掺烧开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告220t/h燃煤锅炉掺烧焦炉煤气热力计算 系 部： 能源与动力工程系 专 业： 热能与动力工程 学生姓名： 指导教师： 开题时间： 2o11年 4月 6日一、总体说明在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。二、开题报告内容1毕业设计（论文）课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势2课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）3完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施 标号格式不一致。4 毕业设计（论文）实施计划(进度安排)5 参考文献三、撰写要求1报告字数不少于3000字2报告内容一律用A4纸打印3. 上交时间为毕业设计第三周周末。一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势1. 背景意义 我国钢铁工业的迅猛发展 ,使炼焦行业也出现超常规发展 ,焦炭产量由 2000年的12184万t增长到2007年的33580万t ,增长率超过了1.5倍 ,接近世界焦炭生产总量的60%,继续稳居世界第一产焦大国地位。焦化厂在炼焦生产中,每炼成1吨焦炭,常产生约300350Nm3焦炉煤气, 消耗1.21.3t煤。这些煤气炼焦回炉用去约50%,剩余部分则排入大气。目前我国每年炼焦煤气的排放高达120亿m3 以上, 若按0.4元/m3 煤气计算,每年将直接浪费48亿元。由于焦炉煤气中含有大量硫化氢、苯、萘 、焦油等, 直接排放会造成严重的大气污染。 2002年我国宝钢、首钢等27家钢铁联合企业的统计数据显示，焦炉煤气的放散量达37132万m，其回收率和国外发达国家相比还是有着明显的差距。2006年焦化生产行业直接放散或放空燃烧的焦炉煤气约 240亿 m3,占全行业总量的 20%,相当于西气东输天然气体积量的 2倍， 等于每年燃烧1400余万 t 标准煤 ,向大气排放粉尘 3.9 万t、硫氧化物 18.6 万 t、氮氧化物 8.7万 t 。这些污染物排放当大气中对环境污染和对人类健康的破坏可想而知。 近年来随着我国焦化产业结构的调整 ,以及天然气的“西气东输”,我国能源供应呈现出多元化的格局 ,做好焦炉煤气的资源化利用 ,是亟待解决的问题。为了充分利用这部分宝贵的能源, 减少污染物排放, 把其作为动力燃料, 投入锅炉中进行燃烧是一种解决方法。2. 国内外燃煤锅炉掺烧的研究进展 掺烧高、焦炉煤气燃烧器是多种燃料混烧的燃烧器,由于燃料特性差异大、燃料配比变化多、点火方式特殊,与纯烧煤或纯烧气的燃烧器相比,自然有较多的问题需要加以解决。国内外许多学者对于混合燃烧进行了大量的研究。在火焰稳定方面有代表性的是B1Lewis和G1VONelbe的临界边界速度理论,它从理论上系统地阐述了火焰的回火、离焰和脱火等不稳定燃烧现象, 解释了火焰的稳定机理。火焰之所以会发生吹熄和回火,主要是由于随着可燃混合气流速度的增减,使火焰离开或接近孔口平面时,火焰焰峰上的火焰传播速度Su 无法适应气流速度W 的变化,出现W Su 或W Su 的情况,致使火焰无限地向下游移动或被吹熄,或无限地向上游移动而发生回火。 目前混燃技术大体上可分为以下三种形式:直接混燃平行混燃和间接混燃前两种混燃方式设备改造成本低,技术成熟,在欧美已经有广泛运用.而作为间接混燃的方式除具有CO2低排放低硫低氮等优点外,还具有焦炉气适用范围广的优点。这种方式可以应用于现有不同容量电站燃煤锅炉,并且对现有锅炉改动甚小,运行灵活性高。 对200MW电站掺烧高炉煤气的锅炉设计特点及性能进行分析，并根据气-固两相燃料混合燃烧理论和高炉煤气特点，完善系统，优化燃烧，合理调整减温水，通过逐步掺烧实践，实现了在燃用贫煤情况下大量掺烧高炉煤气的目的，提高了电厂运行安全性和经济性，减少了高炉煤气放散和环境污染，取得了显著经济效益和社会效益。我国武汉钢铁集团公司炼铁厂在生产过程中产生大量高炉煤气，由于其发热量低、发生量变化大、气压不稳定等原因，常出现大量放散现象。为保护环境，综合利用废弃能源，兴建了武钢自备电厂（武汉钢电股份有限公司）。该厂装有2台200MW机组，2 台锅炉以燃用贫煤为主，同时可掺烧高炉煤气，设计掺烧量为15 万m3/h（标准状态下）。1 台机组安装、调试完毕，尽管经过机组整套启动、试运行，因种种原因，施工调试单位未能实现燃用贫煤情况下掺烧高炉煤气。在200MW大型电站锅炉燃用贫煤情况下大量掺烧高炉煤气，在国内外均为罕见。根据锅炉特点，通过完善辅助设备和系统保护，并利用两相燃料混合燃烧理论，首次实现了在燃用贫煤情况下大量掺烧高炉煤气，既达到了减少武钢自备电厂煤气放散，又提高了电厂运行经济性、保护环境的目的。燃煤锅炉掺烧高炉煤气，降低了炼铁厂高炉煤气排放，提高了武钢集团公司高炉煤气回收利用率，同时也降低了武汉钢电股份有限公司能源消耗，保证了机组安全性和稳定性，取得了显著经济效益。仅2001年前3个季度高炉煤气平均掺烧比就高达14.63%，累计节约燃煤成本已达907.87万元，年节约轻柴油近千吨。通过掺烧实践，首次成功地实现了在国产200MW 670t/h锅炉燃用贫煤情况下掺烧低热值高炉煤气，为能源综合利用提供了宝贵经验。3. 发展趋势 我国许多独立焦化厂将加热本厂焦炉剩余的焦炉煤气用于发电。焦炉煤气发电有三种方式：蒸汽发电（热电联产）、燃气轮机发电和内燃机发电。 蒸汽发电：热电联产供热与发电兼用是用锅炉凝汽式气轮机发电机组成。它以焦炉煤气作为热源烧锅炉，生成高压蒸汽，用以带动汽轮机、发电机而发电。蒸汽发电技术过关、成熟可靠。在我国焦化行业应用较广泛。但其系统复杂、占地多、启动时间长。 焦炉煤气用于燃气轮机发电:燃气轮机发电是用焦炉煤气直接燃烧，驱动燃气轮机以带动发电机发电。燃气轮机发电机组设备紧凑、占地少、效率高、效益好、启动迅速。但燃气轮机运行一段时间后必须远距离运回制造厂检修，因此需要较多的备品。此外要求工人有较高的技术素质。目前这几种发电方式在国内均有应用，技术成熟，如企业与高电耗生产匹配、或与发供电企业联营，上网电价适中，应为可优先选择的技术路线之一。我国钢铁工业产生的焦炉煤气资源巨大,因此研发与应用燃煤锅炉掺烧焦炉煤气是解决能源问题，降低发电能耗，集约利用能源的有效途径。二、课题预期目标及主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）1.预期目标 (1)了解燃煤锅炉掺烧焦炉煤气的原理和方法；(2)根据焦炉煤气的特点选择合理的燃烧器并进行计算；(3)能够根据已知的条件进行锅炉掺烧的各种热力计算校核。2.主要工作 (1)熟悉课题，检索文献，深入了解燃煤锅炉掺烧焦炉煤气的原理和方法； (2)介绍焦炉煤气的特点并进行可行性论证和利弊分析； (3)说明掺烧思路并进行具体计算，之后进行掺烧校核计算和辅助计算； (4)说明掺烧焦炉煤气燃烧器的原理和构造； (5)撰写全文中、英文摘要,论文全文排版，校核，准备答辩。三、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施1. 可能会遇到的问题：(1)对于掺烧锅炉燃烧器认识的缺乏，造成了对其类别的选择与热力计算有不 所措的感觉；(2)对掺烧焦炉煤气后，锅炉各个受热面、系统的影响不了解；(3)专业理论知识欠缺，缺乏系统性思维；(4)设计总体思路和方法欠缺，设计不具有条理性；(5)计算能力不足，由于多种原因可能导致设计计算错误。2. 解决的方法和措施：(1)多查资料，掌握基础知识开阔视野，了解掺烧锅炉煤锅炉的不同之处；(2)制定计划，多参考老师意见及各个相关的设计资料，建立总体的设计思路；(3)广泛的查阅与之相关资料，与同学和老师多交流。四、进度安排第一周：课题介绍（燃煤锅炉掺烧焦炉煤气）；下达任务书；检索下载文献；初步熟悉文献；了解燃煤锅炉参烧焦炉煤气的原理和方法；第二周：文献收集完毕，深入了解燃煤锅炉掺烧焦炉煤气的原理和方法；论文翻译；撰写开题报告；第三周：完成论文翻译；上交开题报告；第四周：熟悉论文撰写格式和注意的问题；撰写第一章绪论第一部分，包括焦炉煤气介绍、焦炉煤气的特点；第五周：撰写第一章第二部分，包括掺烧的可行性论证和利弊分析；第六周：撰写论文第二章，掺烧计算说明和具体计算；第七周：撰写论文第二章第二部分，包括燃烧计算和掺烧后焦炉煤气的计算；第八周：撰写论文第三章，包括掺烧校核计算，锅炉的基本信息，辅助计算，烟气焓温表，对流式和高过的计算。第九周：继续撰写论文第三章；撰写论文第四章，掺烧焦炉煤气燃烧器的说明撰写第五章结论和展望；第十周：撰写全文中、英文摘要；论文全文排版，校核，填写答辩申请书，准备答辩；第十一周：论文答辩。五、参考文献总体要求：参考文献不少于15篇，其中外文不少于5篇。1 宋光荣, 韩 宾. 掺烧高、焦炉煤气燃烧器设计体会. 锅炉技术，2004，35(2):2024 2 沈一平, 顾顺波. 220t/h 煤粉锅炉掺烧高炉煤气技术的开发与应用. 冶金能源，1999,18(57):44593 220t/h煤粉锅炉掺烧高炉煤气技术改造实践. 马钢股份公司设备部，冶金动力，1999,(2):15184 韩光磊. 掺烧高炉煤气的300MW发电机组燃煤锅炉特点及其节能效果. 能源技术， 2010,31(5):299302 5 刘定平，裴振林. 高炉煤气在200MW 电站燃煤锅炉中掺烧应用. 中国电力，2002,35(3):16196 安钢，赵鹏，顾爱军，孙晨利。 高炉热风炉、烧结机配烧焦炉煤气的应用.冶金能源，2007,26(4):3207沈月芬，曹子栋，庄正宇，关仲益，杨天助，钱凯. 高压燃煤锅炉掺烧高炉煤气对锅炉热工参数的影响. 锅炉技术，1996,(3):1013,298 湛志钢，陈刚. 煤粉锅炉掺烧高炉煤气对煤粉燃尽影响的研究. 动力工程,2004,24(2):179182 9 邢文辉，焦景贵. 燃煤与掺烧高炉气锅炉的设计与运行. 锅炉制造,2010(3):81010 张荣静. 提高锅炉掺烧煤气量 降低锅炉动力煤消耗. 2003,22(5):394211 韩振波，韩振杰. 循环流化床锅炉掺烧焦炉煤气的改造. 锅炉技术，2008,39(2):334412 Milord Bodice,*, Panes Mourdoukoutasb, c Energy saving does not yield CO2 emissions reductions: the case of waste fuel use in a steel mill13J.Y. Shin a, Y.J. Jeon b, D.J. Maeng b, J.S. Kim b, S.T. Ro c Analysis of the dynamic characteristics of a combined-cycle power plant14 Y.S. Sheen a, B.Y. Goo a, A.B. Yu a,*, P. Zullib A three-dimensional numerical study of the combustion of coal blends in blast furnace15 Richard G. Newell a,b,c,*, William A. Pizer c Carbon mitigation costs for the commercial building sector: Discret