240th循环流化床锅炉结构分析与热力计算

240t/h循环流化床锅炉结构分析与热力计算I摘 要循环流化床燃烧技术是 20世纪 80年代在锅炉上得以成功应用的一种清洁煤燃烧技术。由于它有高效、低污染、煤种适应性强等特点，在很多国家都得到了重视。我国自从上个世纪开始发展它，目前这种技术已相当成熟。本文主要针对 240T/H循环流化床锅炉的设计过程进行阐述。本设计中先进行了无脱硫工况及脱硫工况的燃料消耗量跟烟气量计算，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，采用逐步逼近的方法，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。循环流化床锅炉燃用的是烟煤，挥发性较高，故炉膛里采用前后墙对冲燃烧。炉膛底部使用水冷布风板，用以支持静态床料和保证气流的分布均匀。本次设计的锅炉额定蒸发 量 240t/h，炉膛截面积 52.878m2。从计算结果得知，该锅炉的设计合理，效率较高，可以供工程实际参考。本论文附锅炉本体图，炉膛水冷配风装置结构图，生产工艺流程图各一张。关键词:循环流化床锅炉 脱硫 热力计算 结构分析 河北工程大学科信学院毕业设计IIAbstractThe 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 240T/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 distribution board which can support the solid fuel and ensure the uniform airflow.The efficiency of the boiler is 240t 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. Keywords circulatlng fluidized bed design of boier high temperature cyclone separator240t/h 循环流化床锅炉结构分析与热力计算III3目 录第一章 绪论 .1第二章 燃料与脱硫剂 .22.1 燃料 .22.2 脱硫剂 .22.3 脱硫与排烟有害物质的形成 .2第三章无脱硫工况燃烧计算 .33. 1 无脱硫工况下燃烧计算 .33.2 无脱硫工况下烟气体积计算 .3第四章 物料循环倍率 .44.1 物料循环对锅炉燃烧特性的影响 .44.1.1 物料循环对炉内燃烧的影响 .44.1.2 物料循环对热量分配的影响 .44.1.3 物料循环与变负荷的关系 .44.1.4 物料循环对脱硫、脱硝的影响 .44.2 物料循环倍率的选择 .44.2.1 燃料特性对循环倍率的影响 .54.2.2 热风温度及回送物料温度对循环倍率的影响 .54.2.3 最佳循环倍率确定 .5第五章 脱硫工况计算 .65.1 燃烧和脱硫化学反应式 .65.2 脱硫计算 .6第六章 燃烧产物热平衡 .116.1 炉膛燃烧产物热平衡方程式 .116.2 燃烧产物热平衡计算 .116.2.1 脱硫对热效率的影响 .116.2.2 锅炉热平衡计算 .12河北工程大学科信学院毕业设计IV第七章 传热系数计算 .157.1 影响循环流化床传热的各种因素 .157.1.1 气体物理性质的影响 .157.1.2 固体颗粒物理特性的影响 .157.1.3 流化风速的影响 .157.1.4 床温对传热系数的影响 .157.1.5 管壁温度的影响 .157.1.6 固体颗粒浓度的影响 .157.1.7 床层压力的影响 .157.2 炉膛传热系数 .157.3 汽冷屏传热系数 .16第八章 炉膛 .188.1 炉膛结构设计 .188.2 炉膛热力计算 .19第九章 汽冷旋风分离器 .229.1 旋风分离器的种类 .229.1.1 汽冷式旋风分离器相比较其它形式的分离器的优点： .229.1.2 分离器结构设计 .229.2 汽冷旋风分离器热力计算 .23第十章 风烟系统 .2610.1 风烟系统烟气阻力计算 .2610.1.1 旋风分离器本体阻力计算 .2610.1.2 炉膛风室压力 .2910.1.3 炉膛配风装置阻力计算 .29第十一章 回料装置 .3111.1 回料装置用途及分类 .3111.1.1 回料装置要求及用途 .3111.1.2 回料装置的分类 .31240t/h 循环流化床锅炉结构分析与热力计算V311.2 回料器结构计算 .3111.3 回料器压力计算 .32第十二章 布风装置 .3412.1 风帽 .3412.2 布风板 .34第十三章 计算结果汇总 .3513.1 基本数据 .3513.1.1 设计煤种 .3513.1.2 石灰石 .3513.2 燃烧脱硫计算 .3613.2.1 无脱硫计算时的燃烧计算 .3613.2.2 无脱硫工况时的烟气体积计算 .3613.2.3 脱硫计算 .3713.2.4 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性 .4013.2.5 脱硫工况时燃烧产物焓温表 .4113.3 CFB 锅炉热力计算 .4213.3.1 锅炉设计参数 .42循环硫化床燃烧 .4313.3.2 锅炉热平衡及燃料燃烧方式和石灰石消耗量 .4313.3.3 炉膛膜式水冷壁传热系数 .4513.3.4 炉膛汽冷屏传热系数计算 .4713.4 结构计算 .5013.4.1 炉膛膜式水冷壁计算受热面积： .5013.4.2 炉膛汽冷屏计算受热面积 .5213.4.3 炉膛汽冷旋风分离器计算受热面积 .5213.5 热力计算 .5313.5.1 炉膛热力计算 .5313.5.2 汽冷旋风分离器热力计算 .5713.6 旋风分离器烟气阻力计算 .60河北工程大学科信学院毕业设计VI13.7 炉膛风室压力 Rhp计算 .6713.7.2 炉膛配风装置阻力 P计算 .6813.8 回料器设计计算 .7113.8.1 结构尺寸计算 .7113.8.2 回料器风室压力 SP计算 .7213.8.3 回料器配风装置阻力 p计算 .73（1） 松动床配风装置阻力 PS计算 .73结 论 .78致谢 .79主要参考文献 .80240t/h 循环流化床锅炉结构分析与热力计算1第一章 绪论随着锅炉这种将能量的化学能转化为动能的设备广泛的应用和发展，导致环境严重的污染。尤其是燃煤锅炉燃烧排放出大量的灰渣、二氧化硫等气固污染物，严重影响生态环境。再由于煤等化石燃料的燃烧而日益枯竭，高效率、低污染的燃烧方式就显得格外重要。循环流化床锅炉是从上世纪七十年代发展的清洁燃烧技术，对环境问题的解决及其重要。循环流化床燃烧技术对燃煤适应性强。燃烧高硫煤加入石灰石，可以降低脱硫成本，代替成本较高的脱硫设备。燃烧过程中的温度很低，空气又分两级送入，生成的氮氧化物浓度很低，灰渣活性强，便于综合利用。循环流化床锅炉燃烧技术与链条炉和煤粉炉燃烧等常规燃煤技术相比，最突出的特点是：燃烧温度比较低，湍流混合强烈、燃烧强度大，负荷调节性能强等一系列优点。由于上述优点使得循环流化床燃烧技术特别适合我国以煤为主的燃烧的国情，在较短的时间内得到了迅速的发展和应用。河北工程大学科信学院毕业设计2第二章 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，各种品质的煤都可以用以燃烧，可以掺烧秸秆、垃圾等一些低成本的燃料，这也是它受追捧的主要原因之一。本次设计的燃料是褐煤，收到基挥发分 41.57%，收到基灰分 30.92%。在该锅炉中，灰分影响着燃料的燃烧，但灰分同样使得循环的传热增强、负荷调节范围扩大，这也是它有利的一面。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，所有的碱性化合物都可以作为脱硫剂。一般更多地使用廉价的石灰、石灰石和用石灰质药剂制作的碱性溶液。本次设计中煤的收到基硫含量是 0.96%，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。2.3 脱硫与排烟有害物质的形成NOX 包括 NO、NO 2、NO 3 三种，其中 NO 是酸雨的主要导致原因之一，同时 NO 还会参加光化学作用，形成光化学烟雾，还能造成臭氧层的破坏。煤高温加热到 400时开始分解为 H2S，然后发生缓慢氧化成为 SO2。其化学反方程式为FeS2 + 2H2 2H 2S + FeH2S + O2 H 2 + SO2循环流床锅炉的燃烧过程中使用最多的脱硫剂是石灰石，当床温超过它的煅烧温度时，发生煅烧分解反应：CaCO3 CaO + CO2 183KJ/mol240t/h 循环流化床锅炉结构分析与热力计算3第三章无脱硫工况燃烧计算3. 1 无脱硫工况下燃烧计算理论空气量（3-1)0=.89(0.375)0.2650.3ararararVCSHO三原子气体体积(3-2)21.6(.)/1ROarar理论氮气体积 (3-3)200.79.8/0NarVN理论水蒸气体积 (3-4)20 0.1.12.16HOararMV3.2 无脱硫工况下烟气体积计算过量空气量(3-5) 0(1)pjVH2O体积 2HO(3-6)220 0+.6(1)pjV烟气总体积 y（3-7）22 200()+yNROpj HOV河北工程大学科信学院毕业设计4第四章 物料循环倍率4.1 物料循环对锅炉燃烧特性的影响4.1.1 物料循环对炉内燃烧的影响物料循环对燃烧的影响主要表现在以下四个方面：物料循环量增加，由于循环物料温度较低，物料的理论燃烧温度降低；物料循环增加，使得燃料在炉内的停留时间增加，燃烧效率将增大，当然，当燃烧到达一定程度，循环物料的增加会使得燃烧效率增加的趋势减缓；床内的物料浓度和温度趋于均匀；由于循环物料的温度较低，床温会有所降低。4.1.2 物料循环对热量分配的影响物料循环量增大时，炉膛内燃烧区的高度增大，相应的对流区的高度减小，炉膛出口烟温升高，即炉膛下部的吸热量相对减小，炉膛上部的吸热量相对增大。4.1.3 物料循环与变负荷的关系循环流化床低负荷运行时，减小物料循环倍率，以使物料理论燃烧温度提高，同时水冷壁换热系数减小，