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'循环流化床设计范例一、毕业设计的目的毕业设计是学完专业基础课和专业课后，检验学生所学知识是否扎实，培养学生解决实际工程问题的能力的主要环节；是走上工作岗位前的必须训练；它是集大学所学知识与一体的综合性设计；是培养学生主动性和创新能力、树立严谨的科学作风和正确的设计思想、努力贯彻国家有关方针政策观念的基本训练。通过毕业设计的综合训练，培养学生实地考察、查阅文献、收集资料的能力；提高学生运用资料综合分析的能力；提高制定合理的设计方案的能力；培养学生深入细致进行设计运算校核的能力，合理运用工具书的能力；提高学生计算机制图的能力。总之，毕业设计后学生应具有独立工作与协同工作的能力，掌握工程设计的基本过程和科学研究的初步方法，真正达到合格本科毕业生的要求。我国是世界上最大的煤炭生产与消费国，煤炭消费占一次能源的比例高达75％。在今后相当长时期内，一次能源的消费仍将以煤炭为主。煤炭燃烧产生的灰渣、SO2、NOx等污染物对环境造成的污染成为一个重要问题。循环流化床锅炉与采用其他燃煤方式的锅炉相比具有锅炉效率高、脱硫效果好、NOx排放量底和燃料适应性广等优点，是国内外近阶段重点研究和开发的有发展前途的燃煤锅炉。通过本次设计，能够进一步理解循环流化床锅炉的工作原理、掌握锅炉的基本设计计算方法和过程。二、主要设计内容1.计算部分：燃烧脱硫计算；锅炉传热计算；锅炉结构计算；锅炉热力计算2.设计部分锅炉本体整体设计（炉膛、旋风分离器、尾部受热面）；风机选择3.图纸部分（全部采用CAD制图），包括：锅炉本体结构图；工质流程系统图；旋风分离器结构图三、重点研究问题燃烧脱硫计算过程；锅炉传热计算过程；锅炉结构计算过程；锅炉热力计算过程15 四、主要技术指标或主要设计参数1．设计煤种（劣质煤1）序号名称符号来源数值单位1收到基水分测量值2.4％2收到基碳含量测量值63.8％3收到基氢含量测量值3.22％4收到基氧含量测量值2.76％5收到基氮含量测量值0.88％6收到基硫含量测量值3.38％7收到基灰分测量值23.56％8收到基硫酸盐二氧化碳含量测量值0％9收到基挥发分测量值12.88％10收到基底位发热量测量值24898KJ/Kg11收到基CaO含量测量值0％2．石灰石序号名称符号数值单位1石灰石CaCO3含量97.32％2石灰石MgCO3含量0％3石灰石水分0.8％4石灰石灰分1.88％15 3．锅炉设计参数序号名称符号数值单位1最大连续蒸发量410000kg/h2过热蒸汽压力9.81MPa3过热蒸汽温度540℃4喷水量15000kg/h5工质流量395000kg/h6给水温度233℃7热空气温度180℃8排烟温度140℃9冷空气温度20℃10锅筒蒸汽压力10.89MPa11给水压力11.43MPa12锅炉排污水流量4100kg/h13燃烧方式　　循环流化床五、设计成果要求1．提交的成果：1)开题报告1份2)说明书和计算书1套3)图纸1套4)与设计相关外文资料与译文，附在说明书后5)所查阅的文献2．要求：15 1)论文或说明书的电子版和打印文档各一份，要求语句通顺，无错别字，排版规范。a)毕业设计说明书字数不少于4万字，内容包括：前言、目录、中英文摘要（500字以上）、正文、设计计算书、结论、文献阅读、参考文献等。b)设计计算书应包括：热力计算过程，结果汇总。c)结论：对所做的设计计算过程及结果进行分析，并对循环流化床的应用前景进行综述。2)文献阅读：针对本设计查阅的英文资料至少1篇（附上复印原件）译成中文。3)绘图要求计算机绘图，要提交一份所使用工具本身要求的格式的文件一份、保存成jpeg或gif格式的文件一份，打印图一套。4)提交的电子文档命名要求：每人的电子文档要求存在以个人的“名字＋学号”命名的文件夹内，文件夹内应包含word文档、“相关设计图”文件夹和转换成jpeg或Gif格式后的文件夹和相关说明。Word文档的命名采用论文或设计的题目。“相关设计图”文件夹内每张图的命名要反映图的具体内容，用具体的系统名称或设备名称命名。转换格式后的文件夹命名为“转换后图形”。相关说明可用记事本填写，内容应包含所提交的设计结果内容说明。5)提交电子文档Email:aijun_w@163.com六、设计进度1)寒假放假前一周，开学提前一周，收集资料、阅读并综述文献、开题报告；2)1～7周，热力计算；3)8～10周，绘图；4)11～12周，编写设计说明书（或论文）；5)13周，打印说明书及图纸，制作幻灯片；6)14周，答辩。七、主要参考书目：[1]朱国桢，徐洋编著．循环流化床锅炉设计与计算．清华大学出版社，2004[2]林宗虎，魏敦崧等编著．循环流化床锅炉．化学工业出版社，2004[3]赵翔，任有中合编．锅炉课程设计．水利电力出版社[4]樊泉桂，阎维平编．锅炉原理，中国电力出版社，2003[5]屈卫东，杨建华等编．循环流化床锅炉设备及运行，河南科学技术出版社，2001[6]吕俊复，张建胜等编．循环流化床锅炉运行与检修，中国水利水电出版社，2003[7]党黎军编．循环流化床锅炉的启动调试与安全运行，中国电力出版社，200115 [1]锅炉机组热力计算标准．机械工业出版社华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告2008年3月10日学生姓名张鑫学号200405216专业热能与动力工程题目名称410T/H绝热旋风分离器CFB锅炉设计（高硫煤1）课题来源模拟主要内容我国是世界上最大的煤炭生产与消费国，煤炭消费占一次能源的比例高达75％。在今后相当长时期内，一次能源的消费仍将以煤炭为主。煤炭燃烧产生的灰渣、SO2、NOx等污染物对环境造成的污染成为一个重要问题。因此，如何高效洁净的利用煤炭资源已成为我国几十年乃至上百年能源利用过程中的关键问题。面对传统煤粉炉燃烧技术存在的燃烧效率低，污染严重，煤种适应性差的问题，人们一直在寻找一种高效清洁的燃烧技术。于是循环流化床（CFB）技术就应运而生了。循环流化床（CFB）技术是20世纪70年代发展起来的清洁煤燃烧技术，是解决燃烧煤而产生的污染问题的主要方法之一。循环流化床锅炉（CFBB）技术在较短的时间内能够得到迅速发展和广泛应用，是因为它具有常规锅炉所不具备的优点：1．燃料适应性广。循环流化床锅炉几乎可以燃烧各种煤，甚至煤矸石，焦炭，油页岩等，并能达到很高的燃烧效率。它的这一优点对充分利用劣质燃料具有重大意义。2.循环流化床属于低温燃烧，因此二氧化硫的排放远低于煤粉炉，并可实现在燃烧中的直接脱硫，脱硫效率高且技术设备经济简单。3.负荷调节能力好。4.燃烧强度大，可以减小炉膛体积。5.炉内传热能力强。循环流化床炉内传热主要是上升的烟气和流动的物料与受热面的对流传热和辐射传热，炉内气固两相混合物对水冷壁的传热系数比煤粉炉内的辐射传热系数大的多，可节省受热面的金属消耗。15 6.灰渣综合利用性好。本次毕业设计的题目是对410T/H绝热旋风分离器CFB锅炉进行整体设计。主要就循环流化床锅炉对燃料和脱硫剂的使用、无脱硫工况与脱硫工况下排放物的成分及体积的计算，并在此基础分析脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响。然后对炉膛及尾部受热面进行合理的结构布置，并对旋风分离器的结构及其相应的烟气、空气流动阻力等内容进行设计计算。本次设计的主要内容具体有：1．燃烧脱硫计算：本部分将通过分析不同煤种对脱硫剂的使用要求，使各种排放物达到排放标准，在循环硫化床锅炉稳定运行的某段时间内对灰平衡及脱硫工况时的物质平衡和热平衡进行分析，得出脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响；并且通过对燃烧产物热平衡的分析计算，确定出各部分灰的份额，并由此推算出循环灰焓和烟气中飞灰的浓度，得出灰循环倍率与飞灰份额和分离器效率的关系。2．锅炉传热计算：循环流化床锅炉的灰循环倍率不仅影响燃烧，而且影响传热。炉膛及尾部受热面的传热系数是其热力计算的关键数据，因此本部分将对炉膛膜式水冷壁和气冷屏的传热系数进行计算，并确定出对流过热器、省煤器、空气预热器的传热面积及其传热系数。3．锅炉结构计算：循环流化床锅炉由燃烧系统和受热面组成，燃烧系统的设计主要有炉膛、尾部受热面、分离器和回料器等部分的设计与布置。尾部受热面的设计包括过热器、省煤器以及空气预热器的布置方式及结构尺寸的设计计算。4．锅炉热力计算：锅炉计算中的热力计算部分是必不可少的步骤，首先需要进行锅炉机组的热平衡及燃料和脱硫剂消耗量的计算，在此基础上进行炉膛及尾部受热面的热力计算。在完成上述部分的计算并核对无误后完成图纸的绘制：包括锅炉本题结构图、工质流程系统图以及旋风分离器结构图的CAD制图。15 采取的主要技术路线或方法通过一周的搜集整理资料，在对循环流化床锅炉的设计与计算有了整体认识后，初步拟定设计及计算步骤如下：1．燃烧脱硫的计算1）首先进行煤质分析：根据任务书所给设计煤种的各项数据进行煤质的分析校核，判别出煤种，并将收到基地位发热量的计算值与测量值进行比较，看数据分析是否合理；2）对无硫工况时的燃烧过程进行分析，计算出理论空气量，三原子气体体积及理论氮气、水蒸气体积，并在此基础上得出该工况下的烟气总体积，并制作出燃烧产物的平均特性表与焓温表，便于将来受热面的设计计算：3）进行脱硫工况物质平衡与热平衡分析，确定出脱硫效率与钙硫比的大小，并根据燃烧和脱硫的化学反应式计算出脱硫过程中的可支配热量、所需的理论空气量以及产生的烟气体积，与无脱硫工况下的计算值进行比较，然后利用灰平衡及灰循环倍率的计算进一步分析出循环倍率与飞灰份额、分离器效率的关系。2．结构及其传热系数的设计1）炉膛内受热面积的计算：根据水冷壁、、气冷屏二者工作条件的不同，适当选取管材及管子规格，初步布置出所需受热面的大小，并计算出它们的传热系数。热力计算完成后，再进行校核。2）尾部受热面的结构布置：根据工质进出口温度查焓温表，得出焓值变化，利用工质侧或烟气侧热平衡计算方法预先计算若平衡传热量，并根据传热量及尾部烟道的大小合理地布置受热面的，选择恰当的管束布置方式。3）绝热旋风分离器的结构设计：根据烟气速度的推荐值确定分离器各进出口烟道、筒体、导涡管及竖管的尺寸大小、4）回料器的设计：U型回料器的组件主要有：密封腿、回料器本体和返料腿。其计算内容有：回料器各部件的结构尺寸以及回料器风室压力、配风装置阻力的计算。5）炉膛风室压力的计算：首先可根据床料高度及其堆积密度确定炉膛配风装置上的压力，然后由一、二次风比布置风帽的结构尺寸及数量，求出炉膛配风装置上的阻力，二者之和即为所求炉膛风室压力。3．热力计算15 1）燃料和脱硫剂消耗量的计算：首先确定锅炉机组的各项热损失，在热平衡的基础上计算锅炉的热效率、额定符合下所需要的燃料和脱硫剂的消耗量。2）炉膛热力计算：根据炉膛燃烧产物热平衡方程式和传热方程式确定锅炉受热面内工质的吸热量以及单位燃料向工质和循环灰传递的热量。3）受热面的热力计算：包括对流过热器、省煤器以及空气预热器三部分，在设计过程中需查阅相关资料（如蒸汽特性表，锅炉课程设计等），选择适当的参数通过计算确定出各受热面总的传热系数K以及对流辐射的吸热量，确定计算误差范围在2%以内，如不能满足，重新布置受热面进行计算。4．校核看锅炉本体的结构设计是否合理，风机的选用是否恰当，并进行热力计算数据的修正以及排烟温度、热空气温度、热平衡计算误差的校核，校核后汇总热力计算结果。5．绘制图纸（全部采用CAD制图）包括锅炉本题结构图、工质流程系统图以及旋风分离器结构图。预期的成果及形式提交的成果：1）开题报告一份2）说明书和计算书1套3）图纸一套4）与设计相关外文资料与译文，附在说明书后5）所查阅的文献时间安排1）寒假放假前一周，开学提前一周，收集资料、阅读并综述文献、开题报告；2）1～7周，热力计算；3）8～10周，绘图；4）11～12周，编写设计说明书（或论文）；5）13周，打印说明书及图纸，制作幻灯片；6）14周，答辩。15 指导教师意见签名：年月日备注前言我国是世界上最大的煤生产与消耗国，煤在我国一次能源结构中占据着绝对主要的地位。并且，由于自然条件的限制和历史发展的原因，这种状况在相当长的时期内不会有实质性的改变。煤炭与其他一次能源，如石油、天然气相比，是一种比较“脏”的燃料，它在燃烧过程中将产生大量的灰渣、粉尘、废水、、NOx等废弃物，如果这些废弃物未能妥善处理，将会严重干扰生态环境，甚至造成永久性破坏。煤炭燃烧等带来的环境污染问题有酸雨污染、粉尘污染和温室效应气体引起的全球气温变暖问题。而且，在我国很大部分燃煤锅炉都存在着热效率偏低的问题，并且由于成本考虑，很多锅炉没有配备相应的脱硫脱硝装置，这给环境带来了相当的负担。随着经济的快速发展，由于能源的过度开发和消费累计的效应，产生了制约经济发展和影响人类生存的环境污染问题。因此，如何高效清洁的利用煤炭已成为我国近50年乃至上百年能源利用过程中的关键问题。循环流化床锅炉与采用其它燃煤方式的锅炉相比具有锅炉效率高、脱硫效率好、氮氧化和物排放量低、燃料适用性广、负荷调节比大和负荷调节快等优点，因此，自循环流化床燃烧技术出现以来，循环流化床锅炉已在世界范围内得到广泛的应用，大容量的循环流化床电站锅炉已被发电行业所接受。如果将循环流化床锅炉设计成增压高蒸汽参数锅炉并采用蒸汽—燃气联合发电循环，则不仅可使环保要求达到标准植、电站体积大为缩小，而且可显著提高发电效率。本文介绍了循环流化床锅炉对燃料和脱硫剂的使用要求、灰循环倍率和循环灰焓在燃烧产物热平衡中的作用、脱硫工况时的物质平衡、脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响、炉膛传热系数的计算，以及有关循环流化床锅炉炉膛、绝热旋风分离器等设计、布置及热力计算和相应的烟气、空气流动阻力计算方法、尾部受热面的设计计算和布置等。最后，还对循环流化床锅炉的发展趋势和应用前景作了探讨和展望。15 中文摘要设计题目：410T/H绝热旋风分离器CFB锅炉设计（高硫煤1）设计循环流化床锅炉时，需根据燃料特性，参照试验机组的数据库和商业机组的运行经验，对将要设计的锅炉性能做出估算，以确定各种大气污染物的排放浓度。在燃烧高硫煤需要加入石灰石脱硫时，炉膛内的热量分配，除了燃料的低位发热量外，还有石灰石煅烧成氧化钙需要吸收热量，而与及氧气反应生成硫酸钙要释放热量，而它们的吸热量和放热量并不相等。计算时需把燃料和石灰石在燃烧和脱硫时各自产生的物质和热量，采用单位当量燃料量进行加权平均。设计循环流化床锅炉时，进行了燃料燃烧及脱硫、锅炉机组热平衡、炉膛的布置及热力、过热器的布置及热力、汽水侧及烟气侧的热平衡、省煤器的布置及热力、空气预热器的布置及热力、结果汇总等一系列计算过程。关键词：循环硫化床锅炉脱硫锅炉性能热力平衡15 EnglishAbstractDesigntopic:410T/HheatinsulationcycloneseparatingdeviceCFBboilerdesigns(highsulphurcoal1)AsdesignofCFBboilers,weneedtoaccordingfuelcharacteristics,referencethetestunits’sdatabaseandoperatingexperienceofthecommercialunits,makeperformanceestimatestotheboilertodetermineatmosphericconcentrationsofpollutantemissions.Whencombustionofhigh-sulfurcoalneedtobeaddedtothelimestonefordesulfurize,thefurnaceheatdistribution,inadditiontofuelthelowcalorificvalue,therecalcinedlimestoneintocalciumoxideneedstoabsorbheat,aswellastheoxygentoformcalciumsulfatetoreleaseheatandtheheatabsorption,butheatreleaseisnotthesame.Whencalculations,youshouldtotakethefuelandlimestoneinthecombustionanddesulfurizationwhichtheirmaterialandtheheatequivalentunitsusingfuelvolumeweightedaverage.AsdesignofCFBboilers,makethefuelcombustionanddesulfurization,heatbalanceoftheboilerunits,furnacesettingsandheatcalculations,superheaterlayoutandheatcalculations,thesteamandwatermixturesideandthesmokeside’sthermalbalance,coaleconomizerlayoutandheatcalculations,airpreheaterlayoutandheatcalculations,andtheoverallresult.15 Keywords:circulatingfluidizedbedboilerdesulfurizationboilerperformancethermalbalance目录计算说明书11.燃料和脱硫剂12.锅炉性能预计12.1循环流化床锅炉，在燃烧含硫煤时，二氧化硫（）原始排放浓度12.2脱硫效率：22.3在相同工况下，不同的与所需的钙硫摩尔比的关系23.灰平衡与灰循环倍率23.1循环流化床锅炉处于最佳燃烧工况时的灰循环倍率34.脱硫工况时的物质平衡与热平衡34.1石灰石中含量为，则所需的石灰石量34.2设脱硫率为，当加入相配的石灰石量为时，脱去的34.3如加入石灰石量为，即纯量为，经煅烧生成，需要吸收的热量44.4生成的放热量44.5可只配热量44.6入炉的燃料灰量44.7入炉的石灰石直接成为飞灰的量54.8入炉的石灰石灰分54.9未反应的量54.10脱硫产物的量54.11当量灰分54.12飞灰份额64.13在脱硫工况时，飞灰份额64.14脱硫工况时底灰份额64.15脱硫所需的理论空气量64.16燃烧和脱硫的当量理论空气量715 4.17产生体积74.18单位当量燃料量，发生燃烧和脱硫时产生的和的当量体积74.19脱硫所需空气中的氮气体积74.20当量燃料产生的当量理论氮气体积74.21当量理论水蒸气体积84.22产生的烟气量为，得到脱硫后的排放质量浓度84.23脱硫率85.脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响95.1对的影响95.2对的影响95.3对的影响96.燃烧产物热平衡方程式106.1循环灰量106.2炉膛进口循环灰焓106.3炉膛循环灰焓增106.4炉膛有效放热量106.5炉膛放热份额116.6烟气的焓增116.7折算成1燃料的分离器循环灰焓增116.8分离器放热份额116.9炉膛出口过量空气系数127.炉膛及EHE的传热系数127.1循环流化床辐射放热系数127.2炉膛膜式水冷壁传热系数137.3水冷管外壁温度和管内壁温度137.4流化床总放热系数137.5床密相区对水冷管或气冷管的传热系数137.6水冷管外壁壁温137.7鳍端温差137.8床密相区对鳍片的传热系数148.循环流化床锅炉机组热力计算148.1排烟热损失148.2固体未完全燃烧热损失158.3保温系数158.4灰渣物理热损失158.5锅炉机组热效率168.6锅炉机组有效利用热量168.8在脱硫工况时，计算燃料消耗量1615 8.9在脱硫工况时，燃料消耗量168.10计算石灰石消耗量178.11石灰石消耗量178.12计算燃料当量消耗量178.13炉膛燃烧产物热平衡方程式和传热方程式179.炉膛1710.风、烟系统1710.1烟气在标准状态下的灰浓度1810.2实际会浓度1810.3烟气质量1810.4标准状态下的密度1910.5实际密度1910.6烟气加速突变损失1910.7灰粒加速突变损失1910.8进口烟道本体阻力2010.9烟气加速渐变损失2010.10灰粒加速渐变损失2010.11筒体摩擦阻力2110.12烟气返程阻力2110.13烟气压缩损失2210.14烟气扩张损失2210.15导涡管烟气沿程阻力2210.16平面弯头阻力损失2210.17出口烟道烟气扩张损失2311.尾部受热面2311.1过热器2311.2省煤器2311.2.1省煤器的作用2311.2.2省煤器的结构2411.2.3省煤器的布置2411.2.4省煤器中的水速2511.2.5省煤器出口水温的选择2511.3空气预热器2612.总结2713.计算结果汇总2813.1基本数据2813.1.1设计煤种（高硫煤2）2813.1.2石灰石2813.2燃烧脱硫计算2913.2.1无脱硫计算时的燃烧计算2913.2.2无脱硫工况时的烟气体积计算2913.2.3脱硫计算3013.2.4脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性3213.2.5脱硫工况时燃烧产物焓温表（见附表）3313.3410CFB锅炉热力计算3315 13.3.1锅炉设计参数3313.3.2锅炉热平衡及燃料燃烧方式和石灰石消耗量3413.3.3炉膛膜式水冷壁传热系数3513.3.4炉膛汽冷屏传热系数计算3713.4结构计算4013.4.1炉膛膜式水冷壁计算受热面积4013.4.2炉膛气冷屏计算受热面积4113.4.3炉膛水冷屏计算受热面积4113.5热力计算4213.5.1炉膛热力计算4213.6CFB旋风分离器烟气阻力计算4713.7炉膛风室压力计算5613.7.1炉膛配风装置上压力计算5613.7.2炉膛配风装置阻力计算5613.8回料器设计计算5913.8.1结构尺寸计算5913.8.2回料器风室压力计算6013.8.3回料器配风装置阻力计算6013.9对流受热面设计计算6613.9.1高温过热器的结构计算6613.9.2高温过热器的热力计算6813.9.3低温过热器的结构和热力计算7013.9.4主省煤器结构设计7313.9.5省煤器结构尺寸计算7513.9.6省煤器热力计算7613.9.7空预气的校核计算7813.10热平衡计算误差校核80附表82设计说明8415 计算说明书1.燃料和脱硫剂循环流化床锅炉燃料，脱硫剂和床料尺寸，都是重要的运行参数，直接影响燃料和脱硫剂的利用以及大气污染物的排放浓度。与煤粉锅炉对煤粉细度有要求一样，循环流化床锅炉对燃料和脱硫剂的颗粒尺寸也有一定的要求。只有达到这些要求，循环流化床锅炉才能安全，经济和可靠的运行。在循环流化床锅炉中，由炉膛、分离器和回料器等组成的灰循环系统，目前还没有有效手段对床料进行在线取样和测量。只有当锅炉停运后，才能取得有代表性的床料样。循环流化床锅炉床料颗粒尺寸分布曲线，与燃料和脱硫剂颗粒分布曲线，炉膛流化速度，燃料的爆裂度和分离器对各种粒度的颗粒的分离效率等有关。在鼓泡流化床锅炉中，为了降低飞灰含碳量和飞灰份额，曾认为在给煤中应加大粗颗粒份额，以减少固体未完全燃烧热损失。但这个观点对循环流化床锅炉是不适用的。循环流化床锅炉给煤颗粒尺寸分布，不仅影响燃烧，而且影响传热。在锅炉设计时，不可轻视这个问题。2.锅炉性能预计设计循环流化床锅炉时，需预估各种大气污染物的排放浓度，以体现锅炉性能。至今为止，尚没有合适的标准和导则可供参考。唯一可行的是，根据燃料特性，参照试验机组的数据库和商业机组的运行经验，对将要设计的锅炉性能做出估算，以确定各种大气污染物的排放浓度。对未达标的锅炉，需采取适当措施，使其达到锅炉大气污染物排放标准。2.1循环流化床锅炉，在燃烧含硫煤时，二氧化硫（）原始排放浓度（2-1）第109页共125页 式中：原始排放浓度，；—煤的收到基硫分，%；——1煤完全燃烧产生的烟气量，2.2脱硫效率：（2-2）式中：—脱硫效率，%；——最高允许排放浓度，；——原始排放浓度，2.3在相同工况下，不同的与所需的钙硫摩尔比的关系（2-3）式中：——钙硫摩尔比；——脱硫效率，%；——燃煤自脱硫能力系数；——石灰石脱硫性能系数；3.灰平衡与灰循环倍率循环流化床锅炉中，进入炉膛的煤燃烧成灰，一部分从炉膛底部（床）排出，称为底灰。一部分飞出炉膛，进入分离器，其中小于切割粒径的灰飞出分离器，进入尾部烟道，飞离锅炉，成为飞灰；而大于切割粒径的灰，被分离器分离下来，经回料器返回炉膛再燃烧，称为循环灰。应当指出：由于燃烧，粒子间碰撞和磨损，以及粒子与分离器壁面之间的磨损，使大的灰粒在逐渐减小，当小于切割粒径时，这部分循环灰又成为飞灰。由于循环灰量随时在变化，增加了确定各部分灰的份额的难度。虽然如此，当循环流化床锅炉运行稳定后，在某一时间段内，即灰达到平衡时，还是可以确定各部分灰的份额的，并可由此计算循环灰焓和烟气中飞灰浓度。必须指出，灰循环倍率不是人为选取的，它主要取决于分离器效率和飞灰份额。第109页共125页 3.1循环流化床锅炉处于最佳燃烧工况时的灰循环倍率(3-1)4.脱硫工况时的物质平衡与热平衡在燃烧高硫煤需要加入石灰石脱硫时，炉膛内的热量分配，除了燃料的低位发热量外，还有石灰石煅烧成氧化钙需要吸收热量，而与及氧气反应生成硫酸钙要释放热量，而它们的吸热量和放热量并不相等。计算时需把燃料和石灰石在燃烧和脱硫时各自产生的物质和热量，采用单位当量燃料量进行加权平均。4.1石灰石中含量为，则所需的石灰石量（4-1）式中：——与1燃料相配的入炉石灰石量，；——石灰石中的含量，%；4.2设脱硫率为，当加入相配的石灰石量为时，脱去的（4-2）式中：——脱去的容积，；——脱硫率，%；第109页共125页 4.3如加入石灰石量为，即纯量为，经煅烧生成，需要吸收的热量（4-3）式中：——煅烧生成的吸热量，；——入炉的石灰石直接飞出分离器成为飞灰的份额，简称未利用率，由分析飞灰成分测得，若无此数据，推荐取15%；4.4生成的放热量（4-4）式中：——脱硫时生成的的放热量，；4.5可只配热量（4-5）式中：——可支配热量，；4.6入炉的燃料灰量（kg/kg）（4-6）式中：——燃料收到基灰分；第109页共125页 4.7入炉的石灰石直接成为飞灰的量（4-7）式中：——入炉的石灰石直接变成飞灰的量；4.8入炉的石灰石灰分（4-8）式中：——入炉的石灰石灰分，；——石灰石的水分，%；4.9未反应的量（4-9）4.10脱硫产物的量=（4-10）4.11当量灰分=（4-11）式中：——当量灰分，%；——入炉燃料灰量，；——入炉的石灰石直接变成飞灰的量，；第109页共125页 ——入炉的石灰石灰分，；——未反应的的量，；——脱硫产物的量，；——与1燃料相配的入炉石灰石量，；4.12飞灰份额=1-（4-12）式中：——飞灰份额，%；4.13在脱硫工况时，飞灰份额=（4-13）式中：——脱硫工况时的飞灰份额；4.14脱硫工况时底灰份额（4-14）式中：——脱硫工况时的底灰份额；4.15脱硫所需的理论空气量（4-15）第109页共125页 4.16燃烧和脱硫的当量理论空气量（4-16）式中：——当量理论空气量，；——石灰石脱硫所需要的理论空气量，；——与1燃料相配的入炉石灰石量，；4.17产生体积=（4-17）4.18单位当量燃料量，发生燃烧和脱硫时产生的和的当量体积=(4-18)式中：——的当量体积，；——石灰石煅烧产生的体积，；——体积减少量，；——三原子气体体积，；——与1燃料相配的石灰石消耗量，；4.19脱硫所需空气中的氮气体积（4-19）4.20当量燃料产生的当量理论氮气体积（4-20）第109页共125页 式中：——当量理论氮气体积，；——燃料中的氮，%；——当量理论空气量，；——与1燃料相配的石灰石消耗量，；4.21当量理论水蒸气体积（4-21）式中：——当量理论水蒸气体积，；——燃料中的水分，%；——石灰石中的水分，%；——燃料中的氢，%；4.22产生的烟气量为，得到脱硫后的排放质量浓度（4-22）4.23脱硫率（4-23）以上各式中：——计算脱硫效率，%；——脱硫后的排放浓度，；——原始排放浓度，；若，再重新假定，直至<为止第109页共125页 5.脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响5.1对的影响固体未完全燃烧热损失为：（5-1）式中——固体未完全燃烧热损失，%——锅炉可支配热量，——底灰份额；——底灰含碳量，%；——飞灰份额，——飞灰含碳量；——当量灰份，%。5.2对的影响排烟热损失为：（5-2）式中：——排烟热损失，%；——在相应的过量空气系数和排烟温度状况下的排烟焓，；——冷空气焓，5.3对的影响底灰物理热损失为：（5-3）式中：——底灰物理热损失，%；第109页共125页 ——灰焓，；根据底灰温度；——当量灰份，%；——锅炉可支配热量，。6.燃烧产物热平衡方程式当燃料及其燃烧所需的空气进入炉膛发生燃烧后，含碳灰粒飞出炉膛，大于分离切割粒径的颗粒被分离器捕集，经回料器返回炉膛燃烧，而小于分离切割粒径的颗粒飞入尾部烟道，成为锅炉飞灰。对循环流化床锅炉而言，大部分灰不是一、二次而是多次反复通过炉膛、分离器或外置式热交换器(EHE)及回料器，这部分灰称为循环灰。6.1循环灰量：(6-1)式中：——循环灰量，kg/h;6.2炉膛进口循环灰焓：(6-2)6.3炉膛循环灰焓增=(6-3)式中：——炉膛循环灰焓增，；——循环灰量，kg/h；——计算燃料消耗量，；——炉膛出口循环灰焓，,根据其灰温，即炉膛出口烟温——炉膛进口循环灰焓，。6.4炉膛有效放热量=（6-4）式中：——炉膛有效放热量，；第109页共125页 ——燃料收到基低位发热量，；，，——分别为锅炉机组可燃气体未完全燃烧热损失，固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失，%；——炉膛进口过量空气系数；——炉膛进口热空气焓，；——回料器进口过量空气系数；——EHE进口过量空气系数；——冷空气焓，；6.5炉膛放热份额X＝1－x（6-5）6.6烟气的焓增=（6-6）式中：——分离器烟气焓增，；——炉膛出口烟焓，；——分离器理论烟焓，；6.7折算成1燃料的分离器循环灰焓增（6-7）式中：——分离器循环灰焓增，；6.8分离器放热份额（6-8）(6-9)(6-10)式中：——分离器放热份额；第109页共125页 ——分离器烟气焓增，；——分离器循环灰焓增，；——炉膛有效放热量，；——分离器烟气焓增份额；——分离器循环灰焓增份额；6.9炉膛出口过量空气系数（6-11）式中：——炉膛出口过量空气系数；——炉膛进口过量空气系数；——回料器进口过量空气系数；——EHE进口过量空气系数；7.炉膛及EHE的传热系数循环流化床锅炉的灰循环倍率不仅影响燃烧，而且影响传热。炉膛及EHE的传热系数是其热力计算的关键数据。炉膛计算受热面积，是由传热周界来确定的。根据不同的传热周界，会得出不同的计算受热面积，由此测得的传热系数也有所不同。因此，在进行炉膛传热计算时，首先要确定其计算受热面积。表7-1炉膛各区域各种形式受热面积折算系数名称数值0.0751.00.5770.0437.1循环流化床辐射放热系数(7-1)式中：——循环流化床辐射放热系数，；第109页共125页 ——斯忒藩-玻耳兹曼常数，；——吸收率；——床温，；——炉膛膜式水冷壁绝对温度，；7.2炉膛膜式水冷壁传热系数：（7-2）式中：——流化床密相区对水冷壁的传热系数，;——流化床密相区对鳍片的传热系数，；——水冷管的传热周界，；——鳍片的传热周界；7.3水冷管外壁温度和管内壁温度(7-3)(7-4)7.4流化床总放热系数：(7-5)7.5床密相区对水冷管或汽冷管的传热系数（7-6）7.6水冷管外壁壁温(7-7)第109页共125页 7.7鳍端温差(7-8)7.8床密相区对鳍片的传热系数（7-9）8.循环流化床锅炉机组热力计算热力计算的目的是设计一台“安全、经济、稳定”的锅炉，或是较核一台已投运锅炉的经济性和安全性。设计循环流化床锅炉时，所作的热力计算的程序如下：（1）燃料燃烧及脱硫计算（2）锅炉机组热平衡计算（3）炉膛的布置及热力计算（4）过热器的布置及热力计算（5）汽水测及烟气测的热平衡计算（6）省煤器的布置及热力计算（7）空气预热器的布置及热力计算（8）汇总8.1排烟热损失（8-1）式中：——在相应的过量空气系数和排烟温度状况下的排烟焓，；——冷空气焓，；——锅炉可支配热量，；表8-1推荐值燃料（%）燃料（%）第109页共125页 石油焦0.02次烟煤0.03无烟煤0.05褐煤0烟煤0.04木材0.028.2固体未完全燃烧热损失(8-2)式中：——固体未完全燃烧热损失，%；——底灰份额；——底灰含碳量，%；——飞灰份额；——飞灰含碳量；8.3保温系数(8-3)表8-2灰焓温度/℃1002003004005006007008009001000灰焓kJ/kg811692643604585606627678759848.4灰渣物理热损失：（8-4）式中：，——灰渣物理热（量）损失，%或；第109页共125页 ——底灰份额；——灰焓，，根据灰温，查表8-2；8.5锅炉机组热效率：（8-5）8.6锅炉机组有效利用热量：（8-6）式中：——锅炉机组有效利用热量，；——锅炉机组所产生的过热蒸汽量，，通常等于锅炉机组的最大连续蒸发量；——过热器出口焓，；——锅炉机组入口处给水焓，；——锅炉排污水流量，；——饱和水焓，；8.7在脱硫工况时，锅炉机组当量燃烧消耗量（8-7）8.8在脱硫工况时，计算燃料消耗量（8-8）8.9在脱硫工况时，燃料消耗量（8-9）式中：——脱硫工况时的计算燃料消耗量，；第109页共125页 ——脱硫工况时的燃料消耗量，；——脱硫工况时，当量燃料消耗量，；——与1燃料相配的入炉石灰石量，；8.10计算石灰石消耗量：（8-10）8.11石灰石消耗量：（8-11）8.12计算燃料当量消耗量：=（8-12）8.13炉膛燃烧产物热平衡方程式和传热方程式：(8-13)(8-14)式中：——1燃料燃烧产物向炉膛受热面内工质和循环灰传递的热量，；——炉膛受热面内工质的吸热量，；表8-3火焰发光性系数值火焰种类火焰种类不发光煤气火焰0发光的煤气火焰0.2燃烧无烟煤及贫煤0燃烧高挥发分煤0.49.炉膛任何一台循环流化床锅炉的安全，高效运行，与炉膛的设计和布置关系极大。循环流化床锅炉炉膛四周为膜式水冷壁结构，它由光管和鳍片焊接而成。光管外径常用或，光管厚度至少为。鳍片宽度厚度常用或。9.1回料器风室压力第109页共125页 （9-1）10.风、烟系统循环流化床锅炉大多采用平衡通风。它由送、引风系统组成，平衡点（零压点）位于炉膛出口，运行值控制在。送、引风机所需的容量（风量和风压），通常由设计煤种确定，并考虑一定的裕度。表10－1和值阻力系数0.5小孔水平1.95小孔下倾15°～20°1.6510.1烟气在标准状态下的灰浓度：=（10-1）式中：——标准状态下的灰浓度，；——燃料收到基灰分，%，脱硫工况时用；——灰循环倍率，在分离器涡管入口之前，=0；——飞灰份额；——1燃料产生的烟气量，，见燃料燃烧产物计算，脱硫工况时用代入；10.2实际灰浓度：=（10-2）式中：——实际灰浓度，；——烟气温度，，本设计中取=（）/2，其中、分别是烟气进出口温度；第109页共125页 10.3烟气质量：=1-+1.306（10-3）式中：——烟气质量，；——过量空气系数，见燃料燃烧产物计算；——理论空气量，，见燃料燃烧产物计算，脱硫工况时用代入；10.4标准状态下的密度：=（10-4）10.5实际密度：=（10-5）式中：——烟气标准状态下的密度，，——烟气实际密度，；10.6烟气加速突变损失：=（10-6）=0.5-0.375（10-7）=1.375-0.1561（10-8）式中：——烟气加速突变损失，；——烟气入口速度，，见锅炉热力计算；——烟气出口速度，；——压缩系数；——修正系数；——炉膛上部出口截面积，，——进口烟道入口截面积，；——实际灰浓度，。10.7灰粒加速突变损失：=（-）（10-9）式中：——灰粒加速突变损失，；第109页共125页 ——灰粒入口速度，，≈；——灰粒出口速度，，≈。10.8进口烟道本体阻力=（10-10）=（10-11）=（10-12）式中：——进口烟道（直段）延程阻力，；——阻力摩擦系数，进口烟道的＞2000，处于阻力平方定律区内，与无关；——烟道长度，，——绝对粗糙度，，由于是混凝土结构，本设计选取=2.5×；——（筒体入口）烟道水力半径，；——烟道高度，；——烟道宽度，；——烟气速度，。10.9烟气加速渐变损失：=（10-13）（10-14）式中：——烟气加速渐变损失，；——压缩系数；第109页共125页 ——烟道入口截面积，；——烟道出口截面积，。10.10灰粒加速渐变损失：=（-）(10-15)式中：——灰粒加速渐变损失，；——实际灰浓度，；——烟气出口速度，，见锅炉热力计算。10.11筒体摩擦阻力：=（10-16）=（10-17）=6.013（1-）（10-18）式中：——筒体摩擦阻力，；——阻力摩擦系数，进口烟道的＞2000，处于阻力平方定律区内，与无关；——筒体直径，；——绝对粗糙度，，由于是混凝土结构，本设计选取=2.5×；——（筒体入口）烟道水力半径，；——烟气旋转圈数；——旋风分离器切向入口烟气速度，；——计算速度，，在旋风分离器切向入口烟气速度与导涡管烟气速度二者之中取较大值。10.12烟气返程阻力：=（10-19）式中：——烟气返程阻力，；第109页共125页 ——烟气实际密度，；——修正系数。10.13烟气压缩损失：=（10-20）=0.5-0.375（10-21）式中：——烟气压缩损失，；——压缩系数；——导涡管喉口直径，；——筒体直径，；——导涡管喉口烟气速度，；——筒体轴向烟气速度，。10.14烟气扩张损失：=（10-22）式中：——烟气扩张损失，；——导涡管烟气流速，；——扩张系数；10.15导涡管烟气沿程阻力：=（10-23）=（10-24）式中：——导涡管烟气沿程阻力，；——导涡管直径，；——绝对粗糙度，，由于是混凝土结构，本设计选取=2.5×；——导涡管直段长度，。第109页共125页 10.16平面弯头阻力损失：=（10-25）式中：——平面弯头阻力，；——阻力系数；10.17出口烟道烟气扩张损失：=（10-26）式中：——出口烟道烟气扩张损失，；——烟气实际密度，；——烟气入口速度，，见锅炉热力计算；——烟气出口速度，，见锅炉热力计算；——修正系数；——扩张系数，本设计选取=0.59。11.尾部受热面11.1过热器过热器包括低温过热器和高温过热器，对流过热器布置在对流烟道内，主要靠对流传热从烟气中吸收热量。根据烟气与管内蒸汽的相对流向，锅炉的对流受热面可分为逆流和顺流。对流过热器基本由蛇形管排组成，根据布置方式，可分为垂直式和水平式两种。垂直式一般布置在水平烟道中；而水平式一般布置在尾部烟道中。对流过热器蛇形管的排列方式有顺列和错列两种。在高温烟区的过热器一般都以顺列方式布置，便于吹灰。在尾部竖井中的过热器，为增强传热，一般采用错列布置。第109页共125页 11.2省煤器11.2.1省煤器的作用省煤器布置在烟气温度较低的锅炉尾部，它的主要作用是：（1）省煤器吸收尾部烟道中低温烟气的热量。（2）省煤器的采用提高了进入锅筒的水温，减少了锅筒壁与给水之间的温度差，从而使锅筒热应力降低，可提高锅筒的寿命。11.2.2省煤器的结构大容量、高参数锅炉均采用钢管式省煤器，它是由许多并列的无缝钢管和进出口联箱组成的。省煤器管用外径为2851的无缝钢管弯制而成，材料一般为碳钢，管子水平放置，以便在停炉后能放尽存水，减少停炉期间的腐蚀，省煤器中的水由下而上流动，便于排出水中的气体，防止管内金属的局部氧腐蚀。烟气一般由上而下流动，使烟气与水逆向流动，增加传热温差，提高传热温度。省煤器管组采用错列布置方式时，结构紧凑，传热效果好，且积灰减轻。采用顺列布置时，便于吹灰，且管组悬吊简单。省煤器的横向节距的大小，受烟气流速、工质流速、受热面堵灰、支吊等因素制约，一般取。管子纵向节距受弯头部位管子弯曲半径、结构紧凑性的制约。弯曲半径越小，管外侧管壁就越薄，强度降低，一般取。11.2.3省煤器的布置现代大型锅炉常采用悬吊式省煤器。省煤器出口联箱上的引出管即可悬吊省煤器，又可悬吊过热器和再热器。在省煤器的总管数决定以后，就可以决定省煤器管簇的横向排数。由于省煤器常是错列，并且总是两排并联排成，因此管子总数应该取奇数而不用偶数。因此可有：（11-1）然后即可确定的数值，这样就可以根据它决定烟道的深度，它可以用下式决定：第109页共125页 （11-2）式中：____管子横向节距，____最外侧管子中心线距炉墙的距离，，一般在时，取。在决定了之后，即可计算烟气的流通面积（）。在尾部烟道的宽度为时（一般取它大约等于炉膛宽度），管子长度为时（一般在烟道两侧留有5060的间隙），则烟气流通面积：（11-3）式中：____管子外径，。在决定了之后，即可根据烟气容积、平均烟气温度求出烟气流速：（）（11-4）如果的数值太大或太小，烟气流速将过低或过高，结构不合理，就应修改设计。在锅炉容量大时，一般因省煤器管子数目太多，如果采用单侧进水，常会使烟道深度过大而烟气流速过低，此时可采用两侧进水、出水的方案常可使结构变得合理。另外在采用两侧进水时，可使管子长度缩短，对制造、支架及安装上都有很大好处。在锅炉容量小时则情况相反。每一级省煤器的管簇的厚度不宜过大，过大时检修困难。一般在管子布置较密，应将其分段，每段高度为1-1.5m,段与段之间留出0.8－1.0m空间。11.2.4省煤器中的水速省煤器蛇形管中水流速度的大小，对管子金属的温度工况和管内腐蚀有一定的影响。对水平管子，当水的流速大于0.5时，可以避免金属发生局部氧腐蚀。如果省煤器管内达到沸腾状态，则蛇形管中水流速度不低于1。11.2.5省煤器出口水温的选择第109页共125页 对高压以上锅炉，省煤器均采用非沸腾式，即省煤器出口水温有一定的欠焓值，避免省煤器中发生汽化。以保证省煤器管中的水流量分配均匀，提高水循环的安全性。对控制循环锅炉，一般要求省煤器出口水温欠温60℃。对直流锅炉，省煤器出口水约需要380的欠焓。11.3空气预热器空气预热器是利用烟气热量来预热空气的。空气预热后再送如炉膛去参加燃烧，可以使燃料燃烧的更稳定、更快、更安全，可以提高燃烧效率。另外利用烟气加热空气可以更好的降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉效率。空气预热器主要有管式和回转式两种类型，为了制造运输和安装的方便，本设计中采用管式空气预热器。烟气在管中纵向流动，空气在管外横流冲刷受热面。用的有缝钢管焊在两端较厚的管板上制成。管子的排列从空气侧来说是错列，（11-5）（11-6）空气预热器中的烟气流速一般在10~14范围里选取。烟气流速过高则磨损太快，烟气流速过低则堵灰。空气流速比烟气流速低，即，。由已知的空气预热器出入口烟温、风温、和它的吸热量，按以下步骤设计：1）选定烟速，决定管数：（11-7）式中：____计算燃料消耗量；____烟气容积，____管内径，____烟气平均温度，℃2）决定求出值，并根据尾部烟道的宽度及深度排列管子。3）第109页共125页 假定流程的高度并决定受热面积，进行热力计算，看能否超过相应的热量，不合适时，改变流程高度重新计算，至二者相符或误差小于为止。1）校核空气流速是否在烟气流速的45%~55%范围内，如相差过多可通过改变管距来达到要求。12.总结本文在国内外循环流化床锅炉技术研究发展的基础上，着重研究了循环流化床锅炉的设计及计算问题。通过本文的工作，得出如下结论:1)对我国能源利用和环境现状进行了综述，对国内外的循环流化床锅炉研究的现状进行了综述，指出清洁煤燃烧技术尤其是循环流化床燃烧技术是解决能源利用与环境保护矛盾的主要出路。2)对在循环流化床锅炉设计过程中所要考虑的参数选取，做了比较详尽的介绍。对燃料粒径、流化风速、床温、一二次风比、循环倍率、燃烧份额等的选择做了对比分析，推荐了比较合适的选取范围。对传热系数的计算作了重点分析，列出了目前常用的传热系数计算的方法，并提出了作者认为合理的一套计算方法。3)对循环流化床锅炉炉膛的设计进行了详细的讨论，其中炉膛横截面积、宽深比以及炉膛最小高度的确定，文中都给予了分析和计算。对流化床锅炉中分离器、布风装置，作者也进行了比较详尽的讨论。循环流化床锅炉是近二十年来迅速发展起来的一项高效、低污染的燃烧技术。它的优势在于:燃烧效率高、燃料适用性广、可燃用劣质燃料、燃料制备系统简单、低温燃烧降低的排放、炉内脱硫、负荷调节性能好等。随着电力工业的不断进步和循环流化床燃烧技术的日益成熟，循环流化床锅炉正得到越来越多的应用。循环流化床电站锅炉的发展趋势必然是向大型化、高蒸汽参数和增压循环流化床（应用于蒸汽—燃气联合循环发电机组）方向发展。随着工业规模的扩大，用于各种工业企业的工业锅炉的容量也必然增大。此外，热电联产也是提高化石燃料能量利用率的一种有效方法，可以将凝汽式电站的大部分凝汽损失转而成为工业或民用热源。工业中的自备热电厂和居民区的供暖热电厂都能同时起到节约煤炭和改善环保的作用。用于热电联产的工业锅炉需较高的蒸汽参数，因而，循环流化床工业锅炉也需要向增大容量和提高参数的方向发展。第109页共125页 13.计算结果汇总13.1基本数据13.1.1设计煤种（高硫煤1）序号名称符号来源数值单位1收到基水分测量值2.4%2收到基碳含量测量值63.8%3收到基氢含量测量值3.22%4收到基氧含量测量值2.76%5收到基氮含量测量值0.88%6收到基硫含量测量值3.38%7收到基灰分测量值23.56%8收到基硫酸盐二氧化碳含量测量值0%9收到基挥发分测量值12.88%10收到基低位发热量测量值2489811收到基含量测量值0%煤质分析校核计算：339.13+1029.95-108.86（-）-25.12=14575.7534kJ/kg=307.2466628kJ/kg第109页共125页 13.1.2石灰石序号名称符号来源数值单位1石灰石含量测量值97.32%2石灰石含量测量值0%3石灰石水分测量值0.8%4石灰石灰分测量值1.88%13.2燃烧脱硫计算13.2.1无脱硫计算时的燃烧计算序号名称符号公式或来源数值单位1理论空气量0.0889（+0.375）+0.265-0.03336.54592三原子气体体积1.866（+0.375）/1001.21423理论氮气体积0.79+0.8/1004.17834理论水蒸气体积0.111+0.0124+0.01610.26495飞灰分额测量值0.713.2.2无脱硫工况时的烟气体积计算名称及公式符号单位炉膛旋风筒高过低过省煤器空预器第109页共125页 出口处过量空气系数1.171.171.171.171.241.22平均过量空气系数0.5（+）1.171.171.171.171.231.255过量空气量（）1.441.441.441.441.511.669体积+0.0161（）0.49650.49650.49650.49650.49760.5烟气总体积+++（1）6.8896.8896.8896.8896.93.9813.2.3脱硫计算序号名称符号公式或来源数值单位1原始排放浓度式（2-1），为1.229801.52最高允许排放浓度国家标准9003计算脱硫效率式（2-2）90.8%4燃料自脱硫能力系数测量值80.8%5石灰石脱硫性能系数测量值0.80556钙硫摩尔比式（2-3）2.6977石灰石中含量见1.2序197.32%8与1kg燃料相配的入炉石灰石量式（4-1）0.292第109页共125页 9未利用率测量值15.0%10煅烧成时的吸热量式（4-3）430.911脱硫时的放热量式（4-4）478.712可支配热量式（4-5）19307.913燃烧所需的理论空气量见2.1序16.545914脱硫所需的理论空气量式（4-15）0.0511615燃烧和脱硫的当量理论空气量式（4-16）5.10616燃烧所产生的理论氮气量见2.1序35.178317脱硫所需的空气中的氮气体积式（4-19）0.40418当量理论氮气体积式（4-20）4.039219燃烧产生的体积见2.1序21.214220煅烧石灰石生成的的体积式（4-17）0.0637221脱硫使体积减少量式（4-2）0.021522燃烧和脱硫时产生的的当量体积式（4-18）0.972523燃烧产生的理论水蒸气体积见2.1序40.492624当量理论水蒸气体积式（4-21）0.38425入炉燃料灰量式（4-6）0.2356126入炉的石灰石直接成为飞灰的量式（4-7）0.043927入炉的石灰石灰分含量式（4-8）0.00467第109页共125页 28未反应的的量式（4-9）0.008229脱硫产物的量式（4-10）0.130330当量灰分式（4-11）38.4331未脱硫时的低灰分额取定0.332脱硫工况时的低灰分额式（4-14）0.579333未脱硫时的飞灰分额式（4-12）0.734脱硫工况时的飞灰分额式（4-13）0.421635分离效率设计值99.0%36灰循环倍率式（3-1），其中用代入41.6437分离器前飞灰的分额42.0638脱硫后的排放浓度式（4-22），其中见2.4，为1.22697.539脱硫效率式（4-23）90.7%40误差0.11%<0.15%，迭代收敛认可0.1113.2.4脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性计算公式单位分离器前=56.24烟道名称分离器后=0.3608炉膛分离器旋风筒高温过热器低温过热器省煤器空预器======第109页共125页 1.171.171.171.171.241.271.171.171.171.171.231.2550.43100.43100.43100.43100.41380.41596.70776.70776.70776.70776.76106.8940.14770.14770.14770.14770.14650.11430.06160.06160.06160.06160.06120.06030.20930.20930.20930.20930.20770.20402412.92412.92412.92412.923.9423.4213.2.5脱硫工况时燃烧产物焓温表（见附表）13.3140CFB锅炉热力计算13.3.1锅炉设计参数序号名称符号公式或来源数值单位1最大连续蒸发量设计参数4100002过热蒸汽压力设计参数9.813过热蒸汽温度设计参数5404喷水量设计参数150005工质流量3950006给水温度设计参数2337热空气温度设计参数180第109页共125页 8排烟温度设计参数1409冷空气温度设计参数2010锅筒蒸汽压力设计参数10.8911给水压力设计参数11.4312锅炉排污水流量410013燃烧方式循环硫化床燃烧13.3.2锅炉热平衡及燃料燃烧方式和石灰石消耗量序号名称符号公式或来源数值单位1可支配热量见2.3序1219307.92排烟温度见3.1序81403排烟焓查焓温表，1363.374冷空气温度见3.1序9205冷空气焓查焓温表12项138.816脱硫工况时的底灰含碳量试验数据1.5%7脱硫工况时的底灰分额见2.3序320.57938脱硫工况时的飞灰含碳量试验数据6.0%9脱硫工况时的底灰分额见2.3序340.420610固体未完全燃烧热损失式（8-2）1.47%11底灰温度89012灰焓根据查表8-2864.2第109页共125页 13灰渣物理热损失式（8-4）0.61%14可燃气体未完全燃烧热损失查表（8-1）贫煤0.05%15散热损失选取0.40%16排烟热损失式（8-1）6.96%17锅炉机组热效率式（8-5）90.51%18保温系数式（8-3）0.995619过热蒸汽出口焓3476.120饱和蒸汽焓2707.321饱和水焓1446.522给水温度见3.1序623323给水焓1005.724最大连续蒸发量见3.1序141000025锅炉排污水流量见3.1序12410026锅炉机组有效利用热量式（8-6）1014665.527脱硫工况时当量燃料消耗量式（8-7）58061.928脱硫工况时计算燃料消耗量式（8-8）44427.729脱硫工况时燃料消耗量式（8-9）45090.0230计算石灰石消耗量式（8-10）12972.731石灰石消耗量式（8-11）1526232计算燃料当量消耗量式（8-12）59689.313.3.3炉膛膜式水冷壁传热系数序号名称符号公式或来源数值单位第109页共125页 1当量燃料计算消耗量见3.2序3259689.32当量烟气体积见2.4，6.70773炉膛出口烟温设计值8904炉膛截面积设计值94.765炉膛截面烟气流速56床对流放热系数由选定320.17水冷管外壁温度假定329.48工质温度时的饱和温度（考虑水冷壁液柱高度）318.39内外壁平均温度323.910材料导热系数管材：20钢，由查表162.5611管子外径设计值0.0612管子内径设计值0.0513吸收率由0.415514床辐射放热系数式（7-1）262.3515床总放热系数式（7-5）582.4516床密相区对水冷管的传热系数式（7-6）571.1417管子外壁的计算温度式（7-7）329.418误差0.119鳍高设计值0.0120鳍厚设计值0.006第109页共125页 21鳍长设计值13.022鳍端温度假定346.623鳍片平均温度337.824吸收率由及0.418225床辐射放热系数式（7-1）2631.226床总放热系数式（7-5）581.327材料导热系数鳍片材料：20钢，由查表160.6428鳍片传热周界截面积0.082829鳍片值24.5630鳍基温度560.731鳍端温度式（7-8）544.232鳍端计算温度345.833误差计算成立0.834床密相区对鳍片的传热系数式（7-9）561.635炉膛膜式水冷壁的平均传热系数式（7-2），569.4第109页共125页 13.3.4炉膛汽冷屏传热系数计算序号名称符号公式及来源数值单位1计算燃料当量消耗量见3.2序3259689.32当量烟气体积见2.4，6.70773炉膛出口烟温设计值8904炉膛截面积设计值94.765炉膛截面烟气流速56床对流放热系数由选定3260.17进口工质温度见5.1序45318.38出口工质温度见5.1序48462.69工质流速见5.1序5226.410平均工质温度439.611管外壁温度假定479.112吸收率由查表7-20.47213床辐射放热系数式（7-1）368.7214床总放热系数式（7-5）688.8215床密相区汽冷管的传热系数式（7-6）628.416管子外径见附录50.03817管子内径见附录50.028第109页共125页 18内壁工质放热系数查《锅炉机组热力计算标准方法》计算曲线13108.919管内壁温度式（7-4）468.920内外壁平均温度476.621材料导热系数管材：由查表158.4322管外壁计算温度式（7-3）479.2723误差0.1724鳍高见附录50.00625鳍厚见附录50.00626鳍长见附录51227鳍端温度假定48528鳍片平均温度482.129吸收率由及查表7-20.46830床辐射放热系数式（7-1）339.131床总放热系数式（7-5）659.232材料导热系数鳍片材料：，由查表159.7333鳍片传热周界截面积0.07234鳍片值23.6835鳍基温度410.7336鳍端温度式（7-8）405.737鳍端计算温度484.3第109页共125页 38误差计算成立0.739床密相区对鳍片的传热系数式（7-9）596.940水冷屏传热系数式（7-2），622.6513.4结构计算13.4.1炉膛膜式水冷壁计算受热面积序号名称符号公式或来源数值单位一．密相区耐火层（0.4584+4.2233+0.78+4.342+0.78+4.2233+0.4584）×14.03852214.357.86折算系数表7-10.075计算受热面积（214.3+51.21）0.07520.41二．1.稀相区耐火层7.420.422（7.334.65-4.1326.52）5.947.145折算系数表7-10.043计算受热面积（5.94+7.145）0.0430.5622.膜式壁（22+6.3964+4.5+4.216+14.06）14.0385-（4.657.33-4.1326.52）711.3302.3折算系数表7-10.577第109页共125页 计算受热面积（711.3+302.3）0.577584.8三．密相区膜式壁2（7.7146+6.75）14.0385406.1折算系数11计算受热面积406.11406.1实际面积/折算系数计算面积/密相区406.11406.1稀相区1013.60.577584.8耐火层密相区272.20.07520.1稀相区13.080.0430.56总数17051011.56四．炉膛计算受热面积传热周界比（44.12+20+44.12）/80见附录71.353炉膛计算受热面积1011.561.3531368.613.4.2炉膛气冷屏计算受热面积序号名称符号公式或来源数值单位1浇注耐火耐磨材料的面积0.5（0.322+1.9273）1.61.80.51.461.61.1680.21.60.323.2882稀相区敷设耐火耐磨层的计算受热面积∑F2120.0433.393膜式壁计算受热面积396210.0380.577572.544鳍片受热面计算面积3842120.0120.577111.67第109页共125页 5炉膛汽冷屏计算受热面积687.613.5热力计算13.5.1炉膛热力计算序号名称符号公式或来源数值单位1可支配热量见2.3序1219307.92可燃气体未完全燃烧热损失见3.2序140.05%3固体未完全燃烧热损失见3.2序101.47%4灰渣物理热损失见3.2序130.61%5热空气温度见3.1序71806热空气焓由查焓温表12项1256.47炉膛出口过量空气系数见2.41.228冷空气温度见3.1序9209冷空气焓由查焓温表12项138.8410回料器进口过量空气系数见8.3序120.02311炉膛进口过量空气系数式（6-11）1.197第109页共125页 12炉膛有效放热量式（6-4）26264.513炉膛出口烟温假定89014炉膛出口烟焓由查焓温表13项9818.515循环灰量见3.5序4929114.716计算燃料当量消耗量见3.2序3259689.317分离器理论燃烧温度设计值91818分离器理论烟焓由查焓温表13项9648.519分离器理论循环灰焓由查表8-2894.620炉膛出口循环灰焓由查表8-2864.421分离器烟气焓增式（6-6）317.4522折算成1kg燃料的分离器循环灰焓增式（6-7）392.5723分离器烟气焓增份额式（6-9）0.012208824分离器循环灰焓增份额式（6-10）0.014946825分离器放热份额式（6-8）0.02703526炉膛放热份额式（6-5）0.97296第109页共125页 27炉膛计算受热面积见4.1：四1365.928膜式水冷壁内工质温度见3.8序8318.329炉膛膜式水冷壁的传热温差571.730炉膛膜式水冷壁的平均传热系数见3.3序35569.431保温系数见3.2序180.995632炉膛膜式水冷壁的吸热量14540.133炉膛汽冷屏计算受热面积见4.2序5687.634炉膛汽冷屏工质温度见3.4序10439.635炉膛汽冷屏传热温差450.436炉膛汽冷屏传热系数见3.4序40622.6537炉膛汽冷屏的吸热量567.97第109页共125页 381kg燃料燃烧产物向炉膛受热面内工质和循环灰传递的热量式（8-13）1511639炉膛受热面内工质的吸热量式（8-14），即15107.9740误差计算认可1.1﹪41汽冷屏工质焓增515.842汽冷屏工质进口温度设计值318.343汽冷屏工质进口焓2532.544汽冷屏工质出口焓3048.345汽冷屏工质出口温度388.346汽冷屏工质进口比容0.02437147汽冷屏工质出口比容0.01904848平均比容0.025375第109页共125页 49蒸汽流通截面积0.0222150工质流速10.2851蒸汽质量流速462.6313.6410T/HCFB旋风分离器烟气阻力计算序号名称符号公式或来源数值单位0基本数据0.1计算燃料当量消耗量见3.2序3259689.30.2当量烟气体积见2.4，6.70770.3当量灰量见2.3序3038.43%0.4分离器过量空气系数见2.4，1.220.5当量理论空气量见2.3序155.1060.6烟气标准状态下的密度式（10-3）式（10-4）1.32680.7进口标准状态下的灰浓度式（10-1），1.490.8出口标准状态下的灰浓度式（10-1），0.027141进口烟道阻力1第109页共125页 进口烟道入口阻力1.1烟气加速突变损失1.1.1烟气温度见锅炉热力计算8901.1.2烟气实际密度式（10-5）0.341.1.3炉膛上部出口截面积见13.3.3序494.761.1.4进口烟道入口截面积13.421.1.5烟气（进口烟道）入口速度35.31.1.6烟气（炉膛上部）出口速度51.1.7压缩系数式（10-7）0.44691.1.8实际灰浓度式（10-2）0.3981.1.9修正系数式（10-18）1.3131.1.10烟气加速突变损失式（10-6）10.281.2灰粒加速突变损失1.2.1烟气温度见锅炉热力计算8901.2.2实际灰浓度见序1.1.80.3981.2.3见序1.1.65第109页共125页 烟气（炉膛上部）出口速度1.2.4灰粒出口速度51.2.5烟气（进口烟道）入口速度见序1.1.535.31.2.6灰粒入口速度35.31.2.7灰粒加速突变损失式（10-9）425.71.3烟气加速渐变损失1.3.1烟气实际密度见序1.1.20.341.3.2烟气温度见锅炉热力计算8901.3.3烟道入口截面积见序1.1.413.421.3.4烟气入口速度见序1.1.535.31.3.5烟道出口截面积9.181.3.6烟气出口速度51.61.3.7压缩系数式（10-14）0.2431.3.8实际灰浓度见序1.1.80.3981.3.9修正系数见序1.1.91.3131.3.10烟气加速渐变损失式（10-13）6.441.4灰粒加速渐变损失第109页共125页 1.4.1烟气温度锅炉热力计算8901.4.2实际灰浓度见序1.1.80.3981.4.3烟气出口速度见序1.3.651.61.4.4烟气入口速度见序1.1.535.31.4.5灰粒入口速度35.31.4.6灰粒出口速度51.61.4.7灰粒加速渐变损失式（10-15）334.751.5进口烟道（直段）沿程阻力1.5.1烟道长度设计值0.91.5.2烟道水力直径式（10-11）2.51.5.3绝对粗糙度表10-6混凝土通道1.5.4摩擦阻力系数式（10-11）0.01961.5.5烟气实际密度见序1.1.20.341.5.6烟气温度见锅炉热力计算8901.5.7烟道截面积9.181.5.8烟气速度51.61.5.9修正系数见序1.1.91.3131.5.10实际灰粒浓度见序1.1.80.3981.5.11式（10-10）7.93第109页共125页 进口烟道（直段）沿程阻力2旋风分离器本体阻力2.1筒体摩擦阻力2.1.1烟气进口温度见锅炉热力计算8902.1.2烟气出口温度见5.2序199122.1.3旋风筒烟气温度9012.1.4烟气实际密度式（10-5）0.30852.1.5切向入口烟气流速52.12.1.6导涡管出口直径设计值3.8842.1.7导涡管出口截面积23.682.1.8导涡管烟气流速20.22.1.9筒体入口水力直径式（10-12）2.52.1.10绝对粗糙度设计值2.1.11筒体直径设计值7.22.1.12.摩擦阻力系数式（10-17）0.01962.1.13计算速度取中较大的值52.12.1.14烟气旋转圈数式（10-18）4.96圈2.1.15实际灰浓度式（10-2）0.398第109页共125页 2.1.16修正系数式（10-8）1.3132.1.17筒体摩擦阻力式（10-16）2313.62.2烟气返程阻力2.2.1烟气温度见序2.1.39012.2.2烟气实际密度见序2.1.40.342.2.3实际灰浓度式（10-2）0.014772.2.4修正系数式（10-6）1.3132.2.5切向入口烟气速度见序2.1.552.12.2.6烟气返程阻力式（10-19）633.572.3烟气压缩系数2.3.1烟气温度见5.2序199122.3.2烟气实际密度式（10-5）0.30562.3.3实际灰浓度式（10-2）0.342.3.4修正系数式（10-8）1.3222.3.5导涡管喉口直径设计值2.7382.3.6筒体直径设计值7.42.3.7压缩系数式（10-21）0.44872.3.8筒体截面积432.3.9筒体轴向烟气流速11.232.3.10导涡管喉口截面积5.885第109页共125页 2.3.11导涡管喉口烟气速度80.832.3.12烟气压缩损失式（10-20）1848.822.4烟气扩张损失2.4.1烟气温度见5.2序199122.4.2烟气实际密度见序2.3.20.30562.4.3修正系数见序2.3.41.3222.4.4烟道入口截面积见序2.3.105.8852.4.5烟气入口流速见序2.3.1180.832.4.6烟道出口截面积见序2.1.723.682.4.7烟气出口流速20.42.4.8扩张角设计值302.4.9扩张系数选定值0.592.4.10烟气扩张损失式（10-22）712.32.5导涡管烟气沿程阻力2.5.1烟气温度见5.2序199122.5.2烟气实际密度见序2.3.20.30562.5.3修正系数见序2.3.41.3222.5.4导涡管直段长度设计值2.42.5.5设计值30884第109页共125页 导涡管水力直径2.5.6导涡管烟气流速见序2.4.720.42.5.7绝对粗糙度设计值2.5.8摩擦阻力系数式（10-24）0.012042.5.9导涡管烟气沿程阻力式（10-23）1.253出口烟道阻力3.1平面弯头阻力损失3.1.1烟气实际密度见序2.5.20.30563.1.2修正系数见序2.3.41.3223.1.3导涡管烟气速度见序2.4.620.43.1.4阻力系数弯头1.03.1.5平面弯头阻力损失式（10-25）168.13.2出口烟道烟气扩张损失之一3.2.1烟气温度见5.2序199123.2.2修正系数见序2.3.41.3223.2.3烟气实际密度见序2.5.20.30563.2.4烟道入口截面7.783.2.5烟气入口流速27.27第109页共125页 3.2.6烟道出口截面8.43.2.7烟气出口流速25.253.2.8扩张系数按选取0.173.2.9出口烟道烟气扩张损失之一式（10-26）3.453.3出口烟道烟气扩张损失之二3.3.1烟气温度见5.2序199123.3.2修正系数见序2.3.41.3223.3.3烟气实际密度见序2.5.20.30563.3.4烟道入口截面见序3.2.515.543.3.5烟气入口流速见序3.2.629.443.3.6烟道出口截面54.33.3.7烟气出口流速8.893.3.8扩张系数表10-7，0.733.3.9出口烟道烟气扩张损失之二式（10-26）116.2第109页共125页 4旋风分离器阻力4582.3913.7炉膛风室压力计算炉膛风室压力及配风装置如图10-2所示。（13-1）式中：——炉膛风室压力，Pa；——炉膛配风装置上压力，Pa；——配风装置阻力，Pa。13.7.1炉膛配风装置上压力计算（13-2）式中：——装料高度，m；，见附录7，m；——床料堆积密度，，在本书所定的给煤粒度分布范围内，取770。——密相区高度，m；——床的膨胀度，本书数据均取。序号名称符号公式或来源数值单位1密相去高度见图13-113M2床的膨胀度规定值10第109页共125页 3装料高度1.3M4炉膛配风装置上压力9816.5Pa13.7.2炉膛配风装置阻力计算风帽罩外径为130mm，内径为114mm；风帽心内径为42mm，外径为48mm。风帽罩与心之间的空隙为33mm。风帽按正方形布置，间距160mm×160mm。共布置1720只风帽。配风装置阻力为（25%—30%），现取2749Pa。序号名称符号公式或来源数值单位1炉膛配风装置上压力见13.7.1序49816.5Pa2配风装置阻力28%2945Pa3炉膛风室压力12761Pa4热空气温度见13.3.1序71805空气实际密度r0.8776热空气运动黏度查空气物性表3.538×10-57一次风量55.748风帽数量n1720只9每只风帽的流量Q0.0537710心管内径dx设计值0.042m11风帽心管进口面积Fx0.00138512心管进口出空气流速Q/Fx38.83m/s第109页共125页 13进口雷诺数Re1dx/4.6×14心管进口处阻力系数查表10-10.515进口阻力330.6Pa16风帽罩内径dfn设计值0.114M17心管外径dxw设计值0.048M18心管与风帽罩间环形通道的当量直径0.1034M19心管与风帽罩间环形通道的面积0.00839720心管与风帽罩间空气流速Q/6.4m/s21心管与风帽罩间雷诺数Re2/1.87×22心管出口转弯处阻力系数设计值3.4523心管出口转弯处阻力61.96Pa24风帽罩小孔出口阻力--2552Pa25风帽罩小孔出口空气流速假设值55.759.4m/s26风帽罩小孔数量假设值24只27风帽罩小孔直径6.9Mm28风帽罩小孔出口雷诺数Re3/1.15×29风帽罩小孔出口阻力系数查表10-1，小孔下倾1.6530风帽罩小孔出口阻力2546Pa31误差，计算认可0.18﹪第109页共125页 因此，风帽结构尺寸为：风帽罩外径，内径；心管内径，外径；风帽上的小孔数量为24只，直径为6.9mm。13.8回料器设计计算本锅炉配置一只绝热旋风分离器。13.8.1结构尺寸计算序号名称符号公式或来源数值单位1燃料当量消耗量3.2序2759689.32当量灰量2.3序3038.43%3灰循环倍率2.3序3641.644循环灰量3.5序4929114.75竖管中灰在流态化时的密度选取720.86竖管直径设计值1.0837竖管截面积0.928竖管中灰下降速度选取0.399返料腿直径0.76510回料器溢流堰高1.34811回料器本体宽度1.08312回料器本体（一半）深度1.50613回料器本体高度1.73第109页共125页 14密封腿高度根据规定选取15回料器风室压力8.2序93260116回料器配风装置阻力选取400017密封腿料位高度4.40613.8.2回料器风室压力计算序号名称符号公式或来源数值单位1配风装置阻力设计值40002炉膛配风装置上压力7.1序49816.53炉膛配风装置至旋风分离器进口烟道中心线高度设计值29.174炉膛配风装置至返料腿炉膛入口中心线的高度设计值1.85返料腿炉膛入口中心线处背压9210.76回料器溢流堰至返料腿炉膛入口中心线的高度设计值5.127床料在流化态时的密度选定值720.88回料器溢流堰高度8.1序101.3489回料器风室压力式（9-1）32601第109页共125页 13.8.3回料器配风装置阻力计算（1）松动床配风装置阻力计算序号名称符号公式或来源数值单位1回料器风室压力8.2序9326012松动床配风阻力选取40003空气温度设计值204空气实际密度1.595空气运动黏度查空气物性表6松动床面积设计值1.1737分离器进口（循环灰）烟温5.2序199128松动床截面流速选取0.259松动床标准状态时的送风量243.210燃烧和脱硫的当量送风量2.3序155.10611计算燃料当量消耗量3.2序3259689.3120.00079第109页共125页 回料器（松动床）进口过量空气系数13松动床送风量26114风帽数量设计值230只15每只风帽流量0.00031416心管内径设计值17风帽心管进口面积18心管进口处空气流速6.2519心管进口雷诺数20心管进口处阻力系数查表10-10.521进口阻力15.522心管外径设计值23风帽罩内径24心管与风帽罩间环行通道的当量直径25心管与风帽罩间环行通道的面积261.054第109页共125页 心管与风帽罩间空气流速27心管与风帽罩间雷诺数28心管出口转弯处阻力系数选取12.429心管出口转弯处阻力10.9530风帽罩小孔出口阻力3973.5531风帽罩小孔出口空气流速假设值61.232风帽罩小孔数量假设值3只33风帽罩小孔直径1.4834风帽罩小孔出口雷诺数35风帽罩小孔出口阻力系数查表10-1，小孔水平1.9536风帽罩小孔出口阻力397437误差0.13﹤0.2﹪（2）输送床配风装置阻力计算名称符号公式或来源数值单位第109页共125页 序号1回料器风室压力1见13.8.2序9326012输送床配风装置压力见13.8.1序1640003空气温度设计值204空气实际密度1.595空气运动黏度查空气物性表6输送床面积2.087分离器出口烟温见13.5.2，序199128输送床截面流速选取1.09输送床标准状态时的送风量1728.110燃烧和脱硫的当量理论空气量见13.2.3序155.10611计算燃料当量消耗量见13.3.2序3259689.312回料器（输送床）过量空气系数0.0056613输送床送风量1851.514风帽数量n=240×2420只15每只风帽流量16心管内径设计值17风帽心管进口面积18心管进口处空气流速24.319心管进口雷诺数第109页共125页 20心管进口处阻力系数查表10-10.521进口阻力234.7222心管外径设计值23风帽罩内径24心管与风帽罩间环行通道当量直径25心管与风帽罩间环行通道的面积26心管与风帽罩间空气流速Q/4.08727心管与风帽罩间雷诺数28心管出口转弯处阻力系数选取8.3529心管出口转弯处阻力110.8830风帽罩小孔出口阻力--3654.431风帽罩小孔出口空气流速假设值48.532风帽罩小孔数量假设值6只33风帽罩小孔直径34风帽罩小孔出口雷诺数35风帽罩小孔出口阻力系数查表10-1，小孔水平1.95第109页共125页 36风帽罩小孔出口阻力364737误差0.19%13.9对流受热面设计计算在循环流化床锅炉中，对流受热面包括过热器、再热器、省煤器与空气预热器。因为本设计没有再热器，所以只介绍过热器、省煤器与空气预热器的设计和计算。13.9.1高温对流过热器结构设计和热力计算（1）对流过热器结构设计对流过热器结构设计列于下表。序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1蒸汽进口焓已知3267.12蒸汽进口温度℃已知462.63蒸汽出口温度℃已知5404蒸汽出口焓查蒸汽特性表p= 9.81 ，t=540℃3476.15工质总吸热量1383.16对流传热量1383.17理论冷空气焓查焓温表2.5(℃)107.78烟气进口温度℃8909烟气进口焓7452.510烟气出口焓6087第109页共125页 11烟气出口温度℃查焓温表2.5716.2812较小温差℃176.2813较大温差℃427.414平均温差℃238.8815传热系数（℃）选取6016计算对流受热面积160017蒸汽质量流速选取55018蒸汽流通截面积0.199519管径及壁厚选取385.520每根管子截面积5.73221管子总根数根按选取38022横向节距按左右选取9523管排数排按选取9524每排管子根数根425每根管子长度35.326管子弯曲半径按选取80第109页共125页 27纵向平均节距设计值9328每根管子平均长度设计值35.429布置对流受热面积1605.130误差3.2（2）对流过热器结构尺寸计算根据对流过热器结构尺寸，计算对流过热器结构尺寸数据，列于下表。序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1管径及壁厚由结构设计知385.52横向节距由结构设计知953纵向平均节距由结构设计知604每排管子根数根由结构设计知45管子排数，布置排顺流、顺列956蒸汽流通面积0.7850.19957烟气平均流通面积据图计算46.58辐射层有效厚度0.13789计算对流受热面积1605.7 （3）对流过热器的热力计算对流过热器的热力计算结果列于下表。序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1烟气进口温度℃890第109页共125页 2烟气进口焓7452.53蒸汽进口焓已知3267.14蒸汽进口温度℃已知4505蒸汽出口温度℃已知5406蒸汽出口焓已知3476.17过热器吸热量1383.18过热器对流吸热量1383.19烟气出口焓608710烟气出口温度℃查焓温表2.5716.311烟气平均温度℃803.1512蒸汽平均温度℃49513烟气流速8.614烟气侧对流放热系数（℃）查《锅炉课程设计》附录三图65.815蒸汽平均比容查蒸汽特性表0.0364616蒸汽平均流速20.817灰污系数℃查《锅炉课程设计》附录三图0.004318（℃）查《锅炉课程设计》附录三图2600第109页共125页 蒸汽侧放热系数19管壁灰污层厚度℃661.220乘积0.0032221三原子气体的辐射减弱系数51.522乘积10.7823灰粒的辐射减弱系数58.824乘积2.3525气流辐射减弱系数13.1326乘积0.3427烟气黑度0.2928烟气侧辐射放热系数（℃）查查《锅炉课程设计》附录三图，得，63.829利用系数查《锅炉课程设计》附录三图1.030烟气侧放热系数（℃）129.631热有效系数查《锅炉课程设计》附录二图0.632传热系数（℃）7433较小温差℃176.334较大温差℃440第109页共125页 35平均温差℃308.236对流传热量142137误差%2.79.2低温对流过热器结构设计和热力计算（1）对流过热器结构设计对流过热器结构设计列于下表。对流过热器结构设计序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1蒸汽进口焓已知3149.22蒸汽进口温度℃查蒸汽特性表416.53蒸汽出口温度℃已知4504蒸汽出口焓查蒸汽特性表3242.15工质总吸热量614.66对流传热量614.67理论冷空气焓查焓温表2.5(℃)107.78烟气进口温度℃716.39烟气进口焓608710烟气出口焓5493.6第109页共125页 11烟气出口温度℃查焓温表2.585512较小温差℃40513较大温差℃176.314平均温差℃209.6515传热系数（℃）选取4516计算对流受热面积1080.417蒸汽质量流速按表选取55018蒸汽流通截面积0.199519管径及壁厚选取385.520每根管子截面积5.72321管子总根数根选取38022横向节距按左右选取9523管排数排选取9524每排管子根数根425每根管子长度23.826管子弯曲半径按选取7527纵向平均节距设计值60第109页共125页 28每根管子平均长度设计值2429布置对流受热面积1088.2730误差7.2（2）对流过热器结构尺寸计算根据对流过热器结构尺寸，计算对流过热器结构尺寸数据，列于下表。对流过热器结构尺寸计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1管径及壁厚由结构设计知385.52横向节距由结构设计知953纵向平均节距由结构设计知604每排管子根数根由结构设计知45管子排数，布置排顺流、顺列956蒸汽流通面积0.7850.19957烟气平均流通面积据图计算45.68辐射层有效厚度0.137811计算对流受热面积1088.2 (3)对流过热器的热力计算对流过热器的热力计算结果列于下表。对流过热器热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值第109页共125页 1烟气进口温度℃716.32烟气进口焓7452.53蒸汽进口焓已知3476.14蒸汽进口温度℃查蒸汽特性表416.55蒸汽出口温度℃已知4506蒸汽出口焓查蒸汽特性表3242.17过热器吸热量614.68过热器对流吸热量614.69烟气出口焓5493.610烟气出口温度℃查焓温表2.585511烟气平均温度℃785.612蒸汽平均温度℃43313烟气流速7.5214烟气侧对流放热系数（℃）查《锅炉课程设计》附录三图62.515蒸汽平均比容查水蒸汽特性表，0.0276316蒸汽平均流速15.817灰污系数℃查《锅炉课程设计》附录三图0.004318蒸汽侧放热系数（℃）查《锅炉课程设计》附录三图2096.219管壁灰污层厚度℃533.7第109页共125页 20乘积0.0032221三原子气体的辐射减弱系数59.7622乘积12.5123灰粒的辐射减弱系数62.424乘积2.525气流辐射减弱系数1526乘积0.20227烟气黑度0.183328烟气侧辐射放热系数（℃）查《锅炉课程设计》附录三图得，17.2429利用系数查《锅炉课程设计》附录三图1.030烟气侧放热系数（℃）79.7431热有效系数查《锅炉课程设计》附录二图0.632传热系数（℃）46.133较小温差℃43534较大温差℃299.835平均温差℃203.1第109页共125页 36对流传热量621.537误差%-1.129.3省煤器结构设计和热力计算（1）省煤器结构设计省煤器结构设计列于下表。省煤器结构设计序号名称符号计算公式或数据来源数值单位1进口水焓1004.72焓增量388.33出口水焓14524进口水温已知233℃5对流吸热量2666.96出口水温查水特性表，311℃7烟气进口焓已知5493.68烟气进口温度已知855℃9烟气出口焓2839.7第109页共125页 10烟气出口温度查焓温表294.5℃11较大温差544℃12较小温差61.5℃13平均温差302.7℃14传热系数选取4015计算对流传热面积365216工质质量流速按表选用45017工质流通面积0.25318管径及壁厚选取32419每根管子截面积0.7854.5220管子总根数560根21横向节距按选取8022管子排数按选取140排第109页共125页 23管子弯曲半径按选取5024每排管子根数4根25单根管长64.926纵向平均节距按图计算7227每根管子实际平均长度按图布置的结构计算的长度6528实际布置的对流受热面积3657.529防磨罩面积据图计算030计算对流受热面积3657.531误差1.5%（2）省煤器结构尺寸计算根据省煤器结构尺寸图3-13，计算省煤器结构尺寸数据，列于下表。省煤器结构尺寸计算序号名称符号公式或来源数值单位1管径及壁厚由结构设计知3242横向节距由结构设计知803纵向平均节距由结构设计知724管子排数布置逆流、顺列140排第109页共125页 5每排管子数由结构设计知4根6工质流通面积0.2537烟气流通面积据图计算43.88对流受热面积3657.59防磨罩面积010计算对流受热面积3657.511辐射层有效厚度0.178（2）省煤器热力计算省煤器热力计算结果列于下表。省煤器热力计算序号名称符号公式或来源数值单位1进口水温已知233℃2进口水焓10043进口烟焓已知5493.64进口烟温已知855℃5出口水焓14526出口水温查水特性表，311℃7水焓增量388.38对流吸热量2666.99出口烟焓2839.7第109页共125页 10出口烟温查焓温表2.5294.5℃11平均烟温574.8℃12平均水温272℃13烟气流速8.114烟气侧对流放热系数查《锅炉课程设计》附录三图55/(℃)15乘积0.0036516三原子气体辐射减弱系数51.217乘积10.7218灰粒子辐射减弱系数100.719乘积4.02820气流辐射减弱系数14.7521乘积0.25722烟气黑度0.22723灰污管壁温度322℃24烟气侧辐射放热系数查《锅炉课程设计》附录三图得，20.5/(℃)25利用系数查《锅炉课程设计》附录三图1.026烟气侧放热系数75.5/(℃)27热有效系数查《锅炉课程设计》附录二图0.6第109页共125页 28传热系数45.3/(℃)29较大温差622℃30较小温差161.5℃31平均温差392℃32对流传热量2914.633误差9.39.4空气预热器空气预热器计算表序号名称符号计算公式或数据来源结果单位1烟气入口温度见表294.5℃2烟气入口焓见表2839.7kJ/kg3烟气出口温度给定140℃4烟气出口焓查焓温表2.51363.3kJ/kg5平均烟气温度217.3℃6热平衡传热量1505.7kJ/kg7空气出口温度给定180℃8空气出口焓查焓温表2.51759.7kJ/kg第109页共125页 9空气入口焓查焓温表2.5193.4kJ/kg10空气入口温度给定20℃11漏风焓976.5kJ/kg12平均空气温度t100℃13烟气流速12.414对流放热系数查《锅炉课程设计》附录三图78℃)15辐射层有效厚度s0.033316三原子气体辐射减弱系数51.0217飞灰辐射减弱系数134.718烟气总吸收力0.0413__19烟气黑度a0.0404__20管壁温度158.7℃21辐射放热系数1.996℃)22烟气侧放热系数80℃)23空气流速11.524空气侧放热系数查图34.5℃)第109页共125页 25传热系数k24.1℃)26逆流温压=117.2℃27大温差160℃28小温差144.2℃29平均温差152.1℃30参数R1.17--31交叉流温压改正系数查表0.91--32交叉流温压122.97℃33传过热量1000.2kJ/kg34误差5.3%13.10热平衡计算误差校核1.燃料支配热量=13734.02.锅炉热效率=87.22%3.机械不完全燃烧热损失=5.64%4.炉膛吸热量=8081.62第109页共125页 1.高温对流过热器吸热量=1194.82.低温对流过热器吸热量=989.53.省煤器对流吸热量=2336.334.上述热量之和=12630.255.热平衡计算绝对误差60.96.热平衡计算相对误差︳︳0.44%7.因为，所以符合要求。热力计算结果汇总序号名称符号单位数值炉膛汽冷屏高温对流过热器低温对流过热器省煤器空气预热器1管径及壁厚2计算受热面积586.639.944582610533890738612479第109页共125页 进口烟温4出口烟温8907386124791405工质进口温度417447317215206工质出口温度4475404172151907烟气流速5.33.24.47.68工质流速1110.90.54.579传热温差450.4305351267204.510传热系数577.6615.846.639.4052.1220.6911吸热量11928.5663.9201536103044.5289612焓增量87.6附表：脱硫工况时燃烧产物焓温表温度℃123456789第109页共125页 100170.0109.45129.8363.19150.762.1280.825.32200357.6230.22260.0727.5304.4125.48169.153.00300558.9359.82391.91096.57462.6190.7263.882.68400772.0497.01526.71473.75626.3258.38360.1112.86500996.5641.54664.01857.93794.7327.6458.5143.706001222.5787.04803.92249.38967.2398.71560.2175.577001461.2940.71946.22647.541147.2472.91662.4207.68001704.01097.031092.83057.741335.6550.57767.0240.389001951.01256.051243.53479.411524.0628.24875.0274.2310002202.31417.831390.03889.331725.0711.10983.9308.3611002457.71582.261544.94322.751925.9793.911096.9343.7712002717.21749.341695.64744.572131.1878.501205.8377.9013002976.81916.451854.85189.882344.6966.511360.7426.4514003240.62086.282009.75623.302558.11054.521582.6495.99脱硫工况时燃烧产物焓温表（续）温度低过前省煤器空预器∑3+5+7+9第109页共125页 101112131415100560.00132.3467.83639.61648.97663.002001136.20266.3941.661296.281315.121343.373001729.76402.81424.341971.902000.382043.114002341.79541.81915.862667.492705.812763.285002970.76684.12419.053382.003430.383502.956003610.69829.82934.264109.524168.204256.237004268.77979.73464.324857.704926.995030.928004945.721130.43997.215625.255705.195825.119005637.921281.24530.456408.16498.716634.6210006326.621436.15078.197189.917291.477443.8211007042.701595.25640.798001.638114.448283.6712007750.311754.36203.368804.888928.959115.0513008499.291913.46765.979649.519784.839987.8114009260.102076.77343.4210508.4810655.3510875.65第109页共125页 设计说明1．课题背景我国是世界上产煤大国的同时，也是最大的煤炭消费国，煤炭消费占一次能源消费的比例高达75%。由此带来的环境问题也日益严重，因此，越来越多的焦点投向了煤的清洁燃烧技术。20世纪70年代后，在鼓泡流化床基础上发展起来的循环流化床锅炉异军突起，它兼具鼓泡流化床和煤粉炉的长处，又摒弃了鼓泡流化床燃烧效率低、难于大型化等不足，同时也避免了煤粉炉所需的价格昂贵的烟气脱硫装置，以最经济的方式解决了能源供应和环境保护两大难题，是当前公认的燃煤技术的重大创新，受到世界各国的普遍重视。循环流化床的工作过程一般为：原煤由煤场经运煤皮带等运输设备进入原煤仓，然后进入磨煤机内磨制成小粒径的煤粉颗粒，经给煤机(或给粉机)送入炉膛。与此同时，用于燃烧脱硫的脱硫剂石灰石也加入炉膛，参与煤粉的燃烧反应过程。为保证脱硫效率，炉膛温度一般维持在850～900℃之间。炉膛内较大的颗粒在向上运动的过程中发生碰撞、团聚，形成大颗粒沿着边壁向下运动，形成“内循环”；未燃尽的颗粒随烟气流出炉膛，在旋风分离器内被分离。分离出的颗粒可以直接返回炉膛也可以经外置式换热器EHE后进入炉膛，再次参与燃烧，形成物料的“外循环”。由旋风分离器分离出的烟气则被引入尾部烟道，经布置在其中的过热器、省煤器、空气预热器冷却后进入除尘器除尘，通过引风机排入烟囱，进入大气。循环流化床锅炉与其他锅炉相比，具有以下优点：1)可燃用的燃料范围广,燃料适应性好；2)在燃烧过程中可以实现脱硫，脱硫效果好；3)氮氧化物排放浓度低，环境污染小；4)灰渣活性好，便于综合利用；5)炉膛界面热负荷高，利于向大型化发展。2．设计参数设计条件：碳：=70.8%氢：=4.5%氧：=6.1%氮：=0.7%第109页共125页 硫：=3.2%灰：=11.7%水份：=3.0%挥发份：=24.7%低位发热量：=27800kJ/kg燃料入炉粒度：0～10mm，d50=1000µm石灰石入炉粒度：0～1mm，d50=450µm锅炉技术规范：额定蒸发量140t／h额定蒸汽压力10.89MPa额定蒸汽温度540℃给水温度215℃空预器进风温度20℃排烟温度135℃锅炉设计效率91.87%3．锅炉的整体布置锅炉采用单汽包横置式自然循环、绝热旋风分离器、膜式壁前吊后支、全钢架Ⅱ型结构、室外布置。循环流化床锅炉燃烧室内固体物料浓度较高，炉室要良好的密封和防磨，采用膜式壁结构，截面尺寸为4739×7343mm，净空高约为34m。前后墙在炉膛下部收缩成锥形炉底，后墙水冷壁向前弯曲，与两侧水冷壁共同形成水冷布风板和风室。在布风板的鳍片上装有耐热铸钢件风帽，该风帽为改进型蘑菇头风帽，对布风均匀性，排渣通畅、减轻磨损、防止漏渣有很大好处。主燃烧室工作温度在850～900℃之间，由于烟气携带有大量的循环物料，其热容量很大，故整个炉膛温度分布均匀。燃烧室上部靠近炉膛前墙布置有两片汽冷屏，以充分利用炉内的高温烟气来加热工质，提高了低负荷运行的能力。汽冷屏由双面受热膜式壁构成，管材为12CrMoV，规格φ第109页共125页 38×5mm，汽包中的饱和蒸汽由引出管进入汽冷屏，从下向上流动，同时受到管外高温烟气的加热，至过热状态，再经引出管引入过热器中。锅炉燃烧室所需的空气分别由一、二次风机提供。一次风占总量的55%，经预热后由左右两侧风道引入炉前水冷壁室中，流经安装在水冷布风板上的风帽进入燃烧室，保证流化质量和密相区的燃烧；二次风占总量的45%，预热后通过播煤风和上、下二次风管分别送入燃烧室的不同高度，以补充燃烧空气并加强扰动混合。播煤风管连接在每个给煤机入口，并配有简易风门，以便根据给煤机的使用情况控制入口风量。一、二次风管上均设有电动封门积极一策丰装置，运行时可通过调节一、二次风比例来适应不同煤种和负荷变化的需要。炉膛出口布置有两个绝热型旋风分离器，分离器入口加速段有燃烧室后墙弯制形成，且在入口处、出口处均设置有膨胀节。与物料和烟气接触的里层由耐高温耐磨材料制成，且其厚度约为150mm，以保证分离器能在900℃高温下可靠的工作，其分离效率可达99%。为减小耐火材料之间、耐火材料以及固定锚之间的热膨胀，在设计和安装时必须要有足够的膨胀缝，而且在运行时要防止飞灰进入膨胀缝而发生堵塞。每个旋风分离器料腿下端装有一个U型回料装置，用以回路密封并将分离器分离出的固体物料返回燃烧室继续参与燃烧。在返料装置的底部装有布风板和风箱，来自高压密封风机的风通过风箱和布风板上的风帽来流化、输送物料。回料装置外壳有碳钢制成，内衬有保温、耐火材料。分离器分离出来的物料从回料管下来，在流化风作用下，通过回料斜管流入炉膛。斜管另一端与水冷壁墙盒相焊接，另一端通过膨胀节与回料弯管相联接。循环流化床运行的关键在于建立稳定的物料循环，大量的物料循环起传热和传质的作用，从而使炉膛上下温度梯度减少，增大了负荷调节的范围。循环物料主要有燃料中的灰分、脱硫添加剂石灰石构成。要求入炉煤粒度为0～10mm，根据煤的挥发份、灰份不同，其应有一定的粒度级分配，以保证燃料中灰份大都成为可参与循环的物料。为了达到良好的脱硫效果，须添加石灰石作为脱硫剂。石灰石既用于脱硫又起循环物料的作用，要求石灰石粒径大都应为0～1mm，其中小于0.1不大于10%第109页共125页 ；在循环流化床燃烧温度区间内石灰石的脱硫是扩散反应，如石灰石粒径太大，比表面积小，脱硫反应不充分，颗粒扬析率也低，不能起到循环物料作用；若颗粒太小，则在床内停留时间太短，效果也差。炉前适当位置应设灰仓作为启动用，可由炉渣破碎或筛选成0～5粒度。点火需要的灰通过灰仓，直接向床内给料，以减轻人工铺设底料的劳动强度。如果燃煤品种或是粒径发生改变时，灰仓里的灰还可以跟踪调节负荷。锅炉给水经给水混合集箱，由省煤器加热后进入汽包，汽包内的饱和水由集中下降管、分配管进入炉膛水冷壁下集箱，在上升管内被加热形成汽水混合物，随后由各自的上联箱，通过汽水引出管进入汽包。饱和水及饱和蒸汽混合物在汽包内经汽水分离装置分离后，饱和蒸汽由引出管进入布置在炉膛前墙的汽冷屏，加热至过热态后由引出管引出，经过Ⅰ级喷水减温系统减温后再进入布置在尾部竖井烟道内的对流过热器，继续加热直至额定参数后进入集汽集箱，最后从主汽阀至主蒸汽管道，引入汽轮机作工。汽水系统流程见附图。过热器系统采用辐射和对流相结合，并配有一级喷水减温的过热器系统。由包墙管、汽冷屏、对流过热器及喷水减温系统组成。对流过热器布置在尾部烟道中，管子规格为φ38×5mm，材质为20钢，光管顺流、顺列布置。由于尾部受热面的磨损较为严重，须采取防磨措施：一方面可控制烟速避免过高，另一方面加盖有材质为1cr13的防磨盖、压板及防磨瓦。由汽冷屏内出来的过热汽经喷水减温后，经加热至额定参数后引入出口集箱。对流过热器处设有三个固定式蒸汽吹灰器，以保持受热面的清洁，保证传热效果。尾部竖井烟道中布置有一级省煤器，为减少温度偏差，采用管径为φ32×4mm的光管弯制成蛇形管，双管圈顺列、逆流布置。为减少磨损，需在入口处敷以有效的防磨措施，以保证运行寿命。省煤器进口集箱位于尾部竖井两侧，给水由前端引入，加热后由引出管引入汽包中。在省煤器段设有三个固定式蒸汽吹灰器，以保持受热面的清洁，保证传热效果。省煤器后布置有管式倥气预热器用来加热一、二次风。空预器的管子选用φ40×1.3mm，Q235—A.F；采用错列立式布置，烟气在管内纵向流动，空气在管间横向冲刷管束。为减小磨损，空预器入口处均采用防磨套管。3.3运行调节第109页共125页 一般，无外置式受热面的循环流化床锅炉的负荷调节和床温调节都是采用改变进入锅炉的风、煤比例，使炉膛上部固体颗粒和烟气的比例减少，从而使该处传热系数下降并使布置于其中的各受热面吸热量减少。这样，虽然燃煤量减少、释放量降低，但是因为受热面吸热量减少和回入炉膛的、温度炉温的循环灰量减少，而仍可保持炉膛温度大致不变，维持在可达到最佳燃烧和最佳脱硫效果的炉温工况。第109页共125页 外文资料OnChina’sSustainableDevelopmentofEnergy1.IntroductionTobuildthewell-offsocietyinanall-roundwayandattainthegrandgoalthatGDPquadruplesby2020accordingtowhatthe16thNationalCongressofCommunistPartyofChinaputforward,theeconomicgrowthrateofourcountryshouldkeepthelevelof7.2%everyyear.Economicdevelopmenthasofferedthewidedevelopmentspaceforpowerindustry,andhasoffered(heopportunityfordevelopingnuclearpowerandrelevantindustriestoo.Withtheincreasingofenergycrisis,andenvironmentalprotectionpressure,theglobalnuclearpowerindustryhasalreadypresentedtherecoveringmomentum.DevelopedcountrieslikeU.S.A.Russia，Japan,France,andquitealotofdevelopingcountriesregardnuclearpowerasimportantcomponentofenergystructureinthefuture.Bytheendof2002,electricitygeneratedby438operatingnuclearpowerstationsinthewholeworldaccountedfor16.1%ofglobaltotalquantityofgenerateelectricity.Inaddition,thereare32nuclearpowersstationsinconstruction,and33stationshavealreadybeenlistedinthedevelopmentplan.Thepracticeofexploitationandoperationofworldnuclearpowerhasprovedthatnuclearpowerisakindofsafeclean,economical,andreliableenergy.Manydevelopedcountriesandsomedevelopingcountriesandareas,havealreadyplacedthenuclearpoweronhavingpriorityinthepositionofdevelopment,especially第109页共125页 thosewholackpetrochemicalindustryfuelorthecountrylackinginhydroenergyresources.Accordingtothereformofpowerindustryandthepolicyofacceleratingpowerconstructionofourcountry,by2020,thenationalpovverconsumptionwillbeupto3.6~3.7trillionkilowatt-hours,theinstalledpower-generatingcapacityismorethan800millionkilowatts.Toguaranteeenergysupplytokeepthesustainabledevelopmentofnationaleconomyandsociety,thenuclearpowerregardedasthesafecleanenergy,isanimportantchoiceofenergysupplyofourcountryandamajorprogramoflastingimportance.Thedomesticnuclearpowerstationshavealreadybeenoperatedsafelyforovertwentyyears.Duringtheperiodof"TheNinthFive-YearPlan",nuclearpowergeneratingsetthatputintooperationhasmademuchprogress,andwillbuildupandputintocommercialoperationsuccessivelyoverthenexttwoyears.In2003，reviewedtheadjustmentandarrangementofelectricplanningduringtheState"s"TenthFive-YearPlan"periodofourcountryintheofficemeetingoftheStateCouncil,thenuclearpowerdevelopingpolicyofunifyingthetechnologicalroute,adoptingadvancedtechnology,anddevelopingthenuclearpowerappropriatelywereproposed.AccordingtotheofficemeetingoftheStateCouncil,inordertoimplementthepolicyappropriatetodevelopthenuclearpowerduringtheState"s"TenthFive-YearPlan"period.NationalDevelopmentandReform第109页共125页 Commissionhasalreadysetupraisingthenuclearpowernewprojecttoagenda,andentrustChinaPowerEngineeringConsultantCompanylocarryontheplanningofthenextnuclearpowergeneratingsetandselectsites.Theprospectofthenewprojectofnuclearpowerisencouraging,andthefoundationofplanninganddevelopmentofnuclearpowerismoresolid.Therefore,thedevelopmentoftheChina"snuclearpowerindustrylacesgoodinternationalanddomesticenvironmentsandhistoricalopportunities.II.FromthepointofnationalenergysecurityChinamustdevelopthenuclearpowerinamorecost-effectivestyleOurcountryturnedfromacountryofself-sufficientpetroleumintoacountrythatimportedpetroleumsince1993.Thepetroleumoutputcanonlymeet70%oftotaldemand,andimportpetroleumaccountsfor30%ofenergyconsumptionatpresent.TwothirdsofpetroleumimportcomesfromsuchcountriesasIran.SaudiArabia.IraqofGulfAreaoftheMiddleEastetc.Thestatisticsshows,inthepasttenyears,theaveragegrowthrateofGDPofourcountryannuallyincreasedby9.7%.theaveragepetroleumconsumptionannuallyincreasedby5.77%,andthesupplyofpetroleumincreasedeveryyearnolessthan1.67%.Ourcountrybecamethenetimporterofcrudeoilin1996,imported70milliontonsofcrudeoilandready-madeoilaltogetherin2000.ThestatisticsshowsthatthedependencyonimportedpetroleumofChinahasalreadyrisenfrom6.6%in1996to25%in2000:petroleumconsumptionofChinaaccountsformorethan20%ofthewhole第109页共125页 energy-consumption.Theimbalancebetweensupplyanddemandofcrudeoilisrelativelygreat.In2002,Chinaimported70milliontonsofcrudeoilinthefollowingseveralyearstheimportvolumewillalsoraisebyestimate.Itisestimatedthattheproportionofimportingthecrudeoilaccountsforthedomesticaggregatedemandwillraiseto32.5%by2005.andwillriseto40%by2010.Thedependencyonforeignpetroleumhasincreasedyearbyyear,whichisextremelyeasytobeinfluencedbyinternationalriseoftheoilprice.Thattorelyontheimportedpetroleumtosupportthedevelopmentofeconomyinalargeamountwillbealwaysmanipulatedordominatedbytheforeign.ThecostrisecausedbyoilpricerisewillincreasetheoperationcostofChineseenterprises,andwillexertanegativeinfluenceontheeconomicoperationofChina.Inaddition,oilpriceproducesinhibitioneffectonChina"seconomy.Petroleum,asastrategicresource,isstillthetargetthatvariouskindsofinternationalforcesfightforandtacticsofstruggling.Inaddition.Westerncountries,reliedontheeconomicstrength,areobtaining,andcontrollingmostpetroleumresourcesthroughthepolitical,economic,anddiplomaticmeans.ThereFore.thesecurityofpetroleumisaveryurgentstrategicquestionforChina.Iraqiwar.whatU.S.A.unleashed,iseconomicFightandenergyfightinreality.China"ssecurityofpetroleumfacesseverechallenge,andstrikesanalarmbelltotheenergysecurityofourcountry.WhatChinamustdoistoreduceexcessiveindependenceonpetroleumthroughdevelopingthenuclearpower.第109页共125页 III.Intermsofeconomicdevelopment,Chinamustdevelopthenuclearpowerinamorecost-effectivepatternEntering21stcentury,thedemandforenergyoftheworldwillincreasebyalargescale.Becauseworldpopulationwillincreaseto10billion,theenergydemandwilldouble;inthenewcentury,energyconsumptionwillbethreetimesthatoftliepastseveralcenturies.Tilesituationatpresentthatonequarteroftheworld"spopulationconsumesthreefourthsoftheenergywillbechanged.Theenergydemandsofdevelopingcountrieswillbeincreasedsharply.AccordingtothereportofXinhuaNewsAgencyonMarch27,2003thesituationofelectricpowerinshortsupplyaggravatedfurtherin2003.Thestatisticsshowsthatthedomesticinstalledcapacityis340millionkilowattsatpresent.ToaccordwiththegoalthatGDPquadruplesby2020ofourcountry,installedcapacityneedstoincreaseannuallyatleast40millionkilowattsbefore2020years.Atpresent,thenewlyincreasedcapacityeveryyearis10-15millionkilowattswhichcannotfarmeetthevigorousdemand.Accordingto"OutlineofTenthFive-YearPlanforNationalHconomicandSocialDevelopment",ourcountrywilldevelopthenuclearpowerappropriately.ChinaNationalNuclearCorporation(CNNC)hasmade"DevelopmentplanoutlineofTenthFive-YearPlanforthepeacefulutilizationoftheChina"snuclearenergy".Duringtheperiodof"TenthFive-YearPlan"(2001-2005).thescaleof第109页共125页 installationofthenewlynuclearoperationpowerprojectwillreach6000MW.andthetotalcapacityofnuclearpowergeneratingsetbebuiltupin2010toabout15000MW.1.TheThree-stepDevelopmentStrategyolChina"seconomicdevelopmentneedtodevelopnuclearenergyAccordingtotheThree-stepDevelopmentStrategyofChina"seconomicdevelopment,bywhichComradeDengXiaopingputforward,ourcountrywillreachthelevelofthemediumsizedindustrialdevelopedcountryinthemiddleofthiscentury.Inviewoftheabove.StateScienceandTechnologyCommissionorganizesTsinghuaUniversityandrelevantindustrialdepartmentstoresearchthestrategyandpredictdevelopmentofenergyinourcountryfor2050.Thebasicpointisthatpopulationwillreach1.500million,percapitaGDPwillreachUS$6000,andthetotalinstalledcapacityofelectricitywillreachmorethan1.200millionkilowatts.Consideringtheutilizationofthepossibleandbiggestcoalproductioncapacity,andthewaterpowerrecoursesthatcanbedevelopedandregeneratedenergy(windenergyandsolarenergy),about240millionkilowattsofgapsshouldbesupplementedbythenuclearenergy.Thetotalinstalledcapacityofnuclearpowerwillreach20%ofthetotalinstalledcapacityofnationalelectricitythen.*(seeTable1.2)ThetotalinstalledcapacityofnuclearpowerplantinChina"sMainlandinoperationatpresentisonly2.millionkilowatts.Thetotalinstalledcapacityofnuclearpowerplantinbuildingof6.6millionkilowattswillincorporateinpower第109页共125页 networkby2005.Accordingtothepredicting,by2020,thetotalinstalledcapacityofChina"snuclearpowerplantwillbeupto40millionkilowatts,accountingfor7%ofnationaltotalinstalledcapacity.By2050.thetotalinstalledcapacityofChinesenuclearpowerplantwillbeupto240million,accountingfor20%.2.ToimplementthesustainabledevelopmentstrategyandadjusttheenergystructurealsoneedstodevelopnuclearenergyThe"OutlineofTenthFive-YearPlanforNationalEconomicandSocialDevelopment"demandstooptimizethestructureofenergy,useresourcesrationally,andstrengthenenvironmentalprotection.Nuclearpowerisakindofcleantechnologyofgeneratingelectricity,anditisoneofrealisticwaytosubstitutecoalelectricitytooptimizethestructureofenergy,andrealizecoordinateddevelopmentofresourceandenvironment.Theproportionofnuclearpowerintheenergyinourcountryistoolowatpresent.Thetechnologyhasnotbeenmasteredcompletelyyet.Domesticallyproduceddegreehasnotbeenhigh.第109页共125页 Throughconstructingnuclearpowerprojectof"TenthFive-YearPlan",advancingthedomesticallyproduceddegreeofmillion-kilowattnuclearpowerproject,whichcannotonlysettlesolidfoundationfornuclearpowerdevelopmentinthefuture,butalsohaveimportantmeaningstoformourcountryintoreasonablepowerstructureandenvironmentalprotection.Oneofthecharacteristicsofenergyresourcesofourcountryisthattheproportionofcoalisveryheavy.Therefore,whatdecidesthepatternofenergyproductionofourcountryreliesmainlyoncoalforalongtime.Theecologicalenvironmentthatcausedbythecoalburningisoneoftheimportantfactorsofrestrictingtheelectricindustrialdevelopmentofourcountry.Nowinthesouthwestandsomedevelopedareaofourcountry,thepollutioncausedbysulfurdioxide.Forinstance,acidrain,hasalreadyseriouslyinfluencedtheeconomicdevelopmentandpeople"slivesthere.Accordingtothestrategicdemandofimplementingthesustainablede-velopmentofourcountry,itmustadjusttheenergystructureprogressivelythroughdevelopingnuclearenergyandregeneratedenergy,alleviatedtheecologicalenvironmentpollutioncausedbyburningcoalinalargeamount.Thedifficultyofelectricstructuraladjustmentcanbeeffectivelysolvedthroughdevelopingnuclearpower.Theelectricitygenerationbythermalpoweristooheavyintheelectricinstallationofourcountryatpresent.Thestructureofthepowerisunreasonable,whichmustbeadjusted.Hydroelectricity,newenergy第109页共125页 source,nuclearpower,high-qualityfuelgeneratingelectricity,andthecoalelectricityshouldsequentiallybecomethechoiceofpowerdevelopmentinthefuture.Andthenuclearpowercangettwicetheresultwithhalftheeffortinthestructuraladjustment.Fromthepointofenvironmentalprotection,thenuclearpoweriscleanenergywithmaturetechnologythatcanoffertheelectricityonalargescale,andisanimportantmeasuretoreducethedischargedquantityofcarbondioxide.AthermalpowerplantofImillionkilowattswilldischarge44,000tonsofsulfurdioxide,22,000tonsofnitrogenoxides,6milliontonsofcarbondioxide,600,000tonsofcoalasheveryyear,whilethedischargeofthenuclearpowerstationarenearlyzero.Fromthepointofpowertechnology,thenuclearpoweristheimportantrespectoftechnologyupgradingofpowerindustry.Todevelopthenuclearpowerhelpspromotehigh-techinnovationofelectricityandtheproductsconversionratio.ChinahasalreadycheckedandapprovedKyotoProtocol.Whileimprovingenergyefficiency,wemakegreateffortstoincreasetheproportionofthecleanenergy.Withtheconstantdevelopmentofeconomyandfurtherimprovementofthelivingstandardsofthepeopleinourcountry,thenuclearpowerisasakindofcleanenergywithripetechnologyandcanbeproducedonalargescale.TherewillbelargerdevelopmentspaceinChina.Especiallyineasterncoastalareawithdevelopedineconomy,itwillbetheimportantchoiceofdevelopingthenuclearpowertoimprovetheenergystructureandlightentheenvironmentalpollution.第109页共125页 3.ThecharacteristicsofenergyresourcesdistributionneedstodevelopnuclearenergyintheeasterndevelopedareaorcoastalareaThatChina"senergyresourcesaredistributedunevenlyisanothercharacteristicofChina"senergyresources.CoalresourcescentreismainlyinNorthChinaandtheNorthwest.thewaterpowerrecoursescentreismainlyinthesouthwest.Andtheeasterncoastalareaswheretheeconomyisdevelopedlackenergy.TheoverallarrangementcharacteristicsdetermineChinaalargenumberofcoallongdistancedeliverytotheeastandthesouthandthepatternofwesternhydroelectricitydeliveringtotheeast.Transportcapacityisdifficulttomeetthedemandofcoaldelivery.ItisanotherimportantfactorofrestrictingChina"selectricindustrialdevelopment.Becausenuclearenergyfueltrafficvolumeislittleandcanconstructnearthecenterofrailway,tobuildnuclearpowerineasterncoastalarealackinginenergyisafeasibleandeffectivewaytoalleviatecoaltransportproblemsinourcountry.Nuclearindustry,duringmilitaryenterprisesbeingconvertedtocivilianproduction,todevelopnuclearpowerbecameprimarytasknaturallyinourcountry.Theconstructionofthenuclearpowerhasnotmerelyofferedabundantenergyandmotiveforceforeconomicandsocialdevelopmentofourcountry,butalsohaspromotedtherapiddevelopmentoftheproductionsystemofnuclearfuelofourcountryandcivilnucleartechnologygreatly.Thebasictheoreticalresearchofapplication,anddevelopmenthavestrengthenedinamorecost-effectivemanner,第109页共125页 makingthedevelopmentofthenuclearindustryofourcountryenteranewhistoricalstage,fullofvigorandcompetitiveness.References[1]MichaelPorter1997CompetitionAdvantage[2]MichaelPorter2002NationalCompetitionAdvantage,BeijingHuaxiaPress.[3]ShenGuoliang2002ReformanddevelopingtrendofwarindustriesinSpainGermanyFrance.DefenseScienceTechnologyIndustry2[4]XiongBenhe2001Currentsituationandthefutureofthenuclearpowerintheworld.DefenseScienceTechnologyIndustuy(4)第109页共125页 中文翻译论中国能源的可持续发展战略I.介绍为了全面建设小康社会，以及实现中共第16届全国代表大会上提出的到2020年，全国GDP翻四番的要求，我国的经济发展需要保持每年7.2%的速度。经济的发展给电力以及相关产业带来了广阔的发展空间。随着能源危机以及环境保护的压力日渐增大，全球核电产业的发展已经呈现了复苏的趋势。发达国家比如美国，俄罗斯，日本，法国，已经相当以部分发展中国家都把核电产业作为未来能源的重要组成部分。截至2002年，全球的438座核电站所发的电，达到了全球总发电量的16.1%。另外，还有32座核电站在建，另有33个已经列入了建设计划。全球核电开发和操作的实践证实了核电是一种安全，清洁，经济，可靠的能源。很多发达国家和一些发展中国家和地区，都着眼与发展，将发展核电提到了优先的地位，特别是那些石油贫乏或者是水利能源贫乏的国家。根据电力产业改革政策和加速我国能源建设的要求，到2020年，全国电力需求将达到3.6-3.7兆度，已经投产的发电企业的总装机容量不过800，000，000千瓦。为了保证能源供应，从而维持国家经济和社会的可持续发展，被视为安全，清洁能源的核电，是我国能源供应的重要选择。国内的核电站已经安全运行超过20年了。“95”期间，投入运行的核电有了较大发展，并将在未来的两年内建设和投入商业运营。2003年，回顾国务院办公室会议上，提出的在“十五”期间的调整，巩固电力产业计划，谈到了这样的核电发展政策：要走技术路线，采取先进技术并且适时发展核电产业。根据国务院办公室会议，为了能使该计划和“十五”期间的核电发展计划相适应，国家发改委已经将新建核电站项目提上日程，并委托中国电力工程咨询公司制定下一个核电站的建设计划，并选择建设地。新核电站项目的前景是非常鼓舞人心的，并且计划和发展核电产业的原则也日益坚固。因此，中国核电产业的发展有着非常好的国内外环境和历史机遇。II.从国家能源安全的角度，中国的核电产业必走一条更经济的路。第109页共125页 1993年，我国从一个石油自给国，变成了石油进口国。石油的产量仅能满足70%的需求，目前石油消耗的30%依赖进口。三分之二的石油进口石油来自于中东海湾地区的伊朗，沙特，伊拉克等国家。统计资料表明，在过去的十年里我国的GDP的年增长维持在9.7%，年石油平均消费量每年增长5.77%，而石油的供给年增长不过1.67%。1996年，我国成为原油的净进口国，2000年，我国共进口70，000，000顿原油和燃油。我国的石油消耗占到了总能源消耗的20%以上。原油的供需的不平衡还是相当的大。2002年，中国进口了70，000，000吨的原油，在未来的几年里，据预计进口量将继续上升。据预计，到2005年，进口原油在国内总需求中所占的比例，将上升到32.5%，这一比例到2010年，将高达40%。对进口石油的依赖是与年递增，这也将很容易受到国家石油价格上涨的影响。依赖进口石油来维持经济的发展，这将很容易受到外国的操纵和控制。石油价格上涨将提高我国生产企业的成本，并将给我国的对外贸易带来消极影响。另外，石油价格也将成为我国经济发展的桎梏。石油，作为一种战略资源，依旧是各种国际势力争夺的目标。另外，西方国家依靠强大的经济力量，通过政治，经济外交等手段，获取并控制了多数的石油资源。因此，石油安全问题对中国来说，是一个非常迫切的问题。伊拉克战争本质上就是对经济和能源的争夺。中国的石油安全问题面临着严峻的考验，也给我国的国家安全敲响了警钟。我国必须要做的就是通过发展核电产业，减少对进口石油的依赖。III.从经济发展的角度，中国必须用一种更经济的模式来发展核电产业进入21世纪，全球对能源的需求大规模增长。因为世界的人口将达到100亿，能源的需求将会是以前的两倍。在新世纪里，能源的消耗将是过去几个世纪的三倍。目前四分之一的世界人口，消耗四分之三的能源这一格局将得到改变。发展中国家的能源需求将急剧增加。根据新华社2003年3月27日的报道，电力供应不足的情况在2003年将更加严重。统计资料表明，目前国内总装机容量是340，000，000千瓦。为了实现2020年GDP是目前四倍的目标，2020年前，目前的装机容量每年需要新增至少40，000，000千瓦。但目前每年新增的装机容量只有10，000，000-15，000，000千瓦远远不能满足巨大的需求。根据“十五国家经济社会发展纲要”，我国要适时的发展核电产业。中国核工业集团公司（CNNC）已经提出了“十五核能源和平利用发展纲要”。在“十五”期间（2001-2005），核电站装机容量将达到600MW，到2010年，这个数字将达到大约1500MW。1.中国经济的三步走发展策略需要发展核能第109页共125页 依据邓小平通知提出的，中国经济的三步走发展策略，我国将在本世纪中叶达到中等发达国家水平。鉴于以上，国家科学技术委员会组织清华大学以及相关产业部门共同研究以上战略并预测到2050年，我国的能源发展状况。基本点是人口将达到1，500，000，000，人均GDP将达到6000美元，总发电装机容量将超过1，200，000，000千瓦。考虑到可利用的最大煤炭产量，以及可开发利用的水能资源和可再生能源（风能，太阳能），大约有240，000，000千瓦的缺口需要用核能来填补。到那时，核电站的装机容量将达到国家发电总装机容量的20%。（见下表）中国大陆目前在运的核电站总装机只有2，100，000千瓦。到2005年，总装机容量到达6，600，000千瓦的在建核电站将并网发电。根据预测，到2020年，中国核电站的总装机容量将达到40，000，000千瓦，占总发电装机容量的7%。到2050年，核电站总装机容量将达到240，000，000，占总发电装机容量的20%。2.为了实现可持续发展策略和适应能源结构调整同样需要发展核电产业“十五国家经济社会发展纲要”要求优化能源结构，合理利用资源和加强环境保护。核能可以清洁的发电，可以理想的替代煤炭发电，从而实现能源结构的优化，达到资源和环境的协调发展。目前，核电在我过所占的比例太低。核能发电的技术也目前，没能被完全掌握。国产比例还不高，通过“十五”计划建设新的核电站，提高百万千瓦级核电站的国产比例。这不仅可以为我国未来核电事业的发展打下坚实的基础，还对建设合理能源结构和加强环境保护有着重要的意义。第109页共125页 我国的能源特色之一是，煤炭占据很大比例。因此，在很长的一个时期内，煤炭在很大程度上，决定了我国的能源模式。煤炭燃烧所带来的生态环境问题，一直是限制我国电力产业发展的主要因素。现在，在我国东南沿海和一些发达地区，硫及二氧化物所带来的污染，比如酸雨，已经严重的影响到了经济的发展和当地人民的生活。为了实现可持续发展，必须通过发展核能，可再生能源等，逐步调整能源结构。从而极大的减轻煤炭燃烧所带来的环境问题。发电产业结构调整的困难，可以通过发展核能而得到有效的解决。目前，热电厂所产生的电能在我国的总发电量中所占的比例非常大。需要调整这种不合理的能源构成。水电，新能源，核能，高能燃料发电，和热电都要逐步成为未来的发电选择。并且，核能可以通过在能源结构调整一方面的努力，却实现双赢的效果。从环保的角度来说，成熟的技术可以使核成为一种干净的能源，并且可以实现大规模的输出电能。而且，还是减少二氧化碳排放量的重要手段。一个年发电量1百万千瓦的热电厂，每年要排放44，000吨的二氧化硫，22，000吨的氮氧化物，6，000，000吨的二氧化碳，还要产生600，000吨的煤灰。但核电站的排放量却几乎为零。从发电技术的角度，核电技术是发电行业的重要技术进步。发展核电可以促进发电行业的高新技术的改革和提高能源转化率。中国已经签署了《京都议定书》。提高能源利用率的同时，我们着力提高清洁能源所占的比例。随着我国经济的持续发展和人民生活水平的不断提高，核能，作为一种清洁能源，已经是技术成熟，可以大规模推广了。特别是在东部沿海地区等经济发达地区，发展核能已经是改善能源结构和减轻环境污染的重要选择。3.能源资源的分布特点决定了东部沿海地区要发展核电中国的能源资源分布不均，是中国能源资源的又一个特点。我国的煤炭资源，主要分布在北方和西北地区，水能资源主要分布在西南地区。在东南沿海地区，经济发达，能源缺乏。总体的分布特点，决定了我国的大量煤炭需要通过长途运输，输送到东部和南部，水电则输送到东部。运输能力远远不能满足煤炭运输的需求。这也是另外一个限制中国电力行业发展的因素。因为核能燃料的运输量小，而且可以分布在铁路交通中心，在东南沿海建设核电站是缓解我国煤炭运输压力的可行的，有效的方法。第109页共125页 在我国，核电站，从军工企业转换成了民用企业，主要任务自然的就过度成了发电。核电站的建设不仅可以提供丰富的能源，还可以为我国经济和社会的发展提供动力支持，同时还可以促进我国核燃料生产和国内核技术的发展。基础理论研究，可行性研究，都在一种更经济的模式中得到发展，加强。使我国的核产业进入一个新的充满活力和挑战的历史舞台。参考资料：第109页共125页 参考文献[1]朱国桢，徐洋编著循环流化床锅炉设计与计算，清华大学出版社，2004[2]林宗虎，魏敦崧等编著循环流化床锅炉，化学工业出版社，2004[3]赵翔，任有中合编锅炉课程设计，水利电力出版社[4]樊泉桂，阎维平编锅炉原理，中国电力出版社，2003[5]屈卫东，杨建华等编循环流化床锅炉设备及运行，河南科学技术出版社，2001[6]吕俊复，张建胜等编循环流化床锅炉运行与检修，中国水利水电出版社，2003[7]党黎军编循环流化床锅炉的启动调试与安全运行，中国电力出版社，2001[8]锅炉机组热力计算标准机械工业出版社第109页共125页 附录附录1、外文翻译:OnChina’sSustainableDevelopmentofEnergy（论中国能源的可持续发展战略）附录2、计算结果汇总附录3、锅炉本体结构图（CAD制图）附录4、工质流程系统图（CAD制图）附录5、汽冷屏结构图（CAD制图）附录6、旋风分离器结构图（CAD制图）附录7、炉膛结构图（CAD制图）第109页共125页'