循环流化床锅炉论文-大学论文

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1、哈尔滨工业大学毕业设计（论文）循环流化床锅炉论文设计摘要循环流化床锅炉是近几十年发展起来的一种新型燃烧设备，其具有燃料适应性广、有利于环保、负荷调节性好、燃烧热强度大、炉内传热能力强等优点。所以，其一经推出就在世界范围内得到了广泛的应用。特别是在中国，循环流化床锅炉技术在近几十年取得了长足的进步。本文系统的阐述了10t/h循环流化床的计算和设计过程，主要包括热力计算、烟风阻力计算、锅筒强度计算、锅炉的结构设计。通过对循环流化床方面的英文文献的翻译，了解了国外流化床研究方面的进展。关键词循环流化床；省煤器；热力计算 AbstractThe CFB is the new combustion eq

2、uipment which is developed in the recent years, it has the advantages of be widely adapt to fuels,be good for environment,load adjustment well,burning intensity is big,heat transfer is strong in the firebox and so on.So,it is widely applied in the world.Especially in China,the technolog of CFB is ma

3、de great progress in the recent yearsThis paper fully discusses the calculation and design processe of CFB,mainly include thermal calculation,smoke resistance calculation ,strengthen calculation, and boiler structure.According to the transalation of the datas of CFB,I kown the development of CFB in

4、foreign.KeywordsCFB Superheatea economizer thermal calculation不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -哈尔滨工业大学毕业设计（论文）目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 煤炭在我国经济的发展中占有主体作用11.1.2 我国的能源结构亟待调整11.1.3 我国的能源利用效率低，污染严重21.2 循环流化床锅炉简介51.2.1 循环流化床流态化床料特点51.2.2 循环过程51.2.3 传热过程61.2.4 影响颗粒传热的主要因素61.2.5 循环流化床的技术特点61.2.6 循环流化床应用存

5、在的问题71.3 本章小结8第2章 锅炉设计方案92.1 锅炉参数92.1.1 锅炉工作参数要求92.1.2 煤种参数92.2 锅炉的总体结构方案92.2.1 炉膛结构及其中受热面的布置102.2.2 旋风分离器和回料装置的结构设计102.2.3 尾部烟道结构以及其中受热面的布置112.2.4 锅筒、集箱以及管道的结构122.2.5 布风板的结构122.2.6 给煤装置以及二次风系统的结构132.2.7 锅炉的支撑以及楼梯的结构132.3 本章小结13第3章 锅炉的热力计算及传热计算143.1 锅炉技术要求143.1.1 锅炉运行要求143.1.2 煤种143.2 热力计算143.2.1 空气

6、量、烟气量计算143.2.2 锅炉的各项热损失的选取153.2.3 烟气特性计算163.2.4 烟气焓温表183.2.5 锅炉热平衡及燃料消耗量计算213.2.6 锅炉结构几何尺寸数据233.2.7 密相区出口烟温计算233.2.8 稀相区传热计算243.2.9 钢管省煤器结构293.2.10 钢管省煤器传热计算303.2.11 铸铁省煤器结构323.2.12 铸铁省煤器传热计算343.2.13 热力计算综合表353.3 本章小结36第4章 锅炉烟风阻力计算374.1 空气动力计算374.1.1 布风板阻力计算374.1.2 料层阻力计算384.2 烟气阻力计算384.2.1 分离器阻力计算3

7、84.2.2 烟道转弯处阻力计算394.2.3 钢管省煤器阻力计算404.2.4 铸铁省煤器阻力计算414.3 烟风阻力汇总434.3.1 空气侧总阻力434.3.2 烟气侧总阻力43第5章 锅筒强度计算445.1 筒体最大未加强孔直径的计算445.2 相邻两孔互不影响最小节距计算455.3 孔桥减弱系数计算46结论48致谢49参考文献50千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- V -哈尔滨工业大学毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 课题背景1.1.1 煤炭在我国经济的发展中占有主体

8、作用我国是世界煤炭第一产销大国，是全球最大的煤炭市场。2003年全国产煤17.36亿吨，2000年，我国煤炭产量为9.98亿吨，居世界第二位。而且，我国拥有世界第三位的煤炭探明储量，矿藏丰富。我国是世界上为数不多的在能源消耗中以煤为主的国家之一。1990年，在一次能源生产总量中，煤炭所占的比重为74.2；2000年，煤炭所占的比重为67.2；2002年，煤炭所占的比重为66.3。单纯从资源量的角度来看，我国的煤炭资源是有中长期保证能力的，据预测，到2020年，我国煤炭的需求量将达到21亿吨，如果按照年产25亿吨原煤的产量来推算，我国的煤炭储量可供应80年。虽然我国当前的能源消费结构不太合理，国

9、家也在实行调整，但是，在今后相当长的一段时期内，在我国能源消耗比例中，煤炭将仍然占据主导地位，在国家的能源消费结构中占绝大多数的比重。所以，我国将长期保持世界煤炭第一产销大国的地位。1.1.2 我国的能源结构亟待调整虽然我们可以看到煤炭作为一种高储量能源的长远的发展前景，但是，我们也要意识到，无论从清洁还是从高效的角度看，煤炭并不是一种优秀的能源。因此我国必须逐渐降低煤炭在能源消耗中所占的比例，以便优化我国的能源结构，同时延长煤炭的持续利用时间。我国的能源结构并不合理，各种优质、高效、洁净能源短缺，这一点可以从以下表中的比较中看出： 年份 煤炭 石油 天然气 水电2000 66.1% 24.6

10、% 2.5% 6.8%2001 65.3% 24.3% 2.7% 7.7%表一 我国能源消费构成年份 煤炭 石油 天然气 水电2000 24.71% 38.47% 23.72% 6.51%2001 24.37% 38.69% 23.72% 6.78%表二 世界总体能源消费构成由以上两幅表格可见，我国能源结构中煤炭所占比例过大，优质能源所占比例较小，我国能源消费结构以煤为主。这种消费结构造成我国能源效率和经济效益的低下；又因我国煤炭资源分布不均，形成北煤南运，西煤东调的格局，给交通运输带来巨大压力。而面对我国东部经济发展快而能源稀缺，西北部经济发展慢却能源丰富的特点，更加剧了能源因地域差异而产生

11、的供需矛盾，而且我国目前作为能源运输主力的铁路运输远远满足不了经济快速发展的需要。另外，我国对某些能源偏好因使用比例不平衡而进一步强化，导致各种能源之间的替代性下降，也为将来能源使用多元化设置了一个障碍。所以，我国的能源结构亟待调整，以更加适应我我国的国情，从而最大限度地促进我国的经济发展。1.1.3 我国的能源利用效率低，污染严重我国能源利用率低造成了我国能源需求的扩大，我国能源终端利用效率为33左右，比先进国家低10个百分点，单位产品能耗比发达国家高3080，加权平均高40左右，单位产值能耗约为发达国家的2倍。下面是中国、印度和日本的能源利用率比较，这里把印度当作发展中国家中的比较对象、日

12、本当作发达国家的比较对象：1990年 1999年中国 0.8（国际元/千克标准油） 4.2（国际元/千克标准油）印度 1.9（国际元/千克标准油） 4.7（国际元/千克标准油）日本 3.4（国际元/千克标准油） 6.3（国际元/千克标准油） 表三 中、印、日三国能源利用率由上表可以看出，中国消耗单位能量所产生的GDP值偏低，不仅低于日本，也低于同是发展中国家的印度。这其中，煤的燃烧效率低是导致我国能源利用率低的重要因素，这也与我国煤炭的含碳量低有一定的关系，这些情况近年也有所改善，调查数据表明，1998年全国煤炭发热量就较1997年上升了7.5，节约煤炭消费量9000万吨。当然，我国的能源利用

13、率还很低，有待进一步提高，而且急需提高。由以上分析可以看出，煤炭在我国的能源消费结构中占着极大的比例，从而也就直接影响着我国经济的发展，因此，煤炭在国民经济的发展中起着举足轻重的作用。我国的环境条件很差，远远达不到世界平均水平。而其中空气污染煤炭的燃烧利用关系最为密切，由最近几年的空气污染状况来看：2000年，我国城市空气整体污染水平严重总悬浮颗粒物（TSP）或可系如颗粒物（PM10）是影响城市空气质量的主要污染物，部分城市二氧化硫污染较重，少数大城市氮氧化物浓度较高。酸雨区范围和频率没有增加，酸雨区面积约占国土面积的30。在受监测的338个大中城市中，36.5的城市达到国家空气质量二级标准，

14、63.5的城市超过国家空气质量二级标准，其中超过三级标准的有112个城市，占监测城市的33.1；2001年，全国城市空气质量满足国家二级标准、三级标准和劣于三级标准的城市比例各占三分之一；南方地区酸雨污染较重，酸雨控制区内90%以上的城市出现了酸雨。受监测的341个城市中，114个城市达到或优于国家空气质量二级标准，占统计城市数的33.4%。其中海口、三亚、肇庆等10个城市空气质量达到一级标准。114个城市空气质量为三级，占统计城市数的33.4%。113个城市空气质量劣于三级，占统计城市数的33.2%；2002年，我国城市空气质量总体上有好转趋势，但仍有近三分之二的城市空气质量未达到二级标准。

15、颗粒物是影响城市空气质量的主要污染物。部分城市二氧化硫污染严重。南方地区酸雨污染较重，酸雨控制区内90%以上的城市出现了酸雨。受监测的343个市（县）中，117个城市空气质量达到或优于国家空气质量二级标准，占34.1%，其中海口等11个城市空气质量达到一级标准；119个城市空气质量为三级，占34.7%；107个城市空气质量劣于三级，占31.2%；2003年，在监测的340个城市中，达到国家环境空气质量二级标准（居住区标准）的城市有142个，占41.7%，比上年增加7.9个百分点；空气质量为三级的城市有108个，占31.8%，比上年减少3.2个百分点；劣于三级标准的城市有91个，占26.5%，比

16、上年减少4.7个百分点。全国城市空气质量总体上有所好转。影响城市空气质量的主要污染物仍是颗粒物，54.4%的城市颗粒物浓度超过二级标准；二氧化硫污染较重的城市主要分布在山西、河北、河南、湖南、内蒙古、陕西、甘肃、贵州、重庆和四川等地区。由以上数据可以看出，我国的大气污染状况虽然在逐渐好转，但仍然很严重，总体情况不容乐观，而整个环境污染的状况也是如此。能源的消费是人类环境污染的主要原因，特别是对于大气的污染，能源消费所造成的负面影响更为突出。人类社会的发展和经济的增长需要能源供应的支撑。但是，能源消费带来了环境的污染，反过来又制约了社会经济的发展。我国正处于快速工业化的进程之中，能源消费量仅次于

17、美国，居世界第二位。大量的能源消费也造成了严重的环境污染。据世界银行按“人力资本”方法估算，1995年中国大气和水污染造成的损失高达240亿美元，占当年GDP的3.5%。为了实现社会的可持续发展的战略要求，我们必须重视能源消费说和造成的环境影响，建立适合中国国情的“资源节约型”和“环境友好型”的国民经济体系，实现能源、环境和社会经济的协调发展。在所有造成大气污染的因素中，煤炭的燃烧利用是最主要的因素。当前，我国的大气污染状况十分严重，主要呈现为煤烟型污染特征。城市大气污染中总悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染保持在较高水平；氮氧化物污染呈加重趋势；全国形成华中、西南、华东、华南多个酸雨区，以

18、华中酸雨为重。而煤炭燃烧所带来的烟尘、粉尘的排放更加重了大气污染。随着我国经济的快速发展，煤炭消耗量不断增加。全国煤炭消耗量从1990年的9.8亿吨增加到1995年的12.8亿吨，二氧化硫排放总量随着煤炭消费量的增长而急剧增加。到1995年全国二氧化硫排放总量达到2370万吨。在各类二氧化硫排放源中，电厂和工业锅炉排放量占到70%，成为排放大户，各类污染源排放二氧化硫的百分比构成如下：民用灶具12%、工业窑炉11%、工业锅炉34%、电站锅炉35%、其他8%。1995年全国燃煤排放的烟尘总量为1478万吨，其中火电厂和工业锅炉排放量占70%以上。在火电厂排放中，地方电厂由于基本上使用的是低效除尘

19、器，吨煤排放烟尘是国家电厂的510倍，其排放量占到电厂总排放量的65%。1995年全国工业粉尘排放量约为639万吨.其中.钢铁生产排尘占总量的15%，水泥生产排尘占总量的70%。在水泥生产排尘中，地方水泥厂排尘占到80%，成为工业12尘的主要排放源。近年来，乡镇工业发展迅速口1996年全国乡镇工业污染源调查结果表明，1995年全国乡镇工业二氧化硫、烟尘和工业粉尘排放量分别占当年全国工业二氧化硫、烟尘和工业粉尘排放莹的28.2%、54.2%和68.3%。乡镇工业污染物排放已成为我国环境污染的重要因素。以煤炭为主的能源消耗是大气中颗粒物的主要来源。大气中细颗粒物（直径小于10微米）和超细颗粒物（直

20、径小于2.5微米）对人体健康最为有害，它们主要来自工业锅炉和家庭煤炉所排放的烟尘。大气中的二氧化硫和氮氧化物也大多来自这些排放源。工业锅炉燃煤占我国煤炭消耗量的33，由于其燃烧效率低，加之低烟囱排放，它们在近地面大气污染中所占份额超过其在燃煤使用量中所占份额。由此可见，煤炭的燃烧利用可说是造成我国大气污染的罪魁祸首，对我国的环境条件造成了极大的破坏。在2004年4月15日举行的“21世纪煤炭高层论坛”上，有关专家指出，21世纪煤炭仍将是我国的主要能源，煤炭工业在国民经济和社会发展中的重要地位不会改变。但是，煤炭燃烧利用带来的危害的也不容忽视，而且，现在我国煤炭燃烧的利用率还很低，因此我国大力推

21、动洁净煤技术的开发应用，实现煤炭的清洁、高效利用，从而减少污染、提高终端能源效率。1.2 循环流化床锅炉简介1.2.1 循环流化床流态化床料特点（1）床表面总保持水平，相当于一个高温蓄热池。（2）床内固体颗粒可像流体一样从底部或侧面孔口中排出。（3）床内颗粒混合良好，加热床层时，床层温度基本均匀。1.2.2 循环过程循环过程就是指气固混合物通过高温或中温旋风分离器，将分离出固体物料返回炉膛继续燃烧的过程。1.2.3 传热过程循环流化床由于炉膛内部有高浓度的物料循环，传热状况与煤粉炉不同。煤粉炉主要通过辐射的方式将燃料燃烧释放的热量传递给受热面，而循环流化床传热既要考虑对流换热的的影响，也要考虑

22、辐射换热的作用。循环流化床固体颗粒之间的频繁碰撞加强了传热，气体与固体以及固体颗粒间的传热系数很大，使得炉膛温度表现出相当程度的均一性。在炉膛底部的密相区，由于物料浓度很高，因此换热方式以颗粒对流换热为主。在炉膛上部的悬浮段朝向壁面的传热包括气体的对流换热，同体颗粒的导热和气固流体对受热面的辐射换热等形式。1.2.4 影响颗粒传热的主要因素（1）流化风速：流化风速增加，气体和固体之间扰动剧烈，碰撞增强，使颗粒传热系数增大。循环流化床的运行风速是一个重要参数，一般为4m/s5m/s，风速提高会使炉子更紧凑，截面热负荷相应增大，但风速过高不仅使磨损加大，而且锅炉造价增加，风机功率，厂用电也增加。（

23、2）颗粒粒径：粒径小，传热系数大。（3）颗粒浓度：颗粒浓度越高，相互间碰撞机会也越多，传热条件好。国外有的研究认为循环流化床中传热系数与悬浮浓度平方根成正比。（4）循环倍率：循环倍率是反映炉内颗粒浓度的重要参数，是指返送回炉膛的物料量与燃料量及脱硫剂量之比。循环倍率增加，返物料量增大，传热系数增大，炉内传热大大改善，又节省受热面。同时燃烧效率随循环倍率的增加而增加，但提高循环倍率的同时增加了风机电耗，从燃烧效率和动力消耗综合考虑，增加循环倍率并不总是经济的。1.2.5 循环流化床的技术特点（1）燃料适应广由于大量灰粒稳定循环，新加入循环流化床的煤仅占床料很小份额。又由于循环流化床特殊流动动力特

24、性，质量和动量交换非常充分，为新加入燃料预热着火创造十分有利的条件。而未燃尽的煤粒通过多次循环既可增加炉内停留时间，又可多次参与床层中能量转换，有利于燃尽，可高效稳定燃烧3000kcal/kg7000kcal/kg的煤，使循环流化床不仅可燃用高效烟煤、褐煤等易燃煤，又可燃用无烟煤等难燃煤种，还可高效燃用各种低热值，高灰分或高水分的矸石，固体垃圾等。循环流化床煤燃烧效率达9799，低温烧透的特性使排出的炉渣和循环灰几乎无含碳的成分，燃用二类烟煤锅炉燃烧效率达87.66,比我国目前工业锅炉5060的平均热效率高很多。（2）截面热强度高循环流化床使燃烧在较小截面内完成，还使床层和烟气流与水冷壁间传热

25、效率大大增加。这使循环流化床炉膛截面积和容积可小于同容量的链条炉、煤粉炉。截面负荷主要影响炉膛高和炉膛截面积，一般循环流化床截面负荷为3WM/m26 WM /m2。（3）污染物排放少可利用石灰石等脱硫剂进行炉内高效脱硫是循环流化床突出优点。循环流化床850900的燃料温度配上分级送风，使污染物的排放浓度可控制在200ppm以下，链条炉和煤粉炉不能实现，从而使循环流化床产生的氮氧化物也远低于煤粉炉和链条炉。（4）锅炉负荷适应性强循环流化床的负荷可以很低。如额定负荷的30左右无需辅助液体燃料，也不会发生煤粉炉难于保持正常燃烧甚至熄火的情况。（5）燃料制备系统简单循环流化床无需煤粉炉复杂制粉系统，只

26、需简单的干燥及破碎装置即可。1.2.6 循环流化床应用存在的问题（1）虽然循环流化床的燃烧效率较鼓泡流化床有较大提高，但除燃烧无烟煤等难燃煤种外，其飞灰含碳量仍略高于煤粉炉。（2）对固体颗粒分离设备的效率、耐高温和耐磨性能要求较高，尤其燃用高灰燃料时分离器磨损问题尚待解决。（3）锅炉系统的烟风阻力较大，需要采用高压鼓风机，因此存在风机电耗高，噪声大等问题。（4）锅炉受热面磨损严重，因此，不得不牺牲流化床传热强烈的优势，锅炉整体的金属耗量并不比同容量的煤粉炉少。尽管如此，目前受热面的安全运行和寿命还无法与煤粉炉相比。（5）燃烧控制系统比较复杂，锅炉的运行与常规煤粉炉有较大的不同，还未达到与常规煤

27、粉炉相当的运行和控制水平。选择和使用循环流化床锅炉自控系统要根据自己使用状况量身定做，设计、施工、调试要制定标准，严格把关，循环流化床能否经济运行自控是关键。（6）流化床燃烧中的生成物N2O大大高于常规的煤粉燃烧系统.N2O是燃烧过程中间产物，通常在高温火焰下被破坏，而流化床燃烧的低温度水平有利于其形成，尤其在燃用烟煤时发生最高，如何解决这一问题亟待研究。1.3 本章小结由于循环流化床锅炉与煤粉炉和链条炉相比，在环保方面具有明显的优势，使得其得到了广泛的应用，与此同时也取得了良好的经济效益。这一切都成为推动流化床技术发展的源源动力，使得流化床技术在几十年间得到了飞速的发展。但是由于其流化机理、

28、传热机理复杂，给研究带来了很大的困难，同时也给致力于研究流化床技术的科研工作者巨大的机会。本次毕业设计所设计的10t/h循环流化床锅炉属于小型工业锅炉，在国内应用的比较少，主要是由于10t/h的锅炉应用流化床技术不容易实现。在设计的过程中遇到了不少的困难，同时也对循环流化床的设计过程有了初步的了解，学到了很多的知识，收获颇丰。第2章 锅炉设计方案2.1 锅炉参数2.1.1 锅炉工作参数要求1）锅炉蒸发量：10t/h2）工作压力： 1.25MPa3）蒸汽温度： 193.324）给水温度： 1055）排烟温度： 小于1702.1.2 煤种参数褐煤 ： Qnet.ar=12280kj/kg Car=

29、34.56% Har=2.34% Oar=10.48% Nar=0.57% Sar=0.31% Aar=17.06% Mar=34.63% Vdaf=43.47%2.2 锅炉的总体结构方案本次设计的10t/h的循环流化床蒸汽锅炉采用单锅筒横向布置，为自然循环锅炉。本锅筒的标高为9700mm，炉宽为2350mm。深度为2000mm。本锅炉采用的是钢梁悬吊结构，炉膛分为密相区和稀相区，因为密相区有磨损，并且比较严重，所以没有布置任何受热面，在稀相区的四周布置了水冷壁。在前墙密相区出口处给煤，另外，为了更好的组织燃烧，在稀相区入口处布置二次风，这样既可以提高燃烧效率，又可以降低Nox的排放。由于炉膛

30、出口处没有布置锅炉管束，不需要对锅炉管束进行冲刷，不布置折焰角，炉膛出口采用水平炉顶。在出口到分离器留有一定的距离，并且出口截面积逐渐缩小使烟气更好的形成旋转，并且更容易进入从切向进入分离器，达到分离的效果。在尾部烟道内布置了三级省煤器，高温级省煤器材料采用钢管，低温省煤器材料为铸铁，没有布置空气预热器。2.2.1 炉膛结构及其中受热面的布置锅炉的炉膛采用2.35m2m的方形结构，炉顶标高为8m，炉膛分为密相区和稀相区，密相区出口处标高为1.74m，炉膛出口不布置折焰角。采用厚度为380mm的炉墙，其中保温层厚度为230mm，耐火层厚度为120mm，保温层和耐火层为30mm的空隙。为了减少炉膛

31、密相区内受热面的磨损，在密相区内不布置受热面。在稀相区布置水冷壁，采用四周布置，其中水冷壁的管径为60mm，s/d为1.5，e/d为0.8。水冷壁在前墙和后墙的穿墙高度为1.74m和3.2m，直接从炉顶引出，水冷壁在两侧墙的穿墙高度为2.73m，然后从两侧墙为7.8m处引到上集箱。2.2.2 旋风分离器和回料装置的结构设计为了满足分离并返送物料的需求，本锅炉沿宽度方向并排布置了两个倒锥形的上排气式旋风分离器，此旋风分离器的分离效率为95%,锅炉的循环倍率为1.6。旋风分离器的结构如图1所示，因为锅炉宽度已定，故可以计算出旋风分离器的外径为1140mm，内径为900 mm，分离器的排烟管直径为6

32、00 mm，分离器烟气入口处的高度为1200 mm。分离器竖直段的高度为1900 mm，倒锥边与水平面成60的夹角。分离器返料管的直径为180 mm，与水平面的夹角为65，分离器返料口为密相区出口。图1旋风分离器2.2.3 尾部烟道结构以及其中受热面的布置尾部烟道的烟深为2m，烟道宽度为0.86m，在布置铸铁省煤器段，烟道的宽度变为0.9m，烟道顶部的标高为9.56m。烟道内的炉墙与炉膛内的炉墙结构相同，在烟道宽度为0.9m处，前墙和后墙的保温层与耐火层之间的间隙变为10mm。省煤器分为铸铁式省煤器和钢管式省煤器，铸铁省煤器的强度不高，只用于工作压力低于4MPa的锅炉中，同时铸铁性脆，不能承受

33、冲击，由于铸铁的耐腐蚀性好以及由于工艺要求，铸铁式省煤器具有较厚的管壁，常用于未经除氧的小型锅炉中，使其不致因内外腐蚀而很快破坏。铸铁省煤器的缺点是：体积大，重量大，价格贵，而且因为连接的法兰多，容易发生漏水现象，同时又较易堵灰，因此不常用。钢管省煤器是现代锅炉中最常用的一种，可用于任何压力容量，任何形状的烟道中。与铸铁式相比，钢管式的优点是：体积小，重量轻，价格低廉。在烟道内布置了两级钢管省煤器和一级铸铁省煤器，两级钢管省煤器由一系列错列的蛇行管组成。其中钢管的内径为42mm，横向截距为90mm，纵向截距为80mm。平均横向排数为8.5，第一级省煤器为32列，第二级省煤器为16列。在各蛇行管

34、进口端口和出口端口，分别连接到进口集箱和出口集箱。集箱布置在锅炉的烟道外面。给水的引出和引入是由沿集箱长度均匀错列布置的管子来实现，管子和集箱采用焊接连接。由于省煤器中水速过低，为了提高水速，将每一级省煤器改成两个流程。铸铁省煤器采用管长为2m，内径为60mm的标准件，横向布置6排，纵向布置12列。为使水速满足要求，采用单进单出结构。2.2.4 锅筒、集箱以及管道的结构锅炉采用单锅筒横向布置，锅筒内径为1400mm，壁厚为20mm。在炉膛四周统一采用外径为219mm，壁厚为10mm的集箱，前墙和后墙的集箱长度为2m，两侧墙为2.4m。前墙与后墙只布置下集箱，两侧墙布置上、下集箱。尾部烟道采用外

35、径为159mm，壁厚为10mm的集箱。由于钢管省煤器采用两个流程，所以在长为1.6m的集箱中间加上挡板。所有集箱都采用圆形封头。锅筒下降管以及蒸汽引出管采用外径为133mm的管子，壁厚为6.5mm。尾部烟道外的集箱连接管道采用89mm的管子，壁厚为4mm。2.2.5 布风板的结构布风板的结构设计是否合理关系到流化床锅炉是否可以稳定运行的关键。它的结构应该保证颗粒能够均匀和稳定的流化、床料磨损最小、床内构件或受热面的磨损最轻、固体颗粒落入风箱的量最小、运行范围内节涌最小等，所以本锅炉采用比较通用的风帽型布风装置。在布风板上布置179个风帽，采用四边形布置，每个风帽上开6个小孔，每个小孔直径为8m

36、m，横向孔间距为120mm，纵向孔间距为100mm。为使布风板能够承受床料的压力，取用布风板的厚度为30mm,钢板上布置厚度为100mm的耐火材料。2.2.6 给煤装置以及二次风系统的结构给煤装置的设计应首先考虑若干燃料特性，如粒度分布、水分、挥发分。这些特性分别影响整个流化床燃烧特性。为确保流化床锅炉连续稳定地运行，给煤系统必须运行可靠，维修方便。给煤系统还应有调速装置，以满足负荷调节的要求。使用床上抛煤机给煤方式米取代床下给煤，能将燃料抛撒到更大的床面面积上。因此本设计中的给煤装置的主要特点是结构简单，制造和安装均比较。在前墙布置有两个给煤箱，通过播煤装置，将煤均匀的布在布风板上方，使燃料

37、能更好的充分燃烧。二次风的布置在密相区的出口处，风口水平，二次风起到搅拌和混合的作用，增加未燃尽的燃料在炉膛内的停留时间，使燃料的尽可能燃尽，由于计算的燃料的消耗量大，并且在回料装置也要送风，所以二次风占的份额为40%。2.2.7 锅炉的支撑以及楼梯的结构锅炉采用钢架支撑，钢架为两块槽钢对接而成，为200200的结构。水平面以下采用混凝土结构加固。楼梯的结构应该方便锅炉的运行、检修等。此锅炉楼梯采用钢架结构，分三层布置，每层间距为2m。为了方便操作，除炉顶和锅筒处的楼梯平台外，其他楼梯平台均与人孔相对应。2.3 本章小结锅炉的结构设计要考虑锅炉的安装、运行、检修等多方面的问题，所以需要大量的经

38、验。由于这是第一次比较系统的做锅炉设计，虽然参考了一些前人的经验，但是还是会有很多考虑不周的地方，希望在以后的工作和学习过程中加强这方面的能力。第3章 锅炉的热力计算及传热计算3.1 锅炉技术要求3.1.1 锅炉运行要求（1）锅炉效率大于80%（2）排烟空气过量系数小于1.5（3）排烟温度小于170（4）排污率为5%（5）冷空气温度203.1.2 煤种褐煤： Qnet.ar=12280kj/kg Car=34.56% Har=2.34% Oar=10.48% Nar=0.57% Sar=0.31% Aar=17.06% Mar=34.63% Vdaf=43.47%3.2 热力计算3.2.1 空

39、气量、烟气量计算序号名称 符号单位计算公式或来源数值1理论空气量V0Nm3/0.0889 (Car+0.375Sar)+0.265Har0.0333Oar3.3542理论氮气量V0N2Nm3/0.008Nar+0.79 V02.6543三原子气体体积VRO2Nm3/0.01866 (Car+0.375Sar)0.6474理论水蒸气体积V0H2ONm3/0.111Har+0.0124Mar+0.0161V00.7435理论干烟气体积V0g.dNm3/VRO2+ V0N23.3016理论湿烟气体积V0gNm3/V0g.d +V0H2O4.0443.2.2 锅炉的各项热损失的选取序号名称 符号单位计

40、算公式或来源数值1气体不完全燃烧热损失q3%按表B5-2选取0.42固体不完全燃烧热损失q4%按表B5-2选取43密相区出口处的气体不完全燃烧热损失q3b.b%q322.44密相区的燃烧分额选取0.275密相区的固体不完全燃烧热损失q4b.b% 100q3b.b-(100-q3-q4)71.7886一次风占总风量的比率X%选取607密相区出口处的名义空气过量系数b.b选取1.158密相区出口处的实际空气过量系数b.bb.b(100-q4)/(100-q4b.b)2.348注：本表计算过程参考1- 52 -3.2.3 烟气特性计算序号名称符号单位计算公式及来源密相区稀相区省煤器省煤器省煤器1进口

41、处的空气过量系数2.3481.251.31.352出口处的空气过量系数 2.3481.251.31.351.453平均空气过量系数av0.5(+ )2.3481.251.2751.3251.44水蒸气体积VH20m3/V0H20+0.016(av-1)V00.7660.7560.7580.760.7655干烟气体积Vg.dm3/V0g.d+(av-1)V07.8224.144.2234.3914.6436烟气体积Vgm3/Vg.d+VH208.5884.8964.9815.1515.4087二氧化碳和二氧化硫分压力rR2OVR2O/Vg0.07530.1320.130.1260.128水蒸气分

42、压力rH2OVH20/Vg0.08920.1540.1520.1480.1429三原子气体分压力rgrR2O+rH2O0.16450.2860.2820.2740.26210烟气的重量Gkg/kg1-0.01Aar+1.306avV011.1146.3056.4146.6336.96211各段烟气处的飞灰分额 f.a选取0.6100.50.50.512飞灰含碳量Cf.a%计算得72.436131312.2812.2813底渣含碳量Cc.as%选取114飞灰质量浓度f.akg/kg100 f.aAar/G(100-Cf.a)(100-q4)0.32130.0160.0150.014515飞灰体积

43、浓度f.akg/m3f.a/Vg0.06560.00320.00290.002716循环倍率nI回Aar1.63.2.4 烟气焓温表序号温度()VRO2=0.647m3(标)/KgV0N2=2.654m3(标)/KgV0 H2O=0.743m3(标)/KgIg=IRO2+I0N2+I0H2OKJ/Kg(c)RO2KJ/m3(标)IRO2KJ/Kg(c)N2KJ/m3(标)I0N2KJ/Kg(c)H2OKJ/m3(标)I0H2OKJ/Kg1100169.98109.97129.79344.46150.72111.99566.432200357.55231.33260690.04304.38226

44、.1541147.533300558.94361.63391.881040.05462.64343.7421745.434400772.05499.51526.71397.86626.35465.3782362.765500996.46644.70664.031762.34794.65590.4252997.4766001222.55790.99803.872133.47967.15718.5933643.0577001461.19945.39946.222511.271147.18852.3554309.0188001704.031102.511092.752900.161335.59992

45、.3434995.0199001951.051262.331243.483300.215241132.335694.861010002202.261424.861381.643666.871724.961281.656373.381111002457.651590.11544.934100.241925.931430.977121.31序号温度()V0a=3.354m3(标)/KgI=I0 g+(-1)I0a+If.a KJ/Kg（c）aKJ/m3(标)I0aKJ/Kg（c）ashKJ/m3(标)If.a KJ/Kg密相区稀相区省煤器省煤器1100132.3443.73480.8131.516

46、165.0958.2518.18612200266.28893.103168.7365.805344.71517.22717.0923300402.771350.89263.77102.870538.88226.93126.724400541.771817.10360.06140.423735.60336.76236.4745500684.122294.54458.45178.796936.61346.80846.4416600829.822783.22560.19218.4741144.4757.19556.7477700979.713285.95662.35258.3171353.1867

47、.62667.09688001130.443791.5767.02299.1381567.0278.31377.69999001281.164297.01875.04341.2661787.7289.34288.6421010001436.074816.58983.9383.7212010.11100.45699.6691111001595.175350.21096.94427.8072241.05111.998111.12序号温度()I=I0 g+(-1)I0a+If.a KJ/KgIf.a KJ/Kg密相区稀相区省煤器省煤器省煤器省煤器11008.1861196.09842.45707.7

48、956729.9177774.2911220017.092417.241715.521432.6871477.2081566.518330026.7193669.32622.032177.6232244.9572380.046440036.4744952.633552.632944.6473035.2143216.924550046.4416269.304507.723732.63938474076.453660056.7477613.305483.334535.2144673.9264952.248770067.0968996.796483.685362.4235526.195854.785

49、880077.69910405.17509.916210.7716399.7326778.881990088.64211828.58556.827073.3027287.4537717.15410100099.66913249.99587.637918.818158.8528640.51111100111.1214761.210699.98838.36791059640.023.2.5 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QinkJ/122802排烟温度ex假设1653排烟焓IexkJ/由焓温表得1289.234冷空气温度tl.a选定205理论冷空气焓

50、Il.akJ/查表88.756固体不完全燃烧热损失q4%选取47排烟热损失q2%(Iex-exIlk)(100-q4)/Qin8.548气体不完全燃烧热损失q3%按表B5-2选取0.49散热损失q5%选取1.710灰渣物理热损失q6% c.asAar(c)c.as/Qin0.5711总热损失q%q2+q3+q4+q5+q615.7412锅炉效率%100-q84.2613保热系数1-q5/(q5+)0.9814饱和水焓ikJ/按P=1.35查表822.415饱和蒸汽焓ikJ/按P=1.35查表2787.216给水温度tg给定 10517给水焓igMpa查表441.118排污率p%给定 519省煤

51、器入口压力Pec.inMpa给定 1.520锅炉工作压力PgtMpa给定 1.3521锅炉的输出热量Q1kJ/D(i-ig)+pD(i-ig)/1002365480022给煤量Bkg/h100Q1/Qin2286.1223计算给煤量Bcalkg/hB(100-q4)/1002194.68注：本表计算过程参考13.2.6 锅炉结构几何尺寸数据序号名称符号单位数值1炉膛截面积Ffurm22.662省煤器流通面积Fec1m20.88213省煤器流通面积Fec2m20.724稀相区水冷壁受热面积Hs.cm243.925省煤器受热面积Hec1m2108.596省煤器受热面积Hec2m2212.43.2.

52、7 密相区出口烟温计算由于密相区内没有布置受热面，所以通过热量守恒进行密相区出口烟温的校核。由热量守恒的：Bcal(Q-Ipy+Ilk)=Qin解得：Q12260 .859kj/kg取密相区的燃烧分额为0.27Q=I(100q4b.b)/(100-q4)+Qin(1-)(100-q3-q4)/(100-q4)+(1-X) Ilk解得I=11205.52kj/kg查焓温表=856.423.2.8 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8502出口烟气焓IKJ/Kg查焓温表8033.373进入稀相区的热量QKJ/Kg13833.34炉膛出口固体颗粒浓度Kg/m

53、3根据循环倍率值选取0.0355固体颗粒浓度pKg/m322006稀相区空隙率0.9999847稀相区壁面的空隙率wal0.99948颗粒团空隙率em参照流化床临界流化时固体颗粒空隙率的选取0.69固体颗粒分散相中固体颗粒百分比1-s.c1.61010壁面覆盖率系数选取0.111颗粒团壁面覆盖率em0.0010512稀相区烟气平均温度av(856.42+850)/2853.2113气体的导热系数gW/（m）查表0.095814颗粒的导热系数pW/（m）查表0.31415气体密度gKg/m3查表0.31616颗粒密度pKg/m3查表220017气体比热容Cgj/（Kg）查表1390918颗粒比热

54、容Cpj/（Kg）查表9654919平均粒径de.avm已知0.00120烟气的运动粘性系数gm2/s查表0.00014621密相区烟气密度gKg/m3查表0.31622阿基米德数Ar3692.5523床料的临界流化速度Wcrm/s0.91724颗粒团有效导热系数emW/（m）0.19625颗粒团的比热容Cemj/（Kg）1220.5426颗粒团的密度emKg/m3880.1927边壁区固体颗粒浓度walKg/m30.13228颗粒团贴壁下滑长度Lemm0.05329颗粒团贴壁下滑速度Wemm/s选取1.230颗粒团壁面停留时间tems0.004431壁面与颗粒团的有效传热系数KefW/(m)

55、）7854.5932颗粒团与壁面气膜间传热系数KwalW/(m)239.533壁面与颗粒团的对流传热系数KemW/(m)）232.434稀相区烟速Wgm/s2.97735烟气动力粘度gPa.s查表0.00004336雷诺数Re21.1937固体颗粒终端速度Wtm/s8.4538固体颗粒分散相密度disKg/m30.35139普郎特数Pr查表0.58540固体颗粒分散相对流传热系数KdisW/(m)19.941对流传热系数KconW/(m)20.11942稀相区水冷壁温度twal193.32+30223.3243水冷壁表面吸收率ewal选取0.844颗粒表面吸收率ep选取0.8545系数B选取0.66746稀相区吸收率es.c0.94147固体颗粒分散相辐射传热系数Kdis.rW/（m）107.2648颗粒团吸收率e0.92549颗粒团辐射传热系数KW/(m)105.2350辐射传热系数KrW/(m)107.2651稀相区传热系数Ks.cW/(m)127.3852稀相区水冷壁传热量Qs.cKW3456.9253稀相区出口烟气焓Is.c