沸騰爐初步設計方案TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、沸騰爐的概述 -1-1、沸騰爐的簡介 -1-2、工作原理 -1-3、結構和工作過程 -1-4、特點 -2-5、沸騰爐的用途 -2-\o"CurrentDocument"二、設計基本參數 -3-\o"CurrentDocument"三、沸騰爐的計算與效果 -3-1、沸騰爐結構 -3-2、沸騰爐具有以下特點 -4-3、 爐床布風板有效面積F布（m2）的計算： -4-4、 風帽的計算 -5-5、爐膛擴散段截面積F擴（m2）的計算： -6-6、 懸浮段截面積F懸（m2）的計算： -7-7、 風量風壓的計算 -7-8、 風機的選擇 -7-\o"CurrentDocument"四、操作與應用 -8-1、快速點火過程 -8-2、穩(wěn)定燃燒過程 -8-3、 結渣的處理 -8-4、 悶火與起火 -9-五、具體尺寸的設計 -9-1、 垂直段的高度 -9-2、 懸浮段高度的確定 -9-3、 風室的結構 -9-4、進料裝置 -10-、沸騰爐的概述1、沸騰爐的簡介沸騰鍋爐的工作原理是將破碎到一定粒度的煤末，用風吹起，在爐膛的一定高度上成沸騰狀燃燒。煤在沸騰爐中的燃燒，既不是在爐排上進行的，也不是像煤粉爐那樣懸浮在空間燃燒，而是在沸騰爐料床上進行的。沸騰爐的突出優(yōu)點是，對煤種適應性廣，可燃燒煙煤、無煙煤、褐煤和煤矸石。它的另一個好處在于使燃料燃燒充分，從而提高燃料的利用率。沸騰料層的平均溫度一般在850一1050°C，料層很厚，相當于一個大蓄熱池，其中燃料僅占5%左右，新加入的煤粒進入料層后就和溫度高幾十倍的灼熱顆?；旌?，因此能很快燃燒，故可應用煤矸石代替。生產實踐表明，利用含灰分高達70%、發(fā)熱量僅7．54MJ／kg的煤矸石，鍋爐運行正常．40%一50%的熱可直接從床層接收。2、工作原理固體燃料在爐內被向上流動的氣流托起，在一定的高度范圍內作上下翻滾運動，并以流態(tài)化（或稱沸騰）狀態(tài)進行燃燒的爐膛，又稱流化床燃燒爐。沸騰燃燒方式也用于其他的爐窯中。沸騰燃燒方式的特點既不像在層燃爐中那樣將固體燃料靜止地放在爐排上燃燒；也不像在室燃爐中那樣將液體、氣體或磨成細粉狀的固體燃料懸浮在爐膛空間中燃燒，而是把固體燃料破碎成一定粒度的粉末，使之在爐內以類似沸騰的狀態(tài)燃燒。在中國，沸騰爐用煤的粒度一般為8毫米以下。3、結構和工作過程常用沸騰爐燃燒室的典型結構包括布風系統(tǒng)、沸騰床、進料和排渣系常用沸騰爐燃燒室的典型結構包括布風系統(tǒng)、沸騰床、進料和排渣系統(tǒng)3個部分。①布風系統(tǒng)。燃燒室底部為布風板，板上直接開孔或裝許多帶通風小孔的風帽。布風板的作用是承載料層并使空氣上升速度沿爐內截面分布均勻。②沸騰床。布風板上放置一定量的床料（包括固體燃料和大量的灰渣或石灰石顆粒）。運行時，當料層中的空氣達到一定上升速度時，沸騰床上的床料便從靜止狀態(tài)轉入沸騰狀態(tài)，這一風速稱為臨界沸騰風速。為了①布風系統(tǒng)。燃燒室底部為布風板，板上直接開孔或裝許多帶通風小孔的風帽。布風板的作用是承載料層并使空氣上升速度沿爐內截面分布均勻。②沸騰床。布風板上放置一定量的床料（包括固體燃料和大量的灰渣或石灰石顆粒）。運行時，當料層中的空氣達到一定上升速度時，沸騰床上的床料便從靜止狀態(tài)轉入沸騰狀態(tài)，這一風速稱為臨界沸騰風速。為了保持劇烈的沸騰燃燒工況，沸騰爐正常運行時的風速要比臨界沸騰風速大，使料層膨脹到一定高度。床料沸騰高度約為靜止料層的兩倍，在此容積的燃料呈沸騰狀態(tài)，故稱為沸騰床，小顆粒則被氣流帶出爐外。布置在料層中的管子稱為埋管，可以垂直、水平或傾斜放置。管內可通以水、蒸汽或空氣以吸收燃料在床中燃燒所釋放出來的熱量，使床溫保持在使料層膨脹到一定高度。床料沸騰高度約為靜止料層的兩倍，在此容積的燃料呈沸騰狀態(tài)，故稱為沸騰床，小顆粒則被氣流帶出爐外。布置在料層中的管子稱為埋管，可以垂直、水平或傾斜放置。管內可通以水、蒸汽或空氣以吸收燃料在床中燃燒所釋放出來的熱量，使床溫保持在8001000°C。③進料和排渣系統(tǒng)。一定粒度范圍的燃煤從煤倉經給煤機送入料層內燃盡的煤渣一般從溢流口排出。4、 特點與一般鍋爐的爐膛比較，常壓沸騰爐的優(yōu)點是：①不但能燒優(yōu)質煤，也能燒一般爐排爐和室燃爐不能燒的各類劣質煤；②床內埋管的傳熱效果很好，約為普通鍋爐管子的5?10倍；③由于沸騰床燃燒溫度低,煙氣中NOX的生成量少,如在進料中適量加入石灰石或白云石，即可將煤中硫分脫除,使排煙中S02的含量下降。沸騰爐的缺點是：①沸騰床中細顆粒燃料容易被煙氣帶出，所以未燃盡損失大，燃燒效率比室燃爐低；②煙氣中飛灰較多，鍋爐受熱面容易發(fā)生磨損；③鼓風所需的送風機風壓高，故耗電量大；④沸騰床內給煤和布置埋管難以均勻。⑤燒高灰分劣質煤時，為了不使大量飛灰污染環(huán)境，必須配備高效率大容量的除灰裝置。由于以上原因，發(fā)展大容量的沸騰爐鍋爐尚有困難。5、 沸騰爐的用途民用：集中供熱及烘烤系統(tǒng)工業(yè)：水泥行業(yè)烘干；接觸法制硫酸，作為FeS制SO2的發(fā)生裝置等二、 設計基本參數沸騰爐基本參數表進料燃料要求煤的粒度一般為10毫米以下煤質要求煙煤、無煙煤、褐煤和煤矸石均可爐膛燃料狀況在爐膛的一定高度上成沸騰狀燃燒沸騰層溫度850一1050C料層厚度300—500mm沸騰爐容積熱力強度6.3?8.4X105kJ/m3?排氣溫度500—900°C灰渣層溫度750—900C設計功率1500-2000MJ/h三、 沸騰爐的計算與效果1、 沸騰爐結構沸騰爐結構由爐床、爐膛、混合室等三部分組成，如圖所示空 一-沸騰爐結構1.進料口2.排渣管3.均風箱4.布風板5.爐門6.風帽圖中，爐床部分包括均風箱、布風板、風帽、出渣口等；爐膛部分包括垂直段、擴散段、懸浮段及爐門。沸騰爐的設計，從結構上充分滿足了流體力學和熱力學原理。沸騰爐的燃料采用從爐門上方呈正負壓分界處喂入的結構，可促使燃料和熱渣均勻混合及充分燃燒。也有利于熱煙氣在擴散段釋放并由風機抽入換熱裝置混合。沸騰爐的爐

門設為一個，作看火、調火和檢修使用，爐門需方便耐火磚活砌或出現結渣時打開清理，避免操作人員在高溫下進入爐內清理結渣，即方便又安全。小爐床的設計保證了節(jié)煤這一基本要素，其爐床面積比一般沸騰爐減小1/3，單位時間加煤量減小30%，因此節(jié)煤效果明顯、操作方便。2、 沸騰爐具有以下特點燃料在沸騰爐中呈沸騰狀態(tài)，燃燒層正常燃燒的溫度為850?1100°C。而風動氣墊層溫度較低，一般在200?300C,但因料層很厚，沸騰床能長時間悶火，蓄熱能量大；由于鼓入高壓空氣，使爐內空氣過量系數高，形成強氧燃燒，燃燒和燃盡條件好；沸騰層內受熱面積大，傳熱強烈，易于燃燒。因此爐膛內單位容積熱強度高，達到6.3?8.4x105kJ/m3?h；用煤量少。垂直段僅以5%的煤燃燒，其余95%均為熱渣，節(jié)煤效果好；爐床面積小，使燃料的沸騰高度及風壓、風速增加，司爐工操作更容易，對異常情況特別是結渣的早期處理更及時；設計采用較厚的保溫層，可減少爐體熱散失，爐溫變化較小，有利于延長爐體的使用壽命；3、爐床布風板有效面積F布(m2)的計算： (1)3600V垂式中：B計一計算小時耗煤量，kg/h；LO—理論燃燒空氣消耗量，m標煤/kg；a沸一沸騰區(qū)過量空氣系數，取1.15；V垂-垂直段底部冷態(tài)空氣流速取0.8m/s。B計B計=P爐QLP爐一沸騰爐的功率1500Mj--2000Mj,為了方便計算取平均值1740Mj；QL—燃煤的低位熱值11514Kj/婕。B計=B計=1750X100000011514x1000=153kg/h理論空氣需要量（L0）的計算當QLvl2546kJ/kg（劣質煤），L0=QL/4140+0.455[m3（標）/kg]L0=QL/4140+0.455=11514三4140+0.455=3.236[m3（標）/kg]F布=153x3.236x1.153600x0.8=0.1977m計算的，布風板的有效直徑圓整后為500m4、 風帽的計算風帽的總通風面積n帽為單個風帽通風面積f帽的總和。單個風帽通風面積f帽的計算如式2：寫帽：B計xLoxa沸 （2）3600V帽式中：V帽-—通過風帽小孔的風速，m/s；風帽的小孔風速約30~45m/s才能使沸騰段的10mm的煤炭處于懸浮狀態(tài)，取V帽40m/s；f帽—每個風帽小孔的通風面積，m2。=B計XLOxa沸3600V帽=153x3.236x1.153600X40=Q0CB954m2花板是由鋼板或鑄鐵板制成的多孔平板，用它來固定風帽，并使之按一定方式排列，以求達到均勻布風。花板的尺寸應與爐膛相應部位的內截面相適應，厚度為20?35毫米(mm)左右。風帽插孔一般按等邊三角形布置，孔距為風帽直徑的1.3?1.7倍，帽沿間的最小間距不得小于20毫米(mm)。風帽有菌形(蘑菇形)、柱形、球形和傘形等形式。其中應用最廣的是菌形風帽。柱形風帽是目前應用較多的一種新型的風帽。菌形風帽，風帽頸部鉆有直徑6?8毫米(mm)的小孔6?8個。小孔可以是水平的，也可以鉆成向下傾斜15°的斜孔。這種風帽的阻力小，工作性能良好，但結構稍較復雜，清渣較為困難，在帽沿處經常出現卡渣現象。此外，風帽菌頭部分冷卻面不夠，容易出現氧化燒穿等現象。這種風帽逐漸被柱形風帽所取代。柱形風帽，由于取消了帽沿，因而尺寸更小，構造也更簡單，并且還克服了菌形風帽的一些缺點，因此工作性能更為良好。采用菌形風帽，風帽頸部鉆有直徑6?8毫米（mm）的小孔6?8個。小孔可以是水平的，也可以鉆成向下傾斜15°的斜孔在計算時取每個風帽的小孔的直徑為6mm,小孔數為8個可得，風帽的個數為約為18個。風帽的開孔率的計算：開孔率％=》f帽/Fxl00%=2.01%XX-XX?皿排渣口XX-XX?皿排渣口布風板風帽布置圖5、爐膛擴散段截面積F擴（m2）的計算：F擴=B計xVgxa擴 （3）3600V擴式中：Vg—燃燒生成的煙氣量，m3標煤/kg；a擴一擴散段過?？諝庀禂?，取1.3；V擴一擴散段冷態(tài)風速m/s，取0.45m/s。實際煙氣量的計算Qy當QLv12546kJ/kg（劣質煤），Vg=1.04xQL/4187+0.54+1.0161（a-1）L0[m3（標）/kg]a—過?？諝庀禂担琣=a0+Aa(沸騰爐?？諝庀禂?.25)；a0爐膛過量空氣系數；Aa爐膛漏風系數；Vg=1.04X11514/4187+0.54+1.0161(1.25-1)X3.236=4.222[m3(標)/kg]F擴=B計xVgxa擴=153蘭4.222蘭1.3=0.518

3600V擴 3600x0.456、 懸浮段截面積F懸(m2)的計算：F懸=B計xVgxa懸 (4)3600V懸式中：a懸—懸浮段過?？諝庀禂担?.5；V懸一懸浮段冷態(tài)風速，取0.45m/s。F懸=B計xVgxa懸=153x4.222x1.5=0.59812m3600V懸 3600x0.457、 風量風壓的計算能達到沸騰燃燒狀態(tài)所需的鼓風量Q(m3/h)和風壓P(PammH2O)的計算：Q=nf帽V帽K (5)==0.003954X40X1.3X3600==740m3/h760P=9.8K(P風+P渣)x …(6)P地式中：n—爐床上實際風帽個數P風一鼓風系統(tǒng)阻力：風管阻力取196Pa(20mmH2O),風帽阻力取1766Pa(180mmH2O)；P渣一沸騰爐床的渣層阻力：渣厚500mm時取3924Pa(400mmH2O)；P地一當地大氣壓，昆明地區(qū)約610mmHg；K—儲備系數，取1.3；P=9.8X1.3X(20+180+400)x如=9524Pa6108、 風機的選擇在選擇風機時，可根據計算求得的風量和風壓，適當增加20%確定其規(guī)格型號。風機的功率P(kw)=M量(m3/h)*風壓(Pa)/(3600*風機效率*機械傳動效率*1000)風機效率可取0.719至0.8；機械傳動效率對于三角帶傳動取0.95，對于聯軸器傳動取0.98p=740x(1+20%)x9524(1+20%)/(3600x0.8x0.98)=888X11428.8/2822.4=3595.8w型號轉速升壓pa進口流量電機型號電機功率(KW)L43(L/W)D980980714.93m3/minY132M1-64L51LD980980715.2m3/minY132M1-64四、 操作與應用沸騰爐作為系統(tǒng)的熱源，其操作技術要求較高，特別是在新爐調試及試運轉過程中，若操作不熟悉或沒有掌握正確的操作方法，例如用風、加煤不當，很容易出現低溫結小渣，高溫結大塊和熄火、點火時間過長等現象。因此，既要求加強司爐工的操作技術尤其是在調試和試運轉過程的培訓，掌握操作方法，也需根據工藝及設備等生產實際情況因地制宜的確定操作參數，制定操作規(guī)程。著重應注意以下幾個操作環(huán)節(jié)。1、快速點火過程節(jié)煤型沸騰爐由于爐床面積小，保溫性能好，因此點火較一般沸騰爐容易。首先將沸騰爐內填放部分中粗粒黃砂或沸騰爐渣，加入少量碎煤拌和均勻，填于爐床，填料厚度約300?400mm，用高壓風機吹起幾次，用大小基本均勻的木材引火，并在其燃至木炭狀時加入少量碎煤，同時迅速以大風量供風，繼而改用小風適度吹養(yǎng)。如此反復2?3次，直到沸騰爐渣逐步呈紅色后再加少量碎煤，用中等風量吹至其完全沸騰燃燒，打開引風機即進入正常燃燒狀態(tài)。2、穩(wěn)定燃燒過程正常燃燒過程中，可依據爐內火焰的顏色來決定是否調整加風或加煤量。爐內的爐渣高度應保持在550?650mm,風壓應穩(wěn)定在700?800mmH2O,爐火呈粉紅色。若爐內熱渣呈暗紅色，說明溫度偏低，需加入燃料，熱渣呈白色時，則溫度過高，需加大風量并加入冷渣降溫。3、結渣的處理結渣類型分為低溫結渣和高溫結渣，其處理方法各不相同。低溫結渣，在點火或悶火時易出現低溫結小塊現象，此時應首先急吹幾次，將其沖散，然后人工清除較大塊結渣，加少量煤養(yǎng)火后，繼續(xù)燃燒；高溫結渣時，如出現爐床面不沸騰或多處小孔噴火，表明已形成高溫結大塊，此時先停止加煤，然后加大風量吹冷結渣，打開爐門，將大塊爐渣清除，填渣后利用爐溫重新起火。4、悶火與起火悶火前首先關閉喂煤機，高壓風機送風吹動爐內熱渣翻騰，同時觀察爐膛渣粒表層或煤粒的顏色。若呈白色狀應繼續(xù)吹風至冷，使其變?yōu)榘导t色時停止高壓風機、關閉調風閥，保持爐渣高度約500?600mm，最后關閉引風機。起火前先加少量煤，再開高壓風機，用大風將爐渣完全沸騰后，立即換小風噴吹，若沸騰渣呈暗黑色，即加大喂煤量，同時用大、小風量交替噴吹。也可用交替開閉高壓風機風閥的方法來控制起火狀態(tài)，開則吹風，閉則養(yǎng)火，這樣反復幾次，至到爐膛內的爐渣呈紅色，即轉入正常燃燒階段。五、具體尺寸的設計1、 垂直段的高度垂直段高度一般取300?600mm,煤礦的粒度大、密度大時取高值。在這里取500mm。2、 懸浮段高度的確定懸浮段高度的確定懸浮段高度一般根據滿足細小顆粒的空間分離高度來確定，在此高度帶出懸浮段的飛灰量趨于恒定。懸