【正文】 爐膛再次燃燒[11]。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。 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。③循環(huán)流化床更容易結(jié)焦。 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。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。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)。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。煙氣帶著分離器出來的細(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]。屬于中壓自然循環(huán)鍋爐。分離器為一個(gè)高溫旋風(fēng)分離器。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。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)。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]。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。 爐膛傳熱計(jì)算是分段進(jìn)行的。底部為一次風(fēng)區(qū)。二次風(fēng)離底部約5m高處射入爐膛燃燒。 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。 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)。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縫鋼管，管節(jié)距為100mm。后墻水冷壁管屏與前墻相似，但不過爐頂。 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。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。本鍋爐屬于中型中壓鍋爐，受熱面主要為蒸發(fā)受熱面。空氣預(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。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。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。 m/s。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。因此床溫應(yīng)控制在左右，一般不超過950℃。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)。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]。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。過量空氣系數(shù)對(duì)CFBB的運(yùn)行有較大影響。燃燒室中過量空氣系數(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。二次風(fēng)的送入，對(duì)脫硝和降低能耗有利。在此次設(shè)計(jì)中，一、二次風(fēng)配比為7:3，二次風(fēng)單層送入，風(fēng)速為，二次風(fēng)入口位于距布風(fēng)板5m處。前部爐膛為懸吊結(jié)構(gòu)，爐膛由膜式水冷壁組成，增強(qiáng)鍋爐密封性。尾部豎井采用支承結(jié)構(gòu)，布置有高溫過熱器，低溫過熱器，鋼管式省煤器及管式空氣預(yù)熱器，爐膛和尾部煙道之間由旋風(fēng)分離器相連，分離器下部接返料裝置。 鍋筒及爐內(nèi)設(shè)備 鍋筒內(nèi)徑，壁厚，筒身長(zhǎng)。 水冷壁 鍋爐爐膛內(nèi)在保證水冷壁均勻布置的情況下盡可能多的布置水冷壁。水冷壁吸收了大部分爐膛燃燒的輻射熱，保護(hù)爐墻免受高溫破壞，使灰渣不易粘結(jié)在爐墻上，防止?fàn)t膛被過熱沖刷磨損破壞。表41鍋爐基本尺寸爐膛寬度爐膛深度鍋筒中心高度鍋爐外形尺寸長(zhǎng)寬高單位㎜㎜㎜㎜㎜㎜數(shù)值50005000310002700270031721 燃燒設(shè)備循環(huán)流化床鍋爐的燃燒設(shè)備包括啟動(dòng)燃燒器、給煤機(jī)、風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)口、分離器、回料器等。本鍋爐采用風(fēng)帽式布風(fēng)板。風(fēng)帽外徑為42mm，內(nèi)徑28mm，正方形布置，間距，共布置2500只風(fēng)帽。耐火保護(hù)層厚度為150mm，花板厚度為20mm。其結(jié)構(gòu)見圖21。它實(shí)現(xiàn)了 鍋爐的灰平衡和熱平衡，保證爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定與高效。本鍋爐采用高溫旋風(fēng)分離器。 介紹 旋風(fēng)分離器是一種控制循環(huán)流化床固體循環(huán)速率的重要組成部分。 工作原理傳統(tǒng)的旋風(fēng)分離器由進(jìn)氣管、排氣管、下料管及圓錐形的筒體組成。然而氣體和固體細(xì)小固體顆粒向上旋流經(jīng)排氣管排出，從而使粉塵顆粒從氣相物料中分離出來，達(dá)到氣固分離的目的[14]。該分離器內(nèi)直徑D0為6000mm，筒體高h(yuǎn)為5500mm，總高度H為12000mm，排灰口直徑D0為1100mm，分離器入口高度a為3000mm，分離器入口寬度b為1000mm，排氣管內(nèi)直徑De為2000mm，排氣管插入深度hc 為2300mm，排氣管總長(zhǎng)度L為4000mm?？偙诤?00mm。圖22 旋風(fēng)分離器 對(duì)流受熱面設(shè)計(jì)高溫分離器接著連接尾部對(duì)流煙道，布置有過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。過熱器之后，布置有省煤器，省煤器出口煙溫比給水溫度高為適宜，使省煤器和空氣預(yù)熱器之間達(dá)到最佳吸熱比。過熱器和省煤器，無須使用吹灰器。 過熱器從鍋筒出來的飽和蒸汽，經(jīng)過過熱器被加熱到額定過熱溫度送入汽輪機(jī)。蒸汽從頂棚管出來后經(jīng)低溫過熱器進(jìn)口集箱進(jìn)入低溫過熱器，出低溫級(jí)出口集箱后進(jìn)入自制冷凝水噴水減溫器（圖上未畫出），調(diào)節(jié)汽溫后，進(jìn)入高溫過熱器，最后經(jīng)過高溫級(jí)出口集箱進(jìn)入蒸汽總管被輸往汽輪機(jī)利用。低溫過熱器管子規(guī)格，雙管圈，順列布置，橫向節(jié)距95mm，縱向平均節(jié)距90mm，橫向管排數(shù)45排，縱向管排數(shù)30排。 圖23高溫過熱器圖24 低溫過熱器省煤器用于加熱鍋爐給水，降低排煙溫度，提高煙氣利用率，節(jié)約燃料消耗量。省煤器聯(lián)箱布置在側(cè)墻，采用單面進(jìn)水方式。其結(jié)構(gòu)見圖25，具體尺寸見鍋爐總圖。空氣在管外橫向沖刷，煙氣在管內(nèi)自上而下流動(dòng)，空氣兩次交叉流動(dòng)后由熱空氣管道進(jìn)入爐膛。 圖26 空氣預(yù)熱器表42管子特性名稱管徑厚度節(jié)距排列及氣流流向符號(hào)橫向縱向管子排列方式煙氣沖刷方式煙氣與工質(zhì)流向單位mmmmmm水冷壁100高溫過熱器110110順列橫向交叉流低溫過熱器9590順列橫向交叉流省煤器9060錯(cuò)列橫向交叉流空氣預(yù)熱器6540錯(cuò)列縱向交叉流 循環(huán)流化床鍋爐排放控制 燃煤循環(huán)流化床鍋爐要對(duì)主要有碳?xì)浠衔锖头蹓m排放物作控制。當(dāng)溫度在℃時(shí)，把石灰石加入爐床中，經(jīng)鍛燒后，形成CaO 其吸熱反應(yīng)如下： 固體CaO 與氣體和O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaSO4，其放熱反應(yīng)如下：在流化床運(yùn)行溫度下為穩(wěn)定的化合物固體，可以從爐床中排出?？刂埔淮物L(fēng)量小于理論燃燒空氣量，爐膛中部分段送入二次風(fēng)來實(shí)現(xiàn)，使燃料中氮在爐膛底部釋放出為，而不是燃料型。這通過對(duì)合適給煤量、床溫、足夠爐膛停留時(shí)間、一、二次風(fēng)比、和合適二次風(fēng)系統(tǒng)，使得燃料充分混合而燃燒完全。當(dāng)用石灰石脫硫時(shí)，一般采用布袋除塵器[19]。 鋼架及平臺(tái)樓梯鍋爐鋼架為采用八根型鋼柱,通過頂板及連系梁承受鍋爐所有重量。 凡屬操作、檢修、測(cè)試門孔處及連通道均設(shè)有平臺(tái)和樓梯，平臺(tái)采用柵格結(jié)構(gòu)，固定支撐在鋼架上。第一層用超細(xì)玻璃棉壓實(shí)于模式水冷壁；第二層為珍珠巖磚；第三層為密封抹面。在分離器、回送裝置、空氣預(yù)熱器、汽水及灰管道外側(cè)均設(shè)有硅酸鈣或巖棉組成的保溫層。正常運(yùn)行時(shí)使用主管路自動(dòng)調(diào)節(jié)，升火啟動(dòng)及低負(fù)荷時(shí)使用旁路手動(dòng)調(diào)節(jié)。 本章小結(jié)本次設(shè)計(jì)的題目是135噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)，本章首先對(duì)鍋爐的整體概況進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并結(jié)合設(shè)計(jì)題目，列出鍋爐規(guī)范，燃料特性，管子特性，以及主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。5 135t/h CFBB 熱力計(jì)算在本次循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)中，所做的熱力計(jì)算的步驟如下： 根據(jù)燃料特性和空氣過剩系數(shù)及各段煙道的漏風(fēng)系數(shù)，計(jì)算出空氣量、煙氣量及煙氣焓。氣體、固體不完全燃燒熱損失和一次風(fēng)率根據(jù)表查得。根據(jù)上級(jí)的數(shù)據(jù)分別計(jì)算出稀相區(qū)、過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器的空氣過剩系數(shù)，水蒸氣和煙氣的體積，各氣體的分壓力和飛灰的各項(xiàng)參數(shù)。根據(jù)三原子氣體、氮?dú)?，水蒸氣、煙氣和空氣的體積計(jì)算出各自的焓值。 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算。 爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 稀相區(qū)的傳熱計(jì)算。 過熱器的熱力計(jì)算。 省煤器的熱力計(jì)算。 空氣預(yù)熱器的傳熱計(jì)算。1 熱力計(jì)算匯總表6 煙氣側(cè)阻力計(jì)算 爐膛真空度根據(jù)平衡通風(fēng)情況給出的爐膛出口負(fù)壓取值范圍為2030 Pa，在此取爐膛真空度 Pa。進(jìn)口煙道阻力計(jì)算包括煙氣加速突變損失、灰粒加速突變損失、煙氣加速漸變損失、灰粒加速漸變損失和進(jìn)口煙道沿程阻力損失等的計(jì)算。出口煙道阻力計(jì)算包括平面彎頭阻力損失、出口煙道煙氣擴(kuò)張損失、水平彎頭阻力損失和煙氣加速突變損失等計(jì)算。根據(jù)煙道煙氣溫度、密度、進(jìn)出口截面積等確定它的動(dòng)壓頭，從而確定煙道轉(zhuǎn)向室阻力。根據(jù)煙氣溫度、密度、流速和管子的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算出過熱器的阻力=。根據(jù)省煤器側(cè)煙氣溫度、密度、流速、原始阻力等進(jìn)而求得省煤器阻力。依據(jù)空氣預(yù)熱器側(cè)的煙氣溫度、流速、密度和空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)尺寸等確定其的阻力。7 空氣側(cè)阻力計(jì)算 冷風(fēng)道阻力計(jì)算 按實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取進(jìn)口冷風(fēng)道阻力=400 Pa 空氣預(yù)熱器阻力計(jì)算 。 熱風(fēng)道阻力假定為=200Pa 爐膛風(fēng)室壓力計(jì)算由配風(fēng)裝置上料層阻力計(jì)算和配風(fēng)裝置阻力計(jì)算組成。=+=。8 風(fēng)機(jī)的選擇 循環(huán)流化床鍋爐依靠引風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)一起維持爐膛內(nèi)及其部分的正常壓力，只有各部分壓力環(huán)境正常，鍋爐才能得到正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在選擇風(fēng)機(jī)前要計(jì)算鍋爐各部分的阻力計(jì)算，上面我們已經(jīng)將鍋爐的各部分阻力計(jì)算完畢，但是在風(fēng)機(jī)選型中依然需要注意以下幾點(diǎn)：鍋爐的風(fēng)機(jī)宜單爐配置；單爐配置風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)量富余量為 10% ，風(fēng)壓富余量宜為 20% ；集中配置風(fēng)機(jī)時(shí)，送、引風(fēng)機(jī)均不少于兩臺(tái)，其中各有一臺(tái)備用，并應(yīng) 使風(fēng)機(jī)并聯(lián)使用；應(yīng)選用高效、節(jié)能和低噪聲風(fēng)機(jī)；應(yīng)使風(fēng)機(jī)常年運(yùn)行中處于較高的效率范圍。但是經(jīng)過此次設(shè)計(jì)，一定程度上掌握了鍋爐的一般設(shè)計(jì)計(jì)算方法，加強(qiáng)了理論知識(shí)與實(shí)踐的結(jié)合，為以后走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1]趙果然。黑龍江科技信息，2007，(21)：8+155。循環(huán)流化床鍋爐大型化的發(fā)展與應(yīng)用[J].電站系統(tǒng)工程,2009,(04):14+8. 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