循環(huán)流化床及煤粉鍋爐的灰渣質(zhì)量和煙氣體積計算方法

循環(huán)流化床及煤粉鍋爐的灰渣質(zhì)量和煙氣體積計算方法顧本可【摘要】通過兩個實際例子詳細敘述了循環(huán)流化床及煤粉鍋爐產(chǎn)生的灰渣質(zhì)量和煙氣體積的計算方法,并提出了為保證計算結(jié)果的準確性所需注意事項.期刊名稱】《貴州電力技術(shù)》年(卷),期】2016(019)005【總頁數(shù)】3頁(P21-23)【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐;煤粉鍋爐;灰渣質(zhì)量;煙氣體積【作者】顧本可【作者單位】貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院,貴州貴陽550002【正文語種】中文【中圖分類】TK22目前燃煤電廠普遍使用煤粉鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐進行發(fā)電，這兩種型式的鍋爐在燃燒方式及二氧化硫的脫除方面有顯著區(qū)別。煤粉鍋爐將燃煤經(jīng)制粉系統(tǒng)磨制成平均粒度約幾十微米的細煤粉，然后經(jīng)燃燒器與助燃的二次風(fēng)熱空氣一起噴入爐膛，煤粉與熱空氣在爐膛內(nèi)強烈混擾、懸浮燃燒，燃燒溫度為1300-1500工，經(jīng)1s~2s就完成了燃料的燃燒過程。燃燒后產(chǎn)生的灰渣約有90%左右以細顆粒的飛灰形態(tài)隨煙氣一起掠過鍋爐的各級受熱面進行換熱后離開爐體，10%左右粗顆粒的粘接聚集掉入爐膛底部形成大渣。燃燒產(chǎn)生的二氧化硫離開爐膛在尾部煙道通過干法或濕法進行脫除。（2）循環(huán)流化床鍋爐取消了制粉系統(tǒng)，將燃煤經(jīng)碎煤機破碎成平均粒度幾毫米，之后按相應(yīng)比例和1毫米以下的石灰石粉混合（混合比例按石灰石中鈣與燃煤中可燃硫的摩爾比即鈣硫比Kglb在1.5~2.5之間進行控制）?；旌衔锪辖?jīng)給煤機送入爐膛的床內(nèi)（即密相區(qū)），從床下進入的熱一次風(fēng)將床層物料和煤粒充分流化，煤粒與床料發(fā)生強烈的碰撞和換熱，迅速引燃、著火燃燒。大的顆粒在床內(nèi)燃燒；細顆粒則隨著煙氣流向至爐膛上部（稀相區(qū)）繼續(xù)燃燒換熱，其中一部分細顆粒聚集成大的粒子團克服不了重力的作用在近爐壁處又向下運動，而爐膛中心相對較稀的氣-固相繼續(xù)向上運動，形成了一個強烈的顆粒爐內(nèi)循環(huán)；相對較稀的氣-固相夾帶著大量未燃盡的顆粒離開爐膛后，進入旋風(fēng)分離器，將煙氣中夾帶的較大顆粒物料分離出來，再經(jīng)回料裝置送入爐膛床內(nèi)繼續(xù)燃燒和利用，構(gòu)成了一個大的物料爐外循環(huán)而后的煙氣攜帶較細的飛灰則同樣經(jīng)過鍋爐的各級受熱面進行換熱后離開爐體。循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度為850-920工，進入爐膛的石灰石通過煅燒反應(yīng)生成氧化鈣，之后與煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫通過脫硫反應(yīng)生成硫酸鈣將二氧化硫進行爐內(nèi)脫除。下面舉兩個實際例子詳細說明如何計算兩種鍋爐單位質(zhì)量的燃煤產(chǎn)生的灰渣質(zhì)量及煙氣體積。實例1：煤粉鍋爐燃用煤炭的化驗數(shù)據(jù)如下：收到基水分Mar=8.0%，收到基灰分Aar=30.00%，收到基碳Car=53.50%，收到基氫Har=3.00%，收到基氮Nar=1.00%，收到基可燃硫Sc,ar=2.50%，收到基氧Oar=2.00%。該煤炭燃燒后產(chǎn)生的飛灰和大渣的質(zhì)量比為9:1,且飛灰和大渣的干基可燃物CMd分別為6.00%和4.00%;另外空氣的絕對濕度dk=0.00800kg/kg。問1kg的該煤炭燃燒后產(chǎn)生的飛灰和大渣的質(zhì)量及在過?？諝庀禂?shù)a=1.40時標態(tài)煙氣體積是多少。計算過程如下。通過公式1和2計算出飛灰和大渣的質(zhì)量分別為：可以看出，飛灰和大渣中因含有可燃物，也即是未燃盡的碳元素，使得兩者的質(zhì)量總和比煤炭化驗數(shù)據(jù)中1kg煤炭產(chǎn)生的收到基灰分300g要大。計算實際燃燒的碳含量：計算1kg的煤完全燃燒所需的標態(tài)理論干空氣量：計算1kg的煤完全燃燒產(chǎn)生的標態(tài)理論干煙氣量：計算過?？諝庀禂?shù)a=1.40時產(chǎn)生的標態(tài)實際干煙氣量：計算過?？諝庀禂?shù)a=1.40時產(chǎn)生的標態(tài)水蒸氣量：計算過?？諝庀禂?shù)a=1.40時產(chǎn)生的標態(tài)總煙氣氣量：實例2：循環(huán)流化床鍋爐燃用煤炭的化驗數(shù)據(jù)與實例1的一樣，石灰石的化驗數(shù)據(jù)如下。水分含量M石灰石水分=2.00%，雜質(zhì)含量M石灰石雜質(zhì)=8.00%，碳酸鈣含量M石灰石碳酸鈣=90.00%。將石灰石與煤炭按鈣硫比Kglb=2.0進行摻混，該混合物料燃燒后產(chǎn)生的飛灰和大渣的質(zhì)量比為11:9，且飛灰和大渣的干基可燃物CMd分別為6.00%和4.00%。如果脫硫率(即二氧化硫氣體脫除率)血1=85%,碳酸鈣的分解率冏=98%;空氣的絕對濕度dk=0.00800kg/kg。問1kg的該煤炭和相應(yīng)的石灰石混合燃燒后產(chǎn)生的飛灰和大渣的質(zhì)量及在過剩空氣系數(shù)a=1.40時標態(tài)煙氣體積是多少。計算過程如下。在計算之前，首先對石灰石加入爐內(nèi)后會在灰渣中最終形成的固體產(chǎn)物作如下分析：石灰石中的雜質(zhì)不參加反應(yīng)，會留存在灰渣中;石灰石中的碳酸鈣有很少一部分不發(fā)生煅燒反應(yīng)，仍然以碳酸鈣的形式留存在灰渣中;發(fā)生煅燒反應(yīng)的碳酸鈣全部生成氧化鈣，其中只有一部分與二氧化硫氣體生成硫酸鈣留存在灰渣中，沒有反應(yīng)的部分仍然以氧化鈣的形式留存在灰渣中。先假設(shè)煤中碳元素燃盡，然后計算組成灰渣的各組分的百分含量：1kg該煤炭的收到基灰分百分含量：生成的硫酸鈣的百分含量：未反應(yīng)的氧化鈣的百分含量：未分解的碳酸鈣的百分含量：石灰石雜質(zhì)帶入的百分含量：則在假設(shè)煤中碳元素燃盡的情況下，總計的灰分含量A總計為：實際情況下煤中碳元素未燃盡，計算飛灰和大渣的質(zhì)量：通過公式8和9計算出飛灰和大渣的質(zhì)量分別為:可以看出，循環(huán)流化床鍋爐因爐內(nèi)加入石灰石脫硫，飛灰和大渣的總量較煤粉鍋爐的增加很多，特別是大渣的量幾乎是煤粉鍋爐的7倍。在計算之前，首先對石灰石加入爐內(nèi)后對空氣消耗量和煙氣生成量的影響作如下分析：二氧化硫與氧化鈣發(fā)生脫硫反應(yīng)前要先氧化成三氧化硫，此時要多消耗部分空氣；煙氣中因大部分二氧化硫被脫出，會導(dǎo)致煙氣量減少，而碳酸鈣發(fā)生煅燒反應(yīng)時生成二氧化碳又會導(dǎo)致煙氣量增加；石灰石水分會對煙氣中水蒸氣量的增加有貢獻。計算實際燃燒的碳含量：計算1kg的煤完全燃燒所需的標態(tài)理論干空氣量：計算1kg的煤完全燃燒產(chǎn)生的標態(tài)理論干煙氣量：計算過?？諝庀禂?shù)a=1.40時產(chǎn)生的標態(tài)實際干煙氣量：計算過剩空氣系數(shù)a=1.40時產(chǎn)生的標態(tài)水蒸氣量：計算過?？諝庀禂?shù)a=1.40時產(chǎn)生的標態(tài)總煙氣量：通過以上