華北水利水電學院畢業設計任務書設計題目：220T/HCFB鍋爐設計專業：熱能動力工程班級學號：200606528姓名：莫觀貴指導教師：王愛軍 設計期限：2010年03月22日開始2010年06月03日結束院、系：電力學院2010年3月2日一、畢業設計的目的畢業設計是學完專業基礎課和專業課后，檢驗學生所學知識是否扎實，培養學生解決實際工程問題的能力的主要環節；是走上工作崗位前的必須訓練；它是集大學所學知識與一體的綜合性設計；是培養學生主動性和創新能力、樹立嚴謹的科學作風和正確的設計思想、努力貫徹國家有關方針政策觀念的基本訓練。通過畢業設計的綜合訓練，培養學生實地考察、查閱文獻、收集資料的能力；提高學生運用資料綜合分析的能力；提高制定合理的設計方案的能力；培養學生深入細致進行設計運算校核的能力，合理運用工具書的能力；提高學生計算機制圖的能力。總之，畢業設計后學生應具有獨立工作與協同工作的能力，掌握工程設計的基本過程和科學研究的初步方法，真正達到合格本科畢業生的要求。我國是世界上最大的煤炭生產與消費國，煤炭消費占一次能源的比例高達75%。在今后相當長時期內，一次能源的消費仍將以煤炭為主。煤炭燃燒產生的灰渣、SO2、NOx等污染物對環境造成的污染成為一個重要問題。循環流化床鍋爐與采用其他燃煤方式的鍋爐相比具有鍋爐效率高、脫硫效果號、NOx排放量底和燃料適應性廣等優點，是國內外近階段重點研究和開發的有發展前途的燃煤鍋爐。通過本次設計，能夠進一步理解循環流化床鍋爐的工作原理、掌握鍋爐的基本設計計算方法和過程。二、主要設計內容.計算部分：鍋爐傳熱計算；鍋爐結構計算；鍋爐熱力計算.設計部分鍋爐本體整體設計（爐膛、旋風分離器、尾部受熱面）：.圖紙部分（全部采用CAD制圖），包括：鍋爐本體結構圖；工質流程系統圖；旋風分離器結構圖三、重點研究問題鍋爐傳熱計算過程；鍋爐結構計算過程；鍋爐熱力計算過程四、主要技術指標或主要設計參數

設計煤和（生物質）序號名稱符號來源數值單位1收到基水分Mar測量值15.90%2收到基碳含量Car測量值38.46%3收到基氫含量Har測量值4.69%4收到基氧含量Oar測量值36.08%5收到基氮含量測量值1.80%6收到基硫含量s方測量值0.10%7收到基灰分Aar測量值2.96%8收到基硫酸鹽二氧化碳含量C°2ar測量值0%9收到基揮發分4測量值66.87%10收到基底位發熱量Qnet測量值12396KJ/Kg11收到基CaO含量CaO“.測量值0%2.石灰石序號名稱符號數值單位1石灰石CaC03含量HcaCOy97.32%2石灰石MgC03含量0%3石灰石水分肛0.8%4石灰石灰分1.88%

序號名稱符號數值單位1最大連續蒸發量Dmcr220000kg/h2過熱蒸汽壓力Pgq9.81MPa3過熱蒸汽溫度%540℃4噴水量Dp10000kg/h5工質流量Q210000kg/h6給水溫度%222℃7熱空氣溫度trk172℃8排煙溫度%140℃9冷空氣溫度，lk22.9℃10鍋筒蒸汽壓力Pg10.89MPa11給水壓力Pgs11.43MPa12鍋爐排污水流量0Pm2200kg/h13燃燒方式循環流化床五、設計成果要求1.提交的成果：1）開題報告1份2）說明書和計算書1套3）圖紙1套4）與設計相關外文資料與譯文，附在說明書后5）所查閱的文獻2.要求：1）論文或說明書的電子版和打印文檔各一份，要求語句通順，無錯別字，排版規范。a）畢業設計說明書字數不少于4萬字，內容包括：前言、目錄、中英文摘要（500字以上）、正文、設計計算書、結論、文獻閱讀、參考文獻等。b）設計計算書應包括：熱力計算過程，結果匯總。C）結論：對所做的設計計算過程及結果進行分析，并對循環流化床的應用前景進行綜述。2）文獻閱讀：針對本設計查閱的英文資料至少1篇（附上復印原件）譯成中文。3）繪圖要求計算機繪圖，要提交一份所使用工具本身要求的格式的文件一份、保存成jpeg或gif格式的文件一?份，打印圖一套。4）提交的電子文檔命名要求：每人的電子文檔要求存在以個人的“名字+學號”命名的文件夾內，文件夾內應包含word文檔、”相關設計圖”文件夾和轉換成jpeg或Gif格式后的文件夾和相關說明。Word文檔的命名采用論文或設計的題目。“相關設計圖”文件夾內每張圖的命名要反映圖的具體內容，用具體的系統名稱或設備名稱命名。轉換格式后的文件夾命名為“轉換后圖形”。相關說明可用記事本填寫，內容應包含所提交的設計結果內容說明。5）提交電子文檔Email:wangaijun@六、設計進度1）寒假放假前一周，開學提前一周，收集資料、閱讀并綜述文獻、開題報告；1?7周，熱力計算；8?10周，繪圖；11?12周，編寫設計說明書（或論文）；13周，打印說明書及圖紙，制作幻燈片；14周，答辯。七、主要參考書目：[1]朱國楨，徐洋編著.循環流化床鍋爐設計與計算.清華大學出版社，2004[2]林宗虎，魏敦叔等編著.循環流化床鍋爐.化學工業出版社，2004[3]趙翔，任有中合編.鍋爐課程設計.水利電力出版社[41樊泉桂，閻維平編.鍋爐原理，中國電力出版社，2003[5]屈衛東，楊建華等編.循環流化床鍋爐設備及運行，河南科學技術出版社，2001[6]呂俊復，張建勝等編.循環流化床鍋爐運行與檢修，中國水利水電出版社，2003[71黨黎軍編.循環流化床鍋爐的啟動調試與安全運行，中國電力出版社，2001

[8]鍋爐機組熱力計算標準.機械工業出版社華北水利水電學院本科生畢業設計（論文）開題報告2010年6月7日學生姓名莫觀貴學號200606528專業熱能與動力工程題目名稱220T/HCFB鍋爐設計（生物質）課題來源模 擬要內容我國是一個資源大國又是一個資源消耗大國，煤炭消費占一次能源消費的比例高達75%。而且，即使到本世紀中葉，我國一次能源的供應仍將以煤炭為主，屆時煤炭消費仍將占一次能源消費的50%以上。由此帶來的環境問題也日益嚴重，因此，發展高效潔凈的潔凈煤燃燒技術已成為我國未來能源發展戰略的重中之重。20世紀70、80年代，循環流化床鍋爐異軍突起，在鼓泡流化床基礎上發展起來的循環流化床鍋爐，吸收了鼓泡流化床和煤粉爐的優點，又摒棄了鼓泡流化床燃燒效率低、難于大型化等不足，循環流化床鍋爐的熱效率比常規煤粉爐高，但是由于采用低溫分級燃燒和向爐膛內加入石灰石，在燃燒過程中可方便地脫除含硫燃料產生的S02,并抑制NOx生成量，使其具有高效低污染、燃料適應性廣等突出特點。循環流化床鍋爐就是以最經濟的方式解決了能源供應和環境保護兩大難題，是當前公認的燃煤技術的重大創新，受到世界各國的普遍重視。由于使用的是純生物質燃料，不燒煤所以其給料方式，過程也不一樣。由于工程燃料特性不一樣，對不同燃料采用不同的給料方式：A.對整包燃料，主要采用橋式抓斗起重機對破碎機料斗進行給料，也可以采用輪胎式抓斗給料、桔稈抓草機、裝載機等機對破碎機料斗進行給料。B.對于成品料給料方式有兩種，一種是通過裝載機和桔稈抓草機向汽車卸車溝進行給料，另外一種是可以通過輪胎式抓斗起重機給料向汽車卸車溝進行給料。給料機將破碎后的合格的燃料送入爐膛燃燒。由于使用的是生物質燃料所以不需要脫硫，爐膛溫度可以維持在850?900C之間。循環流化床鍋爐與普通鍋爐最大是存在不同在兩個循環：爐膛內較大的顆粒在向上運動的過程中發生碰撞、團聚，形成大顆粒沿著邊壁向下運動，形成“內循環”；未燃盡的顆粒隨煙氣流出爐膛，在旋風分離器內被分離，分離出的顆粒可以直接返回爐膛也可以經外置式換熱器EHE后進入爐膛，再次參與燃燒，形成物料的''外循環二由旋風分離器分離出的煙氣則被引入尾部煙道，經布置在其中的過熱器、省煤器、空氣預熱器冷卻后進入除塵器除塵，通過引風機排入煙囪，進入大氣。循環流化床鍋爐與其他鍋爐相比，具有以下優點：1）可燃用的燃料范圍廣，燃料適應性好；2）在燃燒過程中可以實現脫硫，脫硫效果好；3）爐膛界面熱負荷高，利于向大型化發展；4）灰渣活性好，便于綜合利用，提高經濟性；5）氮氧化物排放濃度低，環境污染小。本次畢業設計的題目是對220T/HCFB鍋爐進行整體設計。主要就循環流化床鍋爐對燃料的使用、無脫硫工況下排放物的成分及體積的計算。然后對爐膛及尾部受熱面進行合理的結構布置，并對汽冷旋風分離器的結構及其相應的煙氣、空氣流動阻力等內容進行設計計算。本次設計的主要內容具體有：.鍋爐傳熱計算：循環流化床鍋爐的灰循環倍率不僅影響燃燒，而且影響傳熱。爐膛及尾部受熱面的傳熱系數是其熱力計算的關鍵數據，因此本部分將對爐膛膜式水冷壁和汽冷屏的傳熱系數進行計算，并確定出對流過熱器、省煤器、空氣預熱器的傳熱面積及其傳熱系數。.鍋爐結構計算：循環流化床鍋爐由燃燒系統和受熱面組成，燃燒系統的設計主要有爐膛、尾部受熱面、分離器和回料器等部分的設計與布置。尾部受熱面的設計包括過熱器、省煤器以及空氣預熱器的布置方式及結構尺寸的設計計算。.鍋爐熱力計算：鍋爐計算中的熱力計算部分是比較重要的步驟，首先需要進行鍋爐機組的熱平衡及燃料消耗量的計算，在此基礎上進行爐膛及尾部受熱面的熱力計算。

在完成上述部分的計算后，根據煤種對CFB鍋爐所需要的風機進行選擇，并對風煙系統進行校核、調整。在初步計算成立后對數據進行修正，并計算誤差。在核對無誤后進行圖紙的繪制：包括鍋爐本題結構圖、工質流程系統圖以及旋風分離器結構圖的CAD制圖。通過一周的搜集整理資料，我對循環流化床鍋爐的設計與計算有了更深入全面的認識后，現初步擬定設計及計算步驟如下：.結構及其傳熱系數的設計1）爐膛內受熱面積的計算：爐膛的受熱面主要包括膜式水冷壁、汽冷屏，根據二者工作條件的不同，適當選取管材及管子規格，初步布置出所需受熱面的大小，并在此基礎選取合適的參數計算，分別計算出水冷壁和汽冷屏的傳熱系數。待熱力計算完成后，再進行校核。采取的主要

技術路線或

方法采取的主要

技術路線或

方法3）汽冷旋風分離器的結構設計：根據煙氣速度的推薦值確定分離器各進出口煙道、筒體、導渦管及豎管的尺寸大小、4）回料器的設計：U型回料器的組件主要有：密封腿、回料器本體和返料腿。其計算內容有：回料器各部件的結構尺寸以及回料器風室壓力、配風裝置阻力的計算。5）爐膛風室壓力的計算：首先可根據床料高度及其堆積密度確定爐膛配風裝置上的壓力，然后由一、二次風比布置風帽的結構尺寸及數量，求出爐膛配風裝置上的阻力，二者之和即為所求爐膛風室壓力。.熱力計算1）燃料消耗量的計算：首先確定鍋爐機組的各項熱損失，在熱平衡的基礎上計算鍋爐的熱效率、額定符合下所需要的燃料的消耗量。2）爐膛熱力計算：根據爐膛燃燒產物熱平衡方程式和傳熱方程式確定鍋爐受熱面內工質的吸熱量以及單位燃料向工質和循環灰傳遞的熱量。3）受熱面的熱力計算：該部分包括對流過熱器、省煤器以及空氣預熱器三部分，在設計過程中需查閱相關資料（如蒸汽特性表，煙氣側和蒸汽側放熱系數曲線圖等），選擇適當的參數通過綜合計算確定出各受熱面總的傳熱系數K以及對流輻射的吸熱量，確定計算誤差范圍在2%以內，如不能滿足，重新布置受熱面進行計算。.校核看鍋爐本體的結構設計是否合理，風機的選用是否恰當，并進行熱力計算數據的修正以及排煙溫度、熱空氣溫度、熱平衡計算誤差的校核，校核后匯總熱力計算結果。.繪制圖紙包括鍋爐本題結構圖、工質流程系統圖以及旋風分離器結構圖，采用CAD制圖。預期的成果及形式提交的成果：1）開題報告一份2）說明書和計算書1套3）圖紙一套4）與設計相關外文資料與譯文5）所參考的主要書目時間安排1）寒假放假前一周，開學提前一周，收集資料、閱讀并綜述文獻、開題報告；1?7周，熱力計算；8~10周，繪圖；11?12周，編寫設計說明書（或論文）；13周，打印說明書及圖紙，制作幻燈片：14周，答辯。指導教師意見同意簽名:年月日主要參考文獻：rn廣東粵電湛江生物質發電項目（2*5omw）工程初步設計。廣西電力工業勘察設計研究院，2009[2]劉德昌，陳漢平，張世紅，赫俏等編著.循環流化床鍋爐運行及事故處理。中國電力出版社，2005⑶朱國楨，徐洋編著.循環流化床鍋爐設計與計算.清華大學出版社，2004[4]林宗虎，魏敦松等編著.循環流化床鍋爐.化學工業出版社，2004[5]趙翔，任有中合編.鍋爐課程設計.水利電力出版社，2001備注[6]樊泉桂，閻維平編.鍋爐原理，中國電力出版社，2003備注[7]屈衛東，楊建華等編.循環流化床鍋爐設備及運行，河南科學技術出版社，2001（81呂俊復，張建勝等編.循環流化床鍋爐運行與檢修，中國水利水電出版社，200319J黨黎軍編.循環流化床鍋爐的啟動調試與安全運行，中國電力出版社，2001[10]鍋爐機組熱力計算標準.機械工業出版社[11]岑可法，程東鳴等著.循環流化床鍋爐鍋爐理論設計與運行.中國電力出版社，1997摘要我國是一個資源大國又是一個資源消耗大國！隨著經濟社會的發展，為了滿足人們日益增長的物質文化需求，為了早日建成小康社會，充足的能源供給是必不可少的。目前，我國的能源結構中，沒在一次能源結構中越占75%（隨著技術和新能源的興起這一比例有所下降，但仍處于主導地位）。煤燃燒帶來的嚴重污染使我們付出了沉重的環境和經濟代價，甚至危及了后代的發展前景。循環流化床燃燒技術具有高效、低污染的特點，還具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、負荷調節比大和負荷調節快等突出優點，近年來在我國的到了迅速的發展，結合我國國情發展循環流化床鍋爐具有極其重大的意義。本次設計題目為220T/H循環流化床燃燒鍋爐。本鍋爐設計所使用的燃料為純生物質,其構成為70%甘蔗葉+15%樹皮+15%其他；本介紹了循環流化床鍋爐對燃料的要求、鍋爐的性能預計、灰循環倍率和循環灰熔在燃燒產物熱平衡方程式中的作用、非脫硫工況下的物質平衡與熱平衡、爐膛及外置式熱交換器傳熱系數的計算方法，介紹了有關循環流化床鍋爐爐膛、氣冷旋風分離器以及熱力計算過程和相應的煙、空氣阻力計算方法等。關鍵詞：循環流化床鍋爐生物質分離器AbstractChinaisacountrywithextensiveresourcesisaresource-consumingcountries!Withtheeconomicandsocialdevelopment,inordertomeetthegrowingmaterialandculturalneeds,inordertoearlycompletionofthewell-offsociety,adequateenergysupplyisessential.Atpresent,China'senergystructure,notanenergystructureinChinaandVietnamaccountedfor75%(withtheriseofnewenergytechnologiesandthisproportiondecreased,butstilldominant).Theseriouspollutioncausedbycoalcombustionsothatwepaidaheavyenvironmentalandeconomiccosts,andevenendangertheprospectsoffuturegenerations.Circulatingfluidizedbedcombustiontechnologywithhighefficiency,lowpollutionfeatures,alsohaswideadaptabilityoffuelcombustion,highefficiency,lowemissionsofnitrogenoxides,loadregulationandloadregulationthanlargerapidandotheradvantages,inrecentyearsinChinatotherapiddevelopment,thedevelopmentsituationofChinacirculatingfluidizedbedboilerhasgreatsignificance.Thedesignentitled220T/Hcirculatingfluidizedbedcombustionboiler.Theboilerdesignusedforthepurebiomassfuels,whichconstitute70%ofthesugarcaneleaves+15%+15%Otherbark.Thisintroducesthecirculatingfluidizedbedboilerfuelrequirements,expectedperformanceoftheboiler,ashgraycyclerateandcycleinthecombustionproductsenthalpyheatbalanceequationtheroleof,Non-desulfurizationconditionofmassbalanceandheatbalance,andtheexternalheatexchangerfurnaceheattransfercoefficientcalculationmethod,introducedthecirculatingfluidizedbedboilerfurnace,Cycloneair-cooledandthermalcalculationprocessandthecorrespondingsmoke,airresistancecalculationmethods.Keywords:circulatingfluidizedbedboilerbiomassseparator.目錄TOC\o"1-5"\h\z前言 17\o"CurrentDocument"設計說明書 18\o"CurrentDocument"一、文字說明部分 18\o"CurrentDocument".燃料 18\o"CurrentDocument".鍋爐性能預計 19\o"CurrentDocument".灰平衡與灰循環倍率 19\o"CurrentDocument"循環流化床鍋爐處于最佳燃燒工況時的灰循環倍率 20\o"CurrentDocument".物質平衡與熱平衡 20\o"CurrentDocument"可支配熱量 20\o"CurrentDocument"入爐的燃料灰量 20\o"CurrentDocument"飛灰份額 20\o"CurrentDocument"燃燒的理論空氣量 21\o"CurrentDocument"理論水蒸氣體積 21\o"CurrentDocument".燃燒產物熱平衡方程式 21\o"CurrentDocument"循環灰量 22\o"CurrentDocument"爐膛進口循環灰焰 22\o"CurrentDocument"爐膛循環灰焰增 22\o"CurrentDocument"爐膛有效放熱量 23\o"CurrentDocument"爐膛放熱份額 23\o"CurrentDocument"煙氣的焰增 23\o"CurrentDocument"折算成1kg燃料的分離器循環灰焰增 24\o"CurrentDocument"分離器放熱份額 24\o"CurrentDocument"爐膛出口過量空氣系數 25\o"CurrentDocument".爐膛及EHE的傳熱系數 25\o"CurrentDocument"循環流化床輻射放熱系數 25\o"CurrentDocument"爐膛膜式水冷壁傳熱系數 26\o"CurrentDocument"水冷管外壁溫度和管內壁溫度 26\o"CurrentDocument"流化床總放熱系數： 26\o"CurrentDocument"床密相區對水冷管或汽冷管的傳熱系數 26\o"CurrentDocument"水冷管外壁壁溫 27\o"CurrentDocument"鰭端溫差 27\o"CurrentDocument"床密相區對鰭片的傳熱系數 27\o"CurrentDocument".循環流化床鍋爐機組熱力計算 27\o"CurrentDocument"排煙熱損失 28\o"CurrentDocument"固體未完全燃燒熱損失 28\o"CurrentDocument"保溫系數 29\o"CurrentDocument"灰渣物理熱損失 29\o"CurrentDocument"鍋爐機組熱效率 29\o"CurrentDocument"鍋爐機組有效利用熱量 29\o"CurrentDocument"鍋爐機組當量燃燒消耗量 30\o"CurrentDocument"計算燃料消耗量 30\o"CurrentDocument"燃料消耗量 30\o"CurrentDocument"爐膛燃燒產物熱平衡方程式和傳熱方程式 30\o"CurrentDocument".爐膛 31\o"CurrentDocument"回料器風室壓力 31\o"CurrentDocument".風、煙系統 31\o"CurrentDocument"煙氣在標準狀態下的灰濃度 32\o"CurrentDocument"實際會濃度 32\o"CurrentDocument"煙氣質量 32\o"CurrentDocument"標準狀態下的密度 33\o"CurrentDocument"實際密度 33\o"CurrentDocument"煙氣加速突變損失 33\o"CurrentDocument"灰粒加速突變損失 34\o"CurrentDocument"進口煙道本體阻力 34\o"CurrentDocument"煙氣加速漸變損失 35\o"CurrentDocument"灰粒加速漸變損失 35\o"CurrentDocument"筒體摩擦阻力 35\o"CurrentDocument"煙氣返程阻力 36\o"CurrentDocument"煙氣壓縮損失 36\o"CurrentDocument"煙氣擴張損失： 37\o"CurrentDocument"導渦管煙氣沿程阻力： 37\o"CurrentDocument"平面彎頭阻力損失： 38\o"CurrentDocument"出口煙道煙氣擴張損失： 38\o"CurrentDocument".尾部受熱面 38\o"CurrentDocument"過熱器 38\o"CurrentDocument"省煤器 39省煤器的作用 39省煤器的結構 39省煤器的布置 39省煤器中的水速 40省煤器出口水溫的選擇 41\o"CurrentDocument"空氣預熱器 41\o"CurrentDocument".總結 42\o"CurrentDocument"二、數據匯總部分 43\o"CurrentDocument".計算結果匯總 43\o"CurrentDocument"基本數據 43設計燃料（生物質） 43\o"CurrentDocument"燃燒計算 44燃燒計算 44煙氣體積計算 44\o"CurrentDocument"220t/hCFB鍋爐熱力計算 45鍋爐設計參數 45鍋爐熱平衡及燃料燃燒方式 45爐膛膜式水冷壁傳熱系數 47爐膛汽冷屏傳熱系數計算 49\o"CurrentDocument"結構計算 51\o"CurrentDocument"爐膛膜式水冷壁計算受熱面積： 51爐膛汽冷屏計算受熱面積 53爐膛汽冷屏計算受熱面積 53\o"CurrentDocument"熱力計算 54爐膛熱力計算 54汽冷旋風分離器熱力計算 57\o"CurrentDocument"220t/hCFB旋風分離器煙氣阻力計算 60基本數據 60進口煙道入口阻力 60\o"CurrentDocument"爐膛風室壓力Pr%計算 671271爐膛配風裝置上壓力計算 6712.7.2爐膛配風裝置阻力即尸計算 68\o"CurrentDocument"回料器設計計算 70結構尺寸計算 70回料器風室壓力八計算 71回料器配風裝置阻力計算 72\o"CurrentDocument"對流受熱面設計計算 769.1高溫過熱器的結構和熱力計算 769.2低溫過熱器的結構和熱力計算 79主省煤器結構設計 82省煤器結構尺寸計算 84省煤器熱力計算 85空預器的校核計算 87\o"CurrentDocument"鍋爐熱平衡計算誤差校核 89.熱力計算結果匯總 89\o"CurrentDocument"文獻閱讀及譯文 90文獻閱讀 90PulverizedCoalCombustionandNOxEmissionsinHighTemperatureAirFromCirculatingFluidizedBed 90譯文 98煤粉在循環流化床高溫空氣下的燃燒與NOx排放 98\o"CurrentDocument"原文 104\o"CurrentDocument"參考文獻 111附錄 112、八—

刖S長期以來，我國一次能源消費的比例中煤炭消費一直保持在很高的水平達75%以上，但我國的煤炭消費狀況是：環境污染嚴重且用能效率較低。而且,即使到本世紀中葉，我國一次能源的供應仍將以煤炭為主，屆時煤炭消費仍將占一次能源消費的50%以上。因此，發展高效潔凈的潔凈煤燃燒技術已成為我國未來能源發展戰略的重中之重。這將是關系到我國發展前景的大事，近年來世人極度關注氣候變暖問題，然而發達國家出于私利并不想承擔相應的環境責任，這也是為什么2009年的歌本哈更氣候大會進展艱辛的原因。事實證明對發達國家抱有幻想是一個悲劇，因此我們要掌握清潔能源的核心技術，才不會受制于人。循環流化床燃燒技術是目前已基本實現大型化和商業化的清潔煤燃燒技術。由于具有燃燒效率高、污染小、燃料適應性好、負荷調節范圍大等優點，在世界各主要工業國家得到大力發展和推廣應用。在我國循環流化床鍋爐發展的也很快目前容量已達到300MW(1025t/h)的循環流化床鍋爐發電廠正在興建中,國內的用戶市場正以幾何數量級增長。循環流化床鍋爐的熱效率比常規煤粉爐高，但是由于采用低溫分級燃燒和向爐膛內加入石灰石，在燃燒過程中可方便地脫除含硫燃料產生的S02,并抑制NOx生成量，使其具有高效低污染、燃料適應性廣等突出特點。所以綜合現狀及未來的能源問題，流化床燃燒技術在電力工業及工業鍋爐等方面將得到更廣的應用。它具有能燃用劣質燃料，能實現經濟的床內脫硫等優點，是高效，低污染利用煤炭資源的新技術。本次設計的循環流化床鍋爐完全以生物質作為燃料，燃料來源是以電廠周邊半徑60公里范圍內的農林生產和木材加工廢棄物作為燃料，因此更具有環保優點。以分離器的形式和整體布置為標準，循環床燃燒技術已經歷了三代的發展，設計者認為第三代冷卻型緊湊布置的循環床燃燒技術是未來的發展方向。采用第三代技術的循環流化床鍋爐除了具有常規循環流化床鍋爐的優點外，還具有結構緊湊、占地面積小、鋼耗量小、制造成本低、分離器內無磨損等突出優點，因此第三代冷卻型循環流化床鍋爐將成為燃燒技術發展的主流，并且在大型化方面將發揮其優勢。是當前國際上開發研究清潔燃煤新技術的最活躍的課題之一。作為熱能動力工程專業畢業生，參與此項課題設計，任務之重，責任之大，深有體會但同時更加倍感榮幸。本設計對燃煤循環流化床鍋爐的工作原理、設計方法、設計計算、流動特性和傳熱傳質特性作了簡明扼要的論述和介紹。最后，還對其發展現狀和前景作了探討和展望。設計說明書一、文字說明部分.燃料本設計所使用的燃料使當地產量巨大的甘蔗葉樹皮和其他可燃的廢棄木材、稻草、樹根等。本工程可利用的燃料種類較多，燃料可收集量不同，燃料的手機具有一定的季節性,且生物質燃料含水率的變化較大。為控制入爐燃料的品質，保證機組安全穩定的運行，鍋爐設計時燃料按以下原則進行組合：70%甘蔗葉+15%樹皮+15%其他。循環流化床鍋爐燃料，床料尺寸，都是重要的運行參數，直接影響燃料的利用以及大氣污染物的排放濃度。與煤粉鍋爐對煤粉細度有要求一樣，循環流化床鍋爐對燃料的顆粒尺寸也有一定的要求。只有達到這些要求，循環流化床鍋爐才能安全，經濟和可靠的運行。在循環流化床鍋爐中，由爐膛、分離器和回料器等組成的灰循環系統，目前還沒有有效手段對床料進行在線取樣和測量。只有當鍋爐停運后，才能取得有代表性的床料樣。循環流化床鍋爐床料顆粒尺寸分布曲線，與燃料顆粒分布曲線，爐膛流化速度，燃料的爆裂度和分離器對各種粒度的顆粒的分離效率等有關。在鼓泡流化床鍋爐中，為了降低飛灰含碳量和飛灰份額，曾認為在給煤中應加大粗顆粒份額，以減少固體未完全燃燒熱損失。但這個觀點對循環流化床鍋爐是不適用的。循環流化床鍋爐給料顆粒尺寸分布，不僅影響燃燒，而且影響傳熱。在鍋爐設計時，不可輕視這個問題。.鍋爐性能預計由于使用生物質燃料所以鍋爐的硫化物排放量會大大減少。設計循環流化床鍋爐時，需預估各種大氣污染物的排放濃度，以體現鍋爐性能。但至今為止，尚沒有合適的標準和導則可供參考。唯一可行的是，根據燃料特性，參照試驗機組的數據庫和商業機組的運行經驗，對將要設計的鍋爐性能做出估算，以確定各種大氣污染物的排放濃度。對未達標的鍋爐，需采取適當措施，使其達到鍋爐大氣污染物排放標準。.灰平衡與灰循環倍率循環流化床鍋爐中，進入爐膛的燃料燃燒成灰，一部分從爐膛底部（床）排出，稱為底灰。一部分飛出爐膛，進入分離器，其中小于切割粒徑49的灰飛出分離器，進入尾部煙道，飛離鍋爐，成為飛灰；而大于切割粒徑［四的灰，被分離器分離下來，經回料器返回爐膛再燃燒，稱為循環灰。應當指出：由于燃燒，粒子間碰撞和磨損，以及粒子與分離器壁面之間的磨損，使大的灰粒在逐漸減小，當小于切割粒徑d9y時，這部分循環灰又成為飛灰。由于循環灰量隨時在變化，增加了確定各部分灰的份額的難度。雖然如此，當循環流化床鍋爐運行穩定后，在某一時間段內，即灰達到平衡時，還是可以確定各部分灰的份額的，并可由此計算循環灰焰和煙氣中飛灰濃度。必須指出，灰循環倍率不是認為選取的，它主要取決于分離器效率和飛灰份額。循環流化床鍋爐處于最佳燃燒工況時的灰循環倍率.物質平衡與熱平衡鍋爐燃燒時爐膛內的熱量分配，除了燃料的低位發熱量外，還有燃料所含水分的吸熱量，計算時需把燃料燃燒放出的熱量和水分吸收的熱量進行加權平均。可支配熱量Qar=Q" <4-1)式中：Qar——可支配熱量，kJIkg； 受到基低位發熱量，kj/kg.入爐的燃料灰量AFc=^~(kg/kg) (4-2)c100式中：A“——燃料收到基灰分；飛灰份額(4-3)式中：式中：a飛灰份額，%;燃燒的理論空氣量V0=0.0889(C“+0.375S〃)+0.265”“,-0.03330“ (4-4)式中：V0——理論空氣量，m3/kg；Ca收到基碳含量；.收到基硫含量；Ha收到基氫含量；。,收到基氧含量.4.5理論水蒸氣體積%=0.111Har+0.0124A/ar+0.0161V0 (4-5)式中：V；20——當量理論水蒸氣體積，m"kg；Mar——燃料中的水分，%;Har——燃料中的氫，%;V0——理論空氣量，m3/kg；5.燃燒產物熱平衡方程式當燃料及其燃燒所需的空氣進入爐膛發生燃燒后，含碳灰粒飛出爐膛，大于分離切割粒徑慮9的顆粒被分離器捕集，經回料器返回爐膛燃燒，而小于分離切割粒徑4的的顆粒飛入尾部煙道，成為鍋爐飛灰。對循環流化床鍋爐而言，大部分灰不是一、二次而是多次反復通過爐膛、分離器或外置式熱交換器(EHE)及回料器，這部分灰稱為循環灰。循環灰量B，=ag (5-1)式中：旦——循環灰量，kg/h;B——計算燃料消耗量，kg/h;A,r——燃料收到基灰份，爐膛進口循環灰熔/；￡=(l-n)/；z+<￡ (5-2)式中：I'ZE——爐膛進口循環灰焰，kjlkg.n 進入EHE的循環灰分額；Im2——進口爐膛循環灰焰增，kJ1kg-,lmE——EHE出口循環灰焰，kJ1kg.爐膛循環灰姑增= (5-3)Bi式中：MmZ——爐膛循環灰焰增，kJ/kg；Bs 循環灰量,kg/h,見式(5—1)嗎——計算燃料消耗量，kg/h；/：.——爐膛出口循環灰焰，燈/依，根據其灰溫，即爐膛出口煙溫外

rZE——爐膛進口循環灰焰，心■/依，見式(5—2)爐膛有效放熱量(5-4)(5-4)式中：Qf——爐膛有效放熱量，kJ/kg：Q.3r——燃料收到基低位發熱量，kJ1kg；/，%，％一分別為鍋爐機組可燃氣體未完全燃燒熱損失，固體未完全燃燒熱損失和灰渣物理熱損失，％——爐膛進口過量空氣系數：/；,——爐膛進口熱空氣焰，kJ1kg-,a'z——回料器進口過量空氣系數；%——EHE進口過量空氣系數；——冷空氣焰，kJ/kg；爐膛放熱份額X=l—x (5-5)煙氣的燃增XF=*_【m (5-6)式中：——分離器煙氣焰增，kJ/kg；I二——爐膛出口煙熔，kJ/kg；laF一一分離器理論煙焰，kJ/kg-.

5.7折算成1kg燃料的分離器循環灰燃增人=割心-&） （5-7）Bi式中：——分離器循環灰焰增，kJ1kg；IaZ——分離器理論循環灰焰，心/依；根底6-1所推薦的查表8-2中的灰焰;——爐膛出口循環灰燃，好/依，根據其灰溫，即爐膛出口煙溫球.B、 循環灰量，kg/h,見式（5—1）B.——計算燃料消耗量，kg/h.分離器放熱份額(5-8)(5-9)(5-10)_卜1f+'【FZ_△】F,NFZ_丫>丫

人 人c(5-8)(5-9)(5-10)Q；：Q：0：△IfXF=--0；X -式中：尤——分離器放熱份額；Nf——分離器煙氣焰增，kJ1kg；Hz一分離器循環灰焰增，kJ/kg;Q"；——爐膛有效放熱量，kj/kg,見式（5-4）Xf——分離器煙氣焰增份額；xF7——分離器循環灰焰增份額；爐膛出口過量空氣系數a：=*+a'z+a'E (571)式中：%——爐膛出口過量空氣系數；——爐膛進口過量空氣系數；區一回料器進口過量空氣系數；a'E——EHE進口過量空氣系數；.爐膛及EHE的傳熱系數EHE的傳熱系數是其熱力計算的關鍵數據。爐膛計算受熱面積是由傳熱周界來確定的。根據不同的傳熱周界，會得出不同的計算受熱面積，由此測得的傳熱系數也有所不同。因此，在進行爐膛傳熱計算的計算受熱面積”；，由此測得的傳熱系數K，”也有所不同。因此，在進行爐膛傳熱計算時，首先要確定其計算受熱面積循環流化床鍋爐的灰循環倍率不僅影響燃燒，而且影響傳熱、爐膛及EHE。表7-1爐膛各區域各種形式受熱面積折算系數名稱￡4數值0.0751.00.5770.043循環流化床輻射放熱系數ah=a{)a(T；+T^(TR+Tw) (6T)式中：%——循環流化床輻射放熱系數，kJ/(m2-h-℃)；%——斯忒藩-玻耳茲曼常數，2.077xIO_7V/(/n2./C4)；

-吸收率；,床溫-吸收率；,床溫，K;Tw——爐膛膜式水冷壁絕對溫度，K；爐膛膜式水冷壁傳熱系數K +K第8. (6一2)S+%式中：K管——流化床密相區對水冷壁的傳熱系數，U/(m2-h-℃);K鰭——流化床密相區對鰭片的傳熱系數，kJ/(m2-/!?℃)；S——水冷管的傳熱周界，m；B鮮——鰭片的傳熱周界；水冷管外壁溫度和管內壁溫度In-1-TOC\o"1-5"\h\z%=K管4-^-+—5—(4-")+〃 (6-3)2Xa2d2K竺/1，W2= (%-%)+4 (6-4)流化床總放熱系數：a=akah (6-5)床密相區對水冷管或汽冷管的傳熱系數(6-6)水冷管外壁壁溫,由In—(6-7)=Kd[2(%-)+%(6-7)鰭端溫差e7 2 一」_=用2 'emh+e-mhe”h+「cosh(mh)(6-8)2(6-8)床密相區對鰭片的傳熱系數(6-9)a(%Tw)(6-9).循環流化床鍋爐機組熱力計算熱力計算的目的是設計一臺“安全、經濟、穩定”的鍋爐J或是較核一臺已投運鍋爐的經濟性和安全性。設計循環流化床鍋爐時，所作的熱力計算的程序如下：(1)燃料燃燒計算(2)鍋爐機組熱平衡計算(3)爐膛的布置及熱力計算(4)過熱器的布置及熱力計算(5)汽水測及煙氣測的熱平衡計算(6)省煤器的布置及熱力計算(7)空氣預熱器的布置及熱力計算(8)匯總排煙熱損失%=(〃-JX幻X(100_g4)/0100% <7-1)式中：0V——在相應的過量空氣系數%),和排煙溫度為，狀況下的排煙焰，kJIkg；C——冷空氣焰，kJ1kg；Q\——鍋爐可支配熱量，kJIkg；表7-1%推薦值燃料%(%)燃料%(%)石油焦0.02次煙煤0.03無煙煤0.05褐煤0煙煤0.04木材0.02固體未完全燃燒熱損失%=[%xcd/(100一g)+叫X勺/(100-Cf)]X33727xAjQjx100% (7-2)式中：q,——固體未完全燃燒熱損失，%;ad——底灰份額；Cd——底灰含碳量，%；af 飛灰份額；Cf——飛灰含碳量；Q；——鍋爐可支配熱量，kJ1kg-,保溫系數0QJQ：1 %0+2-(0+。5西― %+%表7-2灰焰，溫度/℃1002003004005006007008009001000灰烯kJ/kg81169264360458560662767875984灰渣物理熱損失%=2/2"100% （7-4）式中：/。6 灰渣物理熱（量）損失，%或kJ/kg；jQ；——鍋爐可支配熱量，kJ1kg-,鍋爐機組熱效率Zo=100-Zq （7-5）鍋爐機組有效利用熱量Qka=D幽 -i's）+Dlw{ibh-igs） （7-6）式中：Qkt,——鍋爐機組有效利用熱量，kJ/h；口幽——鍋爐機組所產生的過熱蒸汽量，kg/h,通常等于鍋爐機組的最大連續蒸發量Dmcr；q——過熱器出口焰，kJikg；igs——鍋爐機組入口處給水烯，kJIkg；Dpw——鍋爐排污水流量，kg/h；

bh飽和水焰，bh飽和水焰，kg/h；鍋爐機組當量燃燒消耗量%=演尸100TOC\o"1-5"\h\zWka （7-7）計算燃料消耗量_Bp勺-100 （7-8）100-夕4燃料消耗量B-則也100-g4 （7-9）式中：B」——計算燃料消耗量，kg/h；B 燃料消耗量，kg/h；Bn——當量燃料消耗量，kgth-,爐膛燃燒產物熱平衡方程式和傳熱方程式。"夕XQ；：—（心-7）整-匕 （7-10）（K""+K.物一%）+/引伍：，Q"'= 乙（7-11）嗎式中：Q：——1kg燃料燃燒產物向爐膛受熱面內工質和循環灰傳遞的熱量，kJ/kg；Q：——爐膛受熱面內工質的吸熱量，kJIkg；

表7-3火焰發光性系數加值火焰種類m火焰種類m不發光煤氣火焰0發光的煤氣火焰0.2燃燒無煙煤及貧煤0燃燒高揮發分煤0.4.爐膛任何一臺循環流化床鍋爐的安全，高效運行，與爐膛的設計和布置關系極大。循環流化床鍋爐爐膛四周為膜式水冷壁結構，它由光管和鰭片焊接而成。光管外徑常用051mm或060mm,光管厚度至少為4mm。鰭片寬度x厚度常用20mmx6"nn或44mmx6加加。回料器風室壓力psN(5?6)p后+一9.80665。(“spr-"卬) (8-1).風、煙系統循環流化床鍋爐大多采用平衡通風。它由送、引風系統組成，平衡點（零壓點）位于爐膛出口，運行值控制在土20Pao送、引風機所需的容量（風量和風壓），通常由設計煤種確定，并考慮一定的裕度。表9-1￡和二值阻力系數R>5xl03e\>7xl030.5小孔水平1.95小孔下傾15°?20°1.65煙氣在標準狀態下的灰濃度(9~1)o_A/.一知)(9~1)UL 100匕式中：":——標準狀態下的灰濃度，Kg/m3.A”——燃料收到基灰分，%;明——灰循環倍率，在分離器渦管入口之前，%=0;af——飛灰份額;V,.——1Kg燃料產生的煙氣量，/Kg,見燃料燃燒產物計算。實際會濃度(9-2)2734。(9-2)273+%式中：/J, 實際灰濃度，Kg/"/；ec——煙氣溫度，°c,本設計中取%=(%+/)/2,

其中/、/分別是煙氣進出口溫度；煙氣質量AGr=1-^+1.306aV° (9-3)g100式中：Gg——煙氣質量，Kg/Kg；a——過量空氣系數，見燃料燃燒產物計算；V0——理論空氣量，nr，iKg,見燃料燃燒產物計算。標準狀態下的密度(9-4)o_Gg(9-4)七一7

y實際密度(9-5)2737°rc= —(9-5)G273+%式中：rc°——煙氣標準狀態下的密度，KgIm3,rG——煙氣實際密度，KgIm3-,煙氣加速突變損失TOC\o"1-5"\h\z"。"=?[02(1+左)一。"2Mp (9-6)a,k=0.5-0.375r (9-7)A勺=1.375-0.15614 (9-8)式中：如族——煙氣加速突變損失，尸力——煙氣入口速度，m/s,見鍋爐熱力計算；”——煙氣出口速度，m」s；k——壓縮系數；冊——修正系數；A'——爐膛上部出口截面積，m2,A"—進口煙道入口截面積，62；

4——實際灰濃度，Kglm\見式（9-8）o(9-9)灰粒加速突變損失(9-9)2Pd-Nl3（8P-）式中：Appd——灰粒加速突變損失，Pa；co'P——灰粒入口速度，mis,（o'p^（o'.to；——灰粒出口速度，m/s,（o"p^co\進口煙道本體阻力(9-10)(9-11)(9-12). *L(9-10)(9-11)(9-12)“5=入豆丁（%%+4）4=/ （21g幺+1.14）2K,2117bd'=-Jhz+b式中："g,一進口煙道（直段）延程阻力，Pa；久——阻力摩擦系數，進口煙道的Re>2000,處于阻力平方定律區內，力與Re無關；L——煙道長度，m,K——絕對粗糙度，機,由于是混凝土結構，本設計選取K=2.5X10-3；ds——（筒體入口）煙道水力半徑，”；hz——煙道高度，加；b——煙道寬度，加；co——煙氣速度，mis.煙氣加速漸變損失ApGj=-^-[<y"2(l+k)-a}'2]np (9-13)A")1=0.5-0.375— (9-14)A'式中：Ngz——煙氣加速漸變損失，Pa；k——壓縮系數；A'-煙道入口截面積，m2； 煙道出口截面積，m2o灰粒加速漸變損失2Pz="嚴(磯-磯) (9-15)式中：加心——灰粒加速漸變損失，Pa；4——實際灰濃度，Kglm\”——煙氣出口速度，mis,見鍋爐熱力計算；筒體摩擦阻力'(J%+4) (9-16)2= — (9-17)(21g生+1.14)2KM=6.013(l-e"064”) (9-18)式中：gc——筒體摩擦阻力，Pa；阻力摩擦系數，進口煙道的Re>2000,處于阻力平方定律區內，4與Re無關；Dc——筒體直徑，加；K——絕對粗糙度，機，由于是混凝土結構，本設計選取K=2.5X10-3；人一(筒體入口)煙道水力半徑，山，N,——煙氣旋轉圈數；啊——旋風分離器切向入口煙氣速度，m/s；Wj——計算速度，mis,在旋風分離器切向入口煙氣速度叫與導渦管煙氣速度叫二者之中取較大值。煙氣返程阻力^Pgf=~2T~nP (9T9)式中：Mgf一煙氣返程阻力，PJrG 煙氣實際密度，Kg//??；%——修正系數，見(1072，)。煙氣壓縮損失ApGV=苛【。「(1+女)-0c2]〃0 (9-20)n2k=0.5-0.375(9-21)D2c式中：Ngf一煙氣壓縮損失，Pa；k——壓縮系數；De——導渦管喉口直徑，加；

筒體直徑，”；D筒體直徑，”；明一一導渦管喉口煙氣速度，機6；上——筒體軸向煙氣速度，m/s。煙氣擴張損失：=當""'一叫2)〃「 (9-22)式中：2gvf一煙氣擴張損失，「Jwv——導渦管煙氣流速，m/s；〃——擴張系數；導渦管煙氣沿程阻力：△Pg"=Dv2nP (9-23)2二 (9-24)(21g——+1.14)"式中：Wg”一導渦管煙氣沿程阻力，PJDv——導渦管直徑，m：k——絕對粗糙度，加，由于是混凝土結構，本設計選取K=2.5X10-3：導渦管直段長度，加;導渦管直段長度，加;9.16平面彎頭阻力損失：叱=7誓3 <9-25)式中：2Gp 平面彎頭阻力，Pa:4——阻力系數；9.17出口煙道煙氣擴張損失：如如《〃(卬"--2)勺 <9-26)式中：Ngd——出口煙道煙氣擴張損失，；rG——煙氣實際密度，KgI；〃一煙氣入口速度，機/s,見鍋爐熱力計算；”——煙氣出口速度，mis,見鍋爐熱力計算；%——修正系數；n 擴張系數，本設計選取n=0.59o.尾部受熱面過熱器過熱器包括低溫過熱器和高溫過熱器，對流過熱器布置在對流煙道內，主要靠對流傳熱從煙氣中吸收熱量。根據煙氣與管內蒸汽的相對流向，鍋爐的對流受熱面可分為逆流和順流。對流過熱器基本由蛇形管排組成，根據布置方式，可分為垂直式和水平式兩種。垂直式一般布置在水平煙道中；而水平式一般布置在尾部煙道中。對流過熱器蛇形管的排列方式有順列和錯列兩種。在高溫煙區的過熱器一般都以順列方式布置，便于吹灰。在尾部豎井中的過熱器，為增強傳熱，一般采用錯列布置。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煙氣的熱量。(2)省煤器的采用提高了進入鍋筒的水溫，減少了鍋筒壁與給水之間的溫度差，從而使鍋筒熱應力降低，可提高鍋筒的壽命。省煤器的結構大容量、高參數鍋爐均采用鋼管式省煤器，它是由許多并列的無縫鋼管和進出口聯箱組成的。省煤器管用外徑為28~51加"的無縫鋼管彎制而成，材料一般為20G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,便于排出水中的氣體，防止管內金屬的局部氧腐蝕。煙氣一般由上而下流動，使煙氣與水逆向流動，增加傳熱溫差，提高傳熱溫度。省煤器管組采用錯列布置方式時，結構緊湊，傳熱效果好，且積灰減輕。采用順列布置時，便于吹灰，且管組懸吊簡單。省煤器的橫向節距’的大小，受煙氣流速、工質流速、受熱面堵灰、支吊等因素制約，一般取S=(2~3)d。管子縱向節距S2受彎頭部位管子彎曲半徑、結構緊湊性的制約。彎曲半徑越小，管外側管壁就越薄，強度降低，一般取S2>(1.5~2)J?省煤器的布置現代大型鍋爐常采用懸吊式省煤器。省煤器出口聯箱上的引出管即可懸吊省煤器，又可懸吊過熱器和再熱器。在省煤器的總管數決定以后，就可以決定省煤器管簇的橫向排數。由于省煤器常是錯列，并且總是兩排并聯排成，因此管子總數應該取奇數而不用偶數。因此可有:(10-1)然后即可確定的數值，這樣就可以根據它決定煙道的深度，它可以用下式決定：/?=[(?,-1)5,+2c] (10-2)式中：*管子橫向節距，mmc最外側管子中心線距爐墻的距離，mm,一般在時d=32mm，取c=50~60mm0在決定了b之后，即可計算煙氣的流通面積/(，/)。在尾部煙道的寬度為。時(一般取它大約等于爐膛寬度)，管子長度為/時(一般在煙道兩側留有50~60mm的間隙)，則煙氣流通面積：尸=ab—;(2〃1-l)/d (10-3)式中：d管子外徑，m。在決定了尸之后，即可根據煙氣容積、平均煙氣溫度求出煙氣流速：BV0w=jy(1H )(mis) (10-4)yF273如果b的數值太大或太小，煙氣流速將過低或過高，結構不合理，就應修改設計。在鍋爐容量大時，一般因省煤器管子數目太多，如果采用單側進水，常會使煙道深度過大而煙氣流速過低，此時可采用兩側進水、出水的方案常可使結構變得合理。另外在采用兩側進水時，可使管子長度縮短，對制造、支架及安裝上都有很大好處。在鍋爐容量小時則情況相反。每一級省煤器的管簇的厚度不宜過大，過大時檢修困難。一般在管子布置較密，，管簇厚度不宜超過；布置比較稀時，不宜超過1.5O在所需受熱面較多時，可將管簇排列成兩組，組間留空當，以備檢修。空當高度應達550~600加m。省煤器和空氣預熱器之間的空當要留出約800mm,以便檢修。鍋爐采用懸吊結構以后，把聯箱放在煙道中間用以吊掛或支架省煤器，常把省煤器管子布置的與爐膛后墻垂直。省煤器中的水速省煤器蛇形管中水流速度的大小，對管子金屬的溫度工況和管內腐蝕有一定的影響。對水平管子，當水的流速大于O.5m/s時，可以避免金屬發生局部氧腐蝕。如果省煤器管內達到沸騰狀態，則蛇形管中水流速度不低于1miso省煤器出口水溫的選擇對高壓以上鍋爐，省煤器均采用非沸騰式，即省煤器出口水溫有一定的欠熠值，避免省煤器中發生汽化。以保證省煤器管中的水流量分配均勻，提高水循環的安全性。對控制循環鍋爐，一般要求省煤器出口水溫欠溫60C。對直流鍋爐，省煤器出口水約需要380股/依的欠婚。空氣預熱器空氣預熱器是利用煙氣熱量來預熱空氣的。空氣預熱后再送如爐膛去參加燃燒，可以使燃料燃燒的更穩定、更快、更安全，可以提高燃燒效率。另外利用煙氣加熱空氣可以更好的降低排煙溫度，減少排煙熱損失，提高鍋爐效率。空氣預熱器主要有管式和回轉式兩種類型，為了制造運輸和安裝的方便，本設計中采用管式空氣預熱器。煙氣在管中縱向流動，空氣在管外橫流沖刷受熱面。用。40x1.5的有縫鋼管焊在兩端較厚的管板上制成。管子的排列從空氣側來說是錯列，1=1.5~1.75d (10-5)■=1~1.25d (10-6)空氣預熱器中的煙氣流速?一般在10~14m/s范圍里選取。煙氣流速過高則磨損太快，煙氣流速過低則堵灰。空氣流速?比煙氣流速低，即，例=(0.45~0.55)4。空氣預熱器中的煙氣與空氣流動的方向互相垂直，為交叉流動。由已知的空氣預熱器出入口煙溫、風溫、和它的吸熱量，按以下步驟設計：1)選定煙速嗎，決定管數〃：n=——少^—(1+-^―) 式中：0.785<>v 273 (io-7)Bj—計算燃料消耗量；匕煙氣容積，Nm31kgdn管內徑，m0煙氣平均溫度，℃2）決定求出△值，并根據尾部煙道的寬度及深度排列管子。3）假定流程的高度并決定受熱面積，進行熱力計算，看能否超過相應的熱量，不合適時，改變流程高度重新計算，至二者相符或誤差小于±2%為止。4）校核空氣流速是否在煙氣流速的45%~55%范圍內，如相差過多可通過改變管距來達到要求。.總結本文在國內外循環流化床鍋爐技術研究發展的基礎上，著重研究了循環流化床鍋爐的設計及計算問題。通過本文的工作，得出如下結論：1）對我國能源利用和環境現狀進行了綜述，對國內外的循環流化床鍋爐研究的現狀進行了綜述，指出清潔煤燃燒技術尤其是循環流化床燃燒技術是解決能源利用與環境保護矛盾的主要出路。2）對在循環流化床鍋爐設計過程中所要考慮的參數選取，做了比較詳盡的介紹。對燃料粒徑、流化風速、床溫、一二次風比、循環倍率、燃燒份額等的選擇做了對比分析，推薦了比較合適的選取范圍。對傳熱系數的計算作了重點分析，列出了目前常用的傳熱系數計算的方法，并提出了作者認為合理的一套計算方法。3）對循環流化床鍋爐爐膛的設計進行了詳細的討論，其中爐膛橫截面積、寬深比以及爐膛最小高度的確定，文中都給予了分析和計算。對流化床鍋爐中分離器、布風裝置，作者也進行了比較詳盡的討論。循環流化床鍋爐（CFB）燃燒技術是一項近20年來發展起來的燃煤技術。它具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、負荷調節比大和負荷調節快等突出優點。循環流化床鍋爐與其他燃用固體燃料的鍋爐最主要的區別是其燃料（包括惰性爐料）顆粒處于流態化燃料反應與熱交換的過程。自循環流化床燃燒技術出現以來，循環流化床鍋爐已在世界范圍內得到廣泛的應用，大容量的循環流化床電站鍋爐已被發電行業所接受。世界上最大容量的250MW循環流化床鍋爐已在1997年投運，多臺200?250MW大容量循環流化床鍋爐也已投產。我國集中于中型CFB的研制與開發，目前已完全商業化。到1998年底，我國已投運及訂貨的35t/h以下的循環流化床鍋爐共計約600臺，已開始走向電力市場，并且開始大型CFB的研制工作二、數據匯總部分.計算結果匯總基本數據設計燃料（生物質）序,弓名稱符號來源數值單位1收到基水分必測量值15.9%2收到基碳含量測量值38.46%3收到基氫含量%測量值4.69%4收到基氧含量0“測量值36.08%5收到基氮含量測量值1.80%6收到基硫含量5“測量值0.10%7收到基灰分/測量值2.96%8收到基硫酸鹽二氧化碳含量co2ar測量值0%9收到基揮發分測量值66.87%10收到基低位發熱量測量值12396kJ/kg11收到基含量CaOar測量值0%

燃燒計算12.2.1燃燒計算序,弓名稱符號公式或來源數值單位1理論空氣量V00.0889(C〃+0.375S“)+0.2654“-0.0333。“3.4638m3/kg2三原子氣體體積1.866(C+0.375S)/100ar ar0.7184m3/kg3理論氮氣體積以0.79V°+0.8N“/1002.7508m3/kg4理論水蒸氣體積%0.111//ur+0.0124Mur+0.0161V°0.9163m3/kg5飛灰分額af測量值0.7366%12.2.2煙氣體積計算名稱及公式符號單位爐膛旋風筒高過低過省煤器空預器出口處過量空氣系數a7平均過量空氣系數0.5(a+a“)aPJ55過量空氣量91)V0m3/kg0.7620.7620.7620.7620.79670.8833%。體積丫；2。+0—0161(。0一1)丫°V/om31kg0.92860.92860.92860.92860.92910.9305煙氣總體積V%。+V：［+Vrq+(”1)V"匕m3/kg4.60554.60554.60554.60554.61554.6405

220t/hCFB鍋爐熱力計算12.3.1鍋爐設計參數序號名稱符號公式或來源數值單位1最大連續蒸發量Dmcr設計參數220000kg/h2過熱蒸汽壓力Pgq設計參數9.81MPa3過熱蒸汽溫度兀設計參數540℃4噴水量馬.設計參數10000kg/h5工質流量D-D^MCR?210000kg1h6給水溫度G設計參數222℃7熱空氣溫度設計參數172℃8排煙溫度%設計參數140℃9冷空氣溫度hk設計參數22.9℃10鍋筒蒸汽壓力Pg設計參數10.89MPa11給水壓力設計參數11.43MPa12鍋爐排污水流量DN12200kg/h13燃燒方式循環硫/匕床燃燒12.3.2鍋爐熱平衡及燃料燃燒方式序號名稱符弓公式或來源數值單位1可支配熱量Q：'r見13.3.1序1012396kJ/kg2排煙溫度見13.3.1序8140℃

3排煙焰查燃溫表，ak=1.271236.21kJ1kg4冷空氣溫度hk見13.3.1序922.9℃5冷空氣焰北查培溫表13.2.512項97.09kJ/kg6底灰含碳量C；試驗數據10%7底灰分額Dad見13.2.3序320.26348飛灰含碳量cD試驗數據15%9底灰分額af見13.2.3序340.736610固體未完全燃燒熱損失44式(8-2)11%11底灰溫度&t.X0a m890℃12灰焰L,根據0查表8-2864.2kJ/kg13灰渣物理熱損失式(8-4)0.053%14可燃氣體未完全燃燒熱損失%查表（8-1）貧煤0.02%15散熱損失%選取0.57%16排煙熱損失q?式(8-1)9.0%17鍋爐機組熱效率flKa式(8-5)90.67%18保溫系數①式(8-3)0.99919過熱蒸汽出口焰igqpgq=9.S\MPa,fgq=540℃3476.1kJ1kg20飽和蒸汽焰lBhpBh=10.89MPa,/fl；,=317.3℃2707.3kJ1kg21飽和水燃hhpbh=10.89MPa,thh=317.3℃1446.5kJ1kg22給水溫度%見3.1序6222℃23給水燃%Pp=WA3MPa,tgs=215℃955.166kJ/kg

24最大連續蒸發量Dmcr見13.3.1序1220000kgIh25鍋爐排污水流量見13.3.1序122200kgIh26鍋爐機組有效利用熱量Qku式（8-6）555774.415MJth27當量燃料消耗JSL里Bd式(8-7)50231.33kg1h28計算燃料消耗量Bj式(8-8)50231.83kg1h29計算燃料當量消耗量B式(8-9)50226.31kg/h12.3.3爐膛膜式水冷壁傳熱系數序號名稱符/公式或來源數值單位1當量燃料計算消耗量B：見13.3.2序2950226.31kg/h2當量煙氣體積瞰見13.2.4,ad=1.224.6055m3/kg3爐膛出口煙溫設計值890℃4爐膛截面積F設計值39.71m25爐膛截面煙氣流速映B"、d(273+8,?/(3600x273xF)4.86mis6床對流放熱系數%由叼（選定305kJ/(m2-h°C)7水冷管外壁溫度假假定327.7℃8工質溫度tbp=\\A9MPa時的飽和溫度（考慮水冷壁液柱高度）317.3°C9內外壁平均溫度tL2（加假+〃）/2322.5℃10材料導熱系數A管材：20鋼,由；WL2查表162.56kJ/(m2■h-^C)11管子外徑d?設計值0.06m12管子內徑d?設計值0.05m

13吸收率a由‘Wl假及U=9m0.41714床輻射放熱系數%式（7-1）260.1U/(m2h°C)15床總放熱系數a式(7-5)565.1kJKm1h℃)16床密相區對水冷管的傳熱系數K管式(7-6)554.84kJ/(m2h-℃)17管子外壁的計算溫度‘W1計式（7-7）327.99T18誤差卜w假一Wil1=。Y（）.5℃計算成立0.29℃19鰭高h設計值0.01m20鰭厚8設計值0.006m21鰭長L設計值14.404m22鰭端溫度人他假定344.01℃23鰭片平均溫度tw(%假+%P/2336℃24吸收率a由tW及