循环流化床及煤粉锅炉的灰渣质量和烟气体积计算方法

循环流化床及煤粉锅炉的灰渣质量和烟气体积计算方法顾本可【摘要】通过两个实际例子详细叙述了循环流化床及煤粉锅炉产生的灰渣质量和烟气体积的计算方法,并提出了为保证计算结果的准确性所需注意事项.期刊名称】《贵州电力技术》年(卷),期】2016(019)005【总页数】3页(P21-23)【关键词】循环流化床锅炉;煤粉锅炉;灰渣质量;烟气体积【作者】顾本可【作者单位】贵州电网有限责任公司电力科学研究院,贵州贵阳550002【正文语种】中文【中图分类】TK22目前燃煤电厂普遍使用煤粉锅炉和循环流化床锅炉进行发电，这两种型式的锅炉在燃烧方式及二氧化硫的脱除方面有显著区别。煤粉锅炉将燃煤经制粉系统磨制成平均粒度约几十微米的细煤粉，然后经燃烧器与助燃的二次风热空气一起喷入炉膛，煤粉与热空气在炉膛内强烈混扰、悬浮燃烧，燃烧温度为1300-1500工，经1s~2s就完成了燃料的燃烧过程。燃烧后产生的灰渣约有90%左右以细颗粒的飞灰形态随烟气一起掠过锅炉的各级受热面进行换热后离开炉体，10%左右粗颗粒的粘接聚集掉入炉膛底部形成大渣。燃烧产生的二氧化硫离开炉膛在尾部烟道通过干法或湿法进行脱除。（2）循环流化床锅炉取消了制粉系统，将燃煤经碎煤机破碎成平均粒度几毫米，之后按相应比例和1毫米以下的石灰石粉混合（混合比例按石灰石中钙与燃煤中可燃硫的摩尔比即钙硫比Kglb在1.5~2.5之间进行控制）。混合物料经给煤机送入炉膛的床内（即密相区），从床下进入的热一次风将床层物料和煤粒充分流化，煤粒与床料发生强烈的碰撞和换热，迅速引燃、着火燃烧。大的颗粒在床内燃烧；细颗粒则随着烟气流向至炉膛上部（稀相区）继续燃烧换热，其中一部分细颗粒聚集成大的粒子团克服不了重力的作用在近炉壁处又向下运动，而炉膛中心相对较稀的气-固相继续向上运动，形成了一个强烈的颗粒炉内循环；相对较稀的气-固相夹带着大量未燃尽的颗粒离开炉膛后，进入旋风分离器，将烟气中夹带的较大颗粒物料分离出来，再经回料装置送入炉膛床内继续燃烧和利用，构成了一个大的物料炉外循环而后的烟气携带较细的飞灰则同样经过锅炉的各级受热面进行换热后离开炉体。循环流化床锅炉燃烧温度为850-920工，进入炉膛的石灰石通过煅烧反应生成氧化钙，之后与煤燃烧产生的二氧化硫通过脱硫反应生成硫酸钙将二氧化硫进行炉内脱除。下面举两个实际例子详细说明如何计算两种锅炉单位质量的燃煤产生的灰渣质量及烟气体积。实例1：煤粉锅炉燃用煤炭的化验数据如下：收到基水分Mar=8.0%，收到基灰分Aar=30.00%，收到基碳Car=53.50%，收到基氢Har=3.00%，收到基氮Nar=1.00%，收到基可燃硫Sc,ar=2.50%，收到基氧Oar=2.00%。该煤炭燃烧后产生的飞灰和大渣的质量比为9:1,且飞灰和大渣的干基可燃物CMd分别为6.00%和4.00%;另外空气的绝对湿度dk=0.00800kg/kg。问1kg的该煤炭燃烧后产生的飞灰和大渣的质量及在过剩空气系数a=1.40时标态烟气体积是多少。计算过程如下。通过公式1和2计算出飞灰和大渣的质量分别为：可以看出，飞灰和大渣中因含有可燃物，也即是未燃尽的碳元素，使得两者的质量总和比煤炭化验数据中1kg煤炭产生的收到基灰分300g要大。计算实际燃烧的碳含量：计算1kg的煤完全燃烧所需的标态理论干空气量：计算1kg的煤完全燃烧产生的标态理论干烟气量：计算过剩空气系数a=1.40时产生的标态实际干烟气量：计算过剩空气系数a=1.40时产生的标态水蒸气量：计算过剩空气系数a=1.40时产生的标态总烟气气量：实例2：循环流化床锅炉燃用煤炭的化验数据与实例1的一样，石灰石的化验数据如下。水分含量M石灰石水分=2.00%，杂质含量M石灰石杂质=8.00%，碳酸钙含量M石灰石碳酸钙=90.00%。将石灰石与煤炭按钙硫比Kglb=2.0进行掺混，该混合物料燃烧后产生的飞灰和大渣的质量比为11:9，且飞灰和大渣的干基可燃物CMd分别为6.00%和4.00%。如果脱硫率(即二氧化硫气体脱除率)血1=85%,碳酸钙的分解率冏=98%;空气的绝对湿度dk=0.00800kg/kg。问1kg的该煤炭和相应的石灰石混合燃烧后产生的飞灰和大渣的质量及在过剩空气系数a=1.40时标态烟气体积是多少。计算过程如下。在计算之前，首先对石灰石加入炉内后会在灰渣中最终形成的固体产物作如下分析：石灰石中的杂质不参加反应，会留存在灰渣中;石灰石中的碳酸钙有很少一部分不发生煅烧反应，仍然以碳酸钙的形式留存在灰渣中;发生煅烧反应的碳酸钙全部生成氧化钙，其中只有一部分与二氧化硫气体生成硫酸钙留存在灰渣中，没有反应的部分仍然以氧化钙的形式留存在灰渣中。先假设煤中碳元素燃尽，然后计算组成灰渣的各组分的百分含量：1kg该煤炭的收到基灰分百分含量：生成的硫酸钙的百分含量：未反应的氧化钙的百分含量：未分解的碳酸钙的百分含量：石灰石杂质带入的百分含量：则在假设煤中碳元素燃尽的情况下，总计的灰分含量A总计为：实际情况下煤中碳元素未燃尽，计算飞灰和大渣的质量：通过公式8和9计算出飞灰和大渣的质量分别为:可以看出，循环流化床锅炉因炉内加入石灰石脱硫，飞灰和大渣的总量较煤粉锅炉的增加很多，特别是大渣的量几乎是煤粉锅炉的7倍。在计算之前，首先对石灰石加入炉内后对空气消耗量和烟气生成量的影响作如下分析：二氧化硫与氧化钙发生脱硫反应前要先氧化成三氧化硫，此时要多消耗部分空气；烟气中因大部分二氧化硫被脱出，会导致烟气量减少，而碳酸钙发生煅烧反应时生成二氧化碳又会导致烟气量增加；石灰石水分会对烟气中水蒸气量的增加有贡献。计算实际燃烧的碳含量：计算1kg的煤完全燃烧所需的标态理论干空气量：计算1kg的煤完全燃烧产生的标态理论干烟气量：计算过剩空气系数a=1.40时产生的标态实际干烟气量：计算过剩空气系数a=1.40时产生的标态水蒸气量：计算过剩空气系数a=1.40时产生的标态总烟气量：通过以上