【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 設(shè)計(jì)題目： 240T/H 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì) (義馬煙煤 ) 專 業(yè)： 熱能動(dòng)力工程 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 為了與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)，我國發(fā)電設(shè)備的總裝機(jī)容量也正以每年 7～ 8％的速度增 長。 截至 2021 年底 ,全國發(fā)電裝機(jī)累計(jì)達(dá)到 億千瓦，其中，水電 億千瓦，火電7億千瓦，核電 1080 萬千瓦，風(fēng)電 3107 萬千瓦。 燃煤電站鍋爐是大氣污染物的主要排放源，我國煙塵排放量的 70%、 SO2排放量的 90%、氮氧化物排放量的 67%都來自于燃煤。在我國，原 煤占常規(guī)能源的 %。 循環(huán)流化床（ CFB）是國際上公認(rèn)的商業(yè)化程度最好的潔凈煤燃燒技術(shù)，已經(jīng)在我國得到大力推廣應(yīng)用。采用高蒸汽參數(shù)的大型循環(huán)流化床技術(shù)不僅擁有環(huán)保、調(diào)峰、燃燒劣質(zhì)煤等方面的優(yōu)勢，而且具有大幅提高發(fā)電效率、有效降低溫室氣體排放量等優(yōu)點(diǎn)。 本課題針對 CFB 鍋爐技術(shù)，設(shè)計(jì) 240t/hCFB 鍋爐，通過設(shè)計(jì)，掌握 CFB 鍋爐技術(shù)發(fā)展及特點(diǎn)，訓(xùn)練 CFB 鍋爐的設(shè)計(jì)技能和鍋爐基本計(jì)算能力。通過設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)地考察、查閱文獻(xiàn)、收集資料的能力；鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識的能力，從傳熱學(xué)到鍋爐原理，把理論 知識與工程設(shè)計(jì)相結(jié)合；提高學(xué)生運(yùn)用資料綜合分析的能力；提高制定合理的設(shè)計(jì)方案的能力；培養(yǎng)學(xué)生深入細(xì)致進(jìn)行設(shè)計(jì)運(yùn)算校核的能力，合理運(yùn)用工具書的能力；同時(shí)通過繪圖，訓(xùn)練工程師的基本功。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容 1. 閱讀和收集中英文資料，翻譯英文資料（ 4000 字以上）。寫開題報(bào)告。 2. 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容： （ 1） 電廠鍋爐現(xiàn)狀 。 （ 2） CFB 鍋爐發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)、研究狀況、 污染物排放 的處理及發(fā)展前景。 （ 3） CFB 鍋爐熱力計(jì)算。 （ 4） CFB 鍋爐受熱面布置。 （ 5） 熱平衡計(jì)算。 （ 6） 繪制 CFB 鍋爐本體結(jié)構(gòu)圖、汽水流程圖。 3. 整理論文 整理編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明 書，格式要符合學(xué)校文件的規(guī)定。 畢業(yè)設(shè)計(jì)書的組成： A、封面； B、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書；開題報(bào)告； C、中英文摘要； D、目錄； E、正文； F、參考文獻(xiàn)； G、附錄。 總結(jié)自己的設(shè)計(jì)成果，準(zhǔn)備答辯。學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)清楚陳述自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和工作，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)回答畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和相關(guān)專業(yè)知識的提問。 三、重點(diǎn)研究問題 1． CFB 鍋爐發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)、研究狀況、 污染物排放 的處理。 2． CFB 鍋爐熱力計(jì)算原理、程序、方法及受熱面布置。 四、主要技術(shù)指標(biāo)或主要設(shè)計(jì)參數(shù) 1．燃 煤特性 項(xiàng) 目 符號 單位 燃 煤 元素 分析 收到基碳 % Car 收到基氫 % Har 收到基氧 % Oar 收到基氮 % Nar 收到基硫分 % St,ar 工業(yè) 分析 收到基灰分 % Aar 收到基水分 % Mt 空氣干燥基水分 % Mad 干燥無灰基固定碳 % Cdaf 干燥無灰基揮發(fā)分 % Vdaf 收到基低位發(fā)熱量 Q,ar kJ/kg 19690 2．鍋爐主要參數(shù) 鍋爐主要參數(shù)： 名 稱 單 位 數(shù)值 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量 (BMCR) t/h 240 過熱器出口蒸汽壓力 MPa(g) 過熱器出口蒸汽溫度 ℃ 540 預(yù)熱熱份額 % 汽化熱份額 % 給水溫度 ℃ 215 3．性能要求 （ 1）最大蒸發(fā)量 240 t/h； （ 2）鍋爐燃燒效率 95%；鍋爐熱效率 85%。 4．石灰石 石灰石 序號 名稱 符號 數(shù)值 單位 1 石灰石 CaCO3含量 ?caco3 % 2 石灰石 MgCO3含量 ?Mgco3 0 % 3 石灰石水分 Md % 4 石灰石灰分 Ad % 五、設(shè)計(jì)成果要求 （一） 提交的成果： 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份。 2 CAD 圖紙一套。 3 刻錄光盤一張。 （二）要求： 1. 論文或說明書的電子版和打印文檔各一份，要求語句通順，無錯(cuò)別字，排版規(guī)范。 ①畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書字?jǐn)?shù)不少于 2 萬字。 ②設(shè)計(jì)計(jì)算書應(yīng)包括：熱力計(jì)算過程，結(jié)果匯總。 ③結(jié)論：對所做的設(shè)計(jì)計(jì)算過程及結(jié)果進(jìn)行分析，并對應(yīng)用前景進(jìn)行綜述。 2. 繪圖要求計(jì)算機(jī)繪圖，要提交一份所使用工具本身要求的格式的文件一份、保存成 jpeg 或 gif 格式的文件一份，打印圖 一套。 3. 提交的電子文檔命名要求：每人的電子文檔要求存在以個(gè)人的“名字＋學(xué)號”命名的文件夾內(nèi)，文件夾內(nèi)應(yīng)包含 word 文檔、“相關(guān)設(shè)計(jì)圖”文件夾和轉(zhuǎn)換成 jpeg 或 Gif格式后的文件夾和相關(guān)說明。 Word 文檔的命名采用設(shè)計(jì)的題目?！跋嚓P(guān)設(shè)計(jì)圖”文件夾內(nèi)每張圖的命名要反映圖的具體內(nèi)容，用具體的系統(tǒng)名稱或設(shè)備名稱命名。轉(zhuǎn)換格式后的文件夾命名為“轉(zhuǎn)換后圖形”。相關(guān)說明可用記事本填寫，內(nèi)容應(yīng)包含所提交的設(shè)計(jì)結(jié)果內(nèi)容說明。 ,發(fā)送 六、 設(shè)計(jì)進(jìn)度 1． 1～ 2 周，收集資料，寫開題報(bào)告； 2． 5～ 9 周，熱力計(jì)算； 3． 10～ 11 周，繪圖； 4． 12～ 13 周，編寫設(shè)計(jì)說明書； 5． 14 周，打印說明書及圖紙，制作幻燈片，答辯。 七、 主要參考書目 [1] 劉煥彩．流化床鍋爐原理與設(shè)計(jì)．武漢：華中理工大學(xué)出版社， 1988. [2] 劉德昌，閻維平合編．流化床燃燒技術(shù)．水利電力出版社， 1995. [3] 李加護(hù)．鍋爐課程設(shè)計(jì)．中國電力出版社， 2021. [4] 劉柏謙 . 國產(chǎn) 75t/h 循環(huán)流化床鍋爐的現(xiàn)狀與發(fā)展［ J］ . 鍋爐技術(shù)， 2021. [5] 蔣敏 華，肖平 . 大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù) . 中國電力出版社， 2021. [6] 芩可法，倪明江等 . 循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行 . 北京 ： 中國電力出版社，1997. [7] 車得福，莊正寧，李軍，王棟 . 鍋爐 . 西安：西安交通大學(xué)出版社， 2021. [8] 朱國楨 ,徐洋 . 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 北京：清華大學(xué)出版社， 2021. [9] 周強(qiáng)泰，周克毅，冷偉，鐘輝 . 鍋爐原理 . 北京：中國電力出版社， 2021. [10] 馮俊凱，岳光溪，呂俊復(fù) . 循環(huán)流化床鍋爐 . 北京：中國電力出版社， 2021. [11] 趙翔，任有中 . 鍋爐課程設(shè)計(jì) . 北京：水利電力出版社 ， 1996. 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 姓名 學(xué)號 專業(yè) 熱能與動(dòng)力工程 (火力發(fā)電方向 ) 設(shè)計(jì)題目 240T/H 循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì) (義馬煙煤 ) 主 要 內(nèi) 容 一、 流化床 鍋 爐 簡介及現(xiàn)狀 流化床爐工作時(shí)，床層上的固體燃料處于上、下翻騰的狀態(tài)（即 流化狀態(tài)），也稱沸騰爐。爐子底部有一多孔布風(fēng)板，是由多孔板與每個(gè)孔連接的風(fēng)帽構(gòu)成的不漏煤結(jié)構(gòu)，孔板上保持一床料層。部分空氣由孔板下方的風(fēng)室通過布風(fēng)板高速穿過床料層，使床層的燃料均勻流化。另一部分空氣由床層上方送去爐內(nèi)，使燃料顆粒在爐膛空間進(jìn)一步燃燒。進(jìn)入流化床的燃料顆粒不宜過大，最大顆徑不超過 15～20mm，否則所需流化風(fēng)速過高，會(huì)將大量顆粒從床層揚(yáng)起并帶出爐膛。為提高燃料的燃燒率和減輕鍋爐的對流受熱面的磨損，在爐膛出口設(shè)有氣固兩相分離器，未燃盡的較粗固體顆粒被分離并收集起來，通過回料裝置送回爐膛繼續(xù)燃燒。 流化床鍋爐發(fā)展 20 年來，已經(jīng)進(jìn)入火力發(fā)電廠的門檻。在我國135MW 以下容量的火電機(jī)組中有一定數(shù)量得循環(huán)流化床鍋爐，也有300MW 容量等級的實(shí)驗(yàn)循環(huán)流化床鍋爐再建。循環(huán)流化床鍋爐脫硫裝置簡單，低溫燃燒產(chǎn)生的有害 NO 和 NO2氣體較少，但會(huì)產(chǎn)生另一種有害氣體，即消耗大氣同溫層臭氧的溫室氣體 N2O。循環(huán)流化床鍋爐仍然存在諸多阻礙其在發(fā)電廠中發(fā)展的問題。首先是運(yùn)行安全可靠性較低，尤其是爐內(nèi)粗顆粒與高氣流速度相結(jié)合帶來的相關(guān)部件的磨損相當(dāng)嚴(yán)重，爐內(nèi)排渣順暢性和冷砸器運(yùn)行可靠差。其次是運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差，主要表現(xiàn)在鍋爐效率 較低和廠用電率較高。再次，鍋爐調(diào)節(jié)性能也不盡如意。 二、 采取的主要技術(shù)路線或方法 通過一周的搜集及整理資料，我對循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)與計(jì)算有了更深入全面的認(rèn)識后，現(xiàn)初步擬定設(shè)計(jì)及計(jì)算步驟如下： 1．燃燒脫硫的計(jì)算 1）首先進(jìn)行煤質(zhì)分析：根據(jù)任務(wù)書所給設(shè)計(jì)煤種的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行煤質(zhì)的分析校核，判別出煤種，并將收到基低位發(fā)熱量的計(jì)算值與測量值進(jìn)行比較，看煤質(zhì)分析是否合理； 2）對無脫硫工況時(shí)的燃燒過程進(jìn)行分析，計(jì)算出理論空氣量， 三原子氣體體積及理論氮?dú)?、水蒸氣體積，并在此基礎(chǔ)上得出該工況下的煙氣總體積，并制作出燃燒產(chǎn) 物的平均特性表與焓溫表，便于后面對受熱面的設(shè)計(jì)計(jì)算； 3）進(jìn)行脫硫工況物質(zhì)平衡與熱平衡分析，確定出脫硫效率與鈣硫比的大小，并根據(jù)燃燒和脫硫的化學(xué)反應(yīng)式計(jì)算出脫硫過程中的可支配熱量、所需的理論空氣量以及產(chǎn)生的煙氣體積，與無脫硫工況下的計(jì)算值進(jìn)行比較，然后利用灰平衡及灰循環(huán)倍率的計(jì)算進(jìn)一步分析出循環(huán)倍率與飛灰份額、分離器效率的關(guān)系。 2．結(jié)構(gòu)及其傳熱系數(shù)的設(shè)計(jì) 1）爐膛內(nèi)受熱面積的計(jì)算：爐膛的受熱面主要包括膜式水冷壁、汽冷屏，根據(jù)二者工作條件的不同，適當(dāng)選取管材及管子規(guī)格，初步布置出所需受熱面的大小，并在此基礎(chǔ) 選取合適的參數(shù)計(jì)算，分別計(jì)算出水冷壁和汽冷屏的傳熱系數(shù)。待熱力計(jì)算完成后，再進(jìn)行校核。 2）尾部受熱面的結(jié)構(gòu)布置：根據(jù)工質(zhì)進(jìn)出口溫度查焓溫表，得出焓值變化，利用工質(zhì)側(cè)或煙氣側(cè)熱平衡計(jì)算方法預(yù)先計(jì)算若平衡傳熱量，并根據(jù)傳熱量及尾部煙道的大小合理地布置受熱面的，選擇恰當(dāng)?shù)墓苁贾梅绞健? 3）汽冷旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)煙氣速度的推薦值確定分離器各進(jìn)出口煙道、筒體、導(dǎo)渦管及豎管的尺寸大小、 4）爐膛風(fēng)室壓力的計(jì)算：首先可根據(jù)床料高度及其堆積密度確定爐膛配風(fēng)裝置上的壓力，然后由一、二次風(fēng)比布置風(fēng)帽的結(jié)構(gòu)尺寸 及數(shù)量 ，求出爐膛配風(fēng)裝置上的阻力，二者之和即為所求爐膛風(fēng)室壓力。 3．熱力計(jì)算 1）燃料和脫硫劑消耗量的計(jì)算：首先確定鍋爐機(jī)組的各項(xiàng)熱損失，在熱平衡的基礎(chǔ)上計(jì)算鍋爐的熱效率、額定符合下所需要的燃料和脫硫劑的消耗量。 2）爐膛熱力計(jì)算：根據(jù)爐膛燃燒產(chǎn)物熱平衡方程式和傳熱方程式確定鍋爐受熱面內(nèi)工質(zhì)的吸熱量以及單位燃料向工質(zhì)和循環(huán)灰傳遞的熱量。 3）受熱面的熱力計(jì)算：該部分包括對流過熱器、省煤器以及空氣預(yù)熱器三部分，在設(shè)計(jì)過程中需查閱相關(guān)資料（如蒸汽特性表，煙氣側(cè)和蒸汽側(cè)放熱系數(shù)曲線圖等），選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)通過綜合計(jì)算確定出各受熱面總的傳熱系數(shù) K以及對流輻射的吸熱量，確定計(jì)算誤差范圍在 2%以內(nèi)，如不能滿足，重新不止受熱面進(jìn)行計(jì)算。 4．校核 看鍋爐本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，風(fēng)機(jī)的選用是否恰當(dāng)，并進(jìn)行熱力計(jì)算數(shù)據(jù)的修正以及排煙溫度、熱空氣溫度、熱平衡計(jì)算誤差的校核，校核后匯總熱力計(jì)算結(jié)果。 5．繪制圖紙 包括鍋爐本題結(jié)構(gòu)圖，工質(zhì)流程系統(tǒng)圖，采用 CAD制圖。 三、 提交的成果 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份。 2． CAD 圖紙一套。 3．刻錄光盤一張。 四、時(shí)間安排 1． 1～ 2周，收集資料，寫開題報(bào)告； 2． 5～ 9周，熱力計(jì)算； 3． 10～ 11 周，繪圖； 4． 12～ 13 周，編寫設(shè)計(jì)說明書； 5． 14 周，打印說明書及圖紙，制作幻燈片，答辯。 五、循環(huán)流化床鍋爐未來發(fā)展方向 能源綜合利用是循環(huán)流化床鍋爐今后發(fā)展的另一個(gè)重要方向 ,能源綜合利用包含 有三 方面內(nèi)容 :其一是以 CFB 鍋爐為平臺(tái)對一些低級能源資源綜合優(yōu)化利用。目前在這方面做的 比較好已開發(fā)出針對于燃燒石油焦、污泥、生物質(zhì)、垃圾廢棄物等各種類型 CFB 鍋爐并取得了成功經(jīng)驗(yàn) ； 其二是循環(huán)流化床鍋爐與其它能源或原材料加工系統(tǒng)整合從事能源高效利用 ,這是循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)今后應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展的一個(gè)方向 。 目前以循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)為基礎(chǔ)的 IGCC 系統(tǒng)、 PCFBC 系統(tǒng)均已開發(fā)成功并已產(chǎn)業(yè)化 ， 今后應(yīng)朝著大型化和優(yōu)化運(yùn)行方向發(fā)展； 其三是 CFB 鍋爐燃燒后產(chǎn)生的灰渣綜合利用。 這是 CFB 鍋爐今后發(fā)展中尚待解決的一個(gè)難點(diǎn)問題。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中由于采用了爐內(nèi)添加石灰石脫硫技術(shù) ，這樣 不但增加了它的灰渣數(shù)量而且也使它的灰渣與普通煤粉爐產(chǎn)生的