【正文】 220th循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)分析與熱力計(jì)算畢業(yè)論文目錄摘要 IAbstract II第一章 概述 1 1 1 1 1 2 2 3第二章 220t/h循環(huán)流化床鍋爐的機(jī)構(gòu)分析 4 4 4 4 4 循環(huán)流化床鍋爐工作原理 6 循環(huán)流化床鍋爐燃燒過(guò)程的特點(diǎn) 6 流態(tài)化原理 7 脫硫原理 9 脫硫技術(shù)概況 9 循環(huán)流化床爐內(nèi)脫硫 9 9 脫硝原理 10第三章 220t/h循環(huán)流化床鍋爐的熱力設(shè)計(jì)及計(jì)算 11 不同工況下的燃燒計(jì)算 11 11 無(wú)脫硫工況下的煙氣體積計(jì)算 11 脫硫工況下計(jì)算 11 爐膛燃燒產(chǎn)物方程式 15 15 氣冷屏傳熱系數(shù)計(jì)算 18 19 19 熱力計(jì)算 19 氣冷旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)分析及熱力計(jì)算 21 21 熱力計(jì)算 21 旋風(fēng)分離器本體阻力計(jì)算 24 風(fēng)煙系統(tǒng)阻力計(jì)算 26 爐膛風(fēng)室壓力 26 爐膛配風(fēng)裝置阻力計(jì)算 27 回料裝置 28 回聊裝置結(jié)構(gòu)計(jì)算 28 回料裝置壓力計(jì)算 28 布風(fēng)裝置 30 風(fēng)帽的選擇 30 水冷花板的選擇 30 31 高溫過(guò)熱器 31 低溫過(guò)熱器 32 省煤器 33 空氣預(yù)熱器 34第四章 計(jì)算結(jié)果 36 36 36 石灰石 36 37 37 無(wú)脫硫工況下的煙氣體積計(jì)算 37 脫硫工況下的計(jì)算 38 循環(huán)流化床鍋爐熱力計(jì)算 41 鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù): 41 41 43 結(jié)構(gòu)計(jì)算 45 45 爐膛汽冷屏計(jì)算受熱面積 47 氣冷旋風(fēng)分離器計(jì)算受熱面積 47 熱力計(jì)算 48 爐膛熱力計(jì)算 48 51 旋風(fēng)分離器煙氣阻力計(jì)算 54 61 回料器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 61 回料器風(fēng)室壓力計(jì)算 62 62 高溫過(guò)熱器熱力計(jì)算 66 低溫過(guò)熱器熱力計(jì)算 69 省煤器熱力計(jì)算 72 空氣預(yù)熱器熱力計(jì)算 74第五章 總結(jié) 77第一章 概述 循環(huán)流化床鍋爐是指具有循環(huán)流化床的鍋爐。循環(huán)流化床流化床是一種氣固（或液固、或氣液固三相）接觸反應(yīng)器技術(shù)，所謂的流態(tài)化，是指使固體獲得類(lèi)似于流體的性質(zhì)。流化床的優(yōu)點(diǎn)是很好的混合和傳熱傳質(zhì)條件，但缺點(diǎn)是其接近全混流的固體停留時(shí)間分布特性導(dǎo)致固體物料的總體轉(zhuǎn)化率不可能很高。要改善轉(zhuǎn)化率，一個(gè)措施就是“循環(huán)”，即使固體物料多次循環(huán)再入主要反應(yīng)區(qū)，以延長(zhǎng)它的停留時(shí)間，達(dá)到高的轉(zhuǎn)化率。因此可以說(shuō)，循環(huán)流化床是較低速的鼓泡流化床的延伸和發(fā)展，并可能伴隨流動(dòng)狀態(tài)的實(shí)質(zhì)性變化。建立物料循環(huán)的條件是更高的表觀速度、氣固分離裝置和返料系統(tǒng)。 當(dāng)前，環(huán)境問(wèn)題、資源問(wèn)題日益突出。循環(huán)流化床鍋爐以其燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、高效脫硫、氮氧化物排放低、燃燒強(qiáng)度高，爐膛截面積小、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，負(fù)荷調(diào)節(jié)快、燃料預(yù)處理及給煤系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)煤渣綜合利用的優(yōu)點(diǎn)得到了極大的應(yīng)用和發(fā)展，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益以及社會(huì)效益。 循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用在取得巨大效益的同時(shí)也暴露出了一些缺陷；燃燒室內(nèi)無(wú)法布置所需的受熱面、循環(huán)物料的分離、運(yùn)行風(fēng)速的確定、循環(huán)流化床鍋爐部件的磨損、循環(huán)流化床鍋爐的排渣困難、飛灰含碳量高。因此如何提高循環(huán)流化床鍋爐的維護(hù)和運(yùn)行水平，確保機(jī)組長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，已成為當(dāng)前的首要問(wèn)題。根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要達(dá)到以下幾點(diǎn)： 分析220t/h循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其作用。 對(duì)220t/h循環(huán)流化床鍋爐的主體部分的結(jié)構(gòu)及熱力設(shè)計(jì)。 我國(guó)對(duì)循環(huán)流化床的研究是從50年代末在中科院化學(xué)冶金研究所開(kāi)始的。此后，特別是80年代后期，我國(guó)各主要高校及一些研究機(jī)構(gòu)先后開(kāi)始了對(duì)循環(huán)流化床的研究開(kāi)發(fā)工作，這些研究工作重點(diǎn)是針對(duì)循環(huán)流化床燃煤鍋爐進(jìn)行的。 目前我國(guó)采用了不同的分離器以及不同的循環(huán)模式，開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的循環(huán)流化床鍋爐，形成了20t/h、35t/h、65t/h、75t/h、130t/h等系列的循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品，同時(shí)也取得了豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。到目前為止，35t/h和75t/h是我國(guó)現(xiàn)階段運(yùn)行的循環(huán)流化床鍋爐的主力機(jī)組，積累了豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、制造經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；220t/h和410t/h的大型循環(huán)流化床鍋爐也已經(jīng)投入運(yùn)行。由于大型循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行臺(tái)數(shù)相對(duì)較少，因此各方面經(jīng)驗(yàn)還有待積累。 我國(guó)已經(jīng)引進(jìn)一臺(tái)Alstom公司的1025t/h的常壓循環(huán)流化床鍋爐以及其相應(yīng)的配套設(shè)備，在四川白馬建造了300WM的循環(huán)流化床鍋爐，國(guó)家電力公司熱工研究院也設(shè)計(jì)了300MW的循環(huán)流化床鍋爐方案，充分表明我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展方向是將朝著大型化方向發(fā)展。 國(guó)外許多循環(huán)流化床技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)公司經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地實(shí)踐運(yùn)行和大量的試驗(yàn)，形成了各具特色額循環(huán)流化床技術(shù)，并將其技術(shù)轉(zhuǎn)讓給其他額鍋爐設(shè)計(jì)制造商，為循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的不斷發(fā)展做出了歷史性的貢獻(xiàn)。 早期容量較小的循環(huán)流化床鍋爐類(lèi)型較多，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展完善和大型化以后，目前具有代表性的大型鍋爐如下。 德國(guó)魯奇公司開(kāi)發(fā)的Lurgi型循環(huán)流化床鍋爐，其主要特點(diǎn)是設(shè)置了外置式流化床換熱器。 芬蘭奧斯龍公司的Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：無(wú)外置式熱交換器，回料閥一分為二，爐內(nèi)布置有翼墻受熱面和Ω形狀的過(guò)熱器，采用豬尾形布風(fēng)風(fēng)帽，具有結(jié)構(gòu)緊湊、廠用電低、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)。 德國(guó)Babcock和VKW公司開(kāi)發(fā)的Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：布置有兩級(jí)分離器、第二級(jí)分離器布置在過(guò)熱器后。具有密相區(qū)床料儲(chǔ)存量大、運(yùn)行穩(wěn)定、脫硫效率高、燃燒效率高等優(yōu)點(diǎn)。 ，其主要技術(shù)特點(diǎn)是采用蒸汽冷卻式旋風(fēng)分離器，大型的循環(huán)流化床鍋爐還布置有換熱器。 美國(guó)巴威公司開(kāi)發(fā)的內(nèi)循環(huán)型循環(huán)流化床鍋爐，其特點(diǎn)是采用高速床和兩級(jí)分離器。具有較高的可靠性和免維護(hù)性。 英國(guó)Kaverner公司的MYMIC型循環(huán)流化床鍋爐，其最大的特點(diǎn)是，采用了布置在爐膛內(nèi)的水冷或氣冷的高溫旋風(fēng)分離器，爐內(nèi)高溫?zé)煔鈴钠渲苓吳邢蜻M(jìn)入旋風(fēng)分離器，分離下來(lái)的固體顆粒沿周邊均勻地返回爐膛內(nèi)。 當(dāng)前階段，循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展方向是更高參數(shù)、更大容量。國(guó)外許多家循環(huán)流化床鍋爐制造廠已經(jīng)先后完成500~600WM級(jí)超臨界循環(huán)流化床鍋爐的方案設(shè)計(jì)和技術(shù)準(zhǔn)備工作。 本課題解決的問(wèn)題主要如下： 分析循環(huán)流化床鍋爐出現(xiàn)的必然趨勢(shì)。 論述循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)，流態(tài)化原理及脫硫、脫硝原理。 在學(xué)習(xí)循環(huán)流化床鍋爐的理論基礎(chǔ)上進(jìn)一步理解循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)越性及在社會(huì)生產(chǎn)中的地位及發(fā)展前景。 分析循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)及其作用，以加深對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的認(rèn)識(shí)。 在循環(huán)流化床鍋爐的理論基礎(chǔ)上進(jìn)一步理解循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)越性及在社會(huì)生產(chǎn)地位及發(fā)展前景。 對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的主體部分的結(jié)構(gòu)及熱力設(shè)計(jì)，得出其與普通煤粉爐的區(qū)別所在。 1．220t/h循環(huán)流化床鍋爐的機(jī)構(gòu)圖如下 鍋爐結(jié)構(gòu)圖項(xiàng)目Car(%)Har(%)Oar(%)Nar(%)Sar(%)Aar(%)Mar(%)Var(%)Qar,net,p(kj/kg)設(shè)計(jì)煤種20576第二章 220t/h循環(huán)流化床鍋爐的機(jī)構(gòu)分析 項(xiàng)目數(shù)值單位額定蒸發(fā)量220t/h最大連續(xù)蒸發(fā)量240t/h額定蒸汽溫度540℃額定蒸汽壓力MPa給水溫度215℃鍋爐排煙溫度136℃鍋爐保證熱效率%脫硫效率（Ca/S=）=90% 鍋爐采用∏形布置，單鍋筒橫置式自然循環(huán)，循環(huán)流化床燃燒方式。自爐前向后依次布置燃燒室、分離器、尾部煙道。布置有4個(gè)渦殼式汽冷旋風(fēng)分離器，爐膛前墻下部有4點(diǎn)給煤，布風(fēng)機(jī)上有3點(diǎn)排渣，其中2根接入滾筒式排渣機(jī)。鍋爐采用雙框架結(jié)構(gòu)。鍋爐爐膛內(nèi)布置有4片蒸汽屏和2片水冷蒸發(fā)屏，底部布置有防漏渣內(nèi)嵌逆流柱型風(fēng)帽。外形尺寸為高x寬x深為43600mm X 21400mm X 20700mm；鍋爐中心標(biāo)高39600mm；運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高8000mm；左右柱距離12800mm；前后柱距20700mm。高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、三級(jí)模式省煤器和空氣預(yù)熱器依次布置在尾部豎井煙道中。鍋爐總體布置見(jiàn)大圖。 煤:煤場(chǎng)來(lái)煤經(jīng)燃運(yùn)車(chē)間輸煤皮帶→碎煤機(jī)→煤斗→給煤機(jī)→爐膛一次風(fēng)：冷風(fēng)→一次風(fēng)機(jī)→空氣預(yù)熱器→流化風(fēng)室、上一次風(fēng)道→爐膛二次風(fēng)：冷風(fēng)→二次風(fēng)機(jī)→空氣預(yù)熱器→二次風(fēng)道、播煤風(fēng)道→爐膛高壓風(fēng)：冷風(fēng)→高壓風(fēng)機(jī)→回料閥煙：爐膛中產(chǎn)生的高溫?zé)煔狻訜崴浔凇韷κ軣崦妗鷮?duì)流過(guò)熱器→再熱器→省煤器→空氣預(yù)熱器→電除塵器→引風(fēng)機(jī)→煙囪→排向大氣灰：鍋爐燃燒所產(chǎn)生的灰渣，主要分為底渣和飛灰。底渣是指較粗的部分，飛灰是指較細(xì)的部分。底渣：從爐膛排出→冷渣器→渣庫(kù)→送往灰廠飛灰：隨煙氣從爐膛排出→電除塵器→飛灰?guī)臁屯覉?chǎng)水和汽：給水泵來(lái)水→鍋爐房→省煤器→汽包→下降管→水冷壁/翼墻下聯(lián)箱→水冷壁/翼墻→汽包→汽包分離出的蒸汽→對(duì)流煙道膜式壁過(guò)熱器→對(duì)流過(guò)熱器→主蒸汽管道→汽輪機(jī)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備的組成及工作過(guò)程示意圖如下1煤斗；2爐膛；3高溫旋風(fēng)分離器；4回料閥；5外置式熱交換器；6給煤器；7石灰石倉(cāng)；8冷渣器；9流化風(fēng)室；10對(duì)流過(guò)熱器；11汽包；12煙道膜式壁下聯(lián)箱；13省煤器；14空氣預(yù)熱器；15電除塵器；16引風(fēng)機(jī)；17煙囪；18石灰石風(fēng)機(jī)；19二次風(fēng)；20上一次風(fēng) 循環(huán)流化床鍋爐工作原理 循環(huán)流化床鍋爐示意圖循環(huán)流化床鍋爐的工作過(guò)程就是鼓泡流化床或者湍流床和氣力輸送相疊加的一種燃燒技術(shù)，定義于鼓泡床和氣力輸送之間。循環(huán)流化床的工作方式保留了鼓泡床的優(yōu)點(diǎn)，并克服了其缺陷，屬于一種新型的燃燒技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐是一種在爐膛內(nèi)使礦物質(zhì)處于特殊的流化狀態(tài)下燃燒從而產(chǎn)生蒸汽的設(shè)備。在爐膛內(nèi)細(xì)小的固體顆粒以一定的速度通過(guò)，絕大部分離開(kāi)爐膛的顆粒將會(huì)被氣固分離器捕獲，當(dāng)距離布風(fēng)板有一定的高度是將會(huì)被返回爐膛。從而形成充足的固態(tài)顆粒循環(huán)，以此來(lái)保證爐膛溫度的一致。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)經(jīng)過(guò)布風(fēng)板進(jìn)入爐膛；二次風(fēng)經(jīng)由爐膛下部一定高度進(jìn)入爐膛。爐膛內(nèi)的燃料燃燒產(chǎn)生熱量，所產(chǎn)生的熱量被受熱面冷卻吸收一部分，另一部風(fēng)熱量唄在爐膛尾部所設(shè)的對(duì)流受熱面冷卻吸收。循環(huán)流化床鍋爐主要由兩部分組成。第一部分是主循環(huán)回路，包含外部交換器、固體顆?；厮脱b置、氣固分離器、爐膛等。正是由于第一部分的存在使得燃料在燃燒時(shí)形成了一個(gè)固態(tài)顆粒循環(huán)回路。第二部分是指循環(huán)流化床的尾部煙道。煙氣里面的剩余熱量將會(huì)被再熱器、過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器吸收。 循環(huán)流化床鍋爐燃燒過(guò)程的特點(diǎn) 循環(huán)流化床燃燒是一種使燃料處于流態(tài)化狀態(tài)下的燃燒反應(yīng)過(guò)程，在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，循環(huán)流化床鍋爐會(huì)將爐外的大部分高溫固體顆粒捕獲，使其返回爐內(nèi)再次參加燃燒反應(yīng)過(guò)程。因此使得燃料的利用率大大提高，并延長(zhǎng)了燃燒反應(yīng)時(shí)間。在循環(huán)流化床燃燒方式下，爐膛內(nèi)的溫度因受到煤中灰的變形溫度與脫硫最佳溫度的限制，通常會(huì)維持在850攝氏度上下。該溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通煤粉爐中的溫度。由于溫度相對(duì)較低，使得爐內(nèi)結(jié)扎以及堿金屬的析出要比煤粉爐改善許多，對(duì)灰特性的敏感性也將會(huì)大大降低，氮氧化合物的產(chǎn)生也會(huì)得到改善等等。相對(duì)于其它鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)的溫度相對(duì)較低，有大量的固態(tài)顆粒混合，因此在這種情形下燃燒反應(yīng)速率主要由化學(xué)反應(yīng)速度決定，物理因素將不再是影響燃燒的主導(dǎo)因素了。循環(huán)流化床鍋爐的燃料的燃盡度非常高，通常情況下，具有優(yōu)越性能的循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率可以達(dá)到98％~99％，甚至有的可以達(dá)到100％。 在循環(huán)流化床鍋爐工作過(guò)程中，絕大多數(shù)固態(tài)燃料將會(huì)在強(qiáng)烈的湍流狀態(tài)下通過(guò)爐膛，但可以通過(guò)操作來(lái)調(diào)整燃料的量，改變爐膛內(nèi)燃料的分布規(guī)律，以此來(lái)適應(yīng)不同工況下的燃燒。從而使得爐內(nèi)的熱量、質(zhì)量、以及動(dòng)量的傳遞過(guò)程變得十分強(qiáng)烈，使得無(wú)論是水平方向還是豎直方向上的溫度均勻地分布。于此同時(shí)，在強(qiáng)烈的動(dòng)量質(zhì)量傳遞的情況下，使得循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃料顆粒產(chǎn)生磨損，從而進(jìn)一步強(qiáng)化燃燒。 流態(tài)化原理 流態(tài)化是一種用來(lái)描述固態(tài)顆粒和流體呼吸昂接觸的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，是一種將固體微粒通過(guò)與液體或者氣體接觸使其轉(zhuǎn)化成類(lèi)似流體狀態(tài)的操作。 根據(jù)流化床所具有的液體性能，可以設(shè)計(jì)出不同的固體與氣體的接觸方式。流化床這一特性雖然有有利的方面但也有不利的方面。 氣體與固體反應(yīng)系統(tǒng)接觸形式如下表固定床移動(dòng)床流化床并氣流輸送固體催化的氣相反應(yīng)僅適應(yīng)于緩慢失活的催化劑。嚴(yán)重的溫度問(wèn)題限制了裝置規(guī)模適用于大顆粒容易失活的催化劑?？赡苓M(jìn)行較大規(guī)模操作用于小顆?；蚍蹱罘谴嘈匝杆偈Щ畹拇呋瘎囟瓤刂茦O好，可以大規(guī)模操作僅適用于快速反應(yīng)氣固反應(yīng)不適合連續(xù)操作，間歇操作時(shí)產(chǎn)物不均可用顆粒大小相當(dāng)均勻的進(jìn)料，但有或僅有少量粉末，可能進(jìn)行大規(guī)模操作可用有大量細(xì)粉的寬粒度固體?？蛇M(jìn)行溫度均勻的大規(guī)模操作。間歇操作好，產(chǎn)物均勻僅適應(yīng)于快速反應(yīng)床層中溫度分布當(dāng)有大量熱量傳遞時(shí)，溫度梯度較大以適量氣流能控制溫度梯度，或以大量固體循環(huán)能使之減小到最低限度床層溫度幾乎恒定?？捎蔁峤粨Q，或連續(xù)添加和取出適量固體顆粒加以控制用足夠量的固體循環(huán)能使固體顆粒流動(dòng)方向的溫度梯度減少到最低限度顆粒相當(dāng)大和均勻。溫度控制不好，可能燒結(jié)并堵塞反應(yīng)器相當(dāng)大和均勻；最大受到氣體上