中原工学院毕业设计（论文）外文翻译
8.5循环流化床锅炉的设计
以下是循环流化床锅炉的设计主要步骤: 1．燃烧的计算 2．热量和质量平衡 3．炉设计 4．热吸收 5．机械零件设计 6．燃烧和排放性能
本节将讨论上面的步骤序列,最后通过一个例子说明了设计方法。 8.5.1燃烧计算
燃烧计算(也称为化学计量计算)提供气体和固体的数据是后续设计的基础。它可以确定空气的量：单位质量燃料和燃烧产生的烟气。燃烧计算结果也有助于说明设备的能力,如风扇、给料器和除灰系统。化学计量方程式的计算在附录2中给出了详细讨论。
8.5.2 热平衡
只有一小部分燃烧热是利用蒸汽的产生。这部分体积是用来进行锅炉热平衡的计算。循环流化床锅炉的热平衡,虽然类似于其他类型的锅炉,并不是完全相同的。
它需要一些特殊的考虑。
在传统的燃煤锅炉中，烟气的露点温度是由烟气中二氧化硫限制的。流化床锅炉中，较低的烟气温度及烟气中的二氧化硫浓度的设定是相对自由的，原因是他是炉内脱硫。因此, 在循环流化床锅炉中烟气损失可能低于煤粉锅炉。表8.2是对比老一代CFB锅炉与传统粉燃煤锅炉(PC)的热损失。这里,CFB锅炉使用一个非冷却旋风分离器并且烟囱温度较高,导致更高的表面损失和烟气损失。表8.2还表明, 对流辐射和未燃烧损失在煤粉炉和循环流化床锅炉里是不同的。
8.5.2.1对流辐射损失
表8.3给出了一个对流辐射损失为110兆瓦的循环流化床锅炉使用非制冷热旋风的不同部位的测量结果。很明显的，从这个例子可以知道热旋风失去了很大的热量是由于其非常高的温度。因此，新的循环流化床锅炉使用汽冷或水冷旋风分离器与煤粉炉的热损失相一致。
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8.5.2.2未燃尽的灰碳损失
这是可燃物的损失。这是一个函数的一些设计和操作。可燃物损失的形式可以是未燃烧的碳氢化合物或一氧化碳。
表----8.2
煤粉炉和旧的循环流化床锅炉之间煤损失的比较。
未燃烧固体碳的主要部分。从商业循环流化床锅炉厂提供的数据估计，在底灰中未燃碳约为0.2～4%和4～9%的粉煤灰。高效旋风分离器通常具有较低的可燃物损失。未燃碳损失UCL，百分比可以计算为
Ucl?Xc?Wa?327900?100 HHVXc（不是碳酸盐）是在固体废物中的碳成分，W是单位质量的燃料灰。 一个110兆瓦循环流化床锅炉的锅炉热损失，锅炉房平均温度27度
表8.3
8.5.3质量平衡
质量平衡等这些重要的部分，例如煤灰之间的颗粒收集器和床漏。在循环流
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化床锅炉中，特别是硫的捕获能力也需要特别的注意。
燃料和吸附剂送入循环流化床炉的两种主要类型。燃料的一部分表现为气态产物SO2和CO2。燃料的其余部分就作为废物产品。在床中的各种位置，有时需要补充床料直到达到可靠的平衡。在循环流化床锅炉中输入和输出的固体如下：
固体输入 输出 放油 床上 吸附剂 排出 做床材料 外置式换热器 布袋除尘器 固体残留
锅炉省煤器、空气加热器、料斗
对于输入和输出固体的每个组件的知识是必不可少的，例如设计适当的固体料/排水系统和料斗/料槽。排灰系统需要很大的空间和更高的成本。一个欠安全设计导致超负荷，也许会引起很大的事故。因此，重要的是要知道如何在燃烧产生废物时如何处理。
8.5.4分流
8.5.4.1灰底灰和飞灰的分灰
在炉内的灰吸附剂是从床部分和烟道里处理的。布袋或静电除尘器的大小是根据指定的负荷和固体粒径大小设计的。同样，床排水是根据通过它们的预期负载设计的。粉煤灰的分离取决于灰的性质，他们会造成炉床和旋风分离器的磨损。粉煤灰驻留在煤基质中的两种形式可以是外在或内在的。
内在灰分在煤基质中是非常均匀分散的。多余的灰包括岩石或离散灰颗粒嵌入在煤中。煤燃烧时，离散灰颗粒暴露在脱落的焦炭燃烧面。内在灰分，细小，逐步释放，脱离了炉然后在布袋中收集。多余的灰，一般集中在炉底部出来的床漏里。
细颗粒逸出炉的主要原因是吸附剂和外来灰分的机械磨损。燃料影响床漏和布袋固体之间的分离。分离也受旋风分离器的性能或其他气固分离装置的影响。
一般的规则要求20%至80%的固体废物通过床漏。锅炉燃用高灰分煤无喷射高床漏。褐煤和亚烟煤，保留在床底的灰分数量是相当小的。大约30%到80%通过布袋（1987古尔德和麦科马斯）。为了保守设计目的，细粉尘收集设备可用于固体废物的处理。
同样，床漏量可以为总废物的50%。这些规范可以微调，并且煤的灰分信息是可以用来使用的。
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表8.4
负载 给煤量（公斤/秒） 一次风（3米/秒） 二次空气（3米/秒） 环密封（米3 /秒）
燃烧无烟煤的200兆瓦循环流化床锅炉的一次风和二次风的分布。
8.5.4.2分燃烧空气的初级和次级之间的空气
在循环流化床燃烧室，一个重要的部分是注入燃烧用的空气（40～60%），
100% 27.3 87.2 53.1 9.14 75% 20.7 76.3 29.7 9.14 50% 14.5 65.5 29.7 9.14 7.9 68.3 29.7 7.34 30% 二次风可以降低NOx排放（见5.3节）。减少NOx的生成，尤其是高挥发性燃料的循环流化床燃烧室，在化学计量条件的操作下，一次风量必须小于化学计算的量（或理论量）。表8.4给出了由一个200兆瓦循环流化床锅炉在不同负荷下的空气速度。
8.5.5控制床库存
炉内固体的稳定是循环流化床锅炉运行非常重要的条件。
床上的库存必须保持数量和质量两个方面的稳定。数量意味着炉内固体的总质量，质量在床上意味着颗粒的粒度分布。
锅炉无石灰石料或是烧低灰分燃料如生物量，下面的部分讨论了在这两种方面下的循环流化床锅炉出现的问题。
8.5.5.1维修床
有时从旋风分离器逃逸出来的部分会导致炉内固体物料的消耗。以下操作选
项可以作为稳点床料的参考： 保持库存 飞灰复燃 添加床料
粉煤灰回注系统中连续回收袋收集固体部分（或静电除尘器）。一个回料系统，除了保持床料量、还可以提高燃烧效率。在一定程度上允许使用高效旋风分离器，但它确实增加了对回管的侵蚀，原因是它有较高的粉尘负荷。
石英砂床或类似的材料被添加，燃烧器可以保持床料量。这需要非常低的燃料如低灰、低硫煤或木材。
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8.5.5.2床质量
稳定的床料量和正确的床料尺寸，是循环流化床锅炉的特点并且是热传递至关重要的部分。在炉内颗粒的尺寸分布取决于以下参数：
床料粒度分布 吸附剂粒度分布 气固分离器分级效率
图8.11在一个大的循环流化床锅炉中不同分布的煤颗粒和固体。
图8.11，在一个大的工业设备中，燃料和吸附剂颗粒尺寸的典型分布以及通过加热的炉床和那些漏灰。
图8.12显示了粒度对床层密度轴向分布的影响。
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