135t-h循环流化床锅炉毕业设计

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1、本科毕业论文(设计)题 目135t/h循环流化床锅炉 学生姓名 指导教师 副教授 学 院 能源科学与工程学院 专业班级 完成时间 2013年06月05日 本科生院制目 录第1章 绪论71.1 国外、内研究现状和发展趋势71.1.1 流化床锅炉的构成及工作过程71.1.2环流化床锅炉发展现状81.1.3 国内循环流化床锅炉发展现状91.2 主要研究内容101.2.1传统燃煤锅炉发展到循环流化床锅炉的过程101.2.2 循环流化床锅炉的优缺点分析101.3 本章小结11第2章 锅炉结构与基本参数简介112.1 循环流化床锅炉概述112.2 锅炉基本特性122.2.1锅炉主要技术参数122.2.2

2、燃料特性122.2.3主要经济技术指标132.2.4 燃料的燃烧计算132.3 炉膛结构设计222.3.1炉膛参数论证232.3.2炉膛结构设计232.4稀相区的传热计算242.5 本章小结302.6方案论证30第3章 锅炉结构简介313.1 锅筒及炉内设备313.1.1 锅筒313.1.2 水冷壁323.1.3锅炉基本尺寸323.2 燃烧设备323.2.1 布风板323.2.2 分离器333.3 对流受热面设计343.3.1 过热器343.4省煤器423.4.1 空气预热器433.4.2 管子特性433.4.3省煤器的热力计算443.5空气预热器的传热计算483.5.1空气预热器结构计算48

3、3.5.2空气预热器传热计算493.6热力计算汇总表513.7 循环流化床锅炉排放控制523.8 钢架及平台楼梯523.9 炉墙及保温结构523.10 锅炉阀门仪表及管道533.11 本章小结53第4章 烟气侧阻力计算534.1炉膛真空度534.2旋风分离器阻力计算534.2.1进口烟道阻力计算534.2.2旋风分离器本体阻力计算554.2.3出口烟道阻力计算564.2.4旋风分离器总阻力计算584.3烟道转向室阻力计算584.4过热器阻力计算584.4.1高温过热器阻力计算594.4.2低温过热器阻力计算594.4.3烟道截面变化阻力计算604.5省煤器阻力计算604.6空气预热器阻力计算6

4、14.7除尘器阻力计算624.8烟囱阻力计算624.9烟气侧自生通风力计算634.10锅炉烟气侧烟总流阻634.11空气侧阻力计算634.11.1冷风道阻力计算634.11.2空气预热器阻力计算644.11.3热风道阻力654.11.4炉膛风室压力计算654.11.5炉膛空气进口处真空度计算674.11.6锅炉空气侧总流阻计算675 旋风除尘器的的专题研究675.1循环流化床锅炉设备的现状675.11旋风分离器进口结构的研究现状685.12旋风分离器出口结构研究现状685.13旋风分离器椎体结构的研究现状695.14旋风分离器排尘结构研究现状695.15旋风分离器总体研究现状总结705.2旋风

5、除尘器的基本工作原理705.3 旋风除尘器的性能及其影响因素745.3.1旋风除尘器的技术性能745.3.2 影响旋风除尘器性能的主要因素75第6章 风机的选择796.1 送风机的选择796.2 引风机的选择806.3本章小结816.4 风机型号参照表82风机型号参照表82参考文献86135t/h循环流化床锅炉达青 指导教师：谢锴摘 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

6、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 s

7、tructural 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 de

8、sign 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

9、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 calculation; flue-gas and air resistance calculation;The Cyclone Separator 第1章 绪论锅炉作为一种能源转换

10、设备，在工业生产和生活中得到广泛的应用。锅炉是利用燃料燃烧释放的热能或其它热能将工质加热到一定参数的设备。随着科学技术的发展，锅炉无论在受热面的结构还是在燃烧方式上都有了很大的改进，以至于锅炉效率得到了提高，这对能源利用，保护环境都有重要的意义。循环流化床锅炉是八十年代发展起来的新一代燃煤流化床锅炉，具有高效低污染的特点，在国际上被称为清洁燃烧技术正受到日益广泛的关注, 但目前循环流化床锅炉的设计方法还很不完善,主要体现在没有完整的设计导则和设计理论。1.1 国外、内研究现状和发展趋势1.1.1 流化床锅炉的构成及工作过程 循环流化床锅炉的燃烧方式是基于鼓泡炉的燃烧方式上发展而来的，这两种方式

11、目前统称为流化床燃烧技术。正如大家所知道的，燃烧煤炭的两种经典方式有两种，一种是层燃（包括固定炉排和链条炉排等），就是将煤炭均匀分布在金属栅格即炉排上，形成一层均匀的燃料层，空气以及叫低速度自下而上通过煤层使其燃烧。由于层燃的时候在铅垂方向燃料层是固定的，空气流速相对于燃料颗粒的速度比较大，而起一般不对燃料进行专门的处理，所以燃料粒度组成不均匀而起反应面积有限，风速受到煤粒太细的影响，燃烧效率比较低；另一种是悬浮燃烧（包括固态排渣和液态排渣炉）。另一种则是先讲煤磨成细粉，然后用空气流经燃烧器将煤粉烹入炉膛，并在炉膛空间内进行燃烧。这种燃烧方式气流和煤粒之间的相对速度比较小，不过燃烧反应面积极大

12、的增加了，所以反应速度也会增加，燃料的强度和燃烧效率就比较高，循环流化床锅炉的燃烧就是取长补短了这两种技术，它是将煤粉破碎到一定的粒度，并且均匀的分布到炉膛布风板上面，燃料燃烧使用的空气从布风板下方进入参与燃烧。在整个燃烧过程中，进入风速比较低得时候，煤层固定不动，表现出了层燃的特点，当风速增加到第一个临界点最小流化速度或初始流化速度时布风板上的煤粒会被风的速度“托起”，这样煤层就会有类似流体的燃烧特征，形成流化床燃烧。这时，风速继续增加，超过大部分粒子的终端速度时，大量灰粒子和没有燃烧完全的粒子会被气流带出燃烧区域。为了节能节约这部分煤粒子，就想出办法用旋风除尘器将煤粒子从燃烧产物中分离出来

13、，这时就是循环流化床和鼓泡炉最大的区别，也是创新之处。把分离出来的煤粒子重新带回燃烧区域燃烧，释放能量，这样形成一个循环，就使得煤粒子完全燃烧，形成循环流化床燃烧。但是如果空气流速继续增加的话，越来越多的煤粒子将会被带出，煤粒子和气流之间的相对速度越来越小，会导致不能保持稳定的燃烧。空气流速如果超过了所有粒子的终端速度时，就成了煤粒子的气力输送。但是倒过来，煤粒子可以处理的足够细的话，那就可以用空气带动煤粒子通过通道单独进入反应区域燃烧。这就是煤粉的悬浮燃烧。某些循环流化床锅炉有外置的热量交换器，但大部分循环流化床锅炉的组成设备为炉膛、灰回送系统、气固分离器、尾部受热面和辅助设备组成。在循环流

14、化床锅炉中，燃料及石灰石脱硫剂经破碎至合适粒度后，由给煤机和燃料机从流化床燃烧室布风板上部给入，与燃烧室内炽热的沸腾物料混合，被迅速加热，燃料迅速着火燃烧，石灰石则与燃料燃烧生成的SO2反应生成CaSO4，从而起到脱硫作用。燃烧室温度控制在850左右。在较高气流速度的作用下，燃烧充满整个炉膛，并有大量固体颗粒被携带出燃烧室，经高温旋风分离器分离分离后，一部分热炉料直接送回流化床燃烧室继续燃烧，另一部分则送至冷灰床，在冷灰床中与埋管受热面和空气进行热交换，被冷却至400-600后，经送灰器送回燃烧室活排除炉外。经旋风分离器导出的高温烟气，在尾部烟道与对流受热面换热后，通过不带除尘器活静电除尘器，

15、由烟囱排出。1.1.2 环流化床锅炉发展现状1、循环流化床锅炉的炉型在国外也很多，每个公司都有自己独特的流派，主要类型有德国的Lurgi型、芬兰的Ahlstrom型、德国Babcock公司的Circoflow型等。在北美、欧洲和日本，循环流化床燃烧技术的开发一直受到高度重视，很多有关的高校，科研机构一直在开展研究工作，时常举行各种国际性学术会议研讨这方面的发展技术。现在再国外许多电力公司考虑设计制造新的一代更大容量的循环流化床锅炉技术。1、国外的先进性表现在：基础工作扎实：国外在循环流化床锅炉的基础理论深入研究，在设计方面方法科学且先进。在循环流化床锅炉的设计中，相应的计算软件利用起来并进行热

16、态和冷态实验，对燃料进行试烧等。另外国外大部分是在较低容量级的循环流化床锅炉上进行1到2年的性能测试，在掌握所有特性曲线，而且建立里相应的数学模型之后，才向大型化发展的，这样就保证了较大容量的使用安全、文明、经济运行。锅炉的再用效率较高1：国外循环流化床锅炉岛的可用率已达90%左右。由于国外循环流化床锅炉设计指导先进合理，在安装质量上有保证，有专用的循环流化床锅炉配套设备，它的辅机、给煤系统等等设备的可靠性比较高，因此锅炉岛的连续运行时间一般长达半年左右甚至更长。燃烧效率高：国外循环流化床锅炉在燃烧效率上均控制在97%以上，较高可达98%-99%，飞灰的碳含量可达1-3%。负荷调节性好，自动控

17、制水平高：国外控制系统设备过关，在较大容量的循环流化床上大部分实现了闭环自动控制，参数调整及时迅速，操作运行简单。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CFBB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250MW 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

18、也已设计完成。1.1.3 国内循环流化床锅炉发展现状循环流化床锅炉的发展，在我国有恨特殊的意义。我国的电力行业及工业、民用供热所需要的燃料绝大部分来自煤炭。中国的地域辽阔，煤炭种类繁多，为了消耗地方的劣质煤炭，为以较小的代价获取较低的污染排放，急需循环流化床的燃烧技术。循环流化床锅炉现在再我国的应用及发展都具有综合的社会效益。我国的电力工业骨干电厂把部分都是装备着200MW以上的煤粉锅炉，该等级容量的循环流化床锅炉在我国的生产技术尚未掌握。最近能源部作为示范引进了100MW的循环流化床锅炉，其价格高达3000万美元。大连化学工业公司引进的50MW的循环流化床锅炉，大部分部件在中国生产，仅购买了

19、2台220t/h循环流化床锅炉的制造图纸价格就高达780万美元。所以迅速发展大容量国产的循环流化床锅炉是锅炉制造业和科研单位紧迫的任务。我国从80年代开始研究起循环流化床锅炉，从最初的20t/h到75t/h经历了五年周期。为了解决可以燃用地方廉价低质煤炭和污染超标的问题，为了满足集中供热需求，国内已经建成了和将要建设一大批50MW一下的循环流化床锅炉热电厂，因为循环流化床锅炉燃烧效率大部分高于普通链条炉，煤种适应性相对较宽，环境效益好，且符合调节比大，不容易灭火，供汽稳定，所以受到用花欢迎。在1993年参加全国小型节能基建热电工程招标的热电工程中，有90%的容量锅炉选用的是循环流化床锅炉，这中

20、间又有74% 的容量采用了75t/h循环流化床锅炉。可见，国内对循环流化床锅炉的需求量很大，尤其是75t/h等级的需求量更大。但由于在我国循环流化床锅炉研究资金投入不到位、研制开发力量分散，而市场需求有迫使未经商品化过程的实验炉马上推向市场加以应用，因此投运的75t/h循环流化床锅炉暴漏了各种各样的问题。当前有很大的必要集中国内这方面的科研就是力量，功课存在的问题，使该产品稳定下来，形成较大的生产力，而且为经一部大型化做好准备。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CF

21、BB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5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

22、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

23、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NOx的生成。也可易于实现灰渣 的综合利用10。2、同时CFBB

24、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。第2章 锅炉结构与基本参数简介 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

25、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

26、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

27、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230732.2.3 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。1、燃料特性研究表2-4 燃料特性序号名称符号单位数据1含碳量60.622含氢量2.383含

28、氧量1.494含氮量0.965含硫量3.746水分6.57灰份24.318挥发份13.289低位发热量KJ/Kg230732、空气过剩系数及各段烟道的漏风系数的选取表2-5 空气过剩系数及各段烟道的漏风系数 序号名称符号单位来源数值1密相区出口处的名义空气过剩系数按表B3选取0.8972稀相区漏风系数按表B3选取0.13级过热器漏风系数按表B3选取0.054级过热器漏风系数按表B3选取0.055上级省煤器漏风系数按表B3选取0.056下级省煤器漏风系数按表B3选取0.053、空气量、烟气量及烟气焓计算表2-6 空气量、烟气量及烟气焓计算序号名称符号单位（标态下）来源数值1理论空气量6.1572

29、实际空气量计算7.38843理论氮体积4.8724三原子气体体积1.1575理论水蒸汽体积0.4446理论烟气量6.4737实际干烟气体积7.26048实际烟气体积7.7324、锅炉的各项热损失计算表2-7 锅炉的各项热损失序号名称符号单位计算公式或来源数值1气体不完全燃烧热损失%按附表B5-2选取0.42固体不完全燃烧热损失%按附表B5-2选取53密相区出口处的气体不完全燃烧热损失%2.44密相区的燃烧份额按7.3选取0.755密相区内的固体不完全燃烧热损失%26.656一次风占总风量的比率%选取707密相区出口处的名义空气过剩系数选取1.28密相区出口处的实际空气过剩系数1.095、烟气特

30、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。表2-8 烟气特性计算序号名称符号单位（标态下）计算公式或来源1进口处的空气过剩系数2出口处的空气过剩系数3空气过剩系数4水蒸气体积5干烟气体积6烟气体积7二氧化碳和二氧化硫分压力8水蒸气分压力9三原子气体分压力10烟气的重量11各段烟气出的飞灰份额12飞灰含碳量%选取13底渣含碳量%14飞灰质量浓度15飞灰体积浓度16固体不完全燃烧热损失17循环倍率n工业锅炉设计计算方法 表7-1选取序号名称符号密相区稀相区过热器过热器上级省煤器下级省煤器1进口处的空气过剩系数

31、1.11.151.21.251.32出口处的空气过剩系数1.11.151.21.251.31.353平均空气过剩系数1.11.151.1751.2251.2751.3254水蒸气体积0.4540.4590.4610.4660.4710.4765干烟气体积7.0897.3977.5507.8588.1668.4746烟气体积7.5437.8568.0118.3248.6378.957二氧化碳和二氧化硫分压力0.1530.1470.1440.1390.1340.1298水蒸气分压力0.0600.0580.0580.0560.0550.0539三原子气体分压力0.2130.2050.2020.195

32、0.1890.18210烟气的重量9.5959.99710.19810.60011.00111.40311各段烟气出的飞灰份额0.40.50.50.50.50.512飞灰含碳量15998.28.28.213底渣含碳量2表B5-214飞灰质量浓度0.3140.3080.2960.2850.27515飞灰体积浓度0.0400.0380.0360.0330.03116固体不完全燃烧热损失417循环倍率n36、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。表2-9 烟气焓温表烟气焓温表1烟 气温 度 123456

33、789101001701971306331516789713281320035741326012673041351815266163830055964739219104632062763403248140077289352725686262783739542333750099411506643235795353473868442116001225141780439179694305764880541870014621692948461911495106821978602280017051973109453301334592789511296952900195222581242605115266

34、788987128278931000220425501392678217237651009714378848110024582844154475221925855112211595982012002717314416978262213294712353175310793130029773444185390282344104113513191411784140032393748200997882559113614672207612784150035034053210610553277912341584022391378616003769436123251132730021333170212403

35、1479517004036467024841210232291434182062567158051800430549812644128823458153519398273116815续表2-9烟气焓温表2烟 气温 度密相区稀相区过热器过热器上级省煤器下级省煤器1111213141516171008125625511.74511.66411.66411.66420016953453224.50524.33624.33624.33630026483483038.2838.01638.01638.0164003601138113252.251.8451.8451.845004581447144066

36、.4165.95265.95265.9526005601770176181.280.6480.6480.647006622092208295.9995.32895.32895.32880076724242412111.215110.448110.448110.44890087527652752126.875126126126100098431093095142.68141.696141.696141.6961100109734673450159.065157.968157.968157.9681200120638113793174.87173.664173.664173.66413001361

37、43014280197.345195.984195.984195.9841400158350024979229.535227.952227.952227.9521500175855555529354.91253.152253.152253.1521600187659285900272.02270.144270.144270.1441700206465226491299.28297.216297.216297.2161800218669086875316.97314.784314.784314.784续表2-9烟气焓温表3烟 气温 度密相区稀相区过热器过热器上级省煤器下级省煤器空气预热器1181

38、920212223241001152.6647194.2141233.8642002249.3362330.332412.6362481.8843003297.83421.0163545.0163669.3663793.4164004458.24624.844791.845264.695005646.615856.9526066.9527740.9560083386929.27199.6470098068120.998422.328800110141135010677.2159743.4489001254112923100014091145191100156701614412001724317

39、765130018992195611400209521500227741600244291700263091800279887、锅炉热平衡及燃料消耗量计算。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。表2-10 锅炉热平衡及燃料消耗量计算 序号名称符号单位计算公式或来源数值1锅炉的输入热量由表2-4差得由2-24式23095.642排烟温度假定1453排烟焓由烟气焓温表查得1669.254冷空气温度选定205理论冷空气焓162.916固体不完全燃烧热损失%选定57排烟热损失%5.898气体不完全燃烧热损失%选取0

40、.49散热损失%选取0.510灰渣物理热损失% 查表B80.2811总热损失%11.5912锅炉效率%88.1113保热系数0.8714过热蒸汽焓查水蒸气图表331515给水温度给定15016省煤器入口压力MPa选定6.3817给水焓查表B1463518锅筒工作压力MPa选定6.0519饱和水焓查水蒸汽表120220排污率%选定121气化潜热r查水蒸汽表158422锅炉输出热量36256545023耗煤量B17816.8624计算耗煤量16926.022.3 炉膛结构设计2.3.1 炉膛参数论证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

41、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SOx和NOx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

42、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605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，

43、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。2.3.2炉膛结构设计1、炉膛结构尺寸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。表2-11 炉膛结构设计序号名称符号单位计算公式或来源数值1炉膛流化风速查书62炉膛截面积F断面热负荷在3500-4500 取433925=5*53炉膛体积体积热负荷在140-230，取1407754高Hm315稀相区炉墙面积580注：二次风采用变风速，炉膛采用二次风口以上采用等截面变风速2、布风装置设计有效面积 （空塔速度，选取）P1493、炉膛的设计步骤1、燃料为贫煤，煤粒粒径0-8mm，流化风速6m/s（

44、P144）， 2、由70%知，一二次风比例为7:3，下排二次风高2m，在布风板之上，上排二次风高5m，布风板高度一般取1400mm，稀相区截面积5*53、循环硫化床的物料循环倍率： 脱硫效率85%4、密相区燃烧份额：5、，由烟气焓温表密相区损失焓，各墙均布置50根管2.4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。表2-12 稀相区传热计算序号名称符号单位计算公式或来源数值1假设稀相区出口烟温假设8802出口烟气焓查焓温表12608.43进入稀相区的热量假设密相区温度： 密相区烟气焓：kJ/kg16105.894密相区入炉热量分离返料灰焓（由焓温表

45、）=853.419780.575炉膛出口固体颗粒浓度根据循环倍率值选取0.1116固体颗粒密度25007稀相区空隙率0.9999568稀相区壁面空隙率0.9999839颗粒团空隙率参照流化床临界流化时固体颗粒空隙率选取0.610固体颗粒分散相中固体颗粒百分比Y11壁面覆盖率系数选取P580.112颗粒团壁面覆盖率0.0010213稀相区烟气平均温度91514气体导热系数W/(m.)表B90.098315颗粒导热系数W/(m.)P51 编委会0.31316气体密度表6-10.30717颗粒密度查表233318气体比热容J/（kg。）查表1.24419颗粒比热容J/（kg。）等于灰的比热容 表2-

46、596920平均粒径mP50 燃煤颗粒尺寸在0-8mm时0.001521床料的临界流化速度m/s其中0.30122颗粒团有效导热系数W/(m.)0.12723颗粒团比热容J/（kg。）113424颗粒团密度933.3825边壁区固体颗粒浓度0.10326颗粒团贴壁下滑长度m0.00527颗粒团贴壁下滑速度取值P591.228颗粒团壁面停留时间s0.004229壁面与颗粒团间有效传热系数W/(m.)7536.2130颗粒团与壁面气膜间传热系数W/(m.)其中m=2.5取值163.8331壁面与颗粒团间对流传热系数W/(m.)160.3432阿基米德数参见21966.7133稀相区烟速6.1434

47、烟气动力粘度查表0.00004335雷诺数65.7636固体颗粒终端速度2.3737固体颗粒分散项密度0.4238普朗特数表B90.58239固体颗粒分散相对流传热系数W/(m.)6.540对流传热导数W/(m.)6.6641稀相区水冷壁温度278+30其中管内工质温度278（锅筒工作压力下的介质饱和温度）30842水冷壁表面吸收率选取P600.843颗粒表面吸收率选取P600.8544系数BP600.66745稀相区吸收率0.92846固体颗粒分散相辐射传热系数W/(m.)130.2847颗粒团吸收率0.92548颗粒团辐射传热系数W/(m.)129.9449辐射传热系数W/(m.)130.

48、2850稀相区传热系数136.9451稀相区水冷壁传热量kw11953.4952稀相区出口烟气焓13183.653稀相区出口烟气温度查烟气焓温表9182.5 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。2.6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

49、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

50、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

51、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

52、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。第3章 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。3.1 锅筒及炉内设备3.1.1 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。3.1.2 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