热能动力工程专业毕业论文--240t循环流化床锅炉设计+任务书+开题报告+外文翻译

毕业设计任务书设计题目240T/H循环流化床锅炉设计义马烟煤专业热能动力工程一、毕业设计的目的为了与经济发展相适应，我国发电设备的总装机容量也正以每年78的速度增长。截至2010年底,全国发电装机累计达到96亿千瓦，其中，水电21亿千瓦，火电7亿千瓦，核电1080万千瓦，风电3107万千瓦。燃煤电站锅炉是大气污染物的主要排放源，我国烟尘排放量的70、SO2排放量的90、氮氧化物排放量的67都来自于燃煤。在我国，原煤占常规能源的847。循环流化床（CFB）是国际上公认的商业化程度最好的洁净煤燃烧技术，已经在我国得到大力推广应用。采用高蒸汽参数的大型循环流化床技术不仅拥有环保、调峰、燃烧劣质煤等方面的优势，而且具有大幅提高发电效率、有效降低温室气体排放量等优点。本课题针对CFB锅炉技术，设计240T/HCFB锅炉，通过设计，掌握CFB锅炉技术发展及特点，训练CFB锅炉的设计技能和锅炉基本计算能力。通过设计，培养学生实地考察、查阅文献、收集资料的能力；锻炼学生综合运用所学专业知识的能力，从传热学到锅炉原理，把理论知识与工程设计相结合；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；同时通过绘图，训练工程师的基本功。二、毕业设计内容1阅读和收集中英文资料，翻译英文资料（4000字以上）。写开题报告。2主要设计内容（1）电厂锅炉现状。（2）CFB锅炉发电技术特点、研究状况、污染物排放的处理及发展前景。（3）CFB锅炉热力计算。（4）CFB锅炉受热面布置。（5）热平衡计算。（6）绘制CFB锅炉本体结构图、汽水流程图。3整理论文整理编写毕业设计说明书，格式要符合学校文件的规定。毕业设计书的组成A、封面；B、毕业设计任务书；开题报告；C、中英文摘要；D、目录；E、正文；F、参考文献；G、附录。4答辩总结自己的设计成果，准备答辩。学生在规定时间内清楚陈述自己毕业设计的主要内容和工作，并在规定时间内回答毕业设计内容和相关专业知识的提问。三、重点研究问题1CFB锅炉发电技术特点、研究状况、污染物排放的处理。2CFB锅炉热力计算原理、程序、方法及受热面布置。四、主要技术指标或主要设计参数1燃煤特性项目符号单位燃煤元素分析收到基碳CAR4960收到基氢HAR32收到基氧OAR116收到基氮NAR07收到基硫分ST,AR13工业分析收到基灰分AAR166收到基水分MT170空气干燥基水分MAD100干燥无灰基固定碳CDAF干燥无灰基挥发分VDAF410收到基低位发热量QNET,ARKJ/KG196902锅炉主要参数锅炉主要参数名称单位数值锅炉最大连续蒸发量BMCRT/H240过热器出口蒸汽压力MPAG98过热器出口蒸汽温度540预热热份额188汽化热份额517给水温度2153性能要求（1）最大蒸发量240T/H；（2）锅炉燃烧效率95；锅炉热效率85。4石灰石石灰石序号名称符号数值单位1石灰石CACO3含量CACO397322石灰石MGCO3含量MGCO303石灰石水分MD084石灰石灰分AD188五、设计成果要求（一）提交的成果1毕业设计说明书一份。2CAD图纸一套。3刻录光盘一张。（二）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。毕业设计说明书字数不少于2万字。设计计算书应包括热力计算过程，结果汇总。结论对所做的设计计算过程及结果进行分析，并对应用前景进行综述。2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。3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。4提交电子文档,发送六、设计进度112周，收集资料，写开题报告；259周，热力计算；31011周，绘图；41213周，编写设计说明书；514周，打印说明书及图纸，制作幻灯片，答辩。七、主要参考书目1刘焕彩流化床锅炉原理与设计武汉华中理工大学出版社，19882刘德昌，阎维平合编流化床燃烧技术水利电力出版社，19953李加护锅炉课程设计中国电力出版社，20074刘柏谦国产75T/H循环流化床锅炉的现状与发展J锅炉技术，20005蒋敏华，肖平大型循环流化床锅炉技术中国电力出版社，20096芩可法，倪明江等循环流化床锅炉理论设计与运行北京中国电力出版社，19977车得福，庄正宁，李军，王栋锅炉西安西安交通大学出版社，20108朱国桢,徐洋循环流化床锅炉设计与计算北京清华大学出版社，20049周强泰，周克毅，冷伟，钟辉锅炉原理北京中国电力出版社，200910冯俊凯，岳光溪，吕俊复循环流化床锅炉北京中国电力出版社，200511赵翔，任有中锅炉课程设计北京水利电力出版社，1996大学本科生毕业设计开题报告姓名学号专业热能与动力工程火力发电方向设计题目240T/H循环流化床锅炉设计义马烟煤主要内容一、流化床锅炉简介及现状流化床炉工作时，床层上的固体燃料处于上、下翻腾的状态（即流化状态），也称沸腾炉。炉子底部有一多孔布风板，是由多孔板与每个孔连接的风帽构成的不漏煤结构，孔板上保持一床料层。部分空气由孔板下方的风室通过布风板高速穿过床料层，使床层的燃料均匀流化。另一部分空气由床层上方送去炉内，使燃料颗粒在炉膛空间进一步燃烧。进入流化床的燃料颗粒不宜过大，最大颗径不超过1520MM，否则所需流化风速过高，会将大量颗粒从床层扬起并带出炉膛。为提高燃料的燃烧率和减轻锅炉的对流受热面的磨损，在炉膛出口设有气固两相分离器，未燃尽的较粗固体颗粒被分离并收集起来，通过回料装置送回炉膛继续燃烧。流化床锅炉发展20年来，已经进入火力发电厂的门槛。在我国135MW以下容量的火电机组中有一定数量得循环流化床锅炉，也有300MW容量等级的实验循环流化床锅炉再建。循环流化床锅炉脱硫装置简单，低温燃烧产生的有害NO和NO2气体较少，但会产生另一种有害气体，即消耗大气同温层臭氧的温室气体N2O。循环流化床锅炉仍然存在诸多阻碍其在发电厂中发展的问题。首先是运行安全可靠性较低，尤其是炉内粗颗粒与高气流速度相结合带来的相关部件的磨损相当严重，炉内排渣顺畅性和冷砸器运行可靠差。其次是运行经济性较差，主要表现在锅炉效率较低和厂用电率较高。再次，锅炉调节性能也不尽如意。二、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）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，采用CAD制图。三、提交的成果1毕业设计说明书一份。2CAD图纸一套。3刻录光盘一张。四、时间安排112周，收集资料，写开题报告；259周，热力计算；31011周，绘图；41213周，编写设计说明书；514周，打印说明书及图纸，制作幻灯片，答辩。五、循环流化床锅炉未来发展方向能源综合利用是循环流化床锅炉今后发展的另一个重要方向,能源综合利用包含有三方面内容其一是以CFB锅炉为平台对一些低级能源资源综合优化利用。目前在这方面做的比较好已开发出针对于燃烧石油焦、污泥、生物质、垃圾废弃物等各种类型CFB锅炉并取得了成功经验；其二是循环流化床锅炉与其它能源或原材料加工系统整合从事能源高效利用,这是循环流化床锅炉技术今后应重点发展的一个方向。目前以循环流化床锅炉技术为基础的IGCC系统、PCFBC系统均已开发成功并已产业化，今后应朝着大型化和优化运行方向发展；其三是CFB锅炉燃烧后产生的灰渣综合利用。这是CFB锅炉今后发展中尚待解决的一个难点问题。循环流化床锅炉运行中由于采用了炉内添加石灰石脱硫技术，这样不但增加了它的灰渣数量而且也使它的灰渣与普通煤粉炉产生的灰渣在形态、粒度、化学性质等有很多不同之处，以至于很难用常规的灰渣利用方式对其进行处理。开发研究适合CFB锅炉脱硫灰渣的处理方式和利用途径已成为目前国内外关于循环流化床锅炉未来发展的一个研究热点。鉴于锅炉产生的灰渣数量巨大，人们希望能够寻找某种在燃烧时就改变灰渣性质的工艺,以便从源头上杜绝灰渣的产生。指导老师意见同意签名年月日附录五锅炉本体结构图（CAD制图）附录六工质流程图（CAD制图）八、参考文献1刘焕彩流化床锅炉原理与设计武汉华中理工大学出版社，19882刘德昌，阎维平合编流化床燃烧技术水利电力出版社，19953李加护锅炉课程设计中国电力出版社，20074刘柏谦国产75T/H循环流化床锅炉的现状与发展J锅炉技术，20005蒋敏华，肖平大型循环流化床锅炉技术中国电力出版社，20096芩可法，倪明江等循环流化床锅炉理论设计与运行北京中国电力出版社，19977车得福，庄正宁，李军，王栋锅炉西安西安交通大学出版社，20108朱国桢,徐洋循环流化床锅炉设计与计算北京清华大学出版社，20049周强泰，周克毅，冷伟，钟辉锅炉原理北京中国电力出版社，200910冯俊凯，岳光溪，吕俊复循环流化床锅炉北京中国电力出版社，200511赵翔，任有中锅炉课程设计北京水利电力出版社，199612芮新红，朱皑强循环流化床锅炉设备及系统中国电力出版社目录目录1摘要1ABSTRACT2第一章概述311循环流化床锅炉的原理312循环流化床特点4121循环流化床优点4122循环流化床缺点5第二章燃料与脱硫剂621燃料622脱硫剂6第三章脱硫与排烟有害物质的形成731循环流化床锅炉在环保上的必要性732影响循环流化床锅炉SO2的排放控制732影响脱硫效率的一些主要因素833无脱硫工况燃烧计算9331无脱硫工况下燃烧计算9332无脱硫工况下烟气体积计算9第四章物料循环倍率1041循环灰量1042物料循环倍率的选择10第五章脱硫工况计算1251燃烧和脱硫化学反应式1252脱硫计算12第六章锅炉燃烧产物热平衡1761脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响17611脱硫对入炉可支配热量的影响17612脱硫对Q4的影响17613脱硫对Q2的影响18614脱硫对Q6的影响1862锅炉热平衡计算18第七章传热系数计算2171炉膛膜式水冷壁传热系数计算2172炉膛汽冷屛传热系数计算22第八章锅炉结构设计2481炉膛设计24811炉膛介绍24812炉膛床温选择24813炉膛高度的选择2582炉膛汽冷屛设计2583汽冷旋风分离器设计2684回料器的设计27第九章热力计算2991炉膛热力计算2992汽冷旋风分离器热力计算31第十章尾部受热面34101过热器34102省煤器34103空气预热器36第十一章计算结果38111基本数据381111设计煤种391112石灰石39112燃烧脱硫计算391121无脱硫计算时的燃烧计算391122无脱硫工况时的烟气体积计算401123脱硫计算401124脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性431125脱硫工况时燃烧产物焓温表43113240T/HCFB锅炉热力计算451131锅炉设计参数45循环硫化床燃烧451132锅炉热平衡及燃料燃烧方式和石灰石消耗量451133炉膛膜式水冷壁传热系数481134炉膛汽冷屏传热系数计算50114结构计算521141炉膛膜式水冷壁计算受热面积521142炉膛汽冷屏计算受热面积531143炉膛汽冷旋风分离器计算受热面积54115热力计算551151炉膛热力计算551152汽冷旋风分离器热力计算58第十二章烟道计算61121高温过热器计算611212高温过热器结构计算611212高温过热器传热计算62122低温过热器计算641221低温过热器结构计算641222低温过热器传热计算65123省煤器设计及传热计671231省煤器结构计算671232省煤器传热计算68124空气预热器设计计算701241空气预热器结构计算701242空气预热器传热计算71125锅炉热平衡计算误差校核75热力计算结果汇总表76第十三章总结77参考文献78致谢79附录80附录一外文文献80附录二翻译91附录三毕业设计任务书97附录四开题报告102附录五锅炉本体结构图（CAD制图）106附录六工质流程图（CAD制图）106摘要我国在上世纪80年代初期开始研究开发循环流化床燃烧技术,鉴于CFB锅炉的优点和我国环境排放标准的日益严格,极大地推动了循环流化床燃烧技术的推广和发展。本文主要对240T/H循环流化床锅炉的设计过程进行了阐述。本设计进行了循环流化床锅炉燃烧脱硫计算、锅炉热平衡及燃料和石灰石消耗量计算、炉膛膜式水冷壁传热系数计算、炉膛汽冷屏传热系数计算、炉膛结构计算、炉膛热力计算、汽冷旋风分离器热力计算、回料器的结构计算、对流受热面高温过热器，低温过热器，省煤器，空气预热器的热力计算的设计计算、锅炉热平衡计算误差校核。本锅炉采用热风送粉系统，一次风部分直接进入炉膛风室，部分携带、输送、干燥、加热煤粉。创新的利用了燃尽风技术在主燃烧区供入一部分燃烧空气量，进行低氧富燃料燃烧；其余的空气从炉内主燃烧区上方加入，以便于完全燃烧。本次设计的锅炉效率为9182，脱硫效率为7671。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，工质流程图各一张。关键词循环流化床锅炉；锅炉设计；热力计算ABSTRACTINTHEEARLY1980S,CHINABEGANTORESEARCHANDDEVELOPTHECIRCULATINGFLUIDIZEDBEDCFBCOMBUSTIONTECHNOLOGYGIVENTHEADVANTAGESOFCFBBOILERSASWELLASOURENVIRONMENTALEMISSIONSSTANDARDSINCREASINGLYSTRICTYEARBYYEAR,GREATIMPETUSHASTOTHECIRCULATINGFLUIDIZEDBEDCOMBUSTIONTECHNOLOGYTHISESSAYELABORATESTHEDESIGNPROCESSOF240T/HCIRCULATINGFLUIDIZEDBEDBOILERINTHISDESIGN,IMADEACALCULATIONOFTHEDESULFURIZATIONCONDITION,THEBALANCEOFHEATANDFUELANDLIMESTONEMODEOFTHECOLDWATER,THEHEATTRANSFEROFTHECALCULATING,THEHEATTRANSFEROFTHECALCULATING,STRUCTURALCALCULATIONS,THECYCLONEHEATANDTHEDRAGTHESMOKETHECHAMBERPRESSURETOCALCULATEANDDESIGNCALCULATIONS,CONVECTIONDESIGNCALCULATIONSHIGHFEVER,ATAHEATEXCHANGER,SAVECOAL,THEWARMAIROFHEATANDHOTTHECALCULATIONSTHEBOILERADOPTSHOTAIRFEEDINGSYSTEM,PRIMARYAIRDIRECTLYINTOTHEFURNACECHAMBER,SOMECARRYING,CONVEYING,DRYING,HEATINGCOALINNOVATIVEUSEOFOVERFIRETECHNOLOGYFEEDINGPARTOFTHECOMBUSTIONAIRVOLUMEINTHEMAINCOMBUSTIONZONE,HYPOXICFUELRICHCOMBUSTIONTHERESTOFTHEAIRFROMTHEFURNACEMAINCOMBUSTIONZONEABOVETOJOIN,INORDERTOCOMPLETECOMBUSTIONTHEEFFICIENCYOFTHEBOILERIS9182ANDTHEDESULFURIZATIONEFFICIENCYIS7671ITCANBESEENFROMTHECALCULATINGRESULTTHATTHEENTIREDESIGNISRATIONALANDEFFICIENT,WHICHINDICATESTHATTHEDESIGNCANBEPROVIDEDASREFERENCEOFACTUALENGINEERINGDESIGNDRAWINGSOFTHEBOILER,CYCLONEANDTHEFLOWPROCESSOFREFRIGERANTAREATTACHEDINTHEENDOFTHEESSAYKEYWORDSCIRCULATINGFLUIDIZEDBEDDESIGNOFBOILERTHERMODYNAMICCALCULATION3概述现代社会离不开电。电能是最清洁的能源，使用方法简单，调节方便，容易转换。电力工业的发展水平实际上是农业发展、人民生活水平和科技与国防现代化的重要标志。产生电能的方法很多，如水利发电，核能发电，火力发电，太阳能、风能和地热能等发电。当前电力主要由火力发电厂、水利发电厂和核能发电厂产生。在我国，火力发电是生产电力的主要方式。按照煤粉的燃烧方式，锅炉可分为层燃炉、流化床炉、旋风炉和室燃炉。本文是240T/H循环流化床锅炉的设计。11循环流化床锅炉的原理流化床工作时，床层上的固体燃料处于上、下翻腾的状态（即流化状态），炉子底部有一多孔布风板，是由多孔板与每个孔连接的风帽构成的不漏煤结构，孔板上保持一床料层。部分空气由孔板下方的风室通过布风板高速穿过床料层，使床层内的燃料均匀流化。另一部分空气由床层上方送入炉内，使燃料颗粒在炉膛空间进一步燃烧。进入流化床的燃料粒度不宜过大，最大粒径不超过1520MM，否则所需要流化风速过高，会将大量颗粒从床层扬起并带出炉膛。为提高燃料的燃烧率和减轻锅炉的对流受热面的磨损，在炉膛出口设有气固两相分离设备，并燃尽的较粗固体颗粒被分离并收集，通过回料装置送回炉膛继续燃烧。循环流化床锅炉可分为两个部分，第一部分由炉膛，旋风分离器，固体物料再循环设备等组成，上述部分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，省煤器和空气预热热器等。典型循环流化床锅炉燃烧系统，燃烧所需的一、二次风分别从炉膛的底部和炉膛侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置水冷壁，用于吸收燃料所产生的部分热量，由气流带出炉膛的固体物料在气、固体分离装置中被收集并通过返料装置返回炉膛再燃烧循环。12循环流化床特点121循环流化床优点1燃料适应性广，这是循环流化床锅炉的重要优点。循环流化床锅炉既可燃烧优质煤，也可燃烧劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高硫高灰煤、高水分煤、煤泥，以及油页岩、泥煤、炉渣、树皮、垃圾等。它的这一优点，对充分利用劣质燃料具有总大意义。2燃烧效率高。国外循环流化床锅炉的燃烧效率一般高达99。我国自行设计的循环流化床锅炉燃烧效率髙达9599。该锅炉燃烧效率的主要原因是燃料燃尽率高。运行锅炉的实例数据表明，燃烧优质煤时，燃烧效率与煤粉炉相当，燃烧劣质煤是，循环流化床锅炉的燃烧率比煤粉炉约高5。3燃烧污染排放量低。向循环流化床内直接加入石灰石，白云石等脱硫剂，可以脱去燃料燃烧生成的SO2。根据燃料中所含的硫分大小确定加入脱硫剂量，可使循环流化床锅炉达到90的脱硫效率。循环硫化床锅炉NOX的生成量仅有煤粉炉的1/41/3。标准状态下NOX的排量可以控制在300MG/M3以下。因此循环流化床是一种经济、有效、低污染的燃烧技术。与煤粉炉加脱硫装置相比，循环流化床锅炉的投资可降低。4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3545MW/M2，接近或高于煤粉炉。同样热负荷下煤粉锅炉需要的炉膛截面积要比循环流化床锅炉大23倍。5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，即可调节负荷，不必像煤粉锅炉那样，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341。负荷调节速率也很快，一般可达每分钟4。6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含炭量低含炭量小于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。7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。8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。9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。122循环流化床缺点循环流化床锅炉发展20年来，也暴露出来一些弊端，比如低温燃烧产生的有害气体NO和NO2气体较少，但会产生另一种有害气体，即消耗大气同温层臭氧的温室气体N2O；运行安全可靠性较低，尤其是炉内粗颗粒与高气流速度带来的相关部件的磨损相当严重，炉内排渣顺畅性和冷渣器运行可靠性差；锅炉调节性能也不尽人意。第二章燃料与脱硫剂21燃料在我国，高灰分劣质燃料、低挥发分烟煤、低灰熔点易结渣煤约占发电煤的25以上，CFB锅炉则是高效、环保、经济地利用这些燃料的合理选择。除了主燃料外，循环流化床锅炉还需用启动燃料，如气体燃料（天然气、城市煤气或丙烷）、油（重油或轻油）或煤粉等。启动燃料主要用于加热床料，在完成锅炉启动运行后，还可以作备用或辅助燃料，一旦主燃料临时短缺，仍可使锅炉带一定的负荷。本设计用的是收到基挥发分41，收到基灰分166的义马烟煤。211给煤粒度CFB锅炉炉内物料颗粒不仅构成十分复杂，包括床料、未燃尽燃料、燃烧灰渣产物、脱硫剂和脱硫产物等，而且这些颗粒的粒径分布十分广泛，从几微米到数十微米不等。不同理化特性和粒径的颗粒，其流动特性和化学反映特性等都有较大的差别。若给煤太细，对于小于D99的煤（灰）粒，分离器就不能捕集，同时减少了煤粒在炉膛内停留的时间，使其燃烧不完全，尤其在燃烧反映性能差的煤时，更是如此。且飞灰量大，易造成尾部受热面磨损及增加除尘器负荷若煤粒太粗，易造成炉膛底部沉积，必须加大底灰排放，以免炉膛底部发生结焦，威胁锅炉安全运行。在排放底灰时，会有不少循环灰从炉膛中排出，影响循环流化床锅炉性能。22脱硫剂降低大气污染物的排放，日益成为全社会普遍关注的问题。作为气体污染物排放的主要来源之一，燃煤电厂污染物的排放控制，成为政府与社会日益关注的重点。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、石灰石和用石灰石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将其固定在燃料渣中。本设计采用廉价的石灰石作为脱硫剂，其中石灰石中CACO3含量为9732。第三章脱硫与排烟有害物质的形成31循环流化床锅炉在环保上的必要性二氧化硫、氮氧化物和温室气体是影响人类生态环境和生活空间的几种主要排放物，而燃煤电厂是上述污染物的主要来源之一。降低大气污染物的排放已日益成为全社会普遍关注的问题。作为能源生产和利用的大国，能源结构决定了中国的能源利用必须以煤为主。因此控制燃煤电厂污染物的排放，成为政府与社会日益关注的重要问题。各国也纷纷制定了相应的越来越严格的法案，以限制二氧化硫的排放，对燃煤电厂烟气的排放进行控制消耗大量资金，因此采用一种投资省、方法简单而又能满足排放要求的燃煤电厂污染物排放物控制方法非常重要。循环流化床锅炉正是因为控制污染物排放方面的独有特点而对中国非常适用。32影响循环流化床锅炉SO2的排放控制不同的煤种，其含硫量差异很大，一般都在0110之间，并以三种形式存在于煤中，即黄铁矿硫、有机硫和硫酸盐硫。其中黄铁矿硫和有机硫在煤粉中SO2生成的主要来源。本设计采用收到基硫分为13的义马煤粉。（1）二氧化硫的生成。煤粉给入循环流化床后，其中的硫分（黄铁矿硫和有机硫）首先被氧化生成二氧化硫，其反映为SO2SO2296KJ/MOL由于燃煤矿物质中含有CAO而具有自脱硫能力，能脱去部分的SO2,即CAOSO21/2O2CASO4486KJ/MOL部分SO2还会反应生成SO3，即SO21/2O2SO3但是，由于SO3的生成在高温、高压下进行得更加活跃，一般情况下，在循环流化床中，由于反应温度较低（8500C左右），SO3生成反应的反应速率很低，只有很少部分的SO2转化成SO3。SO3和SO2如果不经过处理直接排入大气，与空气的水蒸气反映，就会形成酸雨。（2）二氧化硫的固定。所谓二氧化硫的固定，只指将SO2由气态转入固态化合物中，从而达到脱除SO2的目的。本设计采用向炉内添加石灰石颗粒的方法来脱除SO2。石灰石加入到炉内后，首先发生煅烧反应，即CACO3CAOCO2183KJ/MOL生成的CAO进一步与SO2反应，生成相对惰性和稳定的CASO4固体，即CAOSO21/2O2CASO4（3）石灰石的有效利用。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25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1525之间。32影响脱硫效率的一些主要因素（1）脱硫剂的反应活性。脱硫剂的反应活性即指脱硫剂与二氧化硫进行表面化学反应的难易程度。不同产地的石灰石在反应活性上差异很大。所以选择时应该尽可能选取高反映活性的石灰石，以降低CA/S摩尔比。（2）床温。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）气相停留时间及炉膛高度。SO2在炉内的停留时间越长，与脱硫剂的接触时间越长，以利于SO2的脱除。一般循环流化床内脱硫反应主要发生在炉膛内二次风以上的区域。随气体停留时间的延长，CA/S摩尔比下降的很快。在实际的循环流化床锅炉炉膛内，气体停留时间已经相当长（5S左右），继续提高炉膛高度对脱硫效果的改善作用很小。（4）固体的停留时间、石灰石粒度及旋风分离器的效率。由于脱硫剂的硫酸盐化速度较慢，固体物料在循环流化床循环系统中停留时间对烟气脱硫效率影响极大，停留时间越长，转化为CASO4的程度越大，但存在一个最大硫酸盐化程度。固体颗粒的停留时间与固体颗粒的粒径及旋风分离器的分离性能密切相关。正如前面燃烧部分所谈到的，颗粒越细，则表面积越大，脱硫剂的可利用率越高。但如果太细，以至超过了分离器的分离粒径，则脱硫剂的利用会因停留时间太短而降低。因此脱硫剂粒径的选择应在保证能被分离器分离的条件下尽可能细。循环流化床锅炉中，一般采用粒径为100300微米的脱硫剂，循环流化床实际运行显示，在CA/S为1525时，能够保证脱硫效率在90以上，可将SO2排放浓度有效控制在100300MG/M3的范围内。33无脱硫工况燃烧计算331无脱硫工况下燃烧计算理论空气量（310890375026503ARARARARVCSHO三原子气体体积32216/1ROARAR理论氮气体积33200798/0NARVN理论水蒸气体积3420011216HOARARMV332无脱硫工况下烟气体积计算过量空气量3501PJVH2O体积2HO36220061PJV烟气总体积Y（37）22200YNROPJHOV第四章物料循环倍率灰平衡是进行锅炉机组热力计算的关键数据之一，循环流化床锅炉中，进入炉膛的煤燃烧成灰，一部分从炉膛底部排出，成为底灰。一部分飞出炉膛，进入分离器，其中小于切割粒径D99的飞灰出分离器，进入尾部烟道，飞离锅炉，成为飞灰；而切割粒径大于D99的灰，被分离器分离下来，经回料器返回炉膛再燃烧，成为循环灰。一段时间内，灰达到平衡，此时确定各部分循环灰的份额，并由此计算循环灰焓和烟气中的飞灰浓度。灰循环倍率不是人为选取的，它主要取决于分离器效率和飞灰份额。41循环灰量循环灰的热容量虽小，而灰量却大的惊人，因此灰焓必须计入，不得略去。循环灰量的计算，可以以入炉煤量为基准，也可以以入炉灰量为基准。本设计中灰的循环倍率定义为ANBS/BAAR（41）AN灰循环倍率BS循环灰量，KG/HFG入炉灰量，KG/HB入炉燃料消耗量，KG/HAAR燃料收到基灰分，42物料循环倍率的选择循环流化床内的物料循环分内循环和外循环两种，物料内循环和外循环对床温的影响不同，但对燃烧效率和脱硫效率的影响相同。这里我们所计算的物料循环指内循环。物料循环倍率公式为（42）10NFFNFCA在最佳工况下，其可简化为（43）1FNA分离器分离效率FAF飞灰份额其中，DD为底灰排放量，KG/HCD为底灰含碳量，；B为入炉燃料消耗量，KG/H；AAR为燃料收到基灰分，。AN80为高循环倍率。若飞灰份额AF07，则至少为935。才能达到低循环倍率；至少为9662，才能达到中循FF环倍率；至少为991，才能达到高循环倍率。F本设计分离效率990（设计值），灰循环倍率AN5401F第五章脱硫工况计算51燃烧和脱硫化学反应式CFB锅炉在脱硫工况时，炉膛中发生燃烧和脱硫两个过程。燃烧是燃料中的可燃元素C、H、S与燃烧空气中的O2在炉膛内的高温下氧化，形成烟气。它们的化学反应式为CO2CO22H2O22H2OSO2SO2本设计采用石灰石为脱硫剂，主要成分是CACO3,可能含有少量的MGCO3但只有CACO3煅烧出来的CAO参加脱硫反应，反应式为CACO3CAOCO217815KJ/KGCACO3CAOSO205O2CASO436735KJ/KGCACO352脱硫计算SO2原始排放浓度（51）2041980/SOARYSV计算脱硫效率（52）0222/1JSOSO2最高允许排放浓度SO钙硫摩尔比（53）2LN10/MSOAK与1KG燃料相配的入炉石灰石量（54332/DARBSCO式中与1KG燃料相配的入炉石灰石量，KG/KGDB石灰石中CACO3含量，。3CAO燃烧生成CAO时吸热量（55）315618/10AARQMS式中煅烧生成CAO的吸热量，KJ/KG入炉的石灰石直接飞出分离器成为飞灰的份额，简称CACO33CAO脱硫放热量（56）21597/10/TARQS式中脱硫是生成CASO4的放热量，KJ/KGT可支配热量（57）/1DARNETARTADQQB式中可支配热量，KJ/KGAR脱硫所需要的理论空气量（502167/10/DARVSOS8）燃烧和脱硫当量理论空气量（500/BDDD9）式中当量理论空气量，M/KG0V石灰石脱硫所需要的理论空气量，KG/KGD与1KG燃料相配的入炉石灰石量，KG/KG0脱硫所需空气的氮气体积51020079DNDV当量理论氮气体积5112008/179DARDDBV式中当量理论氮气体积，M/KG；2N燃料中的氮，；ARN当量理论空气量，M/KG；0DV石灰石脱硫所需要的理论空气量，KG/KGDB煅烧石灰石生成的CO2的体积5122069/10DCOARVMS脱硫时SO2体积减少量51322/DSOARSO燃烧和脱硫时产生的RO2的当量体积5142222/1DDDROCOSDVVB式中CO2和SO2的当量体积，M/KG2三原子气体体积，M/KG2RO石灰石煅烧产生的CO2体积，M/KG2DCVSO2体积减少量，M/KG2DSO石灰石脱硫所需要的理论空气量，KG/KGDB当量理论水蒸气体积（52001401/1162DHOARDARDDVMBHBV15）式中当量理论水蒸气体积，；20DHO燃料中的水分，；AR石灰石中的水分，M/KG；DM石灰石脱硫所需要的理论空气量，KG/KG；B燃料中的氢，；ARH当量理论空气量，M/KG。0DV入炉燃料灰量（5/10GARFA16）式中燃料收到基灰分AR入炉的石灰石直接成为飞灰的量51733312/10/FCAOARACAOMSCO入炉的石灰石分含量518330/10/0DDDBM式中入炉石灰石灰分，KG/KGA石灰石的水分，。一般小于3。DM未反应的CAO的量3217490/10/10749/10/CAOARARACAOMSSOS519脱硫产物CASO4的量520426/10/10CASOARSOS灰分521341FGCAODCAOASDARFAAB式中当量灰分，；AR入炉燃料灰量，KG/KG；GF入炉石灰石直接变成飞灰的量，KG/KG；3FCAOA入炉的石灰石灰分，KG/KG；D未反应的CAO量，KG/KG；CAO脱硫产物CASO4的量，KG/KG；4SA石灰石脱硫所需要的理论空气量，KG/KG；DB脱硫工况时的底灰份额5224/10/10DARDCAOSDDRAAB未脱硫时的飞灰份额5231FDA脱硫工况时的飞灰份额5243/01/1FFARCAODFDDRAAB脱硫工况下的飞灰份额F灰循环倍率5251FFNFA分离器前飞灰的份额526DNFA脱硫后SO2排放浓度527221981010ARDDYSOSSOBV脱硫效率为5282201DSOSO若,再重新假设，直至为止。2S第六章锅炉燃烧产物热平衡61脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响CFB锅炉在加入石灰石脱硫将引起入炉支配热量、入炉灰量底灰份额、底灰含碳量、飞灰份额、飞灰含碳量、燃烧和脱硫所需要的空气量以及排烟烟气量等发生变化，也将使Q2、Q4、Q5和Q6发生变化。611脱硫对入炉可支配热量的影响在脱硫工况时，加入的石灰石煅烧成CAO时需要吸收热量，脱硫时生成CASO4需放热，因此，入炉可支配热量QDAR随加入石灰石的CA/S摩尔比M而变化。在某一CA/S摩尔比下，有可能脱硫产物CASO4的放热量大于脱硫剂CACO3煅烧成CAO的吸热量，但不能使入炉可支配热量QDAR增加。612脱硫对Q4的影响固体未完全燃烧热损失为437210DDDFDARFACAQ（61）式中4Q固体未完全燃烧热损失，DARQ锅炉可支配热量，KGJ/D底灰份额；DC底灰含碳量，；FA飞灰份额，DF飞灰含碳量；ARA燃料收到基灰份，。在脱硫工况时加入的石灰石量，除了引起入炉可支配热量QDAR的变化外，还将使底灰份额DDA、底灰含碳量DDC、飞灰份额DF以及当量灰分DARA发生变化，这些都会影响Q4。613脱硫对Q2的影响烟热损失为（60241/DPYLKARQIQQ2）式中排烟热损失，；2在相应的过量空气系数和排烟温度状况下的排烟焓，PYIPYPY；/KJG冷空气焓，。0LKI/KJG排烟过量空气系数PYQ4固体未完全燃烧热损失QDAR入炉可支配热量614脱硫对Q6的影响底灰物理热损失为（66/DDHARQIAQ3）式中6Q底灰物理热损失，；底灰份额；DDAHI灰焓，；/KJG当量灰分，；DARA入炉可支配热量，。RQ/KJ62锅炉热平衡计算锅炉的热平衡是值送入锅炉的可支配热量与总输出热量及各种热损失的总和应该是相等的。AR123456DQQ64100KAQQQ式中锅炉机组热效率；排烟热损失，；2Q可燃气体未完全燃烧热损失，3固体未完全燃烧热损失，4散热损失，5Q灰渣物理热损失6有空气预热器时锅炉机组保温系数6551KAQ锅炉机组热效率，KA空气预热器吸热量QKQ占可支配热量的百分率，；KQDAR锅炉散热损失，5锅炉机组有效利用热量66KAGQGSPWBHQSQDII锅炉机组有效利用热量，KJ/H锅炉机组所产生的过热蒸汽量，KG/H，通常等于锅炉机组的最大连续蒸GQ发量过热器出口焓KJ/KGGQI锅炉机组入口处给水焓，KJ/KGS锅炉机组排污水流量，KG/HPWD饱和水焓，KJ/KGBHI脱硫工况时，锅炉机组当量燃烧消耗量6710KADRQB脱硫工况时，锅炉机组计算燃料消耗量68410DDJDBQ脱硫工况时，锅炉机组燃料消耗量69410DJDBQ当量燃料消耗量，KG/HD脱硫工况时的燃料消耗量，KG/HDJ当量燃料消耗量，KG/HB计算石灰石消耗量610CDJJ石灰石消耗量611310CJBAO计算燃料当量消耗量612DDCJJJ第七章传热系数计算71炉膛膜式水冷壁传热系数计算循环流化床炉膛结构一般采用膜式水冷壁。在炉膛内，还布置水冷壁或汽冷屏，且在密相区和稀相区中局部敷设耐火、耐磨层，以防床料直接冲刷受热面，发生磨损。密相区受热面传热优于稀相区受热面，未敷设耐火、耐磨层的受热面传热优于敷设耐火层、耐磨层的受热面。理论上讲，炉膛传热系数在炉膛中不同的位置是不同的。在工程计算中，无需知道各点的传热系数，只需要知道某一区域的平均传热系数，这样可提高准确度。循环流化床锅炉炉膛传热计算所采用的传热系数，以密相区受热面传热系数为准。为此，对各区域、各种形式的受热面积应当全部折算成密相区受热面积，即采用计算受热面积HJM。名称NMXXN数值00751005770043由于炉膛传热基本上是由对流换热和辐射换热组成，所以要计算传热系数，必须要同时知道对流放热系数和辐射放热系数。在炉膛膜式水冷壁的计算中，我们要将水冷管和鳍片分开计算各自的传热系数，然后加权平均。炉膛截面烟气流速7127360DJYMRBVF循环流化床辐射放热系数20WRRHTA72式中H循环流化床辐射放热系数，CHMKJ/；0斯忒藩玻耳兹曼常数，710242/K；A吸收率；RT床温，K；W炉膛膜式水冷壁绝对温度，K；炉膛膜式水冷壁传热系数MK鳍鳍鳍管BS（73）式中管流化床密相区对水冷壁的传热系数，CHMKJ2/鳍流化床密相区对鳍片的传热系数，；S水冷管的传热周界，M；鳍B鳍片的传热周界；水冷管外壁温度和管内壁温度BRWTDDKT12LN211管74BRWTDT212管75流化床总放热系数HK76鳍端温度7712COSM72炉膛汽冷屛传热系数计算先要先设计出汽冷屏的结构和尺寸，然后确定它的受热面，根据汽冷屏在炉膛中的位置来确定折算系数，同样，汽冷屏要分为汽冷屏管和鳍片分别计算。在实际计算汽冷屏管中，要先假设一个管外壁壁温，然后由这个假设的温度算出辐射放热系数和对流放热系数，得出一个假定的传热系数，然后根据管内壁温度的计算，一步步反复迭代，得出一个在误差范围内的管外温度，确定这个传热系数。以类似的方法计算出鳍片的传热系数，最后加权平均，得出汽冷屏的传热系数。床密相区汽冷管的传热系数BRWTK1管（78）汽冷管外壁壁温BRWTDKT2LN1179鳍片传热系数1鳍端温差COSH221112MEEMHMH7102床密相区对鳍片的传热系数鳍KBRWT（711）炉膛膜式水冷壁的平均传热系数712MSBK管鳍鳍鳍第八章锅炉结构设计81炉膛设计811炉膛介绍任何一台循环流化床锅炉的安全、高效运行，与炉膛的设计和布置关系极大。循环流化床锅炉炉膛四周为膜式水冷壁结构，它由光管和鳍片焊接而成。光管外径用60，光管厚度由水管锅炉受压元件强度计算计算得出，至少4MM。鳍片宽度厚度常用20MM6MM或者44MM6MM整个炉膛从结构上分为上、下部分，下部纵向剖面由于前后墙水冷壁与水平面相交而成为梯形，燃烧主要在下燃烧室，即水冷壁下部组件，这里床料最密集、运动最激烈、燃烧所需的全部风和燃料都由该部分输送到燃烧室内，除了一次风由布风板进入燃烧室外，在炉膛的前后墙还布置有成排的二次风口，可灵活调节上、下层二次风风量。二次风口可将床层分为密相床层和稀相床层，二次风口的位置决定了密相区的高度。密相区的作用是使燃料部分燃烧及气化和裂解，同时作为偖热装置。密相区越高，床层燃烧的的稳定性越好，但若密相区太高，则会增加一次风机的电耗。燃烧室的中部、上部由膜式水冷壁组成，在此，热量由烟气、床料传给水，使其部分蒸发，这一区域也是主要的脱硫反应区，在这里，氧化钙CAO与燃烧生成的二氧化硫反应生成硫酸钙CASO4，在炉膛顶部、前墙回炉后弯曲形成炉顶。812炉膛床温选择床温的选择是CFB锅炉设计的最关键参数之一。CFB锅炉床温的选择一般应考虑如下因素1在该温度下灰不会软化，锅炉无结焦危险；2保证较高的燃烧