方式布置，便于吹灰。在尾部竖井中的过热器，为增强传热，一般采用错列布置。

11.2 省煤器

11.2.1 省煤器的作用

省煤器布置在烟气温度较低的锅炉尾部，它的主要作用是： （1） 省煤器吸收尾部烟道中低温烟气的热量。

（2） 省煤器的采用提高了进入锅筒的水温，减少了锅筒壁与给水之间的温度差，从而

使锅筒热应力降低，可提高锅筒的寿命。

11.2.2 省煤器的结构

大容量、高参数锅炉均采用钢管式省煤器，它是由许多并列的无缝钢管和进出口联箱组成的。省煤器管用外径为28~51mm的无缝钢管弯制而成，材料一般为20G碳钢，管子水平放置，以便在停炉后能放尽存水，减少停炉期间的腐蚀，省煤器中的水由上而下流动，便于排出水中的气体，防止管内金属的局部氧腐蚀。烟气一般由上而下流动，使烟气与水逆向流动，增加传热温差，提高传热温度。

省煤器管组采用错列布置方式时，结构紧凑，传热效果好，且积灰减轻。采用顺列布置时，便于吹灰，且管组悬吊简单。省煤器的横向节距S1的大小，受烟气流速、工质流速、受热面堵灰、支吊等因素制约，一般取S1?(2~3)d。管子纵向节距S2受弯头部位管子弯曲半径、结构紧凑性的制约。弯曲半径越小，管外侧管壁就越薄，强度降低，一般取

S2?(1.5~2)d。

11.2.3 省煤器的布置

现代大型锅炉常采用悬吊式省煤器。省煤器出口联箱上的引出管即可悬吊省煤器，又可悬吊过热器和再热器。

在省煤器的总管数决定以后，就可以决定省煤器管簇的横向排数。由于省煤器常是错列，并且总是两排并联排成，因此管子总数应该取奇数而不用偶数。因此可有： n1?n?1 （11-1） 21 （11-2） 1000然后即可确定的数值，这样就可以根据它决定烟道的深度，它可以用下式决定：

b?[(n1?1)s1?2c]式中：s1——管子横向节距，mm

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0~60 c——最外侧管子中心线距炉墙的距离，一般在时d?32mm，取c?5mm，mm。

在决定了b之后，即可计算烟气的流通面积F（m2）。在尾部烟道的宽度为a时（一般取它大约等于炉膛宽度），管子长度为l时（一般在烟道两侧留有50~60mm的间隙），则烟气流通面积：

1F?ab?(2n1?1)ld （11-3）

2式中：d——管子外径，m。

在决定了F之后，即可根据烟气容积、平均烟气温度求出烟气流速： wy?BjVyF(1??273) （m/s） （11-4）

如果b的数值太大或太小，烟气流速将过低或过高，结构不合理，就应修改设计。在锅炉容量大时，一般因省煤器管子数目太多，如果采用单侧进水，常会使烟道深度过大而烟气流速过低，此时可采用两侧进水、出水的方案常可使结构变得合理。另外在采用两侧进水时，可使管子长度缩短，对制造、支架及安装上都有很大好处。在锅炉容量小时则情况相反。

每一级省煤器的管簇的厚度不宜过大，过大时检修困难。一般在管子布置较密，，管簇厚度不宜超过；布置比较稀时，不宜超过1.5。在所需受热面较多时，可将管簇排列成两组，组间留空当，以备检修。空当高度应达550~600mm。

省煤器和空气预热器之间的空当要留出约800mm，以便检修。

锅炉采用悬吊结构以后，把联箱放在烟道中间用以吊挂或支架省煤器，常把省煤器管子布置的与炉膛后墙垂直。

11.2.4 省煤器中的水速

省煤器蛇形管中水流速度的大小，对管子金属的温度工况和管内腐蚀有一定的影响。对水平管子，当水的流速大于0.5m/s时，可以避免金属发生局部氧腐蚀。如果省煤器管内达到沸腾状态，则蛇形管中水流速度不低于1m/s。

11.2.5 省煤器出口水温的选择

对高压以上锅炉，省煤器均采用非沸腾式，即省煤器出口水温有一定的欠焓值，避免省煤器中发生汽化。以保证省煤器管中的水流量分配均匀，提高水循环的安全性。对控制循环锅炉，一般要求省煤器出口水温欠温60℃。对直流锅炉，省煤器出口水约需要

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380kJ/kg的欠焓。

11.3 空气预热器

空气预热器是利用烟气热量来预热空气的。空气预热后再送如炉膛去参加燃烧，可以使燃料燃烧的更稳定、更快、更安全，可以提高燃烧效率。另外利用烟气加热空气可以更好的降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉效率。

空气预热器主要有管式和回转式两种类型，为了制造运输和安装的方便，本设计中采用管式空气预热器。烟气在管中纵向流动，空气在管外横流冲刷受热面。用?40?1.5的有

缝钢管焊在两端较厚的管板上制成。管子的排列从空气侧来说是错列，

S1`?1.5~1.75 d （11-5）s2?1~1.25 d （11-6）

空气预热器中的烟气流速?y一般在10~14m/s范围里选取。烟气流速过高则磨损太快，烟气流速过低则堵灰。空气流速?k比烟气流速低，即， ?k?(0.45~0.55)?y。

空气预热器中的烟气与空气流动的方向互相垂直，为交叉流动。

由已知的空气预热器出入口烟温、风温、和它的吸热量，按以下步骤设计：

1） 选定烟速?y，决定管数n： n?BjVy20.785dn?y(1??273) （11-7）

式中： Bj Vy________

计算燃料消耗量；

烟气容积，Nm3/kg

dn____管内径，m ?____烟气平均温度，℃

2） 决定 s1,s2求出?值，并根据尾部烟道的宽度及深度排列管子。 3） 假定流程的高度并决定受热面积，进行热力计算，看能否超过相应的热量，不合适时，改变流程高度重新计算，至二者相符或误差小于?2%为止。

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4） 校核空气流速是否在烟气流速的45%~55%范围内，如相差过多可通过改变管距来达到要求。

12 总结

本文在国内外循环流化床锅炉技术研究发展的基础上，着重研究了循环流化床锅炉的设计及计算问题。通过本文的工作，得出如下结论:

1)对我国能源利用和环境现状进行了综述，对国内外的循环流化床锅炉研究的现状进行了综述，指出清洁煤燃烧技术尤其是循环流化床燃烧技术是解决能源利用与环境保护矛盾的主要出路。

2)对在循环流化床锅炉设计过程中所要考虑的参数选取，做了比较详尽的介绍。对燃料粒径、流化风速、床温、一二次风比、循环倍率、燃烧份额等的选择做了对比分析，推荐了比较合适的选取范围。对传热系数的计算作了重点分析，列出了目前常用的传热系数计算的方法，并提出了作者认为合理的一套计算方法。

3)对循环流化床锅炉炉膛的设计进行了详细的讨论，其中炉膛横截面积、宽深比以及炉膛最小高度的确定，文中都给予了分析和计算。对流化床锅炉中分离器、布风装置，作者也进行了比较详尽的讨论。

循环流化床燃烧是一种新型的高效、低污染的清洁燃煤技术，其主要特点是锅炉炉膛内含有大量的物料，在燃烧过程中大量的物料被烟气携带到炉膛上部，经过布置在炉膛出口的分离器，将物料与烟气分开，并经过非机械式回送阀将物料会送至床内，多次循环燃烧。由于物料浓度高，具有很大的热容量和良好的物料混合，一般每公斤烟气可携带若干公斤的物料，这些循环物料带来了高传热系数，使锅炉热负荷调节范围广，对燃料的适应性强。循环流化床锅炉采用比鼓泡床更高的流化速度，而不像鼓泡床一样有一个明显的界面，由于床内强烈的湍流和物料循环，增加了燃料在炉膛内的停留时间，因此比鼓泡床具有更高的燃烧效率，在低负荷下能稳定运行，而无需增加辅助燃料。

循环流化床锅炉运行温度通常在850～900℃之间，是一个理想的脱硫温度区间，采用炉内脱硫技术，向床内加入石灰石作为脱硫剂，燃料及脱硫剂经多次循环，反复进行低温燃烧和脱硫反应，加之炉内湍流运动剧烈，Ca/S摩尔比约为2时，可以使脱硫效率达到90%左右，SO2的排放量大大降低。同时循环流化床采用分级送风燃烧，使燃烧始终在低过量空气下进行，从而大大降低了NOX的生成和排放。循环流化床锅炉还具有高燃烧效率、可以燃用劣质燃料、锅炉负荷调节性好、灰渣易于综合利用等优点，因此在世界范围内得到了迅速发展。随着环保要求日益严格，普遍认为，循环流化床是目前最实用和可行的高

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