【正文】 鍋爐容量不大，爐膛和尾部煙道中的受熱面已經(jīng)可以滿足鍋爐的吸熱要求，無需布置其他受熱面，并且為了獲得高的分離效率，因此鍋爐采用高溫旋風(fēng)分離器，而且不布置外置換熱器，整個(gè)鍋爐爐型采用M型布置。而截面熱負(fù)荷選擇與運(yùn)行風(fēng)速的選擇是相關(guān)的。但運(yùn)行風(fēng)速過低則發(fā)揮不了流化床的優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)每種燃料都具有最佳運(yùn)行風(fēng)速。對(duì)于床溫得選擇，要考慮鍋爐結(jié)焦，燃燒效率，脫硫效率，NOx及N2O的排放量等問題，而且盡量避免煤中金屬升華。因此床溫應(yīng)控制在850900℃左右，一般不超過900℃。在設(shè)計(jì)中，鍋爐的排煙溫度和熱空氣溫度是首要和基本的。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。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)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行影響較大，如果選擇過小，則燃料不能充分燃燒，使機(jī)械部完全燃燒損失增加；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NOx的排放和降低風(fēng)機(jī)的能耗，將燃燒用空氣分成一、二次風(fēng)送入爐內(nèi)。在此次設(shè)計(jì)中，一、二次風(fēng)配比為1:1，二次風(fēng)單層送入，風(fēng)速為3050m/s。爐膛橫截面積在流化風(fēng)速確定后已經(jīng)確定，長寬比主要考慮二次風(fēng)在爐內(nèi)的穿透能力，深度一把不超過8m，長寬比在1:1至2:1都是正確的，對(duì)于本鍋爐爐膛長寬比取2:1。由于空氣分一、二次風(fēng)送入，為保證二次風(fēng)口以下的流化風(fēng)速，爐膛下部區(qū)域采用錐形擴(kuò)口，擴(kuò)口角度為。鍋爐采用干式出灰，灰的排放有三個(gè)途經(jīng)，一是通過密相區(qū)底部的排渣管，經(jīng)水冷螺旋出渣機(jī)排放。三是作為飛灰被除塵器收集排放。前部豎井為懸吊結(jié)構(gòu)，爐膛由膜式水冷壁組成，自下而上依次為一次風(fēng)室、濃相床、懸浮段、蒸發(fā)管。燃燒室及分離器內(nèi)部均設(shè)有防磨內(nèi)襯，前部豎井采用敷管爐墻，后部豎井采用輕型板壁爐墻，由八根型鋼柱承受鍋爐全部重量。 內(nèi)徑1400㎜，壁厚42㎜，筒身長5700㎜，包括兩側(cè)封頭一起為7184㎜。方形擋板：汽水混合物進(jìn)入鍋筒汽空間后進(jìn)入上擋板組成的縫隙，依靠轉(zhuǎn)向時(shí)汽水所受慣性力不同進(jìn)行汽水分離，并減弱汽水的動(dòng)能。水下孔板離鍋筒底部300500mm，以免蒸汽帶入下降管中。給水分配管。加藥管?？梢猿浞职l(fā)揮輻射受熱面熱強(qiáng)度的特點(diǎn)，同時(shí)它用來保護(hù)爐強(qiáng)免受高溫破壞，使灰渣不易粘結(jié)在爐墻上，防止?fàn)t膛被沖刷磨損，過熱破壞。本鍋爐爐膛內(nèi)四壁由膜式水冷壁組成,膜式水冷壁采用605的無縫鋼管，管節(jié)距為80mm，與620的扁鋼焊制而成，材質(zhì)為20鋼。后墻水冷壁管屏與前墻相似，但不過爐頂。上下集箱規(guī)格為21912。啟動(dòng)燃燒器為燃油燃燒器，床上點(diǎn)火，布置在爐膛下部流化床層上面?zhèn)葔ι?，燃燒器略向下傾斜，以便火焰能與流化床接觸，更好地加熱床料。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。風(fēng)帽式部分布風(fēng)板由風(fēng)室、花板、風(fēng)帽和隔熱板組成。風(fēng)帽外徑為42mm，內(nèi)徑28mm，正方形布置，間距8080mm，共布置1050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)里鍋爐的灰平衡和熱平衡，保證路內(nèi)燃燒的穩(wěn)定與高校，分離器的設(shè)計(jì)、布置關(guān)系到鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，而且氣固分離技術(shù)的發(fā)展決定了循環(huán)流化床技術(shù)的發(fā)展。因?yàn)楦邷匦L(fēng)分離器技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，性能穩(wěn)定，直徑小分離效率高。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。本鍋爐采用U型回料器?；亓掀鞅倔w包含松動(dòng)床和輸送床、隔板及相關(guān)配風(fēng)裝置和風(fēng)室等。設(shè)計(jì)要?jiǎng)t：一、回料器底部輸送距離盡量要小；二、不得出現(xiàn)未流化區(qū)域；三、灰料不能以溢流態(tài)，而應(yīng)以氣力輸送態(tài)經(jīng)返料腿進(jìn)入爐膛；四、整個(gè)回料器截面保持不變。其結(jié)構(gòu)見圖23。對(duì)于中壓鍋爐，采用純對(duì)流過熱器，布置在尾部豎井煙道中。蒸汽從頂棚管出來后經(jīng)低溫級(jí)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，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38，雙管圈，順列布置，橫向節(jié)距95mm，橫向管排數(shù)44排，縱向管排數(shù)30排。 省煤器用于加熱鍋爐給水，降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)約燃料消耗。省煤器聯(lián)箱布置在側(cè)墻，采用單面進(jìn)水方式。管子規(guī)格為323的無縫鋼管，錯(cuò)列布置，橫向節(jié)距90mm，縱向節(jié)距60mm，橫向管排數(shù)24/23排，縱向管排數(shù)52排，總受熱面積475,99 m2。本鍋爐采用管式空氣預(yù)熱器，單極布置，有兩個(gè)管組，每個(gè)管組由三個(gè)并列管箱組成，上、下流程分別由3528根長3000mm，40，錯(cuò)列布置，橫向節(jié)距60mm，縱向節(jié)距40mm，上、下流程間隔800mm，空氣預(yù)熱器總高度6800mm。其結(jié)構(gòu)見圖27。柱腳與鋼筋混凝土基礎(chǔ)固接。燃燒室外部使用管上爐墻，有三層。尾部煙道采用輕型板壁爐墻，第一層為耐火混凝土，厚度為60mm(省煤器處為265mm)；第二層為保溫混凝土，厚度為60mm；第三層為絕熱層，厚度為120mm。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65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)。 第3章 熱力計(jì)算1. 鍋爐額定蒸發(fā)量 =65t/h；2. 過熱器出口蒸汽壓力 =；3. 過熱器出口蒸汽溫度 =450℃；4. 鍋爐給水溫度 =105℃；5. 冷空氣溫度 =20℃；6. 熱空氣溫度 =200℃；7. 排煙溫度 =140℃；8. 排污率 =1%。表31 燃料特性序號(hào)名稱符號(hào)單位數(shù)據(jù)1含碳量％2含氫量％3含氧量％4含氮量％5含硫量％6水分％7灰份％8揮發(fā)份％9低位發(fā)熱量KJ/Kg13536計(jì)算見表32。表33 無脫硫工況時(shí)煙氣體積計(jì)算名稱符號(hào)公式單位爐膛旋風(fēng)筒高溫過熱器低溫過熱器省煤器空氣預(yù)熱器出口過量空氣系數(shù)———平均過量空氣系數(shù)—過量空氣量—m3/kg水蒸氣體積m3/kg煙氣總體積m3/kg 計(jì)算見表34。表35 煙氣特性表名稱符號(hào)公式分離器前分離器后單位a=a=爐膛分離器高溫過熱器低溫過熱器省煤器空氣預(yù)熱器平均過量空氣系數(shù)(+)/2—水蒸氣容積m3/kg煙氣總?cè)莘em3/kgRO2容積份額—H2O容積份額—三原子氣體容積份額—飛灰濃度g/m3煙氣重量kg/kg煙氣密度kg/m3 不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表見表36。鍋爐熱平衡及燃料和石灰石的計(jì)算表37序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式來源數(shù)值1可支配熱量kJ/kg見表342排煙溫度℃設(shè)定1403排煙焓kJ/kg查焓溫表364冷空氣溫度℃給定205冷空氣焓kJ/kg查焓溫表366脫硫工況時(shí)底灰含炭量%試驗(yàn)數(shù)據(jù)7脫硫工況時(shí)底灰份額—見表348脫硫工況時(shí)飛灰含炭量%試驗(yàn)數(shù)據(jù)9脫硫工況時(shí)飛灰份額—見表3410固體不完全燃燒損失%11底灰溫度℃85012灰焓kJ/kg查《循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)與計(jì)算》表8213灰渣物理熱損失%14氣體不完全燃燒損失%查《循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)與計(jì)算》表8115排煙損失%16散熱損失%查《循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)與計(jì)算》圖8117鍋爐機(jī)組熱效率%18保溫系數(shù)—19過熱蒸汽出口焓kJ/kgMPa，℃20飽和蒸汽焓kJ/kgMPa，℃21飽和水焓kJ/kg MPa，℃22給水溫度℃給定10523給水焓kJ/kg MPa，℃24排污率%給定125排污量kg/s26鍋爐機(jī)組有效利用熱量kJ/s27脫硫工況時(shí)當(dāng)量燃料消耗量kg/s28脫硫工況時(shí)計(jì)算燃料消耗量kg/s29脫硫工況時(shí)燃料消耗量kg/s30計(jì)算石灰石消耗量kg/s31石灰石消耗量kg/s32計(jì)算燃料當(dāng)量消耗量kg/s+ 爐膛設(shè)計(jì)及傳熱計(jì)算 爐膛結(jié)構(gòu)如圖31所示。表38 爐膛結(jié)構(gòu)計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式來源數(shù)值密相區(qū)耐火層(++)2+(+) +2+2折算系數(shù)—《循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)與計(jì)算》表71計(jì)算受熱面積膜式壁（+）2折算系數(shù)—《循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)與計(jì)算》表711計(jì)算受熱面積稀相區(qū)耐火層2+[2+(+2)] 2出口窗2折算系數(shù)—《循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)與計(jì)算》表71計(jì)算受熱面積（+）膜式壁（++）+(+) (+)折算系數(shù)—《循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)與計(jì)算》表71計(jì)算受熱面積3傳熱周界比—（+20+）/804爐膛計(jì)算受熱面積（+++）圖31 爐膛結(jié)構(gòu)簡圖爐膛傳熱計(jì)算見表39。表310 高溫過熱器結(jié)構(gòu)計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式來源數(shù)值1管子規(guī)格給定42給定2橫向節(jié)距 設(shè)定1053縱向節(jié)距設(shè)定60設(shè)定160平均值（60+160）/21104橫向相對(duì)節(jié)距—/5縱向相對(duì)節(jié)距—/6橫向管排數(shù)—設(shè)定407縱向管排數(shù)—設(shè)定168平均管長設(shè)定99受熱面積10蒸汽流通面11煙氣流通面積高溫過熱器傳熱計(jì)算見表311。238汽包出口蒸汽焓kJ/kg查表3739噴水減溫裝置水流量kg/s假定40頂棚管出口蒸汽焓