【正文】 局部受熱面、分離器的布置等相協(xié)調(diào)；②二次風(fēng)在燃燒室內(nèi)的穿透深度；③燃料、石灰石及回灰的供給與擴(kuò)散[17]。 燃燒室高度的設(shè)計(jì) 燃燒室的高度,是循環(huán)床鍋爐設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)。高度的確定應(yīng)綜合考慮幾個(gè)方面的要求：①保證燃料流化完全燃燒；②有足夠的空間布置受熱面保證吸熱量；③保證脫硫所需的氣體最短停留時(shí)間；④保證足夠的循環(huán)物料正?；厮?；⑤與尾部受熱面布置所需的高度相協(xié)調(diào)。本設(shè)計(jì)鍋爐爐膛內(nèi)四壁由膜式水冷壁組成,膜式水冷壁采用的無縫鋼管，管節(jié)距為100mm。前墻水冷壁管屏下部與集箱連接，上部過爐頂后與上集箱連接，最后蒸汽由管子引入鍋筒。后墻水冷壁管屏與前墻相似，但不過爐頂。兩側(cè)水冷壁管屏下部分別與下級(jí)箱連接，上部與上集箱連接，再由管子引入鍋筒。 本章小結(jié) 通過對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)分析，我們了解到從給煤到一、二次風(fēng)，然后水冷壁的分配、布置，旋風(fēng)分離器的位置，以及尾部煙道的合理分配。從給定的參數(shù)，我們可以進(jìn)行熱力計(jì)算。3 方案論證135噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)，屬水管式中壓自然循環(huán)鍋爐，應(yīng)以運(yùn)行的安全性和可靠性為前提。設(shè)計(jì)過程中，主要考慮的是受熱面的磨擦損失問題；爐膛內(nèi)的著火穩(wěn)定性及熱流密度的橫向均勻性；合理的煙氣流速和合理的排煙溫度；足夠的傳熱量；煤的燃盡程度；旋風(fēng)分離器的分離效率，物料的平衡問題及鍋爐的脫硫效率等等。本鍋爐屬于中型中壓鍋爐，受熱面主要為蒸發(fā)受熱面。在尾部煙道中布置有高溫過熱器、低溫過熱器、鋼管式省煤器和管式空氣預(yù)熱器?？諝忸A(yù)熱器用于預(yù)熱燃燒所用的空氣，減少排煙熱損失，減少燃料消耗量，從而提高鍋爐效率?！∮捎阱仩t容量不大，受熱面可以滿足鍋爐的吸熱要求，不布置高溫旋風(fēng)分離器等其他受熱面，鍋爐本體、旋風(fēng)分離器和尾部煙道一字排開。循環(huán)流化床鍋爐屬于室燃爐，爐膛設(shè)計(jì)中應(yīng)首先確定爐膛的截面熱負(fù)荷，確定其截面積，然后確定容積熱負(fù)荷，進(jìn)而確定爐膛高度。而截面熱負(fù)荷選擇與運(yùn)行風(fēng)速的選擇是息息相關(guān)。循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行風(fēng)速一般為，運(yùn)行風(fēng)速提高，爐子緊湊，爐膛的截面熱負(fù)荷增大，爐膛高度增加，磨損加劇，鍋爐造價(jià)、能耗增加。然而運(yùn)行風(fēng)速過低則影響循環(huán)流化床鍋爐的效率，因此對(duì)每種燃料都具有最佳運(yùn)行風(fēng)速。 m/s。截面熱負(fù)荷一般在35MW/m2， MW/m2。床溫的選擇要考慮鍋爐結(jié)焦，燃燒效率，脫硫效率，NOx的排放等一系列問題。當(dāng)床溫升高時(shí)，NOx排放量上升；當(dāng)床溫高于900℃時(shí)，床溫升高，脫硫效率很快下降，但燃燒效率有所提高。因此床溫應(yīng)控制在左右，一般不超過950℃。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，床溫取918℃。在設(shè)計(jì)中，鍋爐的排煙溫度和熱空氣溫度是給定的基本參數(shù)。排煙溫度低時(shí)，鍋爐排煙熱損失提高，使熱效率提高；但會(huì)使得煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)的溫差降低，增加受熱面。同時(shí)，排煙溫度過低，會(huì)使煙氣中的硫酸蒸汽低于受熱面壁溫，引起受熱面低溫腐蝕[13]。%，鍋爐容量135t/h，排煙溫度選取為145℃。熱空氣溫度的選擇主要應(yīng)保證燃料在鍋爐內(nèi)迅速著火。%，較易著火，熱空氣溫度選取為150℃。過量空氣系數(shù)對(duì)CFBB的運(yùn)行有較大影響。如果選擇過小，則燃料不能充分燃燒，使?fàn)t膛完全熱燃燒損失增加；如果選擇過大，會(huì)增加排煙熱損失。燃燒室中過量空氣系數(shù)一般在之間，因此，在本次設(shè)計(jì)中，爐膛出口的過量空氣系數(shù)取。在循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程中，為降低的排放和降低鼓風(fēng)機(jī)的功率，將燃燒用空氣分成一、二次風(fēng)分別從底部和側(cè)墻送入爐內(nèi)。二次風(fēng)的送入，對(duì)脫硝和降低能耗有利。一次風(fēng)率過低，不能保證密相區(qū)顆粒正常流化，而且大顆粒燃料無法燃盡。在此次設(shè)計(jì)中，一、二次風(fēng)配比為7:3，二次風(fēng)單層送入，風(fēng)速為，二次風(fēng)入口位于距布風(fēng)板5m處。4 鍋爐結(jié)構(gòu)簡介本鍋爐為室內(nèi)布置，由前部爐膛及尾部豎井煙道組成。前部爐膛為懸吊結(jié)構(gòu)，爐膛由膜式水冷壁組成，增強(qiáng)鍋爐密封性。自下而上依次為一次風(fēng)室、密相區(qū)、二次風(fēng)口、懸浮段、蒸發(fā)管。尾部豎井采用支承結(jié)構(gòu)，布置有高溫過熱器，低溫過熱器，鋼管式省煤器及管式空氣預(yù)熱器，爐膛和尾部煙道之間由旋風(fēng)分離器相連，分離器下部接返料裝置。燃燒室內(nèi)布置有布風(fēng)板、膜式水冷壁[13]。 鍋筒及爐內(nèi)設(shè)備 鍋筒內(nèi)徑，壁厚，筒身長。上鍋筒筒身用20鋼板熱卷冷澆而成，封頭為20鋼沖壓而成的橢圓形封頭，封頭和筒身壁厚都為。 水冷壁 鍋爐爐膛內(nèi)在保證水冷壁均勻布置的情況下盡可能多的布置水冷壁。對(duì)于中壓鍋爐來說，水冷壁的吸熱量占鍋爐總吸熱量的60%以上。水冷壁吸收了大部分爐膛燃燒的輻射熱，保護(hù)爐墻免受高溫破壞，使灰渣不易粘結(jié)在爐墻上，防止?fàn)t膛被過熱沖刷磨損破壞。它是自然循環(huán)鍋爐構(gòu)成水循環(huán)回路的重要部件。表41鍋爐基本尺寸爐膛寬度爐膛深度鍋筒中心高度鍋爐外形尺寸長寬高單位㎜㎜㎜㎜㎜㎜數(shù)值50005000310002700270031721 燃燒設(shè)備循環(huán)流化床鍋爐的燃燒設(shè)備包括啟動(dòng)燃燒器、給煤機(jī)、風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)口、分離器、回料器等。 布風(fēng)板布風(fēng)板作為重要的布風(fēng)裝置，其在流化床鍋爐中作用有三個(gè)：一是支承靜止的燃料層：二是使布風(fēng)板上具有均勻的氣流速度分布：三是維持流化床層的穩(wěn)定。本鍋爐采用風(fēng)帽式布風(fēng)板。 一般來說，風(fēng)帽上小孔的面積之和遠(yuǎn)小于布風(fēng)板的面積，通過風(fēng)帽上的小孔的氣流速度很大，高速氣流進(jìn)入床層的底部，對(duì)床層顆粒產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，氣固質(zhì)量交換強(qiáng)烈，這對(duì)于均勻床層和提高流化質(zhì)量都是非常重要的[17]。風(fēng)帽外徑為42mm，內(nèi)徑28mm，正方形布置，間距，共布置2500只風(fēng)帽。每只風(fēng)帽開孔14個(gè)，孔徑為5mm。耐火保護(hù)層厚度為150mm，花板厚度為20mm。布風(fēng)板阻力為整個(gè)床層阻力的%才可以維持床層穩(wěn)定運(yùn)行。其結(jié)構(gòu)見圖21。圖21 布風(fēng)板及風(fēng)帽 分離器旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)的核心部件。它實(shí)現(xiàn)了 鍋爐的灰平衡和熱平衡，保證爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定與高效。分離器的設(shè)計(jì)和、布置關(guān)系到鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。本鍋爐采用高溫旋風(fēng)分離器。因?yàn)楦邷匦L(fēng)分離器技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，分離效率高。 介紹 旋風(fēng)分離器是一種控制循環(huán)流化床固體循環(huán)速率的重要組成部分。是鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵[13]。 工作原理傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器由進(jìn)氣管、排氣管、下料管及圓錐形的筒體組成。含塵氣流以一定的速度與筒體成切線方向作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使粉塵顆粒在離心力的作用下飛向筒體內(nèi)壁，然后沿內(nèi)壁滑落并從下料管排至返料器。然而氣體和固體細(xì)小固體顆粒向上旋流經(jīng)排氣管排出，從而使粉塵顆粒從氣相物料中分離出來，達(dá)到氣固分離的目的[14]。 特點(diǎn)旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝方便，投資少； 屬靜態(tài)設(shè)備，操作維護(hù)容易； 性能穩(wěn)定，操作彈性大； 不受氣體種類、氣體中固體顆粒濃度以及溫度、壓力的限制，應(yīng)用范圍非常廣 [15]。該分離器內(nèi)直徑D0為6000mm，筒體高h(yuǎn)為5500mm，總高度H為12000mm，排灰口直徑D0為1100mm，分離器入口高度a為3000mm，分離器入口寬度b為1000mm，排氣管內(nèi)直徑De為2000mm，排氣管插入深度hc 為2300mm，排氣管總長度L為4000mm。分離器從內(nèi)到外分別是耐火層、保溫層、鋼外殼。總壁厚300mm。其結(jié)構(gòu)見圖22。圖22 旋風(fēng)分離器 對(duì)流受熱面設(shè)計(jì)高溫分離器接著連接尾部對(duì)流煙道，布置有過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。在高溫與低溫過熱器之間，布置有噴水減溫器，使過熱蒸汽溫度在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。過熱器之后，布置有省煤器，省煤器出口煙溫比給水溫度高為適宜，使省煤器和空氣預(yù)熱器之間達(dá)到最佳吸熱比?？諝忸A(yù)熱器，通常為管式，以減少漏風(fēng)，煙氣速度一般取。過熱器和省煤器，無須使用吹灰器。這意味著它們的灰粘污系數(shù)比煤粉爐中低[18]。 過熱器從鍋筒出來的飽和蒸汽，經(jīng)過過熱器被加熱到額定過熱溫度送入汽輪機(jī)。過熱器分成兩級(jí) 布置在尾部豎井煙道中，低溫過熱器布置在煙氣較低部分，逆流布置，材料為20鋼；高溫過熱器布置在煙氣的高溫部分，順流布置，以降低溫壓，避免過熱損壞，材料為20鋼。蒸汽從頂棚管出來后經(jīng)低溫過熱器進(jìn)口集箱進(jìn)入低溫過熱器，出低溫級(jí)出口集箱后進(jìn)入自制冷凝水噴水減溫器（圖上未畫出），調(diào)節(jié)汽溫后，進(jìn)入高溫過熱器，最后經(jīng)過高溫級(jí)出口集箱進(jìn)入蒸汽總管被輸往汽輪機(jī)利用。高溫過熱器管子規(guī)格，雙管圈，順列布置，橫向節(jié)距110mm，縱向平均節(jié)距110mm，橫向管排數(shù)45排，縱向管排數(shù)20排。低溫過熱器管子規(guī)格，雙管圈，順列布置，橫向節(jié)距95mm，縱向平均節(jié)距90mm，橫向管排數(shù)45排，縱向管排數(shù)30排。其結(jié)構(gòu)見圖23和圖24，具體尺寸見鍋爐總圖。 圖23高溫過熱器圖24 低溫過熱器省煤器用于加熱鍋爐給水，降低排煙溫度，提高煙氣利用率，節(jié)約燃料消耗量。中壓鍋爐采用鋼管式省煤器。省煤器聯(lián)箱布置在側(cè)墻，采用單面進(jìn)水方式。管子規(guī)格為的無縫鋼管，錯(cuò)列布置，橫向節(jié)距90mm，縱向節(jié)距60mm，橫向管排數(shù)41/42排，縱向管排數(shù)35排， m2。其結(jié)構(gòu)見圖25，具體尺寸見鍋爐總圖。圖25 省煤器 空氣預(yù)熱器本鍋爐采用管式空氣預(yù)熱器，單極布置，有兩個(gè)管組，每個(gè)管組由三個(gè)并列管箱組成， 上、下流程分別由4550根長3000mm，鋼管組成，錯(cuò)列布置，橫向節(jié)距65mm，縱向節(jié)距40mm，上、下流程間隔800mm，空氣預(yù)熱器總高度6800mm?？諝庠诠芡鈾M向沖刷，煙氣在管內(nèi)自上而下流動(dòng)，空氣兩次交叉流動(dòng)后由熱空氣管道進(jìn)入爐膛。其結(jié)構(gòu)見圖26。 圖26 空氣預(yù)熱器表42管子特性名稱管徑厚度節(jié)距排列及氣流流向符號(hào)橫向縱向管子排列方式煙氣沖刷方式煙氣與工質(zhì)流向單位mmmmmm水冷壁100高溫過熱器110110順列橫向交叉流低溫過熱器9590順列橫向交叉流省煤器9060錯(cuò)列橫向交叉流空氣預(yù)熱器6540錯(cuò)列縱向交叉流 循環(huán)流化床鍋爐排放控制 燃煤循環(huán)流化床鍋爐要對(duì)主要有碳?xì)浠衔锖头蹓m排放物作控制。SO2排放的控制 燃用煤中大部分含有硫分，硫會(huì)氧化成，成為煙氣成分之一。當(dāng)溫度在℃時(shí)，把石灰石加入爐床中，經(jīng)鍛燒后，形成CaO 其吸熱反應(yīng)如下： 固體CaO 與氣體和O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaSO4，其放熱反應(yīng)如下：在流化床運(yùn)行溫度下為穩(wěn)定的化合物固體，可以從爐床中排出。 的排放控制循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)燃燒方式，可以抑制燃料型NOx生長。控制一次風(fēng)量小于理論燃燒空氣量，爐膛中部分段送入二次風(fēng)來實(shí)現(xiàn)，使燃料中氮在爐膛底部釋放出為，而不是燃料型。CO和碳?xì)浠衔锏呐欧趴刂? 循環(huán)流化床鍋爐，要獲得較高的燃燒效率，必須得減少煙氣中的可燃物、和碳?xì)浠衔铩＿@通過對(duì)合適給煤量、床溫、足夠爐膛停留時(shí)間、一、二次風(fēng)比、和合適二次風(fēng)系統(tǒng)，使得燃料充分混合而燃燒完全。 粉塵排放的控制為了滿足粉塵排放的控制要求，必須采用末級(jí)除塵器，通常為靜電除塵器和布袋除塵器。當(dāng)用石灰石脫硫時(shí)，一般采用布袋除塵器[19]。但因和會(huì)影響導(dǎo)電阻和電離勢(shì)，故不用石灰石脫硫時(shí)，一般采用靜電除塵[20]。 鋼架及平臺(tái)樓梯鍋爐鋼架為采用八根型鋼柱,通過頂板及連系梁承受鍋爐所有重量。柱腳與鋼筋混凝土基礎(chǔ)固接。 凡屬操作、檢修、測試門孔處及連通道均設(shè)有平臺(tái)和樓梯，平臺(tái)采用柵格結(jié)構(gòu)，固定支撐在鋼架上。 爐墻及保溫結(jié)構(gòu)燃燒室外部使用管上爐墻，有三層。第一層用超細(xì)玻璃棉壓實(shí)于模式水冷壁；第二層為珍珠巖磚；第三層為密封抹面。尾部煙道采用輕型板壁爐墻，第一層為耐火混凝土；第二層為保溫混凝土；第三層為絕熱層。在分離器、回送裝置、空氣預(yù)熱器、汽水及灰管道外側(cè)均設(shè)有硅酸鈣或巖棉組成的保溫層。 鍋爐閥門儀表及管道鍋爐為單母管給水，給水經(jīng)給水操作臺(tái)進(jìn)入省煤器入口集箱，給水由一條主管路及一條旁路組成。正常運(yùn)行時(shí)使用主管路自動(dòng)調(diào)節(jié)，升火啟動(dòng)及低負(fù)荷時(shí)使用旁路手動(dòng)調(diào)節(jié)。在鍋筒上裝有2只， 過熱器集汽集箱上裝有一只彈簧安全閥，在過熱器集汽集箱出口裝有電動(dòng)主汽閥，其它水位表排污、加藥、取樣等表計(jì)和閥門均按常規(guī)設(shè)置。 本章小結(jié)本次設(shè)計(jì)的題目是135噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)，本章首先對(duì)鍋爐的整體概況進(jìn)行了簡單介紹，并結(jié)合設(shè)計(jì)題目，列出鍋爐規(guī)范，燃料特性，管子特性，以及主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)選題作了方案論證，并簡要介紹了鍋筒及爐內(nèi)設(shè)備，水冷壁，燃燒設(shè)備，過熱器，省煤器，空氣預(yù)熱器，鋼架，平臺(tái)，扶梯，爐墻以及閥門儀表。5 135t/h CFBB 熱力計(jì)算在本次循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)中，所做的熱力計(jì)算的步驟如下： 根據(jù)燃料特性和空氣過剩系數(shù)及各段煙道的漏風(fēng)系數(shù)，計(jì)算出空氣量、煙氣量及煙氣焓。 鍋爐的各項(xiàng)熱損失計(jì)算。氣體、固體不完全燃燒熱損失和一次風(fēng)率根據(jù)表查得。 煙氣特性計(jì)算。根據(jù)上級(jí)的數(shù)據(jù)分別計(jì)算出稀相區(qū)、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器的空氣過剩系數(shù)，水蒸氣和煙氣的體積，各氣體的分壓力和飛灰的各項(xiàng)參數(shù)。 煙氣焓溫表計(jì)算。根據(jù)三原子氣體、氮?dú)猓魵?、煙氣和空氣的體積計(jì)算出各自的焓值。再計(jì)算出稀相區(qū)、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器的實(shí)際煙氣量。 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算。鍋爐的輸入熱量 ，確定鍋爐的總熱損失和鍋爐效率，最后計(jì)算出鍋爐的輸出熱量和計(jì)算煤耗量等項(xiàng)目的計(jì)算。 爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確定爐膛的截面積和體積計(jì)算出爐膛的高，最后計(jì)算出爐墻的面積。 稀相區(qū)的傳熱計(jì)算。由進(jìn)入稀相區(qū)的熱量、稀相區(qū)的煙速等，最后由稀相區(qū)的煙氣焓確定稀相區(qū)的溫度。 過熱器的熱力計(jì)算。由過熱器的水蒸氣和煙氣的焓值知，確定煙氣的放熱量和水蒸汽的吸熱量，根據(jù)過熱器的結(jié)構(gòu)尺寸最終確定過熱器的傳熱面積。 省煤器的熱力計(jì)算。由省煤器的給水和煙氣的焓值知，確定煙氣的放熱量和給水的吸熱量，根據(jù)省煤器的結(jié)構(gòu)尺寸最終確定省煤器的傳熱面積。 空氣預(yù)熱器的傳熱計(jì)算。由空氣預(yù)熱器的送風(fēng)和煙氣的焓值知，確定煙氣的放熱量和空氣的吸熱量