130吨每小时循环流化床锅炉设计.docx

毕 业 设 计 任 务 书

设计题目：130T/H CFB锅炉设计（高硫煤B）

一、毕业设计的目的
毕业设计是学完专业基础课和专业课后，检验学生所学知识是否扎实，培养学生解决实际工程问题的能力的主要环节；是走上工作岗位前的必须训练；它是集大学所学知识与一体的综合性设计；是培养学生主动性和创新能力、树立严谨的科学作风和正确的设计思想、努力贯彻国家有关方针政策观念的基本训练。通过毕业设计的综合训练，培养学生实地考察、查阅文献、收集资料的能力；提高学生运用资料综合分析的能力；提高制定合理的设计方案的能力；培养学生深入细致进行设计运算校核的能力，合理运用工具书的能力；提高学生计算机制图的能力。总之，毕业设计后学生应具有独立工作与协同工作的能力，掌握工程设计的基本过程和科学研究的初步方法，真正达到合格本科毕业生的要求。
我国是世界上最大的煤炭生产与消费国，煤炭消费占一次能源的比例高达75％。在今后相当长时期内，一次能源的消费仍将以煤炭为主。煤炭燃烧产生的灰渣、、等污染物对环境造成的污染成为一个重要问题。
循环流化床锅炉与采用其他燃煤方式的锅炉相比具有锅炉效率高、脱硫效果好、排放量底和燃料适应性广等优点，是国内外近阶段重点研究和开发的有发展前途的燃煤锅炉。
通过本次设计，能够进一步理解循环流化床锅炉的工作原理、掌握锅炉的基本设计计算方法和过程。
二、主要设计内容
1. 计算部分：
燃烧脱硫计算；锅炉传热计算；锅炉结构计算；锅炉热力计算
2. 设计部分
锅炉本体整体设计（炉膛、旋风分离器、尾部受热面）；风机选择
3. 图纸部分（全部采用CAD制图），包括：
锅炉本体结构图；工质流程系统图；旋风分离器结构图
三、重点研究问题
燃烧脱硫计算过程；锅炉传热计算过程；锅炉结构计算过程；锅炉热力计算过程
四、主要技术指标或主要设计参数
1． 设计煤种（高硫煤B）

序号
名称
符号
来源
数值
单位
1
收到基水分
Mar
测量值

%
2
收到基碳含量
Car
测量值

%
3
收到基氢含量
Har
测量值

%
4
收到基氧含量
Oar
测量值

%
5
收到基氮含量
Nar
测量值

%
6
收到基硫含量
Sar
测量值

%
7
收到基灰分
Aar
测量值

%
8
收到基硫酸盐二氧化碳含量

测量值

%
9
收到基挥发分
Var
测量值

%
10
收到基低位发热量
Qnet,ar
测量值

kJ/kg
11
收到基CaO含量
CaOar
测量值

%

2． 石灰石

序号
名称
符号
数值
单位
1
石灰石CaCO3含量

97.32
％
2
石灰石MgCO3含量

0
％
3
石灰石水分

0.8
％
4
石灰石灰分

1.88
％

3．锅炉设计参数

序号
名称
符号
数值
单位
1
最大连续蒸发量

kg/h
2
过热蒸汽压力

MPa
3
过热蒸汽温度

℃
4
喷水量

kg/h
5
工质流量

kg/h
6
给水温度

℃
7
热空气温度
trk

℃
8
排烟温度

℃
9
冷空气温度
tlk

℃
10
锅筒蒸汽压力
Pg

MPa
11
给水压力
pgs

MPa
12
锅炉排污水流量
Dpw

kg/h
13
燃烧方式
循环流化床

五、设计成果要求
1．提交的成果：
1) 开题报告1份
2) 说明书和计算书1套
3) 图纸1套
4) 与设计相关外文资料与译文，附在说明书后
5) 所查阅的文献
2．要求：
1) 论文或说明书的电子版和打印文档各一份，要求语句通顺，无错别字，排版规范。
a) 毕业设计说明书字数不少于4万字，内容包括：前言、目录、中英文摘要（500字以上）、正文、设计计算书、结论、文献阅读、参考文献等。
b) 设计计算书应包括：热力计算过程，结果汇总。
c) 结论：对所做的设计计算过程及结果进行分析，并对循环流化床的应用前景进行综述。
2) 文献阅读：针对本设计查阅的英文资料至少1篇（附上复印原件）译成中文。
3) 绘图要求计算机绘图，要提交一份所使用工具本身要求的格式的文件一份、保存成jpeg或gif格式的文件一份，打印图一套。
4) 提交的电子文档命名要求：每人的电子文档要求存在以个人的“名字＋学号”命名的文件夹内，文件夹内应包含word文档、“相关设计图”文件夹和转换成jpeg或Gif格式后的文件夹和相关说明。Word文档的命名采用论文或设计的题目。“相关设计图”文件夹内每张图的命名要反映图的具体内容，用具体的系统名称或设备名称命名。转换格式后的文件夹命名为“转换后图形”。相关说明可用记事本填写，内容应包含所提交的设计结果内容说明。
5) 提交电子文档Email:wangaijun@
六、设计进度
1) 寒假放假前一周，开学提前一周，收集资料、阅读并综述文献、开题报告；
2) 1～7周，热力计算；
3) 8～10周，绘图；
4) 11～12周，编写设计说明书（或论文）；
5) 13周，打印说明书及图纸，制作幻灯片；
6) 14周，答辩。
七、主要参考书目：
[1] 朱国桢，徐洋编著．循环流化床锅炉设计与计算．清华大学出版社，2004
[2] 林宗虎，魏敦崧等编著．循环流化床锅炉．化学工业出版社，2004
[3] 赵翔，任有中合编．锅炉课程设计．水利电力出版社
[4] 樊泉桂，阎维平编．锅炉原理，中国电力出版社，2003
[5] 屈卫东，杨建华等编．循环流化床锅炉设备及运行，河南科学技术出版社，2001
[6] 吕俊复，张建胜等编．循环流化床锅炉运行与检修，中国水利水电出版社，2003
[7] 党黎军编．循环流化床锅炉的启动调试与安全运行，中国电力出版社，2001
[8] 锅炉机组热力计算标准． 机械工业出版社

华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告
2010年 3月 25日
学生姓名
李露
学号
200606618
专业
热能与动力工程
题目名称
130T/H CFB锅炉设计（高硫煤B）
课题来源
模 拟
主
要
内
容
我国是世界上最大的产煤国家。在我国，煤主要是用作燃料燃烧。煤在燃烧过程中会排出大量的灰渣，粉尘，二氧化碳和氮的氧化物等污染物，严重影响生态环境。因此在用煤作燃料时，实现其高效，低污染的燃烧是有非常重要的意义的。
循环流化床燃烧蒸汽锅炉参数是20世纪70年代发展起来的清洁煤燃烧技术，是解决燃烧煤而产生的污染问题的主要方法之一。此外，循环流化床燃烧还有对不同性质的煤东方锅炉股份有限公司强，适于烧低质量煤的特点。在煤含硫量高时，还可以在燃煤中加入石灰石，在燃烧中低循环流化床锅炉计算地脱硫，而不必加设投资巨大的烟气脱硫设备。在循环流化床取暖壁挂炉品牌中，燃烧温度低，空气分级流化床，燃烧中所产生的氮的氧化物很低，煤燃烧后所余下的灰渣活性强，便于生产水泥，用来综合利用。它是没有废弃物的燃烧方法。由于它有这些优点，近20年来得到迅速的发展。我国在这项技术利用和发展中，在燃烧机理，设计准则，调试运行技术等循环流化床锅炉计算，都积累了大量理论和运行经验。所设计制造的这种锅炉，已经从示范设备发展为成熟的产品。
我国是世界上最早进行流化床技术研究开发的国家之一，20世纪80年代就开始了循环流化床燃烧技术的研究。经过近20年的暖气用小锅炉多少钱努力，开发出多种类型的，具有中国特色的循环流化床。
循环流化床锅炉工作原理： 固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程，称为流化过程。流化过程用于燃料燃烧，即为流化燃烧，其炉子称为流化床锅炉。
循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型，它与鼓泡床锅炉的最大区别在于炉内流化风速较高（一般为4～8m/s），在炉膛出口加装了气固物料分离器。被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒，经分离器分离后，再送回炉内循环燃烧。循环流化床锅炉可分为两个部分：第一部分由炉膛（快速流化床）、气固物料分离器、固体物料再循环设备和外置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部件形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器、再热器、省煤器和空气预热器等，与其它常规锅炉相近。
　 循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量。由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。
循环流化床锅炉具有的优点有：（1）燃料适应性广，（2）燃烧效率高，（3）高效脱硫、氮氧化物（）排放低，（4）燃烧强度高，（5）负荷调节范围大，负荷调节快，（6）易于实现灰渣综合利用，（7）燃料预处理系统简单。
本次毕业设计的题目是对130T/H CFB锅炉进行整体设计。主要就循环流化床锅炉对燃料和脱硫剂的使用、无脱硫工况与脱硫工况下排放物的成分及体积的计算，并在此基础分析脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响。然后对炉膛及尾部受热面进行合理的结构布置，并对汽冷旋风分离器的结构及其相应的烟气、空气流动阻力等内容进行设计计算。本次设计的主要内容具体有：
1．燃烧脱硫计算：本部分将通过分析不同煤种对脱硫剂的使用要求，使各种排放物达到排放标准，在循环硫化床锅炉稳定运行的某段时间内对灰平衡及脱硫工况时的物质平衡和热平衡进行分析，得出脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响；并且通过对燃烧产物热平衡的分析计算，确定出各部分灰的份额，并由此推算出循环灰焓和烟气中飞灰的浓度，得出灰循环倍率与飞灰份额和分离器效率的关系。
2．锅炉传热计算：循环流化床锅炉的灰循环倍率不仅影响燃烧，而且影响传热。炉膛及尾部受热面的传热系数是其热力计算的关键数据，因此本部分将对炉膛膜式水冷壁和汽冷屏的传热系数进行计算，并确定出对流过热器、省煤器、空气预热器的传热面积及其传热系数。
3．锅炉结构计算：循环流化床锅炉由燃烧系统和受热面组成，燃烧系统的设计主要有炉膛、尾部受热面、分离器和回料器等部分的设计与布置。尾部受热面的设计包括过热器、省煤器以及空气预热器的布置方式及结构尺寸的设计计算。
4．锅炉热力计算：锅炉计算中的热力计算部分是必不可少的步骤，首先需要进行锅炉机组的热平衡及燃料和脱硫剂消耗量的计算，在此基础上进行炉膛及尾部受热面的热力计算。
在初步计算成立后对数据进行修正，并计算误差。在核对无误后进行图纸的绘制：包括锅炉本题结构图、工质流程系统图以及旋风分离器结构图的CAD制图。
采取的主要技术路线或方法
通过一周的搜集及整理资料，我对循环流化床锅炉的设计与计算有了更深入全面的认识后，现初步拟定设计及计算步骤如下：
1．燃烧脱硫的计算
1）首先进行煤质分析：根据任务书所给设计煤种的各项数据进行煤质的分析校核，判别出煤种，并将收到基低位发热量的计算值与测量值进行比较，看煤质分析是否合理；
2）对无脱硫工况时的燃烧过程进行分析，计算出理论空气量，三原子气体体积及理论氮气、水蒸气体积，并在此基础上得出该工况下的烟气总体积，并制作出燃烧产物的平均特性表与焓温表，便于后面对受热面的设计计算；
3）进行脱硫工况物质平衡与热平衡分析，确定出脱硫效率与钙硫比的大小，并根据燃烧和脱硫的化学反应式计算出脱硫过程中的可支配热量、所需的理论空气量以及产生的烟气体积，与无脱硫工况下的计算值进行比较，然后利用灰平衡及灰循环倍率的计算进一步分析出循环倍率与飞灰份额、分离器效率的关系。
2．结构及其传热系数的设计
1）炉膛内受热面积的计算：炉膛的受热面主要包括膜式水冷壁、汽冷屏，根据二者工作条件的不同，适当选取管材及管子规格，初步布置出所需受热面的大小，并在此基础选取合适的参数计算，分别计算出水冷壁和汽冷屏的传热系数。待热力计算完成后，再进行校核。
2）尾部受热面的结构布置：根据工质进出口温度查焓温表，得出焓值变化，利用工质侧或烟气侧热平衡计算方法预先计算若平衡传热量，并根据传热量及尾部烟道的大小合理地布置受热面的，选择恰当的管束布置方式。
3）汽冷旋风分离器的结构设计：根据烟气速度的推荐值确定分离器各进出口烟道、筒体、导涡管及竖管的尺寸大小、
4）回料器的设计：U型回料器的组件主要有：密封腿、回料器本体和返料腿。其计算内容有：回料器各部件的结构尺寸以及回料器风室压力、配风装置阻力的计算。
5）炉膛风室压力的计算：首先可根据床料高度及其堆积密度确定炉膛配风装置上的压力，然后由一、二次风比布置风帽的结构尺寸及数量，求出炉膛配风装置上的阻力，二者之和即为所求炉膛风室压力。
3．热力计算
1）燃料和脱硫剂消耗量的计算：首先确定锅炉机组的各项热损失，在热平衡的基础上计算锅炉的热效率、额定符合下所需要的燃料和脱硫剂的消耗量。
2）炉膛热力计算：根据炉膛燃烧产物热平衡方程式和传热方程式确定锅炉受热面内工质的吸热量以及单位燃料向工质和循环灰传递的热量。
3）受热面的热力计算：该部分包括对流过热器、省煤器以及空气预热器三部分，在设计过程中需查阅相关资料（如蒸汽特性表，烟气侧和蒸汽侧放热系数曲线图等），选择适当的参数通过综合计算确定出各受热面总的传热系数K以及对流辐射的吸热量，确定计算误差范围在2%以内，如不能满足，重新不止受热面进行计算。
4．校核
看锅炉本体的结构设计是否合理，风机的选用是否恰当，并进行热力计算数据的修正以及排烟温度、热空气温度、热平衡计算误差的校核，校核后汇总热力计算结果。
5．绘制图纸
包括锅炉本题结构图，工质流程系统图，旋风分离器结构图，采用CAD制图。
预期的成果及形式
提交的成果：
1） 开题报告一份
2） 说明书和计算书1套
3） 图纸一套
4） 与设计相关外文资料与译文
5） 所参考的主要书目
时间安排
1） 寒假放假前一周，开学提前一周，收集资料、阅读并综述文献、开题报告；
2） 1～7周，热力计算；
3） 8～10周，绘图；
4） 11～12周，编写设计说明书（或论文）；
5） 13周，打印说明书及图纸，制作幻灯片；
6） 14周，答辩。
指导教师意见

签 名：
年 月 日
备注
主要参考文献
[1] 朱国桢，徐洋编著．循环流化床锅炉设计与计算．清华大学出版社，2004
[2] 林宗虎，魏敦崧等编著．循环流化床锅炉．化学工业出版社，2004
[3] 赵翔，任有中合编．锅炉课程设计．水利电力出版社，2001
[4] 樊泉桂，阎维平编．锅炉原理，中国电力出版社，2003
[5] 屈卫东，杨建华等编．循环流化床锅炉设备及运行，河南科学技术出版社，2001
[6] 吕俊复，张建胜等编．循环流化床锅炉运行与检修，中国水利水电出版社，2003
[7] 党黎军编．循环流化床锅炉的启动调试与安全运行，中国电力出版社，2001
[8] 锅炉机组热力计算标准． 机械工业出版社
[9] 岑可法，程东鸣等著．循环流化床锅炉锅炉理论设计与运行．中国电力出版社，1997

摘 要
随着人们对能源需求量的日益扩大以及对环境质量要求的不断提高，作为近年来国际上发展起来的新一代高效、低污染的清洁燃烧锅炉，循环流化床锅炉得到了迅速地推广，是一项具有重要实际意义的研究课题。

Abstract
Keywords

前 言
我国是世界上最大的产煤国家。在我国，煤主要是用作燃料燃烧。煤在燃烧过程中会排出大量的灰渣，粉尘，二氧化碳和氮的氧化物等污染物，严重影响生态环境。因此在用煤作燃料时，实现其高效，低污染的燃烧是有非常重要的意义的。
近年来，我国煤炭消费占一次能源消费的比例一直保持在很高的水平上，但我国的煤炭消费状况是：环境污染严重且用能效率较低。据专家预测,即使到2050年，我国一次能源的供应仍将以煤炭为主，煤炭消费仍将占一次能源消费的一半以上。因此，如何高效洁净地利用煤炭已成为我国近五十年乃至上百年能源利用过程中的关键问题。
循环流化床燃烧技术是20世纪70年代发展起来的清洁煤燃烧技术，是解决燃烧煤而产生的污染问题的主要方法之一。此外，循环流化床燃烧还有对不同性质的煤适应性强，适于烧低质量煤的特点。在煤含硫量高时，还可以在燃煤中加入石灰石，在燃烧中低成本地脱硫，而不必加设投资巨大的烟气脱硫设备。在循环流化床燃烧中，燃烧温度低，空气分级送入，燃烧中所产生的氮的氧化物很低，煤燃烧后所余下的灰渣活性强，便于生产水泥，用来综合利用。它是没有废弃物的燃烧方法。由于它有这些优点，近20年来得到迅速的发展。我国在这项技术利用和发展中，在燃烧机理，设计准则，调试运行技术等方面，都积累了大量理论和运行经验。所设计制造的这种锅炉，已经从示范设备发展为成熟的产品。我国220T/H及以下容量的这种锅炉已经成为成熟的产品，现在正在进行410~480T/H的这种锅炉的示范工程。国外已经在运行单机容量达300MW，若干台200~300MW的循环流化床燃烧锅炉正在运行或建设中。我国是世界上最早进行流化床技术研究开发的国家之一，20世纪80年代就开始了循环流化床燃烧技术的研究。经过近20年的艰苦努力，开发出多种类型的，具有中国特色的循环流化床。
本设计对燃煤循环流化床锅炉的工作原理、设计方法、设计计算、流动特性和传热传质特性作了简明扼要的论述和介绍。

目 录
设计说明书
1 燃料和脱硫剂 1
1.1 燃料 1
1.2 脱硫剂 1
2 锅炉性能预计 1
2.1 排放浓度 2
2.2 碳的燃尽度 2
3 灰平衡与灰循环倍率 2
3.1 灰循环倍率 3
4 脱硫工况时的物质平衡与热平衡 3
4.1 燃烧和脱硫的化学反应式 3
4.2 当量灰分 4
4.3 灰比换算 5
4.4 当量理论空气量 6
4.5 燃烧和脱硫产生的烟气量 6
5 脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响 8
5.1 对的影响 8
5.2 对的影响 9
5.3 对的影响 9
6 燃烧产物热平衡方程式 9
6.1 灰循环倍率 9
6.2 炉膛有效放热量 10
6.3 炉膛放热份额 10
6.4 循环灰焓增 11
6.5 分离器热平衡 11
7 炉膛及EHE的传热系数 12
7.1 炉膛受热面传热周界 12
7.2 鳍片传热系数 14
8 循环流化床锅炉机组热力计算 14
8.1 锅炉机组热平衡及燃料和脱硫剂消耗量的计算 14
8.2 炉膛热力计算 17
9 炉膛 17
9.1 回料器风室压力 18
10 风、烟系统 18
10.1 旋风分离器烟气阻力计算 18
10.2 进口烟道阻力 19
10.3 旋风分离器本体阻力 22
10.4 出口烟道阻力 24
11 尾部受热面 24
11.1 过热器 24
11.2 省煤器 25
11.3 空气预热器 27
12 总结 28
13 计算结果汇总 30
13.1 基本数据 30
13.2 燃烧脱硫计算 31
13.3 130CFB锅炉热力计算 36
13.4 结构计算 42
13.5 热力计算 45
13.6 CFB旋风分离器烟气阻力计算 51
13.7 炉膛风室压力计算 58
13.8 回料器设计计算 61
13.9 对流受热面设计计算 67
13.10 锅炉热平衡计算误差校核 79
文献阅读及译文 82
主要参考文献
附录

设计说明书
1 燃料和脱硫剂
1.1 燃料
循环流化床锅炉燃料，脱硫剂和床料的颗粒尺寸，都是重要的运行参数，直接影响燃料和脱硫剂的利用以及大气污染物的排放浓度。
与煤粉锅炉对煤粉细度有要求一样，循环流化床锅炉对燃料和脱硫剂的颗粒尺寸也有一定的要求。只有达到这些要求，才能使循环流化床锅炉运行安全，经济和可靠。
在循环流化床锅炉中，由炉膛、分离器和回料器等组成的灰循环系统，目前还没有有效手段对床料进行在线取样和测量。只有当锅炉停运后，才能取得有代表性的床料样。
循环流化床锅炉床料颗粒尺寸分布曲线，与燃料和脱硫剂颗粒分布曲线，炉膛流化速度，燃料的爆裂度和分离器对各种粒度的颗粒的分离效率等有关。
在鼓泡流化床锅炉中，为了降低飞灰含碳量和飞灰份额，曾认为在给煤中应加大粗颗粒份额，以减少固体未完全燃烧热损失。这个观点对循环流化床锅炉是不适用的。循环流化床锅炉给煤颗粒尺寸分布，不仅影响燃烧，而且影响传热。在锅炉设计时，万万不可轻视这个问题。
从燃烧技术上说，循环流化床锅炉可以燃烧几乎所有的燃料。相当多的燃料在试验台或投运机组上已经燃烧过，有着很多经验可以借鉴。若无特殊要求，新机组的设计，无需在试验机组上实测有关数据。
1.2 脱硫剂
在燃烧高硫煤时，循环流化床锅炉需要加入脱硫剂进行炉内脱硫，以便使排放浓度达到标准。
用作脱硫剂的有：石灰石、石灰、白云石和含有一定量石灰或氢氧化钙的油页岩。从经济角度来说，大都采用石灰石做脱硫剂。当采用白云石或含有少量碳酸镁的石灰石做脱硫剂时，其中碳酸镁在炉膛内煅烧成的氧化镁量很少，通常不予考虑。
2 锅炉性能预计
设计循环流化床锅炉时，需预估各种大气污染物的排放浓度，以体现锅炉性能。至今为止，尚没有合适的标准和导则可供参考。唯一可行的是，根据燃料特性，参照试验机组的数据库和商业机组的运行经验，对将要设计的锅炉性能做出估算，以确定各种大气污染物的排放浓度。对未达标的锅炉，需采取适当措施，使其达到锅炉大气污染物排放标准。
2.1 排放浓度
2.1.1 循环流化床锅炉，在燃烧含硫煤时，二氧化硫原始排放浓度
（2-1）
式中：原始排放浓度， ；
- 煤的收到基硫分，%；
—1煤完全燃烧产生的烟气量，
2.1.2 脱硫效率
（2-2）
式中：—脱硫效率，%；
—最高允许排放浓度，；
—原始排放浓度，
2.1.3 在相同工况下，不同的与所需的钙硫摩尔比的关系 （2-3）
式中：——钙硫摩尔比；
——脱硫效率，%；
——燃煤自脱硫能力系数；
K——石灰石脱硫性能系数；
2.2 碳的燃尽度
碳的燃尽度，也就是燃烧效率，主要与燃煤的反应性、燃烧温度和灰循环倍率有关。在试验机组上，由于灰循环倍率很大，所以测得的燃烧效率一般要高于商业机组。
3 灰平衡与灰循环倍率
循环流化床锅炉中，进入炉膛的煤燃烧成灰，一部分从炉膛底部（床）排出，称为底灰。一部分飞出炉膛，进入分离器，其中小于切割粒径的灰飞出分离器，进入尾部烟道，飞离锅炉，成为飞灰；而大于切割粒径的灰，被分离器分离下来，经回料器返回炉膛再燃烧，称为循环灰。应当指出：由于燃烧，粒子间碰撞和磨损，以及粒子与分离器壁面之间的磨损，使大的灰粒在逐渐减小，当小于切割粒径时，这部分循环灰又成为飞灰。由于循环灰量随时在变化，增加了确定各部分灰的份额的难度。虽然如此，当循环流化床锅炉运行稳定后，在某一时间段内，即灰达到平衡时，还是可以确定各部分灰的份额的，并可由此计算循环灰焓和烟气中飞灰浓度。必须指出，灰循环倍率不是认为选取的，它主要取决于分离器效率和飞灰份额。
3.1 灰循环倍率
3.1.1 循环流化床锅炉处于最佳燃烧工况时的灰循环倍率
f
F
f
n
a
a
h
h
-
=
1
(3-1)
4 脱硫工况时的物质平衡与热平衡
在燃烧高硫煤需要加入石灰石脱硫时，炉膛内的热量分配，除了燃料的低位发热量外，还有石灰石煅烧成氧化钙需要吸收热量，而与及氧气反应生成硫酸钙要释放热量，而它们的吸热量和放热量并不相等。计算时需把燃料和石灰石在燃烧和脱硫时各自产生的物质和热量，采用单位当量燃料量进行加权平均。
4.1 燃烧和脱硫的化学反应式
4.1.1 石灰石中含量为，则所需的石灰石量
（4-1）
式中：——与1燃料相配的入炉石灰石量，；
——石灰石中的含量，%；
4.1.2 脱去的
（4-2）
式中：——脱去的容积，；
——脱硫率，%；
4.1.3 如加入石灰石量为，即纯量为，经煅烧生成，需要吸收的热量
（4-3）
式中：——煅烧生成的吸热量，；
——入炉的石灰石直接飞出分离器成为飞灰的份额，简称未利用率，
有分析飞灰成分测得，若无此数据，推荐取15%；
4.1.4 生成的放热量
（4-4）
式中：——脱硫时生成的的放热量，；
4.1.5 可支配热量
（4-5）
式中：——可支配热量， ；
4.2 当量灰分
4.2.1 入炉的燃料灰量
（kg/kg） （4-6）
式中：——燃料收到基灰分；
4.2.2 入炉的石灰石直接成为飞灰的量
（4-7）
式中：——入炉的石灰石直接变成飞灰的量；
4.2.3 入炉的石灰石灰分
（4-8）
式中：——入炉的石灰石灰分， ；——石灰石的水分，%；
4.2.4 未反应的量
（4-9）
4.2.5 脱硫产物的量
= （4-10）
4.2.6 当量灰分
= （4-11）
式中：——当量灰分，%；
——入炉燃料灰量，；
——入炉的石灰石直接变成飞灰的量，；
——入炉的石灰石灰分，；
——未反应的的量，；
——脱硫产物的量，；
——与1燃料相配的入炉石灰石量，；
4.3 灰比换算
4.3.1 飞灰份额
=1- （4-12）
式中：——飞灰份额，%；
4.3.2 在脱硫工况时的飞灰份额
= （4-13）
式中：——脱硫工况时的飞灰份额；
4.3.3 脱硫工况时底灰份额
（4-14）
式中：——脱硫工况时的底灰份额；
4.4 当量理论空气量
4.4.1 脱硫所需的理论空气量
（4-15）
4.4.2 燃烧和脱硫的当量理论空气量
（4-16）
式中：——当量理论空气量，；
——石灰石脱硫所需要的理论空气量，；
——与1燃料相配的入炉石灰石量，；
4.5 燃烧和脱硫产生的烟气量
4.5.1 产生体积
= （4-17）
4.5.2 单位当量燃料量，发生燃烧和脱硫时产生的和的当量体积
= (4-18)
式中：——的当量体积，；
——石灰石煅烧产生的体积，；
——体积减少量，；
——三原子气体体积，；
——与1燃料相配的石灰石消耗量，；
4.5.3 脱硫所需空气中的氮气体积
（4-19）
4.5.4 当量燃料产生的当量理论氮气体积
（4-20）
式中：——当量理论氮气体积，；
——燃料中的氮，%；
——当量理论空气量，；
——与1燃料相配的石灰石消耗量，；
4.5.5 当量理论水蒸气体积 （4-21）
式中：——当量理论水蒸气体积，；
——燃料中的水分，%；
——石灰石中的水分，%；
——燃料中的氢，%；
4.5.6 产生的烟气量为，得到脱硫后的排放质量浓度
（4-22）
4.5.7 脱硫率
（4-23）
以上各式中：——计算脱硫效率，%；
——脱硫后的排放浓度，；
——原始排放浓度，；
若，再从新假定，直至为止
5 脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响
5.1 对的影响
固体未完全燃烧热损失为：
（5-1）
式中 ——固体未完全燃烧热损失，%
——锅炉可支配热量，
——底灰份额；
——底灰含碳量，%；
——飞灰份额，
——飞灰含碳量；
——燃料收到基灰份，%。
5.2 对的影响
排烟热损失为： （5-2）
式中： ——排烟热损失，%；
——在相应的过量空气系数和排烟温度状况下的排烟焓，；
——冷空气焓，
5.3 对的影响
底灰物理热损失为： （5-3）
式中：——底灰物理热损失，%；
——灰焓，；根据底灰温度。
6 燃烧产物热平衡方程式
燃烧产物热平衡方程式是进行锅炉热力计算的基础之一，循环流化床锅炉也不例外。
与煤粉燃烧锅炉相比，循环流化床锅炉多了一套灰循环系统。当燃料及其燃烧所需的空气进入炉膛发生燃烧后，含碳灰粒飞出炉膛，大于分离切割粒径的颗粒被分离器捕集，经回料器返回炉膛燃烧，而小于分离切割粒径的颗粒飞入尾部烟道，成为锅炉飞灰。
对循环流化床锅炉而言，大部分灰不是一、二次而是多次反复通过炉膛、分离器或外置式热交换器(EHE)及回料器，这部分灰称为循环灰。
6.1 灰循环倍率
6.1.1 循环灰量
(6-1)
式中：——循环灰量，kg/h;
6.1.2 炉膛进口循环灰焓为
(6-2)
6.1.3 炉膛循环灰焓增
= (6-3)
式中：——炉膛循环灰焓增，；
——循环灰量，,见式（6－2）
——计算燃料消耗量，；
——炉膛出口循环灰焓，,根据其灰温，即炉膛出口烟温
——炉膛进口循环灰焓，，见式（6－3）
6.2 炉膛有效放热量
= （6-4）
式中：——炉膛有效放热量，；
——燃料收到基低位发热量，；
，，——分别为锅炉机组可燃气体未完全燃烧热损失，
固体未完全燃烧热损失和灰渣物理热损失，%；
——炉膛进口过量空气系数；
——炉膛进口热空气焓，；
——回料器进口过量空气系数；
——EHE进口过量空气系数；
——冷空气焓，；
6.3 炉膛放热份额
X＝1－x （6-5）
6.4 循环灰焓增
6.4.1 烟气的焓增
= （6-6）
式中：——分离器烟气焓增，；
——炉膛出口烟焓，；
——分离器理论烟焓，；
6.4.2 折算成1燃料的分离器循环灰焓增
（6-7）
式中：——分离器循环灰焓增，；
6.5 分离器热平衡
6.5.1 分离器放热份额
（6-8）
(6-9)
(6-10)
式中：——分离器放热份额；
——分离器烟气焓增，；
——分离器循环灰焓增，；
——炉膛有效放热量，,见式（6-5）
——分离器烟气焓增份额；
——分离器循环灰焓增份额；
6.5.2 炉膛出口过量空气系数
（6-11）
式中：——炉膛出口过量空气系数；
——炉膛进口过量空气系数；
——回料器进口过量空气系数；
——EHE进口过量空气系数；
7 炉膛及EHE的传热系数
循环流化床锅炉的灰循环倍率不仅影响燃烧，而且影响传热。炉膛及EHE的传热系数是其热力计算的关键数据。炉膛计算受热面积，是由传热周界来确定的。根据不同的传热周界，会得出不同的计算受热面积，由此测得的传热系数也有所不同。因此，在进行炉膛传热计算的计算受热面积，由此测得的传热系数也有所不同。因此，在进行炉膛传热计算时，首先要确定其计算受热面积。循环流化床锅炉的灰循环倍率不仅影响燃烧，而且影响传热。炉膛及EHE。
表7-1 炉膛各区域各种形式受热面积折算系数
名称

数值
0.075
1.0
0.577
0.043

7.1 炉膛受热面传热周界
7.1.1 循环流化床辐射放热系数
(7-1)
式中：——循环流化床辐射放热系数，；
——斯忒藩-玻耳兹曼常数，；
——吸收率；
——床温，；
——炉膛膜式水冷壁绝对温度，；
7.1.2 炉膛膜式水冷壁传热系数
（7-2）
式中：——流化床密相区对水冷壁的传热系数，;
——流化床密相区对鳍片的传热系数，；
——水冷管的传热周界，；
——鳍片的传热周界；
7.1.3 水冷管外壁温度和管内壁温度
(7-3)
(7-4)
7.1.4 流化床总放热系数：
(7-5)
7.1.5 床密相区对水冷管或汽冷管的传热系数
（7-6）
7.1.6 水冷管外壁壁温
(7-7)
7.2 鳍片传热系数
7.2.1 鳍端温差