锅炉设计概论教案课件

锅炉设计概论锅炉设计概论1全书内容1,绪论2,循环流化床基本理论3,循环流化床锅炉的燃烧与传热;4,循环流化床锅炉的燃烧系统及设备5,循环流化床锅炉的汽水、控制系统第六章循环流化床锅炉设计概论7循环流化床锅炉的典型炉型和结构8循环流化床锅炉的运行9CFB锅炉气体污染物的排放与控制第1页/共72页全书内容1,绪论2,循环流化床基本理论3,循环流化床锅炉2第六章CFB锅炉设计概论§6.1燃料燃烧计算§6.2锅炉本体热平衡§6.3CFB锅炉若干参数的设计选择§6.4CFB锅炉主要设备的设计要点§6.5典型CFB锅炉的设计特点§6.6CFB锅炉的大型化第2页/共72页第六章CFB锅炉设计概论§6.1燃料燃烧计算第2页/共73本章导读（1）1，知识体系：循环流化床锅炉的主要运行参数包括：床温、一次风速、一二次风比、排烟温度、零压点位置等。CFB锅炉的主要故障是磨损。关键部件：分离器。2，本章重点：（1）CFB锅炉的设计方法；（2）主要参数的确定方法；第3页/共72页本章导读（1）1，知识体系：第3页/共72页4本章导读（2）3，本章难点：（1）EHE与INTREX的区别。（2）鼓泡床与CFB的区别；4，关键词：（1）汽冷分离器；（2）大型化的障碍；（3）水冷壁、过热器、再热器的布置方式；（4）飞灰份额；（5）灰渣份额；（6）CFB锅炉设计要点第4页/共72页本章导读（2）3，本章难点：第4页/共72页5§6.1燃料燃烧计算内容：一、燃烧所需的理论空气量二、过量空气系数三、烟气量四、漏风系数五、空气和烟气的比焓第5页/共72页§6.1燃料燃烧计算内容：第5页/共72页6§6.1燃料燃烧计算一、燃烧所需的理论空气量(6-1)Vdaf<15%时(6-2)(6-2)Vdaf>15%时第6页/共72页§6.1燃料燃烧计算一、燃烧所需的理论空气量(6-1)Vd7§6.1燃料燃烧计算一、燃烧所需的理论空气量二、过量空气系数α=1.1~1.2三、烟气量(6-4)劣质煤：(6-5)第7页/共72页§6.1燃料燃烧计算一、燃烧所需的理论空气量(6-4)劣质8§6.1燃料燃烧计算三、烟气量(6-5)(6-6)(6-7)第8页/共72页§6.1燃料燃烧计算三、烟气量(6-5)(6-6)(6-79§6.1燃料燃烧计算三、烟气量(6-8)(6-9)(6-10)烟气量近似计算公式系数α’,α”见131页表6-1第9页/共72页§6.1燃料燃烧计算三、烟气量(6-8)(6-9)(6-110表6-1系数α’,α”的值燃料种类木柴泥煤褐煤烟煤贫煤无烟煤α’1.061.0851.11.111.121.12α”0.1240.1050.0640.0480.0310.015第10页/共72页表6-1系数α’,α”的值燃料种类木柴泥煤褐煤烟煤贫煤无烟11§6.1燃料燃烧计算四、漏风系数132页表6-2五、空气和烟气的比焓(6-11)(6-12)(6-13)第11页/共72页§6.1燃料燃烧计算四、漏风系数(6-11)(6-12)(12表6-2额定负荷下CFB锅炉各部分烟道的漏风系数烟道名称部位漏风系数Δα炉膛悬浮段（稀相区）0.1密相区0.0对流烟道过热器0.05第一锅炉管束0.05第二锅炉管束0.1省煤器钢管式0.1铸铁式0.15空气预热器0.1屏式对流烟道过热器、省煤器0.1第12页/共72页表6-2额定负荷下CFB锅炉各部分烟道的漏风系数烟道名称部位13续表6-2额定负荷下CFB锅炉各部分烟道的漏风系数烟道名称部位漏风系数Δα除尘器每一级ESP，布袋除尘器0.15水膜除尘器带文丘里0.1不带文丘里0.05旋风除尘器0.05烟道每10m长钢制烟道0.01每10m长砖砌烟道0.05第13页/共72页续表6-2额定负荷下CFB锅炉各部分烟道的漏风系数烟道名称部14§6.1燃料燃烧计算五、空气和烟气的比焓空气、烟气成分的焓见133页表6-3afh=0.4~0.6当1000afh

Aar/Qar，net>1.43时才考虑烟气焓中的飞灰焓。第14页/共72页§6.1燃料燃烧计算五、空气和烟气的比焓第14页/共72页15表6-3标准状况下烟气成分、空气的焓(kJ/m3)、灰的焓(kJ/kg)θ(℃)hRO2hN2hO2hH2OhkhA10017013013215113280200358260267305266168300559392407463403260400772527551626542357500994664699795684461600122580485096983055470014629481004114997866580017051094116013341129770900195212421318152612828821000220413921478172314371005第15页/共72页表6-3标准状况下烟气成分、空气的焓(kJ/m3)、灰的焓(16§6.2锅炉本体热平衡内容：一、热平衡方程式二、锅炉热效率第16页/共72页§6.2锅炉本体热平衡内容：第16页/共72页17§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式1，锅炉输入热量(6-14)(6-15)(6-16)(6-17)第17页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式(6-14)(6-118§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式1，锅炉输入热量(6-18)(6-19)(6-20)(6-21)没有制粉系统第18页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式(6-18)(6-119§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式2，锅炉的热损失（1）固体不完全燃烧损失(6-22)oa:溢流灰；overflowash;ca冷渣coolashda：沉降灰；dropash;fa：飞灰flyash第19页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式(6-22)oa:20§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式（2）气体不完全燃烧热损失（3）排烟损失(6-23)(6-24)第20页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式(6-23)(6-221§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式（4）散热损失，q5=0.2%~0.5%第21页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式第21页/共72页22§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式（5）灰渣物理热损失(6-25)鼓泡流化床：ahz=45%~75%循环流化床：ahz=30%~70%第22页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式(6-25)鼓泡流化23补充：脱硫对锅炉效率的影响[1]刘光辉，张秋红，巩建华.添加石灰石脱硫对CFB锅炉热效率的影响[J].能源工程.2009(3):43-44.第23页/共72页补充：脱硫对锅炉效率的影响[1]刘光辉，张秋红，巩建华.24§6.2锅炉本体热平衡二、锅炉本体热效率1，正平衡法(6-26)再热蒸汽吸热量未计入。供热机组的排污率大于5%，要计入排污水带走的热量。超临界锅炉：没有饱和水项：(6-26’)第24页/共72页§6.2锅炉本体热平衡二、锅炉本体热效率(6-26)再热蒸25§6.2锅炉本体热平衡二、锅炉本体热效率2，反平衡法(6-27)锅炉实际燃料消耗量(6-28)(6-29)第25页/共72页§6.2锅炉本体热平衡二、锅炉本体热效率(6-27)锅炉实26§6.3CFB锅炉若干参数的选择内容一、容量及热负荷分配二、燃煤与脱硫剂的粒径分布特性三、流化风速和一、二次风配比四、床层温度五、循环物料量和物料平衡六、其它参数第26页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择内容第26页/共72页27§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配1，容量对整体布置的影响容量提高压力提高蒸发吸热比例降低过热、再热吸热比例提高炉膛中布置更多SH/RH受热面。2，蒸汽参数对各部分受热面吸热量的要求pp139表6-4：没有超临界参数第27页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配第2728表6-4工质在各受热面中的吸热量比例参数Δh,kJ/kg吸热量比例，%p1,MPat1/t2,℃tgs,℃加热蒸发过/再热3.824501502697.917.662.619.89.815402152845.719.253.627.213.72555/5552402944.921.331.429.9/17.416.69540/5402702650/43423.523.736.4/17.4第28页/共72页表6-4工质在各受热面中的吸热量比例参数Δh,吸29§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配3，燃烧室内的热量平衡沿着炉膛高度：放热量与吸热量匹配，才能得到理想的温度场。4，热量平衡的主要影响因素（1）受热面的布置方式炉膛内或者EHE布置过热器、再热器第29页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配第2930§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配4，热量平衡的主要影响因素（2）燃料特性含硫量高：850℃难以燃烧的煤：床温略高。pp141:表6-5第30页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配第3031表6-5不同种类燃料对应的最佳流化床温度和热量分配燃料种类最佳燃烧温度，℃燃烧室出口带出的热量/输入热量，(MJ/MJ)烟煤8500.4无烟煤9000.436褐煤8500.431废木片8500.571石油焦8500.403第31页/共72页表6-5不同种类燃料对应的最佳流化床温度和热量分配燃料种类最32§6.3CFB锅炉若干参数的选择二、燃煤与脱硫剂的粒径分布特性灰分高的煤：粒径应当降低；1~13mm灰分低的煤：粒径应当提高；10~20mm生物质：30~50mmpp142：表6-6煤颗粒粒径pp143：表6-7石灰石颗粒粒径第32页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择二、燃煤与脱硫剂的粒径分布33表6-6奥斯龙公司推荐的CFB锅炉燃煤筛分特性无烟煤粒径mm0.20.5123456过筛份额%7214.475889698.8100平均粒径，mm重量法1.49，比表面积法0.589烟煤粒径mm0.51357101520过筛份额%1022587788.595.399100平均粒径，mm重量法3.5，比表面积法1.22贫煤粒径mm0.512510152030过筛份额%5.812204772859197平均粒径，mm重量法7.796，比表面积法1.920第33页/共72页表6-6奥斯龙公司推荐的CFB锅炉燃煤筛分特性无烟煤粒径mm34表6-7鲁霍夫格林电站CFB石灰石粒径分布美国标准筛号12203050100140200相当的粒径mm1.750.8410.5950.2970.1490.1060.074过筛份额%10080704220105平均粒径mm重量法0.524，比表面积法0.217第34页/共72页表6-7鲁霍夫格林电站CFB石灰石粒径分布美国标准筛号12235§6.3CFB锅炉若干参数的选择三、流化风速和一、二次风配比1，流化风速pp144表6-82，一、二次风配比（1）降低NOx排放（2）风机压头（3）密相区的流化及燃烧。第35页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择三、流化风速和一、二次风配36表6-8不同容量CFB锅炉的运行风速和断面热负荷锅炉热功率MW47842242228817716314764燃料烟煤烟煤无烟煤烟煤煤屑烟煤褐煤烟煤qAMW/m23.53.73.73.453.222.742.635.5ugm/s55.35.34.94.643.67.8第36页/共72页表6-8不同容量CFB锅炉的运行风速和断面热负荷锅炉热功率M37§6.3CFB锅炉若干参数的选择四、床层温度tb>800℃燃烧、脱硫、脱硝、传热。tb=850~950℃五、循环物料量和物料平衡Ca/S=1.5~2.5脱硫、脱硝燃烧稳定第37页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择四、床层温度第37页/共738§6.3CFB锅炉若干参数的选择六、其它参数1，过量空气系数：燃烧室1.1~1.22，排烟温度：大型CFB锅炉：130℃以下；中小型CFB锅炉：150℃以上。3，零压点位置前移：引风机压头提高；后移：炉膛密封性要求提高；第38页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择六、其它参数第38页/共739§6.4CFB锅炉主要设备设计要点内容：一、本体布置二、炉膛设计三、对流受热面的设计第39页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点内容：第39页/共72页40§6.4CFB锅炉主要设备设计要点一、本体布置第40页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点一、本体布置第40页/共41§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计1，结构设计（1）流化风速炉膛截面积（2）炉膛高度表6-9（3）密相区渐扩截面与大容量锅炉分支腿结构（4）给煤点数量：表6-10第41页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计第41页/共42表6-9CFB锅炉燃烧室高度推荐值，mkg/s9.72720.8336.1161.11113.9186.1274.2t/h3575130220410670987煤种燃烧室高度推荐值烟煤15202529343950褐煤14182428303747第42页/共72页表6-9CFB锅炉燃烧室高度推荐值，mkg/s9.727243表6-10CFB锅炉输入热量和给料点数量锅炉输入热量给料点个数一个给料点的输入热量，MW每个给料点对应的床层面积，m2MW个750126320500412535500863183756632431565317300650161202601590190208024013602349第43页/共72页表6-10CFB锅炉输入热量和给料点数量锅炉输入热量给料点个44§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计2，布风板设计3，炉膛设计步骤（1）确定流化风速、热负荷（2）确定一二次风比和密相区高度（3）确定物料循环倍率（4）确定密相区燃烧份额(6-30)第44页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计(6-30)45§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计3，炉膛设计步骤（5）确定炉膛高度（6）通过传热计算确认炉膛高度（7）选择炉膛高度中的较大值（8）确定炉膛的开孔、防磨、耐火材料第45页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计第45页/共46§6.4CFB锅炉主要设备设计要点三、对流受热面的设计1，受热面的热量平衡：表6-4，6-52，过热器、再热器的设计（1）屏式过热器（2）对流过热器和再热器：磨损量正比于烟气流速的3.6次幂。3，省煤器和空气预热器第46页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点三、对流受热面的设计第447§6.4CFB锅炉主要设备设计要点三、对流受热面的设计4，烟气流速的选择：pp:151表6-11第47页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点三、对流受热面的设计第448表6-11CFB锅炉对流受热面烟气速度的推荐值受热面名称烟气温度，℃烟气速度，m/s过热器、再热器700~9007.5~12500~7006~9省煤器450~6007~10300~4506~9空预器（空气走管内）250~4006~10100~2506~9空预器（烟气走管内）250~4007~13100~2507~12第48页/共72页表6-11CFB锅炉对流受热面烟气速度的推荐值受热面名称烟49§6.5典型CFB锅炉的设计特点内容一、主型CFB锅炉的设计特点二、国内循环流化床锅炉的设计特点第49页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点内容第49页/共72页50§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点1，Lurgi型CFB锅炉（1）EHE（2）高温旋风分离器（3）采用较高的流化速度和物料循环倍率（4）分支腿结构pp152表6-12第50页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特51表6-12瓦科电站CFB锅炉主要设计参数参数名称数值参数名称数值主蒸汽流量(t/h)500燃料种类德州褐煤主蒸汽压力(MPa)10发热量(kJ/kg)15.6主蒸汽温度(℃)540Sar,%0.9再热蒸汽流量(t/h)448Aar,%15.55再热蒸汽压力(MPa)2.8/2.6B,t/h109再热蒸汽温度(℃)331/540石灰石消耗量,t/h4.9给水温度(℃)231Ca/S1.5德克萨斯州第51页/共72页表6-12瓦科电站CFB锅炉主要设计参数参数名称数值参数名52§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点2，Pyroflow型CFB锅炉（1）结构简单，占地面积小。（2）两级燃烧，r1=40%~70%（3）炉膛内布置Ω管过热器（4）高温旋风分离器（5）可以燃烧石油焦、油页岩第52页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特53§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点2，Pyroflow型CFB锅炉（6）负荷调节比=3~4。升负荷：4%BMCR/min；降负荷：6%BMCR/minpp154表6-133，FW汽冷分离器CFB锅炉（1）床料粒径300~400微米，固气比4~7kg/kg第53页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特54表6-13SEVD电站CFB锅炉主要设计参数主蒸汽流量(t/h)400再热蒸汽流量(t/h)356.4过热蒸汽压力(MPa)15.6再热蒸汽压力(MPa)4.4过热蒸汽温度(℃)540再热蒸汽温度(℃)540第54页/共72页表6-13SEVD电站CFB锅炉主要设计参数主蒸汽流量(t/55§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点3，FW汽冷分离器CFB锅炉（2）二次风从过渡区送入，SOx,NOx排放量小（3）水冷布风板（4）风道燃烧器，启动时间缩短到4小时（5）汽冷分离器第55页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特56§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点3，FW汽冷分离器CFB锅炉（6）INTREX：比EHE紧凑155页表6-14第56页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特57表6-14Westlake电站CFB锅炉主要设计参数主蒸汽流量(t/h)374.1再热蒸汽流量(t/h)329.8过热蒸汽压力(MPa)11.2再热蒸汽压力(MPa)3.2过热蒸汽温度(℃)540再热蒸汽温度(℃)540第57页/共72页表6-14Westlake电站CFB锅炉主要设计参数主蒸汽流58§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点4，Circofluid型CFB锅炉（1）半塔式布置（2）流化风速3.5m/s~4.0m/s（3）400℃左右的中温分离器（4）循环倍率低，固体携带率：1.5~2.0kg/m3（5）循环灰含有尾部细灰，燃烧效率高。第58页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特59§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点4，Circofluid型CFB锅炉（6）烟气再循环：充分流化。156页表6-15二、国内CFB锅炉的设计特点159页表6-16第59页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特60表6-15奥分巴赫Circofluid型CFB锅炉主要参数主蒸汽流量(t/h)110.7排烟温度(℃)140汽包压力(MPa)12.6B(t/h)10.62过热蒸汽压力(MPa)11.6石灰石消耗量(t/h)0.78过热蒸汽温度(℃)535锅炉效率92%给水温度(℃)200第60页/共72页表6-15奥分巴赫Circofluid型CFB锅炉主要参数主61表6-16国内主要生产商CFB锅炉的主要技术特点项目HGSGDGUGYGWG技术来源德国阿尔斯通阿尔斯通FlextechFW热物理所热物理所德国阿尔斯通旋风分离器2只/下倾进口，中心管偏心，后墙中间出2只/切向进口，后墙中间出2只汽冷/切向进口，后墙中两边出2只/蜗壳进口，后墙中两边出2只/蜗壳进口，后墙中两边出2只/下倾进口，中心管偏心，后墙中间出返料器一进二出一进一出一进一出一进一出一进一出一进二出风帽钟罩式T型T型定向内嵌逆流柱型内嵌逆流柱型钟罩式冷渣器风水共冷式风水共冷式风水共冷式滚筒式滚筒式风水共冷式屏过炉内一级炉内二级炉内一级炉内一级炉内一级炉内一级水冷屏炉内水冷分隔屏4片水冷屏贯穿炉膛水冷分隔屏4片水冷屏4片水冷屏炉内水冷分隔屏第61页/共72页表6-16国内主要生产商CFB锅炉的主要技术特点项目HGSG62续表6-16国内主要生产商CFB锅炉的主要技术特点项目HGSGDGUGYGWG技术来源德国阿尔斯通阿尔斯通FlextechFW热物理所热物理所德国阿尔斯通再热屏有无有有有有再热蒸汽调温方式喷水减温烟气挡板喷水+烟气挡板喷水减温喷水减温喷水减温尾部烟道单烟道双烟道双烟道单烟道单烟道单烟道出渣口位置燃烧室前墙燃烧室侧墙燃烧室侧墙布风板中间布风板中间燃烧室前墙给煤方式后墙返料器给煤前墙给煤前墙给煤前墙给煤前墙给煤后墙返料器给煤点火方式床上+床下床上床上+床下床上+床下床上+床下床上+床下第62页/共72页续表6-16国内主要生产商CFB锅炉的主要技术特点项目HGS63续表6-16国内主要生产商CFB锅炉的主要技术特点项目HGSGDGUGYGWG技术来源德国阿尔斯通阿尔斯通FlextechFW热物理所热物理所德国阿尔斯通耐火放磨层与水冷壁交界处防磨粒子软着陆让管防磨套管让管让管粒子软着陆无锡锅炉厂济南锅炉厂第63页/共72页续表6-16国内主要生产商CFB锅炉的主要技术特点项目HGS64§6.6CFB锅炉的大型化内容一、大型化的必要性二、大型化面临的主要问题三、大型化的发展潜力第64页/共72页§6.6CFB锅炉的大型化内容第64页/共72页65§6.6CFB锅炉的大型化一、大型化的必要性1，劣质煤逐渐成为国内电站锅炉的主要燃料2，与锅侧的超临界技术配合可以大大提高活力发电厂效率二、大型化面临的主要问题1，燃烧室内受热面的布置第65页/共72页§6.6CFB锅炉的大型化一、大型化的必要性第65页/共766§6.6CFB锅炉的大型化二、大型化面临的主要问题1，燃烧室内受热面的布置2，紧凑型分离器的研究3，燃烧室深度对二次风穿透深度的限制二次风穿透深度<6.5m(6-31)第66页/共72页§6.6CFB锅炉的大型化二、大型化面临的主要问题(6-367§6.6CFB锅炉的大型化二、大型化面临的主要问题3，燃烧室深度对二次风穿透深度的限制二次风穿透深度<6.5m图4-3，图6-7大型CFB锅炉：分支腿结构4，燃烧系统的工作过程和实验研究（1）燃烧室上部空气动力学研究和颗粒内循环量、下行环形颗粒层厚度、炉内温度分布第67页/共72页§6.6CFB锅炉的大型化二、大型化面临的主要问题第67页68§6.6CFB锅炉的大型化二、大型化面临的主要问题4，燃烧系统的工作过程和实验研究（1）……传热系数沿着燃烧室高度变化规律的研究（2）外部颗粒循环流量的测试以及EHE传热系数的确定；（3）紧凑型分离器和大直径旋风分离器分离第68页/共72页§6.6CFB锅炉的大型化二、大型化面临的主要问题第68页69§6.6CFB锅炉的大型化二、大型化面临的主要问题4，燃烧系统的工作过程和实验研究（3）……分离效率的研究（4）气体污染物SO2，NOx，N2O，CO,和固体污染物重金属的生成与排放控制机理研究。三、大型化的发展潜力发电厂利润提高的需求激励技术进步第69页/共72页§6.6CFB锅炉的大型化二、大型化面临的主要问题第69页70EndofChapter6同学们：有什么需要提问和讨论的问题？第70页/共72页EndofChapter6同学们：第70页/共72页71本章思考题1，CFB锅炉的q5损失与PC锅炉相比有何差别？说明其原因。2，CFB锅炉的q4损失与PC锅炉相比有何差别？说明其原因。3，CFB锅炉的q2损失与PC锅炉相比有何差别？说明其原因。第71页/共72页本章思考题1，CFB锅炉的q5损失与PC锅炉相比有何差别？说72感谢您的观看！第72页/共72页感谢您的观看！第72页/共72页73锅炉设计概论锅炉设计概论74全书内容1,绪论2,循环流化床基本理论3,循环流化床锅炉的燃烧与传热;4,循环流化床锅炉的燃烧系统及设备5,循环流化床锅炉的汽水、控制系统第六章循环流化床锅炉设计概论7循环流化床锅炉的典型炉型和结构8循环流化床锅炉的运行9CFB锅炉气体污染物的排放与控制第1页/共72页全书内容1,绪论2,循环流化床基本理论3,循环流化床锅炉75第六章CFB锅炉设计概论§6.1燃料燃烧计算§6.2锅炉本体热平衡§6.3CFB锅炉若干参数的设计选择§6.4CFB锅炉主要设备的设计要点§6.5典型CFB锅炉的设计特点§6.6CFB锅炉的大型化第2页/共72页第六章CFB锅炉设计概论§6.1燃料燃烧计算第2页/共776本章导读（1）1，知识体系：循环流化床锅炉的主要运行参数包括：床温、一次风速、一二次风比、排烟温度、零压点位置等。CFB锅炉的主要故障是磨损。关键部件：分离器。2，本章重点：（1）CFB锅炉的设计方法；（2）主要参数的确定方法；第3页/共72页本章导读（1）1，知识体系：第3页/共72页77本章导读（2）3，本章难点：（1）EHE与INTREX的区别。（2）鼓泡床与CFB的区别；4，关键词：（1）汽冷分离器；（2）大型化的障碍；（3）水冷壁、过热器、再热器的布置方式；（4）飞灰份额；（5）灰渣份额；（6）CFB锅炉设计要点第4页/共72页本章导读（2）3，本章难点：第4页/共72页78§6.1燃料燃烧计算内容：一、燃烧所需的理论空气量二、过量空气系数三、烟气量四、漏风系数五、空气和烟气的比焓第5页/共72页§6.1燃料燃烧计算内容：第5页/共72页79§6.1燃料燃烧计算一、燃烧所需的理论空气量(6-1)Vdaf<15%时(6-2)(6-2)Vdaf>15%时第6页/共72页§6.1燃料燃烧计算一、燃烧所需的理论空气量(6-1)Vd80§6.1燃料燃烧计算一、燃烧所需的理论空气量二、过量空气系数α=1.1~1.2三、烟气量(6-4)劣质煤：(6-5)第7页/共72页§6.1燃料燃烧计算一、燃烧所需的理论空气量(6-4)劣质81§6.1燃料燃烧计算三、烟气量(6-5)(6-6)(6-7)第8页/共72页§6.1燃料燃烧计算三、烟气量(6-5)(6-6)(6-782§6.1燃料燃烧计算三、烟气量(6-8)(6-9)(6-10)烟气量近似计算公式系数α’,α”见131页表6-1第9页/共72页§6.1燃料燃烧计算三、烟气量(6-8)(6-9)(6-183表6-1系数α’,α”的值燃料种类木柴泥煤褐煤烟煤贫煤无烟煤α’1.061.0851.11.111.121.12α”0.1240.1050.0640.0480.0310.015第10页/共72页表6-1系数α’,α”的值燃料种类木柴泥煤褐煤烟煤贫煤无烟84§6.1燃料燃烧计算四、漏风系数132页表6-2五、空气和烟气的比焓(6-11)(6-12)(6-13)第11页/共72页§6.1燃料燃烧计算四、漏风系数(6-11)(6-12)(85表6-2额定负荷下CFB锅炉各部分烟道的漏风系数烟道名称部位漏风系数Δα炉膛悬浮段（稀相区）0.1密相区0.0对流烟道过热器0.05第一锅炉管束0.05第二锅炉管束0.1省煤器钢管式0.1铸铁式0.15空气预热器0.1屏式对流烟道过热器、省煤器0.1第12页/共72页表6-2额定负荷下CFB锅炉各部分烟道的漏风系数烟道名称部位86续表6-2额定负荷下CFB锅炉各部分烟道的漏风系数烟道名称部位漏风系数Δα除尘器每一级ESP，布袋除尘器0.15水膜除尘器带文丘里0.1不带文丘里0.05旋风除尘器0.05烟道每10m长钢制烟道0.01每10m长砖砌烟道0.05第13页/共72页续表6-2额定负荷下CFB锅炉各部分烟道的漏风系数烟道名称部87§6.1燃料燃烧计算五、空气和烟气的比焓空气、烟气成分的焓见133页表6-3afh=0.4~0.6当1000afh

Aar/Qar，net>1.43时才考虑烟气焓中的飞灰焓。第14页/共72页§6.1燃料燃烧计算五、空气和烟气的比焓第14页/共72页88表6-3标准状况下烟气成分、空气的焓(kJ/m3)、灰的焓(kJ/kg)θ(℃)hRO2hN2hO2hH2OhkhA10017013013215113280200358260267305266168300559392407463403260400772527551626542357500994664699795684461600122580485096983055470014629481004114997866580017051094116013341129770900195212421318152612828821000220413921478172314371005第15页/共72页表6-3标准状况下烟气成分、空气的焓(kJ/m3)、灰的焓(89§6.2锅炉本体热平衡内容：一、热平衡方程式二、锅炉热效率第16页/共72页§6.2锅炉本体热平衡内容：第16页/共72页90§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式1，锅炉输入热量(6-14)(6-15)(6-16)(6-17)第17页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式(6-14)(6-191§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式1，锅炉输入热量(6-18)(6-19)(6-20)(6-21)没有制粉系统第18页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式(6-18)(6-192§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式2，锅炉的热损失（1）固体不完全燃烧损失(6-22)oa:溢流灰；overflowash;ca冷渣coolashda：沉降灰；dropash;fa：飞灰flyash第19页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式(6-22)oa:93§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式（2）气体不完全燃烧热损失（3）排烟损失(6-23)(6-24)第20页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式(6-23)(6-294§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式（4）散热损失，q5=0.2%~0.5%第21页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式第21页/共72页95§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式（5）灰渣物理热损失(6-25)鼓泡流化床：ahz=45%~75%循环流化床：ahz=30%~70%第22页/共72页§6.2锅炉本体热平衡一、热平衡方程式(6-25)鼓泡流化96补充：脱硫对锅炉效率的影响[1]刘光辉，张秋红，巩建华.添加石灰石脱硫对CFB锅炉热效率的影响[J].能源工程.2009(3):43-44.第23页/共72页补充：脱硫对锅炉效率的影响[1]刘光辉，张秋红，巩建华.97§6.2锅炉本体热平衡二、锅炉本体热效率1，正平衡法(6-26)再热蒸汽吸热量未计入。供热机组的排污率大于5%，要计入排污水带走的热量。超临界锅炉：没有饱和水项：(6-26’)第24页/共72页§6.2锅炉本体热平衡二、锅炉本体热效率(6-26)再热蒸98§6.2锅炉本体热平衡二、锅炉本体热效率2，反平衡法(6-27)锅炉实际燃料消耗量(6-28)(6-29)第25页/共72页§6.2锅炉本体热平衡二、锅炉本体热效率(6-27)锅炉实99§6.3CFB锅炉若干参数的选择内容一、容量及热负荷分配二、燃煤与脱硫剂的粒径分布特性三、流化风速和一、二次风配比四、床层温度五、循环物料量和物料平衡六、其它参数第26页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择内容第26页/共72页100§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配1，容量对整体布置的影响容量提高压力提高蒸发吸热比例降低过热、再热吸热比例提高炉膛中布置更多SH/RH受热面。2，蒸汽参数对各部分受热面吸热量的要求pp139表6-4：没有超临界参数第27页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配第27101表6-4工质在各受热面中的吸热量比例参数Δh,kJ/kg吸热量比例，%p1,MPat1/t2,℃tgs,℃加热蒸发过/再热3.824501502697.917.662.619.89.815402152845.719.253.627.213.72555/5552402944.921.331.429.9/17.416.69540/5402702650/43423.523.736.4/17.4第28页/共72页表6-4工质在各受热面中的吸热量比例参数Δh,吸102§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配3，燃烧室内的热量平衡沿着炉膛高度：放热量与吸热量匹配，才能得到理想的温度场。4，热量平衡的主要影响因素（1）受热面的布置方式炉膛内或者EHE布置过热器、再热器第29页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配第29103§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配4，热量平衡的主要影响因素（2）燃料特性含硫量高：850℃难以燃烧的煤：床温略高。pp141:表6-5第30页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择一、容量及热负荷分配第30104表6-5不同种类燃料对应的最佳流化床温度和热量分配燃料种类最佳燃烧温度，℃燃烧室出口带出的热量/输入热量，(MJ/MJ)烟煤8500.4无烟煤9000.436褐煤8500.431废木片8500.571石油焦8500.403第31页/共72页表6-5不同种类燃料对应的最佳流化床温度和热量分配燃料种类最105§6.3CFB锅炉若干参数的选择二、燃煤与脱硫剂的粒径分布特性灰分高的煤：粒径应当降低；1~13mm灰分低的煤：粒径应当提高；10~20mm生物质：30~50mmpp142：表6-6煤颗粒粒径pp143：表6-7石灰石颗粒粒径第32页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择二、燃煤与脱硫剂的粒径分布106表6-6奥斯龙公司推荐的CFB锅炉燃煤筛分特性无烟煤粒径mm0.20.5123456过筛份额%7214.475889698.8100平均粒径，mm重量法1.49，比表面积法0.589烟煤粒径mm0.51357101520过筛份额%1022587788.595.399100平均粒径，mm重量法3.5，比表面积法1.22贫煤粒径mm0.512510152030过筛份额%5.812204772859197平均粒径，mm重量法7.796，比表面积法1.920第33页/共72页表6-6奥斯龙公司推荐的CFB锅炉燃煤筛分特性无烟煤粒径mm107表6-7鲁霍夫格林电站CFB石灰石粒径分布美国标准筛号12203050100140200相当的粒径mm1.750.8410.5950.2970.1490.1060.074过筛份额%10080704220105平均粒径mm重量法0.524，比表面积法0.217第34页/共72页表6-7鲁霍夫格林电站CFB石灰石粒径分布美国标准筛号122108§6.3CFB锅炉若干参数的选择三、流化风速和一、二次风配比1，流化风速pp144表6-82，一、二次风配比（1）降低NOx排放（2）风机压头（3）密相区的流化及燃烧。第35页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择三、流化风速和一、二次风配109表6-8不同容量CFB锅炉的运行风速和断面热负荷锅炉热功率MW47842242228817716314764燃料烟煤烟煤无烟煤烟煤煤屑烟煤褐煤烟煤qAMW/m23.53.73.73.453.222.742.635.5ugm/s55.35.34.94.643.67.8第36页/共72页表6-8不同容量CFB锅炉的运行风速和断面热负荷锅炉热功率M110§6.3CFB锅炉若干参数的选择四、床层温度tb>800℃燃烧、脱硫、脱硝、传热。tb=850~950℃五、循环物料量和物料平衡Ca/S=1.5~2.5脱硫、脱硝燃烧稳定第37页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择四、床层温度第37页/共7111§6.3CFB锅炉若干参数的选择六、其它参数1，过量空气系数：燃烧室1.1~1.22，排烟温度：大型CFB锅炉：130℃以下；中小型CFB锅炉：150℃以上。3，零压点位置前移：引风机压头提高；后移：炉膛密封性要求提高；第38页/共72页§6.3CFB锅炉若干参数的选择六、其它参数第38页/共7112§6.4CFB锅炉主要设备设计要点内容：一、本体布置二、炉膛设计三、对流受热面的设计第39页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点内容：第39页/共72页113§6.4CFB锅炉主要设备设计要点一、本体布置第40页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点一、本体布置第40页/共114§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计1，结构设计（1）流化风速炉膛截面积（2）炉膛高度表6-9（3）密相区渐扩截面与大容量锅炉分支腿结构（4）给煤点数量：表6-10第41页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计第41页/共115表6-9CFB锅炉燃烧室高度推荐值，mkg/s9.72720.8336.1161.11113.9186.1274.2t/h3575130220410670987煤种燃烧室高度推荐值烟煤15202529343950褐煤14182428303747第42页/共72页表6-9CFB锅炉燃烧室高度推荐值，mkg/s9.7272116表6-10CFB锅炉输入热量和给料点数量锅炉输入热量给料点个数一个给料点的输入热量，MW每个给料点对应的床层面积，m2MW个750126320500412535500863183756632431565317300650161202601590190208024013602349第43页/共72页表6-10CFB锅炉输入热量和给料点数量锅炉输入热量给料点个117§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计2，布风板设计3，炉膛设计步骤（1）确定流化风速、热负荷（2）确定一二次风比和密相区高度（3）确定物料循环倍率（4）确定密相区燃烧份额(6-30)第44页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计(6-30)118§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计3，炉膛设计步骤（5）确定炉膛高度（6）通过传热计算确认炉膛高度（7）选择炉膛高度中的较大值（8）确定炉膛的开孔、防磨、耐火材料第45页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点二、炉膛设计第45页/共119§6.4CFB锅炉主要设备设计要点三、对流受热面的设计1，受热面的热量平衡：表6-4，6-52，过热器、再热器的设计（1）屏式过热器（2）对流过热器和再热器：磨损量正比于烟气流速的3.6次幂。3，省煤器和空气预热器第46页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点三、对流受热面的设计第4120§6.4CFB锅炉主要设备设计要点三、对流受热面的设计4，烟气流速的选择：pp:151表6-11第47页/共72页§6.4CFB锅炉主要设备设计要点三、对流受热面的设计第4121表6-11CFB锅炉对流受热面烟气速度的推荐值受热面名称烟气温度，℃烟气速度，m/s过热器、再热器700~9007.5~12500~7006~9省煤器450~6007~10300~4506~9空预器（空气走管内）250~4006~10100~2506~9空预器（烟气走管内）250~4007~13100~2507~12第48页/共72页表6-11CFB锅炉对流受热面烟气速度的推荐值受热面名称烟122§6.5典型CFB锅炉的设计特点内容一、主型CFB锅炉的设计特点二、国内循环流化床锅炉的设计特点第49页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点内容第49页/共72页123§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点1，Lurgi型CFB锅炉（1）EHE（2）高温旋风分离器（3）采用较高的流化速度和物料循环倍率（4）分支腿结构pp152表6-12第50页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特124表6-12瓦科电站CFB锅炉主要设计参数参数名称数值参数名称数值主蒸汽流量(t/h)500燃料种类德州褐煤主蒸汽压力(MPa)10发热量(kJ/kg)15.6主蒸汽温度(℃)540Sar,%0.9再热蒸汽流量(t/h)448Aar,%15.55再热蒸汽压力(MPa)2.8/2.6B,t/h109再热蒸汽温度(℃)331/540石灰石消耗量,t/h4.9给水温度(℃)231Ca/S1.5德克萨斯州第51页/共72页表6-12瓦科电站CFB锅炉主要设计参数参数名称数值参数名125§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点2，Pyroflow型CFB锅炉（1）结构简单，占地面积小。（2）两级燃烧，r1=40%~70%（3）炉膛内布置Ω管过热器（4）高温旋风分离器（5）可以燃烧石油焦、油页岩第52页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特126§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点2，Pyroflow型CFB锅炉（6）负荷调节比=3~4。升负荷：4%BMCR/min；降负荷：6%BMCR/minpp154表6-133，FW汽冷分离器CFB锅炉（1）床料粒径300~400微米，固气比4~7kg/kg第53页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特127表6-13SEVD电站CFB锅炉主要设计参数主蒸汽流量(t/h)400再热蒸汽流量(t/h)356.4过热蒸汽压力(MPa)15.6再热蒸汽压力(MPa)4.4过热蒸汽温度(℃)540再热蒸汽温度(℃)540第54页/共72页表6-13SEVD电站CFB锅炉主要设计参数主蒸汽流量(t/128§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点3，FW汽冷分离器CFB锅炉（2）二次风从过渡区送入，SOx,NOx排放量小（3）水冷布风板（4）风道燃烧器，启动时间缩短到4小时（5）汽冷分离器第55页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特129§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点3，FW汽冷分离器CFB锅炉（6）INTREX：比EHE紧凑155页表6-14第56页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特130表6-14Westlake电站CFB锅炉主要设计参数主蒸汽流量(t/h)374.1再热蒸汽流量(t/h)329.8过热蒸汽压力(MPa)11.2再热蒸汽压力(MPa)3.2过热蒸汽温度(℃)540再热蒸汽温度(℃)540第57页/共72页表6-14Westlake电站CFB锅炉主要设计参数主蒸汽流131§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点4，Circofluid型CFB锅炉（1）半塔式布置（2）流化风速3.5m/s~4.0m/s（3）400℃左右的中温分离器（4）循环倍率低，固体携带率：1.5~2.0kg/m3（5）循环灰含有尾部细灰，燃烧效率高。第58页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特132§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特点4，Circofluid型CFB锅炉（6）烟气再循环：充分流化。156页表6-15二、国内CFB锅炉的设计特点159页表6-16第59页/共72页§6.5典型CFB锅炉的设计特点一、主型CFB锅炉的设计特133表6-1