135循环流化床锅炉毕业论文.doc

毕业设计说明书 题 目： 135t/h循环流化床锅炉结构设计 135吨/小时循环流化床锅炉设计 摘要：此次设计研究了循环流化床锅炉的国内外发展现状和发展历程，对其进行了结构特点的分析和优缺点的对比，然后对循环流化床锅炉的炉膛、旋风分离器、过热器、省煤器、空气预热器等进行简要的介绍，最后进行了方案论证。在整个设计过程中进行了热力计算和烟风阻力计算。热力计算包括炉膛、高温过热器、低温过热器、省煤器以及空气预热器的计算。烟风阻力计算包括烟道阻力计算和空气阻力计算。最后对鼓风机和引风机进行了选择。在此基础上，利用CAD绘制锅炉结构图、水系统图、烟风系统图、省煤器。关键词：循环流化床锅炉，热力计算，烟风阻力计算，旋风分离器 The Design of 135t/h CFBBAbstract:The design study of circulating fluidized bed boiler development in the world and the course of development,carried out the analysis of structural characteristics and the advantages and disadvantages of contrast,and a brief introduction to the circulating fluidized bed boiler furnace, cyclone, superheater, economizer, air preheater, etc.Finally, the circulating fluidized bed boilers have been a demonstration program.Throughout the design process, the thermodynamic calculation and the smoke wind resistance.Thermodynamic calculation of the furnace, high temperature superheater, low temperature superheater, economizer and air preheater of calculation.Smoke wind resistance calculation include calculation of flue resistance and air resistance calculation.Blowers and induced draft fan to choose.On this basis, the use of CAD drawing the boiler chart diagram of the water system, breathing air system, economizer figure.Keywords： CFB;thermal calculatio; flue-gas and air resistance calculation; The Cyclone Separator目 录1 绪论61.1 国外、内研究现状和发展趋势71.1.1 国外循环流化床锅炉发展现状71.1.2 国内循环流化床锅炉发展现状71.2 主要研究内容81.2.1传统燃煤锅炉发展到循环流化床锅炉的过程81.2.2 循环流化床锅炉的优缺点分析81.3 本章小结92 锅炉结构与设计简介92.1 循环流化床锅炉概述92.2 锅炉基本特性92.2.1锅炉主要技术参数102.2.2 燃料特性102.2.3主要经济技术指标112.2.4 燃料的燃烧计算112.3 炉膛设计112.4 本章小结123 方案论证124 锅炉结构简介144.1 锅筒及炉内设备144.1.1 锅筒144.1.2 水冷壁144.1.3锅炉基本尺寸144.2 燃烧设备154.2.1 布风板154.2.2 分离器154.3 对流受热面设计174.3.1 过热器174.3.2省煤器184.3.3 空气预热器194.3.4管子特性194.4 循环流化床锅炉排放控制204.5 钢架及平台楼梯214.6 炉墙及保温结构214.7 锅炉阀门仪表及管道214.8 本章小结215 135t/h CFBB 热力计算226 烟气侧阻力计算237 空气侧阻力计算238 风机的选择249 计算说明书2410 风机型号参照表24结 论25参考文献26致 谢28第一章 热力计算291 设计任务291.1 燃料特性301.2空气过剩系数及各段烟道的漏风系数的选取301.3 空气量、烟气量及烟气焓计算311.4 锅炉的各项热损失311.5 烟气特性计算321.6烟气焓温表341.7 锅炉热平衡及燃料消耗量计算371.8 炉膛设计391.8.1炉膛结构设计391.8.2布风装置设计401.8.3炉膛的设计步骤401.9 稀相区传热计算401.10高温过热器设计及传热计算461.10.1高温过热器结构计算461.10.2高温过热器传热计算471.11 低温过热器结构计算501.11.1 低温过热器结构计算501.11.2低温过热器传热计算501.13省煤器设计及传热计531.13.1省煤器结构计算531.13.2 省煤器传热计算541.14空气预热器设计计算571.14.1空气预热器结构计算571.14.2空气预热器传热计算581.15热力计算结果汇总表601.16本章小结61第二章 烟风阻力计算612 烟道阻力计算622.1炉膛真空度622.2旋风分离器阻力计算622.2.1进口烟道阻力计算622.2.2旋风分离器本体阻力计算632.2.3出口烟道阻力计算662.2.4旋风分离器总阻力计算672.3烟道转向室阻力计算672.4 高温过热器阻力计算682.5低温过热器阻力计算692.6烟道截面变化阻力计算702.7 省煤器阻力计算712.8空气预热器阻力计算722.9除尘器阻力计算742.10烟囱阻力计算742.11烟气侧自生通风力计算742.12锅炉烟气侧烟总流阻75第三章 空气侧阻力计算753空气侧阻力计算753.1冷风道阻力计算753.2空气预热器阻力计算753.2.1空气冲刷错列管簇阻力753.2.2空气预热器空气侧自身通风力计算763.2.3空气预热器空气侧自身通风力计算773.3热风道阻力773.4炉膛风室压力计算773.4.1配风装置上料层阻力计算773.4.2配风装置阻力计算773.4.3炉膛风室压力计算803.5炉膛空气进口处真空度计算803.6锅炉空气侧总流阻计算80第四章 风机的选择804.1 送风机的选择804.2引风机的选择815本章小结82第五章 风机型号参照表821 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。1.1 国外、内研究现状和发展趋势1.1.1 国外循环流化床锅炉发展现状1、国外的先进性表现在：基础工作扎实。锅炉的再用效率较高1。燃烧效率高。负荷调节性好, 自动控制水平高。 2、目前国外CFBB设计结构特点上主要分为三大流派。德国鲁奇公司为代表的鲁奇型CFBB芬兰奥斯龙公司的百宝炉型CFBB 美国福斯特惠勒公司的CFBB 2。 3、1985年9月德国杜易斯堡的电站级CFB B的运行经验为其后国际上电站级CFBB的应用起到了先导作用3。4、1995年11月,法国普罗旺斯电站投入商业运行的250 M W CFBB，成为大型循环流化床锅炉发展史上的一个里程碑4。目前,由由法国通用电气阿尔斯通斯坦因工业公司主导设计的亚临界CFBB已投入运行。该公司的超临界CFBB也已设计完成。1.1.2 国内循环流化床锅炉发展现状1、目前，我国CFBB在飞速发展过程中存在一些问题：目前大型CFBB技术基本是从技术品种单一的法国的阿尔斯通公司引进的，存在一定的技术风险。就更远目标来说，也不利于我国CFBB技术向更良性发展5。近年来电煤越来越紧张，目前投运的许多中小容量的CFBB所使用的燃料多数存在不合理使用的现象，从而造成锅炉磨损严重、燃料可用率低等严重的运行安全问题6和浪费现象。认为大型循环流化床锅炉是劣质燃料利用的设备，这一定位不利于CFBB技术的良性发展。对超临界CFBB的开发急功近利。 超临界循环流化床锅炉在世界范围内也是刚刚发展。我国若想在这尖端领域占有一席之地，必须先对我国燃料和国情与发展超临界CFBB的关系进行认真研究论证，这个问题直接关系到超临界CFBB在我国的市场开拓空间问题7。1.2 主要研究内容循环流化床锅炉的结构特点，发展趋势，应用情况，旋风分离器及对炉膛的设计和排放的控制等进行研究。1.2.1传统燃煤锅炉发展到循环流化床锅炉的过程因为传统的燃煤锅炉因其燃煤利用率低、传热性差、煤种单一且脱硫脱销装置的投资和运行费用高昂而受到挑战。这样，作为第一代循环流化床锅炉的鼓泡硫化床锅炉就随之诞生。它强化了燃烧和传热，燃料适应性广，炉温低，能减少NOx生成,加入石灰石脱硫的优点8。尤其最近几年，第二代CFBB迅猛发展。它保留了鼓泡床锅炉的上述优点，而又克服了鼓泡床锅炉的扬析率高、燃烧效率和石灰石利用率低、难以大型化的缺点9。1.2.2 循环流化床锅炉的优缺点分析1、循环流化床锅炉的优点主要表现在以下几个方面：煤种适应性广。它除了燃用一般种类的煤外，还可以燃烧低热值的煤矸石、煤泥、造气炉渣、生活垃圾等，从而对处理城市垃圾、能源的综合利用和减少环境污染有着非常显著的经济效益和社会效益。 高效脱硫。由于循环流化床锅炉燃烧温度在850-950之间，对脱硫非常有利，且分离器效率高，脱硫剂很细，再加上物料循环使脱硫剂得以循环利用，石灰石的利用率高，因此脱硫效率高10。燃烧效率高。CFBB燃烧效率高是因为 :空气和燃料混合充分；燃烧速率高：对粗燃料分离效率高，未燃尽的燃料会被循环装置再循环至炉膛再次燃烧11。 氮氧化物排放低。循环流化床锅炉 的炉膛温度一般较低，再通过合理配风、组织分段燃烧，可以有 效地减少 的生成。也可易于实现灰渣 的综合利用10。 2、同时CFBB也存在着一些缺点，具体表现如下：支持燃料沸腾的一次风由鼓风机从炉膛底部喷入，但受风机功率的限制，影响了锅炉的出力。CFBB的运行维护比较烦繁琐。循环流化床更容易结焦。炉膛密相区磨损严重，密封性差 11。1.3 本章小结 通过对循环流化床锅炉国内外研究现状对比分析，了解到国外的目前发展情况，也给我国冲击尖高端领域指明方向。在分析了循环流化床锅炉的优缺点之后，我们更加清楚地认识到对其如何改进，意识到我们的不足，尽力使其达到效率高，污染小，经济性最佳。2 锅炉结构与设计简介 通过对循环流化床锅炉的结构了解，在给定参数的情况下，从而进行设计计算。2.1 循环流化床锅炉概述此次设计的CFBB可分为两个部分。第一部分由炉膛、旋风分离器、物料循环装置等组成，形成固体物料循环系统。第二部分为对流烟道，布置有高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器等。循环流化床锅炉运行时，给煤机将煤和石灰石送入炉膛下部，一、二次风分别由炉膛的 底部和侧墙送入，燃烧主要发生在炉膛，脱硫剂固定生成的二氧化硫，燃烧产生的热量被炉膛四周布置的膜式水冷壁吸收。旋风分离器将大部分烟气带走的固体物料分离出来，送入返料器返回炉膛。烟气带着分离器出来的细颗粒飞灰进入尾部烟道，尾部受热面吸收余下热量，通过除尘器由烟囱排入大气12。本次设计为135吨/小时循环流化床锅炉。定蒸汽压力5.29MPa，属于中压自然循环锅炉。锅炉炉膛布置膜式水冷壁，以减少漏风。分离器为一个高温旋风分离器。尾部受热面中过热器两级布置。采用前墙给煤方式，流化风全部由一次风供给，一、二次风各占70%、30%，二次风在布风板以上5m处送入炉膛。2.2 锅炉基本特性通过对锅炉的主要技术参数、燃烧特性等的分析、计算，从而得出锅炉特性和管子特性。2.2.1锅炉主要技术参数表2-1锅炉主要技术参数名称符号数值单位锅炉蒸发量 D135t/h额定蒸汽压力5.29Mpa额定蒸汽温度450给水温度（省煤器出口温度）150一次风预热温度150二次风预热温度150排烟温度145锅炉设计热效率85%-88%脱硫效率85%钙硫比1.522.2.2 燃料特性表2-2 燃料特性序号名称符号单位贫煤1碳%60.622氢%2.383氧%1.494氮%0.965硫%3.746水分%6.57灰分%24.318挥发分%13.289低位发热量23073注意：设计参数参阅手册自行选定2.2.3主要经济技术指标表2-3主要经济技术指标锅炉效率,排烟温度燃料耗 /s给水温度 88.1114536.351502.2.4 燃料的燃烧计算 燃烧计算包括指定燃料燃烧所需提供的空气量、燃烧生成的烟气量和空气焓及烟气焓的计算，是锅炉设计计算过程中的最基础部分，这些计算为锅炉各个部分的热平衡计算、传热计算和通风设备的选择提供可靠的依据。2.3 炉膛设计 炉膛设计是循环流化床锅炉设计成功的关键。属于炉膛设计的主要内容有：炉膛温度，炉膛传热计算，炉膛深度和炉膛宽度，高度等等14。 1、炉膛温度，是CFBB设计时的关键数据之一。它会影响锅炉的燃烧效率和水冷壁的吸热量以及吸收剂的利用情况，从而满足和的排放要求。炉膛温度的选取，必须综合考虑燃料燃烧特性和排放控制要求15。 2、炉膛传热计算是分段进行的。循环流化床锅炉的炉膛由膜式水冷壁构成，保证了良好的气密性。底部为一次风区。一次风经布风板上的风帽均匀进入炉膛底部，确保底部流化状态，使燃烧粒子充分混合。二次风离底部约5m高处射入炉膛燃烧。回料口及给煤口、启动点火燃烧器均位于炉膛的下部16。 3、燃烧室截面宽度与深度的设计 炉膛尺寸主要为炉膛深度、宽度、高度和炉膛下部界面收缩部分的尺寸。燃烧室的截面宽度与深度的确定应考虑如下主要因素：燃烧室受热面、局部受热面、分离器的布置等相协调；二次风在燃烧室内的穿透深度；燃料、石灰石及回灰的供给与扩散17。 4、燃烧室高度的设计 燃烧室的高度,是循环床锅炉设计的一个重要参数。高度的确定应综合考虑几个方面的要求：保证燃料流化完全燃烧；有足够的空间布置受热面保证吸热量；保证脱硫所需的气体最短停留时间；保证足够的循环物料正常回送；与尾部受热面布置所需的高度相协调。本设计锅炉炉膛内四壁由膜式水冷壁组成,膜式水冷壁采用的无缝钢管，管节距为100mm。前墙水冷壁管屏下部与集箱连接，上部过炉顶后与上集箱连接，最后蒸汽由管子引入锅筒。后墙水冷壁管屏与前墙相似，但不过炉顶。两侧水冷壁管屏下部分别与下级箱连接，上部与上集箱连接，再由管子引入锅筒。2.4 本章小结 通过对循环流化床锅炉的结构分析，我们了解到从给煤到一、二次风，然后水冷壁的分配、布置，旋风分离器的位置，以及尾部烟道的合理分配。从给定的参数，我们可以进行热力计算。3 方案论证135吨/小时循环流化床锅炉设计，属水管式中压自然循环锅炉，应以运行的安全性和可靠性为前提。设计过程中，主要考虑的是受热面的磨擦损失问题；炉膛内的着火稳定性及热流密度的横向均匀性；合理的烟气流速和合理的排烟温度；足够的传热量；煤的燃尽程度；旋风分离器的分离效率，物料的平衡问题及锅炉的脱硫效率等等。本锅炉属于中型中压锅炉，受热面主要为蒸发受热面。在尾部烟道中布置有高温过热器、低温过热器、钢管式省煤器和管式空气预热器。空气预热器用于预热燃烧所用的空气，减少排烟热损失，减少燃料消耗量，从而提高锅炉效率。由于锅炉容量不大，受热面可以满足锅炉的吸热要求，不布置高温旋风分离器等其他受热面，锅炉本体、旋风分离器和尾部烟道一字排开。循环流化床锅炉属于室燃炉，炉膛设计中应首先确定炉膛的截面热负荷，确定其截面积，然后确定容积热负荷，进而确定炉膛高度。而截面热负荷选择与运行风速的选择是息息相关。循环流化床锅炉的运行风速一般为，运行风速提高，炉子紧凑，炉膛的截面热负荷增大，炉膛高度增加，磨损加剧，锅炉造价、能耗增加。然而运行风速过低则影响循环流化床锅炉的效率，因此对每种燃料都具有最佳运行风速。对本次设计煤种运行风速为6.14 m/s。截面热负荷一般在3-5MW/m2，在此风速下截面热负荷取4.099 MW/m2。床温的选择要考虑锅炉结焦，燃烧效率，脱硫效率，NOx的排放等一系列问题。当床温升高时，NOx排放量上升；当床温高于900时，床温升高，脱硫效率很快下降，但燃烧效率有所提高。因此床温应控制在左右，一般不超过950。对于本次设计，床温取918。在设计中，锅炉的排烟温度和热空气温度是给定的基本参数。排烟温度低时，锅炉排烟热损失提高，使热效率提高；但会使得烟气侧与工质侧的温差降低，增加受热面。同时，排烟温度过低，会使烟气中的硫酸蒸汽低于受热面壁温，引起受热面低温腐蚀13。对于该设计煤种特性全水分为6.5%，锅炉容量135t/h，排烟温度选取为145。热空气温度的选择主要应保证燃料在锅炉内迅速着火。结合该煤种挥发分为13.28%，较易着火，热空气温度选取为150。过量空气系数对CFBB的运行有较大影响。如果选择过小，则燃料不能充分燃烧，使炉膛完全热燃烧损失增加；如果选择过大，会增加排烟热损失。燃烧室中过量空气系数一般在之间，因此，在本次设计中，炉膛出口的过量空气系数取。在循环流化床锅炉燃烧过程中，为降低的排放和降低鼓风机的功率，将燃烧用空气分成一、二次风分别从底部和侧墙送入炉内。二次风的送入，对脱硝和降低能耗有利。一次风率过低，不能保证密相区颗粒正常流化，而且大颗粒燃料无法燃尽。在此次设计中，一、二次风配比为7:3，二次风单层送入，风速为，二次风入口位于距布风板5m处。4 锅炉结构简介本锅炉为室内布置，由前部炉膛及尾部竖井烟道组成。前部炉膛为悬吊结构，炉膛由膜式水冷壁组成，增强锅炉密封性。自下而上依次为一次风室、密相区、二次风口、悬浮段、蒸发管。尾部竖井采用支承结构，布置有高温过热器，低温过热器，钢管式省煤器及管式空气预热器，炉膛和尾部烟道之间由旋风分离器相连，分离器下部接返料装置。燃烧室内布置有布风板、膜式水冷壁13。4.1 锅筒及炉内设备4.1.1 锅筒内径，壁厚，筒身长。上锅筒筒身用20#钢板热卷冷浇而成，封头为20#钢冲压而成的椭圆形封头，封头和筒身壁厚都为。4.1.2 水冷壁 锅炉炉膛内在保证水冷壁均匀布置的情况下尽可能多的布置水冷壁。对于中压锅炉来说，水冷壁的吸热量占锅炉总吸热量的60%以上。水冷壁吸收了大部分炉膛燃烧的辐射热，保护炉墙免受高温破坏，使灰渣不易粘结在炉墙上，防止炉膛被过热冲刷磨损破坏。它是自然循环锅炉构成水循环回路的重要部件。4.1.3锅炉基本尺寸表4-1锅炉基本尺寸炉膛宽度炉膛深度锅筒中心高度锅炉外形尺寸长宽高单位数值500050003100027002700317214.2 燃烧设备循环流化床锅炉的燃烧设备包括启动燃烧器、给煤机、风室、布风板、风口、分离器、回料器等。4.2.1 布风板布风板作为重要的布风装置，其在流化床锅炉中作用有三个：一是支承静止的燃料层：二是使布风板上具有均匀的气流速度分布：三是维持流化床层的稳定。本锅炉采用风帽式布风板。 一般来说，风帽上小孔的面积之和远小于布风板的面积，通过风帽上的小孔的气流速度很大，高速气流进入床层的底部，对床层颗粒产生强烈的扰动，气固质量交换强烈，这对于均匀床层和提高流化质量都是非常重要的17。风帽外径为42mm，内径28mm，正方形布置，间距，共布置2500只风帽。每只风帽开孔14个，孔径为5mm。耐火保护层厚度为150mm，花板厚度为20mm。布风板阻力为整个床层阻力的%才可以维持床层稳定运行。其结构见图2-1。图2-1 布风板及风帽4.2.2 分离器旋风分离器是循环流化床锅炉系统的核心部件。它实现了 锅炉的灰平衡和热平衡，保证炉内燃烧的稳定与高效。分离器的设计和、布置关系到锅炉的经济性和可靠性。本锅炉采用高温旋风分离器。因为高温旋风分离器技术成熟，结构简单，性能稳定，分离效率高。 1、介绍 旋风分离器是一种控制循环流化床固体循环速率的重要组成部分。是锅炉的安全经济运行的关键13。 2、工作原理传统的旋风分离器由进气管、排气管、下料管及圆锥形的筒体组成。含尘气流以一定的速度与筒体成切线方向作高速旋转运动，使粉尘颗粒在离心力的作用下飞向筒体内壁，然后沿内壁滑落并从下料管排至返料器。然而气体和固体细小固体颗粒向上旋流经排气管排出，从而使粉尘颗粒从气相物料中分离出来，达到气固分离的目的14。 3、特点旋风分离器结构简单，制造、安装方便，投资少； 属静态设备，操作维护容易； 性能稳定，操作弹性大； 不受气体种类、气体中固体颗粒浓度以及温度、压力的限制，应用范围非常广 15。该分离器内直径D0为6000mm，筒体高h为5500mm，总高度H为12000mm，排灰口直径D0为1100mm，分离器入口高度a为3000mm，分离器入口宽度b为1000mm，排气管内直径De为2000mm，排气管插入深度hc 为2300mm，排气管总长度L为4000mm。分离器从内到外分别是耐火层、保温层、钢外壳。总壁厚300mm。其结构见图2-2。图2-2 旋风分离器4.3 对流受热面设计高温分离器接着连接尾部对流烟道，布置有过热器、省煤器和空气预热器。在高温与低温过热器之间，布置有喷水减温器，使过热蒸汽温度在设计允许的范围内波动。过热器之后，布置有省煤器，省煤器出口烟温比给水温度高为适宜，使省煤器和空气预热器之间达到最佳吸热比。空气预热器，通常为管式，以减少漏风，烟气速度一般取。过热器和省煤器，无须使用吹灰器。这意味着它们的灰粘污系数比煤粉炉中低18。4.3.1 过热器从锅筒出来的饱和蒸汽，经过过热器被加热到额定过热温度送入汽轮机。过热器分成两级 布置在尾部竖井烟道中，低温过热器布置在烟气较低部分，逆流布置，材料为20#钢；高温过热器布置在烟气的高温部分，顺流布置，以降低温压，避免过热损坏，材料为20#钢。蒸汽从顶棚管出来后经低温过热器进口集箱进入低温过热器，出低温级出口集箱后进入自制冷凝水喷水减温器（图上未画出），调节汽温后，进入高温过热器，最后经过高温级出口集箱进入蒸汽总管被输往汽轮机利用。高温过热器管子规格，双管圈，顺列布置，横向节距110mm，纵向平均节距110mm，横向管排数45排，纵向管排数20排，全部受热面积356.26mm2。低温过热器管子规格，双管圈，顺列布置，横向节距95mm，纵向平均节距90mm，横向管排数45排，纵向管排数30排，全部受热面积389.48mm2。其结构见图2-3和图2-4，具体尺寸见锅炉总图。 图2-3高温过热器图2-4 低温过热器4.3.2省煤器省煤器用于加热锅炉给水，降低排烟温度，提高烟气利用率，节约燃料消耗量。中压锅炉采用钢管式省煤器。省煤器联箱布置在侧墙，采用单面进水方式。管子规格为的无缝钢管，错列布置，横向节距90mm，纵向节距60mm，横向管排数41/42排，平均横向管排数41.5排，纵向管排数35排，总受热面积673.16 m2。其结构见图2-5，具体尺寸见锅炉总图。图2-5 省煤器4.3.3 空气预热器本锅炉采用管式空气预热器，单极布置，有两个管组，每个管组由三个并列管箱组成， 上、下流程分别由4550根长3000mm，钢管组成，错列布置，横向节距65mm，纵向节距40mm，上、下流程间隔800mm，空气预热器总高度6800mm。空气在管外横向冲刷，烟气在管内自上而下流动，空气两次交叉流动后由热空气管道进入炉膛，空气预热器的总受热面积为1650.99m2。其结构见图2-6。 图2-6 空气预热器4.3.4管子特性表4-2管子特性名称管径厚度节距排列及气流流向符号横向纵向管子排列方式烟气冲刷方式烟气与工质流向单位mmmmmm水冷壁100高温过热器110110顺列横向交叉流低温过热器9590顺列横向交叉流省煤器9060错列横向交叉流空气预热器6540错列纵向交叉流4.4 循环流化床锅炉排放控制 燃煤循环流化床锅炉要对主要有碳氢化合物和粉尘排放物作控制。1、SO2排放的控制 燃用煤中大部分含有硫分，硫会氧化成，成为烟气成分之一。当温度在时，把石灰石加入炉床中，经锻烧后，形成CaO 其吸热反应如下： 固体CaO 与气体和O2发生化学反应，生成CaSO4，其放热反应如下：在流化床运行温度下为稳定的化合物固体，可以从炉床中排出。2、 的排放控制循环流化床锅炉的设计燃烧方式，可以抑制燃料型NOx生长。控制一次风量小于理论燃烧空气量，炉膛中部分段送入二次风来实现，使燃料中氮在炉膛底部释放出为，而不是燃料型。3、CO和碳氢化合物的排放控制 循环流化床锅炉，要获得较高的燃烧效率，必须得减少烟气中的可燃物、和碳氢化合物。这通过对合适给煤量、床温、足够炉膛停留时间、一、二次风比、和合适二次风系统，使得燃料充分混合而燃烧完全。 4、粉尘排放的控制为了满足粉尘排放的控制要求，必须采用末级除尘器，通常为静电除尘器和布袋除尘器。当用石灰石脱硫时，一般采用布袋除尘器19。但因和会影响导电阻和电离势，故不用石灰石脱硫时，一般采用静电除尘20。4.5 钢架及平台楼梯锅炉钢架为采用八根型钢柱,通过顶板及连系梁承受锅炉所有重量。柱脚与钢筋混凝土基础固接。 凡属操作、检修、测试门孔处及连通道均设有平台和楼梯，平台采用栅格结构，固定支撑在钢架上。4.6 炉墙及保温结构燃烧室外部使用管上炉墙，有三层。第一层用超细玻璃棉压实于模式水冷壁；第二层为珍珠岩砖；第三层为密封抹面。尾部烟道采用轻型板壁炉墙，第一层为耐火混凝土；第二层为保温混凝土；第三层为绝热层。在分离器、回送装置、空气预热器、汽水及灰管道外侧均设有硅酸钙或岩棉组成的保温层。4.7 锅炉阀门仪表及管道锅炉为单母管给水，给水经给水操作台进入省煤器入口集箱，给水由一条主管路及一条旁路组成。正常运行时使用主管路自动调节，升火启动及低负荷时使用旁路手动调节。在锅筒上装有2只， 过热器集汽集箱上装有一只弹簧安全阀，在过热器集汽集箱出口装有电动主汽阀，其它水位表排污、加药、取样等表计和阀门均按常规设置。4.8 本章小结本次设计的题目是135吨/小时循环流化床锅炉设计，本章首先对锅炉的整体概况进行了简单介绍，并结合设计题目，列出锅炉规范，燃料特性，管子特性，以及主要经济技术指标。根据选题作了方案论证，并简要介绍了锅筒及炉内设备，水冷壁，燃烧设备，过热器，省煤器，空气预热器，钢架，平台，扶梯，炉墙以及阀门仪表。5 135t/h CFBB 热力计算在本次循环流化床锅炉设计中，所做的热力计算的步骤如下：1、 根据燃料特性和空气过剩系数及各段烟道的漏风系数，计算出空气量、烟气量及烟气焓。2、 锅炉的各项热损失计算。气体、固体不完全燃烧热损失和一次风率根据表查得。3、 烟气特性计算。根据上级的数据分别计算出稀相区、过热器、省煤器、空气预热器的空气过剩系数，水蒸气和烟气的体积，各气体的分压力和飞灰的各项参数。4、 烟气焓温表计算。根据三原子气体、氮气，水蒸气、烟气和空气的体积计算出各自的焓值。再计算出稀相区、过热器、省煤器、空气预热器的实际烟气量。5、 锅炉热平衡及燃料消耗量计算。锅炉的输入热量 ，确定锅炉的总热损失和锅炉效率，最后计算出锅炉的输出热量和计算煤耗量等项目的计算。6、 炉膛结构设计。确定炉膛的截面积和体积计算出炉膛的高，最后计算出炉墙的面积。7、 稀相区的传热计算。由进入稀相区的热量、稀相区的烟速等，最后由稀相区的烟气焓确定稀相区的温度。8、 过热器的热力计算。由过热器的水蒸气和烟气的焓值知，确定烟气的放热量和水蒸汽的吸热量，根据过热器的结构尺寸最终确定过热器的传热面积。9、 省煤器的热力计算。由省煤器的给水和烟气的焓值知，确定烟气的放热量和给水的吸热量，根据省煤器的结构尺寸最终确定省煤器的传热面积。10、 空气预热器的传热计算。由空气预热器的送风和烟气的焓值知，确定烟气的放热量和空气的吸热量，根据空气预热器的结构尺寸最终确定空气预热器的传热面积。11、 热力计算汇总表6 烟气侧阻力计算1、 炉膛真空度根据平衡通风情况给出的炉膛出口负压取值范围为20-30 Pa，在此取炉膛真空度 Pa。2、 旋风分离器阻力计算。进口烟道阻力计算包括烟气加速突变损失、灰粒加速突变损失、烟气加速渐变损失、灰粒加速渐变损失和进口烟道沿程阻力损失等的计算。本体阻力计算包括通体摩擦阻力、烟气返程阻力、烟气压缩损失和导涡管烟气沿程阻力损失等。出口烟道阻力计算包括平面弯头阻力损失、出口烟道烟气扩张损失、水平弯头阻力损失和烟气加速突变损失等计算。3、 烟道转向室阻力计算。根据烟道烟气温度、密度、进出口截面积等确定它的动压头，从而确定烟道转向室阻力。4、 过热器阻力计算。根据烟气温度、密度、流速和管子的结构尺寸计算出过热器的阻力=。5、 省煤器阻力计算。根据省煤器侧烟气温度、密度、流速、原始阻力等进而求得省煤器阻力。6、 空气预热器阻力计算。依据空气预热器侧的烟气温度、流速、密度和空气预热器的结构尺寸等确定其的阻力。7、 最后确定除尘器阻力计算、烟囱阻力计算、烟气侧自生通风力计算、锅炉烟气侧烟总流阻。7 空气侧阻力计算1、 冷风道阻力计算 按实际设计经验，取进口冷风道阻力=400 Pa2、 空气预热器阻力计算 。 空气冲刷错列管簇阻力由空气的温度、流速和原始阻力等获得 空气预热器空气侧自身通风力计算由热空气、冷空气温度和密度，烟气密度等计算所得。3、 热风道阻力假定为=200Pa4、 炉膛风室压力计算由配风装置上料层阻力计算和配风装置阻力计算组成。5、 炉膛风室压力为布风板阻力加料层阻力，即整个床层阻力。=+=6020.44Pa。6、 炉膛空气进口处真空度计算=20+0.95319.81=308.9Pa7、锅炉空气侧总流阻计算=+-=9150.74Pa。8 风机的选择 循环流化床锅炉依靠引风机和送风机一起维持炉膛内及其部分的正常压力，只有各部分压力环境正常，锅炉才能得到正常运转。所以，选择风机型号是非常重要的。在选择风机前要计算锅炉各部分的阻力计算，上面我们已经将锅炉的各部分阻力计算完毕，但是在风机选型中依然需要注意以下几点：1、锅炉的风机宜单炉配置；2、单炉配置风机时，风量富余量为 10% ，风压富余量宜为 20% ；3、集中配置风机时，送、引风机均不少于两台，其中各有一台备用，并应 使风机并联使用；4、应选用高效、节能和低噪声风机；5、应使风机常年运行中处于较高的效率范围。通过计算本次设计选择的引风机型号型号为：Y4-1.1-11NO 27 D；送风机型号：G4-1.1-11NO 22 D 由风机型号参照表查得9 计算说明书见附表10 风机型号参照表见附表结 论 由于个人水平有限，此次设计中难免有不懂之处。但是经过此次设计，一定程度上掌握了锅炉的一般设计计算方法，加强了理论知识与实践的结合，为以后走向工作岗位奠定了基础。在这篇论文中，基于任务书所给定的参数以及一些经验数值，做了如下工作：首先对锅炉的整体布置进行了论证，选定了适合的结构方案；然后对各个部分进行了热力计算，以确定各个部位的具体结构尺寸：根据尺寸绘制了精确的锅炉总图、水系统图、省煤器图、烟风系统图；对锅炉的烟道和风道进行阻力计算，在此基础上计算了所需要的引风机、送风机功率。参考文献1赵果然;循环流化床锅炉国内外现状概述J.锅炉制造,2009,(04):19-21. 2姜健，梁凌，概述循环流化床锅炉的产生、现状及发展趋势J。黑龙江科技信息，2007，(21)：8+155。3孙献斌;循环流化床锅炉大型化的发展与应用J.电站系统工程,2009,(04):1-4+8. 4周一工，循环流化床锅炉在中国的发展与问题J。中国设备工程，2005，(08)：14-15。5Korenberg,Jacob;Coulthard,E.James .Steedman,W. 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