135循环流化床锅炉毕业设计

河北工业大学2012届毕业论文

河北工业大学城市学院

毕业设计说明书

作者：史宏伟学号：085715

系：能源与环境工程专业

专业：热能与动力工程

题目： 135t/h循环流化床锅炉结构设计

指导者：刘联胜教授

(姓名) (专业技术职务)

评阅者：

(姓名) (专业技术职务)

2012年 06月 01日

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135吨/小时循环流化床锅炉设计

摘要：此次设计研究了循环流化床锅炉的国内外发展现状和发展历程，对其进行了结构特点的分析和优缺点的对比，然后对循环流化床锅炉的炉膛、旋风分离器、过热器、省煤器、空气预热器等进行简要的介绍，最后进行了方案论证。

在整个设计过程中进行了热力计算和烟风阻力计算。热力计算包括炉膛、高温过热器、低温过热器、省煤器以及空气预热器的计算。烟风阻力计算包括烟道阻力计算和空气阻力计算。最后对鼓风机和引风机进行了选择。

在此基础上，利用CAD绘制锅炉结构图、水系统图、烟风系统图、省煤器。关键词：循环流化床锅炉，热力计算，烟风阻力计算，旋风分离器

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The Design of 135t/h CFBB

Abstract:

The design study of circulating fluidized bed boiler development in the world and the course of development,carried out the analysis of structural characteristics and the advantages and disadvantages of contrast,and a brief introduction to the circulating fluidized bed boiler furnace, cyclone, superheater, economizer, air preheater, etc.Finally, the circulating fluidized bed boilers have been a demonstration program. Throughout the design process, the thermodynamic calculation and the smoke wind resistance.Thermodynamic calculation of the furnace, high temperature superheater, low temperature superheater, economizer and air preheater of calculation.Smoke wind resistance calculation include calculation of flue resistance and air resistance calculation.Blowers and induced draft fan to choose.

On this basis, the use of CAD drawing the boiler chart diagram of the water system, breathing air system, economizer figure.

Keywords：CFB;thermal calculatio; flue-gas and air resistance calculation; The Cyclone Separator

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目录

1 绪论 (7)

1.1 国外、内研究现状和发展趋势 (7)

1.1.1 国外循环流化床锅炉发展现状 (7)

1.1.2 国内循环流化床锅炉发展现状 (7)

1.2 主要研究内容 (8)

1.2.1传统燃煤锅炉发展到循环流化床锅炉的过程 (8)

1.2.2 循环流化床锅炉的优缺点分析 (8)

1.3 本章小结 (9)

2 锅炉结构与设计简介 (9)

2.1 循环流化床锅炉概述 (9)

2.2 锅炉基本特性 (10)

2.2.1锅炉主要技术参数 (10)

2.2.2 燃料特性 (10)

2.2.3主要经济技术指标 (11)

2.2.4 燃料的燃烧计算 (12)

2.3 炉膛设计 (12)

2.4 本章小结 (13)

3 方案论证 (13)

4 锅炉结构简介 (14)

4.1 锅筒及炉内设备 (14)

4.1.1 锅筒 (14)

4.1.2 水冷壁 (14)

4.1.3锅炉基本尺寸 (14)

4.2 燃烧设备 (15)

4.2.1 布风板 (15)

4.2.2 分离器 (16)

4.3 对流受热面设计 (17)

4.3.1 过热器 (17)

4.3.2省煤器 (18)

4.3.3 空气预热器 (19)

4.3.4管子特性 (20)

4.4 循环流化床锅炉排放控制 (20)

4.5 钢架及平台楼梯 (21)

4.6 炉墙及保温结构 (21)

4.7 锅炉阀门仪表及管道 (22)

4.8 本章小结 (22)

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5 135t/h CFBB 热力计算 (22)

6 烟气侧阻力计算 (23)

7 空气侧阻力计算 (24)

8 风机的选择 (24)

9 计算说明书 (25)

10 风机型号参照表 (25)

结论 (26)

参考文献 (27)

致谢 (29)

第一章热力计算 (30)

1 设计任务 (30)

1.1 燃料特性 (30)

1.2空气过剩系数及各段烟道的漏风系数的选取 (31)

1.3 空气量、烟气量及烟气焓计算 (31)

1.4 锅炉的各项热损失 (32)

1.5 烟气特性计算 (33)

1.6烟气焓温表 (35)

1.7 锅炉热平衡及燃料消耗量计算 (37)

1.8 炉膛设计 (39)

1.8.1炉膛结构设计 (39)

1.8.2布风装置设计 (40)

1.8.3炉膛的设计步骤 (40)

1.9 稀相区传热计算 (41)

1.10高温过热器设计及传热计算 (46)

1.10.1高温过热器结构计算 (46)

1.10.2高温过热器传热计算 (47)

1.11 低温过热器结构计算 (50)

1.11.1 低温过热器结构计算 (50)

1.11.2低温过热器传热计算 (51)

1.13省煤器设计及传热计 (53)

1.13.1省煤器结构计算 (53)

1.13.2 省煤器传热计算 (54)

1.14空气预热器设计计算 (57)

1.14.1空气预热器结构计算 (57)

1.14.2空气预热器传热计算 (58)

1.15热力计算结果汇总表 (60)

1.16本章小结 (61)

第二章烟风阻力计算 (62)

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2 烟道阻力计算 (62)

2.1炉膛真空度 (62)

2.2旋风分离器阻力计算 (62)

2.2.1进口烟道阻力计算 (62)

2.2.2旋风分离器本体阻力计算 (64)

2.2.3出口烟道阻力计算 (66)

2.2.4旋风分离器总阻力计算 (67)

2.3烟道转向室阻力计算 (67)

2.4 高温过热器阻力计算 (68)

2.5低温过热器阻力计算 (69)

2.6烟道截面变化阻力计算 (70)

2.7 省煤器阻力计算 (71)

2.8空气预热器阻力计算 (72)

2.9除尘器阻力计算 (74)

2.10烟囱阻力计算 (74)

2.11烟气侧自生通风力计算 (74)

2.12锅炉烟气侧烟总流阻 (75)

第三章空气侧阻力计算 (75)

3空气侧阻力计算 (75)

3.1冷风道阻力计算 (75)

3.2空气预热器阻力计算 (75)

3.2.1空气冲刷错列管簇阻力 (75)

3.2.2空气预热器空气侧自身通风力计算 (76)

3.2.3空气预热器空气侧自身通风力计算 (77)

3.3热风道阻力 (77)

3.4炉膛风室压力计算 (77)

3.4.1配风装置上料层阻力计算 (77)

3.4.2配风装置阻力计算 (77)

3.4.3炉膛风室压力计算 (80)

3.5炉膛空气进口处真空度计算 (80)

3.6锅炉空气侧总流阻计算 (80)

第四章风机的选择 (80)

4.1 送风机的选择 (80)

4.2引风机的选择 (81)

5本章小结 (82)

第五章风机型号参照表 (82)

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1 绪论

随着锅炉这种将能量的化学能转化为动能的设备广泛的应用和发展，导致环境严重的污染。尤其是燃煤锅炉燃烧排放出大量的灰渣、二氧化硫等气固污染物，严重影响生态环境。再由于煤等化石燃料的燃烧而日益枯竭，高效率、低污染的燃烧方式就显得格外重要。

循环流化床锅炉是从上世纪七十年代发展的清洁燃烧技术，对环境问题的解决及其重要。循环流化床燃烧技术对燃煤适应性强。燃烧高硫煤加入石灰石，可以降低脱硫成本，代替成本较高的脱硫设备。燃烧过程中的温度很低，空气又分两级送入，生成的氮氧化物浓度很低，灰渣活性强，便于综合利用。循环流化床锅炉燃烧技术与链条炉和煤粉炉燃烧等常规燃煤技术相比，最突出的特点是：燃烧温度比较低，湍流混合强烈、燃烧强度大，负荷调节性能强等一系列优点。由于上述优点使得循环流化床燃烧技术特别适合我国以煤为主的燃烧的国情，在较短的时间内得到了迅速的发展和应用。

1.1 国外、内研究现状和发展趋势

1.1.1 国外循环流化床锅炉发展现状

1、国外的先进性表现在：①基础工作扎实。②锅炉的再用效率较高[1]。③燃烧效率高。④负荷调节性好, 自动控制水平高。

2、目前国外CFBB设计结构特点上主要分为三大流派。①德国鲁奇公司为代表的鲁奇型CFBB②芬兰奥斯龙公司的百宝炉型CFBB ③美国福斯特2惠勒公司的CFBB [2]。

3、1985年9月德国杜易斯堡的电站级CFB B的运行经验为其后国际上电站级CFBB的应用起到了先导作用[3]。

4、1995年11月,法国普罗旺斯电站投入商业运行的250 M W CFBB，成为大型循环流化床锅炉发展史上的一个里程碑[4]。目前,由由法国通用电气阿尔斯通斯坦因工业公司主导设计的亚临界CFBB已投入运行。该公司的超临界CFBB也已设计完成。

1.1.2 国内循环流化床锅炉发展现状

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1、目前，我国CFBB在飞速发展过程中存在一些问题：

①目前大型CFBB技术基本是从技术品种单一的法国的阿尔斯通公司引进的，存在一定的技术风险。就更远目标来说，也不利于我国CFBB技术向更良性发展[5]。

②近年来电煤越来越紧张，目前投运的许多中小容量的CFBB所使用的燃料多数存在不合理使用的现象，从而造成锅炉磨损严重、燃料可用率低等严重的运行安全问题[6]和浪费现象。

③认为大型循环流化床锅炉是劣质燃料利用的设备，这一定位不利于CFBB

技术的良性发展。

④对超临界CFBB的开发急功近利。超临界循环流化床锅炉在世界范围内也是刚刚发展。我国若想在这尖端领域占有一席之地，必须先对我国燃料和国情与发展超临界CFBB的关系进行认真研究论证，这个问题直接关系到超临界CFBB在我国的市场开拓空间问题[7]。

1.2 主要研究内容

循环流化床锅炉的结构特点，发展趋势，应用情况，旋风分离器及对炉膛的设计和排放的控制等进行研究。

1.2.1传统燃煤锅炉发展到循环流化床锅炉的过程

因为传统的燃煤锅炉因其燃煤利用率低、传热性差、煤种单一且脱硫脱销装置的投资和运行费用高昂而受到挑战。这样，作为第一代循环流化床锅炉的鼓泡硫化床锅炉就随之诞生。它强化了燃烧和传热，燃料适应性广，炉温低，能减少NOx生成,加入石灰石脱硫的优点[8]。尤其最近几年，第二代CFBB迅猛发展。它保留了鼓泡床锅炉的上述优点，而又克服了鼓泡床锅炉的扬析率高、燃烧效率和石灰石利用率低、难以大型化的缺点[9]。

1.2.2 循环流化床锅炉的优缺点分析

1、循环流化床锅炉的优点主要表现在以下几个方面：

①煤种适应性广。它除了燃用一般种类的煤外，还可以燃烧低热值的煤矸石、煤泥、造气炉渣、生活垃圾等，从而对处理城市垃圾、能源的综合利用和减少环境污染有着非常显著的经济效益和社会效益。

②高效脱硫。由于循环流化床锅炉燃烧温度在850-950℃之间，对脱硫非常有利，且分离器效率高，脱硫剂很细，再加上物料循环使脱硫剂得以循环利用，

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9 石灰石的利用率高，因此脱硫效率高[10]。

③燃烧效率高。CFBB 燃烧效率高是因为 :空气和燃料混合充分；燃烧速率高：对粗燃料分离效率高，未燃尽的燃料会被循环装置再循环至炉膛再次燃烧[11]。 ④氮氧化物排放低。循环流化床锅炉 的炉膛温度一般较低，再通过合理配风、组织分段燃烧，可以有 效地减少X NO 的生成。也可易于实现灰渣 的综合利用[10]。

2、同时CFBB 也存在着一些缺点，具体表现如下：

①支持燃料沸腾的一次风由鼓风机从炉膛底部喷入，但受风机功率的限制，影响了锅炉的出力。

②CFBB 的运行维护比较烦繁琐。

③循环流化床更容易结焦。

④炉膛密相区磨损严重，密封性差 [11]。

1.3 本章小结

通过对循环流化床锅炉国内外研究现状对比分析，了解到国外的目前发展情况，也给我国冲击尖高端领域指明方向。在分析了循环流化床锅炉的优缺点之后，我们更加清楚地认识到对其如何改进，意识到我们的不足，尽力使其达到效率高，污染小，经济性最佳。

2 锅炉结构与设计简介

通过对循环流化床锅炉的结构了解，在给定参数的情况下，从而进行设计计算。

2.1 循环流化床锅炉概述

此次设计的CFBB 可分为两个部分。第一部分由炉膛、旋风分离器、物料循环装置等组成，形成固体物料循环系统。第二部分为对流烟道，布置有高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器等。

循环流化床锅炉运行时，给煤机将煤和石灰石送入炉膛下部，一、二次风分别由炉膛的 底部和侧墙送入，燃烧主要发生在炉膛，脱硫剂固定生成的二氧化硫，燃烧产生的热量被炉膛四周布置的膜式水冷壁吸收。旋风分离器将大部分烟气带走的固体物料分离出来，送入返料器返回炉膛。烟气带着分离器出来的细颗

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粒飞灰进入尾部烟道，尾部受热面吸收余下热量，通过除尘器由烟囱排入大气

[12]

。

本次设计为135吨/小时循环流化床锅炉。定蒸汽压力5.29MPa ，属于中压自然循环锅炉。锅炉炉膛布置膜式水冷壁，以减少漏风。分离器为一个高温旋风分离器。尾部受热面中过热器两级布置。采用前墙给煤方式，流化风全部由一次风供给，一、二次风各占70%、30%，二次风在布风板以上5m 处送入炉膛。

2.2 锅炉基本特性

通过对锅炉的主要技术参数、燃烧特性等的分析、计算，从而得出锅炉特性和管子特性。 2.2.1锅炉主要技术参数

表2-1锅炉主要技术参数

名称 符号 数值 单位 锅炉蒸发量 D

135 t/h 额定蒸汽压力 s sh P .

5.29 Mpa 额定蒸汽温度

s sh t . 450

℃

给水温度（省煤器出

口温度） w f t .

150 ℃

一次风预热温度 1yr t 150 ℃ 二次风预热温度 2yr t 150 ℃ 排烟温度 py t

145 ℃ 锅炉设计热效率

η 85%-88%

脱硫效率 η

85% 钙硫比

S Ca /

1.5—2

2.2.2 燃料特性

表2-2 燃料特性

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11 序号 名称 符号 单位 贫煤 1 碳 ar C % 60.62 2 氢 ar H % 2.38 3 氧 ar O % 1.49 4 氮 ar N 2 % 0.96 5 硫 ar S % 3.74 6 水分 ar M % 6.5 7 灰分 ar A % 24.31 8 挥发分 ar V % 13.28 9 低位发热量 net ar Q , kg kJ / 23073

注意：设计参数参阅手册自行选定

2.2.3主要经济技术指标

表2-3主要经济技术指标

锅炉效率η,％ 排烟温度，py θ℃

燃料耗 ，B ㎏/s 给水温度 ，gs t ℃ 88.11 145 36.35

150

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12 2.2.4 燃料的燃烧计算

燃烧计算包括指定燃料燃烧所需提供的空气量、燃烧生成的烟气量和空气焓及烟气焓的计算，是锅炉设计计算过程中的最基础部分，这些计算为锅炉各个部分的热平衡计算、传热计算和通风设备的选择提供可靠的依据。

2.3 炉膛设计

炉膛设计是循环流化床锅炉设计成功的关键。属于炉膛设计的主要内容有：炉膛温度，炉膛传热计算，炉膛深度和炉膛宽度，高度等等[14]。

1、炉膛温度，是CFBB 设计时的关键数据之一。它会影响锅炉的燃烧效率和水冷壁的吸热量以及吸收剂的利用情况，从而满足X SO 和X NO 的排放要求。炉膛温度的选取，必须综合考虑燃料燃烧特性和排放控制要求[15]。

2、炉膛传热计算是分段进行的。循环流化床锅炉的炉膛由膜式水冷壁构成，保证了良好的气密性。底部为一次风区。一次风经布风板上的风帽均匀进入炉膛底部，确保底部流化状态，使燃烧粒子充分混合。二次风离底部约5m 高处射入炉膛燃烧。回料口及给煤口、启动点火燃烧器均位于炉膛的下部[16]。

3、燃烧室截面宽度与深度的设计

炉膛尺寸主要为炉膛深度、宽度、高度和炉膛下部界面收缩部分的尺寸。燃烧室的截面宽度与深度的确定应考虑如下主要因素：①燃烧室受热面、局部受热面、分离器的布置等相协调；②二次风在燃烧室内的穿透深度；③燃料、石灰石及回灰的供给与扩散[17]。

4、燃烧室高度的设计

燃烧室的高度,是循环床锅炉设计的一个重要参数。高度的确定应综合考虑几个方面的要求：①保证燃料流化完全燃烧；②有足够的空间布置受热面保证吸热量；③保证脱硫所需的气体最短停留时间；④保证足够的循环物料正常回送；⑤与尾部受热面布置所需的高度相协调。

本设计锅炉炉膛内四壁由膜式水冷壁组成,膜式水冷壁采用560?φ的无缝钢管，管节距为100mm 。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，上部与上集箱连接，再由管子引入锅筒。

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13 2.4 本章小结

通过对循环流化床锅炉的结构分析，我们了解到从给煤到一、二次风，然后水冷壁的分配、布置，旋风分离器的位置，以及尾部烟道的合理分配。从给定的参数，我们可以进行热力计算。

3 方案论证

135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为前提。设计过程中，主要考虑的是受热面的磨擦损失问题；炉膛内的着火稳定性及热流密度的横向均匀性；合理的烟气流速和合理的排烟温度；足够的传热量；煤的燃尽程度；旋风分离器的分离效率，物料的平衡问题及锅炉的脱硫效率等等。

本锅炉属于中型中压锅炉，受热面主要为蒸发受热面。在尾部烟道中布置有高温过热器、低温过热器、钢管式省煤器和管式空气预热器。空气预热器用于预热燃烧所用的空气，减少排烟热损失，，减少燃料消耗量，从而提高锅炉效率。

由于锅炉容量不大，受热面可以满足锅炉的吸热要求，不布置高温旋风分离器等其他受热面，锅炉本体、旋风分离器和尾部烟道一字排开。

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，确定其截面积，然后确定容积热负荷，进而确定炉膛高度。而截面热负荷选择与运行风速的选择是息息相关。循环流化床锅炉的运行风速一般为s m /104-，运行风速提高，炉子紧凑，炉膛的截面热负荷增大，炉膛高度增加，磨损加剧，锅炉造价、能耗增加。然而运行风速过低则影响循环流化床锅炉的效率，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6.14 m/s 。截面热负荷一般在3-5MW/m 2，在此风速下截面热负荷取4.099 MW/m 2。

床温的选择要考虑锅炉结焦，燃烧效率，脱硫效率，NO x 的排放等一系列问题。

当床温升高时，NO x 排放量上升；当床温高于900℃时，床温升高，脱硫效率很快

下降，但燃烧效率有所提高。因此床温应控制在C 0950850-左右，一般不超过950℃。对于本次设计，床温取918℃。

在设计中，锅炉的排烟温度py θ和热空气温度rk t 是给定的基本参数。排烟温度低时，锅炉排烟热损失提高，使热效率提高；但会使得烟气侧与工质侧的温差降低，增加受热面。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

[13]。对于该设计煤种特性全水分War 为6.5%，锅炉容量

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14 135t/h ，排烟温度选取为145℃。热空气温度的选择主要应保证燃料在锅炉内迅速着火。结合该煤种挥发分Var 为13.28%，较易着火，热空气温度选取为150℃。

过量空气系数对CFBB 的运行有较大影响。如果选择过小，则燃料不能充分燃烧，使炉膛完全热燃烧损失增加；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2.11.1-之间，因此，在本次设计中，炉膛出口的过量空气系数取2.1。

在循环流化床锅炉燃烧过程中，为降低X NO 的排放和降低鼓风机的功率，将燃烧用空气分成一、二次风分别从底部和侧墙送入炉内。二次风的送入，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7:3，二次风单层送入，风速为s m /5030-，二次风入口位于距布风板5m 处。

4 锅炉结构简介

本锅炉为室内布置，由前部炉膛及尾部竖井烟道组成。前部炉膛为悬吊结构，炉膛由膜式水冷壁组成，增强锅炉密封性。自下而上依次为一次风室、密相区、二次风口、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，炉膛和尾部烟道之间由旋风分离器相连，分离器下部接返料装置。燃烧室内布置有布风板、膜式水冷壁[13]。

4.1 锅筒及炉内设备

4.1.1 锅筒

内径mm 1400，壁厚mm 42，筒身长mm 4200。上锅筒筒身用20#钢板热卷冷浇而成，封头为20#钢冲压而成的椭圆形封头，封头和筒身壁厚都为mm 42。

4.1.2 水冷壁

锅炉炉膛内在保证水冷壁均匀布置的情况下尽可能多的布置水冷壁。对于中压锅炉来说，水冷壁的吸热量占锅炉总吸热量的60%以上。水冷壁吸收了大部分炉膛燃烧的辐射热，保护炉墙免受高温破坏，使灰渣不易粘结在炉墙上，防止炉膛被过热冲刷磨损破坏。它是自然循环锅炉构成水循环回路的重要部件。

4.1.3锅炉基本尺寸

表4-1锅炉基本尺寸

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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

5000

5000

31000

2700

2700

31721

4.2 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。 4.2.1 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：二是使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。本锅炉采用风帽式布风板。

一般来说，风帽上小孔的面积之和远小于布风板的面积，通过风帽上的小孔的气流速度很大，高速气流进入床层的底部，对床层颗粒产生强烈的扰动，气固质量交换强烈，这对于均匀床层和提高流化质量都是非常重要的[17]。

风帽外径为42mm ，内径28mm ，正方形布置，间距mm 8080?，共布置2500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3525-%才可以维持床层稳定运行。其结构见图2-1。

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图2-1 布风板及风帽

4.2.2 分离器

旋风分离器是循环流化床锅炉系统的核心部件。它实现了锅炉的灰平衡和热平衡，保证炉内燃烧的稳定与高效。分离器的设计和、布置关系到锅炉的经济性和可靠性。本锅炉采用高温旋风分离器。因为高温旋风分离器技术成熟，结构简单，性能稳定，分离效率高。

1、介绍

旋风分离器是一种控制循环流化床固体循环速率的重要组成部分。是锅炉的安全经济运行的关键[13]。

2、工作原理

传统的旋风分离器由进气管、排气管、下料管及圆锥形的筒体组成。含尘气流以一定的速度与筒体成切线方向作高速旋转运动，使粉尘颗粒在离心力的作用下飞向筒体内壁，然后沿内壁滑落并从下料管排至返料器。然而气体和固体细小固体颗粒向上旋流经排气管排出，从而使粉尘颗粒从气相物料中分离出来，达到气固分离的目的[14]。

3、特点

旋风分离器结构简单，制造、安装方便，投资少；属静态设备，操作维护容易；性能稳定，操作弹性大；不受气体种类、气体中固体颗粒浓度以及温度、压力的限制，应用范围非常广 [15]。

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17 该分离器内直径D 0为6000mm ，筒体高h 为5500mm ，总高度H 为12000mm ，排

灰口直径D 0为1100mm ，分离器入口高度a 为3000mm ，分离器入口宽度b 为1000mm ，

排气管内直径D e 为2000mm ，排气管插入深度h c 为2300mm ，排气管总长度L 为

4000mm 。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。 6000

图2-2 旋风分离器

4.3 对流受热面设计

高温分离器接着连接尾部对流烟道，布置有过热器、省煤器和空气预热器。在高温与低温过热器之间，布置有喷水减温器，使过热蒸汽温度在设计允许的范围内波动。过热器之后，布置有省煤器，省煤器出口烟温比给水温度高C o 6040-为适宜，使省煤器和空气预热器之间达到最佳吸热比。空气预热器，通常为管式，以减少漏风，烟气速度一般取s m /1310-。过热器和省煤器，无须使用吹灰器。这意味着它们的灰粘污系数比煤粉炉中低[18]。

4.3.1 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送入汽轮机。过热器分成两级 布置在尾部竖井烟道中，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

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18 压，避免过热损坏，材料为20#钢。蒸汽从顶棚管出来后经低温过热器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（图上未画出），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5.342?φ，双管圈，顺列布置，横向节距110mm ，纵向平均节距110mm ，横向管排数45排，纵向管排数20排，全部受热面积356.26mm 2。低温过热器管子规格5.338?φ，双管圈，顺列布置，横向节距95mm ，纵向平均节距90mm ，横向管排数45排，纵向管排数30排，全部受热面积389.48mm 2。其结构见图2-3和图2-4，具体尺寸见锅炉总图。

图2-3高温过热器

图2-4 低温过热器

4.3.2省煤器

省煤器用于加热锅炉给水，降低排烟温度，提高烟气利用率，节约燃料消耗

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19 量。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。管子规格为332?φ的无缝钢管，错列布置，横向节距90mm ，纵向节距60mm ，横向管排数41/42排，平均横向管排数41.5排，纵向管排数35排，总受热面积673.16 m 2。其结构见图2-5，具体尺寸见锅炉总图。

图2-5 省煤器

4.3.3 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4550根长3000mm ，5.140?φ钢管组成，错列布置，横向节距65mm ，纵向节距40mm ，上、下流程间隔800mm ，空气预热器总高度6800mm 。空气在管外横向冲刷，烟气在管内自上而下流动，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1650.99m 2。其结构见图2-6。

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图2-6 空气预热器

4.3.4管子特性

表4-2管子特性

名称

管径3厚度 节距 排列及气流流向 符号

δ?W D 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

mm mm mm 水冷壁 560?φ

100 高温过热器 5.342?φ

110 110 顺列 横向 交叉流 低温过热器 5.338?φ

95 90 顺列 横向 交叉流 省煤器 　332?φ 90 60 错列 横向 交叉流

空气预热器

5.140?φ 65 40 错列 纵向 交叉流

4.4 循环流化床锅炉排放控制

燃煤循环流化床锅炉要对主要有、、、CO NO SO X 2碳氢化合物和粉尘排放物作控制。

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21 1、SO2排放的控制 燃用煤中大部分含有硫分，硫会氧化成2SO ，成为烟气成分之一。当温度在899816-℃时，把石灰石加入炉床中，经锻烧后，形成CaO 其吸热反应如下：

3178223/;co kgc

kj o c co co c a a a +→ 固体CaO 与气体2SO 和O2发生化学反应，生成CaSO4，其放热反应如下：

4/15662212so c o c o so a kg kj a →++

在流化床运行温度下为稳定的化合物固体，可以从炉床中排出。

2、 X NO 的排放控制

循环流化床锅炉的设计燃烧方式，可以抑制燃料型NOx 生长。控制一次风量小于理论燃烧空气量，炉膛中部分段送入二次风来实现，使燃料中氮在炉膛底部释放出为2N ，而不是燃料型X NO 。

3、CO 和碳氢化合物的排放控制

循环流化床锅炉，要获得较高的燃烧效率，必须得减少烟气中的可燃物、CO 和碳氢化合物。这通过对合适给煤量、床温、足够炉膛停留时间、一、二次风比、和合适二次风系统，使得燃料充分混合而燃烧完全。

4、粉尘排放的控制

为了满足粉尘排放的控制要求，必须采用末级除尘器，通常为静电除尘器和布袋除尘器。当用石灰石脱硫时，一般采用布袋除尘器[19]。但因CaO 和4CaSO 会影响导电阻和电离势，故不用石灰石脱硫时，一般采用静电除尘[20]。

4.5 钢架及平台楼梯

锅炉钢架为采用八根型钢柱,通过顶板及连系梁承受锅炉所有重量。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。

4.6 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；

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