【正文】 ..................................... 15 ....................................................................... 16 .............................................................................. 16 ....................................... 16 ........................................................................... 17 .................................................. 19 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 Ⅴ ........................................ 20 ............................................ 22 ............................................ 23 .......................... 23 ....................... 25 ..................................................... 26 4 優(yōu)化方案設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................................................. 28 ................................................... 28 ................................................... 28 ....................................................... 30 ........................................................................... 30 .................................................................................. 31 ........................................... 44 5 結(jié)論及展望 ................................................................................................ 45 致 謝 ................................................................................................................. 46 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 47 附 錄 .................................................................................................................... 48 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引 言 1 1 引 言 我國能源環(huán)境現(xiàn)狀 能源作為人類社會生活和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，在世界各個(gè)國家都得到了極大的重視。 作者在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，完成了鍋爐的 物料平衡計(jì)算、熱平衡計(jì)算 ； 在此基礎(chǔ)上提出了 35t/h 低熱值 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 的原則性設(shè)計(jì)方案 ；對原則性設(shè)計(jì)方案的不同量化參數(shù)進(jìn)行分析對比，提出 其 優(yōu)選方案 ； 利用所在研究室的計(jì)算程序， 再對優(yōu)選方案進(jìn)行熱力計(jì)算 ；最后 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，擬出 了其 具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 ， 并 用 CAD 繪出鍋爐總圖和汽水管路圖等 鍋爐布置圖 。煤炭開采運(yùn)輸，產(chǎn)生的煤矸石，煤泥等 固體廢物 堆積堵塞河道、 造成 水土流失；燃煤過程中產(chǎn)生 的 2CO 、 2SO 和xNO 更 是溫室效應(yīng)和酸雨的罪魁禍?zhǔn)住? 在煤矸石發(fā)電技術(shù)中， 目前主要利用的是發(fā)熱量在 5MJ/kg 以上的煤矸石，但還有大量發(fā)熱量在 4MJ/kg 以下的煤矸石還未得到有效的綜合利用。 4. 負(fù)荷調(diào)節(jié) 范圍廣 ，可用于調(diào)峰運(yùn)行。為了穩(wěn)定爐膛密相區(qū)床溫，密相區(qū)布置有埋管受熱面。該種爐型最主要的特點(diǎn)是高溫旋風(fēng)分離器布置在燃燒室前面 ， 汽水系統(tǒng)簡單 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 鍋爐投資成本較低。高溫顆粒在換熱器中燃燒換熱后，流回爐膛，維持爐膛出口煙溫。 當(dāng) 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 燃用劣質(zhì)煤時(shí)， 灰分 含量大 、密相區(qū)溫度 往往偏低。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 國內(nèi)外劣質(zhì)煤燃燒技術(shù) 9 因此，對于致力于 循環(huán)流化床燃燒 技術(shù) 研究 的人員來說，需要解決的問題還很多。如果爐膛密相區(qū)溫度 低于 850℃ ，就會造成爐內(nèi) 燃燒不穩(wěn)定、 甚至 熄火 的 問題。 正平衡法就是直接測量鍋爐輸入熱量和輸出熱量，按下式就算鍋爐熱效率： %100 r1gl ???……………………………………………………() 反平衡法就是先確定各 項(xiàng)熱損 失和 鍋爐輸 入 熱 量，再按下式 計(jì) 算 鍋爐熱 效率： ) ,%qqqqq(1 0 0 65432gl ??????? ……………………………() 在 設(shè)計(jì)鍋爐 或 熱 效率 試驗(yàn)時(shí) ，常用反平衡法，即求得各 項(xiàng)損 失之后，再求得鍋爐熱 效率。 鍋爐物料平衡 鍋爐物料平衡是鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算的關(guān)鍵數(shù)據(jù)之一，循環(huán)流化床鍋爐也不例外。 循環(huán)倍率還與爐膛傳熱系數(shù)密切相關(guān) ，循環(huán)倍率越大則傳熱系數(shù)越大，因此循環(huán)倍率 也 不能太小。返料灰溫度則由外置床傳熱量的多少決定。 在循環(huán)倍率為 密相區(qū)燃燒份額為 、外置床換熱面積為 20 ㎡的情況下 ，我們 計(jì)算 得出 了 不同灰分下密相區(qū) 的 溫度 見表 ， 如 圖 所示 ： 表 灰分 變化時(shí)， 密相區(qū) 的溫度變化 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 低熱值循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐方案設(shè)計(jì)論證 20 灰分對密相區(qū)溫度的影響0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100灰分（%）密相區(qū)溫度（℃）變灰分密相區(qū)溫度 圖 灰分對密相區(qū)溫度的影響 序號 灰分（ %） 密相區(qū)溫度（℃） 1 2 3 4 5 6 7 8 通過 表 和 圖 我們看出，其它條件不變 、 煤種灰分增加時(shí)，密相區(qū)溫度降低。因?yàn)槲覀円惨ＷC爐膛出口煙溫不至于過低。經(jīng)過計(jì)算，劣質(zhì)煤燃燒時(shí)， 只加熱煤自身的情況下， 密相區(qū)燃燒份額 也 不應(yīng)低于 。 在上述外置床面積下，均需要加入隔墻。例如當(dāng)灰分變?yōu)?x 時(shí)， arC 的含量則相應(yīng)的變?yōu)椋? arC*).516100( )100( ?? x………………………………………………………() 其他成分依次對該成分按照式 進(jìn)行變化 通過對灰分的改變，我們在上述計(jì)算 方法 對密相區(qū)溫度 進(jìn)行計(jì)算，得出了灰分不同 時(shí) 爐膛密相區(qū)溫度的變化。 ? —— 一次風(fēng)所占的比率； n—— 循環(huán)倍率 —— 冷空氣焓值 3q 、 4q 、 6q 分別為化學(xué)不完全燃燒損失、物理不 完全燃燒損失、 灰渣物理損失 通過（ ）式我們可以看出，影響密相區(qū)溫度的主要因素為：燃料發(fā)熱量、密相區(qū)燃燒份額、返料灰溫度、循環(huán)倍率等因素。 當(dāng) 循 環(huán)灰 量很大 時(shí) ， 爐 膛、分離器和返料 裝 置中的高 溫 灰量很大，因此 會產(chǎn) 生很 嚴(yán) 重的磨 損問題 。因此， 爐 膛出口的 溫 度也 應(yīng) 控制在 800℃ 以上。 式（ 1）兩邊同時(shí)除以 rQ ，即得到鍋爐熱平衡方程的百分比表達(dá)式： %1 0 0qqqqqq 654321 ?????? ……………………………..() 鍋爐熱效率與熱平衡 鍋爐熱效率為鍋爐有效利用熱與鍋爐輸入熱量之比。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 低熱值循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐方案設(shè)計(jì)論證 10 圖 帶隔墻循環(huán)流化床示意圖 3 低熱值循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐方案設(shè)計(jì)論證 低熱值循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐原則性方案 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐燃燒低熱值燃料時(shí) ， 由于燃料發(fā)熱量較低， 燃料在密相區(qū)產(chǎn)生的熱量 會很少 ， 甚至還有可能發(fā)生產(chǎn)生的熱量僅僅能夠維持自己的燃燒而不能加熱循環(huán)灰的問題。 —— 除塵設(shè)備投資較高。 我國循環(huán)流化床燃燒技術(shù)起步較晚 、 發(fā)展時(shí)間太短，人們還沒有熟悉的了解它的特性，在設(shè)計(jì)、制造等方面還有很多不完善之處。 返料換熱型循環(huán)流化床工業(yè) 鍋爐 返料換熱型循環(huán)流化床工 業(yè) 鍋爐 是 重慶大學(xué)鍋爐燃燒 環(huán)保研究 室 獨(dú) 自 設(shè)計(jì)的 一種帶外置式返料換熱器的新型 循環(huán)流化床 工業(yè)鍋爐。 循環(huán)流化床鍋爐 圖 為低參數(shù) 10t/h 的前置分離器循環(huán)流化床鍋爐。 循環(huán)流化床 鍋爐 圖 35t/h的中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐，該鍋爐額定蒸汽壓力為 ，額定蒸汽溫度450℃ 。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)， 空氣中的氮 氣 一般不會 轉(zhuǎn)化為 氮氧化物 ； 另外 爐內(nèi) 分段燃燒，抑制了燃料中的氮轉(zhuǎn)化為氮氧化物， 爐內(nèi)還原性氣氛 還 可以還原 爐內(nèi)的 氮氧化物。從地下挖出來的煤矸石利用后又回到了地下，做到了物盡其用。 煤炭作為我國能源結(jié)構(gòu)的主題，在發(fā)電、動力、化工等工業(yè)和生活中起著重大的作用，同時(shí) 沒得燃燒也 引起了一系列環(huán)境問題。煤質(zhì)下降帶來發(fā)熱量減少、灰分增多，引起燃燒效率降低、埋管磨損嚴(yán)重、鍋爐燃燒不穩(wěn)定等一系列問題。我國的能源結(jié)構(gòu)體系中，煤炭消耗所占的比例在總的能源消費(fèi)中占 70%左右，并且有增大的趨勢 [1~2]。 劣質(zhì)煤水分高、灰分大、發(fā)熱量低、揮發(fā)分低，整體來說利用起來比較困難。 因此 ， 除了燃用 較好的煤種 ， 它 還可以燃燒煤矸石 、 煤泥 、重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引 言 3 生活垃圾 等發(fā)熱量比較低的劣質(zhì)燃料 ，對于 我國 能源 的 綜合利用 和 城市垃圾處理具有顯著地 社會效益 和 經(jīng) 濟(jì)效益。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 國內(nèi)外劣質(zhì)煤燃燒技術(shù) 4 圖 35t/h 循環(huán)流化床鍋爐 圖 兩級分離式循環(huán)流化床鍋爐 2 國內(nèi)外劣質(zhì)煤 燃燒技術(shù) 國內(nèi) 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 現(xiàn)狀 雖然循環(huán)流化床 鍋爐 具有很多優(yōu)越于煤粉鍋爐的特點(diǎn) ， 但在我國，循環(huán)流化床的發(fā)展更傾向于大型化 而忽略了工業(yè)鍋爐的發(fā)展， 因此目前我國 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 在工業(yè)鍋爐中 所占的比重并不是很大。 下圖 。 主床溫度和床壓控制比較困難，主床出口煙溫控制主要通過采用較大的過?？諝庀禂?shù)；副床上部空間較大，鍋爐制造成本 增大 ；副床流化風(fēng)直接經(jīng)分離器進(jìn)入尾部煙道，排煙損失增大；返料灰只進(jìn)入副床，無法調(diào)節(jié)主床溫度。 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 國內(nèi)外劣質(zhì)煤燃燒技術(shù) 8 國外 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 發(fā)展現(xiàn)狀 國外的 工業(yè)鍋爐 以 燃油燃?xì)忮仩t 為主 ， 少量 的燃煤工業(yè)鍋爐 使用的煤種質(zhì)量較好， 中小型 循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐 相對于燃煤工業(yè)鍋爐 沒有突出的優(yōu)勢 ， 循環(huán)流化床 工業(yè)鍋爐發(fā)展 較少。 ——爐膛出口過?？諝庀禂?shù)過大。 該燃燒技術(shù)通過在爐膛密相區(qū)加入隔墻成功的解決了煤矸石不能燃燒或者燃燒不穩(wěn)定的問題。 通過熱量平衡和物料平衡，我們不但可以解決低熱值燃料燃燒效率低的問題，更可以解決其燃燒不穩(wěn)定、磨損等 的 問題。 復(fù)合式冷渣器 裝 置的具體 結(jié)構(gòu)見下圖 ： 重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 低熱值循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐方案設(shè)計(jì)論證 15 圖 循環(huán)流化床 “一進(jìn)二出”物料系統(tǒng) 圖 灰平衡原理圖 2）與煤粉 爐 不同的是，循 環(huán) 流化床 鍋爐所需