循环流化床锅炉热力计算软件开发与应用

第4 3卷第 6期2 0 1 2年 1 1月

锅

炉

技

术

Vo 1 . 4 3,NO . 6NO V .,2 O1 2

B 0I LE R TECHN0L 0GY

循环流化床锅炉热力计算软件开发与应用马有福，袁益超(I -海理工大学能源与动力工程学院，上海 2 0 0 0 9 3 )

摘

要： 以旋风分离器高温布置的循环流化床 ( C F B )锅炉为主要适用对象，开发了具有一定通用性的 C F B

锅炉热力计算软件。该软件既可完成设计型与校核型热力计算，又可完成脱硫与无脱硫工况的热力计算，还

考虑了海拔高度对 C F B锅炉热力计算的影响，对省煤器悬吊管传热也采取了更为准确的计算方法。通过 2台在役 C F B锅炉的运行实测值与软件计算结果之间的比较，表明该软件计算结果可靠，能满足当前工程设计的要求。

关键词：循环流化床锅炉；热力计算；软件中图分类号： T K2 2 2 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 2— 4 7 6 3 ( 2 0 1 2 ) 0 6— 0 0 2 7— 0 4

0前言锅炉热力计算是进行锅炉设计、改造、运行

1 炉膛与分离器传热计算方法1 . 1灰循环倍率计算

分析和性能评价等的基础，也是锅炉强度计算、 水动力计算、烟风阻力计算的基础。由于热力计算中数据变量繁多，且计算过程中包含大量迭代

循环流化床锅炉炉膛、分离器内的燃烧与传热过程中均有大量循环灰参与，循环灰量 B出大小与炉膛、分离器内的传热直接相关。工程中将

计算，故人工对其计算时工作量大、效率低，多个方案进行比较时更是耗时费力。近年来，随着计算机的普及，相关研究者开发了各类锅炉热力计算程序[ 1]。可以看出，已有的锅炉热力计算程序以面向室燃炉与层燃炉为主，有关循环流化床

炉内循环灰量与人炉灰量的比值称为灰循环倍率a ,即有Bc i r=== ( 1 )

式中： B由——循环灰量， k g/ s; A 一燃料收到基灰分， ;B——锅炉燃料消耗量， k g/ s。

( C F B )锅炉热力计算程序开发的报道较少，这

与C F B锅炉至今尚未有统一、成熟的热力计算标准方法有关。与传统的室燃炉和层燃炉热力计算相比， C F B锅炉热力计算的特殊性主要在于

n 主要取决于分离器效率叩 和飞灰份额 n ,故n 还用于评价分离器性能。若燃烧工况良 好， a 可由式 ( 2 )计算a n一l一7] s p r

其炉膛与分离器热力计算，一般认为锅炉转向室及尾部受热面仍可按前苏联热力计算标准方法进行计算。在借鉴国内外相关研究成果的基础上，朱国桢等[ 7 提出了一套 C F B锅炉炉膛

( 2 )

a f与床层气体表观速度及给煤粒度分布等有关，可取 0 . 5~1。实践证明，叩。 除与进口速度、筒体轴向速度及导涡管出口速度等有关外，与进口灰浓度关系极大，故7] s p r可按以下经验公式计算。 A <3 3 . 9时叩 一9 . 0 5 1 n A +6 8 ( 3 )A ≥3 3 . 9时叩 一9 9 . 8 ( 4 )

及分离器热力计算方法。故本文以朱国桢[ 7 方法和前苏联 1 9 7 3版热力计算标准方法 L 6 为基础，采用 Vi s u a l B a s i c 6 . 0开发了具有一定通用性的 C F B锅炉热力计算软件，并通过 2台在役

C F B锅炉的运行实测结果对软件计算结果进行了验证。

1 . 2燃烧份额计算循环流化床锅炉中燃料的燃烧绝大部分在

收稿日期： 2 0 1 2—0 4—1 0 作者简介：马有福( 1 9 7 8一 ),男，讲师，主要从事锅炉、强化传热及节能技术方面的研究。

锅炉技

术

第4 3卷

炉膛中进行，同时分离器中也发生不同程度的二次燃烧。工程计算中常通过燃烧份额考虑二次燃烧对炉膛与分离器内传热的影响。炉膛燃烧份额‰ 与分离器燃烧份额 z之间的关系为Xf+ l z 。 一1 ( 5 )

1 . 4分离器热力计算

分离器内燃烧产物热平衡与传热计算公式为

Qb . s p 一[ ( f u r—” p )+z。 p Q “+( _。,,…

) B e i r

( 8 )

‰、。 与锅炉燃料特性及运行状

况等有关， 其中燃料挥发分的影响最为明显，不同煤种的、

Q t . s p 一

( 9 )

z计算方法详见文献 E 7 - 1。炉膛燃烧产物热平衡与传热计算公式为：

式中： Q ,。 —— 1 k g燃料燃烧产物及循环灰向分

1 . 3炉膛热力计算

离器受热面内工质传递的热量，k J/ k g;

Q ——分离器受热面的计算传热量，

Q b, f u r一 l z f l l r Q “一( J h . f u 一 h I s )×

k J/ k g;

甓 ]Qt . f一

㈤!二 一 -。

”

—

—

分离器出口烟气焓， k J/ k g;

5 6。。 ——分离器燃烧份额； a ——分离器系统黑度； H。。 ——分离器有效辐射受热面积， m ;

旦！ ± !旦！ ! !B l

里

!二B 1

塑

( 7 )…

T…——分离器内平均烟温， K; T——分离器内受热面壁温， K。

式中： Q —— 1 k g燃烧产物向炉膛受热面内工质和循环灰传递的热量， k J/ k g;

进行分离器热力计算时，同样也需采取逐次逼近法，即根据假定的分离器出口烟温分别计算 Q ,和 Q p r,直至两者之差不超过 Q , 的±0 . 5 时认为计算结果有效。

Q“——炉膛受热面的计算传热量，k J/ k g;——

锅炉机组保温系数， k g/ s;

B c i r——循环灰量， k g/ s; B——计算燃料消耗量， k g/ s; Q “——锅炉有效利用热； z h——炉膛燃烧份额；

2 程序特点2. 1通用性

当前，高温 (即炉膛出口)布置旋风分离器的循环流化床锅炉是应用最为广泛的炉型[ 8],因此

j t t f u r——炉膛出口烟气焓， k J/ k g;I l e a s hf u r—,

—

炉膛出口循环灰焓， k J/ k g; 炉膛水冷壁传热系数， k W/ ( m 2 ℃);

本软件主要适用于采用高温旋风分离器的 C F B锅炉。在本软件中，炉膛内屏式受热面与分离器

f” h . s ——分离器出口循环灰焓， k J/ k g;——

冷却方

式均可由用户灵活选择，从而使软件具有一

Kp w——炉膛水冷屏传热系数， k W/ ( m 2 ℃); K——炉膛汽冷屏传热系数， k W/ ( m 2 ℃); H…——炉膛水冷壁计算受热面积， i n ;H…——炉膛水冷屏计算受热面积， m;H——

定的通用性。对于尾部受热面，本软件默认烟

气从分离器出口至尾部烟道出口所流经的受热

面依次为：转向室一高温过热器一低温过热器一省煤器一空气预热器。默认以喷水减温为锅炉汽温调节措施，减温水在过热系统中的喷入位置

,

炉膛汽冷屏计算受热面积， m;

9” h——炉膛出口烟温，℃;

与减温级数均可由用户灵活选定。 2 . 2设计计算与校核计算本软件既可完成设计型热力计算，亦可完成

￡。 ——炉膛蒸发受热面内工质饱和温度，℃; ￡… ——汽冷屏进、出口工质平均温度，℃。 进行炉膛热力计算时，炉膛内水冷壁及汽

校核型热力计算。在本软件中，设计计算可给出 各受热面所需的传热面积，用户可通过传热面积计算结果对各受热面结构 (如管径、节距等)进行优化设计；校核计算时，锅炉减温喷水量、锅炉出口汽温、锅炉出力、热空气温度、排烟温度等参数均与锅炉受热面结构特性相关，故校核计算即可

(水)冷屏的传热系数及平均温压均与炉膛出口烟温有关，因此计算时需采取逐次逼近法，即根据假定的炉膛出口烟温分别计算 Q 和Q , 直至两者之差不超过 Q 的±0 . 5 时认为计算结果有效。

第 6期

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