本科毕业设计--75吨时循环流化床锅炉设计

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1、75吨/时循环流化床锅炉设计摘 要循环流化床（CFB）燃烧技术是上个世纪70年代在国际上发展起来，80年代在锅炉上得到成功应用的一种清洁煤燃烧技术。由于它具有高效，低污染且煤种适应性强这三大特点，自从70年代末第一台20t/h循环流化床锅炉问世以来，循环流化床燃烧技术得到了许多国家的重视，并与此同时得到了迅速的发展。我国自上世纪八十年代起开始发展循环流化床锅炉技术，并同时采取引进和自我开发两条路线，目前已经完全掌握了中小型循环流化床锅炉设计制造技术。 在整个设计过程中，进行了无脱硫工况，脱硫工况的燃料消耗量和燃烧烟气的计算。主要计算有热力计算，强度计算和烟风阻力计算以及回料器设计计算，旋风分离

2、器的设计计算。其中热力计算包括炉膛、高温过热器、低温过热器、省煤器以及空气预热器的计算。旋风分离器选用一个绝热旋风分离器。鉴于该锅炉为中压锅炉，采用钢管式省煤器。空气预热器采用管式空气预热器。 利用CAD,完成了锅炉总图、封头图、锅筒展开图。关键词循环流化床锅炉；热力计算；强度计算；烟风阻力计算 The design of CFB 75t/h boilerAbstractThe circulation fluid bed (CFB) burning technology is a kind of clean coal burning technology which starts from 7

3、0s,and achieve the application on the boiler successfully at 80s in the last century. Because its highly effective, the low pollution and strong compatible for many coal plants. It is at the end of the 70s when the first 20t/hcirculation fluid bed boiler has been published,the circulation fluid bed

4、burning technology obtained many nationals values, and obtained the rapid development at the same time. Our country opens the beginning of developping the circulation fluid bed boiler technology from on century 80s, and simultaneously adopts the introduction and the self-development two political li

5、nes, we are already completely had grasped the design and manufacture technology for middle and small scale circulation fluid bed boiler at present.Throughout the design process，I had made a calculation about the without desulfurization conditions, the status of the desulfurization of fuel consumpti

6、on and combustion flue gas.The main calculating conclude thermodynamic calculation, strength calculation,the smoke and wind resistance calculation,the designe of the retune leg and the cyclone. Thermodynamic calculations which include the furnace and high-temperature superheater, low-superheater and

7、 economizer and air preheater calculations. Cyclone choose an adiabatic cyclone. In view of the medium-pressure boiler of this boiler,chosing pipe-economizer while air Preheater using the tube type air preheater. KeywordsCFB; thermodynamic calculations; strength calculation; smoke& wind resistance c

8、alculation不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目 录摘要IAbstractII第1章 绪 论11.1 国外、内研究现状和发展趋势11.1.1 国外循环流化床锅炉发展现状11.1.2 国内循环流化床锅炉发展现状11.2 主要研究内容21.2.1 传统燃煤锅炉发展到循环流化床锅炉的过程21.2.2 循环流化床锅炉的优缺点分析2第2章 锅炉的总体结构布置42.1 锅炉基本特性42.1.1 煤种及燃料特性42.1.2 石灰石特性42.1.3 辅助计算42.2 方案论证42.2.1 着火和稳燃52.2.2 防磨52.2.3 着火和稳燃52.3 锅炉结构简介62.3.1 锅筒及炉内设

9、备62.3.2 水冷壁及下降管62.3.3 燃烧设备62.3.4 过热器72.3.5 省煤器82.3.6 空气预热器82.3.7 钢架及平台楼梯82.3.8 炉墙及保温结构82.3.9 密封和膨胀92.3.10 防磨措施92.3.11 锅炉阀门仪表及管道92.4 本章小结9第3章 热力计算113.1 设计任务113.2 燃料特性113.3 辅助计算113.3.1 燃烧脱硫计算113.3.2 脱硫工况时燃烧产物平均特性计算173.3.3 锅炉热平衡及燃烧和石灰石消耗量计算203.4 炉膛设计及热力计算223.4.1 炉膛结构特性计算223.4.2 炉膛热力计算243.5 高温过热器设计及热力计算

10、273.5.1 高温过热器结构计算273.5.2 高温过热器传热计算283.6 低温过热器设计及传热计算303.6.1 低温过热器结构计算303.6.2 低温过热器传热计算303.7 省煤器设计及热力计算323.7.1 省煤器结构计算323.7.2 省煤器传热计算343.8 空气预热器设计及热力计算373.8.1 空气预热器结构计算373.8.2 空气预热器传热计算383.9 热力计算结果汇总表393.10 本章小结40第4章 回料器设计计算414.1 本章小结41第5章 强度计算435.1 锅筒强度设计435.1.1 筒体最大未加强孔直径计算435.1.2 孔的加强计算435.1.3 相邻两

11、孔互不影响最小节距计算455.1.4 孔桥减弱系数计算455.1.5 锅筒筒体允许最小减弱系数455.1.6 锅筒凸形封头强度校核计算465.1.7 本章小结47第6章 烟风阻力计算486.1 烟气侧流阻计算486.2 空气预热器空气侧流阻计算526.3 引、送风机的选择536.4 旋风分离器烟气阻力计算546.5 炉膛配风装置阻力计算616.6 回料器风室压力计算636.7 本章小结64结 论65致 谢66参考文献67千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- V -第1章 绪 论 随

12、着锅炉这种将能量的化学能转化为动能的设备广泛的应用和发展，导致环境严重的污染。尤其是燃煤锅炉燃烧排放出大量的灰渣、二氧化硫等气固污染物，严重影响生态环境。再由于煤等化石燃料的燃烧而日益枯竭，高效率、低污染的燃烧方式就显得格外重要。循环流化床锅炉是从上世纪七十年代发展的清洁燃烧技术，对环境问题的解决及其重要。循环流化床燃烧技术对燃煤适应性强。燃烧高硫煤加入石灰石，可以降低脱硫成本，代替成本较高的脱硫设备。燃烧过程中的温度很低，空气又分两级送入，生成的氮氧化物浓度很低，灰渣活性强，便于综合利用。循环流化床锅炉燃烧技术与链条炉和煤粉炉燃烧等常规燃煤技术相比，最突出的特点是：燃烧温度比较低，湍流混合强

13、烈、燃烧强度大，负荷调节性能强等一系列优点。由于上述优点使得循环流化床燃烧技术特别适合我国以煤为主的燃烧的国情，在较短的时间内得到了迅速的发展和应用。1.1 国外、内研究现状和发展趋势1.1.1 国外循环流化床锅炉发展现状1、国外的先进性表现在：基础工作扎实。锅炉的再用效率较高1。燃烧效率高。负荷调节性好, 自动控制水平高。 2、目前国外CFBB设计结构特点上主要分为三大流派。德国鲁奇公司为代表的鲁奇型CFBB芬兰奥斯龙公司的百宝炉型CFBB 美国福斯特惠勒公司的CFBB 2。 3、1985年9月德国杜易斯堡的电站级CFB B的运行经验为其后国际上电站级CFBB的应用起到了先导作用3。4、19

14、95年11月,法国普罗旺斯电站投入商业运行的250 M W CFBB，成为大型循环流化床锅炉发展史上的一个里程碑4。目前,由由法国通用电气阿尔斯通斯坦因工业公司主导设计的亚临界CFBB已投入运行。该公司的超临界CFBB也已设计完成。1.1.2 国内循环流化床锅炉发展现状1、目前，我国CFBB在飞速发展过程中存在一些问题：目前大型CFBB技术基本是从技术品种单一的法国的阿尔斯通公司引进的，存在一定的技术风险。就更远目标来说，也不利于我国CFBB技术向更良性发展5。近年来电煤越来越紧张，目前投运的许多中小容量的CFBB所使用的燃料多数存在不合理使用的现象，从而造成锅炉磨损严重、燃料可用率低等严重的

15、运行安全问题6和浪费现象。认为大型循环流化床锅炉是劣质燃料利用的设备，这一定位不利于CFBB技术的良性发展。对超临界CFBB的开发急功近利。 超临界循环流化床锅炉在世界范围内也是刚刚发展。我国若想在这尖端领域占有一席之地，必须先对我国燃料和国情与发展超临界CFBB的关系进行认真研究论证，这个问题直接关系到超临界CFBB在我国的市场开拓空间问题7。1.2 主要研究内容循环流化床锅炉的结构特点，发展趋势，应用情况，旋风分离器及对炉膛的设计和排放的控制等进行研究。1.2.1 传统燃煤锅炉发展到循环流化床锅炉的过程因为传统的燃煤锅炉因其燃煤利用率低、传热性差、煤种单一且脱硫脱销装置的投资和运行费用高昂

16、而受到挑战。这样，作为第一代循环流化床锅炉的鼓泡硫化床锅炉就随之诞生。它强化了燃烧和传热，燃料适应性广，炉温低，能减少NOx生成,加入石灰石脱硫的优点8。尤其最近几年，第二代CFBB迅猛发展。它保留了鼓泡床锅炉的上述优点，而又克服了鼓泡床锅炉的扬析率高、燃烧效率和石灰石利用率低、难以大型化的缺点9。1.2.2 循环流化床锅炉的优缺点分析1、循环流化床锅炉的优点主要表现在以下几个方面：煤种适应性广。它除了燃用一般种类的煤外，还可以燃烧低热值的煤矸石、煤泥、造气炉渣、生活垃圾等，从而对处理城市垃圾、能源的综合利用和减少环境污染有着非常显著的经济效益和社会效益。 高效脱硫。由于循环流化床锅炉燃烧温度

17、在850-950之间，对脱硫非常有利，且分离器效率高，脱硫剂很细，再加上物料循环使脱硫剂得以循环利用，石灰石的利用率高，因此脱硫效率高10。燃烧效率高。CFBB燃烧效率高是因为 :空气和燃料混合充分；燃烧速率高：对粗燃料分离效率高，未燃尽的燃料会被循环装置再循环至炉膛再次燃烧11。 氮氧化物排放低。循环流化床锅炉 的炉膛温度一般较低，再通过合理配风、组织分段燃烧，可以有 效地减少 的生成。也可易于实现灰渣 的综合利用10。 2、同时CFBB也存在着一些缺点，具体表现如下：支持燃料沸腾的一次风由鼓风机从炉膛底部喷入，但受风机功率的限制，影响了锅炉的出力。CFBB的运行维护比较烦繁琐。循环流化床更

18、容易结焦。炉膛密相区磨损严重，密封性差 11。本锅炉采用单锅筒自然循环，全膜式壁炉膛高倍率循环流化床锅炉。本次设计为75吨/时循环流化床锅炉设计，无论是方案的选择论证，炉膛的选择，锅炉的整体布置，尾部受热面的型式和布置，分离器、回料器的设计等都经过仔细计算和选择，力求合理，造价合适。由于水平有限，此次设计难免有错误之处，但是经过此次设计，在一定程度掌握了锅炉的一般设计计算方法，加强了理论知识与实践的结合，为以后走向工作岗位奠定了基础。第2章 锅炉的总体结构布置2.1 锅炉基本特性2.1.1 煤种及燃料特性1）燃料名称：二类烟煤2）工作基成分碳Car=46.55；氢Har=3.06；氧Oar=6

19、.11；氮Nar=0.86；硫Sar=1.94；全水分Mar=9.00；灰分Aar=32.48；干燥无灰基挥发分Var=38.50。3）低位发热量：Qnet,ar=17694KJ/kg4）入炉煤颗粒度010mm,其中d501.52.0mm,d0.1mm不大于10。2.1.2 石灰石特性1）石灰石数据：石灰石含量97.32；石灰石含量02）石灰石水分Md=0.8%；石灰石灰分Ad=1.88%，石灰石粒度02mm2.1.3 辅助计算煤质分析校核计算： Qnet.ar339.13Car+1029.95Har-108.86(Oar-Sar)25.12Mar=18258.12 kj/kg。 =564.1

20、2628kj/kg 这说明煤质分析数据合理。2.2 方案论证本次设计锅炉为75吨/小时循环流化床锅炉，其设计方案如下：2.2.1 着火和稳燃炉膛内存在着大量的炽热床料，有很大的热惯性，可顺利点火，低负荷不投油温燃效果较好，可达40MCR。炉膛下部密相区水冷壁覆盖成型耐磨瓦，即可防磨，又可减小下炉膛吸热，低负荷时任可维持较高温度，保证燃烧稳定。炉膛设计是保证燃烧效率的关键。整个炉膛设计分为密相区和稀相区。本次设计的煤种为二类烟煤，流化速度约为4.9m/s，使飞升到稀相区粒径较小，大部分粒子在密相区燃烧放热，密相区温度控制在850，此温度为石灰石脱硫的最佳温度。在密相区未燃尽的细小颗粒，进入稀相区

21、强化燃烧。合理设计炉膛断面，降低稀相区内的烟气速度，约为33.5m/s，并保证稀相区有足够的高度，使炭粒子停留时间大于其燃尽时间。在稀相区内合理布置绝热瓦，使稀相区温度维持在850左右，高的炉膛温度对于炭粒子的燃尽是十分有利的。不能在稀相区里燃尽且能被稀相区速度携带出炉膛的细微粒子，进入上部对流烟道区，其中一部分被对流受热面阻挡回炉膛，进一步强化燃烧，构成内循环。另一部分通过上部对流受热面进入旋风分离器，确保未燃尽的细微粒子被分离下来并多次返回炉膛密相区二次燃烧，降低飞灰可燃物，保证锅炉机组具有较高的燃烧效率。2.2.2 防磨炉膛和旋风分离器直段均采取成型耐磨砖，锅炉尾部受热面前排管迎风面、烟

22、道转弯处、局部烟气走廊区均装有防磨盖板或均流板，有效防止烟气磨损。2.2.3 着火和稳燃循环流化燃烧方式，燃烧温度850，大大低于灰变形温度，避免了大面积结焦的可能。钢板等压风室，风帽阻力较大，布风均匀，避免了局部流化不均匀而结焦；风播煤，煤入炉均匀，避免路口出燃烧过于强烈而超温。从根本上保证了分离器和回料器工作的安全性。循环流化床密相区的床温是一个十分重要的控制参数，它的有效恒定可以维持石灰石在密相区的高效反应中完成脱硫。采用非机械式U阀回料器，配风严格按照要求，可保证稳定连续回料。床温上布置足够数量的温度测点，及时发现并处理可能出现的少量结渣，避免结渣扩大，影响安全运行。2.3 锅炉结构简

23、介2.3.1 锅筒及炉内设备2.3.1.1 锅筒内径1500mm，壁厚46mm，筒身长6600mm，包括两侧封头一起为7660mm。上锅筒筒身用20钢板热卷冷校而成，封头为20钢冲压而成的椭圆形封头，封头和筒身壁厚都为46mm。锅筒位于锅炉顶部标高44691mm处，两端自由膨胀。2.3.1.2 锅筒内装置 锅筒内部装置采用机械分离装置进行汽水分离。一次分离元件为228直径的旋风分离器，二次分离元件为钢丝网。此外，锅筒内还设有给水分配管，连续排污管,加药管和水位测量接管，以确保给水的正常分配、 锅水品质以及锅筒水位的指示与控制。 锅筒内部装置的严密性对于蒸汽品质的影响是很大的，安装时应严格按照图

24、纸仔细施工，确保安装的正确性和焊接质量，以消除患。2.3.2 水冷壁及下降管燃烧室的四壁由膜式水冷壁组成,膜式水冷壁采用605的锅炉管，管节距为80mm，与620的扁钢焊制而成，上部材质为20钢，下部材质为20G。水冷壁由集中下降管供水,再由分散连接管与管组成。饱和水从锅筒出来通过两根外径为273的下降管进入标高为3858mm和4757mm的侧水冷壁下集箱，接着顺序被分流到炉膛的标高为1328mm下前集箱和下后集箱,把位于标高1328mm处的下前集箱和位于标39996mm处的前后水冷壁上集箱连接起来的膜式水冷壁管屏,组成了前部竖井的前墙和炉顶。所有集箱材质均为20G钢。2.3.3 燃烧设备2.

25、3.3.1 给煤机刮板式给煤机: 该设备用来将制备好的燃料和石灰石及时准确地送入炉内，且送入量应与锅炉运行负荷的要求一致。因此，要求该设备输送量应连续可调，调节应灵敏可靠，输送过程中应保证密封。本设备的尺寸、输送距离等由电厂布置确定。2.3.3.2 布风板布风板作为重要的布风装置，其在流化床锅炉中作用有三个：一是支承静止的燃料层：二是布风板上具有均匀的气流速度分布：三是维持流化床层的稳定。其主要有风帽式和密孔板式两种形式。风帽式部分布风板由风室、花板、风帽和隔热板组成。本锅炉采用风帽式布风板。风帽外径为42mm，内径26mm，正方形布置，间距8080mm，共布置772只风帽。每只风帽开孔16个

26、，孔径为6mm。耐火保护层厚度为147mm，花板厚度为20mm。布风板阻力为整个床层阻力的30%才可以维持床层稳定运行。2.3.3.3 分离器旋风分离器是循环流化床锅炉系统的关键部件之一。本锅炉采用一只高温旋风分离器，布置在标高10265mm至37711mm之间，分离器用Q235-A.F钢板制成，内设防磨内衬.该分离器内直径为4220mm，筒体高h为6550mm，总高度H为11350mm，排灰口直径D0为1100mm，分离器入口高度a为3690mm，分离器入口宽度b为790mm，排气管内直径De为1520mm，排起管插入深度为1850mm，总壁厚300mm。它实现里锅炉的灰平衡和热平衡，保证路

27、内燃烧的稳定与高效，分离器的设计、布置关系到锅炉的经济性和可靠性，而且气固分离技术的发展决定了循环流化床技术的发展。2.3.3.4 回料器本锅炉采用U型回料器。由密封腿、回料器本体和返料腿组成。密封腿与分离器竖管相接处以及返料腿垂直段处均设有金属膨胀节。设计要则：一、回料器底部输送距离尽量要小；二、不得出现未流化区域；三、灰料不能以溢流态，而应以气力输送态经返料腿进入炉膛；四、整个回料器截面保持不变。密封腿直径为778mm，回料器溢流堰高Hw为1367mm，隔板厚度为200mm，隔板高度为1367mm，回料器本体宽度Wbh为1100mm，回料器本体高度Hbh为1765mm，回料器本体深度Bbh

28、为1528mm,详细见回料器计算部分。 2.3.4 过热器从锅筒出来的饱和蒸汽，经过过热器被加热到额定过热温度。对于中压锅炉，采用纯对流过热器，布置在尾部竖井烟道中。过热器分成两级 ，低温过热器布置在烟气较低部分，逆流布置，材料为20钢；高温过热器布置在烟气的高温部分，顺列、顺流布置，以降低温压，避免过热损坏，材料为20钢。蒸汽从顶棚管出来后经低温级进口集箱进入低温过热器，出低温级出口集箱后进入喷水减温器，调节汽温后，进入高温过热器，最后经过高温级出口集箱进入蒸汽总管被输往汽轮机利用。高温过热器管子规格423.5，双管圈，顺列布置，横向节距111mm，纵向平均节距110mm，横向管排数39排，

29、纵向管排数16排，全部受热面积208.92m2。低温过热器管子规格383.5，双管圈，顺列、逆流布置，横向节距90.5mm，纵向节距78mm，横向管排数45排，纵向管排数28排，全部受热面积427.19m2。2.3.5 省煤器省煤器用于加热锅炉给水，降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料消耗。中压锅炉采用钢管式省煤器。省煤器联箱布置在侧墙，采用单面进水方式。在管组烟气入口处的第一、二排管，管子弯头部分及靠前、后墙两排管子都装有防磨盖板。管子规格为323的无缝钢管，错列、逆流布置，横向节距90mm，纵向节距60mm，横向管排数32/31排，平均横向管排数231.5排，纵向管排数26排，总受热面积2

30、54.24m2。2.3.6 空气预热器本锅炉采用管式空气预热器，单级布置，有两个管组， 上、下流程分别由3136根长3160mm，401.5钢管组成，错列、逆流布置，横向节距60mm，纵向节距40mm，上、下流程间隔800mm，烟气在管内自上而下流动，空气在管外横向冲刷，空气两次交叉流动后由热空气管道进入炉膛，空气预热器的总受热面积为1744.8m22.3.7 钢架及平台楼梯锅炉钢架为桁架式，采用八根型钢柱,通过顶板及连系梁承受锅炉所有重量，按抗七级地震设计。柱脚与钢筋混凝土基础固接。凡属操作、检修、测试门孔处及连通道均设有平台和楼梯，平台采用栅格结构，固定支撑在钢架上。2.3.8 炉墙及保温

31、结构燃烧室外部使用微孔硅酸钙板制成敷管炉墙，尾部低温省煤器处采用砌筑和浇注的轻型炉墙，炉墙上设有人孔，观察孔及测试孔，开孔处用耐火材料外加罩壳密封。在分离器、回送装置、空气预热器、汽水及灰管道外侧均设有硅酸钙或岩棉组成的保温层。2.3.9 密封和膨胀(1) 旋风分离器与炉膛、返料器、尾部烟道之间均采用非金属膨胀节,既可吸收膨胀差产生的位移,又可保证锅炉整体密封。(2) 炉膛水冷壁和包墙过热器均为膜式壁结构,具有良好的密封性。炉膛水冷壁和包墙过热器四周沿高度方向设置有刚性梁,以增加水冷壁刚度和承受炉内压力的波动能力。(3) 锅炉的给煤管和二次风进风管上均设置有不锈钢金属膨胀节。床下启动点火燃烧器

32、和返料器采用恒力弹簧支吊。2.3.10 防磨措施(1) 布风板以上6. 5 m 高的密相区采用了防磨层,在炉膛底部易磨损区域采用密焊销钉并敷设防磨材料,销钉密度是500 个/ m2 。在防磨层和水冷光管的边界处采用水冷管向外让管的结构。(2) 炉膛顶部烟气出口的水冷壁侧墙和后侧采用密焊销钉并敷设防磨材料,销钉密度为500 个/ m2 。(3) 炉膛上部水冷壁光管区域不布置任何测点和门孔,所有烟气温度和压力测点均布置在敷设耐磨层的区域以内。(4) 高温绝热旋风分离器的内壁及进口区域采用高性能耐磨可塑料。(5) 尾部竖井内的受热面管子两边弯头处设置阻流板,防止形成烟气走廊。各段受热面首排管子设有防

33、磨护板。过热器吊挂管布置有防磨盖板2.3.11 锅炉阀门仪表及管道锅炉为单母管给水，给水经给水操作台进入省煤器入口集箱，给水由一条主管路及一条旁路组成。母管压力为6.2MPa，调节阀后压力为4.8MPa，正常运行时使用主管路自动调节，升火启动及低负荷时使用旁路手动调节。在锅筒上装有2只， 过热器集汽集箱上装有一只PN10(6.4)，DN80、d0=40的弹簧安全阀，在过热器集汽集箱出口装有PN10(6.4)、DN200的电动主汽阀，其它水位表排污、加药、取样等表计和阀门均按常规设置。2.4 本章小结本次设计的题目是75吨/小时循环流化床锅炉设计，本章首先对锅炉的整体概况进行了选择，并结合设计题

34、目，列出锅炉规范，燃料特性，管子特性，以及主要经济技术指标。根据选题作了方案论证，并简要介绍了锅筒及炉内设备，水冷壁，燃烧设备，过热器，省煤器，空气预热器，钢架，平台，扶梯，炉墙以及阀门仪表。第3章 热力计算3.1 设计任务1）锅炉额定供热量：Do=75t/h2）锅炉出口蒸汽压力：p=3.82MPa（表压）3）饱和蒸汽温度：tbq=4504）给水温度：tgs=1505）排污率：pw=1%6）排烟温度：py=1457）冷空气温度：tlk=203.2 燃料特性1）燃料名称：二类烟煤2）工作基成分碳Car=46.55；氢Har=3.06；氧Oar=6.11；氮Nar=0.86；硫Sar=1.94；全

35、水分Mar=9.00；灰分Aar=32.48；干燥无灰基挥发分Var=38.50。3）低位发热量：Qnet,ar=17694KJ/kg4）入炉煤颗粒度010mm,其中d501.52.0mm,d0.1mm不大于10。3.3 辅助计算煤质分析校核计算： Qnet.ar339.13Car+1029.95Har-108.86(Oar-Sar)25.12Mar=18258.12。 =564.12628kj/kg 这说明煤质分析数据合理。3.3.1 燃烧脱硫计算3.3.1.1 无脱硫工况时的燃料计算计算见表3-1。表3-1无脱硫工况时燃料计算 序号 名称符号公式及来源数值单位1理论空气量0.0889(+0

36、.375)+0.265-0.03334.8104m3/kg2三原子气体体积0.8822m3/kg3理论氮气体积3.8017m3/kg4理论水蒸气体积0.5282m3/kg5飞灰份额测量值0.73.3.1.2 无脱硫工况时得烟气体积计算计算见表3-2。表3-2无脱硫工况时烟气体积计算名称公式符号炉膛旋风筒高温过热器低温过热器省煤器空气预热器单位出口过量空气系数1.201.201.201.201.221.25平均过量空气系数1.201.201.201.201.211.235过量空气量0.96200.96200.96200.96201.0101.130m3/kg水蒸气体积0.54370.54370.

37、54370.54370.54450.5464m3/kg烟气总体积6.17966.17966.17966.17966.22776.3479m3/kg3.3.1.3 脱硫计算计算见表3-3。表3-3脱硫计算序号名称符号公式及来源数值单位1SO2原始排放浓度（1.998104）/6106.1mg/m32SO2允许排放浓度“GB13271锅炉大气污染物排放标准”表2900mg/m33计算脱硫效率（1-/）100%85.26mg/m34燃煤子脱硫能力系数A测量值80.85石灰石脱硫能力系数K测量值0.80556钙硫摩尔比M)/A/K2.1127石灰石中CaCO3含量见表2-397.32%8入炉石灰石量3

38、.122m/0.1314kg/kg 9CaCO3未利用率测量值15.0%10煅烧成CaO时吸热量（1-）5561.8m/100193.7kj/kg11脱硫时放热量15597.7(/100) (/100)257.99kj/kg12可支配热量 (+A )/(1+)15695.9kj/kg13燃烧所需理论空气量 见表3-24.8104m3/kg14脱硫所需理论空气量1.667(/100) (/100)2.76m3/kg15燃烧和脱硫当量理论空气量(+)/(1+)4.2761m3/kg16燃烧产生理论氮气体积见表3-23.8071m3/kg17脱硫所需空气中氮气体积0.790.0218m3/kg18当

39、量理论氮气体积(0.8/100)/(1+)+0.793.3842m3/kg19燃烧产生RO2体积见表3-20.8822m3/kg20煅烧石灰石生成CO2体积0.699m(/100)2.86m3/kg21脱硫使SO2减少量0.699(/100) (/100)1.16m3/kg22燃烧和脱硫时产生RO2当量体积(+-)/(1+)0.7948m3/kg23燃烧产生理论水蒸气体积见表3-20.5282m3/kg24当量理论水蒸气体积0.0124(+Md)+0.111/(1+)+0.9610.4688m3/kg25入炉燃料灰量/1000.3248kg/kg26入炉石灰石直接生成飞灰量3.122(/100

40、)m(/)1.97kg/kg27入炉石灰石灰分含量(100-)/100 (1-/100- Md/100)2.1kg/kg28未反应CaO的量1.749(100)/100m(/100)-( /100)( /100)2.79kg/kg29脱硫产物CaSO4的量 4.26(/100)( /100)0.0802kg/kg30当量灰分(+)/(1+)40.19%31未脱硫时底灰份额 取定0.332脱硫工况时底灰份额(/100)+/(1+)(/100)0.456633未脱硫时飞灰份额1-0.734脱硫时飞灰份额(/100)+/1+)(/100)0.543335分离效率设计值99%36灰循环倍率/（1-）5

41、3.7937分离器前飞灰份额+54.3338脱硫后的SO2排放浓度（1.998104）1-( /100)890.80mg/m339脱硫效率（1-/）10085.41%40误差（-）/=0.110.15%合格3.3.2 脱硫工况时燃烧产物平均特性计算3.3.2.1 不同过量空气系数下燃烧产物的容积及成分 不同过量空气系数下燃烧产物的容积及成分见表3-4。 表3-4 烟气特性表名称符号公式分离器前分离器后单位a=54.33a=0.5433炉膛分离器高温过热器低温过热器省煤器空气预热器平均过量空气系数(+)/21.21.21.21.21.211.235水蒸气容积0.48260.48260.48260

42、48260.48330.4850m3/kg烟气总容积5.5168 5.51685.51685.51685.56035.6689m3/kgRO2容积份额0.14410.14410.14410.14410.14290.1402H2O容积份额0.08750.08750.08750.08750.08690.0856三原子气体容积份额0.23160.23160.23160.23160.22980.2258飞灰浓度3957.943957.943957.943957.943927.03851.76g/m3烟气重量8.13708.13708.13708.13708.19988.3568kg/kg烟气密度1.5

43、0761.50761.50761.50761.48631.1.4741kg/m33.3.2.2 不同过量空气系数燃烧产物的焓温表不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表见表3-5。 表3-5 烟气焓温表 Iy= I0y +( -1) I0k空预器=1.2515804.111628.412475.553347.494234.125155.026093.277054.638034.059013.1810029.31省煤器=1.2314787.141594.252423.883277.984155.365048.575967.596909.617869.698828.959824.67低温过热器前=1.2

44、13775.831571.482389.433231.654096.864977.605883.86812.947760.128706.139688.25V0D=3.7935m3/kg(C)k V0D12565.731138.731722.412316.792925.283548.314189.304833.705478.546140.916821.23(C)k11132.3266.3402.8541.8684.1829.8979.71130.41281.21436.11595.2I0ykj/(kg)3+5+7+910662.681343.732044.952768.293511.84267.

45、945045.945846.206664.417477.958324ADar=44.4% 0f=0.5781(C)AAa 0f /100917.6436.9257.6078.63100.11122.32144.64167.48191.06214.84239.51(C)A880.8169.1263.8360.1458.5560.2662.4767.0875.0983.91096.9VDH20=0.4245m3/kg(C)H2O VDH20770.65142.70216.87293.61372.56453.42537.81626.13714.45808.68902.86(C)H2O6150.730

46、4.4462.6626.3794.7967.21147.21335.61524.01725.01925.9V0DN2=3.0009m3/kg(C)CN2 V0DN25439.27879.891326.271782.462247.112720.563202.133698.254208.254704.045228.25(C) N24129.8260.0391.9526.7664.0803.9946.21092.81243.51390.01544.9VDRO2=0.7101m3/kg(C)CO2 VDRO231135.12284.22444.21613.59792.02971.641161.3613

47、54.341550.651750.391953.38(C)CO22170.0357.6558.9772.0996.51222.51461.21704.01951.02202.32457.7温度1100200300400500600700800900100011003.3.3 锅炉热平衡及燃烧和石灰石消耗量计算 锅炉热平衡及燃料的计算见表3-6。表3-6锅炉热平衡及燃料和石灰石的计算序号名称符号计算公式来源数值单位1可支配热量见表3-315695.9kj/kg2排烟温度设定1453排烟焓查焓温表3-61125.75kj/kg4冷空气温度给定205冷空气焓查焓温表3-6113.15kj/kg6脱硫

48、工况时底灰含炭量试验数据1.5%7脱硫工况时底灰份额见表3-30.45668脱硫工况时飞灰含炭量试验数据6.0%9脱硫工况时飞灰份额见表3-30.543310固体不完全燃烧损失2.91%11底灰温度85012灰焓查循环流化床锅炉设计与计算表8-2821kj/kg13灰渣物理热损失0.78%14气体不完全燃烧损失查循环流化床锅炉设计与计算表8-10.04%15排烟损失6.12%16散热损失查循环流化床锅炉设计与计算表8-10.5%17锅炉热效率89.65%18保温系数0.99419过热蒸汽出口焓MPa，3332.87kj/kg20饱和蒸汽焓MPa，2799.08kj/kg21饱和水焓 MPa，1

49、100.81kj/kg22给水温度给定15023给水焓 MPa，634.72kj/kg24排污率选定1%25排污量750kg/h26锅炉有效利用热量194049324kj27脱硫工况时当量燃料消耗量11820.95kg/h28脱硫工况时计算燃料消耗量10178.43kg/h29脱硫工况时燃料消耗量10483.50kg/h30计算石灰石消耗量1337.45kg/h31石灰石消耗量1573.47kg/h32计算燃料当量消耗量+11515.88kg/h3.4 炉膛设计及热力计算 3.4.1 炉膛结构特性计算 炉膛结构如图3-1所示。炉膛结构计算见表3-7。图3-1 炉膛结构示意图 表3-7 炉膛结构

50、计算序号名称符号计算公式来源数值单位 1密相区耐火层(0.4+3.154+0.7+2.071+0.7+3.154+0.4)+266.93 折算系数循汗流化床锅炉设计与计算表7-17.5计算受热面积5.02膜式壁（6.5+4.021）24.02184.61折算系数循汗流化床锅炉设计与计算表7-11计算受热面积84.61 2稀相区耐火层2.034.49-1.233.694.58折算系数循汗流化床锅炉设计与计算表7-14.3计算受热面积（+）0.2膜式壁（21.5+4.051+21.994）4.021+361.5折算系数循汗流化床锅炉设计与计算表7-10.577计算受热面积208.593传热周界比（

51、44.12+20+44.12）/801.3534炉膛计算受热面积（+）428.833.4.2 炉膛热力计算炉膛传热计算见表3-8。表3-8 炉膛传热计算序号号名称符号计算公式或来源数值单位1可支配热量见表 3-615695.9KJ/kg2气体不完全燃烧损失见表 3-64%3固体不完全燃烧损失见表 3-62.91%4灰渣物理热损失见表 3-60.78%5热空气温度选定2006热空气焓查焓温表3-51138.73kj/kg7炉膛出口过量空气系数见表 3-31.28冷空气温度选定209冷空气焓查焓温表3-5113.15kj/kg10回料器进口过量空气系数211给料系统进口过量空气系数设定8.712炉

52、膛进口过量系数-1.1813锅炉有效热量（100-）/（100-）+（+）18890.5kj/kg14炉膛出口烟温假定85015炉膛出口烟气焓查焓温表3-57286.53KJ/kg16循环灰量69.15Kg/s17计算燃料当量消耗量见表3-611515.88Kg/h18当量烟气体积见表3-65.51682m3/kg19炉膛截面积4.0214.02116.1720炉膛截面烟气流速（273+）/（273）4.4921床对流放热系数查循环流流化床锅炉设计与计算图7-2326.822水冷壁管外壁温度假定29523工质温度取 MPa时饱和温度255.824内外壁平均温度（+）/2275.425材料导热系

53、数管材：20g,由查表42.2726管外径选定627管内径选定528吸收率由,查循环流化床锅炉设计与计算图7-20.42229辐射放热系数234.7430床总放热系数+552.831床密相区对管传热系数（-）/(-)516.332管外壁计算温度ln(/)/(2)(-)+295.533误差-=0.50.5合格34鳍高选定135鳍厚选定636鳍端温度假定31537鳍片平均温度（+）/2305.338吸收率由,查循环流化床锅炉设计与计算图7-20.42739床辐射放热系数240.740床总放热系数+567.541材料导热系数材料：20g,由查表161.0142鳍片m值24.1243鳍基温度-554.

54、544鳍端温度538.845鳍端计算温度-311.246误差-=3.85合格47床密相区对鳍片传热系数（-）/(-)520.2248炉膛膜式壁平均传热系数(+)/(S+) S=88.24mm，=20mm517.0259炉膛计算受热面积见表3-7428.8350炉膛膜式水冷壁传热温差-594.251保温系数见表3-60.99452膜式壁吸热量/11440.05kj/kg531kg燃料燃烧向炉膛受热面内工质传热量（-）11534.35kj/kg54误差100%=0.82%2%合格%3.5 高温过热器设计及热力计算3.5.1 高温过热器结构计算高温过热器结构计算见表3-9。表3-9 高温过热器结构计算序号