【正文】 第十一章 計(jì)算結(jié)果 基本數(shù)據(jù)1．燃煤特性項(xiàng) 目符號(hào)單位燃煤元素分析收到基碳%Car收到基氫%Har收到基氧%Oar收到基氮%Nar收到基全硫%St,ar工業(yè)分析收到基灰份%Aar收到基水份%Mt空氣干燥基水份%Mad干燥無灰基固定碳%Cdaf干燥無灰基揮發(fā)份%Vdaf收到基低位發(fā)熱量Qnet,arkJ/kg196902. 鍋爐主要參數(shù)名 稱單 位數(shù)值鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)t/h240過熱器出口蒸汽壓力MPa過熱器出口蒸汽溫度℃540預(yù)熱熱份額%汽化熱份額%給水溫度℃2153．性能要求（1）最大蒸發(fā)量240 t/h；（2）鍋爐燃燒效率95%；鍋爐熱效率85%。3） 假定流程的高度并決定受熱面積，進(jìn)行熱力計(jì)算，看能否超過相應(yīng)的熱量，不合適時(shí)，改變流程高度重新計(jì)算，至二者相符或誤差小于為止?？諝忸A(yù)熱器中的煙氣與空氣流動(dòng)的方向互相垂直，為交叉流動(dòng)。煙氣流速過高則磨損太快，煙氣流速過低則堵灰。用的有縫鋼管焊在兩端較厚的管板上制成?？諝忸A(yù)熱器主要有管式和回轉(zhuǎn)式兩種類型，為了制造運(yùn)輸和安裝的方便，本設(shè)計(jì)中采用管式空氣預(yù)熱器。空氣預(yù)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。對(duì)直流鍋爐，省煤器出口水約需要380的欠焓。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。如果省煤器管內(nèi)達(dá)到沸騰狀態(tài)，則蛇形管中水流速度不低于1。 省煤器中的水速省煤器蛇形管中水流速度的大小，對(duì)管子金屬的溫度工況和管內(nèi)腐蝕有一定的影響。省煤器和空氣預(yù)熱器之間的空當(dāng)要留出約800，以便檢修。在所需受熱面較多時(shí)，可將管簇排列成兩組，組間留空當(dāng)，以備檢修。每一級(jí)省煤器的管簇的厚度不宜過大，過大時(shí)檢修困難。另外在采用兩側(cè)進(jìn)水時(shí)，可使管子長(zhǎng)度縮短，對(duì)制造、支架及安裝上都有很大好處。 在決定了之后，即可根據(jù)煙氣容積、平均煙氣溫度求出煙氣流速： （） （104）如果的數(shù)值太大或太小，煙氣流速將過低或過高，結(jié)構(gòu)不合理，就應(yīng)修改設(shè)計(jì)。在決定了之后，即可計(jì)算煙氣的流通面積（）。由于省煤器常是錯(cuò)列，并且總是兩排并聯(lián)排成，因此管子總數(shù)應(yīng)該取奇數(shù)而不用偶數(shù)。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。彎曲半徑越小，管外側(cè)管壁就越薄，強(qiáng)度降低，一般取。省煤器的橫向節(jié)距的大小，受煙氣流速、工質(zhì)流速、受熱面堵灰、支吊等因素制約，一般取。省煤器管組采用錯(cuò)列布置方式時(shí)，結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效果好，且積灰減輕。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(dòng)，便于排出水中的氣體，防止管內(nèi)金屬的局部氧腐蝕。（3）由于給水在進(jìn)入蒸發(fā)受熱面之前，先在省煤器內(nèi)加熱，這樣就減少了水在蒸發(fā)受熱面內(nèi)的吸熱量。 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?zé)煔獾臒崃恳越档团艧煖囟?，提高鍋爐效率節(jié)省燃料。在靠近爐膛出口的高溫區(qū)域中，由于飛灰的黏結(jié)和燒結(jié)性能，防止或減輕過熱器的高溫積灰可能成為受熱面設(shè)計(jì)和運(yùn)行的主要問題之一。高的煙起速度可提高傳熱系數(shù)，但管子磨損也較嚴(yán)重；反之，過低的煙氣流速，除傳熱性能差外，還導(dǎo)致管子嚴(yán)重積灰。在尾部豎井中的過熱器，為增強(qiáng)傳熱，一般采用錯(cuò)列布置。對(duì)流過熱器蛇形管的排列方式有順列和錯(cuò)列兩種。對(duì)流過熱器基本由蛇形管排組成，根據(jù)布置方式，可分為垂直式和水平式兩種。對(duì)流過熱器布置在對(duì)流煙道內(nèi)，主要靠對(duì)流傳熱從煙氣中吸收熱量。（3）可控的物料流量即能夠穩(wěn)定地開啟或關(guān)閉固體顆粒的循環(huán)，同時(shí)能夠調(diào)節(jié)或自動(dòng)平衡固體物料流量，從而適應(yīng)鍋爐運(yùn)行工況變化的要求。（2）使?fàn)t膛內(nèi)高溫?zé)煔獠环锤Z到回料裝置甚至燒壞回料裝置。固體物料返料裝置，應(yīng)當(dāng)滿足以下基本要求：（1）物料流動(dòng)穩(wěn)定：這是保證循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行一個(gè)基本條件。2. 起密封作用，保證立管、回料閥中的氣固兩相流向爐膛方向流動(dòng)，防止?fàn)t膛煙氣短路進(jìn)入分離器，破壞物料循環(huán)。回料器位于分離器和爐膛之間，它是CFB鍋爐主循環(huán)回路的重要組成部件。 分離器可以置于高溫?zé)煔鈪^(qū)，如爐膛出口，稱為高溫分離；也可以置于中溫?zé)煔鈪^(qū)，如過熱器出口，成為中溫分離。CFB鍋爐分離器必須滿足：能夠在高溫下正常工作；能夠?qū)⒏邼舛容d粒氣流的顆粒有效分離，~50kg/m3?！D81 鍋爐簡(jiǎn)圖圖82汽冷旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)圖分離器是循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵部件之一。汽冷屛結(jié)構(gòu)要求：（1） 汽冷屛深度：D2m,且不大于爐膛深度的35%（2） 汽冷屛間距：B1m（3） 汽冷屛與水冷壁間距：S200m（4） 汽冷屛高度：距離配分裝置的高度H12m（5） 汽冷屛與后水冷壁距離：w當(dāng)爐膛膜式水冷壁的光管外徑為60mm時(shí)，汽冷屛的光管外徑為38mm，節(jié)距為50mm,鰭片厚為6mm較合適。由于燃用的是揮發(fā)分較高的煙煤，故采用前后墻對(duì)沖燃燒，故爐膛深度較大。本設(shè)計(jì)綜合各方面因素，選取爐膛高度為30m。爐膛高度是CFB鍋爐的關(guān)鍵因素之一，不僅與鍋爐的燃燒效率、石灰石的脫硫效率、爐膛內(nèi)部受熱的布置等因素有關(guān)，一般為25～42m的范圍內(nèi)，高度太低，不利于碳的燃盡，還會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，太高風(fēng)壓過大，電耗增加。隨著CFB鍋爐的發(fā)展，特別是隨著大型CFB鍋爐的逐漸應(yīng)用，CFB鍋爐所選擇的最佳床溫有明顯上升趨勢(shì)，一般介于880～920℃之間。 床溫的選擇是CFB鍋爐設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵參數(shù)之一。密相區(qū)越高，床層燃燒的的穩(wěn)定性越好，但若密相區(qū)太高，則會(huì)增加一次風(fēng)機(jī)的電耗。二次風(fēng)口可將床層分為密相床層和稀相床層，二次風(fēng)口的位置決定了密相區(qū)的高度。光管外徑用φ60，光管厚度由《水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》計(jì)算得出，至少4mm。床密相區(qū)汽冷管的傳熱系數(shù) （78）汽冷管外壁壁溫 (79)鰭片傳熱系數(shù)1鰭端溫差 (710)2 床密相區(qū)對(duì)鰭片的傳熱系數(shù) （711）爐膛膜式水冷壁的平均傳熱系數(shù) (712)第八章 鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任何一臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐的安全、高效運(yùn)行，與爐膛的設(shè)計(jì)和布置關(guān)系極大。在實(shí)際計(jì)算汽冷屏管中，要先假設(shè)一個(gè)管外壁壁溫，然后由這個(gè)假設(shè)的溫度算出輻射放熱系數(shù)和對(duì)流放熱系數(shù)，得出一個(gè)假定的傳熱系數(shù)，然后根據(jù)管內(nèi)壁溫度的計(jì)算，一步步反復(fù)迭代，得出一個(gè)在誤差范圍內(nèi)的管外溫度，確定這個(gè)傳熱系數(shù)。爐膛截面煙氣流速 (71)循環(huán)流化床輻射放熱系數(shù) (72)式中：——循環(huán)流化床輻射放熱系數(shù)，；——斯忒藩玻耳茲曼常數(shù)，；——吸收率；——床溫，；——爐膛膜式水冷壁絕對(duì)溫度，； 爐膛膜式水冷壁傳熱系數(shù) （73）式中：——流化床密相區(qū)對(duì)水冷壁的傳熱系數(shù)。數(shù)值 由于爐膛傳熱基本上是由對(duì)流換熱和輻射換熱組成，所以要計(jì)算傳熱系數(shù)，必須要同時(shí)知道對(duì)流放熱系數(shù)和輻射放熱系數(shù)。循環(huán)流化床鍋爐爐膛傳熱計(jì)算所采用的傳熱系數(shù)，以密相區(qū)受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為準(zhǔn)。理論上講，爐膛傳熱系數(shù)在爐膛中不同的位置是不同的。在爐膛內(nèi)，還布置水冷壁或汽冷屏，且在密相區(qū)和稀相區(qū)中局部敷設(shè)耐火、耐磨層，以防床料直接沖刷受熱面，發(fā)生磨損。鍋爐的熱平衡是值送入鍋爐的可支配熱量與總輸出熱量及各種熱損失的總和應(yīng)該是相等的。 煙熱損失為： （62） 式中： ——排煙熱損失，%；——在相應(yīng)的過量空氣系數(shù)和排煙溫度狀況下的排煙焓，；——冷空氣焓。 固體未完全燃燒熱損失為： （61）式中： ——固體未完全燃燒熱損失，%——鍋爐可支配熱量，——底灰份額；——底灰含碳量，%；——飛灰份額，——飛灰含碳量；——燃料收到基灰份，%。在脫硫工況時(shí)，加入的石灰石煅燒成CaO時(shí)需要吸收熱量，脫硫時(shí)生成CaSO4需放熱，因此，入爐可支配熱量QDar隨加入石灰石的Ca/S摩爾比m而變化。量，kg/kg； ——脫硫產(chǎn)物CaSO4的量，kg/kg；——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg；脫硫工況時(shí)的底灰份額 (522)未脫硫時(shí)的飛灰份額 (523)脫硫工況時(shí)的飛灰份額 (524)：脫硫工況下的飛灰份額灰循環(huán)倍率 (525)分離器前飛灰的份額 (526)脫硫后SO2排放濃度 (527)脫硫效率為： (528) 若,再重新假設(shè)，直至為止。一般小于3%。/kg。/kg——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg當(dāng)量理論水蒸氣體積（515）式中 ：—— 當(dāng)量理論水蒸氣體積，%； ——燃料中的水分，%； ——石灰石中的水分，m179。/kg ——石灰石煅燒產(chǎn)生的CO2體積，m179。/kg；——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg煅燒石灰石生成的CO2的體積 (512)脫硫時(shí)SO2體積減少量 (513) 燃燒和脫硫時(shí)產(chǎn)生的RO2的當(dāng)量體積 (514)式中： ——CO2和SO2的當(dāng)量體積，m179。/kg——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg——與1kg燃料相配的入爐石灰石量，kg/kg脫硫所需空氣的氮?dú)怏w積 (510)當(dāng)量理論氮?dú)怏w積 (511)式中：——當(dāng)量理論氮?dú)怏w積，m179。它們的化學(xué)反應(yīng)式為：C + O2 = CO2 2H2 + O2 = 2H2OS + O2 = SO2本設(shè)計(jì)采用石灰石為脫硫劑，主要成分是CaCO3,，反應(yīng)式為： CaCO3=CaO+CO2— kJ/kgCaCO3 CaO+SO2+=CaSO4+ KJ/kgCaCO3SO2原始排放濃度 （51）計(jì)算脫硫效率 （52）：SO2最高允許排放濃度鈣硫摩爾比 （53） 與1kg燃料相配的入爐石灰石量 （54)式中：——與1kg燃料相配的入爐石灰石量，kg/kg——石灰石中CaCO3含量，%。本設(shè)計(jì)分離效率=%（設(shè)計(jì)值），灰循環(huán)倍率an=.第五章 脫硫工況計(jì)算CFB鍋爐在脫硫工況時(shí)，爐膛中發(fā)生燃燒和脫硫兩個(gè)過程。若飛灰份額af=，%。Cd為底灰含碳量，%；B為入爐燃料消耗量，kg/h；Aar為燃料收到基灰分，%。這里我們所計(jì)算的物料循環(huán)指內(nèi)循環(huán)。FG:入爐灰量，kg/h。循環(huán)灰量的計(jì)算，可以以入爐煤量為基準(zhǔn)，也可以以入爐灰量為基準(zhǔn)。灰循環(huán)倍率不是人為選取的，它主要取決于分離器效率和飛灰份額。一部分飛出爐膛，進(jìn)入分離器，其中小于切割粒徑d99的飛灰出分離器，進(jìn)入尾部煙道，飛離鍋爐，成為飛灰；而切割粒徑大于d99的灰，被分離器分離下來，經(jīng)回料器返回爐膛再燃燒，成為循環(huán)灰。循環(huán)流化床鍋爐中，一般采用粒徑為100～300微米的脫硫劑，循環(huán)流化床實(shí)際運(yùn)行顯示，在Ca/～，能夠保證脫硫效率在90%以上，可將SO2排放濃度有效控制在100～300mg/m3的范圍內(nèi)。但如果太細(xì)，以至超過了分離器的分離粒徑