循环流化床锅炉设计与计算1.pdf

2.2SO2 排放浓度

循环流化床锅炉，在燃烧含硫煤时，二氧化硫（SO，）原始排放浓度为

uso.=（1.998S.,X10*)/V

式中：u—SO,原始排放浓度，mg/m； S.—煤的收到基硫分，%； V，—1kg煤完全燃烧产生的烟气量，m"/kg，见《锅炉机组热力计算标准方 法》。 SO2原始排放浓度超过最高允许排放浓度时，必须加人石灰石脱硫，其反应式（按 1kgCaCO，或1kgCaSO，计算）为

抽样标准CaCO+CaO+COz—1781.5kJ/kg CaO+SO,+0.5O,CaSO,+3673.5kJ/kg

10循环流化床锅炉设计与计具

木材含固有Ca.无需另加石灰石

碳的燃尽度，也就是燃烧效率，主要与燃煤的反应性、燃烧温度和灰循环倍率有关。 在试验机组上，由于灰循环倍率很大，所以测得的燃烧效率一般要高于商业机组。 影响燃烧效率的因素有： ·煤的成分 ·给煤粒度分布 ·煤在释放挥发分时爆裂 ·焦炭燃烧速度，或焦炭反应性 ·颗粒在燃烧时的收缩率 ·炉内流动特性 ·炉膛截面烟气速度 ·损耗率

2 锅炉性能预计11

2 锅炉性能预计13

减少CO排放的措施有： ·加人二次风 ：加大炉膛上部和旋风分离器中烟气的扰动 ：使炉膛和旋风分离器温度均匀 ·延长停留时间 ：减少对流过热器管束表面含碳飞灰的沉积 缩短吹灰间隔 循环流化床锅炉在使用不同煤种时CO的排放浓

2.4.2碳氢化合物的排放浓度

总之，来取上述措施后，循环流化床锅炉的CO排放浓度通常都小干125mc/m3

碳氢化合物（HC)的排放浓度，在商业循环流化床锅炉机组上，还没有做过系统测 量。几种不同燃料的试验数据表明：HC排放浓度仅为0.58～1.74mg/m。一般说来，商 业机组在MCR(Maximumcontinuousrating，最大连续出力或最大持续功率）工况时HC排 放浓度最大约为5.8mg/m。通常CO、HC的排放浓度随机组负荷降低而增加

鼓泡流化床的经验表明：循环流化床挥发性有机化合物（VOC)的排放浓度小于（1.0~ 1.5)/105

2.5排放与控制的相互关系

增加脱硫剂，SO2排放减少。脱硫剂增加过量，NO，剧烈增加。例如：钙硫摩尔 比由2增至4,NO,增加38%

增加脱硫剂，SO2排放减少。脱硫剂增加过量，NO，剧烈增加。例如：钙硫摩尔 比由2增至4,NO,增加38%

灰平衡是进行锅炉机组热力计算的关键数据之一，循环流化床锅炉也不例外。循环流 化床锅炉中，进入炉膛的煤燃烧成灰，一部分从炉底部（床）排出，称为底灰。一部分飞出 炉，进人分离器，其中小于切割粒径d的灰飞出分离器，进人尾部烟道，飞离锅炉，成为飞 灰；而大于切割粒径dg9的灰，被分离器分离下来，经回料器返回炉膛再燃烧，称为循环灰。 应当指出：由于燃烧，粒子间碰撞和磨耗，以及粒子与分离器壁面之间的磨耗，使大的灰粒 在逐渐减小，当小于切割粒径d时，这部分循环灰又成为飞灰。由于循环灰量随时在变化， 增加了确定各部分灰的份额的难度。虽然如此，当循环流化床锅炉运行稳定后，在某一时间 段内，即灰达到平衡时，还是可以确定各部分灰的份额的，并可由此计算循环灰焰和烟气中 飞灰浓度。必须指出，灰循环倍率不是人为选取的，它主要取决于分离黑效率和飞龙然频

ai称为飞灰份额，即除掉底灰的那部分灰份额，它在0～1之间变化。当ar=0时，无 论n为何值，全部燃料灰以底灰形式排出炉膛（床)，即α=0,无灰可循环。当α=1时

因此于（n）与于（n）均大于0，为单调上升，不存在拐点

如将的定义域扩大为[，1]，f（n)就是一条从原点出发的、连续的、单调上升的凸 曲线。在原点处曲线的切线斜率为a，斜率改变的速率为2an；当n→+1时，两者均趋于 无穷大。 当：=50%时，a，最大值为1，对循环流化床锅炉，为最小灰循环倍率。可以人为定 出一个“转折点”，将这一点以前的切线近似认为是一条连接原点的直线，若取a0.7， f（mt）=500，则m~96.26%。换言之，当m≤96.26%时，ar变化对a影响不大；当m≥ 96.26%时，a为常数，7变化对a影响很大。 有人把a，<10称为低循环倍率，2080为高循环倍率。 若ai=0.7，则n至少为93.5%，才能达到低循环倍率；至少为96.62%，才能达到中 循环倍率；7至少为99.1%，才能达到高循环倍率。

3.2.3影响 αt 的因素

ai的大小与人炉燃料粒度分布、炉膛（床）烟气流速Wr以及炉膛（床）底部配风装置 有关。

20循环流化床锅炉设计与计算

*人炉灰含加人的石灰石量

脱硫工况时的物质平衡与热平衡

循环流化床锅炉（CFBB），在燃烧低硫煤无需脱硫时，空气及燃烧产物的体积和熔的 计算，按《锅炉机组热力计算标准方法》进行。在燃烧高硫煤需要加人石灰石脱硫时，由于 同时加人燃料和石灰石，而加人石灰石的量又与煤的含硫量S.r，以及钙硫摩尔比m，石灰 石中碳酸钙（CaCOs）含量nca,和脱硫效率nso,等有关，使燃烧和脱硫的空气及燃烧产物 的体积和熔的计算产生了新的问题，远比无脱硫工况时复杂。炉膛内的热量分配，除了燃 料的低位发热量外，还有石灰石缎烧成氧化钙（CaO)需要吸收热量，而CaO与SOz及氧 气反应生成硫酸钙（CaSO,）要释放热量，而它们的吸热量和放热量并不相等。由此产生 个难题，燃烧和脱硫的热平衡是如何计算的呢？燃料中含有灰分，石灰石中含有灰分 且脱硫产物CaSO，又增加了炉内灰量，由此又产生了一个复杂问题，燃烧和脱硫的物质 平衡是怎样计算的呢？如果把燃料和石灰石在燃烧和脱硫时各自产生的物质和热量，采 用单位当量燃料量进行加权平均，则上述间题都可迎刃而解

4.1燃烧和脱硫的化学反应式

CFBB在脱硫工况时，炉膛中发生燃烧和脱硫两个过程。燃烧是燃料中的可燃元素 C、H、S与燃烧空气中的O，在炉膛内的高温下氧化,形成烟气。它们的化学反应式为

在CFBB中，通常采用石灰石作脱硫剂，其主要成分是CaCO3，可能含有少量碳酸镁 MgCO，但仅CaCO熳烧出来的CaO参加脱硫反应，MgCO：含量计人石灰石灰分，其反 应式为：

24循环流化床锅炉设计与计算

对于任何一种气体，其质量M，压力P，容积V和温度T之间的关系式，符合气体状 太方程式，

V MRT 1X8317.6X27322.41 Pu 101325Xμ A

4.2单位当量燃料消耗量B

在脱硫工况时，燃料和石灰石加人炉膛，发生燃烧和脱硫反应。很显然，加人炉膛的 石灰石景与燃料盘有关

式中：Bcx 纯CaCO，量，kg/kg

式中：B。——与1kg燃料相配的人炉石灰石量，kg/kg； ncacg石灰石中CaCOs含量，%。 由此可见，在脱硫工况时，加入的燃料和石灰石量为

脱硫工况时的物质平衡与热平街25

B=1+3.122m =1+B /CaCO,

式中：B一 一单位当量燃料量，kg/kg。 这里，把B定义为单位当量燃料量，它由1kg燃料和3.122mS.r/ncaco,（kg）的石灰 石组成，在燃烧和脱硫时，各自产生物质和热量，然后用B加权，便可求得CFBB在脱硫 工况时的物质平衡和热量平衡。

疏率为7su，，当加人相配的石灰石量为B，时，脱去

26循环流化床锅炉设计与计加

式中：Q一 烧生成CaO的吸热量，kJ/kg； scac,"—入炉的石灰石直接飞出分离器成为飞灰的份额，简称CaCO;未利用率， 由分析飞灰成分测得，若无此数据，推荐取15%

成CaSO，为4.246 S, ? （kg），这部分CaCO生成CaSO.的放热量为：

式中：Qr——脱硫时生成CaSO的放热量，kJ/kg。 于是，便可求得可支配热量为：

式中：Q—可支配热量，kJ/kg。 令QT=QA，得

100 100 00 10

CFBB在脱硫时，加人1单位当量燃料量B，人炉灰有燃料灰、石灰石灰、未反应的 CaO和脱硫产物CaSO。 入炉的燃料灰量为：

式中：Ar—燃料收到基灰分。 入炉的石灰石直接成为飞灰的量为：

Fc = A (kg/kg) 100

人炉的石灰石灰量为 ，未反应的CaO和脱硫产物CaSO量分别为 100

4脱疏工况时的物质平衡与热平街27

100cac0, 1cao=1.749 Sar 100 m 1.749 100 100

Fc +Acaco, +Ad +Aco +Acs), AD= 1 ± B.

CFBB在脱硫工况时，由于加人石灰石，使人炉灰量发生变化，将影响灰比及底灰和 飞灰含碳量。

式中：ad—底灰份额，%； Gg—底灰质量，kg; Ca底灰含碳量，%。 飞灰份额，

28循环流化床锅炉设计与计其

在脱硫工况时，以1单位当量燃料量（1十B。)(kg)为例给排水图纸，人炉灰量为

式中：a一脱硫工况时的飞灰份额。 底灰份额为：

(1 + Be)AP = Fc + A&co, + A +Acao + Acas),

(1 + Be)AP = Fc + A&co, + A +Acao + Acas),

aFG +Acco, +Aco ar 100 (1+ B) A)

家电标准aaFc +Ad+Acao +Acso, ad Aar + Ad + Acao + Acaso) 100 (1 + Ba) AP 100

式中：aP—脱硫工况时的底灰份额。