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1、重庆科技学院 毕业设计（论文） 题 目 CFB燃烧试验台主循环回路的设计 院 （系） 机械与动力工程学院 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 评阅教师 职称 2014年 6 月 8 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件
2、包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈
3、交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日摘 要CFB锅炉燃烧试验台的主循环设备将是整个试验台的骨架，它的性能对于整个系统起着至关重要的作用。伴随着我国经济的不断的发展，城市及乡镇的扩张，环境问题越发凸显，在一些列的环境问题中城市垃圾处理问题已变得迫在眉睫。运用焚
4、烧技术不仅能处理垃圾还能利用燃烧所放出的热能，这是目前很有效的办法。循环流化床锅炉作为一种高效锅炉，是我们着重研究的对象。为了研究CFB锅炉以城市垃圾为燃料时锅炉的燃烧特性和污染排放等特性，而设计出了一台35t/h循环流化床锅炉燃烧试验台，这其中试验台的主循环系统系统的设计对于整个锅炉的可靠运行将会是至关重要。本篇文章主要内容是对锅炉主循环系统中的炉膛、分离器、回料系统、布风系统及尾部烟道系统进行设计，在主循环系统设计时，各个系统部件只有更合理地设计，才能够有效地降低各部分热损失，提高燃烧效率，提高经济性，减少污染物的排放。关键词：循环流化床燃烧试验台 主循环设备 炉膛 分离器 回料器 布风系
5、统 ABSTRACT CFB boiler combustion test rig main loop device will be the skeleton of the entire test bed,Its performance for the entire system plays a vital role.With the continuous development of Chinas economy,Expansion of cities and towns,Environmental issues become more prominent,In a number of en
6、vironmental issues in the city garbage out problem has become urgent.The use of incineration technology can not only deal with the garbage can heat emitted by combustion,This is a very effective way.Circulating fluidized bed boiler as an efficient boilers,Is the object of our focus on research.CFB b
7、oiler in order to study municipal waste as fuel boiler combustion characteristics and emissions characteristics,The design of a 35t / h circulating fluidized bed boiler combustion test rig,Among the main circulation system design system test bed for reliable operation of the entire boiler will be cr
8、ucial. The main content of this article is the main circulatory system boiler furnace, separators, back to the feeding system, the air distribution system and rear flue system design,In the main loop system design,Only the individual system components more rational design,It is possible to effective
9、ly reduce the heat loss of each part,Improve combustion efficiency, improve the economy, reduce emissions of pollutants.Keywords：Circulating fluidized bed combustion test rig；The main loop device；Furnace；Separator；Back to the feeder；Air distribution system目 录摘要IABSTRACT II第1章引言 11. 1 我国城市垃圾处理现状 1 1.
10、 2 CFB锅炉燃烧技术 2 1. 2.1循环流化床锅炉的组成及分类 3 1. 3 发展CFB锅炉对我国的意义 6 1. 4 国内外CFB锅炉的研究现状 6 1. 4.1国外CFB锅炉研究现状 6 1. 4.2国内CFB锅炉研究现状 7 1. 5小结 8第2章 CFB燃烧试验台主循环系统设计 9 21主循环系统的构成特点 92. 2炉膛的设计选型 92. 2.1炉膛的概述 92. 2.2炉膛的设计与选型 102. 2.2.1燃料特性 102. 2.2.2燃烧产物和锅炉的热平衡计算 102. 2.2.3炉膛的基本结构计算 132. 2.3小结 172. 3分离器作用及结构概述 182. 3.1分
11、离器基本参数与尺寸确定 192. 3.2分离器中的烟气阻力计算 212. 3.3小结 212. 4回料器结构及作用概述 212. 4.1回料器尺寸确定 222. 4.2U型回料器送风量计算 242. 4.3小结 242. 5布风系统的结构及其作用概述 252. 5.1布风板的设计 252. 5.2花板的设计 262. 5.3风帽的设计 272. 5.4耐火保护层 272. 5.5床层底部排渣口 272. 5.6循环物料进口 272. 5.7二次风入口设计 272. 5.8小结 282. 6尾部烟道的结构及作用概述 282. 6.1尾部烟道的设计及结构确定 292. 6.2小结 31第3章 结论
12、与展望 32 3. 1结论 323. 2不足与展望 32参考文献 致谢 1 引言1.1 我国城市垃圾处理与环境现状我国目前在各城市的居民日均会产生垃圾0.81.2公斤不等，我国的城市垃圾年产生量约为1.5亿吨，且还在以每年8%10%的增长率向上增长（超过了欧美6%10%的增长的速度。少数的大城市如北京，上海等已达到1520%）。全国累计垃圾堆存的量已经达到60多亿吨了，侵占土地的面积超过5万公顷，已有200多个城市已陷入垃圾包围之中。又根据我国环境部的预测，2010年我国的城市垃圾年产约为1.52亿吨，2015年到2020年将会达到2.1亿吨。与此同时大量的城市生活垃圾露天的堆放或简易填埋处理
13、，对环境会造成巨大危害。城市生活垃圾的成分复杂还有耐久性大件物品，高分子化学用品和有毒物质都逐年增加，危害是越来越大。城市生活垃圾的处理已成为了影响人们生存环境及城市可续发展的极重要因素。垃圾的处理技术最重要的评价因素便是该项技术是否达到减量化和无害化还有资源化。我国的城市生活垃圾处理目前主要还是填埋及堆肥且堆肥成功的也较少。填埋所带来的二次污染，是非改不可。堆肥则是利用垃圾中有机物质发酵而成，然而垃圾中占一半以上的无机物又该如何处理呢？也是只有焚烧利用。垃圾焚烧技术是在上述三项指标的综合评估中占据了领先地位，也是国外处理垃圾的常用办法。这项技术工艺成熟，且二次污染少，符合环保的要求（具体对比
14、见图表1）。更进一步的说，当垃圾的热值高于4000KJ/kg，同时土地的资源有限时，应该优先采用焚烧法处理垃圾11。图表1 各种垃圾处理方法比较尽管近些年来随着国家的大力提高及改善垃圾处理的办法，可垃圾对于环境影响确还是没有显著的提高，垃圾的填埋也浪费了大量的土地资源，这使得土地资源浪费。还有更为严重的是填埋的垃圾的毒性成分深入地下，它将地下水污染，会严重影响当地的人生活，这也为我们的子孙后代埋下了隐患，被垃圾填埋后的土地不能再种植作物，这就进一步加剧了土地的浪费。当然还有垃圾的露天焚烧，这会产生大量的灰渣和粉尘、SO2、NOx 、CO和温室气体CO2等，这都了加剧大气污染，我国首都pm2.5
15、的问题也许就会离我们不远了。据统计显示，我国的大气污染物中，部分的SO2和CO2，还有一定的NOx及粉尘均来自垃圾的直接燃烧。随着人们对环境的不断重视，对污染物的排放要求也越来越严格，垃圾的处理引发的大气污染和土地资源浪费将会成为我国社会推行可持续发展的主要的障碍之一。而作为新的垃圾处理方法的垃圾焚烧发电厂，只有不断的改进垃圾的燃烧和处理技术，同时降低污染物排放和提高效率才能在未来立有一足之地。1.2 CFB锅炉燃烧技术 循环流化床（CFB）燃烧技术是一项近20年来发展起来的清洁煤燃烧技术。无论是锅炉本身的大型化还是各种配套技术和设备都能适应用户的各种不同要求，而且对环保的要求也加快了循环流化
16、床锅炉的迅速发展。循环流化床除了具有燃烧适应性广、负荷调节性能好、燃烧效率高等特点外，还具有优良的环保特性。因其高效、低污染、清洁燃烧等特性，决定了它的发展空间非常巨大。特别是燃烧颗粒的高温分离后多次循环促使炉内湍流运动强烈，燃烧调节优越。总结起来，循环流化床锅炉具有以下优点1,5,6,7：（1）燃料适应性广由于循环流化床锅炉在运行中新加入的燃料只占床料的很小份额，新加入燃料的预热好，着火容易，未燃烬的煤粒子通过多次循环在炉内停留时间长，燃烧中多次参与床层中剧烈的质量和热量交换，十分有利于其燃烬。因此，循环硫化床锅炉几乎可以燃烧一切种类的燃料。其中包括高灰分、高水分、低灰熔点、低热值的劣质燃料
17、，比如泥煤还有褐煤、木屑、炉渣、油页岩、洗煤厂的煤泥、洗矸及煤矿的煤矸石等，以及难于点燃和燃尽的低挥发分燃料，如贫煤、无烟煤、石焦油等。利用这一优点，循环流化床锅炉能够拥有充足的燃料来源，且成本也大大地降低了。（2）污染物排放低循环流化床锅炉可利用脱硫剂进行炉内高效脱硫，在燃烧过程中直接可向床内添加适当的钙硫比和石灰石粒度可使脱硫的效率达90%以上。流化床的燃烧温度可以控制在800950的范围内稳定和高效的燃烧，这不仅抑制了热反应型NOx的形成，而且如果同时采用分级燃烧方式送入二次风，又可控制燃料型NOx的产生。燃烧产生的烟气再经过专门的烟尘处理，使得此种锅炉对环境的污染极小，满足了国家与地区
18、的环境要求。因此，循环硫化床燃烧是一种最经济有效地低污染燃烧技术。（3）截面热强度高由于流化床中剧烈的质量和热量交换，流化床具有很高的燃烧热强度，其截面热负荷可达1.5（鼓泡床）和46（循环硫化床）MW/m2。其炉膛容积热负荷为1.52MW/m2，是煤粉炉的811倍。这就使CFB锅炉的炉膛截面和容积可小于同容量的链条炉和煤粉炉。（4）炉内传热强硫化床内气固两相混合物对床内埋管受热面的传热系数可达233326 W/(m2K)，循环硫化床炉膛内气固两相混合物对水冷壁的传热系数在50450 W/(m2K) 的范围内，比煤粉炉膛内辐射传热系数大得多，可以节省受热面的金属消耗，使受热面的布置更为紧凑。（
19、5）锅炉负荷调节性能好因循CFB锅炉中的物料循环是可以调节的，因而其变负荷能力强，负荷调节范围可从100%40%，在低负荷下也能保持稳定燃烧。（6）灰渣综合利用性能好由于灰渣处于中温活性区，无二次灰渣污染，灰渣不会软化和粘结，带来的腐蚀作用比常规锅炉小。此外，低温燃烧产生的灰渣，具有较好的活性，可以用作制造水泥的掺和料或其他建筑材料的原料，有利于灰渣的综合利用。虽然CFB锅炉具备常规锅炉及鼓泡流化床所没有的优点，但是也存在着烟风系统阻力较、分机电耗大、锅炉受部件磨损严重、实现自动化的难度大等缺陷8。从目前我国能源状况与环境现状与走可持续发展节能战略道路来看，循环硫化床因其清洁的燃烧技术，依然成
20、为不少电厂的首要选择。1.2.1循环流化床锅炉的组成及分类循环流化床锅炉它是在鼓泡流化床锅炉基础上通过改进及发展起来的一种新型的有发展前途且高效洁净燃煤锅炉。基本原理是燃料和空气进入到一个流态化的燃烧室，发生掺混及着火燃烧，并夹带着大量的细颗粒物料的烟气在炉膛的出口以后的气固分离器当中把所夹带的固体物分离下来，当烟气进入尾部受热面，而又被分离器收集下来的物料又通过回料器再次被送回燃烧室进行循环再燃烧，从而实现了循环燃烧。 1. 循环流化床锅炉的组成循环流化床锅炉的设备包括了锅炉本体设备及锅炉辅助设备两个部分，锅炉的本体设备又包括汽水系统和燃烧系统及炉墙和构架；而辅助设备主要包括的是给煤/石灰石
21、系统和送风/排烟系统及给水系统还有灰渣处理系统、锅炉控制系统、点火系统及锅炉附件等部分3。这其中燃料完成燃烧和大部分的热量的传递都发生在了本体设备中的燃烧系统，因此燃烧系统又是循环流化床锅炉的设计中最主要的部分，燃烧系统一般由布风装置、燃烧室和灰分离收集装置及返料装置组成的，还有一些循环流化床锅炉还会带有外部流化床热交换器。 (1)布风装置布风装置主要是由风室、布风板及风帽等组成的，作用是支撑床料并且均匀分配进到燃烧室的流化空气，从而保证良好的床料的流化质量。(2)燃烧室循环流化床锅炉的主体是燃烧室，它既是一个流化设备又是燃烧设备还是热交换设备，同时也是一个脱硫脱硝的设备，对燃烧室的流化速度的
22、选取及高度的确定是燃烧室的设计中最重要的问题。(3)飞灰分离收集装置飞灰分离收集装置它是循环流化床锅炉燃烧系统又一关键部件，可以称作循环流化床锅炉的心脏。飞灰分离收集装置的形式它决定了燃烧系统及锅炉整体布置的形式还有紧凑性。(4)飞灰回送装置飞灰回送装置它是循环流化床锅炉燃烧系统的一个重要部件，作用是将分离器收集下来的飞灰可以控制地送入燃烧室内，从而实现循环燃烧。(5) 外部流化床热交换器外部流化床热交换器它实质上是个细粒子鼓泡流化床热交换器，而它的作用则是解决高压大型循环流化床锅炉的燃烧室包覆面上的受热面布置不下的问题。这里的外部流化床热交换器内有几个区，而不同区内会布置有蒸发受热面和过热器
23、及再热器受热面。 循环流化床锅炉的分类 在循环流化床锅炉发展的过程中，也出现了一系列不同结构特点及运行参数的循环流化床锅炉，因而它的分类也比较多，具体得可按如下几种方法分：(1)按分离器工作温度分类根据分离器工作温度的高低不一样，可以把循环流化床锅炉分成采用高温分离器的循环流化床锅炉和采用中温式分离器的循环流化床锅炉及采用低温式分离器的循环流化床锅炉。而采用高温式分离器的循环流化床锅炉的分离器的工作温度为 850900与炉膛的温度基本相同；采用中温式分离器的循环流化床锅炉的分离器的工作温度一般在 400600；采用低温式分离器的循环流化床锅炉的低温分离器的工作温度一般在 200300，这种分离
24、器它在循环流化床锅炉中的应用是比较少的 14。 (2)按有无外置式换热器分类在循环流化床锅炉中，经分离器分离出来的热固体物料可经过回送装置直接再送回炉膛，也可以通过布置在炉外的外置换热器让工质吸热后再送回到炉膛。因此便可以根据是否具有外置换热器把循环流化床锅炉再分为带外置式换热器及无外置式换热器两类。带外置换热器的循环流化床锅炉的优点有负荷及床温调节起来相对较为方便，调节的时候需要改变运行的参数也较少，它主要缺点是增加了设备及结构的复杂性。无外置换热器的循环流化床锅炉的优缺点和带外置换热器的循环流化床锅炉的优缺点是相反的。(3)按炉膛的压力分类根据炉膛的压力不同，又可将循环流化床锅炉再分为常压
25、循环流化床锅炉及增压循环流化床锅炉。常压循环流化床锅炉采用的是平衡通风法，炉膛中压力和大气压力相接近并且保持炉膛的顶部有 2030Pa 的负压。常压循环流化床锅炉中燃料是在常压或者是接近常压的空气中进行流化燃烧的。除这些之外，循环流化床锅炉还可根据工质的蒸汽压力不同又分为低压、中压和高压、超高压、亚临界压力及超临界压力循环流化床锅炉；又可以根据分离器结构型式的不同又分为采用了旋风分离器的循环流化床锅炉和利用惯性分离器的循环流化床锅炉、利用组合分离系统的循环流化床锅炉及利用旋涡分离器的循环流化床锅炉；还有根据固体物料循环方式的不同又可以分为外循环的循环流化床锅炉及内循环的循环流化床锅炉这两类等。
26、1.3发展CFB锅炉对我国的意义进入到21世纪以来，我国的经济持续高速的发展，一次性能源消费总量不断的达到新高，能源的需求量巨大2。垃圾的露天燃烧引发的大气污染以及填埋所带来土地浪费及污染己经成为了我国社会推动可持续发展的主要障碍之一。我国在利用垃圾焚烧发电来处理城市的垃圾实际中，还存在发电机组的效率低、工业锅炉的平均热效率低和污染物排放高等一些问题。然而在我们国家大量的城市垃圾又实在的需要合理处理办法，所以对于垃圾焚烧发电的使用不可避免，同时环境的污染问题又是必须解决的。因此，对于现有电厂进行技术的革新，在新的电厂选用有清洁燃烧技术的锅炉是势在必行。循环流化床燃烧技术因其在燃料适用性广、污染
27、物排放率低及负荷调节性能好等优点成为了目前商业化程度最好的清洁燃烧技术之一。也正是因为这些优点，使得循环流化床锅炉它非常适合我国的国情，同时循环流化床也非常的适合低负荷调峰要求高的电厂和负荷波动大的自备电厂。因此，我们可以预见，未来几年将会是循环流化床燃烧技术飞速发展的重要时期。1.4国内外CFB锅炉研究现状1.4.1国外CFB锅炉研究现状近年来，CFB床锅炉以它的优越的环保特性及燃料适应性和良好的运行性能而受到了广泛的欢迎，所以得到了迅速发展。尤其是在这最近十年，这种锅炉的机组的大型化发展已取得突破性的进展。它的代表作，法国普罗旺斯(Provence)电站250 MWe循环硫化床锅炉成功的投
28、运。另外还有近几年以来，国际上的循环流化床锅炉的发展展现出了激烈的竞争局面：法国的GEC ALSTOM公司收购了德国的EVT公司和法国Stein公司还有美国ABB-CE公司；而美国的FW公司合并了芬兰的Ahlstrom Pyropower公司，这样不同流派的循环流化床燃烧技术就在逐渐相互渗透相结合，这样自然而然的在国外也就逐渐的形成了以美国FW公司及法国的GEC Alstom公司这样的两大CFB锅炉技术集团。 采用外置式换热器(EHE)设计的鲁奇型CFB锅炉，这种锅炉不仅在有利于锅炉的受热面布置及有利于炉膛温度和锅炉负荷控制而且还兼有利于再热器布置及汽温调节等这些方面的探索都比较成功，同时这样
29、的技术也为机组的大型化创造了有利的条件。尤其是是鲁奇公司将它的CFB锅炉技术转让ALSTOM-Stein(原法国Stein公司)公司、ALSTOM-CE公司(原美国CE公司)之后，采用外置式换热器(EHE)设计的技术得到了更进一步的发展和这种技术的运用也变得更加的广泛。ALSTOM-Stein公司在得到利用外置式换热器的这项技术后充分的发挥了它的优越性，它主要是致力于CFB锅炉的转向大型化发展的工作。ALSTOM-Stein公司在通过了大量的试验与研究工作之后，他们率先在世界上完成了CFB锅炉的大型化的开发应用工作，而其最具代表就是艾米路希电站和Gardanne(Provence)电站。艾米路
30、希电站是一座125 MWe CFB锅炉，燃料主要用干煤泥还有湿煤泥这两种燃料。加迩嗒纳电站则是世界上第一座250 MWe 循环流化床锅炉电站，在1995年的顺利投入并运行，这便标志着大型化的CFB锅炉的技术便已经成熟了。该锅炉所用的燃料为褐煤，这种锅炉在整体布置上的型体与主要的结构其基本上就是在艾密卢电站的125 MWe循环流化床锅炉的基础上所放大得来的，同时采用了单炉膛裤衩腿结构，还有四个分离器及四个外置式换热器。Gardanne电站的最终成功的投入运营也为广大的CFB锅炉的工作者们增添更多信心，这也为CFB锅炉的再进一步的发展开辟出了道路。也为了进一步将循环流化场锅炉应用于垃圾焚烧发电的事
31、业打下了坚实基础，提供坚实的技术支持 15。1.4.2 国内CFB锅炉研究现状自1989年11月第一台国产 35t/h CFB锅炉投运以来，我国CFB锅炉技术的开发研究工作进展迅速。西安热工研究所、中国科学院工程热物理所、清华大学等单位与锅炉制造厂先后开发出35220t/h的中、小型CFB锅炉。2000年以后，国内循环硫化床锅炉的开发及研制工作便开始向着电站循环硫化床锅炉迈进了，2003年6月拥有自主知识产权的410t/h CFB锅炉于江西的分宜发电厂投运。而由西安热工研究中心和哈尔滨锅炉厂一起合作开发所研制的第一台670t/h CFB锅炉，而它拥有自主知识产权的循环流化床锅炉，这种锅炉便是带
32、有外置换热器的。该型锅炉于2006年的10月份在江西的分宜发电厂投入运行。CFB锅炉大型化的开发研究，在国家有关部门的支持下，国内研究水平与国外技术的差距已迅速缩小，特别是在研制燃用劣质煤的CFB锅炉方面，积累了丰富的经验。由西安热工研究所和哈尔滨锅炉厂开发研制的330MW CFB锅炉，已于2008年11月在分宜发电厂成功投入运行。国内东方锅炉厂、哈尔滨锅炉厂等大型锅炉制造厂近期还开发了不带外置换热器的300MW CFB锅炉，并已开始投入工程应用。然而，我国中、小型CFB工业锅炉在鼓泡流化床技术基础上，借鉴了大型CFB电站锅炉的技术成果，因此得以迅猛发展，并逐步衍生出上述的多种具有代表性的炉型
33、。另一方面，由于片面的照搬大型CFB电站锅炉的技术，和对中、小型CFB工业锅炉自身结构特点认识不足或重视不够，导致目前国内投运的中、小型CFB工业锅炉普遍存在燃煤在炉内的燃烧时间不足、受热面布置不尽合理、受热面磨损等问题。1.5小结 在本个章节中，作者主要对我国的城市垃圾的处理现状作了一个大致的介绍，以及垃圾处理对于我国现有环境的影响。对于处理垃圾解决环境问题提出意见，采用焚烧发电的方法处理，而又由于发烧发电中循环流化床锅炉有其独有的优势及特点，而对它的燃烧技术作了一个大致的阐述。由于循环流化床的种类也很多，故对它的分类及组成也作了详尽解释。发展循环流化床锅炉对于我国的意义，也在前面的基础上得
34、以提出。通过网上及书上的查阅了解国内外循环流化床锅炉的研究状况，可以让我们在看清自己的技术的同时，又可以借鉴国外的先进技术，取长补短用到本次设计中去，而本章重点是了解循环流化床的结构及原理，通过大量的图书，及设计手册，了解设计过程，计算过程为下一步锅炉的具体计算打下坚实的基础。 第2章 CFB燃烧试验台主循环系统设计 2.1主循环系统的构成特点锅炉通常由锅炉本体和辅助设备两大块组成，是一种利用燃料的燃烧所释放出来的热能使工质受热气化的综合装置。循环流化床锅炉主循环系统即是锅炉本体设备它包括了汽水系统及燃烧系统。汽水系统就是所谓的“锅”，它由汽包、下降管、过热器、再热器和省煤器、联箱等组成。功能
35、是吸收燃料燃烧后释放的热量，让水蒸发最后成为规定温度和压力的过热蒸汽。燃烧系统又叫“炉”，它是由燃烧室、高温旋风分离器和回料系统及空气预热器等构成的。它的任务是让燃料能够在锅炉内进行良好的燃烧，从而放出热量。一般的CFB燃烧试验台主循环系统它主要包括炉膛、布风装置、高温分离器、可视化立管、水冷烟道、回料阀、尾部烟道等组成。22 炉膛设计选型 221炉膛的概述常压循环流化床锅炉炉膛的结构和特性，可用它的流态化的状态，即是炉膛中固体颗粒的流动特性来进行分类。在循环流化床锅炉发展初期，各种流派采用的流化速度的差别较大，但当时总的流化速度都在范围在410m/s之间。采用较了低的流化速度者它的炉膛底部为
36、一浓相区，上部则是相对较稀的稀相区。而采用较高流化速度的，它的特点是固体颗粒分布在了炉膛的整个高度上，炉膛得底部不存在明显的浓相。无论是那种情况，为了要实现循环流化床锅炉的低污染排放的特性，除了要把整个炉膛内的温度控制在800900以有利于脱硫反应之外，还要为了控制NOx 的排放，炉膛里的燃烧过程均要采用分级燃烧原理，即是占全部燃烧空气比例 6070%的一次风， 经由风箱通过布风板再从炉膛底部进入炉膛，在下炉膛将燃料最初的燃烧阶段形成还原性的气氛，利于控制 NOx 的生成，其余的燃烧空气则是以二次风的形式分级在了稍上面一点的位置送入炉膛内，从而保证燃料的完全燃烧。实践也证明，无论是等截面的变流
37、速设计，还是变截面的等流速设计，都是比较成熟的。循环流化床锅炉的容量增加时，炉膛的高度及宽深比将会增加，而截面积及体积比会减小，同时，大容量的循环流化床锅炉又要求给的燃料分布的均匀性，所以还要考虑给燃点的位置。 另外再从经济性的角度出发，炉膛的高度不能因为锅炉容量的增加就无限制地增加。因此，这样对大容量的循环流化床锅炉，就必需设法维持炉膛结构尺寸要在合理的比例之内。 2.2.2炉膛的设计与选型 2.2.2.1燃料特性序号名称符号单位来源或计算公式数值1燃烧活性指数Rav502碳Car校园生活垃圾分类及理化特性分析43.753氢Har校园生活垃圾分类及理化特性分析5.294氧Oar校园生活垃圾分
38、类及理化特性分析20.055氮Nar校园生活垃圾分类及理化特性分析0.6056硫Sar校园生活垃圾分类及理化特性分析1.6757灰Aar校园生活垃圾分类及理化特性分析3.458水Mar校园生活垃圾分类及理化特性分析25.189可燃基挥发分Vdaf校园生活垃圾分类及理化特性分析2510收到基低位发热量Qnet.arkJ/kg校园生活垃圾分类及理化特性分析17983.2 2.2.2.2燃烧产物和锅炉的热平衡计算 燃烧计算是计算燃料完全燃烧所需的理论干空气量、完全燃烧时的燃烧产物、燃烧产物的焓等。如下： 燃料完全燃烧所需的理论干空气量： V0=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Ha
39、r-0.0333Oar 燃料完全燃烧时的燃烧产物： 在设计锅炉时，是根据完全燃烧时的化学反应关系来计算烟气容积的。为便于理解，一般先计算理论烟气容积，在此基础上再考虑过量空气容积和随同这部分过量空气带入的水蒸气容积，即可算出该烟气的（总）容积。燃料在过量空气系数时，完全燃烧生成的氮气理论容积： =4.213105862 理论空气量： = 5.3269188813 三原子气体容积： =0.828095813 水蒸气理论容积： =0.985185393 烟气容积： 理论干烟气体积： =5.041201674 理论湿烟气体积： =6.026387067 锅炉的热平衡：循环流化床锅炉的热平衡表明送入锅
40、炉的热量与输出锅炉的热量之间的平衡 关系。通过热平衡分析和计算可以确定锅炉效率。在炉膛中加入脱硫剂的循环流化 床锅炉中，其热量平衡可由式 ： Qr = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 Q8 式中： Q1 锅炉有效利用的热量， kJ / kg ； Q2 锅炉排烟热损失， kJ / kg ； Q3锅炉中气体未完全燃烧损失， kJ / kg ； Q4 锅炉中固体未完全燃烧损失， kJ / kg ； Q5 锅炉散热损失， kJ / kg ； Q6 锅炉灰渣热物理损失， kJ / kg ； Q7 脱硫剂煅烧吸热的热损失， kJ / kg ； Q8 硫盐化放出的热量， kJ / kg 。 如果以各项热量占总输入热量的百分数来表示热量平衡，则可以由 式中： 锅炉
