【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （m3/kg） （36）飛灰質(zhì)量 Lf 煙氣中還帶有一部分煤灰或脫硫劑，稱為飛灰。飛灰具有一定焓值，在熱力計(jì)算時(shí)應(yīng)加以考慮。飛灰份額=，查鍋爐灰分平衡的推薦值表34[3],其中為飛灰份額，表示煤中灰分成為飛灰的份額,，則每千克煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的飛灰質(zhì)量 Lf 按下式計(jì)算： L =Aar/100==(kg / kg) 無(wú)脫硫工況時(shí)得煙氣體積計(jì)算 爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)是由燃料方法決定的，~。由于制粉系統(tǒng)選用了熱空氣及爐煙做干燥劑，所以爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)于煙煤選取=。由于循環(huán)流化床鍋爐采用模式水冷壁全密封結(jié)構(gòu)，出空氣預(yù)熱器有漏風(fēng)外，從爐膛到省煤器都取=0。由表42[3]可以依次查得高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、高溫省煤器、高溫空氣預(yù)熱器、低溫省煤器、低溫空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)系數(shù)，且上一級(jí)的出口為下一級(jí)的入口。表33 漏風(fēng)系數(shù)和過(guò)量空氣系數(shù)序號(hào)名稱額定負(fù)荷漏風(fēng)系數(shù)入口過(guò)量空氣系數(shù)出口過(guò)量空氣系數(shù)及來(lái)源1爐膛0—2旋風(fēng)分離器0—3過(guò)熱器04省煤器05空氣預(yù)熱器燃燒煤粉時(shí)，煤粉制備系統(tǒng)還有一部分漏風(fēng)，在鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算中也必須考慮。由于制粉系統(tǒng)選定由熱空氣及爐煙做干燥劑、鋼球筒式磨煤機(jī)。由文獻(xiàn)可知。 各受熱面計(jì)算過(guò)程如下：煙道平均過(guò)量空氣系數(shù) 爐膛 = (+ )/2=旋風(fēng)筒、過(guò)熱器、省煤器計(jì)算同上 空氣預(yù)熱器(+ )/2= 過(guò)量空氣量 爐膛=== m3/kg 旋風(fēng)筒、過(guò)熱器、省煤器計(jì)算同上 空氣預(yù)熱器 === m3/kg水蒸氣容積 爐膛 ==+= m3/kg 旋風(fēng)筒、過(guò)熱器、省煤器計(jì)算同上 空氣預(yù)熱器==+=煙氣總體積 爐膛==++= m3/kg旋風(fēng)筒、過(guò)熱器、省煤器計(jì)算同上 空氣預(yù)熱器==++=實(shí)際燃燒空氣量V在流化床鍋爐運(yùn)行中實(shí)際空氣消耗量總是大于理論空氣量，即過(guò)量空氣系數(shù)總是大于1，對(duì)于鍋爐爐膛來(lái)說(shuō)，的大小與燃燒設(shè)備型式、燃料種類有關(guān)。流化床鍋爐爐膛的過(guò)量空氣系數(shù)=～，這里取= ，則實(shí)際所需干空氣量為： 爐膛 V = ==旋風(fēng)筒、過(guò)熱器、省煤器計(jì)算同上 空氣預(yù)熱器V = == （m3/kg） 循環(huán)流化床鍋爐，在燃燒含硫煤時(shí)需加入脫硫劑進(jìn)行爐內(nèi)脫硫，以便使二氧化硫（SO2）原始排放濃度到排放標(biāo)準(zhǔn)為，常用的脫硫劑有石灰石，石灰，白云石等，為了降低成本這里采用石灰石進(jìn)行脫硫。根據(jù)“GB13271鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”的規(guī)定，SO2原始排放濃度超過(guò)最高允許排放濃度400時(shí)，必須加入石灰石脫硫，其反應(yīng)式為 kJ/kg kJ/kg 二氧化硫（SO2）原始排放濃度可以通過(guò)下面式子計(jì)算 =（104）/ （37） =10000/= mg/m3 因此鍋爐脫硫效率為 =（1/）100%=（1400/）100%=% 爐膛溫度在850oC而獲得最大的脫硫效率，由文獻(xiàn)可知為，燃煤自脫硫能力系數(shù)與煤中含硫量有關(guān)，但大多在80%左右，%，CaCO3未利用率 %。,參考文獻(xiàn)效率約為90%。鍋爐可支配熱量的計(jì)算： 下面需計(jì)算爐鍋可支配熱量，鍋爐的熱量包含煅燒成CaO時(shí)吸熱量，脫硫時(shí)放熱量，燃煤放出的熱量。則鍋爐可支配熱量可通過(guò)以下步驟計(jì)算：入爐石灰石量： =2（38） 式中 Bd ——單位質(zhì)量煤脫硫所需的石灰石質(zhì) M——鍋爐進(jìn)料中的鈣硫摩爾比,～ 之間，這里取M=2。 石灰石中CaCO3含量，% 煅燒成CaO時(shí)吸熱量 =（1） =（）2= kJ/kg 脫硫時(shí)放熱量 =(/100) (/100) == kJ/kg則依據(jù)參考文獻(xiàn)可支配熱量可參考下面公式計(jì)算得： =(+)/(1+） (39） =(17693+ )/(1+)=鍋爐煙氣量的計(jì)算 鍋爐進(jìn)行脫硫會(huì)影響鍋爐的煙氣量，因此需計(jì)算脫硫所需理論空氣量，燃燒和脫硫當(dāng)量理論空氣量，脫硫所需空氣中氮?dú)怏w積等，它們可依據(jù)參考文獻(xiàn)可如下計(jì)算： 脫硫所需理論空氣量 =(/100) (/100） (310） == 燃燒和脫硫當(dāng)量理論空氣量 =(+)/(1+) (311） =(+)/(1+)= 脫硫所需空氣中氮?dú)怏w積 ===（312） 當(dāng)量理論氮?dú)怏w積 =()/(1+)+ =()/(1+)+= 煅燒石灰石生成CO2體積 =(/100)=2= 脫硫使SO2減少量 =(/100)(/100)== m3/kg 燃燒和脫硫時(shí)產(chǎn)生RO2當(dāng)量體積 =(+)/(1+) =(+)/= 當(dāng)量理論水蒸氣體積 =[(+Md)+]/(1+)+ =[(9+)+]/+ = 則鍋爐的當(dāng)量煙氣體積為 =+++= （313）飛灰量的計(jì)算： 飛灰量的含量會(huì)對(duì)鍋爐的磨損有影響，其中包含入爐石灰石直接生成飛灰量，入爐石灰石灰分含量，燃煤飛灰量等，其中燃煤飛灰含量與循環(huán)倍率有關(guān)，對(duì)于煙煤循環(huán)倍率可達(dá)80%。因此根據(jù)參考文獻(xiàn)提供的經(jīng)驗(yàn)公式有如下計(jì)算： 入爐石灰石直接生成飛灰量 =(/100)M(/) =2()= kg/kg入爐石灰石灰分含量=(100)/100 (1/100 Md/100) =()=103 kg/kg 未反應(yīng)CaO的量 ={[(100)/100]M(/100)( /100)( /100)} =(2)= 脫硫產(chǎn)物CaSO4的量 =(/100)( /100)}== 當(dāng)量灰分 =(++++)/(1+) （314） =(++++)/100%=% 脫硫工況時(shí)的底灰份額 =[(/100)+++]/[(1+)(/100)] =[+++]/（）=% 脫硫時(shí)飛灰份額 =[(/100)+]/[1+)(/100)] =（+ )/（）=% 灰循環(huán)倍率 =/（1）=式中 ——飛灰份額，kg/h；。 ——分離器分離效率，% 。本設(shè)計(jì)采用的是芬蘭Ahlstrom 公司的Pyroflow 型帶高溫旋風(fēng)分離器的循環(huán)流化床鍋爐，該分離器的分離效率可達(dá)99%。 分離器前飛灰份額 =+=+= 脫硫計(jì)算： 脫硫后的SO2排放濃度 =19400（)/實(shí)際脫硫效率 =（1/）100=（）100=% （314） 誤差=│（）/│=()/= 不同過(guò)量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的容積及成分的計(jì)算過(guò)程：水蒸氣容積 爐膛==+=分離器、過(guò)熱器、省煤器同上 空氣預(yù)熱器==+=煙氣總?cè)莘e 爐膛==+++= 分離器、過(guò)熱器、省煤器同上 空氣預(yù)熱器 ==+++=RO2容積份額 爐膛== 分離器、過(guò)熱器、省煤器同上 空氣預(yù)熱器==H2O容積份額 爐膛== 分離器、過(guò)熱器、省煤器同上 空氣預(yù)熱器==三原子氣體容積份額 爐膛== 分離器、過(guò)熱器、省煤器同上 空氣預(yù)熱器==飛灰濃度 爐膛== 分離器、過(guò)熱器、省煤器同上 空氣預(yù)熱器==煙氣重量 爐膛==+= 分離器、過(guò)熱器、省煤器同上 空氣預(yù)熱器==+=煙氣密度 爐膛== 分離器、過(guò)熱器、省煤器同上 空氣預(yù)熱器== 循環(huán)流化床鍋爐的熱平衡表明送入鍋爐的熱量與輸出鍋爐的熱量之間的平衡關(guān)系。通過(guò)熱平衡分析和計(jì)算可以確定鍋爐效率。在爐膛中加入脫硫劑的循環(huán)流化床鍋爐中，其熱量平衡可表示為：Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7Q8式中Qr——送入鍋爐的熱量，kJ/kg； Q1——鍋爐有效利用的熱量，kJ/kg； Q2——鍋爐排煙熱損失，kJ/kg； Q3——鍋爐中氣體未完全燃燒損失，kJ/kg； Q4——鍋爐中固體未完全燃燒損失，kJ/kg； Q5——鍋爐散熱損失，kJ/kg； Q6——鍋爐灰渣熱物理?yè)p失，kJ/kg； Q7——脫硫劑煅燒吸熱的熱損失，kJ/kg；Q8——硫鹽化放出的熱量，kJ/kg。 如果以各項(xiàng)熱量占總輸入熱量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示熱量平衡，則可表示為：=q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7q8=100%式中qi=Qi/Qr100（％） (i = 1，…，6)。鍋爐熱效率表示鍋爐中有效利用熱量占鍋爐總輸入熱量的百分比，因而可如下計(jì)算：=Q1/Qr=q1=100（q2+q3+q4+q5+q6+q7q8）鍋爐輸入熱量Qr的計(jì)算： 在不用外部熱源加熱空氣的鍋爐中，送入鍋爐的熱量可以按式（425）計(jì)算（以1kg固體燃料為基準(zhǔn)） Qr = Qnet, ar+ir + rq 式中 Qnet,ar——燃料的收到基低位發(fā)熱量，kJ / kg； ir ——燃料的物理顯熱，kJ / kg； rq ——加入爐膛的脫硫劑的物理顯熱，kJ / kg。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用的鍋爐燃料和脫硫劑都無(wú)需預(yù)熱，所以ir和rq都為0，則鍋爐輸入熱量=17693 kJ/kg鍋爐排煙熱損失q2的計(jì)算： 鍋爐排煙熱損失是由于鍋爐排煙溫度比送入鍋爐的冷空氣溫度高而造成的熱損失，可按下式計(jì)算：q2=Q2/Qr100%100% （315）式中——鍋爐排煙處的過(guò)量空氣系數(shù)； ——排煙的焓值，kJ / kg； ——進(jìn)入鍋爐的冷空氣焓，kJ / kg； q4 ——% ；按冷空氣溫度為20οC確定，查表得= / kg；而煙氣中各成分的焓值可根據(jù)文獻(xiàn)利用差值法選取，則排煙的焓值為 =++182+= 因此鍋爐排煙熱損失為 q2=(1002)()/17693 =%。鍋爐的氣體未完全燃燒損失q3 的計(jì)算 這項(xiàng)熱損失是由于燃燒產(chǎn)物中存在未燃盡可燃?xì)怏wCO、H2 、CH4 等而造成的熱量損失。q3一般很小。在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)按經(jīng)驗(yàn)推薦值選取，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐q3=0～%。這里取q3=% 。鍋爐的固體未完全燃燒熱損失q4的計(jì)算這項(xiàng)熱損失是由于燃料中未燃盡炭隨鍋爐灰排出鍋爐引起的熱量損失。商用循環(huán)流化床的 %～%。這里取q4 =%。鍋爐的散熱損失q5的計(jì)算鍋爐的散熱損失是由于鍋爐爐墻、煙風(fēng)管道、煙囪等向大氣散熱而造成的熱量損失。查《循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)與計(jì)算》表81,%～%。% ?；以臒嵛锢?yè)p失q6的計(jì)算燃煤鍋爐的灰渣物理熱損失可按下式估算：式中 ——灰渣在溫度為toC時(shí)的比焓，可查文獻(xiàn)[11]表38中一項(xiàng)，其中t可取600οC ； ——鍋爐排渣率，對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐=30%～70% ，這里取=40%。（ad底灰份額）查得t = 600οC時(shí)=554 kJ/kg ，則=554/17693=% 鍋爐中脫硫劑吸熱熱損失q7的計(jì)算 由于脫硫劑石灰石中MgCO3 含量為0，則可按下式計(jì)算 =1830/17693=%硫鹽化放出的熱量q8 的計(jì)算硫鹽化過(guò)程放出的熱量可按下式計(jì)算 =15141/17693=% （316） 綜上所述，可求得鍋爐的熱效率 =100（q2+q3+q4+q5+q6+q7q8） ==% 本設(shè)計(jì)要求在排煙溫度給定為=140℃時(shí)計(jì)算鍋爐的燃料消耗量。當(dāng)排煙溫度給定為=140℃，由上一節(jié)計(jì)算可知排煙焓= kJ/kg。本計(jì)算所需的數(shù)據(jù)由前面計(jì)算可在表34中查得。 表35 計(jì)算初始值名稱符號(hào)數(shù)據(jù)及單位名稱符號(hào)數(shù)據(jù)及單位計(jì)算燃料當(dāng)量消耗量排煙處過(guò)量空氣系數(shù)