【正文】 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。過量空氣系數(shù)對(duì)CFBB的運(yùn)行有較大影響。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。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]。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)。因此床溫應(yīng)控制在左右，一般不超過950℃。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。 m/s。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。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?？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。本鍋爐屬于中型中壓鍋爐，受熱面主要為蒸發(fā)受熱面。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。 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。后墻水冷壁管屏與前墻相似，但不過爐頂。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(wú)縫鋼管，管節(jié)距為100mm。 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)。 燃燒室截面寬度與深度的設(shè)計(jì) 爐膛尺寸主要為爐膛深度、寬度、高度和爐膛下部界面收縮部分的尺寸。二次風(fēng)離底部約5m高處射入爐膛燃燒。底部為一次風(fēng)區(qū)。 爐膛傳熱計(jì)算是分段進(jìn)行的。它會(huì)影響鍋爐的燃燒效率和水冷壁的吸熱量以及吸收劑的利用情況，從而滿足和的排放要求。屬于爐膛設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：爐膛溫度，爐膛傳熱計(jì)算，爐膛深度和爐膛寬度，高度等等[14]。表21鍋爐主要技術(shù)參數(shù)名稱符號(hào)數(shù)值單位鍋爐蒸發(fā)量 D135t/h額定蒸汽壓力Mpa額定蒸汽溫度450℃給水溫度（省煤器出口溫度）150℃一次風(fēng)預(yù)熱溫度150℃二次風(fēng)預(yù)熱溫度150℃排煙溫度145℃鍋爐設(shè)計(jì)熱效率85%88%脫硫效率85%鈣硫比—2 燃料特性表22 燃料特性序號(hào)名稱符號(hào)單位貧煤1碳%2氫%3氧%4氮%5硫%6水分%7灰分%8揮發(fā)分%9低位發(fā)熱量23073注意：設(shè)計(jì)參數(shù)參閱手冊(cè)自行選定表23主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)鍋爐效率,％　排煙溫度℃燃料耗 ㎏/s給水溫度 ℃145150 燃料的燃燒計(jì)算 燃燒計(jì)算包括指定燃料燃燒所需提供的空氣量、燃燒生成的煙氣量和空氣焓及煙氣焓的計(jì)算，是鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算過程中的最基礎(chǔ)部分，這些計(jì)算為鍋爐各個(gè)部分的熱平衡計(jì)算、傳熱計(jì)算和通風(fēng)設(shè)備的選擇提供可靠的依據(jù)。采用前墻給煤方式，流化風(fēng)全部由一次風(fēng)供給，一、二次風(fēng)各占70%、30%，二次風(fēng)在布風(fēng)板以上5m處送入爐膛。分離器為一個(gè)高溫旋風(fēng)分離器。屬于中壓自然循環(huán)鍋爐。煙氣帶著分離器出來(lái)的細(xì)顆粒飛灰進(jìn)入尾部煙道，尾部受熱面吸收余下熱量，通過除塵器由煙囪排入大氣[12]。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)，給煤機(jī)將煤和石灰石送入爐膛下部，一、二次風(fēng)分別由爐膛的 底部和側(cè)墻送入，燃燒主要發(fā)生在爐膛，脫硫劑固定生成的二氧化硫，燃燒產(chǎn)生的熱量被爐膛四周布置的膜式水冷壁吸收。第一部分由爐膛、旋風(fēng)分離器、物料循環(huán)裝置等組成，形成固體物料循環(huán)系統(tǒng)。2 鍋爐結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 通過對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)了解，在給定參數(shù)的情況下，從而進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 本章小結(jié) 通過對(duì)循環(huán)流化床鍋爐國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀對(duì)比分析，了解到國(guó)外的目前發(fā)展情況，也給我國(guó)沖擊尖高端領(lǐng)域指明方向。③循環(huán)流化床更容易結(jié)焦。 同時(shí)CFBB也存在著一些缺點(diǎn)，具體表現(xiàn)如下：①支持燃料沸騰的一次風(fēng)由鼓風(fēng)機(jī)從爐膛底部噴入，但受風(fēng)機(jī)功率的限制，影響了鍋爐的出力。循環(huán)流化床鍋爐 的爐膛溫度一般較低，再通過合理配風(fēng)、組織分段燃燒，可以有 效地減少 的生成。CFBB燃燒效率高是因?yàn)?:空氣和燃料混合充分；燃燒速率高：對(duì)粗燃料分離效率高，未燃盡的燃料會(huì)被循環(huán)裝置再循環(huán)至爐膛再次燃燒[11]。由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度在850950℃之間，對(duì)脫硫非常有利，且分離器效率高，脫硫劑很細(xì)，再加上物料循環(huán)使脫硫劑得以循環(huán)利用，石灰石的利用率高，因此脫硫效率高[10]。它除了燃用一般種類的煤外，還可以燃燒低熱值的煤矸石、煤泥、造氣爐渣、生活垃圾等，從而對(duì)處理城市垃圾、能源的綜合利用和減少環(huán)境污染有著非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。它保留了鼓泡床鍋爐的上述優(yōu)點(diǎn)，而又克服了鼓泡床鍋爐的揚(yáng)析率高、燃燒效率和石灰石利用率低、難以大型化的缺點(diǎn)[9]。它強(qiáng)化了燃燒和傳熱，燃料適應(yīng)性廣，爐溫低，能減少NOx生成,加入石灰石脫硫的優(yōu)點(diǎn)[8]。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的燃煤鍋爐因其燃煤利用率低、傳熱性差、煤種單一且脫硫脫銷裝置的投資和運(yùn)行費(fèi)用高昂而受到挑戰(zhàn)。我國(guó)若想在這尖端領(lǐng)域占有一席之地，必須先對(duì)我國(guó)燃料和國(guó)情與發(fā)展超臨界CFBB的關(guān)系進(jìn)行認(rèn)真研究論證，這個(gè)問題直接關(guān)系到超臨界CFBB在我國(guó)的市場(chǎng)開拓空間問題[7]。④對(duì)超臨界CFBB的開發(fā)急功近利。②近年來(lái)電煤越來(lái)越緊張，目前投運(yùn)的許多中小容量的CFBB所使用的燃料多數(shù)存在不合理使用的現(xiàn)象，從而造成鍋爐磨損嚴(yán)重、燃料可用率低等嚴(yán)重的運(yùn)行安全問題[6]和浪費(fèi)現(xiàn)象。 國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀目前，我國(guó)CFBB在飛速發(fā)展過程中存在一些問題：①目前大型CFBB技術(shù)基本是從技術(shù)品種單一的法國(guó)的阿爾斯通公司引進(jìn)的，存在一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。目前,由由法國(guó)通用電氣阿爾斯通斯坦因工業(yè)公司主導(dǎo)設(shè)計(jì)的亞臨界CFBB已投入運(yùn)行。 1985年9月德國(guó)杜易斯堡的電站級(jí)CFB B的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)為其后國(guó)際上電站級(jí)CFBB的應(yīng)用起到了先導(dǎo)作用[3]。①德國(guó)魯奇公司為代表的魯奇型CFBB②芬蘭奧斯龍公司的百寶爐型CFBB ③ 美國(guó)福斯特④負(fù)荷調(diào)節(jié)性好, 自動(dòng)控制水平高。②鍋爐的再用效率較高[1]。由于上述優(yōu)點(diǎn)使得循環(huán)流化床燃燒技術(shù)特別適合我國(guó)以煤為主的燃燒的國(guó)情，在較短的時(shí)間內(nèi)得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。燃燒過程中的溫度很低，空氣又分兩級(jí)送入，生成的氮氧化物濃度很低，灰渣活性強(qiáng)，便于綜合利用。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)對(duì)燃煤適應(yīng)性強(qiáng)。再由于煤等化石燃料的燃燒而日益枯竭，高效率、低污染的燃燒方式就顯得格外重要。河北工業(yè)大學(xué)2012屆畢業(yè)論文135t/h循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 緒論 隨著鍋爐這種將能量的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的設(shè)備廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，導(dǎo)致環(huán)境嚴(yán)重的污染。尤其是燃煤鍋爐燃燒排放出大量的灰渣、二氧化硫等氣固污染物，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。循環(huán)流化床鍋爐是從上世紀(jì)七十年代發(fā)展的清潔燃燒技術(shù)，對(duì)環(huán)境問題的解決及其重要。燃燒高硫煤加入石灰石，可以降低脫硫成本，代替成本較高的脫硫設(shè)備。循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)與鏈條爐和煤粉爐燃燒等常規(guī)燃煤技術(shù)相比，最突出的特點(diǎn)是：燃燒溫度比較低，湍流混合強(qiáng)烈、燃燒強(qiáng)度大，負(fù)荷調(diào)節(jié)性能強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。 國(guó)外、內(nèi)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外的先進(jìn)性表現(xiàn)在：①基礎(chǔ)工作扎實(shí)。③燃燒效率高。 目前國(guó)外CFBB設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上主要分為三大流派?；堇展镜腃FBB [2]。1995年11月,法國(guó)普羅旺斯電站投入商業(yè)運(yùn)行的250 M W CFBB，成為大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展史上的一個(gè)里程碑[4]。該公司的超臨界CFBB也已設(shè)計(jì)完成。就更遠(yuǎn)目標(biāo)來(lái)說，也不利于我國(guó)CFBB技術(shù)向更良性發(fā)展[5]。③認(rèn)為大型循環(huán)流化床鍋爐是劣質(zhì)燃料利用的設(shè)備，這一定位不利于CFBB技術(shù)的良性發(fā)展。 超臨界循環(huán)流化床鍋爐在世界范圍內(nèi)也是剛剛發(fā)展。 主要研究?jī)?nèi)容循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)用情況，旋風(fēng)分離器及對(duì)爐膛的設(shè)計(jì)和排放的控制等進(jìn)行研究。這樣，作為第一代循環(huán)流化床鍋爐的鼓泡硫化床鍋爐就隨之誕生。尤其最近幾年，第二代CFBB迅猛發(fā)展。 循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)缺點(diǎn)分析循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①煤種適應(yīng)性廣。 ②高效脫硫。③燃燒效率高。 ④氮氧化物排放低。也可易于實(shí)現(xiàn)灰渣 的綜合利用[10]。②CFBB的運(yùn)行維護(hù)比較煩繁瑣。④爐膛密相區(qū)磨損嚴(yán)重，密封性差 [11]。在分析了循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)缺點(diǎn)之后，我們更加清楚地認(rèn)識(shí)到對(duì)其如何改進(jìn)，意識(shí)到我們的不足，盡力使其達(dá)到效率高，污染小，經(jīng)濟(jì)性最佳。 循環(huán)流化床鍋爐概述此次設(shè)計(jì)的CFBB可分為兩個(gè)部分。第二部分為對(duì)流煙道，布置有高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等。旋風(fēng)分離器將大部分煙氣帶走的固體物料分離出來(lái)，送入返料器返回爐膛。本次設(shè)計(jì)為135噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐爐膛布置膜式水冷壁，以減少漏風(fēng)。尾部受熱面中過熱器兩級(jí)布置。 鍋爐基本特性通過對(duì)鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)、燃燒特性等的分析、計(jì)算，從而得出鍋爐特性和管子特性。 爐膛設(shè)計(jì) 爐膛設(shè)計(jì)是循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。 爐膛溫度，是CFBB設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)之一。爐膛溫度的選取，必須綜合考慮燃料燃燒特性和排放控制要求[15]。循環(huán)流化床鍋爐的爐膛由膜式水冷壁構(gòu)成，保證了良好的氣密性。一次風(fēng)經(jīng)布風(fēng)板上的風(fēng)帽均勻進(jìn)入爐膛底部，確保底部流化狀態(tài)，使燃燒粒子充分混合?；亓峡诩敖o煤口、啟動(dòng)點(diǎn)火燃燒器均位于爐膛的下部[16]。燃燒室的截面寬度與深度的確定應(yīng)考慮如下主要因素：①燃燒室受熱面、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]。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)。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。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。從給定的參數(shù)，我們可以進(jìn)行熱力計(jì)算。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。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?！∮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。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)。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。截面熱負(fù)荷一般在35MW/m2， MW/m2。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。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，床溫取918℃。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。%，鍋爐容量135t/h，排煙溫度選取為145℃。%，較易著火，熱空氣溫度選取為150℃。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。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)。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(wú)法燃盡。4 鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介本鍋爐為室內(nèi)布置，由前部爐膛及尾部豎井煙道組成。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。燃燒室內(nèi)布置有布風(fēng)板、膜式水冷壁[13]。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。對(duì)于中壓鍋爐來(lái)說，水冷壁的吸熱量占鍋爐總吸熱量的60%以上。它是自然循環(huán)鍋爐構(gòu)成水循環(huán)回路的重要部件。 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。 一般來(lái)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]。每只風(fēng)帽開孔14個(gè)，孔徑為5mm。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。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。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。因?yàn)楦邷匦L(fēng)分離器技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，分離效率高。是鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵[13]。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。 特點(diǎn)旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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]。分離器從內(nèi)到外分別是耐火層、保溫層、鋼外殼。其結(jié)構(gòu)見圖22。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)?？諝忸A(yù)熱器，通常為管式，以減少漏風(fēng)，煙氣速度一般取。這意味著它們的灰粘污系數(shù)比煤粉爐中低[18]。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。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，