面，都积累了大量理论和运行经验。我国220T/H及以下容量的这种锅炉已经成为成熟的产品，现在正在进行410480T/H的这种锅炉的示范工程。国外已经在运行单机容量达300MW，我国是世界上最早进行流化床技术研究开发的国家之一，20世纪80年代就开始了循环流化床燃烧技术的研究。经过近20年的艰苦努力，开发出多种类型的，具有中国特色的循环流化床。 做这个设计充分的了解了燃煤循环流化床锅炉的工作原理、设计方法、设计计算、流动特性和传热传质特性作，为以后的工作打下了坚实的基础。锅炉整体设计方案2.1 设计任务 本设计设计的任务是设计一台总体蒸发量为

16、670t/h的循环流化床锅炉。2.2 锅炉的选型 670t/h循环流化床锅炉采用超高压参数中间一次再热设计，与200MW等级汽轮发电机组相匹配，可配合汽轮机定压或滑压启动或运行。燃烧室蒸发受热面采用膜式水冷壁，是循环采用单汽包、自然循环、单段蒸发系统，采用气冷旋风分离器。采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽。 燃料为劣质烟煤。2.3 锅炉的整体布置 燃烧室内布置双面水冷壁来增加蒸发受热面，布置屏式二级过热器和屏式热端再热器，以提高整个过热器系统和再热系统的辐射传热特性。使锅炉过热蒸汽气温和再热蒸汽气温具有良好的调节性能。锅炉采用2个内径为9.1m的高温绝热分离器，布置在燃烧室与尾部对流烟道之间，外

17、壳由钢板制造，内衬绝热材料及耐磨耐火材料，分离器上部为圆筒形，下部为锥形。防磨绝热材料采用拉钩、抓钉支架固定。高温绝热分离器回料腿下布置一个非机械性回料阀，回料为自平衡式，流化密封风用高压风机单独供给。回料阀外壳由钢板制定，内衬绝热材料和耐磨耐火材料。经过分离器净化过的烟气进入尾部烟道。尾部对流烟道中布置三级、一级过热器、冷段再热器、省煤器、空气预热器。过热蒸汽温度由在过热器之间布置的两级喷水减温器调节，减温喷水来自于给水泵出口高加前。冷段再热器和热端再热器中间布置有一级喷水减温器，减温水来自于给水泵中间抽头。三级、一级过热器、冷段再热器位于膜式壁包墙过热器烟道内，省煤器、空气预热器烟道采用护

18、板结构。燃烧室与尾部烟道包墙均采用水平绕带式刚性梁来防止内外压差作用造成的变形。锅炉设有膨胀中心，各部分烟气、物料的连接烟道之间设置有膨胀节，解决由热位移引起的密封问题，各受热面穿墙部位均采用成熟的密封技术设计，确保锅炉的密封性。锅炉采用只吊结合的固定方式，除分离器筒体、冷渣器和空气预热器为支撑结构外，其余均为悬吊结构。为防止因炉内爆炸引起的水冷壁和炉墙的破坏，锅炉设有刚性梁。2.3.1 分离器的布置锅炉采用4个内直径为6400mm旋风分离器,布置在燃烧室与尾部对流烟道之间，外壳由钢板制造，内衬绝热材料及耐磨耐火材料，分离器的上部为圆筒形，下部为锥形。防磨绝热材料采用拉钩、抓钉、支架固定。2.

19、3.2 回灰换热器 为了解决换热器布置不足，以及分离器磨损严重等问题，广泛采用外置式换热器，就是在锅炉灰循环回路上布置外置式换热器，充分利用灰分的热量，在本设计中布置4台分流回灰换热器（CHE），在这个装置内布置有部分过热器和再热器。 一部分参加换热，另一部分进入炉膛。2.3.3 过热器及再热器过热器系统由包墙过热器、一级、二级、三级过热器组成，在一级过热器与二级过热器之间、二级过热器与三级过热器之间管道上，分别布置有一、二级喷水减温器。一级过热器布置在尾部烟道中，水平布置，共有两个管组，二级过热器位于燃烧室中上部，由8片屏式过热器组成。三级过热器布置在尾部烟道上部，水平布置。再热器由冷段再热

20、器和热锻再热器组成，在冷段和热段之间布置有喷水减温器，冷段再热器布置在尾部烟道中，水平布置。2.3.4 省煤器 省煤器采用324的蛇形钢管，顺列逆流布置。烟道内有三个出口联箱，从联箱上各引出71根出水管，作为III级过热器和I再热器的吊挂管，垂直向上穿出烟道外，出水管子规格为428和518（高过区域）。2.3.5 空气预热器 虽然在大型 CFB 锅炉中采用管式空气预热器其体积及占地面积都比回转式空预器大，但由于 CFB 锅炉烟风侧压差是常规煤粉炉的几倍，为降低漏风，提高锅炉运行经济性，所以一般都选用管式空气预热器。 因此，该锅炉的空气预热器设计为管式 2 级 4 流程卧式结构，管子规格为602

21、.75，在各个流程之间有连通箱连接。预热器风道间均装有胀缩接头，用以补偿热态下的相对膨胀。整个预热器的重量通过横梁传递到构架柱子上。2.3.6 点火启动系统点火系统采用床上及床下联合点火启动方式，其总的热功率为30%B-MCR。床下设置 4 台热烟气发生炉，床上设置 6 个油枪作为辅助点火装置，热功率为 623% B-MCR，布置在距布风板 2000mm 处的前后墙及两侧墙上。锅炉设计计算3.1 燃料和脱硫剂3.1.1燃料 在一般情况下，循环流化床锅炉对燃料有非常广的适应性，可以燃烧几乎所有的燃料，包括很多低热量的劣质煤。3.1.2 脱硫剂在循环流化床锅炉燃烧高硫煤时，循环流化床锅炉需要加入脱

22、硫剂进行炉内脱硫，不仅要使排放浓度达到标准，并且对锅炉的正常运行也有重大的意义。通常用作脱硫剂成分的主要有：石灰石、石灰、白云石和含有一定量石灰或氢氧化钙的油页岩。从比较经济的方面来分析的话，大都采用石灰石做脱硫剂。3.2锅炉性能计算排放浓度，循环流化床锅炉，在燃烧含硫煤时，二氧化硫原始排放浓度 （3-1）式中：原始排放浓度， ； 煤的收到基硫分，%； 1煤完全燃烧产生的烟气量，脱硫效率 （3-2）式中：脱硫效率，%；最高允许排放浓度，；原始排放浓度， 在相同工况下，不同的与所需的钙硫摩尔比的关系 KAlnmSO/1002 （3-3）式中： 钙硫摩尔比；脱硫效率，%； 燃煤自脱硫能力系数； K

23、石灰石脱硫性能系数；3.3碳的燃尽度燃料中的碳的燃尽度，也就是燃烧效率的问题，这个主要与燃煤的反应性、燃烧温度以及灰循环倍率有关。在试验机组上的时候，由于灰循环倍率很大，所以测得的燃烧效率一般都要高于商业机组得燃烧效率。3.4 灰平衡与灰循环倍率 循环流化床锅炉处于最佳燃烧工况时的灰循环倍率fFfnaa1 (3-4)3.5 脱硫工况时的物质平衡与热平衡3.5.1 燃烧和脱硫的化学反应式 石灰石中CaCO3 含量为，则所需的石灰石量 （3-5）式中： 与1燃料相配的入炉石灰石量，；石灰石中的含量，%； 脱去的 （3-6）式中：脱去的容积，；脱硫率，%； 如加入石灰石量为，即纯量为，经煅烧生成，需

24、要吸收的热量 （3-7）式中： 煅烧生成的吸热量，；入炉的石灰石直接飞出分离器成为飞灰的份额，简称未利用率，有分析飞灰成分测得，若无此数据，推荐取15%； 生成的放热量 （3-8）式中：脱硫时生成的的放热量，； 可支配热量 （3-9）式中：可支配热量， ；3.5.2当量灰分 入炉的燃料灰量 （kg/kg） （3-10）式中：燃料收到基灰分； 入炉的石灰石直接成为飞灰的量 （3-11）式中：入炉的石灰石直接变成飞灰的量； 入炉的石灰石灰分 （3-12）式中：入炉的石灰石灰分， ；石灰石的水分，%； 未反应的量 （3-13） 脱硫产物的量 = （3-14） 当量灰分 = （3-15）式中： 当量灰

25、分，%； 入炉燃料灰量，； 入炉的石灰石直接变成飞灰的量，； 入炉的石灰石灰分，； 未反应的的量，；脱硫产物的量，； 与1燃料相配的入炉石灰石量，；3.5.3 灰比换算 飞灰份额 =1- （3-16）式中：飞灰份额，%； 在脱硫工况时的飞灰份额= （3-17）式中：脱硫工况时的飞灰份额； 脱硫工况时底灰份额 （3-18）式中：脱硫工况时的底灰份额；3.5.4当量理论空气量 脱硫所需的理论空气量 （3-19） 燃烧和脱硫的当量理论空气量 （3-20）式中：当量理论空气量，；石灰石脱硫所需要的理论空气量，；与1燃料相配的入炉石灰石量，；3.5.5 燃烧和脱硫产生的烟气量 产生体积= （3-17）

26、单位当量燃料量，发生燃烧和脱硫时产生的和的当量体积= (3-18)式中：的当量体积，；石灰石煅烧产生的体积，；体积减少量，；三原子气体体积，；与1燃料相配的石灰石消耗量，； 脱硫所需空气中的氮气体积 （3-19） 当量燃料产生的当量理论氮气体积 （3-20）式中：当量理论氮气体积，；燃料中的氮，%；当量理论空气量，；与1燃料相配的石灰石消耗量，； 当量理论水蒸气体积 （3-21）式中：当量理论水蒸气体积，；燃料中的水分，%；石灰石中的水分，%；燃料中的氢，%；产生的烟气量为，得到脱硫后的排放质量浓度 （3-22） 脱硫率 （3-23）以上各式中：计算脱硫效率，%；脱硫后的排放浓度，；原始排放浓

27、度，；若，再从新假定，直至为止3.6 脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响 对的影响固体未完全燃烧热损失为： （3-24）式中 固体未完全燃烧热损失，%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，%。 对 的影响排烟热损失为： （3-25）式中： 排烟热损失，%；在相应的过量空气系数和排烟温度状况下的排烟焓，；冷空气焓， 对的影响底灰物理热损失为： （3-26）式中：底灰物理热损失，%；灰焓，；根据底灰温度。3.7 燃烧产物热平衡方程式3.7.1 灰循环倍率 循环灰量 (3-27) 式中：循环灰量，kg/h; 炉膛进口循环灰焓为 (3-28) 炉膛循环

28、灰焓增= (3-29)式中：炉膛循环灰焓增，； 循环灰量，,见式（62） 计算燃料消耗量，； 炉膛出口循环灰焓，,根据其灰温，即炉膛出口烟温 炉膛进口循环灰焓，见式（63） 炉膛有效放热量= （3-30）式中： 炉膛有效放热量，； 燃料收到基低位发热量，；，分别为锅炉机组可燃气体未完全燃烧热损失，固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失，%； 炉膛进口过量空气系数； 炉膛进口热空气焓，； 回料器进口过量空气系数； EHE进口过量空气系数； 冷空气焓，； 炉膛放热份额 X1x （3-31）3.7.2循环灰焓增 烟气的焓增 = （3-32）式中：分离器烟气焓增，；炉膛出口烟焓，；分离器理论烟焓，； 折

29、算成1燃料的分离器循环灰焓增 （3-33）式中：分离器循环灰焓增，；3.7.3分离器热平衡 分离器放热份额 （3-34） (3-35) (3-36)式中： 分离器放热份额；分离器烟气焓增，； 分离器循环灰焓增，； 炉膛有效放热量，,见式（6-5） 分离器烟气焓增份额； 分离器循环灰焓增份额； 炉膛出口过量空气系数 （3-37）式中：炉膛出口过量空气系数；炉膛进口过量空气系数；回料器进口过量空气系数；EHE进口过量空气系数；3.8 炉膛及EHE的传热系数表3-1 炉膛各区域各种形式受热面积折算系数名称数值0.0751.00.5770.0433.8.1 炉膛受热面传热周界 循环流化床辐射放热系数

30、(3-38)式中：循环流化床辐射放热系数，；斯忒藩-玻耳兹曼常数，； 吸收率；床温，；炉膛膜式水冷壁绝对温度，； 炉膛膜式水冷壁传热系数 （3-39）式中：流化床密相区对水冷壁的传热系数，;流化床密相区对鳍片的传热系数，； 水冷管的传热周界，；鳍片的传热周界； 水冷管外壁温度和管内壁温度 (3-40) (3-41) 流化床总放热系数： (3-42) 床密相区对水冷管或汽冷管的传热系数 （3-43） 水冷管外壁壁温 (3-44)3.8.2 鳍片传热系数 鳍端温差 (3-45) 床密相区对鳍片的传热系数 （3-46） 3.9 锅炉热力计算3.9.1 锅炉机组热平衡及燃料和脱硫剂消耗量的计算 排烟热

31、损失 （3-47）式中：在相应的过量空气系数和排烟温度状况下的排烟焓，；冷空气焓，；锅炉可支配热量，； 固体未完全燃烧热损失 (3-48)式中： 固体未完全燃烧热损失，%；底灰份额；底灰含碳量，%；飞灰份额；飞灰含碳量； 保温系数 (3-49) 灰渣物理热损失 （3-50）式中：，灰渣物理热（量）损失，%或；底灰份额；灰焓，根据灰温，查表8-2； 锅炉机组热效率 （3-51） 锅炉机组有效利用热量 （3-52）式中：锅炉机组有效利用热量，；锅炉机组所产生的过热蒸汽量，通常等于锅炉机组的最大连续蒸发量；过热器出口焓，；锅炉机组入口处给水焓，；锅炉排污水流量，；饱和水焓，； 在脱硫工况时，锅炉机组

32、当量燃烧消耗量 （3-53） 在脱硫工况时，计算燃料消耗量 （3-54） 在脱硫工况时，燃料消耗量 （3-55）式中：脱硫工况时的计算燃料消耗量，；脱硫工况时的燃料消耗量，；脱硫工况时，当量燃料消耗量，； 与1燃料相配的入炉石灰石量，； 计算石灰石消耗量 （3-56） 石灰石消耗量 （3-57） 计算燃料当量消耗量= （3-58）3.9.2 炉膛热力计算 炉膛燃烧产物热平衡方程式和传热方程式 (3-59) (3-60)式中：1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，；3.10炉膛任何一台循环流化床锅炉的安全，高效运行，与炉膛的设计和布置关系极大。循环流化床

33、锅炉炉膛四周为膜式水冷壁结构，它由光管和鳍片焊接而成。光管外径常用或，光管厚度至少为。鳍片宽度厚度常用或。 （3-61）3.11风、烟系统3.11.1 旋风分离器烟气阻力计算 烟气在标准状态下的灰浓度 = （3-62）式中：标准状态下的灰浓度，；燃料收到基灰分，%，脱硫工况时用；灰循环倍率，在分离器涡管入口之前，=0；飞灰份额；1燃料产生的烟气量，见燃料燃烧产物计算，脱硫工况时用代入； 实际灰浓度 = （3-63） 式中：实际灰浓度，；烟气温度，本设计中取=（）/2，其中、分别是烟气进出口温度； 烟气质量 =1-+1.306 （3-64）式中：烟气质量，；过量空气系数，见燃料燃烧产物计算；理论

34、空气量，见燃料燃烧产物计算，脱硫工况时用代入； 标准状态下的密度= （3-65） 实际密度 = （3-66）式中：烟气标准状态下的密度，烟气实际密度，；3.11.2 进口烟道阻力 烟气加速突变损失 （3-67） （3-68）=1.375-0.1561 （3-69） 式中：烟气加速突变损失，； 烟气入口速度，见锅炉热力计算；烟气出口速度，；压缩系数；修正系数；炉膛上部出口截面积，进口烟道入口截面积，；实际灰浓度，见式（10-8）。 灰粒加速突变损失 =（-） （3-70）式中：灰粒加速突变损失，；灰粒入口速度，；灰粒出口速度，。 进口烟道本体阻力 （3-71）= （3-72） = （3-73）式

35、中：进口烟道（直段）延程阻力，；阻力摩擦系数，进口烟道的2000，处于阻力平方定律区内， 与无关；烟道长度，绝对粗糙度，由于是混凝土结构，本设计选取=2.5；（筒体入口）烟道半径，；烟道高度，；烟道宽度，；烟气速度，。 烟气加速渐变损失 （3-74） （3-75） 式中： 烟气加速渐变损失，；压缩系数；烟道入口截面积，；烟道出口截面积，。 灰粒加速渐变损失 =（-） (3-76) 式中：灰粒加速渐变损失，；实际灰浓度，烟气出口速度，见锅炉热力计算；3.11.3 旋风分离器本体阻力 筒体摩擦阻力 = （3-77） = （3-78） =6.013（1-） （3-79） 式中：筒体摩擦阻力，；阻力摩

36、擦系数，进口烟道的 2000，处于阻力平方定律区内，与无关；筒体直径，； k绝对粗糙度，由于是混凝土结构，本设计选取=2.5；（筒体入口）烟道水力半径，烟气旋转圈数；旋风分离器切向入口烟气速度，；计算速度，在旋风分离器切向入口烟气速度与导涡管烟气速 度二者之中取较大值。 烟气返程阻力 = （3-80）式中：烟气返程阻力，； 烟气实际密度，； 修正系数，见（10-）。 烟气压缩损失 = （3-81） =0.5-0.375 （3-82）式中：烟气压缩损失，； 压缩系数； 导涡管喉口直径，； 筒体直径，； 导涡管喉口烟气速度，； 筒体轴向烟气速度，。 烟气扩张损失： = （3-83）式中：烟气扩张损

37、失，； 导涡管烟气流速，； 扩张系数； 导涡管烟气沿程阻力： = （3-84） = （3-85）式中：导涡管烟气沿程阻力，； 导涡管直径，； K绝对粗糙度，由于是混凝土结构，本设计选取=2.5； 导涡管直段长度，；3.11.4 出口烟道阻力 平面弯头阻力损失： = （3-86）式中：平面弯头阻力，； 阻力系数； 出口烟道烟气扩张损失： = （3-87）式中：出口烟道烟气扩张损失，； 烟气实际密度，； 烟气入口速度，见锅炉热力计算； 烟气出口速度，见锅炉热力计算； 修正系数； 扩张系数，本设计选取=0.59。3.12 尾部受热面 3.12.1 省煤器 在省煤器的总管数决定以后，就可以决定省煤器管

38、簇的横向排数。由于省煤器常是错列，并且总是两排并联排成，因此管子总数应该取奇数而不用偶数。因此可有： （3-88）然后即可确定的数值，这样就可以根据它决定烟道的深度，它可以用下式决定： （3-89）式中：管子横向节距， 最外侧管子中心线距炉墙的距离，一般在时，取。在决定了之后，即可计算烟气的流通面积（）。在尾部烟道的宽度为时（一般取它大约等于炉膛宽度），管子长度为时（一般在烟道两侧留有5060的间隙），则烟气流通面积： （3-90）式中：管子外径，。在决定了之后，即可根据烟气容积、平均烟气温度求出烟气流速： （） （3-91）省煤器中的水速：省煤器蛇形管中水流速度的大小，对管子金属的温度工况和

39、管内腐蚀有一定的影响。对水平管子，当水的流速大于0.5时，可以避免金属发生局部氧腐蚀。如果省煤器管内达到沸腾状态，则蛇形管中水流速度不低于1。省煤器出口水温的选择：对高压以上锅炉，省煤器均采用非沸腾式，即省煤器出口水温有一定的欠焓值，避免省煤器中发生汽化。以保证省煤器管中的水流量分配均匀，提高水循环的安全性。对控制循环锅炉，一般要求省煤器出口水温欠温60。对直流锅炉，省煤器出口水约需要380的欠焓。3.12.2 空气预热器 （3-92） （3-93）空气预热器中的烟气流速一般在1014范围里选取。烟气流速过高则磨损太快，烟气流速过低则堵灰。空气流速比烟气流速低，即， 。空气预热器中的烟气与空气

40、流动的方向互相垂直，为交叉流动。由已知的空气预热器出入口烟温、风温、和它的吸热量，按以下步骤设计：（1) 选定烟速，决定管数： （3-94） 式中： 计算燃料消耗量； 烟气容积， 管内径， 烟气平均温度， （2) 决定 求出值，并根据尾部烟道的宽度及深度排列管子。（3) 假定流程的高度并决定受热面积，进行热力计算，看能否超过相应的热量，不合适时，改变流程高度重新计算，至二者相符或误差小于为止。（4) 校核空气流速是否在烟气流速的45%55%范围内，如相差过多可通过改变管距来达到要求。设计计算4.1基本数据4.1.1设计煤种4.1.2石灰石的基本数据：表4-2 石灰石序号名称符号来源数值单位1石

41、灰石含量测量值97.32%2石灰石含量测量值0%3石灰石水分测量值0.8%4石灰石灰分测量值1.88%4.2燃烧脱硫计算4.2.1无脱硫计算时的燃烧计算表4-3 无脱硫计算时的燃烧计算序号名称符号公式或来源数值单位1理论空气量0.0889（+0.375）+0.265-0.03335.15842三原子气体体积1.866（+0.375）/1000.93503理论氮气体积0.79+0.8/1004.08474理论水蒸气体积0.111+0.0124+0.01610.54505飞灰分额测量值0.7%4.2.2无脱硫工况时的烟气体积计算表4-4 无脱硫工况时的烟气体积计算名称及公式符号单位炉膛旋风筒高过低

42、过省煤器空预器出口处过量空气系数1.221.221.221.221.241.27平均过量空气系数0.5（+）1.221.221.221.221.231.255过量空气量（）1.1351.1351.1351.1351.1861.315体积0.56330.56330.56330.56330.56410.5622烟气总体积+（1）6.71786.71786.71786.71786.77026.9013 4.2.3脱硫计算表表4-5 脱硫计算序号名称符号公式或来源数值单位1原始排放浓度式（3-1）5442.82最高允许排放浓度GB13271锅炉大气排放标准表 9003 计算脱硫效率式（3-2）85.3

43、%4燃料自脱硫能力系数测量值80.8%5石灰石脱硫性能系数测量值0.80556钙硫摩尔比式（3-3）1.9727石灰石中含量见表4-197.32%8与 1kg燃料 相配的入炉石灰石量式（3-5）0.11899未利用率测量值15.0%10煅烧成时的吸热量式（3-7）175.2911脱硫时的放热量式（3-8）244.8512可支配热量式（3-9）18011.213燃烧所需的理论空气量见表4-35.158414脱硫所需的理论空气量式（3-19）0.026215燃烧和脱硫的当量理论空气量式（3-20） 4.633516燃烧所产生的理论氮气量见表4-34.084717脱硫所需的空气中的氮气体积式（3-2

44、3）0.020718当量理论氮气体积式（3-24）3.669019燃烧产生的体积见表4-30.935020煅烧石灰石生成的的体积式（3-21）0.025921脱硫使体积减少量式（3-6）0.011022燃烧和脱硫时产生的的当量体积式（3-22）0.848923燃烧产生的理论水蒸气体积见表4-30.545024当量理论水蒸气体积式（3-25）0.488525入炉燃料灰量式（3-10）0.313926入炉的石灰石直接成为飞灰的量式（3-11）0.017827入炉的石灰石灰分含量式（3-12）0.001928未反应的的量式（3-13）0.027729脱硫产物的量式（3-14）0.066730当量灰分

45、式（3-15）38.2531未脱硫时的底灰分额取定0.332脱硫工况时的底灰分额式（3-18）0.444933未脱硫时的飞灰分额式（3-16）0.734脱硫工况时的飞灰分额式（3-17）0.555135分离效率设计值99.0%36灰循环倍率式（3-4），其中用代入54.9537分离器前飞灰的分额55.5138脱硫后的排放浓度式（3-26），其中见表4-4，为1.27892.4139脱硫效率式（3-27）83.6%40误差0.12%0.15%，迭代收敛认可0.124.2.4脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性表 表4-6 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性计算公式单位分离器前=35.28烟道名

46、称分离器后=0.3528炉膛分离器旋风筒高温过热器低温过热器省煤器空预器=1.22=1.22=1.22=1.22=1.24=1.271.221.221.221.221.231.2550.50490.50490.50490.50490.50560.50756.04226.04226.04226.04226.08936.20700.14050.14050.14050.14050.13940.13680.08360.08360.08360.08360.08300.08180.22410.22410.22410.22410.22240.218635.1435.1435.1435.1434.8734.2

47、14.2.5脱硫工况时燃烧产物焓温表表4-7 脱硫工况时燃烧产物焓温表温度123456789100170.0144.32129.8476.24150.773.6180.817.16200357.6303.58260.0953.94304.4148.69169.135.9300558.9474.47391.91437.89462.6225.97263.856.01400772.0655.37526.71932.47626.3305.93360.176.46500996.5845.96664.02436.23794.7388.19458.597.356001222.51037.82803.9294

48、9.52967.2472.45560.2118.947001461.21240.45946.23471.621147.2560.37662.4140.648001704.01446.571092.84009.501335.6652.40767.0162.859001951.01656.261243.54562.421524.0744.43875.0185.7810002202.31869.613905099.931725.0842.61983.9208.911002457.72086.411544.95668.261925.9940.751096.9232.8912002717.232306.

49、731695.656221.372131.11040.91205.8256.0113002976.82527.091854.86805.292344.61145.21360.7288.914003240.62751.042009.77373.622558.11249.51582.8336.01表4-8 脱硫工况时燃烧产物焓温表（续）温度04.6335DV再前省煤器空预器3+5+7+9101112131415100711.32132.3613.01846.19858.45876.842001442.11266.31233.891713.571738.251775.273002194.33402.

50、81866.362604.932642.262698.254002970.23541.82510.413522.523572.733648.045003767.72684.13169.754465.074528.454623.556004578.73829.83844.855424.595501.495616.847005413.09979.74539.416411.766502.556638.738006271.331130.45237.677423.617528.377685.59007148.891281.25936.408454.98573.638751.7210008021.0414

51、36.16654.129484.959618.039817.6511008928.311595.27391.310554.410702.2310923.9712009825.091754.38128.3511613.3211775.8912019.74130010776.551913.48865.671271712894.913160.2140011710.232076.79622.3213827.14 14019.5914308.264.3 130t/h流化床锅炉热力计算4.3.1锅炉设计参数：表4-9 锅炉设计参数序号名称符号公式或来源数值单位1最大连续蒸发量设计参数6700002过热蒸汽

52、压力设计参数14.03过热蒸汽温度设计参数5404喷水量设计参数820005工质流量5880006给水温度设计参数2477热空气温度设计参数3208排烟温度设计参数1309冷空气温度设计参数2010锅筒蒸汽压力设计参数 15.3711给水压力设计参数15.712锅炉排污水流量670013燃烧方式循环硫化床燃烧4.3.2锅炉热平衡及燃料燃烧方式和石灰石消耗量计算表表4-10 锅炉热平衡及燃料燃烧方式和石灰石消耗量序号名称符号公式或来源数值单位1可支配热量见表4-5-1218011.22排烟温度表4-9-81453排烟焓查焓温表，1191.34冷空气温度表4-9-9205冷空气焓查焓温表4-712

53、2.66脱硫工况时的底灰含碳量试验数据1.5%7脱硫工况时的底灰分额见表4-5-320.44498脱硫工况时的飞灰含碳量试验数据6.0%9脱硫工况时的底灰分额见表4-5-340.555110固体未完全燃烧热损失式（3-52）3.02%11底灰温度89012灰焓根据查表864.213灰渣物理热损失式（3-54）0.82%14可燃气体未完全燃烧热损失查表烟煤0.03%15散热损失选取0.44%16排烟热损失式（3-51）5.58%17锅炉机组热效率式（3-55）90.11%18保温系数式（3-53）0.99519过热蒸汽出口焓CtMPapgqgq540,9.9344820饱和蒸汽焓2735.821

54、饱和水焓147522给水温度表4-9-624723给水焓1023.524最大连续蒸发量见表4-9-167000025锅炉排污水流量见表4-9-12670026锅炉机组有效利用热量式（3-56）KJ/h27脱硫工况时当量燃料消耗量式（3-57）12101128脱硫工况时计算燃料消耗量式（3-58）10522329脱硫工况时燃料消耗量式（3-59）18373.830计算石灰石消耗量式（3-60）2118.731石灰石消耗量式（8-11）2492.632计算燃料当量消耗量式（8-62）107342.24.3.3炉膛膜式水冷壁传热系数相关计算表：表4-11 炉膛膜式水冷壁传热系数序号名称符号公式或来源

55、数 值单位1当量燃料计算消耗量见表4-10-321073422当量烟气体积见表4-4，6.04223炉膛出口烟温设计值11004炉膛截面积设计值164.25炉膛截面烟气流速76床对流放热系数由选定336.67水冷管外壁温度假定457.78工质温度时的饱和温度（考虑水冷壁液柱高度）446.69内外壁平均温度452.110材料导热系数管材：20钢，由查表158.8511管子外径设计值0.0612管子内径设计值0.0513吸收率由0.4614床辐射放热系数式（3-42）344.215床总放热系数式（3-45）680.816床密相区对水冷管的传热系数式（3-46）670.817管子外壁的计算温度式（3

56、-47）457.818误差0.119鳍高设计值0.0120鳍厚设计值0.00621鳍长设计值1822鳍端温度假定474.923鳍片平均温度466.424吸收率由及0.46625床辐射放热系数式（3-42）354.0626床总放热系数式（3-45）690.627材料导热系数鳍片材料：20钢，由查表156.7628鳍片传热周界截面积0.10829鳍片值27.130鳍基温度642.231鳍端温度式（3-49）62532鳍端计算温度47533误差计算成立0.134床密相区对鳍片的传热系数式（3-50）581.9835炉膛膜式水冷壁的平均传热系数式（3-43）581.04.3.4炉膛汽冷屏传热系数计算表

57、表4-12 炉膛汽冷屏传热系数计算序号名称符号公式及来源数值单位1计算燃料当量消耗量见表4-10-321073422当量烟气体积见表4-4，6.04223炉膛出口烟温设计值11004炉膛截面积设计值164.25炉膛截面烟气流速76床对流放热系数由选定336.67进口工质温度参考书【7】444.88出口工质温度参考书【7】490.99工质流速参考书【7】41.610平均工质温度467.611管外壁温度假定507.312吸收率由查表0.513床辐射放热系数式（3-42）370.214床总放热系数式（3-46）706.415床密相区汽冷管的传热系数式（3-47）646.6416管子外径选取0.038

58、17管子内径选取0.02818内壁工质放热系数查锅炉机组热力计算标准方法计算曲线13108.919管内壁温度式（3-45）468.820内外壁平均温度502.121材料导热系数管材：由查表153.7522管外壁计算温度式（3-44）507.523误差0.224鳍高选取0.00625鳍厚选取0.00626鳍长选取17.327鳍端温度假定51328鳍片平均温度510.329吸收率由及查表7-20.51530床辐射放热系数式（7-42）373.231床总放热系数式（7-46）709.832材料导热系数鳍片材料：，由查表152.833鳍片传热周界截面积0.10434鳍片值27.935鳍基温度592.5

59、36鳍端温度式（3-49）586.637鳍端计算温度513.438误差计算成立0.439床密相区对鳍片的传热系数式（3-50）637.940水冷屏传热系数式（3-43），638.44.4 结构计算图4-1炉膛结构简图4.4.1炉膛膜式水冷壁计算受热面积炉膛膜式水冷壁计算受热面积由60mm5mm管子和20mm6mm鳍片组成。表4-13 炉膛膜式水冷壁计算受热面积序 号名 称符号公式或来源数 值单 位一密相区90.27耐火层68.7折算系数参考书【1】0.075计算受热面积20.5二、1稀相区16.87耐火层4.02折算系数 参考书【1】0.043计算受热面积0.8982膜式壁（22.076+5.

60、5469+2.4141+5.261+8.000)6.354-(3.82633.19-2.392.426)479.5446.5折算系数参考书【1】0.577计算受热面积(279.5+246.5)0.577303.5三密相区膜式壁2(18.06+15.513)16.354772.5折算系数参考书【1】1计算受热面积722.51164.18实际面积/m2折算系数计算面积/m2密相区772.5 1772.5稀相区926.0 0.577803.5耐火层密相区68.70.577 5.15稀相区4.020.043 0.17总数1771.22 1581.32四炉膛计算受热面积传热周界比m(44.12+20+4