【正文】 釋放的熱量傳遞給受熱面，而循環(huán)流化床傳熱既要考慮對流換熱的的影響，也要考慮輻射換熱的作用。在爐膛底部的密相區(qū)，由于物料濃度很高，因此換熱方式以顆粒對流換熱為主。 影響顆粒傳熱的主要因素 （ 1）流化風速：流化風速增加，氣體和固體之間 擾動劇烈，碰撞增強，使顆粒傳熱系數(shù)增大。 （ 2）顆粒粒徑：粒徑小，傳熱系數(shù)大。國外有的研究認為循環(huán)流化床中傳熱系數(shù)與懸浮濃度平方根成正比。循環(huán)倍率增加，返物料量增大，傳熱系數(shù)增大，爐內(nèi)傳熱大大改善，又節(jié)省受熱面。 循環(huán)流化床的技術(shù)特點 （ 1）燃料適應(yīng)廣 由于大量灰粒穩(wěn)定循環(huán)，新加入循環(huán)流化床的煤僅占床料很小份額。而未燃盡的煤粒通過多次循環(huán)既可增加爐內(nèi)停留時間，又可多次參與床層中能量轉(zhuǎn)換，有利于燃盡，可高效穩(wěn)定燃燒3000kcal/kg～ 7000kcal/kg 的煤，使循環(huán)流化床不僅可燃用高效煙煤、褐煤哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 等易燃煤，又可燃用無煙煤等難燃煤種，還可高效燃用各種低熱值，高灰分或高水分的矸石，固體垃圾等。 （ 2）截面熱強度高 循環(huán)流化床使燃燒在較小截面內(nèi)完成，還使床層和煙氣流與水冷壁間傳熱效率大大增加。截面負荷主要影響爐膛高和 爐膛截面積，一般循環(huán)流化床截面負荷為 3WM/m2～ 6 WM /m2 。循環(huán)流化床 850℃ ～ 900℃的燃料溫度配上分級送風，使污染物的排放濃度可控制在 200ppm 以下，鏈條爐和煤粉爐不能實現(xiàn)，從而使循環(huán)流化床產(chǎn)生的氮氧化物也遠低于煤粉爐和鏈條爐。如額定負荷的 30﹪左右無需輔助液體燃料，也不會發(fā)生煤粉爐難于保持正常燃燒甚至熄火的情況。 循環(huán)流化床應(yīng)用存在的問題 （ 1）雖然循環(huán)流化床的燃燒效率較鼓泡流化床有較大提高，但除燃燒無煙煤等難燃煤種外，其飛灰含碳量仍略高于煤粉爐。 （ 3）鍋爐系統(tǒng)的煙風阻力較大，需要采用高壓鼓風機，因此存在風機電耗高，噪聲大等問題。盡管如此，目前受熱面的安全運行和壽 命還無法與煤粉爐相比。選擇和使用循環(huán)流化床鍋爐自控系統(tǒng)要根據(jù)自己使用狀況量身定做，設(shè)計、施工、調(diào)試要制定標準，嚴格把關(guān)，循環(huán)流化床能否經(jīng)濟運行自控是關(guān)鍵。 本章小結(jié) 由于循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐和鏈條爐 相比，在環(huán)保方面具有明顯的優(yōu)勢，使得其得到了廣泛的應(yīng)用，與此同時也取得了良好的經(jīng)濟效益。但是由于其流化機理、傳熱機理復(fù)雜，給研究帶來了很大的困難，同時也給致力于研究流化床技術(shù)的科研工作者巨大的機會。在設(shè)計的過程中遇到了不少的困難，同時也對循環(huán)流化床的設(shè)計過程有了初步的了解，學(xué)到了很多的知識， 收獲頗豐。本鍋筒的標高為 9700mm，爐寬為 2350mm。 本鍋爐采用的是鋼梁懸吊結(jié)構(gòu) ， 爐膛分為密相區(qū)和稀相區(qū)，因為密相區(qū)有磨損，并且比較嚴重，所以沒有布置 任何 受熱面，在稀相區(qū)的四周布置了水冷壁。由于爐膛出口處沒有布置鍋爐管束， 不需要對鍋爐管束進行沖刷， 不布置折焰角， 爐膛出口采用水平爐頂。在尾部煙道內(nèi)布置了三級省煤器，高溫級省煤器材料采用鋼管，低溫省煤器材料為鑄鐵，沒有布置空氣預(yù)熱器。采用厚度為 380mm 的爐墻，其中保溫層厚度為 230mm，耐火層厚度為120mm，保溫層和耐火層為 30mm 的空隙。在稀相區(qū)布置水冷壁，采用四周布置，其中水冷壁的管徑為 60mm， s/d 為 ，e/d 為 。 旋風分離器和回料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了滿足分離并返送物料的需求，本鍋爐沿寬度方向并排布置了兩個倒錐形的上排氣式旋風分離器，此旋風分離器的分離效率為 95%,鍋爐的循環(huán)倍率為 。 分離器豎直段的高度為 1900 mm，倒錐邊與水平面成 60176。分離器返料管的直徑為 180 mm，與水平面的夾角為 65176。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 1 旋風分離器 尾部煙道結(jié)構(gòu)以及其中受熱面的布置 尾部煙道的煙深為 2m，煙道寬度為 ，在布置鑄鐵省煤器段，煙道的寬度變?yōu)?，煙道頂部的標高為 。 省煤器分為鑄鐵式省煤器和鋼管式省煤器，鑄鐵省煤器的強度不高，只用于工作壓力低于 4MPa 的鍋爐中，同時鑄鐵性脆，不能承受沖擊，由于鑄鐵的耐腐蝕性好以及由于工藝要求，鑄鐵式省煤器具有較厚的管壁，常用于未經(jīng)除氧的小型鍋爐中，使其不致因內(nèi)外腐蝕而很快破壞。鋼管省煤器是現(xiàn)代鍋爐中最常用的一哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 種，可用于任何壓力容量，任何形狀 的煙道中。 在煙道內(nèi)布置了兩級鋼管省煤器和一級鑄鐵省煤器，兩級鋼管省煤器由一系列錯列的蛇行管組成。平均橫向排數(shù)為 ，第一級省煤器為 32 列，第二級省煤器為 16 列。集箱布置在鍋爐的煙道外面。由于省煤器中水速過低，為了提高水速，將每一級省煤器改成兩個流 程。為使水速滿足要求，采用單進單出結(jié)構(gòu)。 在爐膛四周統(tǒng)一采用外徑為 219mm，壁厚為 10mm 的集箱，前墻和后墻的集箱長度為 2m，兩側(cè)墻為 。尾部煙道采用外徑為 159mm，壁厚為 10mm 的集箱。 所有集箱都采用圓形封頭。尾部煙道外的集箱連接管道采用 89mm 的管子，壁厚為 4mm。它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該保證顆粒能夠均勻和穩(wěn)定的流化、床料磨損最小、床內(nèi)構(gòu)件或受熱面的磨損最輕、固體顆粒落入風箱的量最小、運行范圍內(nèi)節(jié)涌最小等，所以本鍋爐采用比較通用的風帽型布風裝置。為使布風板能夠承受床料的壓力，取用布風板的厚度為 30mm,鋼板上布置厚度為 100mm 的耐火材料。這些特性分別影響整個流化床燃燒特性。給煤系統(tǒng)還應(yīng)有調(diào)速裝置，以滿足負荷調(diào)節(jié)的要求。因此本設(shè)計中的給煤裝置的主要特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝均比較。 二次風的布置在密相區(qū)的出口處，風口水平，二次風起到攪拌和混合的作用，增加未燃盡的燃料在爐膛內(nèi)的停留時間，使燃料的盡可能燃盡，由于計算的燃料的消耗量大，并且在回料裝置也要送風，所以二次風占的份額為 40%。水平面以下采用混凝土結(jié)構(gòu)加固。此鍋爐樓梯采用鋼架結(jié)構(gòu)，分三層布置，每層間距為 2m。 本章小結(jié) 鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮鍋爐的安裝、運行、檢修等多方面的問題，所以需要大量的經(jīng)驗。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第 3章 鍋爐的熱力計算及傳熱計算 鍋爐技術(shù)要求 鍋爐運行要求 （ 1）鍋爐效率大于 80% （ 2）排煙空氣過量系數(shù)小于 （ 3）排煙溫度小于 170℃ （ 4）排污率為 5% （ 5）冷空氣溫度 20℃ 煤種 褐煤： =12280kj/kg Car=% Har=% Oar=% Nar=% Sar=% Aar=% Mar=% Vdaf=% 熱力計算 空氣量、煙氣量計 算 序號 名稱 符號 單位 計算公式或來源 數(shù)值 1 理論空氣量 V0 Nm3/㎏ (Car+)+ ar 2 理論氮氣量 V0N2 Nm3/㎏ + V0 3 三原子氣體體 積 VRO2 Nm3/㎏ (Car+) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 4 理論水蒸氣體 積 V0H2O Nm3/㎏ ++ 5 理論干煙氣體 積 Nm3/㎏ VRO2+ V0N2 6 理論濕煙氣體 積 V0g Nm3/㎏ +V0H2O 鍋爐的各項熱損失的選取 序號 名稱 符號 單位 計算公式或來源 數(shù)值 1 氣體不完全燃燒熱損 失 q3 % 按表 B52 選取 2 固體不完全燃燒熱損 失 q4 % 按表 B52 選取 4 3 密相區(qū)出口處的氣體 不完全燃燒熱損失 % q3＋ 2 4 密相區(qū)的燃燒分額 δ 選取 5 密相區(qū)的固體不完全 燃燒熱損失 % 100－ (100q3q4) 6 一次風占總風量的比率 X % 選取 60 7 密相區(qū)出口處的名義 空氣過量系數(shù) 選取 8 密相區(qū)出口處的實際 空氣過量系數(shù) α (100q4)/() 注：本表計算過程參考 [1] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 煙氣特性計算 序號 名稱 符號 單位 計算公式及來源 密相區(qū) 稀相區(qū) 省煤器Ⅰ 省煤器Ⅱ 省煤器Ⅲ 1 進口處的空氣過量系數(shù) α39。+ α) 4 水蒸氣 體積 VH20 m3/㎏ V0H20+ (αav1)V0 5 干煙氣 體積 m3/㎏ V0+(αav1)V0 6 煙氣體 積 Vg m3/㎏ +VH20 7 二氧化碳和二氧化硫分壓力 rR2O VR2O/Vg 8 水蒸氣分壓力 rH2O VH20/Vg 9 三原子氣體分壓力 rg rR2O+rH2O 10 煙氣的 重量 G kg/kg + αavV0 4 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 11 各段煙氣處的飛灰分額 α 選取 10 12 飛灰含 碳量 % 計算得 13 13 13 底渣含 碳量 % 選取 1 14 飛灰質(zhì)量濃度 kg/kg 100α (100)(100q4) 15 飛灰體積濃度 kg/m3 16 循環(huán)倍 率 n I 回 Aar 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 煙氣焓溫表 序號 溫度 (℃ ) VRO2= m3(標 )/Kg V0N2= m3(標 )/Kg V0 H2O= m3(標 )/Kg Ig=IRO2+ I0N2+I0H2O KJ/Kg (cθ)RO2 KJ/m3(標 ) IRO2 KJ/Kg (cθ)N2 KJ/m3(標 ) I0N2 KJ/Kg (cθ)H2O KJ/m3(標 ) I0H2O KJ/Kg 1 100 2 200 260 3 300 4 400 5 500 6 600 7 700 8 800 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 9 900 1524 10 1000 11 1100 序號 溫度 (℃ ) V0a= m3(標 )/Kg I=I0 g+(α″1)I0a+ KJ/Kg （ cθ） a KJ/m3(標 ) I0a KJ/Kg （ cθ ）ash KJ/m3(標 ) KJ/Kg 密相區(qū) 稀相區(qū) 省煤 器 Ⅰ 省煤器 Ⅱ 1 100 2 200 3 300 4 400 5 500 6 600 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 7 700 8 800 9 900 10 1000 11 1100 序號 溫度 (℃ ) I=I0 g+(α″1)I0a+ KJ/Kg KJ/Kg 密相區(qū) 稀相區(qū) 省煤器 Ⅰ 省煤器 Ⅱ 省煤器Ⅲ 省煤器Ⅲ 1 100 2 200 3 300 4 400 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 5 500 3847 6 600 7 700 8 800 9 900 10 1000 11 1100 9105 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算 序號 名稱 符號 單位 計算公式或來源 數(shù)值 1 鍋爐的輸入熱量 Qin kJ/㎏ 12280 2 排煙溫度 θex ℃ 假設(shè) 165 3 排煙焓 Iex kJ/㎏ 由焓溫表得 4 冷空氣溫度 ℃ 選定 20 5 理論冷空氣焓 kJ/㎏ 查表 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 6 固體不完全燃燒熱 損失 q4 % 選取 4 7 排煙熱損失 q2 % (IexαexIlk)(100q4)/Qin 8 氣體不完全燃燒熱 損失 q3 % 按表 B52 選取 9 散熱損失 q5 % 選取 10 灰渣物理熱損失 q6 % α (cθ )11 總熱損失 ∑ q % q2+q3+q4+q5+q6 12 鍋爐效率 η % 100∑ q 13 保熱系數(shù) φ 1q5/(q5