【文章內容簡介】 受熱面 過熱器過熱器包括低溫過熱器和高溫過熱器，對流過熱器布置在對流煙道內，主要靠對流傳熱從煙氣中吸收熱量。根據煙氣與管內蒸汽的相對流向，鍋爐的對流受熱面可分為逆流和順流。對流過熱器基本由蛇形管排組成，根據布置方式，可分為垂直式和水平式兩種。垂直式一般布置在水平煙道中；而水平式一般布置在尾部煙道中。對流過熱器蛇形管的排列方式有順列和錯列兩種。在高溫煙區(qū)的過熱器一般都以順列方式布置，便于吹灰。在尾部豎井中的過熱器，為增強傳熱，一般采用錯列布置。 省煤器 省煤器的作用省煤器布置在煙氣溫度較低的鍋爐尾部，它的主要作用是：（1） 省煤器吸收尾部煙道中低溫煙氣的熱量。（2） 省煤器的采用提高了進入鍋筒的水溫，減少了鍋筒壁與給水之間的溫度差，從而使鍋筒熱應力降低，可提高鍋筒的壽命。 省煤器的結構大容量、高參數(shù)鍋爐均采用鋼管式省煤器，它是由許多并列的無縫鋼管和進出口聯(lián)箱組成的。省煤器管用外徑為2851的無縫鋼管彎制而成，材料一般為碳鋼，管子水平放置，以便在停爐后能放盡存水，減少停爐期間的腐蝕，省煤器中的水由上而下流動，便于排出水中的氣體，防止管內金屬的局部氧腐蝕。煙氣一般由上而下流動，使煙氣與水逆向流動，增加傳熱溫差，提高傳熱溫度。省煤器管組采用錯列布置方式時，結構緊湊，傳熱效果好，且積灰減輕。采用順列布置時，便于吹灰，且管組懸吊簡單。省煤器的橫向節(jié)距的大小，受煙氣流速、工質流速、受熱面堵灰、支吊等因素制約，一般取。管子縱向節(jié)距受彎頭部位管子彎曲半徑、結構緊湊性的制約。彎曲半徑越小，管外側管壁就越薄，強度降低，一般取。 省煤器的布置現(xiàn)代大型鍋爐常采用懸吊式省煤器。省煤器出口聯(lián)箱上的引出管即可懸吊省煤器，又可懸吊過熱器和再熱器。在省煤器的總管數(shù)決定以后，就可以決定省煤器管簇的橫向排數(shù)。由于省煤器常是錯列，并且總是兩排并聯(lián)排成，因此管子總數(shù)應該取奇數(shù)而不用偶數(shù)。因此可有： （111）然后即可確定的數(shù)值，這樣就可以根據它決定煙道的深度，它可以用下式決定： （112）式中：——管子橫向節(jié)距， ——最外側管子中心線距爐墻的距離，一般在時，取。在決定了之后，即可計算煙氣的流通面積（）。在尾部煙道的寬度為時（一般取它大約等于爐膛寬度），管子長度為時（一般在煙道兩側留有5060的間隙），則煙氣流通面積： （113）式中：——管子外徑。 在決定了之后，即可根據煙氣容積、平均煙氣溫度求出煙氣流速： （） （114）如果的數(shù)值太大或太小，煙氣流速將過低或過高，結構不合理，就應修改設計。在鍋爐容量大時，一般因省煤器管子數(shù)目太多，如果采用單側進水，常會使煙道深度過大而煙氣流速過低，此時可采用兩側進水、出水的方案?？墒菇Y構變得合理。另外在采用兩側進水時，可使管子長度縮短，對制造、支架及安裝上都有很大好處。在鍋爐容量小時則情況相反。每一級省煤器的管簇的厚度不宜過大，過大時檢修困難。一般在管子布置較密，管簇厚度不宜超過；布置比較稀時。在所需受熱面較多時，可將管簇排列成兩組，組間留空當，以備檢修?？债敻叨葢_550600。省煤器和空氣預熱器之間的空當要留出約800，以便檢修。鍋爐采用懸吊結構以后，把聯(lián)箱放在煙道中間用以吊掛或支架省煤器，常把省煤器管子布置的與爐膛后墻垂直。 省煤器中的水速省煤器蛇形管中水流速度的大小，對管子金屬的溫度工況和管內腐蝕有一定的影響。對水平管子，可以避免金屬發(fā)生局部氧腐蝕。如果省煤器管內達到沸騰狀態(tài)，則蛇形管中水流速度不低于1。 省煤器出口水溫的選擇對高壓以上鍋爐，省煤器均采用非沸騰式，即省煤器出口水溫有一定的欠焓值，避免省煤器中發(fā)生汽化。以保證省煤器管中的水流量分配均勻，提高水循環(huán)的安全性。對控制循環(huán)鍋爐，一般要求省煤器出口水溫欠溫60℃。對直流鍋爐，省煤器出口水約需要380的欠焓。 空氣預熱器空氣預熱器是利用煙氣熱量來預熱空氣的?？諝忸A熱后再送如爐膛去參加燃燒，可以使燃料燃燒的更穩(wěn)定、更快、更安全，可以提高燃燒效率。另外利用煙氣加熱空氣可以更好的降低排煙溫度，減少排煙熱損失，提高鍋爐效率?？諝忸A熱器主要有管式和回轉式兩種類型，為了制造運輸和安裝的方便，本設計中采用管式空氣預熱器。煙氣在管中縱向流動，空氣在管外橫流沖刷受熱面。用的有縫鋼管焊在兩端較厚的管板上制成。管子的排列從空氣側來說是錯列， （115） （116）空氣預熱器中的煙氣流速一般在10~14范圍里選取。煙氣流速過高則磨損太快，煙氣流速過低則堵灰?？諝饬魉俦葻煔饬魉俚?，即， ?？諝忸A熱器中的煙氣與空氣流動的方向互相垂直，為交叉流動。由已知的空氣預熱器出入口煙溫、風溫、和它的吸熱量，按以下步驟設計：1） 選定煙速，決定管數(shù)： （117） 式中： ____計算燃料消耗量； ____煙氣容積， ____管內徑， ____煙氣平均溫度，℃2） 決定 求出值，并根據尾部煙道的寬度及深度排列管子。3） 假定流程的高度并決定受熱面積，進行熱力計算，看能否超過相應的熱量，不合適時，改變流程高度重新計算，至二者相符或誤差小于為止。4） 校核空氣流速是否在煙氣流速的45%~55%范圍內，如相差過多可通過改變管距來達到要求。12 總結本文在國內外循環(huán)流化床鍋爐技術研究發(fā)展的基礎上，著重研究了循環(huán)流化床鍋爐的設計及計算問題。通過本文的工作，得出如下結論:1)對我國能源利用和環(huán)境現(xiàn)狀進行了綜述，對國內外的循環(huán)流化床鍋爐研究的現(xiàn)狀進行了綜述，指出清潔煤燃燒技術尤其是循環(huán)流化床燃燒技術是解決能源利用與環(huán)境保護矛盾的主要出路。2)對在循環(huán)流化床鍋爐設計過程中所要考慮的參數(shù)選取，做了比較詳盡的介紹。對燃料粒徑、流化風速、床溫、一二次風比、循環(huán)倍率、燃燒份額等的選擇做了對比分析，推薦了比較合適的選取范圍。對傳熱系數(shù)的計算作了重點分析，列出了目前常用的傳熱系數(shù)計算的方法，并提出了作者認為合理的一套計算方法。3)對循環(huán)流化床鍋爐爐膛的設計進行了詳細的討論，其中爐膛橫截面積、寬深比以及爐膛最小高度的確定，文中都給予了分析和計算。對流化床鍋爐中分離器、布風裝置，作者也進行了比較詳盡的討論。循環(huán)流化床燃燒是一種新型的高效、低污染的清潔燃煤技術，其主要特點是鍋爐爐膛內含有大量的物料，在燃燒過程中大量的物料被煙氣攜帶到爐膛上部，經過布置在爐膛出口的分離器，將物料與煙氣分開，并經過非機械式回送閥將物料會送至床內，多次循環(huán)燃燒。由于物料濃度高，具有很大的熱容量和良好的物料混合，一般每公斤煙氣可攜帶若干公斤的物料，這些循環(huán)物料帶來了高傳熱系數(shù)，使鍋爐熱負荷調節(jié)范圍廣，對燃料的適應性強。循環(huán)流化床鍋爐采用比鼓泡床更高的流化速度，而不像鼓泡床一樣有一個明顯的界面，由于床內強烈的湍流和物料循環(huán)，增加了燃料在爐膛內的停留時間，因此比鼓泡床具有更高的燃燒效率，在低負荷下能穩(wěn)定運行，而無需增加輔助燃料。 循環(huán)流化床鍋爐運行溫度通常在850～900℃之間，是一個理想的脫硫溫度區(qū)間，采用爐內脫硫技術，向床內加入石灰石作為脫硫劑，燃料及脫硫劑經多次循環(huán)，反復進行低溫燃燒和脫硫反應，加之爐內湍流運動劇烈，Ca/S摩爾比約為2時，可以使脫硫效率達到90%左右，SO2的排放量大大降低。同時循環(huán)流化床采用分級送風燃燒，使燃燒始終在低過量空氣下進行，從而大大降低了NOX的生成和排放。循環(huán)流化床鍋爐還具有高燃燒效率、可以燃用劣質燃料、鍋爐負荷調節(jié)性好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點，因此在世界范圍內得到了迅速發(fā)展。隨著環(huán)保要求日益嚴格，普遍認為，循環(huán)流化床是目前最實用和可行的高效低污染燃煤設備之一。循環(huán)流化床鍋爐(CFB)燃燒技術具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、負荷調節(jié)比大和負荷調節(jié)快等突出優(yōu)點。循環(huán)流化床鍋爐與其他燃用固體燃料的鍋爐最主要的區(qū)別是其燃料(包括惰性爐料)顆粒處于流態(tài)化燃料反應與熱交換的過程。自循環(huán)流化床燃燒技術出現(xiàn)以來，循環(huán)流化床鍋爐已在世界范圍內得到廣泛的應用，大容量的循環(huán)流化床電站鍋爐已被發(fā)電行業(yè)所接受。13 計算結果匯總 基本數(shù)據 設計煤種序號名稱符號來源數(shù)值單位1收到基水分測量值%2收到基碳含量測量值%3收到基氫含量測量值%4收到基氧含量測量值%5收到基氮含量測量值%6收到基硫含量測量值%7收到基灰分測量值%8收到基硫酸鹽二氧化碳含量測量值0%9收到基揮發(fā)分測量值%10收到基低位發(fā)熱量測量值2780011收到基含量測量值0%煤質分析校核計算：這說明煤質分析數(shù)據合理 石灰石 序號名稱符號來源數(shù)值單位1石灰石含量測量值%2石灰石含量測量值0%3石灰石水分測量值%4石灰石灰分測量值% 燃燒脫硫計算 無脫硫計算時的燃燒計算序號名稱符號公式或來源數(shù)值單位1理論空氣量（+）+2三原子氣體體積（+）/1003理論氮氣體積+4理論水蒸氣體積++5飛灰分額測量值% 無脫硫工況時的煙氣體積計算名稱及公式符號單位爐膛旋風筒高過低過省煤器空預器出口處過量空氣系數(shù)平均過量空氣系數(shù)（+）過量空氣量（）體積煙氣總體積+++（1） 脫硫計算序號名稱符號公式或來源數(shù)值單位1原始排放濃度式（21），2最高允許排放濃度國家標準9003 計算脫硫效率式（22）%4燃料自脫硫能力系數(shù)測量值%5石灰石脫硫性能系數(shù)測量值6鈣硫摩爾比式（23）7石灰石中含量%8與1kg燃料相配的入爐石灰石量式（41）9未利用率測量值%10煅燒成時的吸熱量式（43）11脫硫時的放熱量式（44）12可支配熱量式（45）13燃燒所需的理論空氣量14脫硫所需的理論空氣量式（415）15燃燒和脫硫的當量理論空氣量式（416）16燃燒所產生的理論氮氣量17脫硫所需的空氣中的氮氣體積式（419）18當量理論氮氣體積式（420）19燃燒產生的體積20煅燒石灰石生成的的體積式（417）21脫硫使體積減少量式（42）22燃燒和脫硫時產生的的當量體積式（418）23燃燒產生的理論水蒸氣體積24當量理論水蒸氣體積式（421）25入爐燃料灰量式（46）26入爐的石灰石直接成為飛灰的量式（47）27入爐的石灰石灰分含量式（48）28未反應的的量式（49）29脫硫產物的量式（410）30當量灰分式（411）31未脫硫時的低灰分額取定32脫硫工況時的低灰分額式（414）33未脫硫時的飛灰分額式（412）34脫硫工況時的飛灰分額式（413）35分離效率設計值%36灰循環(huán)倍率式（31），其中用代入37分離器前飛灰的分額38脫硫后的排放濃度式（422），其中，39脫硫效率式（423）%40誤差%%，迭代收斂認可 脫硫工況時受熱面中燃燒產物的平均特性計算公式單位分離器前=煙道名稱分離器后=爐膛分離器旋風筒高溫過熱器低溫過熱器省煤器空預器====== 脫硫工況時燃燒產物焓溫表脫硫工況時燃燒產物焓溫表溫度℃