第四節(jié)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算

1、第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算66第四章第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算循環(huán)流化床鍋爐爐膛中的傳熱是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，傳熱系數(shù)的計(jì)算精度直接影響了受熱面設(shè)計(jì)時(shí)的布置數(shù)量，從而影響鍋爐的實(shí)際出力、蒸汽參數(shù)和燃燒溫度。正確計(jì)算燃燒室受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一，也是區(qū)別于煤粉爐的重要方面。 隨著循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的日益成熟，有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐的爐膛傳熱計(jì)算思想和方法的研究也在迅速發(fā)展。許多著名的循環(huán)流化床制造公司和研究部門在此方面也做了大量的工作，有的已經(jīng)形成商業(yè)化產(chǎn)品使用的設(shè)計(jì)導(dǎo)則。但由于技術(shù)保密的原因，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有公開的可以用于工程使用的循環(huán)流

2、化床鍋爐爐膛傳熱計(jì)算方法，因此對(duì)它的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)踐意義。清華大學(xué)對(duì) CFB 鍋爐爐膛傳熱作了深入的研究，長(zhǎng)江動(dòng)力公司、華中理工大學(xué)、浙江大學(xué)等單位也對(duì) CFB 鍋爐爐膛中的傳熱過(guò)程進(jìn)行了有益的探索。根據(jù)已公開發(fā)表的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，考慮工程上的方便和可行，本章根椐清華大學(xué)提出的方法，進(jìn)一步分析整理，作為我們研究的基礎(chǔ)。為了了解 CFB 鍋爐傳熱計(jì)算發(fā)展過(guò)程，也參看了巴蘇的傳熱理論和計(jì)算方法，浙江大學(xué)和華中理工大學(xué)的傳熱計(jì)算與巴蘇的相近似。4.1 清華的傳熱理論及計(jì)算方法清華的傳熱理論及計(jì)算方法4.1.1 循環(huán)流化床傳熱分析循環(huán)流化床傳熱分析CFB 鍋爐與煤粉鍋爐的顯著不同是 CFB 鍋爐

3、中的物料(包括煤灰、脫硫添加劑等)濃度Cp大大高于煤粉爐，而且爐內(nèi)各處的濃度也不一樣，它對(duì)爐內(nèi)傳熱起著重要作用。為此首先需要計(jì)算出爐膛出口處的物料濃度 Cp，此處濃度可由外循環(huán)倍率求出。而爐膛不同高度的物料濃度則由內(nèi)循環(huán)流率決定，它沿爐膛高度是逐漸變化的，底部高、上部低。近壁區(qū)貼壁下降流的溫度比中心區(qū)溫度低的趨勢(shì)，使邊壁下降流減少了輻射換熱系數(shù)；水平截面方向上的橫向攪混形成良好的近壁區(qū)物料與中心區(qū)物料的質(zhì)交換，同時(shí)近壁區(qū)與中心區(qū)的對(duì)流和輻射的熱交換使截面方向的溫度趨于一致，綜合作用的結(jié)果近壁區(qū)物料向壁面的輻射加強(qiáng)，總輻射換熱系數(shù)明顯提高。在計(jì)算水冷壁、雙面水冷壁、屏式過(guò)熱器和屏式再熱器時(shí)需采用

4、不同的計(jì)算式。物料濃度 Cp對(duì)輻射傳熱和對(duì)流傳熱都有顯著影響。燃燒室的平均溫度是床對(duì)受熱面換熱系數(shù)的另一個(gè)重要影響因素。床溫的升高增加了煙氣輻射換熱并提高煙氣的導(dǎo)熱系數(shù)。雖然粒徑的減小會(huì)提高顆粒對(duì)受熱面的對(duì)流換熱系數(shù)，在循環(huán)流化床鍋爐條件下，燃燒室內(nèi)部的物料顆粒粒徑變化較小，在較小范圍內(nèi)的粒徑變化時(shí)換熱系數(shù)的變化不大，在進(jìn)行滿負(fù)荷傳熱計(jì)算時(shí)可以忽略，但在低負(fù)荷傳熱計(jì)算時(shí)，應(yīng)該考慮小的顆粒有提高傳熱系數(shù)的能力。爐內(nèi)受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸，如鰭片的凈寬度、厚度等，對(duì)平均換熱系數(shù)的影響也是非常明第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算67顯的。鰭片寬度對(duì)物料顆粒的團(tuán)聚產(chǎn)生影響；另一方面，寬度與擴(kuò)展受熱面的利用系

5、數(shù)有關(guān)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，可以歸納出循環(huán)流化床鍋爐燃燒室受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算方法。CFB 鍋爐爐膛受熱面的吸熱量按下式計(jì)算： (4-1)THKQ式中 Q傳熱量，W；K基于煙氣側(cè)總面積的傳熱系數(shù)，W/m2K；T溫差，K；H煙氣側(cè)總面積，m2。4.1.2 受熱面結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)傳熱的影響受熱面結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)傳熱的影響傳熱系數(shù) K 按式(4-2)計(jì)算，其中分母包括四部分熱阻：煙氣側(cè)熱阻；工質(zhì)側(cè)熱阻和b1 受熱面本身熱阻；以及附加熱阻as。ftf1HH1 (4-2)1aftfb111 sHHK式中 煙氣側(cè)向壁面總表面的名義換熱系數(shù)，W/m2K；b f工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)，W/m2K，可按蘇 1973 年熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)求取；

6、Ht煙氣側(cè)總面積，m2；Hf工質(zhì)側(cè)總面積，m2；as附加熱阻， m2K/W；1管子厚度，m；受熱面金屬導(dǎo)熱系數(shù)，W/m2K； (4-3)bsbb1 1) 1( P式中 P鰭片面積系數(shù)，；tfmHHP Hfin鰭片面積，m2；Ht受熱面外部面積，m2。第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算68圖圖 4-1 燒室受熱面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖燒室受熱面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 (4-4)dsdsHHP) 12(1tfms, d管子節(jié)距、外徑，m，見圖 4-1。鰭片利用系數(shù)， (4-5)hhth )(式中 與受熱面受熱情況、膜式壁鰭片結(jié)構(gòu)尺寸和材料等有關(guān)，可表示為 (4-6)1 ()(bsbhN式中 N受熱情況，單面受熱 N=1，雙面

7、受熱 N=2；h實(shí)際鰭片高度 圖 4-1 爐膛受熱面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 (4-7)2dsh鰭片厚度，m；s受熱面污染系數(shù)，取為 0.0005；h折算高度，m： (4-8)hh h”有效高度，m： (4-9)Nhh 根據(jù)實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，可得到鰭片寬度系數(shù)與結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系： (4-10)20.1659+0.3032+0.8608ssdd b煙氣側(cè)換熱系數(shù)，見式(4-15)：as附加熱阻，在計(jì)算耐火材料涂層受熱面時(shí)考慮： (4-11)aaasa受熱面耐火層厚度，m；第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算69a受熱面耐火層導(dǎo)熱系數(shù)，W/mK，按式(4-12)計(jì)算： (4-12)a10aTaa 式中 a0、a1系數(shù)；

8、耐火層平均溫度，K，按式(4-13)計(jì)算：aT (4-13)2/ )(wbaTTT式中 Tb煙氣側(cè)溫度，K；Tw受熱面壁面溫度，K，見式(4-17)：受熱面外內(nèi)面積比為 (4-14)12)2(2111ftdsHH式中 1管壁厚度，m；s管節(jié)距，m；鰭片厚度，m。4.1.3 CFB 鍋爐煙氣側(cè)換熱系數(shù)鍋爐煙氣側(cè)換熱系數(shù) b爐膛煙氣物料兩相混合物向壁面的換熱包括對(duì)流和輻射兩部分，按兩者的線性疊加，則有 (4-15)Crb式中 r輻射換熱系數(shù)，W/m2K，見式(4-16)：c對(duì)流換熱系數(shù)，W/m2K，見式(4-26)： (4-16)(2w2bwbrTTTT式中 Boltzmann 常數(shù)；Tw水冷壁管

9、壁溫度，按式(4-17)計(jì)算： (4-17)wfwTTT式中 Tf受熱面內(nèi)工質(zhì)溫度，K。水冷壁管壁內(nèi)外側(cè)溫差 (4-18)0 7finwbfff10000 7w.HT. NTTH式中 Tb煙氣側(cè)溫度，K；第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算70Tf受熱面內(nèi)工質(zhì)溫度，K；N受熱情況，1 或 2；w導(dǎo)熱影響系數(shù)，w=0.2+0.007 (4-19)式中 金屬導(dǎo)熱系數(shù)，W/m2K；壁面與煙氣側(cè)的系統(tǒng)黑度可寫作式(4-20)的形式： (4-20)1111wb式中 b煙氣側(cè)黑度，按式(4-21)計(jì)算：壁面黑度，一般為 0.50.8。w在氣固兩相中，煙氣側(cè)黑度包括顆粒黑度和煙氣黑度兩部分： (4-21)gp

10、gpb式中 p固體物料黑度，由式(4-22)計(jì)算： (4-22)BBB)1 (2)1 ()1 (pspspspspspsp式中 B系數(shù)，各向同性反射時(shí)為 0.5，漫反射顆粒為，本文中取為；2323物料表面平均黑度，與固體顆粒的濃度有關(guān)，可表示為ps (4-23)psp1 expBC C 式中 C常數(shù)；C為 0.10.2；Cp物料空間濃度，kg/m3。g煙氣黑度，由式(4-24)計(jì)算： (4-24)ggg1 expk s 煙氣輻射減弱系數(shù) k 可按下式簡(jiǎn)單計(jì)算： (4-25)2H Obg0 5520 112000.rTk.rs式中，煙氣中水蒸氣份額；OH2r煙氣中三原子氣體份額；r第四章 循環(huán)流

11、化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算710.00.51.01.52.02.03.04.05.06.07.0流化速度 m/s特征攜帶量圖圖 4-2 特征攜帶量特征攜帶量sg煙氣輻射厚度，近似為下降流厚度，m。對(duì)流換熱系數(shù)由煙氣對(duì)流和顆粒對(duì)流兩部分組成，即 (4-26)pcgcc式中 煙氣對(duì)流換熱系數(shù)，W/m2K，計(jì)算見式(4-27)；gc顆粒對(duì)流換熱系數(shù)，計(jì)算見式(4-28)。pc (4-27)7 . 0fgcgcvC 式中 煙氣對(duì)流系數(shù)，46J/m3K；gcCvf煙氣速度，m/s。 (4-28)0pc5 . 0fpcpc)(vC式中 vf煙氣速度，m/s，該項(xiàng)為顆粒對(duì)流強(qiáng)度與顆粒粒徑的直接修正；初始流態(tài)條件下

12、顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)，其值與顆粒的粒度、溫度、受熱面0pc布置有關(guān)；顆粒對(duì)流系數(shù)，按式(4-29)計(jì)算：pcC (4-29)1pcpcp1 expnCC C 式中 Cpc顆粒系數(shù)，0.010.02；Cp爐膛局部物料濃度，kg/m3；n1常數(shù)，0.851.25。根據(jù)第二章中上部快速床的分析，則受熱面所在位置的濃度與其高度位置密切相關(guān)，用于傳熱的平均濃度關(guān)聯(lián)到受熱面的平均高度，則雙面水冷壁、屏過(guò)、屏再局部物料濃度 Cp按式(4-30)計(jì)算：(4-30)ppltpzltppppz42exp2 8exp2 84 277CHHHC. CH 式中 Cpp實(shí)際溫度下爐膛出口處特征物料濃度，kg/m3；該數(shù)值

13、可以根據(jù)圖 4-2 選定，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)予以修正。Hlt爐膛總高度，m；Hpz雙面水冷壁屏再或屏第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算72過(guò)總高度，m。水冷壁物料濃度 Cp按式(4-31)計(jì)算： (4-31)pplth1ppplt1h42exp2 8exp2 84 277CHdhC. CHhd 式中 h1爐膛下部冷灰斗錐體計(jì)算高度(從布風(fēng)板算起)，m； dh梯形段上直段耐火層高度，m。4.1.4 按清華方法對(duì)一臺(tái)按清華方法對(duì)一臺(tái) 440 t/h 貧煤貧煤 CFB 鍋爐的計(jì)算鍋爐的計(jì)算用清華方法對(duì)按某國(guó)外引進(jìn)程序設(shè)計(jì)的鍋爐輸入數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析校核，以便了解影響傳熱的因素和影響關(guān)系。該爐為燃燒貧煤

14、的 440 t/h CFB 鍋爐，100%， 、50%負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果見表 4-1表 4-4。此外，按清華方法對(duì)一臺(tái) 440 t/h 無(wú)煙煤、440 t/h 煙煤、480 t/h 褐煤 CFB 鍋爐爐膛也進(jìn)行了同樣的傳熱計(jì)算，結(jié)果示于表 4-10。4.1.5 100%負(fù)荷全爐膛傳熱量計(jì)算結(jié)果的校核負(fù)荷全爐膛傳熱量計(jì)算結(jié)果的校核在上節(jié)中已經(jīng)求出水冷壁、雙面水冷壁、屏過(guò)、屏再四部分受熱面所吸收的熱量。其和應(yīng)等于鍋爐熱平衡計(jì)算中在爐內(nèi)的傳熱量。以新鄉(xiāng) 440 t/h 鍋爐主循環(huán)回路作為對(duì)象，熱平衡爐內(nèi)傳熱量 Q1： (4-32)100100(yxffk4643arnet,j1fhIIIQqqqqQBQ

15、 17.92111432565 .207631003 . 035 . 0100254926 .51105995. 0kJ/h830516501638250850MW4 .23136001000833051650其中 (4-33)0lkzflt0rkBk)(LIQ 18. 43 .34)06. 005. 0()1816. 4482)()(06. 005. 02 . 1 (21kJ/kg5 .20768 .1568.2060式中 Iff回料器及冷渣器反回風(fēng)帶入的熱量，kJ/kg；主循環(huán)回路出口(分離器出口)煙氣焓，煙溫 883 查溫焓表，當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)yxI =1.2 時(shí)，。 kJ/kg2 .11

16、1441816. 404.2665yx I第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算73Ifh離開主循環(huán)回路(分離器出口)的飛灰?guī)ё叩臒犰?，kJ/kg kJ/kg (4-34)arshfhfhfhfh4100100100100-100-AAIaCCq式中 fh 飛灰份額，%；Aar 燃料中灰份，%；Ash 加石灰石產(chǎn)生的灰份；Cfh 飛灰可燃物含量，%；(C) fh飛灰熱燴，kJ/kg。將具體數(shù)據(jù)代入式(3-34)后得： kJ/kgfh18 464 21001000 580592 17100100-15 100-2.97.I.爐膛傳熱計(jì)算中爐內(nèi)四種受熱面總的吸熱量為：129.29MW(水冷壁)+25.

17、59MW(水冷屏)+46.94MW(屏過(guò))+34.15MW(屏再)=235.97MW，該數(shù)值與爐內(nèi)熱平衡計(jì)算的傳熱量 232.66 MW 相差小于 1.5%，故可以結(jié)束計(jì)算。4.1.6 低負(fù)荷傳熱計(jì)算低負(fù)荷傳熱計(jì)算一般的，煤粉爐當(dāng)處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，相對(duì)于正常負(fù)荷時(shí)，爐膛中的水冷壁受熱面顯得過(guò)大，導(dǎo)致爐內(nèi)溫度水平大大降低，爐膛出口溫度也下降。為了維持低負(fù)荷時(shí)汽溫仍保持在額定范圍內(nèi)，在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)，除了額定工況的計(jì)算外，還必須進(jìn)行 70%、50%負(fù)荷的計(jì)算，這時(shí)一般要大大增加過(guò)熱器及再熱器受熱面，以保證低負(fù)荷時(shí)溫壓大大降低的情況下仍能達(dá)到汽溫的要求。但對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐，低負(fù)荷時(shí)，煙氣流速減小，煙氣

18、攜帶固體的能力下降，可使理論燃燒溫度上升(參照下一節(jié))，從而可以彌補(bǔ)由于在低負(fù)荷時(shí)相對(duì)于正常負(fù)荷時(shí)過(guò)大的水冷壁受熱面而造成的煙氣過(guò)度冷卻。同時(shí)，也可以降低水冷壁的傳熱系數(shù)，使?fàn)t膛出口溫度較少變化，從而維持過(guò)熱汽溫達(dá)到額定值。低負(fù)荷傳熱計(jì)算一般進(jìn)行 75%和 50%額定負(fù)荷計(jì)算。下面討論幾個(gè)工況參數(shù)的變化情況。(1) 床層溫度和爐膛出口溫度cclt 100%負(fù)荷時(shí)由于內(nèi)外物料循環(huán)流量較高，爐膛上下乃至于整個(gè)主循環(huán)回路的溫度基本一致。但低負(fù)荷時(shí)爐內(nèi)，物料循環(huán)流率顯著降低，趨向于鼓泡床，故床層溫度顯著高于爐膛出口溫度。這時(shí)為了求得床層溫度，就得進(jìn)行分段計(jì)算，進(jìn)行密相區(qū)傳熱計(jì)算。而為了求得爐膛出口溫度

19、仍可以進(jìn)行全爐膛計(jì)算。第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算74(2) 密相區(qū)燃燒率為了進(jìn)行分段計(jì)算，就需要知道密相區(qū)的燃燒率、上升和下降的物料量和物料溫度。經(jīng)分析，低負(fù)荷時(shí)燃燒工況向鼓泡床轉(zhuǎn)化，故燃燒率a應(yīng)大于正常運(yùn)行時(shí)的m。以 100 MWe級(jí) CFB 鍋爐為例，正常運(yùn)行時(shí)取m0.47，低負(fù)荷時(shí)取a0.6。(3) 上升與下降循環(huán)物料的溫差考慮循環(huán)物料量降低，故上升與下降物料的溫差也應(yīng)減小，取為 3。(4) 煙氣速度 u0煙氣速度受煤耗量 Bj和煙氣體積(由于增加，體積增加)和煙氣溫度 Qpj的影響，一般低負(fù)荷時(shí)煙氣速度下降。以 100 MWe 機(jī)組為例，100%負(fù)荷時(shí) u0=5.68 m/s；

20、75%負(fù)荷時(shí)u0=3.81 m/s；50%負(fù)荷時(shí) u0=3.18 m/s。(5) 上升的循環(huán)物料量由于負(fù)荷降低，分離器效率降低，故循環(huán)物料量也相應(yīng)比滿負(fù)荷時(shí)要降低。降低多少可以通過(guò)校核計(jì)算求知。就是說(shuō)，根據(jù)鍋爐說(shuō)明書給出低負(fù)荷時(shí)的床溫cc或根據(jù)實(shí)際運(yùn)行時(shí)測(cè)出的床溫來(lái)反求循環(huán)物料量。至于下降和上升的循環(huán)物料量比 m 也只能通過(guò)校核計(jì)算求得。從 50%負(fù)荷實(shí)際計(jì)算看出密相區(qū)燃燒率變化對(duì)物料濃度影響不大，而改變下降與上升的物料量比 m 值則對(duì)物料濃度影響很敏感。m 減少，則物料濃度 Cp減小很多。物料濃度除按上述校核計(jì)算求取外，可按式(4-35)計(jì)算。 (4-35)0sp83. 2uGC Gs可由資

21、料根據(jù)煙氣速度求取，例如圖 5-2。假定煙氣速度為 3.18 m/s，則 Gs7，則 kg/m3。23. 618. 3783. 2pC(6) 分離器分離效率低負(fù)荷時(shí)由于煙氣量減少，則分離器進(jìn)口煙氣速度降低，因而使分離器效率降低，從而導(dǎo)致循環(huán)量 GLC和物料濃度 Cp減少。(7) 煙氣輻射層厚度 s煙氣輻射層厚度 sg隨著負(fù)荷的下降而下降，可參照資料計(jì)算，但它對(duì)傳熱影響不是很大。以 440 t/h 鍋爐為例所進(jìn)行的 50%負(fù)荷全爐膛計(jì)算結(jié)果見表 4-1表 4-4。其中 4 種受熱面總計(jì)傳熱量為 55.36+13.02+24.78+18.80=111.96 MW；而根據(jù)熱平衡計(jì)算爐內(nèi)傳熱量為 11

22、9.55 MW，誤差為 6%。表 4-5 為相關(guān)的 440 t/h 鍋爐 50%負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果。第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算75由于床層溫度是可控制量，因此計(jì)算中通常假定某個(gè)低于滿負(fù)荷的溫度作為計(jì)算依據(jù)。以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行爐膛傳熱計(jì)算，得到爐膛出口煙氣溫度。為便于計(jì)算，在積累了大量經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，低負(fù)荷計(jì)算可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定床底溫度，第五章表 5-11 給出了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)結(jié)果，是可以用于設(shè)計(jì)計(jì)算的。表表 4-1 某某 440t/h CFB 鍋爐鍋爐 100% 、50%負(fù)荷全爐膛水冷壁傳熱計(jì)算負(fù)荷全爐膛水冷壁傳熱計(jì)算項(xiàng) 目符號(hào)單位100%負(fù)荷50%負(fù)荷煙氣速度Vfm/s5.683.18床側(cè)溫度

23、TbK11851012受熱面內(nèi)工質(zhì)溫度TfK613613管節(jié)距Sjm0.090.09管外徑dm0.060.06鰭片厚度m0.0060.006管壁厚1m0.00650.0065物料濃度CPPkg/m31.720.73爐膛總高度Hltm39.4139.41爐膛下部計(jì)算高度Hpgm5.55.5梯形段上直段耐火層高度Hnhm0.450.45局部物料空間濃度Cpkg/m322.469.56顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)0cpW/m2K100100煙氣中水蒸汽份額rH2O%0.0640.064煙氣中三原子氣體份額r%0.150.15煙氣側(cè)水冷壁總面積Htm212031203工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)fW/m2K15000150

24、00實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行系數(shù)*Xiu10.211受熱面受熱情況N單面 1、雙面 211煙氣輻射厚度Sm0.20.1壁面黑度w0.80.8受熱面金屬導(dǎo)熱系數(shù)W/m2K40.3940.39受熱面壁面污染系數(shù)sm2K/W0.00050.0005受熱面耐火層厚度am100100涂層水冷壁面積m2360.7360.7常數(shù)B1/22/32/32/3Boltzmann 常數(shù)W/m2K45.67E-085.67E-08第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算76煙氣對(duì)流系數(shù)*Cgc55鰭片寬度系數(shù)*0.9423250.942325耐火材料系數(shù) Aa02.52.5耐火材料系數(shù) Ba10.000250.00025續(xù)表續(xù)表 4-

25、1 某某 440t/h CFB 鍋爐鍋爐 100%、50%負(fù)荷全爐膛水冷壁傳熱計(jì)算負(fù)荷全爐膛水冷壁傳熱計(jì)算項(xiàng) 目符 號(hào)單 位100%負(fù)荷50%負(fù)荷顆粒對(duì)流系數(shù)pcC0.236 0.108 顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)pcW/m2K56.306 19.325 煙氣對(duì)流換熱系數(shù)gcW/m2K16.866 11.237 對(duì)流換熱系數(shù)cW/m2K73.172 30.563 煙氣輻射減弱系數(shù)k0.08656 0.15146 物料表面平均黑度ps0.74161 0.53498 固體物料黑度p0.90490 0.80993 煙氣黑度g0.01716 0.01503 床層黑度b0.90653 0.81279 系統(tǒng)黑度

26、0.73904 0.67553 受熱面管壁溫差TwK13.767 9.604 管外壁溫度TwK626.767 622.604 輻射換熱系數(shù)rW/m2K136.432 88.390 換熱系數(shù)bW/m2K209.604 118.953 鰭片高度hm0.01500 0.01500 折算高度*hm0.01592 0.01592 有效高度*h”m0.01592 0.01592 鰭片厚度系數(shù)*v0.04333 0.04333 折算厚度*0.00026 0.00026 參數(shù)4.05466 3.11917 鰭片利用系數(shù)0.99861 0.99918 鰭片面積比(P)Hfin/Ht0.25370 0.25370

27、 名義床側(cè)換熱系數(shù)b W/m2K189.654 112.252 受熱面內(nèi)外面積比Ht/Hf1.602 1.602 壁面平均溫度*Tw_K619.884 617.802 受熱面內(nèi)外溫差*TK572.000 399.000 受熱面耐火層平均溫度*Ta_K905.884 817.302 受熱面耐火層導(dǎo)熱系數(shù)*aW/m2K2.657 2.635 附加熱阻as0.03814 0.03845 第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算77傳熱系數(shù)KW/m2K180.490 108.977 光管水冷壁受熱面吸熱量QggMW124.20 52.31 涂層水冷壁傳熱系數(shù)KW/m2K23.157 21.218 涂層水冷壁

28、吸熱量QtcMW4.778 3.054 水冷壁受熱面總吸熱量QMW128.976 55.362 表表 4-2 某某 440t/h CFB 鍋爐鍋爐 100%、 50% 負(fù)荷雙面水冷壁全爐膛傳熱計(jì)算負(fù)荷雙面水冷壁全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng) 目單 位符 號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷煙氣速度Vfm/s5.683.18床側(cè)溫度TbK11851058受熱面內(nèi)工質(zhì)溫度TfK613613管節(jié)距Sjm0.07270.0727管外徑dm0.060.06鰭片厚度m0.0060.006管壁厚1m0.00650.0065物料濃度CPPkg/m31.720.73爐膛總高度Hltm39.4139.41雙面水冷壁總高度Hssm2727局

29、部物料空間濃度Cpkg/m314.7376.272顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)0cpW/m2K100100煙氣中水蒸汽份額rH2O%0.0640.064煙氣中三原子氣體份額r%0.150.15煙氣側(cè)水冷壁總面積Htm2260260工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)fW/m2K1500015000實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行系數(shù)*Xiu10.211受熱面受熱情況N單面 1、雙面 222煙氣輻射厚度Sm0.80.4壁面黑度w0.50.80.80.8受熱面金屬導(dǎo)熱系數(shù)W/m2K40.3940.39受熱面壁面污染系數(shù)sm2K/W0.00050.0005受熱面耐火層厚度am100100涂層水冷壁面積m214.814.8常數(shù)B1/22/30.50.

30、5第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算78Boltzmann 常數(shù)W/m2K45.67E-085.67E-08鰭片寬度系數(shù)*0.980.98耐火材料系數(shù) Aa02.52.5耐火材料系數(shù) Ba10.000250.00025煙氣對(duì)流系數(shù)*gcCW/m2K，4555續(xù)表續(xù)表 4-2 某某 440t/h CFB 鍋爐鍋爐 100%、50%負(fù)荷雙面水冷壁全爐膛傳熱計(jì)算負(fù)荷雙面水冷壁全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng) 目單 位符 號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷顆粒對(duì)流系數(shù)pcC0.162 0.072 顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)pcW/m2K38.630 12.929 煙氣對(duì)流換熱系數(shù)gcW/m2K16.866 11.237 對(duì)流換熱系數(shù)

31、cW/m2K55.496 24.166 煙氣輻射減弱系數(shù)k0.04022 0.06867 物料表面平均黑度ps0.64007 0.43907 固體物料黑度p0.86103 0.75637 煙氣黑度g0.03167 0.02710 床層黑度b0.86543 0.76297 系統(tǒng)黑度0.71150 0.64075 受熱面管壁溫差TwK13.878 10.797 管外壁溫度TwK626.878 623.797 輻射換熱系數(shù)rW/m2K131.365 92.170 換熱系數(shù)bW/m2K186.861 116.336 鰭片高度hm0.00635 0.00635 折算高度*hm0.00645 0.0064

32、5 有效高度*h”m0.00456 0.00456 鰭片厚度系數(shù)*v0.20472 0.20472 折算厚度*0.00123 0.00123 參數(shù)4.17350 3.34746 鰭片利用系數(shù)0.99988 0.99992 鰭片面積比(P)Hfin/Ht0.12581 0.12581 名義床側(cè)換熱系數(shù)b W/m2K170.892 109.940 受熱面內(nèi)外面積比Ht/Hf1.367 1.367 壁面平均溫度*Tw_K619.939 618.398 受熱面內(nèi)外溫差*TK572.000 445.000 受熱面耐火層平均溫度*Ta_K905.939 840.898 受熱面耐火層導(dǎo)熱系數(shù)*aW/m2K1

33、25.350 112.650 第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算79附加熱阻as0.00130 0.00139 傳熱系數(shù)KW/m2K163.834 106.975 受熱面吸熱量QggMW24.37 12.38 涂層雙面水冷壁傳熱系數(shù)KW/m2K144.896 97.697 涂層雙面水冷壁吸熱量QtcMW1.227 0.643 雙面水冷壁總吸熱量QMW25.592 13.020 表表 4-3 某某 440t/h CFB 鍋爐鍋爐 100%、50%負(fù)荷負(fù)荷 屏過(guò)全爐膛傳熱計(jì)算屏過(guò)全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng) 目單 位符 號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷煙氣速度Vfm/s5.683.18床側(cè)溫度TbK11651058受

34、熱面內(nèi)工質(zhì)溫度TfK719721管節(jié)距Sjm0.07270.0727管外徑dm0.0510.051鰭片厚度m0.0060.006管壁厚1m0.00550.0055物料濃度CPPkg/m31.720.73爐膛總高度Hltm39.4139.41雙面水冷壁總高度Hssm2222局部物料空間濃度Cpkg/m311.7454.999顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)0cpW/m2K100100煙氣中水蒸汽份額rH2O%0.0640.064煙氣中三原子氣體份額r%0.150.15煙氣側(cè)總面積Htm2568.3568.3工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)fW/m2K38502555實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行系數(shù)*Xiu10.211受熱面受熱情況N單面 1

35、、雙面 222煙氣輻射厚度Sm0.80.4壁面黑度w0.50.80.80.8受熱面金屬導(dǎo)熱系數(shù)W/m2K3232受熱面壁面污染系數(shù)sm2K/W0.00030.0003受熱面耐火層厚度am100100涂層水冷壁面積m252.6852.68第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算80耐火材料系數(shù) Aa02.52.5耐火材料系數(shù) Ba10.000250.00025常數(shù)B1/22/30.50.5Boltzmann 常數(shù)W/m2K45.67E-085.67E-08鰭片寬度系數(shù)*0.960.96煙氣對(duì)流系數(shù)*gcCW/m2K，4555續(xù)表續(xù)表 4-3 某某 440t/h CFB 鍋爐鍋爐 100%、50%負(fù)荷屏

36、過(guò)全爐膛傳熱計(jì)算負(fù)荷屏過(guò)全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng) 目單 位符 號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷顆粒對(duì)流系數(shù)pcC0.131 0.058 顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)pcW/m2K31.331 10.382 煙氣對(duì)流換熱系數(shù)gcW/m2K16.866 11.237 對(duì)流換熱系數(shù)cW/m2K48.197 21.620 煙氣輻射減弱系數(shù)k0.04121 0.06867 物料表面平均黑度ps0.58455 0.39164 固體物料黑度p0.83487 0.72662 煙氣黑度g0.03243 0.02710 床層黑度b0.84023 0.73403 系統(tǒng)黑度0.69437 0.62022 受熱面管壁溫差TwK70.183 7

37、9.909 管外壁溫度TwK789.183 800.909 輻射換熱系數(shù)rW/m2K152.340 115.106 換熱系數(shù)bW/m2K200.537 136.726 鰭片高度hm0.01085 0.01085 折算高度*hm0.01135 0.01135 有效高度*h”m0.00803 0.00803 鰭片厚度系數(shù)*v0.10138 0.10138 折算厚度*0.00061 0.00061 參數(shù)5.76203 4.80132 鰭片利用系數(shù)0.99929 0.99951 鰭片面積比(P)Hfin/Ht0.22649 0.22649 名義床側(cè)換熱系數(shù)b W/m2K189.126 131.324

38、受熱面內(nèi)外面積比Ht/Hf1.525 1.525 壁面平均溫度*Tw_K754.092 760.955 受熱面內(nèi)外溫差*TK446.000 337.000 受熱面耐火層平均溫度*Ta_K977.092 929.455 第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算81受熱面耐火層導(dǎo)熱系數(shù)*aW/m2K133.950 123.450 附加熱阻as0.00105 0.00111 傳熱系數(shù)KW/m2K170.782 119.283 光管受熱面吸熱量QggMW43.29 22.84 爐膛涂層屏過(guò)傳熱系數(shù)KW/m2K151.470 108.773 涂層屏過(guò)吸熱量QtcMW3.559 1.931 屏過(guò)總吸熱量QMW4

39、6.846 24.776 表表 4-4 某某 440t/h CFB 鍋爐鍋爐 100%、 50%負(fù)荷屏再全爐膛傳熱計(jì)算負(fù)荷屏再全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng) 目單 位符 號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷煙氣速度Vfm/s5.683.18床側(cè)溫度TbK11651058受熱面內(nèi)工質(zhì)溫度TfK748738管節(jié)距Sjm0.070.07管外徑dm0.0570.057鰭片厚度m0.0060.006管壁厚1m0.0050.005物料濃度CPPkg/m31.720.73爐膛總高度Hltm39.439.4屏再總高度Hpzm2222局部物料空間濃度Cpkg/m311.7525.001顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)0cpW/m2K100100煙氣

40、中水蒸汽份額rH2O%0.0640.064煙氣中三原子氣體份額r%0.150.15煙氣側(cè)總面積Htm2444.5444.5工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)fW/m2K1303895實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行系數(shù)*Xiu10.211受熱面受熱情況N單面 1、雙面 222煙氣輻射厚度Sm0.820.4壁面黑度w0.50.80.80.8受熱面金屬導(dǎo)熱系數(shù)W/m2K23.523.5受熱面壁面污染系數(shù)sm2K/W0.00030.0003受熱面耐火層厚度am100100第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算82涂層水冷壁面積m239.539.5耐火材料系數(shù) Aa02.52.5耐火材料系數(shù) Ba10.000250.00025常數(shù)B1/22/3

41、0.50.5Boltzmann 常數(shù)W/m2K45.67E-085.67E-08鰭片寬度系數(shù)*0.90.9煙氣對(duì)流系數(shù)*Cgc55續(xù)表續(xù)表 4-4 某某 440t/h CFB 鍋爐鍋爐 100%、50%負(fù)荷屏再全爐膛傳熱計(jì)算負(fù)荷屏再全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng) 目單 位符 號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷顆粒對(duì)流系數(shù)pcC0.1320.058顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)pcW/m2K31.34710.388煙氣對(duì)流換熱系數(shù)gcW/m2K16.86611.237對(duì)流換熱系數(shù)cW/m2K48.21321.625煙氣輻射減弱系數(shù)k0.040630.06867物料表面平均黑度ps0.584690.39175固體物料黑度p0.83

42、4940.72669煙氣黑度g0.032760.02710床層黑度b0.840350.73410系統(tǒng)黑度0.694450.62027受熱面管壁溫差TwK175.237195.776管外壁溫度TwK923.237933.776輻射換熱系數(shù)rW/m2K181.684139.489換熱系數(shù)bW/m2K229.897161.114鰭片高度hm0.006500.00650折算高度*hm0.006610.00661有效高度*h”m0.004680.00468鰭片厚度系數(shù)*v0.153850.15385折算厚度*0.000920.00092參數(shù)6.175115.22008鰭片利用系數(shù)0.999720.999

43、80鰭片面積比(P)Hfin/Ht0.134670.13467名義床側(cè)換熱系數(shù)b W/m2K215.056153.681受熱面內(nèi)外面積比Ht/Hf1.3081.308壁面平均溫度*Tw_K835.618835.888受熱面內(nèi)外溫差*TK417.000320.000第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算83受熱面耐火層平均溫度*Ta_K1044.118995.888受熱面耐火層導(dǎo)熱系數(shù)*aW/m2K136.850125.150附加熱阻as0.001030.00110傳熱系數(shù)KW/m2K170.467122.239光管受熱面吸熱量QggMW31.6017.39爐膛涂層屏再傳熱系數(shù)KW/m2K151.5

44、85111.362涂層屏再吸熱量QtcMW2.4971.408屏再總吸熱量QMW34.09418.795表表 4-5 440 t/h 鍋爐鍋爐 50%負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果名 稱符號(hào)單位數(shù)據(jù)碳Car%66.1氫Har%2.77氧Oar%3.67氮Nar%1.14硫Sar%0.51灰Aar%18.46水Mar%7.35爐膛出口過(guò)?？諝庀禂?shù)1.6灰中 CaCO3含量3CaCO%70灰中 MgCO3含量3MgCO%2.15灰中 H2O 含量H2O%0.15灰中雜質(zhì)含量雜質(zhì)%27.7脫硫率S%90石灰石耗量Bshkg/s0.31實(shí)際煤耗量Bkg/s7.098計(jì)算煤耗量Bj6.85一次

45、風(fēng)率10.50密相區(qū)燃燒率0.47爐膛溫度785.00煙氣平均溫度pjK1058.00理論空氣量V0Nm3/kg6.513理論含水量VH2ONm3/kg0.507理論含氮量VN2Nm3/kg5.154三原子氣體含量VRO2Nm3/kg1.24煙氣體積VyNm3/kg10.87爐膛深度am7爐膛寬度bm13.16第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算84布風(fēng)板截面深度abm3.53布風(fēng)板截面寬度bbm13.16可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失q3%0.5可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失q3ft1固體未完全燃燒熱損失q4%2.97稀相區(qū)空截面煙氣速度uym/s3.18截面熱負(fù)荷qf1.99密相區(qū)空截面煙氣速度()uy

46、mm/s2.88密相區(qū)空截面空氣速度ukm2.97分離器入口截面寬度a2m5.45續(xù)表續(xù)表 4-5 440 t/h 鍋爐鍋爐 50%負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果名 稱符號(hào)數(shù)據(jù)單位分離器入口截面深度b22.85m分離器個(gè)數(shù)Gfl2個(gè)分離器入口煙氣速度uf19.34m/s分離效率99.3%飛灰份額afh0.501燃料份額Aar18.46%飛灰可燃物Cfh15%固體未完全燃燒損失q42.97%石灰石耗量(說(shuō)明書給出)Bsh0.31kg/s實(shí)際煤耗量B7.098kg/s循環(huán)倍率R17.17煙氣量Gy13.27kg/kg飛灰攜帶率Msh1.58kg/kg煙氣溫度Ty785脫硫率S0.9%含硫

47、量Sar0.0051%脫硫后產(chǎn)生的硫酸鈣MCaSO40.02kg/kg 煤鈣硫比Ks2石灰石耗量(用公式計(jì)算得)Bsh0.045kg/kg硫酸鈣在石灰石中份額CaCO30.7%硫酸鎂在石灰石中份額MgCO30.022%其它雜質(zhì)Msh0.279kg/kg未反應(yīng) CaO 及其它雜質(zhì)MCaO0.010kg/kg石灰石反應(yīng)產(chǎn)生的灰量Ash0.030kg/kg標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)物料濃度Pcn2.11kg/Nm3第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算85物料濃度Pc0.54kg/m3停留時(shí)間計(jì)算(440 t/h 鍋爐)爐膛深度a6.68m爐膛寬度b13.16m錐體高度h96m錐體角16稀相區(qū)高度h239.7m煙氣速度u

48、03.18m/s煙氣停留時(shí)間11.98s氣體未完全燃燒損失q3%0.5續(xù)表續(xù)表 4-5 440 t/h 鍋爐鍋爐 50%負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果名 稱符號(hào)單位數(shù)據(jù)灰渣熱損失q6%0.3熱空氣溫度199理論熱空氣焓IrkkJ/kg1721理論冷空氣焓IlkkJ/kg143.4爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)-1.6空預(yù)器出口過(guò)量空氣系數(shù)k”-1.49爐膛漏風(fēng)系數(shù)lt-0.05制粉系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù)zf-0.06一次風(fēng)率10.499二次風(fēng)率2%0.44回料器出口風(fēng)溫hl739冷渣器出口風(fēng)溫lz130回料器出口風(fēng)焓IhlkJ/kg1037冷渣器出口風(fēng)焓IlzkJ/kg172.3回料器熱風(fēng)份額%0.02

49、3冷渣器熱風(fēng)份額%0.06回料器熱風(fēng)帶入熱量Ih1kJ/kg155.34冷渣器熱風(fēng)帶入熱量IlzkJ/kg67.33計(jì)算煤耗量Bjkg/h24645.6出口煙氣溫度739出口煙氣焓IyqkJ/h10380熱空氣焓QrkkJ/kg2426.2爐膛內(nèi)放熱量(kJ/h)QltkJ/h430384655爐膛內(nèi)放熱量(MW)QltMW119.55第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算864.1.7 CFB 鍋爐理論燃燒溫度計(jì)算鍋爐理論燃燒溫度計(jì)算以某 440 t/h 鍋爐為例計(jì)算。每 1 kg 煤的爐內(nèi)放熱量 Q (4-36)hk4arnet,100100IQqQQ式中 kJ/kg ；25500arnet,

50、QQk空氣帶入的熱量，Qk =2706 kJ/kg；每 1 kg 燃料帶入的循環(huán)灰焓，kJ/kg。hI如循環(huán)倍率為 R = 24，從分離器返回的灰溫度取為 900?；业撵试?900 時(shí)為h)(C812 kJ/kg。故 kJ/kg。1948881224)(hhCRI則 kJ/kg。46293194882070100310025500Q為求煙氣焓和煙氣中的灰焓，必須先假定理論燃燒溫度。若理論燃燒溫度為 1200?；业撵试?1200 時(shí)為 1261 kJ/kgh)(C煙氣焓= (4-37)(hhyahhyCmCVTCTmCTV由熱平衡計(jì)算可知每 1 kg 燃料的煙氣質(zhì)量為 kg/kg。04.1119

51、6.1467.156每 1 kg 煙氣所占 Nm3是，748. 03366. 11由此每 1 kg 燃料的煙氣體積 Vy為 11.040.748=8.23 Nm3/kg。1200 時(shí)的煙氣焓取為 kJ/ Nm3。1900)(YQC令式(4-31b)與式(4-31a)相等，則 。121025.384629312001261241200190023. 846293100100hhyyhk4arnet,aCmCVIQqQT當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)熱風(fēng)溫度降低，熱焓降低到 1114，另外，循環(huán)灰量減少，當(dāng)變?yōu)楣呐荽矔r(shí)假定減少到 0，假定此時(shí)的理論燃燒溫度為 1800。煙氣焓在 1800 時(shí)為 2990 h)(Ck

52、J/kg， ，則此時(shí)的Ta按下式計(jì)算：。18877 .13258491800299023. 8111497. 025500100100yyk4arnet,aCVQqQT第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算87可見當(dāng) CFB 鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，理論燃燒溫度升高，由大約 1210升高到 1887。這是CFB 鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃的基礎(chǔ)。4.1.8 考慮分離器后燃時(shí)的傳熱計(jì)算考慮分離器后燃時(shí)的傳熱計(jì)算飛灰可燃物有時(shí)到分離器后繼續(xù)燃燒，特別是對(duì)于貧煤，在絕熱分離器內(nèi)繼續(xù)燃燒，使出口煙氣溫度較進(jìn)口煙溫升高 3070。如果在傳熱計(jì)算時(shí)不考慮這種現(xiàn)象將會(huì)給運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重后果。如前一章所述，在如下條件下，會(huì)出現(xiàn)后然現(xiàn)象：

53、燃料在爐膛出口前由于燃料品質(zhì)、顆粒度、爐膛溫度和停留時(shí)間影響，未能完全燃燒，而到絕熱分離器內(nèi)又具備繼續(xù)燃燒的條件；對(duì)于極低揮發(fā)份的無(wú)煙煤，Vdaf68%，一種觀點(diǎn)認(rèn)為，雖然在分離器內(nèi)有停留時(shí)間，但是由于溫度不夠高、顆粒度偏大，可能不再燃燒而排出，成為飛灰可燃物；但另一種觀點(diǎn)認(rèn)為后燃現(xiàn)象可能更嚴(yán)重，見圖 4-3。 “后燃”現(xiàn)象特別表現(xiàn)在物料粒度 d0.1mm 所占份額較大時(shí)發(fā)生，如果小于 0.1mm 的顆粒份額不是很大，則“后燃”的影響就很小；對(duì)于后燃問(wèn)題，采用冷卻式分離器，可以使后燃釋放的熱量得到及時(shí)吸收，使循環(huán)物料的溫度得到有效控制。為便于考慮后燃進(jìn)行設(shè)計(jì)，可將主循環(huán)回路作為計(jì)算對(duì)象，以分離

54、器出口的煙溫 fL代替爐膛出口的煙溫 L進(jìn)行熱平衡，(即是修正出口煙氣焓”yx和飛灰焓)，這時(shí)爐膛出口煙氣帶走的熱焓增大，飛灰焓也增大，而傳給爐膛內(nèi)受熱面的熱量則相對(duì)減少。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)，正常運(yùn)行條件下，在給煤粒度分布滿足圖 5-30圖 5-38 時(shí)，采用絕熱分離器的鍋爐，分離器中的溫升可按圖 4-3 確定。即爐膛中受熱面的傳熱按著的爐膛溫度進(jìn)行計(jì)算，而分離器出口帶走的熱量，按著圖 4-3 考慮，其中，分離器溫升tt = P tP (4-38)式中，tP根據(jù)煤種按圖 4-3(a)查取。P修正系數(shù)，按圖 4-3(b)查取。若采用冷卻式分離器，則分離器出口的溫度可能略有下降，一般在22oC。進(jìn)

55、入尾部對(duì)流豎井的煙溫應(yīng)改為考慮后燃的分離器出口煙溫 fL，為了平衡尾部的吸熱量應(yīng)減少對(duì)流過(guò)熱器及再熱器的面積，并增加省煤器的面積，以防排煙溫度升高。第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算88-250255075100015304560燃料揮發(fā)份含量 Vdaf %分離器溫升 tP oC石油焦無(wú)煙煤貧煤煙煤褐煤其他燃料00.250.50.7513045607590負(fù)荷率 %修正系數(shù) P -(a) (b)圖圖 4-3 絕熱分離器溫升絕熱分離器溫升由于目前除中國(guó)外，大部分 CFB 以燃燒褐煤為多，后然現(xiàn)象非常弱。但是燃燒揮發(fā)份相對(duì)較低燃料時(shí)，若沒(méi)有考慮后燃，則勢(shì)必導(dǎo)致尾部對(duì)流受熱面的超溫，排煙溫度偏高。為

56、解決超溫問(wèn)題，同時(shí)維持排煙溫度不再提高，人們?cè)噲D減少布置爐膛上部的再熱器或過(guò)熱器的受熱面積。但是，僅僅通過(guò)改變爐膛中的再熱器及過(guò)熱器受熱面積，則將導(dǎo)致主循環(huán)回路吸熱量下降，溫度上升，抵消了吸熱量下降的趨勢(shì)，效果不明顯。這在濟(jì)寧運(yùn)河、新鄉(xiāng)、開封、淄博等幾個(gè)電廠的實(shí)踐中得到驗(yàn)證。可見，由于進(jìn)入尾部煙道的煙氣溫度偏高、傳熱溫壓偏大，對(duì)流受熱面的吸熱量大大超過(guò)設(shè)計(jì)值，所以減少對(duì)流再熱受熱面和過(guò)熱受熱面，才能夠把再熱器噴水量和過(guò)熱器噴水量減下來(lái)，同時(shí)增加省煤器受熱面積，有助于調(diào)整蒸發(fā)受熱面與過(guò)熱、再熱受熱面吸熱比例的失調(diào)，還可把排煙溫度降下來(lái)。4.2 巴蘇的傳熱理論及計(jì)算方法巴蘇的傳熱理論及計(jì)算方法發(fā)展

57、快速床中床對(duì)壁面的傳熱模型的主要困難，是由于對(duì)快速床流體特性的了解不夠，不過(guò)，普遍認(rèn)為熱量傳導(dǎo)給由沿壁面下滑的固體顆粒不穩(wěn)定薄層，從而形成熱力邊界層，對(duì)于 12 MWe的鍋爐，該邊界層厚度為 100 mm，鍋爐容量越大，邊界層也越厚，分析靠近壁面氣固兩相的質(zhì)量、動(dòng)量和能量平衡情況，可以得到床向壁面?zhèn)鳠岬脑敿?xì)情況，該過(guò)程的分析是比較復(fù)雜的。P. Basu 與 Subbarao 發(fā)展的顆粒團(tuán)交替模型，與上述熱力邊界層模型相比就顯得比較簡(jiǎn)單。盡管該模型比較粗糙，但用它來(lái)解釋許多快速床中所觀察到的傳熱現(xiàn)象卻十分有效?？焖俅仓邪ê稚⒐腆w顆粒(固體顆粒分散相)的連續(xù)上升氣相和相對(duì)密的顆粒團(tuán)兩部分。顆粒

58、團(tuán)與固體顆粒分散相交替地與床壁面接觸，假定c是被顆粒團(tuán)覆蓋的壁面面積的平均百分率，用 hconv表示對(duì)流傳熱系數(shù)，hr表示輻射傳熱系數(shù)，則壁面的時(shí)均傳熱系數(shù)可表示為 hconv與 hr之和，即：第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算89h=hconv+hr=c(hc+hcr)+(1-c)(hd+hdr) (4-39)式中 hc顆粒團(tuán)與的對(duì)流傳熱系數(shù)；hdr固體顆粒分散相的輻射傳熱系數(shù)；hc顆粒團(tuán)的對(duì)流傳熱系數(shù)；hdr固體顆粒分散相的輻射傳熱系數(shù)。在任何時(shí)刻，循環(huán)流化床鍋爐的壁面一部分被顆粒團(tuán)所覆蓋，其余部分則暴露在固體顆粒分散相中，顆粒團(tuán)覆蓋壁面，其時(shí)間平均覆蓋率c可由下式計(jì)算： (4-40)5

59、. 0)1 (1cwcYK式中 K=0.5；w壁面的空隙率；c顆粒團(tuán)中的空隙率；Y固體顆粒分散相中固體顆粒的百分比。固體顆粒的局部百分率從床中心向壁面不斷增加，在壁面處其值最大。人們發(fā)現(xiàn)，徑向空隙率的分布僅與徑向無(wú)量綱距離(r/R)和截面空隙率的平均值有關(guān)，由此可得壁面空隙率的經(jīng)驗(yàn)公式為(R)=w=3.811。下面討論輻射與對(duì)流傳熱。4.2.1 對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱包括顆粒團(tuán)與顆粒分散相的對(duì)流傳熱兩部分。hconv=chc+(1-c)hd (4-41)(1) 顆粒團(tuán)對(duì)流傳熱 hc顆粒團(tuán)沿著壁面下滑，在與壁面接觸一段時(shí)間后，顆粒團(tuán)或者破裂消失或者運(yùn)動(dòng)到別處。顆粒團(tuán)與壁面接觸時(shí)，其初始溫度為床

60、溫 Tb，這樣，顆粒團(tuán)與壁面間產(chǎn)生非穩(wěn)態(tài)傳熱。在傳熱過(guò)程的初始階段，顆粒團(tuán)中只有第一層顆粒發(fā)生傳熱，其溫度水平降至與壁面溫度相同。不過(guò)，若顆粒團(tuán)貼壁時(shí)間足夠長(zhǎng)，顆粒團(tuán)內(nèi)部的顆粒也參與和壁面的非穩(wěn)態(tài)換熱過(guò)程。分析壁面與顆粒團(tuán)之間的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱(假定顆粒團(tuán)貼壁時(shí)為半無(wú)限狀態(tài))，局部傳熱系數(shù)的瞬時(shí)值ht可由下式計(jì)算： (4-42)tCKht/ccc式中 Kc顆粒團(tuán)的導(dǎo)熱系數(shù)；Cc顆粒團(tuán)的比熱第四章 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱計(jì)算90c顆粒團(tuán)的密度由于顆粒團(tuán)的導(dǎo)熱是基于鼓泡床顆粒小團(tuán)的導(dǎo)熱類推的，因此可以認(rèn)為顆粒團(tuán)的性質(zhì)與鼓泡床中的乳化相性質(zhì)相同。由此，顆粒團(tuán)比熱：Cc=(1-c)Cp+cCg (4-43)