循环流化床锅炉设计与计算4.pdf

其标准状态下的密度为：

进口烟道阻力由进口烟道人口（炉膛出口）阻力和进口烟道本体阻力组成。 （1）进口烟道人口阻力 烟气和高浓度灰粒，从炉膛上部进人进口烟道，由于烟道截面积突变，烟气（灰）流速 由w突然增至w"，形成烟气和灰粒加速突变损失。 烟气加速突变损失为：

式中：△pid** 烟气加速突变损失.Pa

环流化床锅炉设计与计

iso标准2 ds (21g + 1. 14) ds = 2hzb hz+b

LO风、烟系统133!

为渐变结构时，烟气（灰）流速由w逐渐增至w"，造成烟气和灰粒加速渐 变损失。 烟气加速渐变损失为：

L34循环流化床锡护设计与计算

10.4.2旋风分离器本体阻力

该阻力由筒体摩擦阻力、烟气返程阻力、烟气压缩损失、烟气扩张损失和导涡管沿程 阻力等组成。 （1）筒体摩擦阻力 烟气从进口烟道切向进入旋风分离器简体，产生的筒体度挖阳力为

（2）烟气返程阻力 含灰烟气流切向进人旋风分离器筒体，灰粒沿筒体壁向下流人分离器竖管，烟气再向 上流向导涡管，产生的烟气返程阻力为：

pcVF=n(ww)np

136插环流化床锅炉设计与计

（5）导涡管烟气沿程阻力 导涡管均为圆截面，当烟气流速无变化时，导涡管烟气沿程阻力为：

10.4.3出口烟道阻力

气扩张损失。 （1）平面弯头阻力损失 平面弯头一般为90°其阻力损失为

式中：△PGp——平面弯头阻力，Pa; （——阻力系数，对90°弯头为1.0;

LO风、烟系统137

煤、系统属锅炉机组的辅助系统。虽然如此，也会影响锅炉的性能，甚至威胁锅炉 的安全运行。在锅炉性能设计时，务必要充分重视。 煤系统由破碎、输煤和给煤等装置组成。 灰系统由底灰、循环灰和飞灰及其灰处理设备组成。 本章从锅炉设计角度，主要介绍煤仓、给煤装置、冷渣（灰）器和灰控制阀等设备的设 计与布置。

煤仓中的燃煤，经给煤设备送至落煤管。借助燃煤自身的重力，落人炉膛，这种装置 称为重力给煤装置。这是循环流化床锅炉常用的给煤方式

混合长度超过此值，会造成炉膛（床)内温度偏差过大。为此，采取双炉膛（裤权形式） 布置，以满足上述要求。同侧给煤点间距也不宜超过5.5m，根据此值与炉膛宽度，便可 确定同侧给煤点数量。 对220t/h的CFB锅炉，可采取前墙2点给煤，或采用给煤加人回料器返料腿并与循 环灰一起加人炉膛的后墙给煤方式。 实践证明：满足上述要求的给煤装置，能提供令人满意的性能

11.1.2气力输送装置

煤仓中的燃料，还可经旋转密封给煤机和混合器，引射到炉膛不同给煤点。其优点 是：使燃煤在整个炉膛截面上分布均匀，且燃煤更深人炉膛。 燃煤采用气力输送时，常用扇式破碎机，这样煤的粒度比较均匀，可控制在200～ 400μm，但扇式锤头运行寿命仅6000～7000h。气力输送采用压气机供风，动力消耗较 大。因此，在循环流化床锅炉中，很少采用燃煤气力输送，尤其对含水分和黏土较高的揭 煤，更不宜采用气力输送，

11.1.3石灰石气力输送系统

142循环流化床锅炉设计与计算E1×891a.066~0S8中区91X6126X801机91×61TSO1b3.001(Bd 001=Jeq 1)XEEIdFrLEaX680Jeq 9

144循环流化床锅炉设计与计算

底灰和飞灰都是热灰，尤其是底灰，其灰温高达900左右，必须冷却后，才能送至料 仓或堆放场。 对底灰冷却，是保护设备，二是降低Q6热损失。 底灰冷却，常用水冷或空汽冷却。 水冷最初用水冷绞龙，由于叶轮磨损严重，机械故障较多，在我国已不大使用。 目前，大多采用滚筒式冷渣机。它由进料室、出料室、装有一组吸热片导叶组成的蜂 窝状冷却通道的转子、驱动装置和机架部分组成。工作时，转子在驱动装置的带动下低 速运转，同时通入冷却水，高温底灰通过排灰管进入进料室，底灰沿转子的切口进入旋 转着的冷却通道，通道内的螺旋吸热片还起着导向作用。转子每转动一周，底灰在冷 却通道内沿吸热片滚动一段距离，随着转子不断转动，底灰在冷却通道内不断冷却后 排出。 滚筒式冷渣机，目前最大冷灰量达10t/h，可将底灰降至100℃左右。 无论水冷绞龙、还是滚筒简式冷渣机，仅是把渣（灰）冷下来。水吸收的热量，在锅炉系 统中无法回收，没有减少

循环流化床锅炉大型化的问题

循环流化床锅炉的研究始于20世纪70年代，它是从鼓泡流化床锅炉和化工行业的流 化床工艺发展而来的。1982年，德国Lurgi公司的第一台50t/h循环流化床锅炉投人运 行，宣告了循环流化床锅炉的诞生。此后，世界主要锅炉制造商均投入了循环流化床锅炉 的研究和产品开发工作。目前，世界上已有近千台循环流化床锅炉投入运行，并开始向大 型化发展，其中影响最大的公司有FosterWheeler和AlsthomPower。 循环流化床锅炉大型化，是关系到其发展前景的大问题。实现大型化要解决两个问 题：一是大容量，二是高参数。 随着机组容量的增加，参数的提高，循环流化床锅炉尺寸也在进一步加大，对煤种变 化的适应性、炉膛、旋风分离器、EHE、冷渣器和空气预热器等将产生影响，对其结构设计 和布置均有新的要求，这些因素严重制约了循环流化床锅炉的大型化。以下几个主要问 题，仍须深人研究。

[52循环流化床锅炉设计与计旗

膜式水冷壁；在炉膛方向上焊鳍片，扩展炉内热交换表面积；在炉膛内布置水冷屏等。 究竞采用何种方式好，尚缺乏实践经验

12.3旋风分离器问题

12.4尾部受热面布置问题

锅炉容量增大，炉膛的深度和高度受到限制，只能从宽度方向增加，炉膛截面积宽深 比比较大，给尾部受热面布置带来了困难。这种炉膛与尾部烟井的截面积的不协调，难以 使尾部受热面的布置既满足最佳烟气流速，又保证其受热面内工质达到所要求的质量 流速。

环流化床锅炉大型化的问

循环流化床锅炉大型化的问题 153

随看锅炉容量增天，必须采用更高的参数。换言之，循环流化床锅炉只有设置EHE 才能实行大型化。 循环流化床锅炉在没有设置EHE时，只有采取变动过量空气量，以控制炉膛温度。而 变动过量空气量，会导致锅炉效率大大降低。由于EHE流化速度相当低，约0.4～0.5m/s，其 受热面几乎没有磨损。装置EHE后，使锅炉对传热和燃烧要求之间的关系并不十分紧 密。通过灰控制阀，调节流人EHE和直接流人炉膛的冷、热循环灰量，以控制炉膛温度， 而过量空气量完全根据所需的燃煤特性来确定。大容量、高参数循环流化床，只有布置 EHE时，才能使锅炉的传热和燃烧有机统一起来。EHE是低速细颗粒鼓泡床，其中灰控 制阀的设计和制造技术，目前仅有为数不多的几家公司掌握。与EHE功能相同，由FW 研制的整体式再循环换热器（Intrex），利用调节一次风二次风比和Intrex的循环灰流量， 控制炉膛温度。它结构紧凑，无灰控制阀等，但造价昂贵。

12.6燃烧与脱硫及N20问题

循环流化床锅炉，在燃烧无烟煤时，飞灰含碳量较高，影响锅炉热效率。 为了减少94热损失，常采取提高炉膛燃烧温度到950℃的方法。这固然使飞灰含碳 量大幅下降，但严重影响脱硫效果。 流化床燃烧技术，本可有效地抑制NO，和SO2排放，但可能产生另一个环境问题 即N2O排放。 N,O在大气中含量比CO.低得多但其吸收红外线的能力比CO，高200多倍，故其 温室效应比CO，强得多。 大气中Nz0浓度约为300mg/m，并以每年0.18%～0.26%的速度递增，预计到 2030年达375mg/m，每年总排放量约为1X10°t。大气中N，0浓度增加主要归因于化 石燃料的燃烧。其中煤占83%，燃烧温度较低的燃煤流化床的Nz0排放达100mg/m以 上，而煤粉燃烧、气体及液体燃料燃烧仅为1~20mg/m。 据东南大学热能工程研究所试验研究：随床温增加，N,(）排放减少，N)，排放增加。 当床温升至950℃时，燃用烟煤时的排放为27.4mg/m*，燃用无烟煤时为23.3mg/m。 若仅从降低N2排放，床温应高于900℃，但这样会导致N()，排放增加，且不利于添加 石灰石脱硫。

154循环流化床锅炉设计与计算

盗烧、脱硫和N,O对床温的要求相互矛盾、需综合

锅炉容重增大，底灰量也在增加。目前有两种冷渣器：一种是水冷绞龙或滚筒式冷 渣器；另一种是FBAC。前者仅把底灰冷却，系统无法回收热量；后者使冷空气冷却底灰 后变成热空气，以二次风形式送人炉膛，减小了9，提高了锅炉热效率。 一般地说，燃用含灰量较少的煤，宜用水冷绞龙或滚简式冷渣器面燃用含灰量较多 的煤，用FBAC为宜。 水冷绞龙或滚简式冷渣器，存在比较严重的磨损及机械故障问题；而FBAC会给锅 炉护总体布置带来困难，

12.8空气预热器问题

循环流化床锅炉的风压，尤其是一次风压，比煤粉炉高得多，如250MW循环流化床 锅炉的一次风机风压为35kPa，二次风机风压为15kPa。所以，一般选用管式空气预热 器，以减少其漏风。但是，随着锅炉容量增大，管式空气预热器体积过于庞大，给布置带来 困难，也大大增加了金属消耗量，加大了成本。所以，在200MW以上循环流化床锅炉 中，不得不考虑使用回转式空气预热器。 为此，进行了多种方案的比较研究，有用四分仓回转式空气预热器的；有一次风为管 式，二次风为回转式；有低压送风为回转式再加一次风增压风机的。总之，不管用什么形 式，必须努力减少回转式空气预热器的漏风，这可能要花很大力气主解冲

日前镀锌电焊网标准，大型循环流化床锅炉热效率在90%上下，与同等容量的煤粉燃烧锅炉相比，热 效率略低13个百分点。为使大型循环流化床锅炉更具有市场竞争力，必须在提高热效 率上再下工夫。另外，大型循环流化床锅炉的脱硫效率也有待进一步提高，以及降低Ca/ S的可能性，以提高经济效益。 循环流化床锅炉的可用率，目前大多达到95%以上，有的甚至达98%，与煤粉燃烧锅 炉相当。 引起循环流化床锅炉被追停炉的原因：压力部件占39.6%，其中炉膛受热面占4%； 耐火材料占29.7%，其中旋风分离器耐火、耐磨材料占26.5%；煤、灰处理系统占7.7%

12循环流化床锅炉大型化的问题155

风机占5.8%；烟、风道、包括布袋和电除尘占2.5%；其他辅机占14.7%。由此可见：减 少受压件的磨损和减少耐火、耐磨材料的使厂 天链的作用

现以130t/h高压、高温循环流化床锅炉为例，对其在脱硫工况下空气及燃烧产物的体 积和熔的计算、锅炉整体热平衡及燃料和石灰石消耗量计算、炉膛膜式水冷壁和炉膛汽冷屏 传热系数计算、炉膛热力计算、汽冷旋风筒热力计算、汽冷旋风筒烟气阻力计算以及炉和 回料器配风装置阻力计算等，分别作示范。

13. 1.1 设计煤种

13.1.2 石灰石

2.2无脱硫工况时的烟气体积计算

158循环流化床锅炉设计与计算

学校标准13.2.3脱硫计算