热能动力工程专业毕业论文210t每小时循环流化床锅炉毕业设计

设计题目：210T/H CFB锅炉设计专 业： 热能动力工程 院 系： 电力学院 任务书一、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、SO2、NOx 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、脱硫效果号、NOx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）；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 设计煤种序号名 称符号来源数值单位1收到基水分测量值6.82收到基碳含量测量值53.853收到基氢含量测量值2.644收到基氧含量测量值3.865收到基氮含量测量值0.756收到基硫含量测量值1.187收到基灰分测量值30.928收到基硫酸盐二氧化碳含量测量值09收到基挥发分测量值30.510收到基底位发热量测量值20576KJ/Kg11收到基CaO含量测量值02石灰石序号名称符号数值单位1石灰石CaCO3含量97.322石灰石MgCO3含量03石灰石水分0.84石灰石灰分1.883锅炉设计参数序号名称符号数值单位1最大连续蒸发量210000kg/h2过热蒸汽压力9.81MPa3过热蒸汽温度5404喷水量8000kg/h5工质流量202000kg/h6给水温度2157热空气温度1808排烟温度1459冷空气温度 2010锅筒蒸汽压力10.89MPa11给水压力11.43MPa12锅炉排污水流量2100kg/h13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： 六、设计进度1) 1周，收集资料、阅读并综述文献、开题报告；2) 27周，热力计算；3) 89周，绘图；4) 1011周，编写设计说明书（或论文）；5) 12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，20042 林宗虎，魏敦崧等编著循环流化床锅炉化学工业出版社，20043 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，20035 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，20016 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，20037 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，20018 锅炉机组热力计算标准 机械工业出版社本科生毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 学号 专业热能与动力工程题目名称210T/H CFB锅炉设计课题来源模 拟主要内容一、设计背景1、工业锅炉中普遍存在的问题 1.1锅炉燃烧设备设计制造质量不高,自控水平低,主辅机匹配不合理, 严重偏大链条炉排锅炉作为我国燃煤工业锅炉的主要炉型,其燃烧设备存在比较突出的问题。首先炉排运行易跑偏, 受热后易变形、断裂, 造成炉排漏煤火口、漏风等,使灰渣含碳量增加;其次存在配风装置、调风门不严密,调节件结构不合理导致调节不灵活、调风作用不明显,且炉室间不能密封,各风室互相串风,风量调节性能差,使火床上的各燃烧区段合理布风难以实现;此外炉排与侧墙间漏风严重,锅炉横向风压分布不均衡。我国的燃煤工业锅炉自控水平较低,多为开环控制,不能根据外界用能情况变化自动调节锅炉运行状态。另外,因配置的运行监测仪表不全或者失灵,又缺少必要的化验手段,所以不能测定蒸汽或给水流量、 燃煤量、 过量空气系数、 炉渣含碳量、 排烟温度等经济运行参数。工业锅炉辅机配套普遍偏大,造成不必要的资源和能源浪费。从工业锅炉实际运行情况看,过量空气系数普遍存在严重超出正常范围的现象。1.2使用煤种与炉型要求有差异, 造成燃煤的着火、燃尽困难,燃烧不完全燃煤工业锅炉是按一定的煤种(如挥发分、 热值、灰分、 水分等)设计的,只有在燃用与设计煤种性能相近的燃煤时,锅炉的运行才能处于比较好的状态。而我国幅员广大,煤的种类很多,煤质差别很大,由于燃煤供应几乎没有任何约束性规范和标准,完全由市场调节,供给工业锅炉使用的燃煤基本是原煤,其粒度、热值、 灰分、 水分经常发生变化, 造成煤种与炉型不适应,着火困难,燃尽更困难。1.3锅炉水质普遍达不到标准要求, 影响锅炉安全,影响锅炉热效率目前很大一部分工业锅炉没有使用水处理设备,就是已配置的水处理设备其实际利用率也不足 70 %,尤其是边远地区和乡镇地区的工业锅炉,既未安装水处理设备,也未采用锅内加药处理方式。蒸汽锅炉、 承压热水锅炉的给水应采用锅外化学处理,也就是要安装水处理设备对锅炉给水进行处理。否则锅炉水质不达标, 会导致锅炉结垢,既影响锅炉受热面传热,增加热阻,又危及锅炉的安全运行。1.4锅炉运行负荷低, 工况经常变化，炉渣含碳量高, 散热损失大据统计,目前全国工业锅炉的平均运行负荷只有额定负荷的 50%左右, 实际运行效率往往要比鉴定效率低 10 15个百分点,造成一次能源的浪费很大。锅炉低负荷运行容易造成漏风量增大,火床和炉膛温度偏低,燃烧速度明显减慢,燃烧工况不稳定, 煤中的固定碳燃烧变得更加困难,炉渣含碳量增加, 这样就使不完全燃烧热损失增大。二、 立题目的和意义 循环流化床锅炉是我国目前最普遍的锅炉之一，通过自主完成锅炉结构设计和整体热力计算在内的锅炉设计过程能够让我们真正了解锅炉各个部分的特点和功能，并且通过这种实践来完成对本专业只是的巩固、充实和提高。在计算设计过程中能培养学生的综合知识运用能力及资料搜集整理意识，学会分析问题并在过程中完善答案。对给定的数据资料学会分析并补充自己所需的材料内容和构思，间接地培养对工程问题的严谨态度和计算能力。三、论文研究内容3.1循环流化床锅炉的优点3.1.1燃烧效率高 国外的循环流化床锅炉效率能达到99，我国循环流化床锅炉效率也能达到9598。能有这么高效率，很大一部分原因在于煤粒在循环流化床锅炉炉膛内能充分燃尽。循环流化床锅炉燃烧属低温燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产还设置三次风。循环流化床锅炉一大特点是采用分离回料装置。 3.1.2煤种适应性强 循环流化床锅炉对低热值无烟煤、劣质煤、页炭、炉渣石矸等都有很好的适应能力，适应性比煤粉炉、层燃炉好。原因一个是循环流化床配备分离回料装置能够保证煤粒得到充分地燃烧，另外，循环流化床锅炉使煤粒在炉内产生一定的流化，保证煤粒能够得到充分燃烧。3.1.3添加石灰石，有较高脱硫效果 石灰石脱硫剂在多次循环过程中，延长了与烟气中SO2的接触时间，Ca/S比显著降低，即以少量的石灰石达到较高的脱硫效率，脱硫效果可达95，产生硫酸钙随渣排出。 3.1.4添加石灰石，降低了氮氧化物生成量 煤粒和添加的石灰石在炉膛内以800900温度燃烧，可以控制NOX的生成。这是因为生成的NOX被炉子部未燃烧的碳或CaO还原，因此减少的NOX的排放。 3.1.5系统简单，运行操作方便 从原煤到落煤经螺旋给煤机进入炉膛；一次风经布风板引入炉膛底部；煤粉（10mm以下）悬空燃烧；二次风从前后墙引入，起助燃搅拌作用；随烟气向炉膛尾部带起走的较大颗粒旋风分离器后返回到炉膛，循环燃烧，进入尾部烟道只剩下很小的灰粒。经过上述简单流程，锅炉即达到应当的蒸汽量，满足汽轮机蒸汽品质要求。3.1.6灰渣综合利用，前途广泛 灰渣中有一定的硫酸钙，可作各种建筑材料的掺合料，水泥行业、制砖行业利用灰渣前途最广泛。该炉型推广应用可减少除灰渣场地，对无灰场条件的中小城市而言，不仅可以大大改善环境条件，而且可以推进建材行业的发展，变废为宝，使煤炭发挥综合效益。3.2论文研究构思 210t/循环流化床锅炉的设计首先根据给定的技术要求和燃料指标进行主要部件的初步确定，可分为：、炉型、受热面、固体颗粒分离装置、尾部烟道布置、对流受热面的设计等。这一步主要对锅炉的整体布局和设计进行基本确定，便于锅炉的整体设计计算。炉膛尺寸主要为炉宽、炉深、炉高和炉膛下部界面收缩部分的尺寸，其大小的确定需考虑锅炉额定蒸发量、蒸汽压力、蒸汽温度、给水温度、排烟温度等因素。当确定好炉型大小后其他布置根据设计情况再逐一设计。、锅炉内部的几大系统进行初步设计，如风烟系统、汽水系统、制粉系统、燃油系统、过热系统、再热系统、排渣系统等，利用初步设计的锅炉整体空间设计布置，将几大系统对应的功能组件一一考虑进去，并根据给定参数选择各个系统的运行方式。（风烟系统拟定采用平衡通风，空气采用两级送风；水循环系统中锅筒、水冷壁和下降管根据蒸发量计算设定；制粉系统、燃油系统等将根据设计好的系统和计算数据进行设计）、循环流化床锅炉还应考虑物料循环系统（即返料装置），有机械阀和非机械阀两种，回料管、回送装置，溢流管及灰冷却器等几部分在其他系统设计完成时根据煤质及技术要求最后确定。、之后设计要考虑锅炉内各个受热面的布置，有炉膛水冷壁受热面、过热器受热面、省煤器、空气预热器等，整体设计之后再考虑锅炉的吹灰布置。初步设计炉膛水冷壁和水冷屏采用膜式壁结构，悬吊于钢架的顶部横梁上，下膨胀；高温过热器和低温过热器采用低温过热悬吊管进行悬吊，根据需要添加屏式过热器，若需要则悬吊在炉顶的屏式过热器集箱上；省煤器布置在低温过热器下部区域，由省煤器支撑梁支撑，中通空气冷却（省煤器的布置方式待定）；空气预热器的选择是间壁式（钢管式空气预热器）还是再生式（回转式空气预热器）则根据炉膛空间设计和后面的热力计算进行选择。、整体设计之后进行锅炉整体热力计算，具体有1）燃料与燃烧产物计算和锅炉热平衡计算；2）炉膛热力计算，这部分计算结果获得炉膛出口烟温及炉膛区域各受热面的吸热量、焓增量等数据；3）高低温过热器热力计算，为了使工质出口参数达到设计要求，须先假设受热面积，再进行热平衡的校核，如果不满足误差条件，则要进行循环计算，从而得出适合的受热面积；4）省煤器、空气预热器热力计算，通常省煤器和空气预热器计算，满足本身的热平衡后，得到的热空气和排烟温度与已知的输入数据是不一样的，这时还须进行锅炉整体的热平衡计算误差的校核，根据规定，当误差大于0.5%时，须把热空气温度和排烟温度迭代回到锅炉热平衡计算前进行迭代循环。3.3设计中注意问题在资料整理时注意循环流化床锅炉的特点，在设计中注意这种锅炉的不足，主要有以下几点：1)循环流化床锅炉风机电耗大、烟风道阻力高。相对于煤粉锅炉，流化床锅炉一次风机、二次风机、流化风机压头高；流化床独有的布风板装置和飞灰再循环燃烧现象系统使送风系统的阻力长远于煤粉锅炉送风的阻力，煤粉炉输风机器风压普通在2KPa以下，而流化床锅炉的输风机器风压普通运行在10KPa以上，电耗大，噪音高，震荡大。普通循环流化床锅炉用电比值比煤粉炉至少高45百分之百以上。 2)锅炉器件的磨耗较严重。因为流化床锅炉内的物料成高液体浓度、高风速的独特的地方，故锅炉器件的磨耗比较严重。固然采取了耐火耐磨浇注料处置、喷涂处置、密稀相区让管等防磨处理办法处置，但实际运行中循环流化床炉膛内的受热面磨耗速度仍长远于煤粉锅炉。密稀相区两地相连处的管壁磨耗处置修复要比煤粉炉困难程度大得多。 3)耐火耐磨层磨耗、出现裂缝和剥离是流化床锅炉比较棘手的问题。流化床锅炉运用耐火物质的部位和数目比煤粉炉要多很多。而因为耐火耐磨材料挑选不合适，还是动工工艺不符合理，还是烘炉和点火开始工作中温度扼制不合适，升温、降低温度过快，造成耐火物质中蒸发水汽不可以趁早排出，还是热应力过大，导致耐火物质内衬出现裂缝和剥离。密相区内耐火物质的的剥离将毁伤正常的床料流化工况，导致床料结渣。离合器、料腿及返料阀系统耐火物质的的剥离将拥塞返料系统结渣，物料循环毁伤，循环流化床锅炉成为鼓泡流化床锅炉，蒸发量没有办法保持，被迫停炉。而在煤粉锅炉中不存在这个问题，因煤粉锅炉冷灰斗耐火物质的剥离及结渣而影响停炉的意外很少见。 4)点火开始工作时间长。循环流化床锅炉点火开始工作时间除受汽包升温效率的影响外，还遭受耐火防磨层内衬材料温升和能承担的热应力限止。温升过快，耐火防磨层内衬材料热应力将超过准许热应力显露出来出现裂缝。所以，对循环流化床锅炉点火开始工作时间和升温效率有严明要求。汽冷旋风离合器的循环流化床锅炉从冷态开始工作到带满载荷的时间普通扼制在68钟头。而煤粉锅炉因无大平面或物体表面的大小的耐火防磨内衬材料，点火开始工作只思索问题汽包升温效率，点火时间相对较短,冷态在56钟头就可达到预设载荷。 5)循环流化床锅炉对燃烧材料适合性广，但对燃煤粒径要求严明。循环流化床锅炉燃煤粒径普通在010mm之间，均匀粒径在2.53.5mm之间，假如达不到这个要求，将带来运行中的不好后果，锅炉达不到预设蒸发量，主汽温度难于保障，灰渣含碳量高，受热面磨耗严重。 6)N2O生成量较煤粉炉高。与高温煤粉炉燃烧现象过程对比，循环流化床锅炉燃烧现象温度较低，NOX（NO、NO2等氮氧气化物的总称）生成量较少，但N2O的生成量较大，它俗称“笑气”，是一种强温室效应气体，对大气臭氧气层具备毁伤效用，造成紫外光直接映射到地球上，导发肉皮儿癌。到现在为止国际上对“笑气”排放比较关心注视。 7)循环流化床锅炉尾部受热面的磨耗比煤粉炉大。循环流化床锅炉的飞灰份额比煤粉炉小，但飞灰粒径比煤粉炉大得多，在运行中假如离合器效果差或烟气流速大，将造成过热器、省煤器等受热面磨耗严重。 8)循环流化床锅炉的中心器件风帽较易磨耗。风帽通风孔之间的横向冲刷，及高速床料对风帽的磨耗容易引动风室漏渣、流化效果恶化、结焦炭、沟流现象，影响锅炉载荷。而风帽的维修异常艰难，需求先扫除净尽布风板上几十吨的惰性床料，而后又回装，检查修理周期长，生产力需要大。煤粉炉就不存在这个问题。四、论文工作计划 本课题是循环流化床锅炉的设计，而且设计过程中工作量最大的是热力计算，所以工作安排如下：搜集循环流化床的中文及外文文献，对循环流化床锅炉目前现状和设计容易存在的问题进行分析和整理。在热力计算中需要大量数据计算，应该利用简单的变成软件如C、VB等编程软件进行基础计算，有必要时利用Excel进行综合数据列表分析并计算。根据任务书要求将热力计算完成后画出锅炉总体的结构图。翻译外文文献补充论文中缺少的注意事项及技术要求。采取的主要技术路线或方法通过一周搜集整理资料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，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，重新对受热面进行计算。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体结构图、工质流程系统图、炉膛结构简图以及旋风分离器结构图，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)17周，热力计算；3)810周，绘图；4)1113周，编写设计说明书（或论文）；5)14周，打印说明书及图纸；6)15周，答辩。指导教师意见同意签 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，20042 林宗虎，魏敦崧等编著循环流化床锅炉化学工业出版社，20043 赵翔，任有中合编锅炉课程设计水利电力出版社，20014 樊泉桂，阎维平编锅炉原理，中国电力出版社，20035 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，20016 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，20037 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，20018 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附录1、锅炉本体结构图（CAD制图）附录2、工质流程图（CAD制图）附录3、旋风分离器结构图（CAD制图）附录4、炉膛结构简图（CAD制图）目 录摘 要11概述31.1循环流化床锅炉的概念31.1.1流态化31.1.2临界流速41.2循环流化床锅炉的优点42燃料与脱硫剂72.1燃料72.2脱硫剂73脱硫与排烟有害物质的形成83.1影响循环流化床脱硫效率的各种因素：83.1.1Ca/S摩尔比的影响83.1.2床温的影响83.1.3粒度的影响83.1.4氧浓度的影响93.1.4床内风速的影响93.1.6循环倍率的影响93.1.7SO2在炉膛停留时间的影响93.1.8负荷变化的影响93.1.9给料方式的影响93.1.10其它因素的影响93.2 NOX的排放93.3 无脱硫工况燃烧计算103.3.1无脱硫工况下燃烧计算103.3.2无脱硫工况下烟气体积计算114物料循环倍率124.1物料循环对锅炉燃烧特性的影响124.1.1物料循环对炉内燃烧的影响124.1.2物料循环对热量分配的影响124.1.3物料循环与变负荷的关系124.1.4物料循环对脱硫、脱硝的影响124.2物料循环倍率的选择124.2.1燃料特性对循环倍率的影响134.2.2热风温度及回送物料温度对循环倍率的影响134.2.3最佳循环倍率确定135脱硫工况计算145.1燃烧和脱硫化学反应式145.2脱硫计算146.燃烧产物热平衡196.1炉膛燃烧产物热平衡方程式196.2 燃烧产物热平衡计算196.2.1脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响196.2.2锅炉热平衡计算217传热系数计算237.1影响循环流化床传热的各种因素237.1.1气体物理性质的影响237.1.2固体颗粒物理特性的影响237.1.3流化风速的影响237.1.4床温对传热系数的影响237.1.5管壁温度的影响237.1.6固体颗粒浓度的影响247.1.7床层压力的影响247.2炉膛传热系数247.3汽冷屏传热系数248炉膛268.1炉膛结构设计268.2炉膛热力计算279汽冷旋风分离器309.1旋风分离器的种类309.1.1汽冷式旋风分离器相比较其它形式的分离器的优点：309.1.2分离器结构设计319.2汽冷旋风分离器热力计算3110风烟系统3410.1风烟系统烟气阻力计算3410.1.1旋风分离器本体阻力计算3410.1.2炉膛风室压力3710.1.3炉膛配风装置阻力计算3811回料装置4011.1回料装置用途及分类4011.1.1回料装置要求及用途4011.1.2回料装置分类4011.2回料器结构计算4011.3回料器压力计算4112布风装置4312.1风帽4312.2布风板4313 计算结果汇总4413.1 基本数据4413.1.1 设计煤种4413.1.2 石灰石4513.2 燃烧脱硫计算4513.2.1 无脱硫计算时的燃烧计算4513.2.2 无脱硫工况时的烟气体积计算4513.2.3 脱硫计算4613.2.4 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性4913.2.5 脱硫工况时燃烧产物焓温表5013.3 CFB锅炉热力计算5213.3.1 锅炉设计参数52循环硫化床燃烧5313.3.2 锅炉热平衡及燃料燃烧方式和石灰石消耗量5313.3.3 炉膛膜式水冷壁传热系数5513.3.4 炉膛汽冷屏传热系数计算5713.4 结构计算6013.4.1 炉膛膜式水冷壁计算受热面积：6013.4.2 炉膛汽冷屏计算受热面积6213.4.3 炉膛汽冷旋风分离器计算受热面积6213.5 热力计算6313.5.1 炉膛热力计算6313.5.2 汽冷旋风分离器热力计算6713.6 旋风分离器烟气阻力计算7113.7 炉膛风室压力计算7913.7.2 炉膛配风装置阻力计算8013.8 回料器设计计算8213.8.1 结构尺寸计算8213.8.2 回料器风室压力计算8313.8.3 回料器配风装置阻力计算8414总结82致谢83主要参考文献84外文文献及翻译85华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告115主要参考文献124106 摘 要循环流化床燃烧技术是上个世纪80年代在锅炉上得到成功应用的一种清洁煤燃烧技术。由于它具有高效，低污染且煤种适应性强等特点，在很多国家都受到了重视。我国自上世纪80年代开始发展循环流化床锅炉，目前该技术已相当成熟。本文主要对210T/H循环流化床锅炉的设计过程进行了阐述。设计中先进行了无脱硫工况及脱硫工况的燃料消耗量及烟气量计算，随后进行了脱硫计算、热力计算、结构计算和烟气阻力计算等，在热力计算中，利用相似原理，采用逐次逼近的方法，进行迭代计算，确定了炉膛，汽冷旋风分离器和回料器的尺寸。本锅炉燃用的是烟煤，挥发分较高，故炉膛内采用前后墙对冲燃烧，旋流燃烧器。炉膛底部采用水冷布风板，以支持静态床料和保证气流的分布均匀。本次设计的锅炉效率为90.64%，炉膛截面积52.878m2。从计算结果知，该锅炉的设计合理，效率较高，可供工程实际参考。本论文附锅炉本体图，旋风分离器图，工质流程图各一张。关键词:循环流化床锅炉；脱硫；热力计算 Abstract The circulating fluidized bed (CFB) burning technology is a kind of clean coal burning technology which started from 1980s.For its high efficient, the low pollution and strong suitability for many coals，many countries have paid attention to the development of CFBB. Our country started the study of CFBB since 1980s .Now, the technology is mature. This essay elaborates the design process of 210T/H circulating fluidized bed boiler. In this design,I made a calculation of the without desulfurization condition, the status of desulfurization of fuel consumption and combustion flue gas.Then, I carried out the desulfurization calculation, thermodynamic calculation, strength calculation, the smoke and wind resistance calculation. In the thermodynamic calculation, It should be emphasized that similarity criterion and successive approximation method with iterative computing are used in determine the size of furnace, steam cold cyclone, recycling collector.As the boiler combusts bituminous coal,I choose swirl burners laying front and rear walls in the furnace. In the bottom of the Furnace is the air distribution board which can support the solid fuel and ensure the uniform airflow.The efficiency of the boiler is 90.64% and the sectional area is 52.878m2. It can be seen from the calculating result that the entire design is rational and efficient, which indicates that the design can be provided as reference of actual engineering design. Drawings of the boiler ,cyclone and the flow process of refrigerant are attached in the end of the essay. Key words circulating fluidized bed; design of boiler; high temperature cyclone separator 1概述我国的一次能源的供应主要以煤炭为主，由于燃煤发电的直接污染较大，特别是SO2、NOX的排放。SO2的排放是造成酸雨的主要原因。循环流行化床锅炉技术是一项高效低污染清洁燃烧枝术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展；国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起，已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。1.1循环流化床锅炉的概念循环流化床锅炉是从鼓泡床锅炉的基础上发展起来的，早期循环流化床锅炉的流化速度比较高，因此称作快速循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间，形成了一定的理论。要了解循环流化床锅炉的原理，必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床到湍流床到快速床各种状态下的动力特性，燃烧特性以及传热特性。1.1.1流态化当固体颗粒中有流体通过时，随着流体速度的逐渐增大，固体颗粒开始运动，且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大，当流速达到一定值时，固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等，每个颗粒可以自由运动，所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象，这种现象称为流态化。对于液固流态化的固体颗粒来说，颗粒均匀地分布于床层中，称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说，气体并不均匀地流过床层，固体颗粒分成群体作紊流运动，床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化，这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。固体颗粒（床料）、流体（流化风）以及完成流态化过程的设备称为流化床。1.1.2临界流速对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中，在固定床通过的气体流速很低时，随着风速的增加，床层压降成正比例增加，并且当风速达到一定值时，床层压降达到最大值，该值略大于床层静压，如果继续增加风速，固定床会突然解锁，床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话，其特性为：在大颗粒尚未运动前，床内的小颗粒已经部分流化，床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显，而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度，称为临界流化速度。随着风速的进一步增大，床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是23倍的临界流化速度。影响临界流化速度的因素：（1）料层厚度对临界流速影响不大。（2）料层的当量平均料径增大则临界流速增加。（3）固体颗粒密度增加时临界流速增加。（3）流体的运动粘度增大时临界流速减小：如床温增高时，临界流速减小。1.2循环流化床锅炉的优点（1）燃料适应性广这是循环流化床锅炉的主要优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅占床料的13%，其余是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣等。因此，加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。由于床内混合剧烈，把煤料加热到着火温度而开始燃烧。在这个加热过程中，所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几，因而对床层温度影响很小，而煤颗粒的燃烧，又释放出热量，从而能使床层保持一定的温度水平，这也是流化床着火没有困难，并且煤种适应性很广的原因所在。（2）燃烧效率高循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高，通常在9599%范围内，可与煤粉锅炉相媲美。循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点：气固混合良好;燃烧速率高，其次是飞灰的再循环燃烧。（3）脱硫效率高由于飞灰的循环燃烧过程，床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内再利用。另外，已发生脱硫反应部分，生成了硫酸钙的大粒子，在循环燃烧过程中发生碰撞破裂，使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。这样循环流化床燃烧与鼓泡流化床燃烧相比脱硫性能大大改善。当钙硫比为1.52.0时，脱硫率可达8590%。而鼓泡流化床锅炉，脱硫效率要达到8590% ，钙硫比要达到34，钙的消耗量大一倍。与煤粉燃烧锅炉相比，不需采用尾部脱硫脱硝装置，投资和运行费用都大为降低。(4)氮氧化物排放低氮氧化物排放低是循环流化床锅炉另一个非常吸引人的特点。 运行经验表明，循环流化床锅炉的NOX排放范围为50150ppm或40120mg/MJ。循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮元素一般不会生成NOX ;二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为NOX ，并使部分已生成的NOX得到还原。(5)燃烧强度高，炉膛截面积小炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点。其截面热负荷约为3.54.5MW/m2，接近或高于煤粉炉。同样热负荷下鼓泡流化床锅炉需要的炉膛截面积要比循环流化床锅炉大23倍。(6)负荷调节范围大，负荷调节快当负荷变化时，只需调节给煤量、空气量和物料循环量，不必像鼓泡流化床锅炉那样采用分床压火技术。也不像煤粉锅炉那样，低负荷时要用油助燃，维持稳定燃烧。一般而言，循环流化床锅炉的负荷调节比可达(34)：1。负荷调节速率也很快，一般可达每分钟4%。(7)易于实现灰渣综合利用循环流化床燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣的含碳量低(含炭量小于1%)，属于低温烧透，易于实现灰渣的综合利用，如作为水泥掺和料或做建筑材料。同时低温烧透也有利于灰渣中稀有金属的提取。(8)床内不布置埋管受热面循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面，因而不存在鼓泡流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问题。此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉、结焦处理时间短，可以长时间压火等。(9)燃料预处理系统简单循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。(10)给煤点少循环流化床锅炉的炉膛截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少。既有利于燃烧，也简化了给煤系统。2燃料与脱硫剂2.1燃料循环流化床锅炉的燃料适应性很强，可以燃烧各品质的煤，可以掺烧秸秆、垃圾等一些低成本的燃料，这也是它受到追捧的主要原因之一。本次设计的燃料是烟煤，收到基挥发分30.5%，收到基灰分30.92%。在循环流化床锅炉中，灰分影响到燃料的着火与燃烧，但灰分使循环的传热增强、负荷调节范围扩大，这是它有利的一面。2.2脱硫剂脱硫剂一般指脱除燃料中游离的硫或硫化合物的药剂，各种碱性化合物都可以作为脱硫剂。一般多采用廉价的石灰、石灰石和用石灰质药剂配制的碱性溶液。脱硫剂能吸收烟气中大部分的二氧化硫固定在燃料渣中。本次设计中煤的收到基硫含量是1.18%，可以通过脱硫效率，钙硫摩尔比等数据计算得出CaCO3的消耗量。3脱硫与排烟有害物质的形成SO2是一种严重危害大气环境的污染物，SO2与水蒸汽进行化学反应形成硫酸，和雨水一起降至地面即为酸雨。NOX包括NO、NO2、NO3 三种，其中NO也是导致酸雨的主要原因之一，同时它还参加光化学作用，形成光化学烟雾，还造成了臭氧层的破坏。煤加热至400时开始首先分解为H2S，然后逐渐氧化为SO2。其化学反方程式为FeS2+ 2H2 2H2S + FeH2S +O2 H2 + SO2对SO2形成影响最大的因素是床温和过量空气系数，床温升高、过量空气系数降低则SO2越高。循环流床燃烧过程中最常用的脱硫剂就石灰石，当床温超过其煅烧温度时，发生煅烧分解反应：CaCO3 CaO + CO2 183KJ/mol脱硫反应方程式为：CaO + SO2+1/2 O2 CaSO43.1影响循环流化床脱硫效率的各种因素：3.1.1Ca/S摩尔比的影响Ca/S摩尔比是影响脱硫效率的首要因素，脱硫效率在Ca/S低于2.5时增加很快，而继续增大Ca/S比或脱硫剂量时，脱硫效率增加得较少。循环流化床运行时Ca/S摩尔比一般在1.52.5之间。3.1.2床温的影响床温的影响主要在于改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫率和脱硫剂利用率。床温在900左右达到最高的脱硫效率。3.1.3粒度的影响采用较小的脱硫剂粒度时，循环流化床脱硫效果较好。3.1.4氧浓度的影响脱硫与氧浓度关系不大，而提高过量空气系数时脱硫效率总是提高的。3.1.4床内风速的影响对一定的颗粒粒度，增加风速会使脱硫效率降低。3.1.6循环倍率的影响循环倍率越高，脱硫效率越高。3.1.7SO2在炉膛停留时间的影响应该保证SO2在床内停留时间不少于24秒。3.1.8负荷变