65吨时循环流化床锅炉的设计与计算毕业论文.doc

xxxx学院本科毕业设计说明书65吨/时循环流化床锅炉的设计与计算毕业论文 目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论- 1 -第2章 锅炉结构与设计简介- 2 -2.1循环流化床锅炉工作原理- 2 - 2.2 锅炉基本特性- 3 -2.2.1锅炉规范- 3 -2.2.2燃料特性- 3 -2.2.3石灰石特性- 3 -2.2.4管子特性- 3 -2.2.5主要经济技术指标- 4 -2.2.6锅炉基本尺寸- 4 -2.3 方案论证- 4 -2.4 锅炉结构简介- 6 -2.4.1锅筒及炉内设备- 6 -2.4.2水冷壁- 6 -2.4.3燃烧设备- 7 -2.4.4过热器- 9 -2.4.5省煤器- 9 -2.4.6空气预热器- 10 -2.4.7钢架及平台楼梯- 10 -2.4.8炉墙及保温结构- 10 -2.4.9锅炉阀门仪表及管道- 11 -2.5 本章小结- 11 -第3章 热力计算- 12 -3.1设计任务- 12 -3.2燃料特性- 12 -3.3辅助计算- 12 -3.3.1燃烧脱硫计算- 12 -3.3.2脱硫工况时燃烧产物平均特性计算- 16 - 3.3.3锅炉热平衡及燃烧和石灰石消耗量计算- 19 - 3.4 炉膛设计及传热计算- 20 - 3.4.1炉膛结构特性计算- 20 -3.4.2炉膛传热计算- 22 -3.5高温过热器设计及传热计算- 24 -3.5.1高温过热器结构计算- 24 -3.5.2高温过热器传热计算- 25 -3.6低温过热器设计及传热计算- 27 -3.6.1低温过热器结构计算- 27 -3.6.2低温过热器传热计算- 27 -3.7省煤器设计及传热计- 28 -3.7.1省煤器结构计算- 28 -3.7.2省煤器传热计算- 29 -3.8空气预热器设计计算- 30 -3.8.1空气预热器结构计算- 30 -3.8.2空气预热器传热计算- 31 -3.9热力计算结果汇总表- 32 -3.10本章小结- 33 -第4章 强度计算- 34 -4.1锅筒强度校核计算- 34 -4.1.1筒体最大未加强孔直径计算- 35 -4.1.2孔加强的计算- 35 -4.1.3相邻两孔互不影响最小节距计算- 36 -4.1.4孔桥减弱系数计算- 37 -4.1.5锅筒筒体允许最小减弱系数计算- 37 -4.1.6锅筒凸形封头强度校核计算- 38 -4.2安全阀排放能力校核计算- 39 -4.3本章小结- 39 -结 论- 40 -参考文献- 41 -致 谢- 42 -I -摘 要I目 录III第1章 绪论- 5 -第2章 锅炉结构与设计简介- 2 -在这种燃烧方式下，燃烧室密相区的温度水平受到燃煤过程中的高温结渣、低温结焦和最佳脱硫温度的限制，一般维持在850左右。这一温度范围也恰与最佳脱硫温度吻合。由于循环流化床锅炉较煤粉炉炉膛的温度水平低的特点，带来了低污染排放和避免燃煤过程中结渣等问题的优越性。 2.2 锅炉基本特性- 2 -第3章 热力计算- 12 -3.4 炉膛设计及传热计算- 20 -第4章 强度计算- 33 -结 论- 39 -致 谢- 42 -参考文献- 41 -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5 - 第1章 绪论随着能源设备的发展和利用，特别是锅炉这种将工质加热到一定的温度和压力的能源设备广泛应用，给环境造成了严重污染。尤其是以煤为主要燃料的锅炉燃烧排放出大量的灰渣、粉尘、二氧化硫和氮的氧化物等污染物，严重影响了生态环境。又由于煤、石油等化石燃料的不断开采而日渐枯竭，人们一直在努力寻找一种高效、低污染的燃烧方式以解决以上两个问题。循环流化床燃烧技术是20世纪70年代发展起来的清洁燃烧技术，是解决燃烧煤而产生的污染问题的主要方法之一。此外，循环流化床燃烧还对不同性质的燃煤适应性强，适于燃烧低质煤等特点。在煤含硫量高时，还可以在燃煤中加入石灰石，在燃烧中低成本脱硫。而不必架设投资巨大的烟气脱硫设备。在循环流化床燃烧中，燃烧温度很低，空气又分级送入，燃烧中所产生的氮的氧化物很低，煤燃烧后所余下的灰渣活性强，便于生产水泥、制砖、化工等，用来综合利用，它是没有废弃物的燃烧方法。循环流化床燃烧技术具有一些层燃和煤粉燃烧等常规燃煤技术所不具备的特点。最突出的特点是：燃烧温度低，停留时间长，以及湍流混合强烈，这些优点给流化床燃烧带来一系列优点。除以上所述优点外，还具有燃烧强度大，床内传热能力强，负荷调节性能强，易于操作和维护等优点。由于上述诸多优点使得循环流化床燃烧技术特别适合我国的国情，在较短的时间内得到了迅速的发展和应用。本次设计为65吨/小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衡量，力求合理。热力计算，烟凤祖力计算，强度计算的数据力求精确，使整个设计力求完美。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。- 3 -第2章 锅炉结构与设计简介2.1循环流化床锅炉工作原理循环流化床燃煤锅炉基于循环流态化的原理组织煤的燃烧过程，以携带燃料的大量高温固体颗粒物料的循环燃料为重要特征。固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧方式。但与常规煤粉炉中发生的单纯悬浮燃烧过程相比，颗粒在循环流化床燃烧室内的浓度远大于煤粉炉，并且存在显著地颗粒成团和床料的颗粒回混，颗粒与气体间的相对速度大，这一点显然与基于气力输送方式的煤粉悬浮燃烧过程完全不同。循环流化床锅炉的燃烧与烟风流程示意图见图1： 图1 循环流化床锅炉炉内燃烧与烟风系统预热后的一次风（流化风）经风室由炉膛底部穿过布风板送入，使炉膛内的物料处于快速流化状态，燃料在充满整个炉膛的惰性床料中燃烧。较细小的颗粒被气流夹带飞出炉膛，并由飞灰分离装置分离收集，通过分离器下的回料管与飞灰回送器（返料器）送回炉膛循环燃烧；燃料在燃烧系统内完成燃烧和高温烟气向工质的部分热量传递过程。烟气和未被分离器捕集的细颗粒排入尾部烟道，继续与受热面进行对流换热，最后排出锅炉。在这种燃烧方式下，燃烧室密相区的温度水平受到燃煤过程中的高温结渣、低温结焦和最佳脱硫温度的限制，一般维持在850左右。这一温度范围也恰与最佳脱硫温度吻合。由于循环流化床锅炉较煤粉炉炉膛的温度水平低的特点，带来了低污染排放和避免燃煤过程中结渣等问题的优越性。2.2 锅炉基本特性2.2.1锅炉规范锅炉规范见表2-1。表2-1 锅炉规范型号额定蒸发量 过热蒸汽压力过热蒸汽温度给水温度CFB65-3.8265t/h3.82 MPa4501052.2.2燃料特性燃料特性见表2-2。表2-2 燃料特性碳氢氧氮硫水分灰分挥发分低位发热量符号数值38.462.164.650.520.6110.5043.1021.9113536KJ/Kg2.2.3石灰石特性石灰石特性见表2-3。表2-3 石灰石特性特性含量含量水分灰分符号数值97.3200.81.882.2.4管子特性管子特性见表2-4。表2-4 管子特性名称管径厚度节距排列及气流流向符号横向纵向管子排列方式烟气冲刷方式烟气与工质流向单位mmmmmm水冷壁80高温过热器105110顺列横向交叉流低温过热器95102.5顺列横向交叉流省煤器9060错列横向交叉流空气预热器6040错列纵向交叉流下降管蒸汽引出管2.2.5主要经济技术指标主要经济技术指标见表2-5。表2-5 经济技术指标 锅炉效率,排烟温度燃料耗 /s给水温度 89.411404.3891052.2.6锅炉基本尺寸 锅炉基本尺寸见表2-6。表2-6 锅炉尺寸炉膛宽度炉膛深度锅筒中心高度锅炉外形尺寸长宽高单位数值56202810356732382012560374002.3 方案论证本次设计的题目是65吨/小时循环流化床锅炉设计，属水管式中压自然循环锅炉，应以运行的安全性和可靠性作为其首要特性设计准则。而且在此前提下，充分发挥循环流化床燃烧技术的一系列优点，并且尽量避免或克服其本身存在的缺点，如锅炉本身耗电量大，飞灰含炭量偏高，受热面磨损及腐蚀严重等负面特性。因此在设计过程中，主要考虑的方面是炉膛内着火的稳定性及热流密度的横向均匀性，炉膛内有足够的传热量，煤的燃尽程度，合理的烟气流速和排烟温度，受热面的磨损问题，分离器的分离效率、物料的平衡以及锅炉的脱硫效率等。本锅炉属于小型中压锅炉，受热面以蒸发受热面为主，其吸热量约占锅炉总吸热量的63.65%。在尾部烟道中布置有吸热量不多的过热器、钢管式省煤器和管式空气预热器，且过热器两级布置，过热器和省煤器的吸热量分别约占锅炉总吸热量的20.60%和15.75%。空气预热器用于预热燃烧用的空气，使得排烟温度降低到合理的温度值，减少排烟损失，提高锅炉效率，减少燃料消耗量。由于锅炉容量不大，炉膛和尾部烟道中的受热面已经可以满足锅炉的吸热要求，无需布置其他受热面，并且为了获得高的分离效率，因此锅炉采用高温旋风分离器，而且不布置外置换热器，整个锅炉炉型采用M型布置。循环流化床锅炉属于室燃炉，炉膛设计中应首先确定炉膛的截面热负荷，其容积热负荷在循环流化床锅炉中没有多大意义。而截面热负荷选择与运行风速的选择是相关的。循环流化床锅炉的运行风速是一个很重要的参数，一般运行风速为4-10m/s，运行风速提高会使炉子更为紧凑，截面热负荷相应增大，同时炉膛高度增加，磨损增加，锅炉造价，能耗都会增加。但运行风速过低则发挥不了流化床的优点，因此对每种燃料都具有最佳运行风速。对本次设计煤种运行风速为4.60m/s。截面热负荷一般在3-4MW/m2，在此风速下截面热负荷取3.57 W/m2。对于床温得选择，要考虑锅炉结焦，燃烧效率，脱硫效率，NOx及N2O的排放量等问题，而且尽量避免煤中金属升华。当床温升高时，NOx排放量上升；当床温高于860时，床温升高，脱硫效率很快下降，而燃烧效率有所提高。因此床温应控制在850-900左右，一般不超过900。对于本次设计，床温取850。在设计中，锅炉的排烟温度和热空气温度是首要和基本的。排烟温度低时，锅炉排烟热损失减少，热效率提高；但会使得受热面烟气侧与工质侧的温差降低，增加金属耗量。同时，排烟温度过低，会使烟气中的硫酸蒸汽低于受热面壁温，引起受热面低温腐蚀。对于该设计煤种特性全水分为10.50%，锅炉容量65t/h，排烟温度选取为140。热空气温度的选择主要应保证燃料在锅炉内迅速着火。热空气温度过高对强化燃烧没有太大帮助，只要燃料能稳定燃烧，热空气温度不必太高，结合该煤种挥发分为21.91%，较易着火 ，热空气温度选取为200。过量空气系数对循环流化床锅炉的运行影响较大，如果选择过小，则燃料不能充分燃烧，使机械部完全燃烧损失增加；如果选择过大，会增加排烟热损失。燃烧室中过量空气系数一般在1.1-1.2之间，因此，在本次设计中，炉膛出口的过量空气系数取1.2。在循环流化床锅炉燃烧过程中，为降低NOx的排放和降低风机的能耗，将燃烧用空气分成一、二次风送入炉内。二次风率过大，对脱硝和降低能耗有利，一次风率过低，不能保证密相区颗粒正常流化，而且大颗粒燃料无法燃尽。在此次设计中，一、二次风配比为1:1，二次风单层送入，风速为30-50m/s，二次风入口位于距布风板4.10m处。炉膛的尺寸主要包括炉膛的长、宽、高及截面收缩形式。炉膛横截面积在流化风速确定后已经确定，长宽比主要考虑二次风在炉内的穿透能力，深度一把不超过8m，长宽比在1:1至2:1都是正确的，对于本锅炉炉膛长宽比取2:1。炉膛高度在保证细粉燃尽度、蒸发受热面需求、返料机构料腿足够静压头以及锅炉设计压力下足够自然循环的前提下，尽可能降低炉膛高度，以减少锅炉造价。由于空气分一、二次风送入，为保证二次风口以下的流化风速，炉膛下部区域采用锥形扩口，扩口角度为。由于炉膛下部风速较高，磨损严重，且为保证燃料稳定着火，在布风板至二次风入口处敷设一定厚度的防磨耐火材料。锅炉采用干式出灰，灰的排放有三个途经，一是通过密相区底部的排渣管，经水冷螺旋出渣机排放。二是通过分离器下部的灰冷却器排放。三是作为飞灰被除尘器收集排放。2.4 锅炉结构简介本锅炉锅炉为室内(外)布置，由前部及尾部两个竖井烟道组成。前部竖井为悬吊结构，炉膛由膜式水冷壁组成，自下而上依次为一次风室、浓相床、悬浮段、蒸发管。尾部竖井采用支承结构，布置有高温过热器，低温过热器，钢管式省煤器及管式空气预热器，两竖井之间由两个并列的旋风分离器相连通，分离器下部接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬，前部竖井采用敷管炉墙，后部竖井采用轻型板壁炉墙，由八根型钢柱承受锅炉全部重量。当属于锅炉以外的烟、风、汽水管道要支撑在锅炉构架上时，必须按负荷的大小及负荷着力点的位置校核构架强度，必要时另行加固。 2.4.1锅筒及炉内设备2.4.1.1锅筒内径1400，壁厚42，筒身长5700，包括两侧封头一起为7184。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42。2.4.1.2锅筒内装置1、方形挡板：汽水混合物进入锅筒汽空间后进入上挡板组成的缝隙，依靠转向时汽水所受惯性力不同进行汽水分离，并减弱汽水的动能。2、水下孔板：水下孔板一般放置在最低水位下50-100mm，孔径10-12mm，蒸汽穿孔流速2-3m/s，作用是均衡蒸汽负荷。水下孔板离锅筒底部300-500mm，以免蒸汽带入下降管中。3、顶部多孔板：利用其节流作用是蒸汽空间的负荷沿锅筒长度和宽度分布均匀。4、给水分配管。5、排污管。6、加药管。2.4.2水冷壁在锅炉炉膛内布置尽可能多的水冷壁，对于中压锅炉来说，水冷壁得吸热量占锅炉总吸热量的60%以上。可以充分发挥辐射受热面热强度的特点，同时它用来保护炉强免受高温破坏，使灰渣不易粘结在炉墙上，防止炉膛被冲刷磨损，过热破坏。它是自然循环锅炉构成水循环回路不可缺少的重要部件。本锅炉炉膛内四壁由膜式水冷壁组成,膜式水冷壁采用605的无缝钢管，管节距为80mm，与620的扁钢焊制而成，材质为20钢。前墙水冷壁管屏下部与集箱连接，上部过炉顶后与上集箱连接，最后蒸汽由8根1025的管子引入锅筒。后墙水冷壁管屏与前墙相似，但不过炉顶。两侧水冷壁管屏下部分别与下级箱连接，上部与各自上集箱连接，再由4根1025的管子引入锅筒。上下集箱规格为21912。2.4.3燃烧设备循环流化床锅炉的燃烧设备包括启动燃烧器、给煤机、风室、布风板、风口、分离器、回料器等。2.4.3.1启动燃烧器启动燃烧器为燃油燃烧器，床上点火，布置在炉膛下部流化床层上面侧墙上，燃烧器略向下倾斜，以便火焰能与流化床接触，更好地加热床料。2.4.3.2给煤机给煤机为螺旋给煤机，布置形式为前墙布置，给煤入口在布风板之上1.8m处。2.4.3.3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28mm，正方形布置，间距8080mm，共布置1050只风帽。每只风帽开孔14个，孔径为5mm。耐火保护层厚度为150mm，花板厚度为20mm。布风板阻力为整个床层阻力的25-30%才可以维持床层稳定运行。其结构见图2-1。图2-1 布风板及风帽2.4.3.4分离器气固分离器是循环流化床锅炉系统的核心部件之一。它实现里锅炉的灰平衡和热平衡，保证路内燃烧的稳定与高校，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。本锅炉采用高温旋风分离器，共两只。因为高温旋风分离器技术成熟，结构简单，分离效率高，性能稳定，直径小分离效率高。该分离器内直径D0为3000mm，筒体高h为4500mm，总高度H为9500mm，排灰口直径D0为1000mm，分离器入口高度a为2337mm，分离器入口宽度b为779mm，排气管内直径De为1182mm，排气管插入深度hc 为1400mm，排气管总长度L为2400mm。分离器从内到外分别是耐火层、保温层、钢外壳。总壁厚300mm。其结构见图2-2。图2-2 旋风分离器2.4.3.5回料器回料器的任务是将炉膛高压区与分离器低压区隔开，防止烟气从高压区流向低压区，而且将分离器中分离出来的固体物料送回循环流化床燃烧室内 。本锅炉采用U型回料器。一般由密封腿、回料器本体和返料腿组成。回料器本体包含松动床和输送床、隔板及相关配风装置和风室等。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Dm为1000mm，返料腿直径Df为1000mm，回料器溢流堰高Hw为1700mm，隔板与配风装置距离为1000mm，隔板厚度为200mm，隔板高度为1200mm，回料器本体宽度Wbh为1000mm，回料器本体高度Hbh为2200mm，回料器本体深度Bbh为2200mm，炉膛配风装置至返料腿炉膛入口处中心线的高度Hhz为1.8m。其结构见图2-3。图2-3 回料器2.4.4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自制冷凝水喷水减温器，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105mm，纵向平均节距110mm，横向管排数40排，纵向管排数16排，全部受热面积202.67mm2。低温过热器管子规格383.5，双管圈，顺列布置，横向节距95mm，纵向平均节距102.5mm，横向管排数44排，纵向管排数30排，全部受热面积365.59mm2。其结构见图2-4和图2-5，具体尺寸见锅炉总图。 2.4.5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，错列布置，横向节距90mm，纵向节距60mm，横向管排数24/23排，平均横向管排数23.5排，纵向管排数52排，总受热面积475,99 m2。其结构见图2-6，具体尺寸见锅炉总图。2.4.6空气预热器本锅炉采用管式空气预热器，单极布置，有两个管组，每个管组由三个并列管箱组成，上、下流程分别由3528根长3000mm，401.5钢管组成，错列布置，横向节距60mm，纵向节距40mm，上、下流程间隔800mm，空气预热器总高度6800mm。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2560.30m2。其结构见图2-7。2.4.7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7度地震设计。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。2.4.8炉墙及保温结构燃烧室外部使用管上炉墙，有三层。第一层用超细玻璃棉压实于模式水冷壁后，厚度为35mm；第二层为珍珠岩砖厚度为160mm；第三层为密封抹面，炉墙总厚度为210mm(自管子中心线算起)。尾部烟道采用轻型板壁炉墙，第一层为耐火混凝土，厚度为60mm(省煤器处为265mm)；第二层为保温混凝土，厚度为60mm；第三层为绝热层，厚度为120mm。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。2.4.9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。2.5 本章小结本次设计的题目是65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简单介绍，并结合设计题目，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. 锅炉额定蒸发量 =65t/h；2. 过热器出口蒸汽压力 =3.82MPa；3. 过热器出口蒸汽温度 =450；4. 锅炉给水温度 =105；5. 冷空气温度 =20；6. 热空气温度 =200；7. 排烟温度 =140；8. 排污率 =1%。3.2燃料特性燃料特性参数见表3-1。表3-1 燃料特性序号名称符号单位数据1含碳量38.462含氢量2.163含氧量4.654含氮量0.525含硫量0.616水分10.507灰份43.108挥发份21.919低位发热量KJ/Kg135363.3辅助计算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3-2。表3-2 无脱硫工况时燃料计算 序号 名称符号单位公式及来源数值1理论空气量m3/kg0.0889(+0.375)+0.265-0.03333.85702三原子气体体 积m3/kg0.72193理论氮气体积m3/kg3.05124理论水蒸气体积m3/kg0.43215飞灰份额测量值0.63.3.1.2无脱硫工况时得烟气体积计算计算见表3-3。表3-3 无脱硫工况时烟气体积计算名称符号公式单位炉膛旋风筒高温过热器低温过热器省煤器空气预热器出口过量空气系数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m3/kg0.77140.77140.77140.77140.80100.9064水蒸气体积m3/kg0.44450.44450.44450.44450.44510.4467烟气总体积m3/kg4.9894.9894.9894.9895.02825.1262 3.3.1.3脱硫计算计算见表3-4。表3-4 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）/2377.55m3/kg2SO2允许排放浓度“GB13271锅炉大气污染物排放标准”表2900m3/kg3计算脱硫效率（1-/）100%62.15m3/kg4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/K0.94157石灰石中CaCO3含量见表2-397.32%8入炉石灰石量3.122m/0.0184kg/kg9CaCO3未利用率测量值15.0%10煅烧成CaO时吸热量（1-）5561.8m/10027.15kj/kg11脱硫时放热量15597.7(/100) (/100)59.13kj/kg12可支配热量(+)/(1+)13322.8kj/kg13燃烧所需理论空气量见表3-23.8570m3/kg14脱硫所需理论空气量1.667(/100) (/100)0.00632m3/kg15燃烧和脱硫当量理论空气量(+)/(1+)3,7935m3/kg16燃烧产生理论氮气体积见表3-23.0512m3/kg17脱硫所需空气中氮气体积0.790.005m3/kg18当量理论氮气体积(0.8/100)/(1+)+0.793.0009m3/kg19燃烧产生RO2体积见表3-20.7219m3/kg20煅烧石灰石生成CO2体积0.699m(/100)0.004m3/kg21脱硫使SO2减少量0.699(/100) (/100)0.0027m3/kg22燃烧和脱硫时产生RO2当量体积(+-)/(1+)0.7101m3/kg23燃烧产生理论水蒸气体积见表3-20.4321m3/kg24当量理论水蒸气体积0.0124(+Md)+0.111/(1+)+0.01610.4245m3/kg25入炉燃料灰量/1000.4310kg/kg26入炉石灰石直接生成飞灰量3.122(/100)m(/)0.0028kg/kg27入炉石灰石灰分含量(100-)/100 (1-/100- Md/100)0.0003kg/kg28未反应CaO的量1.749(100)/100m(/100)-( /100)( /100)0.0019kg/kg29脱硫产物CaSO4的量4.246(/100)( /100)0.0162kg/kg30当量灰分(+)/(1+)44.4%31未脱硫时底灰份额取定0.432脱硫工况时底灰份额(/100)+/(1+)(/100)0.422033未脱硫时飞灰份额1-0.634脱硫时飞灰份额(/100)+/(1+)(/100)0.578135分离效率设计值0.9936灰循环倍率/（1-）57.2337分离器前飞灰份额+57.8138脱硫后的SO2排放浓度901.08mg/kg39脱硫效率（1-/）10062.10%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3-5。表3-5 烟气特性表名称符号公式分离器前分离器后单位a=57.81a=0.5781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0.43670.43670.43670.43670.43730.4389m3/kg烟气总容积4.89424.89424.89424.89424.93215.0270m3/kgRO2容积份额0.14510.14510.14510.14510.14400.1413H2O容积份额0.08920.08920.08920.08920.08850.0869三原子气体容积份额0.23430.23430.23430.23430.23250.2282飞灰浓度5244.552.4452.4452.4452.0451.06g/m3烟气重量6.50126.50126.50126.50126.55076.6746kg/kg烟气密度1.32831.32831.32831.32831.32821.3278kg/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3-6。表3-6 烟气焓温表Iy= I0y +( -1) I0k空预器=1.2515720.21459.332219.013000.893804.034621.855463.186325.267203.628081.868993.24省煤器=1.2314705.141429.032173.162939.233726.184527.425351.696196.627057.817918.438811.70低温过热器前=1.213695.111408.822142.602898.123674.284464.465277.366110.856960.617809.478690.67V0D=3.7935m3/kg(C)k V0D12501.881010.211528.022055.322595.133147.853716.494288.174860.235447.856051.39(C)k11132.3266.3402.8541.8684.1829.8979.71130.412881.21436.11595.2I0ykj/(kg)3+5+7+910594.731206.781837.002487.063155.253834.894534.065253.225988.566719.907480.39ADar=44.4% 0f=0.5781(C)AAa 0f /100920.7443.4067.7192.43117.69143.79170.02196.87224.59252.59281.55(C)A880.8169.1263.8360.1458.5560.2662.4767.0875.0983.91096.9VDH20=0.4245m3/kg(C)H2O VDH20763.97129.22196.37265.86337.35410.58486.99566.96646.94732.26817.54(C)H2O6150.7304.4462.6626.3794.7967.21147.21335.61524.01725.01925.9V0DN2=3.0009m3/kg(C)CN2 V0DN25389.52780.231176.051580.571992.602412.422839.453279.383731.624147.254636.09(C) N24129.8260.0391.9526.7664.0803.9946.21092.81243.51390.01544.9VDRO2=0.7101m3/kg(C)CO2 VDRO23120.50253.93396.87548.20797.61868.101037.601210.011385.411563.851745.21(C)CO22169.7357.6558.9772.0996.5122.51461.21470.01951.02202.32457.7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3-7。锅炉热平衡及燃料和石灰石的计算表3-7序号名称符号单位计算公式来源数值1可支配热量kJ/kg见表3-413322.82排烟温度设定1403排烟焓kJ/kg查焓温表3-61015.854冷空气温度给定205冷空气焓kJ/kg查焓温表3-6100.386脱硫工况时底灰含炭量%试验数据0.87脱硫工况时底灰份额见表3-40.42208脱硫工况时飞灰含炭量%试验数据3.09脱硫工况时飞灰份额见表3-40.578110固体不完全燃烧损失%2.3911底灰温度85012灰焓kJ/kg查循环流化床锅炉设计与计算表8-2821.013灰渣物理热损失%1.1514气体不完全燃烧损失%查循环流化床锅炉设计与计算表8-10.0315排烟损失%6.5216散热损失%查循环流化床锅炉设计与计算图8-10.517锅炉机组热效率%89.4118保温系数0.99419过热蒸汽出口焓kJ/kgMPa，3332.7920饱和蒸汽焓kJ/kgMPa，2799.0721饱和水焓kJ/kg MPa，1100.9522给水温度给定10523给水焓kJ/kg MPa，443.7224排污率%给定125排污量kg/s0.18055626锅炉机组有效利用热量kJ/s52282.4327脱硫工况时当量燃料消耗量kg/s4.38928脱硫工况时计算燃料消耗量kg/s4.20929脱硫工况时燃料消耗量kg/s4.31230计算石灰石消耗量kg/s0.077431石灰石消耗量kg/s0.091132计算燃料当量消耗量kg/s+4.2303.4 炉膛设计及传热计算 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3-8。表3-8 炉膛结构计算序号名称符号单位计算公式来源数值1、密相区耐火层(0.4+3.1103+0.7)25.62+(2.81+1.2) 3.0+1.20.72+2.810.4270.04折算系数循环流化床锅炉设计与计算表7-10.075计算受热面积5.253膜式壁（5.62+2.81）24.575.87折算系数循环流化床锅炉设计与计算表7-11计算受热面积75.872、稀相区耐火层3.2770.42+0.41.1382+0.4(2.337+0.42) 26.952出口窗2.3371.13825.319折算系数循环流化床锅炉设计与计算表7-10.043计算受热面积（+）0.528膜式壁（20.296+2.831+20.641）5.62+(20.296+20.641) 2.81-(6.952+5.319)348.733折算系数循环流化床锅炉设计与计算表7-10.577计算受热面积201.223传热周界比（44.12+20+44.12）/801.3534炉膛计算受热面积（+）382.72图3-1 炉膛结构简图3.4.2炉膛传热计算炉膛传热计算见表3-9。表3-9 炉膛传热计算序号号名称符号单位计算公式或来源数值1可支配热量KJ/kg见表 3-713322.82气体不完全燃烧损失%见表 3-70.033固体不完全燃烧损失%见表 3-72.394灰渣物理热损失%见表 3-71.155热空气温度给定2006热空气焓KJ/kg查表3-61010.217炉膛出口过量空气系数见表 3-31.28冷空气温度给定209冷空气焓k