循環流化床鍋爐設備及系統1/26/2024第六章循環流化床鍋爐設計概論第一節 燃料燃燒計算第二節 鍋爐機組熱平衡第三節 循環流化床鍋爐假設干參數的設計選擇第四節 循環流化床鍋爐主要設備的設計要點第五節 典型循環流化床鍋爐的設計特點第六節 循環流化床鍋爐的大型化 1/26/2024第一節 燃料燃燒計算燃燒所需的理論空氣量 貧煤、無煙煤，煙煤，劣質煙煤過量空氣系數煙氣量漏風系數

爐膛、各煙道處及除塵器的內外均有壓差存在空氣和煙氣的比焓

循環流化床鍋爐中，煙氣焓應包含循環物料的焓，同時考慮石灰石脫硫時對理論空氣量、煙氣量、灰量及煙氣成分計算的影響1/26/2024第二節 鍋爐機組熱平衡一、熱平衡方程式1. 送入鍋爐的熱量2. 鍋爐的熱損失〔1〕機械不完全燃燒熱損失〔q4〕冷渣〔ca〕、溢流渣〔oa〕沉降灰〔da〕、飛灰〔fa〕〔2〕化學不完全燃燒熱損失〔q3〕〔3〕排煙熱損失〔q2〕〔4〕散熱損失〔q5〕〔5〕灰渣物理熱損失〔q6〕1/26/2024二、鍋爐熱效率1. 正平衡法2. 反平衡法1/26/2024第三節 假設干參數的設計選擇一、循環流化床鍋爐的容量及負荷分配1. 鍋爐容量對循環流化床鍋爐整體布置的影響 鍋爐容量越大，爐膛外表積相對減少過熱器管屏再熱器管屏蒸發管屏雙面水冷壁外置流化床換熱器1/26/2024一、循環流化床鍋爐的容量及負荷分配2. 蒸汽參數對各局部受熱面吸熱量的要求〔1〕吸熱量分配比例 鍋爐容量↑→蒸汽P、T↑，給水T↑→加熱、過熱所需熱量比例↑，蒸發吸熱量比例↓〔2〕中參數鍋爐 單汽包結構，爐內布置水冷壁，加熱吸熱量由省煤器承擔〔局部沸騰〕〔3〕高壓鍋爐 爐膛內布置頂棚過熱器和屏式過熱器〔4〕超高壓鍋爐 爐膛內布置屏式過熱器，或外置式流化床熱交換器1/26/2024一、循環流化床鍋爐的容量及負荷分配3. 燃燒室內的熱量平衡〔1〕定義 燃料在燃燒室內沿高度上、中、下各部釋熱與受熱面吸熱〔含爐墻散熱〕間的平衡〔2〕意義——平安、經濟、溫度運行 爐內形成均勻、理想溫度場→保證爐內各局部到達設計的放熱系數→工質吸收足夠熱量→保證鍋爐出力，防止局部過熱、結焦〔3〕方法 設計時確定進入燃燒室內的燃料在下、中、上各部的燃燒份額1/26/2024一、循環流化床鍋爐的容量及負荷分配4、熱量平衡的主要影響因素〔1〕受熱面的布置方式——決定熱量分配爐膛內布置水冷壁受熱面或水冷壁隔墻爐膛內布置較多過熱器受熱面，彌補尾部吸熱缺乏 缺點：磨損、控制困難在固體顆粒循環回路上布置外置式流化床熱交換器 缺點：結構、控制較復雜 優點：方案控制較靈活；燃燒與傳熱別離，可單獨調節〔2〕燃料特性決定燃燒室最正確運行工況的選擇 〔S、反響活性上下〕決定燃燒系統和尾部受熱面的熱量分配 〔煤元素成分、V含量〕1/26/2024二、燃料及脫硫劑的篩分和顆粒特性1. 灰分的影響

含A高，較細顆粒；含A低，較大顆粒高A，不需添加循環物料；低A，低S，可能需添加2. 顆粒尺寸分布的影響 固體顆粒濃度分布、爐內傳熱3. 脫硫劑粒徑對脫硫的影響1/26/2024三、流化風速和一、二次風配比1、流化風速〔5~8m/s〕提高運行風速優點：鍋爐緊湊，斷面熱負荷較高〔強烈的氣固混合〕缺點：為保證爐內停留t→增加爐膛H，提高別離效率、 加大循環物料量→磨損增加，鍋爐造價提高，風機電耗增加，鍋爐整體效率可能下降運行風速過低→影響總體燃燒及傳熱1/26/2024三、流化風速和一、二次風配比2. 一、二次風配比——確定因素〔1〕降低NOx的排放：缺氧燃燒〔2〕風機壓頭：一次風阻力大〔3〕密相區的流化及燃燒流化角度：一次風需保證密相區顆粒正常流化燃燒角度：保證密相區的燃燒份額，一次風比例偏大1/26/2024四、床層溫度1. 床溫的選擇〔1〕燃燒的穩定性床溫上限受A的DT限制下限應考慮焦炭的著火〔2〕運行的平安性和經濟性〔3〕環境保護最正確脫硫溫度850℃床溫高，NOx增加；床溫低，N2O增加S高，850~900℃；S低，900~950℃1/26/2024四、床層溫度2. 床溫的控制〔1〕密相區布置受熱面調節風量→將密相區熱量帶入稀相區返料量→改變床內固體顆粒濃度→改變吸熱量〔2〕布置外置流化床換熱器 調節固體物料返回不同設備的比例→調節總循環物料量溫度3. 爐膛出口煙溫>焦炭著火溫度<A的DT1/26/2024五、循環物料量和物料平衡1、循環物料量Gh〔1〕衡量指標：飛灰攜帶率、R〔2〕增加Gh延長物料總體停留t，提高燃燒、脫硫效率固體顆粒濃度增加→傳熱增加→增加受熱面吸熱增加床層總阻力→增加風機壓頭→增加電耗〔3〕國外選擇高R的原因提高脫硫劑石灰石利用率擴大負荷調節范圍和對燃料適應性范圍 優質煤：高R，防止高溫結渣 劣質煤：低R，防止低溫熄火提高床層與受熱面間傳熱系數，解決布置難題降低NOx排放〔4〕循環灰別離器效率對R的制約1/26/2024五、循環物料量和物料平衡2. 物料平衡〔1〕排出燃料燃燒產生的灰渣后，維持合理物料濃度〔2〕灰渣排放口鍋爐尾部——除塵器收集流化床底部排渣口 不能被流化風帶走的大顆粒床料，排渣T=床T回料機構〔或外置流化床換熱器〕排放口 維持系統灰平衡，減少對尾部受熱面的磨損和尾部除塵器的負荷臨時排放口〔對流豎井下煙道轉彎處〕1/26/2024六、其他參數1. α〔1〕過小→燃燒不充分，造成q3、q4↑〔2〕過大→q2↑2. 排煙T——經濟性、平安性〔1〕過低→低溫受熱面工作可靠性下降〔高S煤〕〔2〕過高→降低鍋爐熱效率→最合理的排煙T3. 零壓點位置〔爐內、分界、爐膛或別離器出口〕〔1〕后移→密封要求高，導致大量漏灰→提高一、二次風機壓頭〔2〕前移→引風機壓頭提高1/26/2024第四節 主要設備的設計要點一、循環流化床本體布置1/26/2024二、爐膛的設計1. 爐膛的結構設計〔1〕爐膛A —流化風速確定〔2〕爐膛H —經驗選取〔3〕等風速變截面〔4〕給煤點數量 —鍋爐輸入熱量、床層A2. 布風裝置的設計 形狀：平面狀、傾斜式、V型3. 爐膛的設計步驟1/26/2024三、對流受熱面的設計1. 受熱面的熱量平衡 是否設置外置流化床換熱器或爐內附加受熱面2. 過熱器和再熱器的設計〔1〕屏式過熱器——磨損問題〔2〕對流過熱器與再熱器高溫別離：同常規煤粉爐中溫別離或組合別離：傳熱計算、磨損、順列布置、防磨措施、防止煙氣走廊形成外置流化床換熱器：參考鼓泡流化床〔3〕省煤器與空氣預熱器〔管式〕——同常規煤粉爐3. 煙氣流速的選擇 ——上限→磨損，下限→積灰1/26/2024第六節 循環流化床鍋爐的大型化1. 燃燒室內受熱面的布置2. 緊湊型別離器的研究3. 燃燒室深度對二次風穿透深度的限制4. 燃燒