文档介绍：循环流化床锅炉炉膛热力计算
程乐鸣,  岑可法,  倪明江,  骆仲泱
(浙江大学热能工程研究所,能源清洁利用与环境工程教育部重点实验室,
浙江杭州 310027)
摘  要:结合作者在循环流化床锅炉传热和设计理论研究及实践的基础上,提出一种循环流化床锅炉炉膛的热力计算方法,包括循环流化床锅炉炉膛的几何尺寸确定、炉膛热量平衡和炉膛传热计算。考虑循环流化床锅炉炉型不同,其热力计算方法有所不同,该方法针对采用高温分离装置的循环流化床锅炉,提出的计算方法可用于一般高温分离的循环流化床锅炉的设计计算,其余炉型可在此基础上根据具体炉型特点修改使用。
    关键词:循环流化床锅炉;锅炉设计;热力计算
1 引言
    循环流化床锅炉燃烧效率高,污染排放低,燃料适应性广,被广泛应用于蒸汽生产中。随着循环流化床锅炉的发展,其容量和规模都在增大。目前美国在建的300 MWe循环流化床锅炉即将投入运行,600 MWe容量的循环流化床锅炉也已在设计中。利用国内技术生产的35 t/h、75 t/h循环流化床锅炉有大量运行,目前国内投入运行的最大循环流化床锅炉是高温高压420 t/h容量的锅炉,高温高压450 t/h循环流化床锅炉也已在建,但运用的是国外技术。
    在循环流化床锅炉的开发与发展过程中,各设计单位和锅炉制造厂家开发出各种炉型,针对各自不同的炉型采用各自的热力计算方法,即使是相同的炉型设计方法也可能不同,各有特点。这与煤粉锅炉和鼓泡流化床锅炉在设计过程中有统一的热力计算方法[1]可供参考不同。有关循环流化床锅炉热力计算方法在文献中也少见发表。本文结合作者在循环流化床锅炉传热和设计理论研究及实践的基础上,建立了一种简单的循环流化床锅炉炉膛热力计算方法[2-9]。
    与一般沸腾燃烧鼓泡流化床锅炉不同,循环流化床锅炉类型较多,炉型不同,其热力计算方法有所不同。本方法针对采用高温分离装置的循环流化床锅炉,提出的计算方法可用于一般高温分离的循环流化床锅炉的设计计算,其余炉型可在此基础上根据具体炉型特点修改使用。典型的高温分离器型循环流化床锅炉采用高温立式旋风分离器,安置在锅炉炉膛上部烟气出口处。离开炉膛的大部分颗粒,由高温分离器所捕集并通过固体物料再循环系统从靠近炉膛底部的物料回送口送回炉膛。经高温分离器分离后的高温烟气则进入尾部烟道,与布置在尾部烟道中的受热面进行换热后排出。计算中未考虑添加石灰石的影响,若添加石灰石,则入炉热量、灰浓度和烟气量等有变化,需修正。
2 循环流化床锅炉炉膛几何尺寸的确定
  炉膛横截面积
    循环流化床锅炉炉膛一般由膜式水冷璧构成,其传热面积以通过水冷璧管中心面的面积计算。若炉膛由轻型炉墙或敷管炉墙构成,则需考虑角系数的影响。
    炉膛尺寸的确定主要包括炉膛密相区和稀相区的长、宽、高以及是否有截面收缩等确定。
    炉膛横截面积的确定取决于床层运行风速或截面热负荷的选取。密相区的运行风速类似于鼓泡流化床。一般循环流化床锅炉稀相区运行风速在3~7 m/s之间,考虑磨损的危险性和为降低风机能耗,可选取运行风速在4~6 m/s左右。运行风速数值与燃料种类也很有关系。截面热负荷的选择与运行风速的选择是相关的,实际上只要燃料和过剩氧量确定,运行风速与截面热负荷中只要一个参数确定后,另一个参数也随之