1、锅炉设计概论全书内容全书内容 1,1,绪论绪论 2,2,循环流化床基本理论循环流化床基本理论 3,3,循环流化床锅炉的燃烧与传热循环流化床锅炉的燃烧与传热;4,;4,循循环流化床锅炉的燃烧系统及设备环流化床锅炉的燃烧系统及设备 5,5,循环流化床锅炉的汽水、控制系统循环流化床锅炉的汽水、控制系统 第六章第六章 循环流化床锅炉设计概论循环流化床锅炉设计概论 7 7 循环流化床锅炉的典型炉型和结构循环流化床锅炉的典型炉型和结构 8 循环流化床锅炉的运行循环流化床锅炉的运行 9 CFB锅炉气体污染物的排放与控制锅炉气体污染物的排放与控制第1页/共72页第六章 CFB锅炉设计概论 6.1 燃料燃烧计算
2、 6.2 锅炉本体热平衡 6.3 CFB锅炉若干参数的设计选择 6.4 CFB锅炉主要设备的设计要点 6.5 典型CFB锅炉的设计特点 6.6 CFB锅炉的大型化第2页/共72页本章导读（本章导读（1）1，知识体系：循环流化床锅炉的主要运行参数包括：床温、一次风速、一二次风比、排烟温度、零压点位置等。CFB锅炉的主要故障是磨损。关键部件：分离器。2，本章重点：（1）CFB锅炉的设计方法；（2）主要参数的确定方法；第3页/共72页本章导读（本章导读（2）3，本章难点：（1）EHE与INTREX的区别。（2）鼓泡床与CFB的区别；4，关键词：（1）汽冷分离器；（2）大型化的障碍；（3）水冷壁、过热
3、器、再热器的布置方式；（4）飞灰份额；（5）灰渣份额；（6）CFB锅炉设计要点第4页/共72页6.1 燃料燃烧计算燃料燃烧计算 内容：一、燃烧所需的理论空气量 二、过量空气系数 三、烟气量 四、漏风系数 五、空气和烟气的比焓第5页/共72页6.1 燃料燃烧计算燃料燃烧计算 一、燃烧所需的理论空气量0arararar1.866C0.7S5.56H0.7O/21V(6-1)0ar,net0.238600/900VQVdaf15%时第6页/共72页6.1 燃料燃烧计算燃料燃烧计算 一、燃烧所需的理论空气量 二、过量空气系数=1.11.2 三、烟气量(6-4)0ar,net0.238450/990VQ
4、劣质煤：(6-5)22200yRONH O1VVVVV第7页/共72页6.1 燃料燃烧计算燃料燃烧计算 三、烟气量(6-5)2222200yRONH O00RON00y11.016111.01611VVVVVVVVVV2ROarar0.01866C0.007SV(6-6)200Nar0.790.008NVV(6-7)第8页/共72页6.1 燃料燃烧计算燃料燃烧计算 三、烟气量200H Oarar0.111H0.01240.0161VMV(6-8)(6-9)l(6-10)烟气量近似计算公式ar,netyzszs 1 0.0060.1244187QVMMzsarar,net4187/MMQ系数,”
5、见131页 表6-1第9页/共72页第10页/共72页6.1 燃料燃烧计算燃料燃烧计算 四、漏风系数 132页 表6-2 五、空气和烟气的比焓00kkhV h(6-11)222222000yRORONNH OROhVhV hVh(6-12)00yykkarfhA1/100hhV hAa h(6-13)第11页/共72页第12页/共72页第13页/共72页6.1 燃料燃烧计算燃料燃烧计算 五、空气和烟气的比焓 空气、烟气成分的焓见 133页 表6-3 afh=0.40.6 当1000afh Aar/Qar，net1.43 时才考虑烟气焓中的飞灰焓。第14页/共72页第15页/共72页6.2 锅炉
6、本体热平衡锅炉本体热平衡 内容：一、热平衡方程式 二、锅炉热效率第16页/共72页6.2 锅炉锅炉本体本体热平衡热平衡 一、热平衡方程式 1，锅炉输入热量r123456QQQQQQQ(6-14)123456100%qqqqqq(6-15)rar,netrwrQQhQ(6-16)rr,ar rhct(6-17)第17页/共72页6.2 锅炉锅炉本体本体热平衡热平衡 一、热平衡方程式 1，锅炉输入热量(6-18)00wrkyklkQhh(6-19)2ararr,arr,dr,H O100100100MMccc(6-20)kykykykyll(6-21)没有制粉系统没有制粉系统第18页/共72页6.
7、2 锅炉锅炉本体本体热平衡热平衡 一、热平衡方程式 2，锅炉的热损失（1）固体不完全燃烧损失(6-22)aroacadafa4oacadafaroacadafa32866CCCC100-C100-C100-C100-CAqaaaaQoa:溢流灰；overflow ash;ca 冷渣 cool ashda：沉降灰；drop ash;fa：飞灰 fly ash第19页/共72页6.2 锅炉锅炉本体本体热平衡热平衡 一、热平衡方程式（2）气体不完全燃烧热损失（3）排烟损失(6-23)3gy4rCO126.4100qVqQ200gyyH O-0.0161-1VV VV0pypylk42r100-hhq
8、qQ(6-24)第20页/共72页6.2 锅炉锅炉本体本体热平衡热平衡 一、热平衡方程式（4）散热损失，q5=0.2%0.5%第21页/共72页6.2 锅炉锅炉本体本体热平衡热平衡 一、热平衡方程式（5）灰渣物理热损失arhzhz6rA a hqQ(6-25)鼓泡流化床：鼓泡流化床：ahz=45%75%循环流化床：循环流化床：ahz=30%70%第22页/共72页补充：脱硫对锅炉效率的影响3232342CaCOCaOCO1783.26 kJ/kg(CaCO)CaO+SO0.5OCaSO7846.968 kJ/kg(SO)arar7net,arnet,ar64=(7846.968-1783.26
9、)121.2710032SSqQQ1 刘光辉，张秋红，巩建华刘光辉，张秋红，巩建华.添加石灰石脱硫对添加石灰石脱硫对CFB锅炉热效率的影响锅炉热效率的影响J.能源工能源工程程.2009(3):43-44.第23页/共72页6.2 锅炉锅炉本体本体热平衡热平衡 二、锅炉本体热效率 1，正平衡法gqgqgsbqbqgspspsgsqtglgl1rrDhhDhhDhhQQqBQBQ(6-26)再热蒸汽吸热量未计入。再热蒸汽吸热量未计入。供热机组的排污率大于供热机组的排污率大于5%，要计入排污水带走的热量。，要计入排污水带走的热量。超临界锅炉：没有饱和水项：超临界锅炉：没有饱和水项：gqgqgszqz
10、qgsqtglrDhhDhhQBQ(6-26)第24页/共72页6.2 锅炉锅炉本体本体热平衡热平衡 二、锅炉本体热效率 2，反平衡法gl123456100qqqqqq(6-27)锅炉实际燃料消耗量锅炉实际燃料消耗量gqgqgszqzqgspspsgsqtglrDhhDhhDhhQBQ(6-28)j41/100BBq(6-29)第25页/共72页6.3 CFB锅炉若干参数的选择锅炉若干参数的选择 内容 一、容量及热负荷分配 二、燃煤与脱硫剂的粒径分布特性 三、流化风速和一、二次风配比 四、床层温度 五、循环物料量和物料平衡 六、其它参数第26页/共72页6.3 CFB锅炉若干参数的选择锅炉若干
11、参数的选择 一、容量及热负荷分配 1，容量对整体布置的影响 容量提高压力提高蒸发吸热比例降低过热、再热吸热比例提高炉膛中布置更多SH/RH受热面。2，蒸汽参数对各部分受热面吸热量的要求 pp139 表6-4：没有超临界参数第27页/共72页第28页/共72页6.3 CFB锅炉若干参数的选择锅炉若干参数的选择 一、容量及热负荷分配 3，燃烧室内的热量平衡 沿着炉膛高度：放热量与吸热量匹配，才能得到理想的温度场。4，热量平衡的主要影响因素（1）受热面的布置方式 炉膛内或者EHE布置过热器、再热器第29页/共72页6.3 CFB锅炉若干参数的选择锅炉若干参数的选择 一、容量及热负荷分配 4，热量平衡
12、的主要影响因素（2）燃料特性 含硫量高：850 难以燃烧的煤：床温略高。pp 141:表6-5第30页/共72页第31页/共72页6.3 CFB锅炉若干参数的选择锅炉若干参数的选择 二、燃煤与脱硫剂的粒径分布特性 灰分高的煤：粒径应当降低；113mm 灰分低的煤：粒径应当提高；1020mm 生物质：3050mm pp142：表6-6 煤颗粒粒径 pp143：表6-7 石灰石颗粒粒径第32页/共72页第33页/共72页第34页/共72页6.3 CFB锅炉若干参数的选择锅炉若干参数的选择 三、流化风速和一、二次风配比 1，流化风速 pp144 表6-8 2，一、二次风配比（1）降低NOx排放（2）
13、风机压头（3）密相区的流化及燃烧。第35页/共72页第36页/共72页6.3 CFB锅炉若干参数的选择锅炉若干参数的选择 四、床层温度 tb800 燃烧、脱硫、脱硝、传热。tb=850950 五、循环物料量和物料平衡 Ca/S=1.52.5 脱硫、脱硝 燃烧稳定第37页/共72页6.3 CFB锅炉若干参数的选择锅炉若干参数的选择 六、其它参数 1，过量空气系数：燃烧室 1.11.2 2，排烟温度：大型CFB锅炉：130以下；中小型CFB锅炉：150 以上。3，零压点位置 前移：引风机压头提高；后移：炉膛密封性要求提高；第38页/共72页6.4 CFB锅炉主要设备设计要点锅炉主要设备设计要点 内
14、容：一、本体布置 二、炉膛设计 三、对流受热面的设计第39页/共72页6.4 CFB锅炉主要设备设计要点锅炉主要设备设计要点 一、本体布置第40页/共72页6.4 CFB锅炉主要设备设计要点锅炉主要设备设计要点 二、炉膛设计 1，结构设计（1）流化风速炉膛截面积（2）炉膛高度 表6-9（3）密相区渐扩截面与 大容量锅炉分支腿结构（4）给煤点数量：表6-10第41页/共72页第42页/共72页第43页/共72页6.4 CFB锅炉主要设备设计要点锅炉主要设备设计要点 二、炉膛设计 2，布风板设计 3，炉膛设计步骤（1）确定流化风速、热负荷（2）确定一二次风比和密相区高度（3）确定物料循环倍率（4）
15、确定密相区燃烧份额bjye/ABVu(6-30)第44页/共72页6.4 CFB锅炉主要设备设计要点锅炉主要设备设计要点 二、炉膛设计 3，炉膛设计步骤（5）确定炉膛高度（6）通过传热计算确认炉膛高度（7）选择炉膛高度中的较大值（8）确定炉膛的开孔、防磨、耐火材料第45页/共72页6.4 CFB锅炉主要设备设计要点锅炉主要设备设计要点 三、对流受热面的设计 1，受热面的热量平衡：表6-4，6-5 2，过热器、再热器的设计（1）屏式过热器（2）对流过热器和再热器：磨损量正比于烟气流速的3.6次幂。3，省煤器和空气预热器第46页/共72页6.4 CFB锅炉主要设备设计要点锅炉主要设备设计要点 三、
16、对流受热面的设计 4，烟气流速的选择：pp:151 表6-11第47页/共72页第48页/共72页6.5 典型典型CFB锅炉的设计特点锅炉的设计特点 内容 一、主型CFB锅炉的设计特点 二、国内循环流化床锅炉的设计特点第49页/共72页6.5 典型典型CFB锅炉的设计特点锅炉的设计特点 一、主型CFB锅炉的设计特点 1，Lurgi型CFB锅炉（1）EHE（2）高温旋风分离器（3）采用较高的流化速度 和物料循环倍率（4）分支腿结构pp152 表6-12第50页/共72页德克萨斯州德克萨斯州第51页/共72页6.5 典型典型CFB锅炉的设计特点锅炉的设计特点 一、主型CFB锅炉的设计特点 2，Py
17、roflow型CFB锅炉（1）结构简单，占地面积小。（2）两级燃烧，r1=40%70%（3）炉膛内布置管过热器 （4）高温旋风分离器（5）可以燃烧石油焦、油页岩第52页/共72页6.5 典型典型CFB锅炉的设计特点锅炉的设计特点 一、主型CFB锅炉的设计特点 2，Pyroflow型CFB锅炉（6）负荷调节比=34。升负荷：4%BMCR/min；降负荷：6%BMCR/min pp154 表6-13 3，FW汽冷分离器CFB锅炉（1）床料粒径300400微米，固气比47kg/kg第53页/共72页第54页/共72页6.5 典型典型CFB锅炉的设计特点锅炉的设计特点 一、主型CFB锅炉的设计特点 3
18、，FW汽冷分离器CFB锅炉（2）二次风从过渡区送入，SOx,NOx排放量小（3）水冷布风板（4）风道燃烧器，启动时间缩短到 4 小时（5）汽冷分离器第55页/共72页6.5 典型典型CFB锅炉的设计特点锅炉的设计特点 一、主型CFB锅炉的设计特点 3，FW汽冷分离器CFB锅炉（6）INTREX：比EHE紧凑 155页 表6-14第56页/共72页第57页/共72页6.5 典型典型CFB锅炉的设计特点锅炉的设计特点 一、主型CFB锅炉的设计特点 4，Circofluid 型CFB锅炉（1）半塔式布置（2）流化风速 3.5m/s4.0m/s（3）400左右的中温分离器（4）循环倍率低，固体携带率：
19、1.52.0kg/m3（5）循环灰含有尾部细灰，燃烧效率高。第58页/共72页6.5 典型典型CFB锅炉的设计特点锅炉的设计特点 一、主型CFB锅炉的设计特点 4，Circofluid 型CFB锅炉（6）烟气再循环：充分流化。156页 表6-15 二、国内CFB锅炉的设计特点 159页 表6-16第59页/共72页第60页/共72页第61页/共72页第62页/共72页无锡无锡锅炉厂锅炉厂济南济南锅炉厂锅炉厂第63页/共72页6.6 CFB锅炉的大型化锅炉的大型化 内容 一、大型化的必要性 二、大型化面临的主要问题 三、大型化的发展潜力第64页/共72页6.6 CFB锅炉的大型化锅炉的大型化 一
20、、大型化的必要性 1，劣质煤逐渐成为国内电站锅炉的主要燃料 2，与锅侧的超临界技术配合可以大大提高活力发电厂效率 二、大型化面临的主要问题 1，燃烧室内受热面的布置第65页/共72页6.6 CFB锅炉的大型化锅炉的大型化 二、大型化面临的主要问题 1，燃烧室内受热面的布置 2，紧凑型分离器的研究 3，燃烧室深度对二次风穿透深度的限制 二次风穿透深度6.5m21SAVAB(6-31)第66页/共72页6.6 CFB锅炉的大型化锅炉的大型化 二、大型化面临的主要问题 3，燃烧室深度对二次风穿透深度的限制 二次风穿透深度6.5m 图4-3，图6-7 大型CFB锅炉：分支腿结构 4，燃烧系统的工作过程
21、和实验研究（1）燃烧室上部空气动力学研究和颗粒内循环量、下行环形颗粒层厚度、炉内温度分布第67页/共72页6.6 CFB锅炉的大型化锅炉的大型化 二、大型化面临的主要问题 4，燃烧系统的工作过程和实验研究（1）传热系数沿着燃烧室高度变化规律的研究（2）外部颗粒循环流量的测试以及EHE传热系数的确定；（3）紧凑型分离器和大直径旋风分离器分离第68页/共72页6.6 CFB锅炉的大型化锅炉的大型化 二、大型化面临的主要问题 4，燃烧系统的工作过程和实验研究（3）分离效率的研究（4）气体污染物SO2，NOx，N2O，CO,和固体污染物重金属的生成与排放控制机理研究。三、大型化的发展潜力 发电厂利润提高的需求激励技术进步第69页/共72页End of Chapter 6 同学们：同学们：有什么需要提问和讨论的问题？有什么需要提问和讨论的问题？第70页/共72页本章思考题 1，CFB锅炉的q5损失与PC锅炉相比有何差别？说明其原因。2，CFB锅炉的q4损失与PC锅炉相比有何差别？说明其原因。3，CFB锅炉的q2损失与PC锅炉相比有何差别？说明其原因。第71页/共72页感谢您的观看！第72页/共72页
