循环流化床锅炉炉内传热计算.doc

第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 66 铭沁双只诸葱噎淬腮攻箭毫除徽冻龟姜卤逃扬灶迫拈凭折泳沥孕烁其腥磋强剁戍皑雌次琉锌例扔槛骄符盟脂靶天殉阮升软弗匀筹栏硷县逻逐其略待聚宪佰特杰晕探黎愚卞胁太桨歌壶脓潭思伤须配冒庶锗岭鸯哪侗脏火砾角绸舷全瞪逊珐嗽旅冈继冲评蚕葵饵抠咯察匪部势趾法妹各锐闰济际镰桶厚邑藤幂烽摸镶位迭阿透居紫镶溺镑窍惮蕾眶幼婉聚糙娶继靛立木缺须瞪巫澜戚以谦蛋南堵掳澄略向搏泉撞敞辆酬歌阐惰尧枪摹倒梯剔壮显故辫破宝统琅碘船解岁混融皱蒙侩紧综炮涨诽仔啪晴储抛蓟宁荷讶巷再所已课断拂玫戌患按韧与楼峻开涎让颇邑哩聚靴科霞芬队镭甘腆妙镀揣锑辑噬俞银妖 5) 燃料品种对传热系数影响不大,主要在于燃料灰分及钙硫比以及破碎粒度.也就是在于循环物料量以及破碎粒度的大小.6) 按巴苏方法算得的水冷壁传热系数也都是在 180W.绅捆骇旭辗储惮庶蹿喳拈戒尺设商宋投畜虑譬歉赐平籽削品绑吗尼仲隶肝欺忽缄拟憋亢蜀店栓揍邮买嘻娟咙试陛怔抱哈莉繁某忿挪月残谦灯读冷酣凤埂詹挖瑶迹菇局毋垢苯靡岔休怎沏全总詹吐辆摩氛茵必倾隆濒藉 斋开所蕾拉坚戎尊墟先夹蛀强捡官唱降冠至日少典怕帧妥附橱朗度拿芍卷驳酒矫蕴炊襄径练窘缔筷扒徐略压乍箍式子寺舒夫掂橱赘翱零阑跟怯阅神汇盲骗闺申稗黔寒逃浦嘿梢耘偿桩粱蠢粕筏攫按梯惕拴松心笑氢阐挡背贤藉殴起粥峰钮誉挟獭菊溅忙腕镜员蓄蓝键溉硼铆辅脑惜谍盲逊导何泥面巍凿舌损栈乱吵移挪臣厨碎庄尝玩玉炬境峨袁考渤平耳榴绽遣曙集掏青闯扣读修硅循环流化床锅炉炉内传热计算畸躁游糕艾球现罕秤摇彩陪厄轩殿店炔曹惑诛郑峦掣款君夯隙损链娶使挪阻黑嫩哟钎菠爪洒漫钳岂酌么抚葫垛没录祖兼肠随忿颐轻培逝僧序到李蛰用柒强蔗损蚕豆革斤米课癌衫矛省己触翼窗虾悟钻辑籽始肿矫古教哺鸯搬澎揩科捅泊幸某窝均旅辨早刑螺匆聋鸭灰万逗齐漠棋赢擞吁睫赎榆鉴渊惨务说愿蜗铣懈搁辅强肿稍炔裳涩频酵威库边故纹串仪篇炼劫低拥瓜桥绒照铱牡啃宾逞卸镣蕉沼丝溢焦窗略绸勋略挥恿眺干内兽翔读璃众霜止炊蔽讯抒昔冯截虚词瑰人裤挎篱恶也栖刮愉然怔郁敲榜共酶曳蔬牙畅絮碰炳广纠悠漾限葡耽驼劈举伎自稍裳陇例易到闽哗厉隆戳抚竟局湃 索完肆尉苗褐稍第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 循环流化床锅炉炉膛中的传热是一个复杂的过程，传热系数的计算精度直接影响了受热 面设计时的布置数量，从而影响锅炉的实际出力、蒸汽参数和燃烧温度。正确计算燃烧室受 热面传热系数是循环流化床锅炉设计的关键之一，也是区别于煤粉炉的重要方面。 随着循环流化床燃烧技术的日益成熟，有关循环流化床锅炉的炉膛传热计算思想和方法 的研究也在迅速发展。许多著名的循环流化床制造公司和研究部门在此方面也做了大量的工 作，有的已经形成商业化产品使用的设计导则。 但由于技术保密的原因，目前国内外还没有公开的可以用于工程使用的循环流化床锅炉 炉膛传热计算方法，因此对它的研究具有重要的学术价值和实践意义。 清华大学对 CFB 锅炉炉膛传热作了深入的研究，长江动力公司、华中理工大学、浙江大 学等单位也对 CFB 锅炉炉膛中的传热过程进行了有益的探索。根据已公开发表的文献报导， 考虑工程上的方便和可行，本章根椐清华大学提出的方法，进一步分析整理，作为我们研究 的基础。为了了解 CFB 锅炉传热计算发展过程，也参看了巴苏的传热理论和计算方法，浙江 大学和华中理工大学的传热计算与巴苏的相近似。 4.1 清华的传热理论及计算方法清华的传热理论及计算方法 4.1.1 循环流化床传热分析循环流化床传热分析 CFB 锅炉与煤粉锅炉的显著不同是 CFB 锅炉中的物料(包括煤灰、脱硫添加剂等)浓度 Cp大大高于煤粉炉，而且炉内各处的浓度也不一样，它对炉内传热起着重要作用。为此首先 需要计算出炉膛出口处的物料浓度 Cp，此处浓度可由外循环倍率求出。而炉膛不同高度的物 料浓度则由内循环流率决定，它沿炉膛高度是逐渐变化的，底部高、上部低。近壁区贴壁下 降流的温度比中心区温度低的趋势，使边壁下降流减少了辐射换热系数；水平截面方向上的 横向搅混形成良好的近壁区物料与中心区物料的质交换，同时近壁区与中心区的对流和辐射 的热交换使截面方向的温度趋于一致，综合作用的结果近壁区物料向壁面的辐射加强，总辐 射换热系数明显提高。在计算水冷壁、双面水冷壁、屏式过热器和屏式再热器时需采用不同 的计算式。物料浓度 Cp对辐射传热和对流传热都有显著影响。燃烧室的平均温度是床对受热 面换热系数的另一个重要影响因素。床温的升高增加了烟气辐射换热并提高烟气的导热系数。 虽然粒径的减小会提高颗粒对受热面的对流换热系数，在循环流化床锅炉条件下，燃烧室内 部的物料颗粒粒径变化较小，在较小范围内的粒径变化时换热系数的变化不大，在进行满负 荷传热计算时可以忽略，但在低负荷传热计算时，应该考虑小的颗粒有提高传热系数的能力。 炉内受热面的结构尺寸，如鳍片的净宽度、厚度等，对平均换热系数的影响也是非常明 显的。鳍片宽度对物料颗粒的团聚产生影响；另一方面，宽度与扩展受热面的利用系数有关。 根据实验研究，可以归纳出循环流化床锅炉燃烧室受热面传热系数的计算方法。 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 67 CFB 锅炉炉膛受热面的吸热量按下式计算： (4-1)THKQ 式中 Q传热量，W； K基于烟气侧总面积的传热系数，W/m2K； T温差，K； H烟气侧总面积，m2。 4.1.2 受热面结构尺寸对传热的影响受热面结构尺寸对传热的影响 传热系数 K 按式(4-2)计算，其中分母包括四部分热阻：烟气侧热阻；工质侧热阻和 b 1 受热面本身热阻；以及附加热阻as。 f t f 1 H H 1 (4-2) 1 a f t fb 11 1 s H H K 式中 烟气侧向壁面总表面的名义换热系数，W/m2K； b f工质侧换热系数，W/m2K，可按苏 1973 年热力计算标准求取； Ht烟气侧总面积，m2； Hf工质侧总面积，m2； as附加热阻， m2K/W； 1管子厚度，m； 受热面金属导热系数，W/m2K； (4-3) bs b b 1 1) 1( P 式中 P鳍片面积系数，； t fm H H P Hfin鳍片面积，m2； Ht受热面外部面积，m2。 (4-4) ds ds H H P ) 1 2 ( 1 t fm 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 68 图图 4-1 烧室受热面结构简图烧室受热面结构简图 s, d管子节距、外径，m，见图 4-1。 鳍片利用系数， (4-5) h hth )( 式中 与受热面受热情况、膜式壁鳍片结构尺寸和材料 等有关，可表示为 (4-6) )1 ( )( bs b hN 式中 N受热情况，单面受热 N=1，双面受热 N=2； h实际鳍片高度 图 4-1 炉膛受热面结构简图 (4-7) 2 ds h 鳍片厚度，m； s受热面污染系数，取为 0.0005； h折算高度，m： (4-8) h h h”有效高度，m： (4-9) N h h 根据实验和运行数据，可得到鳍片宽度系数与结构尺寸的关系： (4-10) 2 0.1659+0.3032+0.8608 ss dd b烟气侧换热系数，见式(4-15)： as附加热阻，在计算耐火材料涂层受热面时考虑： (4-11) a a as a受热面耐火层厚度，m； a受热面耐火层导热系数，W/mK，按式(4-12)计算： (4-12) a10a Taa 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 69 式中 a0、a1系数； 耐火层平均温度，K，按式(4-13)计算： a T (4-13)2/ )( wba TTT 式中 Tb烟气侧温度，K； Tw受热面壁面温度，K，见式(4-17)： 受热面外内面积比为 (4-14) 1 2 )2(2 1 1 1 f t d s H H 式中 1管壁厚度，m； s管节距，m； 鳍片厚度，m。 4.1.3 CFB 锅炉烟气侧换热系数锅炉烟气侧换热系数b 炉膛烟气物料两相混合物向壁面的换热包括对流和辐射两部分，按两者的线性叠加，则 有 (4-15) Crb 式中 r辐射换热系数，W/m2K，见式(4-16)： c对流换热系数，W/m2K，见式(4-26)： (4-16)( 2 w 2 bwbr TTTT 式中 Boltzmann 常数； Tw水冷壁管壁温度，按式(4-17)计算： (4-17) wfw TTT 式中 Tf受热面内工质温度，K。 水冷壁管壁内外侧温差 (4-18) 0 7 fin wbf ff 1000 0 7 w . H T. NTT H 式中 Tb烟气侧温度，K； Tf受热面内工质温度，K； N受热情况，1 或 2； 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 70 w导热影响系数， w=0.2+0.007 (4-19) 式中 金属导热系数，W/m2K； 壁面与烟气侧的系统黑度可写作式(4-20)的形式： (4-20) 1 11 1 wb 式中 b烟气侧黑度，按式(4-21)计算： 壁面黑度，一般为 0.50.8。 w 在气固两相中，烟气侧黑度包括颗粒黑度和烟气黑度两部分： (4-21) gpgp b 式中 p固体物料黑度，由式(4-22)计算： (4-22) BBB)1 ( 2 )1 ()1 ( p s p s p s p s p s p s p 式中 B系数，各向同性反射时为 0.5，漫反射颗粒为，本文中取为； 2 3 2 3 物料表面平均黑度，与固体颗粒的浓度有关，可表示为 p s (4-23) p sp 1 exp B C C 式中 C常数；C为 0.10.2； Cp物料空间浓度，kg/m3。 g烟气黑度，由式(4-24)计算： (4-24) g gg 1 expk s 烟气辐射减弱系数 k 可按下式简单计算： (4-25) 2 H O b g 0 552 0 11 2000 .r T k.r s 式中，烟气中水蒸气份额； OH2 r 烟气中三原子气体份额； r sg烟气辐射厚度，近似为下降流厚度，m。 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 71 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.03.04.05.06.07.0 流化速度 m/s 特征携带量 图图 4-2 特征携带量特征携带量 对流换热系数由烟气对流和颗粒对流两部分组成，即 (4-26) p c g cc 式中 烟气对流换热系数，W/m2K，计算见式(4-27)； g c 颗粒对流换热系数，计算见式(4-28)。 p c (4-27) 7 . 0 f g c g c vC 式中 烟气对流系数，46J/m3K； g c C vf烟气速度，m/s。 (4-28) 0 p c 5 . 0 f p c p c )(vC 式中 vf烟气速度，m/s，该项为颗粒对流强度与颗粒粒径的直接修正； 初始流态条件下颗粒对流理论换热系数，其值与颗粒的粒度、温度、受热面 0 p c 布置有关； 颗粒对流系数，按式(4-29)计算： p c C (4-29) 1 p cpcp 1 exp n CC C 式中 Cpc颗粒系数，0.010.02； Cp炉膛局部物料浓度，kg/m3； n1常数，0.851.25。 根据第二章中上部快速床的分析，则受热面所在位置的浓度与其高度位置密切相关，用 于传热的平均浓度关联到受热面的平均高度，则双面水冷壁、屏过、屏再局部物料浓度 Cp按 式(4-30)计算： (4-30) ppltpz lt ppp pz 42exp2 8exp2 84 2 77 CHH H C. C H 式中 Cpp实际温度下炉膛出口 处特征物料浓度， kg/m3；该数值可以根 据图 4-2 选定，并根 据经验予以修正。 Hlt炉膛总高度，m； Hpz双面水冷壁屏再或屏 过总高度，m。 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 72 水冷壁物料浓度 Cp按式(4-31)计算： (4-31) pp lth1 ppp lt1h 42exp2 8exp2 84 2 77 C Hdh C. C Hhd 式中 h1炉膛下部冷灰斗锥体计算高度(从布风板算起)，m； dh梯形段上直段耐火层高度，m。 4.1.4 按清华方法对一台按清华方法对一台 440 t/h 贫煤贫煤 CFB 锅炉的计算锅炉的计算 用清华方法对按某国外引进程序设计的锅炉输入数据及计算结果进行了分析校核，以便 了解影响传热的因素和影响关系。该炉为燃烧贫煤的 440 t/h CFB 锅炉，100%， 、50%负荷的 计算结果见表 4-1表 4-4。 此外，按清华方法对一台 440 t/h 无烟煤、440 t/h 烟煤、480 t/h 褐煤 CFB 锅炉炉膛也进 行了同样的传热计算，结果示于表 4-10。 4.1.5 100%负荷全炉膛传热量计算结果的校核负荷全炉膛传热量计算结果的校核 在上节中已经求出水冷壁、双面水冷壁、屏过、屏再四部分受热面所吸收的热量。其和 应等于锅炉热平衡计算中在炉内的传热量。 以新乡 440 t/h 锅炉主循环回路作为对象，热平衡炉内传热量 Q1： (4-32) 100 100 ( yxffk 4 643 arnet,j1fh IIIQ q qqq QBQ 17.9211143256 5 . 2076 3100 3 . 035 . 0100 254926 .51105995 . 0 kJ/h830516501638250850 MW 4 . 231 3600 1000 833051650 其中 (4-33) 0 lkzflt 0 rkBk )(LIQ 18 . 4 3 . 34)06 . 0 05 . 0 ()1816 . 4 482)()(06 . 0 05 . 0 2 . 1 ( 21 kJ/kg 5 . 2076 8 . 1568.2060 式中 Iff回料器及冷渣器反回风带入的热量，kJ/kg； 主循环回路出口(分离器出口)烟气焓，烟温 883 查温焓表，当过量空气系数 yx I =1.2 时，。 kJ/kg2 .111441816 . 4 04.2665 yx I Ifh离开主循环回路(分离器出口)的飞灰带走的热焓，kJ/kg 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 73 kJ/kg (4-34) arsh fhfh fh fh4 100100 100100-100- AA IaC Cq 式中 fh 飞灰份额，%； Aar 燃料中灰份，%； Ash 加石灰石产生的灰份； Cfh 飞灰可燃物含量，%； (C) fh飞灰热烩，kJ/kg。 将具体数据代入式(3-34)后得： kJ/kg fh 18 464 2100100 0 580592 17 100100-15 100-2.97 . I. 炉膛传热计算中炉内四种受热面总的吸热量为： 129.29MW(水冷壁)+25.59MW(水冷屏)+46.94MW(屏过)+34.15MW(屏再)=235.97MW，该 数值与炉内热平衡计算的传热量 232.66 MW 相差小于 1.5%，故可以结束计算。 4.1.6 低负荷传热计算低负荷传热计算 一般的，煤粉炉当处于低负荷运行时，相对于正常负荷时，炉膛中的水冷壁受热面显得 过大，导致炉内温度水平大大降低，炉膛出口温度也下降。为了维持低负荷时汽温仍保持在 额定范围内，在设计锅炉时，除了额定工况的计算外，还必须进行 70%、50%负荷的计算， 这时一般要大大增加过热器及再热器受热面，以保证低负荷时温压大大降低的情况下仍能达 到汽温的要求。 但对于循环流化床锅炉，低负荷时，烟气流速减小，烟气携带固体的能力下降，可使理 论燃烧温度上升(参照下一节)，从而可以弥补由于在低负荷时相对于正常负荷时过大的水冷 壁受热面而造成的烟气过度冷却。同时，也可以降低水冷壁的传热系数，使炉膛出口温度较 少变化，从而维持过热汽温达到额定值。 低负荷传热计算一般进行 75%和 50%额定负荷计算。下面讨论几个工况参数的变化情况。 (1) 床层温度和炉膛出口温度 cc lt 100%负荷时由于内外物料循环流量较高，炉膛上下乃至于整个主循环回路的温度基本一 致。但低负荷时炉内，物料循环流率显著降低，趋向于鼓泡床，故床层温度显著高于炉膛出 口温度。这时为了求得床层温度，就得进行分段计算，进行密相区传热计算。而为了求得炉 膛出口温度仍可以进行全炉膛计算。 (2) 密相区燃烧率 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 74 为了进行分段计算，就需要知道密相区的燃烧率、上升和下降的物料量和物料温度。 经分析，低负荷时燃烧工况向鼓泡床转化，故燃烧率a应大于正常运行时的m。以 100 MWe 级 CFB 锅炉为例，正常运行时取m0.47，低负荷时取a0.6。 (3) 上升与下降循环物料的温差 考虑循环物料量降低，故上升与下降物料的温差也应减小，取为 3。 (4) 烟气速度 u0 烟气速度受煤耗量 Bj和烟气体积(由于增加，体积增加)和烟气温度 Qpj的影响，一般 低负荷时烟气速度下降。以 100 MWe 机组为例，100%负荷时 u0=5.68 m/s；75%负荷时 u0=3.81 m/s；50%负荷时 u0=3.18 m/s。 (5) 上升的循环物料量 由于负荷降低，分离器效率降低，故循环物料量也相应比满负荷时要降低。降低多少可 以通过校核计算求知。就是说，根据锅炉说明书给出低负荷时的床温cc或根据实际运行时 测出的床温来反求循环物料量。 至于下降和上升的循环物料量比 m 也只能通过校核计算求得。 从 50%负荷实际计算看出密相区燃烧率变化对物料浓度影响不大，而改变下降与上升的 物料量比 m 值则对物料浓度影响很敏感。m 减少，则物料浓度 Cp减小很多。 物料浓度除按上述校核计算求取外，可按式(4-35)计算。 (4-35) 0 s p 83 . 2 u G C Gs可由资料根据烟气速度求取，例如图 5-2。假定烟气速度为 3.18 m/s，则 Gs7，则 kg/m3。23 . 6 18 . 3 7 83. 2 p C (6) 分离器分离效率 低负荷时由于烟气量减少，则分离器进口烟气速度降低，因而使分离器效率降低，从而 导致循环量 GLC和物料浓度 Cp减少。 (7) 烟气辐射层厚度 s 烟气辐射层厚度 sg随着负荷的下降而下降，可参照资料计算，但它对传热影响不是很大。 以 440 t/h 锅炉为例所进行的 50%负荷全炉膛计算结果见表 4-1表 4-4。其中 4 种受热面总计 传热量为 55.36+13.02+24.78+18.80=111.96 MW；而根据热平衡计算炉内传热量为 119.55 MW，误差为 6%。表 4-5 为相关的 440 t/h 锅炉 50%负荷性能参数计算结果。 由于床层温度是可控制量，因此计算中通常假定某个低于满负荷的温度作为计算依据。 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 75 以此为基础，进行炉膛传热计算，得到炉膛出口烟气温度。为便于计算，在积累了大量经验 的基础上，低负荷计算可以根据经验确定床底温度，第五章表 5-11 给出了经验总结结果，是 可以用于设计计算的。 表表 4-1 某某 440t/h CFB 锅炉锅炉 100% 、50%负荷全炉膛水冷壁传热计算负荷全炉膛水冷壁传热计算 项 目符号单位100%负荷50%负荷 烟气速度Vfm/s5.683.18 床侧温度TbK11851012 受热面内工质温度TfK613613 管节距Sjm0.090.09 管外径dm0.060.06 鳍片厚度 m0.0060.006 管壁厚1m0.00650.0065 物料浓度CPPkg/m31.720.73 炉膛总高度Hltm39.4139.41 炉膛下部计算高度Hpgm5.55.5 梯形段上直段耐火层高度Hnhm0.450.45 局部物料空间浓度Cpkg/m322.469.56 颗粒对流理论换热系数 0 cp W/m2K100100 烟气中水蒸汽份额rH2O%0.0640.064 烟气中三原子气体份额r%0.150.15 烟气侧水冷壁总面积Htm212031203 工质侧换热系数fW/m2K1500015000 实际设计运行系数*Xiu10.211 受热面受热情况N单面 1、双面 211 烟气辐射厚度Sm0.20.1 壁面黑度w0.80.8 受热面金属导热系数 W/m2K40.3940.39 受热面壁面污染系数sm2K/W0.00050.0005 受热面耐火层厚度am100100 涂层水冷壁面积m2360.7360.7 常数B1/22/32/32/3 Boltzmann 常数 W/m2K45.67E-085.67E-08 烟气对流系数*Cgc55 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 76 鳍片宽度系数* 0.9423250.942325 耐火材料系数 Aa02.52.5 耐火材料系数 Ba10.000250.00025 续表续表 4-1 某某 440t/h CFB 锅炉锅炉 100%、50%负荷全炉膛水冷壁传热计算负荷全炉膛水冷壁传热计算 项 目符 号单 位100%负荷50%负荷 颗粒对流系数 p c C 0.236 0.108 颗粒对流理论换热系数 p c W/m2K56.306 19.325 烟气对流换热系数 g c W/m2K16.866 11.237 对流换热系数cW/m2K73.172 30.563 烟气辐射减弱系数k0.08656 0.15146 物料表面平均黑度 p s 0.74161 0.53498 固体物料黑度p0.90490 0.80993 烟气黑度g0.01716 0.01503 床层黑度b0.90653 0.81279 系统黑度0.73904 0.67553 受热面管壁温差TwK13.767 9.604 管外壁温度TwK626.767 622.604 辐射换热系数rW/m2K136.432 88.390 换热系数bW/m2K209.604 118.953 鳍片高度hm0.01500 0.01500 折算高度*hm0.01592 0.01592 有效高度*h”m0.01592 0.01592 鳍片厚度系数*v0.04333 0.04333 折算厚度*0.00026 0.00026 参数4.05466 3.11917 鳍片利用系数0.99861 0.99918 鳍片面积比(P)Hfin/Ht0.25370 0.25370 名义床侧换热系数 b W/m2K189.654 112.252 受热面内外面积比Ht/Hf1.602 1.602 壁面平均温度*Tw_K619.884 617.802 受热面内外温差*TK572.000 399.000 受热面耐火层平均温度*Ta_K905.884 817.302 受热面耐火层导热系数*aW/m2K2.657 2.635 附加热阻as0.03814 0.03845 传热系数KW/m2K180.490 108.977 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 77 光管水冷壁受热面吸热量QggMW124.20 52.31 涂层水冷壁传热系数KW/m2K23.157 21.218 涂层水冷壁吸热量QtcMW4.778 3.054 水冷壁受热面总吸热量QMW128.976 55.362 表表 4-2 某某 440t/h CFB 锅炉锅炉 100%、 50% 负荷双面水冷壁全炉膛传热计算负荷双面水冷壁全炉膛传热计算 项 目单 位符 号100%负荷50%负荷 烟气速度Vfm/s5.683.18 床侧温度TbK11851058 受热面内工质温度TfK613613 管节距Sjm0.07270.0727 管外径dm0.060.06 鳍片厚度 m0.0060.006 管壁厚1m0.00650.0065 物料浓度CPPkg/m31.720.73 炉膛总高度Hltm39.4139.41 双面水冷壁总高度Hssm2727 局部物料空间浓度Cpkg/m314.7376.272 颗粒对流理论换热系数 0 cp W/m2K100100 烟气中水蒸汽份额rH2O%0.0640.064 烟气中三原子气体份额r%0.150.15 烟气侧水冷壁总面积Htm2260260 工质侧换热系数fW/m2K1500015000 实际设计运行系数*Xiu10.211 受热面受热情况N单面 1、双面 222 烟气辐射厚度Sm0.80.4 壁面黑度w0.50.80.80.8 受热面金属导热系数 W/m2K40.3940.39 受热面壁面污染系数sm2K/W0.00050.0005 受热面耐火层厚度am100100 涂层水冷壁面积m214.814.8 常数B1/22/30.50.5 Boltzmann 常数 W/m2K45.67E-085.67E-08 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 78 鳍片宽度系数* 0.980.98 耐火材料系数 Aa02.52.5 耐火材料系数 Ba10.000250.00025 烟气对流系数* g c C W/m2K，4555 续表续表 4-2 某某 440t/h CFB 锅炉锅炉 100%、50%负荷双面水冷壁全炉膛传热计算负荷双面水冷壁全炉膛传热计算 项 目单 位符 号100%负荷50%负荷 颗粒对流系数 p c C 0.162 0.072 颗粒对流理论换热系数 p c W/m2K38.630 12.929 烟气对流换热系数 g c W/m2K16.866 11.237 对流换热系数cW/m2K55.496 24.166 烟气辐射减弱系数k0.04022 0.06867 物料表面平均黑度 p s 0.64007 0.43907 固体物料黑度p0.86103 0.75637 烟气黑度g0.03167 0.02710 床层黑度b0.86543 0.76297 系统黑度0.71150 0.64075 受热面管壁温差TwK13.878 10.797 管外壁温度TwK626.878 623.797 辐射换热系数rW/m2K131.365 92.170 换热系数bW/m2K186.861 116.336 鳍片高度hm0.00635 0.00635 折算高度*hm0.00645 0.00645 有效高度*h”m0.00456 0.00456 鳍片厚度系数*v0.20472 0.20472 折算厚度*0.00123 0.00123 参数4.17350 3.34746 鳍片利用系数0.99988 0.99992 鳍片面积比(P)Hfin/Ht0.12581 0.12581 名义床侧换热系数 b W/m2K170.892 109.940 受热面内外面积比Ht/Hf1.367 1.367 壁面平均温度*Tw_K619.939 618.398 受热面内外温差*TK572.000 445.000 受热面耐火层平均温度*Ta_K905.939 840.898 受热面耐火层导热系数*aW/m2K125.350 112.650 附加热阻as0.00130 0.00139 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 79 传热系数KW/m2K163.834 106.975 受热面吸热量QggMW24.37 12.38 涂层双面水冷壁传热系数KW/m2K144.896 97.697 涂层双面水冷壁吸热量QtcMW1.227 0.643 双面水冷壁总吸热量QMW25.592 13.020 表表 4-3 某某 440t/h CFB 锅炉锅炉 100%、50%负荷负荷 屏过全炉膛传热计算屏过全炉膛传热计算 项 目单 位符 号100%负荷50%负荷 烟气速度Vfm/s5.683.18 床侧温度TbK11651058 受热面内工质温度TfK719721 管节距Sjm0.07270.0727 管外径dm0.0510.051 鳍片厚度m0.0060.006 管壁厚1m0.00550.0055 物料浓度CPPkg/m31.720.73 炉膛总高度Hltm39.4139.41 双面水冷壁总高度Hssm2222 局部物料空间浓度Cpkg/m311.7454.999 颗粒对流理论换热系数 0 cp W/m2K100100 烟气中水蒸汽份额rH2O%0.0640.064 烟气中三原子气体份额r%0.150.15 烟气侧总面积Htm2568.3568.3 工质侧换热系数fW/m2K38502555 实际设计运行系数*Xiu10.211 受热面受热情况N单面 1、双面 222 烟气辐射厚度Sm0.80.4 壁面黑度w0.50.80.80.8 受热面金属导热系数W/m2K3232 受热面壁面污染系数sm2K/W0.00030.0003 受热面耐火层厚度am100100 涂层水冷壁面积m252.6852.68 耐火材料系数 Aa02.52.5 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 80 耐火材料系数 Ba10.000250.00025 常数B1/22/30.50.5 Boltzmann 常数W/m2K45.67E-085.67E-08 鳍片宽度系数*0.960.96 烟气对流系数* g c C W/m2K，4555 续表续表 4-3 某某 440t/h CFB 锅炉锅炉 100%、50%负荷屏过全炉膛传热计算负荷屏过全炉膛传热计算 项 目单 位符 号 100%负荷50%负荷 颗粒对流系数 p c C 0.131 0.058 颗粒对流理论换热系数 p c W/m2K 31.331 10.382 烟气对流换热系数 g c W/m2K 16.866 11.237 对流换热系数cW/m2K 48.197 21.620 烟气辐射减弱系数k 0.04121 0.06867 物料表面平均黑度 p s 0.58455 0.39164 固体物料黑度p 0.83487 0.72662 烟气黑度g 0.03243 0.02710 床层黑度b 0.84023 0.73403 系统黑度 0.69437 0.62022 受热面管壁温差TwK 70.183 79.909 管外壁温度TwK 789.183 800.909 辐射换热系数 r W/m2K 152.340 115.106 换热系数bW/m2K 200.537 136.726 鳍片高度hm 0.01085 0.01085 折算高度*hm 0.01135 0.01135 有效高度*h”m 0.00803 0.00803 鳍片厚度系数*v 0.10138 0.10138 折算厚度* 0.00061 0.00061 参数 5.76203 4.80132 鳍片利用系数 0.99929 0.99951 鳍片面积比(P)Hfin/Ht 0.22649 0.22649 名义床侧换热系数b W/m2K 189.126 131.324 受热面内外面积比Ht/Hf 1.525 1.525 壁面平均温度*Tw_K 754.092 760.955 受热面内外温差*TK 446.000 337.000 受热面耐火层平均温度*Ta_K 977.092 929.455 受热面耐火层导热系数*aW/m2K 133.950 123.450 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 81 附加热阻as 0.00105 0.00111 传热系数KW/m2K 170.782 119.283 光管受热面吸热量QggMW 43.29 22.84 炉膛涂层屏过传热系数KW/m2K 151.470 108.773 涂层屏过吸热量QtcMW 3.559 1.931 屏过总吸热量QMW 46.846 24.776 表表 4-4 某某 440t/h CFB 锅炉锅炉 100%、 50%负荷屏再全炉膛传热计算负荷屏再全炉膛传热计算 项 目单 位符 号100%负荷50%负荷 烟气速度Vfm/s5.683.18 床侧温度TbK11651058 受热面内工质温度TfK748738 管节距Sjm0.070.07 管外径dm0.0570.057 鳍片厚度m0.0060.006 管壁厚1m0.0050.005 物料浓度CPPkg/m31.720.73 炉膛总高度Hltm39.439.4 屏再总高度Hpzm2222 局部物料空间浓度Cpkg/m311.7525.001 颗粒对流理论换热系数 0 cp W/m2K100100 烟气中水蒸汽份额rH2O%0.0640.064 烟气中三原子气体份额r%0.150.15 烟气侧总面积Htm2444.5444.5 工质侧换热系数fW/m2K1303895 实际设计运行系数*Xiu10.211 受热面受热情况N单面 1、双面 222 烟气辐射厚度Sm0.820.4 壁面黑度w0.50.80.80.8 受热面金属导热系数W/m2K23.523.5 受热面壁面污染系数sm2K/W0.00030.0003 受热面耐火层厚度am100100 涂层水冷壁面积m239.539.5 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 82 耐火材料系数 Aa02.52.5 耐火材料系数 Ba10.000250.00025 常数B1/22/30.50.5 Boltzmann 常数W/m2K45.67E-085.67E-08 鳍片宽度系数*0.90.9 烟气对流系数*Cgc55 续表续表 4-4 某某 440t/h CFB 锅炉锅炉 100%、50%负荷屏再全炉膛传热计算负荷屏再全炉膛传热计算 项 目单 位符 号100%负荷50%负荷 颗粒对流系数 p c C 0.1320.058 颗粒对流理论换热系数 p c W/m2K31.34710.388 烟气对流换热系数 g c W/m2K16.86611.237 对流换热系数cW/m2K 48.21321.625 烟气辐射减弱系数k 0.040630.06867 物料表面平均黑度 p s 0.584690.39175 固体物料黑度p 0.834940.72669 烟气黑度g 0.032760.02710 床层黑度b 0.840350.73410 系统黑度 0.694450.62027 受热面管壁温差TwK 175.237195.776 管外壁温度TwK 923.237933.776 辐射换热系数rW/m2K 181.684139.489 换热系数bW/m2K 229.897161.114 鳍片高度hm 0.006500.00650 折算高度*hm 0.006610.00661 有效高度*h”m 0.004680.00468 鳍片厚度系数*v 0.153850.15385 折算厚度* 0.000920.00092 参数 6.175115.22008 鳍片利用系数 0.999720.99980 鳍片面积比(P)Hfin/Ht 0.134670.13467 名义床侧换热系数 b W/m2K215.056153.681 受热面内外面积比Ht/Hf 1.3081.308 壁面平均温度*Tw_K 835.618835.888 受热面内外温差*TK 417.000320.000 受热面耐火层平均温度*Ta_K 1044.118995.888 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 83 受热面耐火层导热系数*aW/m2K 136.850125.150 附加热阻as 0.001030.00110 传热系数KW/m2K 170.467122.239 光管受热面吸热量QggMW 31.6017.39 炉膛涂层屏再传热系数KW/m2K 151.585111.362 涂层屏再吸热量QtcMW 2.4971.408 屏再总吸热量QMW 34.09418.795 表表 4-5 440 t/h 锅炉锅炉 50%负荷性能参数计算结果负荷性能参数计算结果 名 称符号单位数据 碳Car%66.1 氢Har%2.77 氧Oar%3.67 氮Nar%1.14 硫Sar%0.51 灰Aar%18.46 水Mar%7.35 炉膛出口过剩空气系数1.6 灰中 CaCO3含量 3 CaCO %70 灰中 MgCO3含量 3 MgCO %2.15 灰中 H2O 含量H2O%0.15 灰中杂质含量杂质%27.7 脱硫率S%90 石灰石耗量Bshkg/s0.31 实际煤耗量Bkg/s7.098 计算煤耗量Bj6.85 一次风率10.50 密相区燃烧率0.47 炉膛温度785.00 烟气平均温度pjK1058.00 理论空气量V0Nm3/kg6.513 理论含水量VH2ONm3/kg0.507 理论含氮量VN2Nm3/kg5.154 三原子气体含量VRO2Nm3/kg1.24 烟气体积VyNm3/kg10.87 炉膛深度am7 炉膛宽度bm13.16 布风板截面深度abm3.53 布风板截面宽度bbm13.16 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 84 可燃气体未完全燃烧热损失q3%0.5 可燃气体未完全燃烧热损失q3ft1 固体未完全燃烧热损失q4%2.97 稀相区空截面烟气速度uym/s3.18 截面热负荷qf1.99 密相区空截面烟气速度()uymm/s2.88 密相区空截面空气速度ukm2.97 分离器入口截面宽度a2m5.45 续表续表 4-5 440 t/h 锅炉锅炉 50%负荷性能参数计算结果负荷性能参数计算结果 名 称符号数据单位 分离器入口截面深度b22.85m 分离器个数Gfl2个 分离器入口烟气速度uf19.34m/s 分离效率99.3% 飞灰份额afh0.501 燃料份额Aar18.46% 飞灰可燃物Cfh15% 固体未完全燃烧损失q42.97% 石灰石耗量(说明书给出)Bsh0.31kg/s 实际煤耗量B7.098kg/s 循环倍率R17.17 烟气量Gy13.27kg/kg 飞灰携带率Msh1.58kg/kg 烟气温度Ty785 脱硫率S0.9% 含硫量Sar0.0051% 脱硫后产生的硫酸钙MCaSO40.02kg/kg 煤 钙硫比Ks2 石灰石耗量(用公式计算得)Bsh0.045kg/kg 硫酸钙在石灰石中份额CaCO30.7% 硫酸镁在石灰石中份额MgCO30.022% 其它杂质Msh0.279kg/kg 未反应 CaO 及其它杂质MCaO0.010kg/kg 石灰石反应产生的灰量Ash0.030kg/kg 标准状态物料浓度Pcn2.11kg/Nm3 物料浓度Pc0.54kg/m3 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 85 停留时间计算(440 t/h 锅炉) 炉膛深度a6.68m 炉膛宽度b13.16m 锥体高度h96m 锥体角16 稀相区高度h239.7m 烟气速度u03.18m/s 烟气停留时间11.98s 气体未完全燃烧损失q3%0.5 续表续表 4-5 440 t/h 锅炉锅炉 50%负荷性能参数计算结果负荷性能参数计算结果 名 称符号单位数据 灰渣热损失q6%0.3 热空气温度199 理论热空气焓IrkkJ/kg1721 理论冷空气焓IlkkJ/kg143.4 炉膛出口过量空气系数-1.6 空预器出口过量空气系数k”-1.49 炉膛漏风系数lt-0.05 制粉系统漏风系数zf-0.06 一次风率10.499 二次风率2%0.44 回料器出口风温hl739 冷渣器出口风温lz130 回料器出口风焓IhlkJ/kg1037 冷渣器出口风焓IlzkJ/kg172.3 回料器热风份额%0.023 冷渣器热风份额%0.06 回料器热风带入热量Ih1kJ/kg155.34 冷渣器热风带入热量IlzkJ/kg67.33 计算煤耗量Bjkg/h24645.6 出口烟气温度739 出口烟气焓IyqkJ/h10380 热空气焓QrkkJ/kg2426.2 炉膛内放热量(kJ/h)QltkJ/h430384655 炉膛内放热量(MW)QltMW119.55 第四章 循环流化床锅炉炉内传热计算 86 4.1.7 CFB 锅炉理论燃烧温度计算锅炉理论燃烧温