【文章內(nèi)容簡介】 化床鍋爐較煤粉爐爐膛的溫度水平低的特點，帶來了低污染排放和避免燃煤過程中結(jié)渣等問題的優(yōu)越性。 xxxx 學院本科畢業(yè)設計說明書 3 鍋爐基本特性 鍋爐規(guī)范 鍋爐規(guī)范見表 21。 表 21 鍋爐規(guī)范 型號 額定蒸發(fā) 量 過熱蒸汽壓力 過熱蒸汽溫 度 給水溫度 65t/h MPa 450℃ 105℃ 燃料特性 燃料特性見表 22。 表 22 燃料特性 碳 氫 氧 氮 硫 水分 灰分 揮發(fā)分 低位發(fā)熱 量 符號 Car Har arO Nar Sar War Aar Var arQ. 數(shù)值 6 0 0 13536KJ/Kg 石灰石特性 石灰石特性見表 23。 表 23 石灰石特性特性 3CaCO 含量 3MgCO 含量 水分 灰分 符號 3CaCO? 3MgCO? Md Ad 數(shù) 值 0 管子特性 管子特性見表 24。 表 24 管子特性 名稱 管徑厚 度 節(jié)距 排列及氣流流向 符號 ??WD 橫向 縱向 管子排列方式 煙氣沖刷方式 煙氣與工質(zhì)流向 單位 mm mm mm 水冷壁 560?? 80 高溫過熱器 ?? 105 110 順列 橫向 交叉流 xxxx 學院本科畢業(yè)設計說明書 4 低溫過熱器 ?? 95 順列 橫向 交叉流 省煤器 　332?? 90 60 錯列 橫向 交叉流 空氣預熱器 ?? 60 40 錯列 縱向 交叉流 下降管 　12222?? 蒸汽引出管 　5102?? 主要經(jīng)濟技術(shù)指標 主要經(jīng)濟技術(shù)指標見表 25。 表 25 經(jīng)濟技術(shù)指標 鍋爐效率 ? ,％ 排煙溫度 ，py? ℃ 燃料耗 ，B ㎏ /s 給水溫度 ，gst ℃ 140 105 鍋爐基本尺寸 鍋爐基本尺寸見表 26。 表 26 鍋爐尺寸 爐膛寬度 爐膛深度 鍋筒中心高 度 鍋爐外形尺寸 長 寬 高 單位 ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ 數(shù)值 5620 2810 35673 23820 12560 37400 方案論證 本次設 計的題目是 65 噸 /小時循環(huán)流化床鍋爐設計，屬水管式中壓自然循環(huán)鍋爐，應以運行的安全性和可靠性作為其首要特性設計準則。而且在此前提下，充分發(fā)揮循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的一系列優(yōu)點，并且盡量避免或克服其本身存在的缺點，如鍋爐本身耗電量大，飛灰含炭量偏高，受熱面磨損及腐蝕嚴重等負面特性。因此在設計過程中，主要考慮的方面是爐膛內(nèi)著火的穩(wěn)定性及熱流密度的橫向均勻性，爐膛內(nèi)有足夠的傳熱量 ， 煤的燃盡程度，合理的煙氣流速和排煙溫度，受熱面的磨損問題，分離器的分離效率、物料的平衡以及鍋爐的脫硫效率等。 本鍋爐屬于小型中壓鍋爐，受熱 面以蒸發(fā)受熱面為主，其吸熱量約占鍋爐總吸熱量的%。在尾部煙道中布置有吸熱量不多的過熱器、鋼管式省煤器和管式空氣預熱器，且過熱器兩級布置，過熱器和省煤器的吸熱量分別約占鍋爐總吸熱量的 %和 %。空氣預xxxx 學院本科畢業(yè)設計說明書 5 熱器用于預熱燃燒用的空氣，使得排煙溫度降低到合理的溫度值，減少排煙損失，提高鍋爐效率，減少燃料消耗量。 由于鍋爐容量不大，爐膛和尾部煙道中的受熱面已經(jīng)可以滿足鍋爐的吸熱要求，無需布置其他受熱面，并且為了獲得高的分離效率，因此鍋爐采用高溫旋風分離器，而且不布置外置換熱器，整個鍋爐爐型采用 M型布置。 循環(huán)流化床鍋爐屬于室燃爐，爐膛設計中應首先確定爐膛的截面熱負荷，其容積熱負荷在循環(huán)流化床鍋爐中沒有多大意義。而截面熱負荷選擇與運行風速的選擇是相關(guān)的。循環(huán)流化床鍋爐的運行風速是一個很重要的參數(shù)，一般運行風速為 410m/s，運行風速提高會使爐子更為緊湊，截面熱負荷相應增大，同時爐膛高度增加，磨損增加，鍋爐造價，能耗都會增加。但運行風速過低則發(fā)揮不了流化床的優(yōu)點，因此對每種燃料都具有最佳運行風速。對本次設計煤種運行風速為 。截面熱負荷一般在 34MW/m2，在此風速下截面熱負荷取 W/m2。 對于床溫得選擇，要考慮鍋爐結(jié)焦，燃燒效率，脫硫效率， NOx及 N2O 的排放量等問題，而且盡量避免煤中金屬升華。當床溫升高時， NOx排放量上升；當床溫高于 860℃時，床溫升高，脫硫效率很快下降，而燃燒效率有所提高。因此床溫應控制在 850900℃左右，一般不超過 900℃。對于本次設計，床溫取 850℃。 在設計中，鍋爐的排煙溫度 py? 和熱空氣溫度 rkt 是首要和基本的。排煙溫度低時，鍋爐排煙熱損失減少，熱效率提高；但會使 得受熱面煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)的溫差降低，增加金屬耗量。同時，排煙溫度過低，會使煙氣中的硫酸蒸汽低于受熱面壁溫，引起受熱面低溫腐蝕。對于該設計煤種特性全水分 War 為 %，鍋爐容量 65t/h，排煙溫度選取為 140℃。熱空氣溫度的選擇主要應保證燃料在鍋爐內(nèi)迅速著火。熱空氣溫度過高對強化燃燒沒有太大幫助，只要燃料能穩(wěn)定燃燒，熱空氣溫度不必太高，結(jié)合該煤種揮發(fā)分 Var 為 %，較易著火 ，熱空氣溫度選取為 200℃。 過量空氣系數(shù)對 循環(huán)流化床鍋爐的運行影響較大，如果選擇過小，則燃料不能充分燃燒，使機械部完全燃燒損失增加；如果選擇過大，會增加排煙熱損失。燃燒室中過量空氣系數(shù)一般在 ，因此，在本次設計中，爐膛出口的過量空氣系數(shù)取 。 在循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程中，為降低 NOx的排放和降低風機的能耗，將燃燒用空氣分成一、二次風送入爐內(nèi)。二次風率過大，對脫硝和降低能耗有利，一次風率過低，不能保證密相區(qū)顆粒正常流化，而且大顆粒燃料無法燃盡。在此次設計中 ，一、二 次風配比為 1:1， 二次風單層送入，風速為 3050m/s，二次風入口 位于距布風板 。 爐膛的尺寸主要包括爐膛的長、寬、高及截面收縮形式。爐膛橫截面積在流化風速確定后已經(jīng)確定，長寬比主要考慮二次風在爐內(nèi)的穿透能力，深度一把不超過 8m，長寬比在 1:1至 2:1 都是正確的，對于本鍋爐爐膛長寬比取 2:1。爐膛高度在保證細粉燃盡度、蒸發(fā)受熱面需求、返料機構(gòu)料腿足夠靜壓頭以及鍋爐設計壓力下足夠自然循環(huán)的前提下，盡可能降低爐膛高度，以減少鍋爐造價。由于空氣分一、二次風送入，為保證二次風口以下的流化風速，xxxx 學院本科畢業(yè)設計說明書 6 爐膛下部區(qū)域采用錐形擴口，擴口角度為 ?30 。由于爐膛下部風速較高，磨損嚴重，且為保證燃料穩(wěn)定著火，在布風板至二次風入口處敷設一定厚度的防磨耐火材料。 鍋爐采用干式出灰，灰的排放有三個途經(jīng)，一是通過密相區(qū)底部的排渣管，經(jīng)水冷螺旋出渣機排放。二是通過分離器下部的灰冷卻器排放。三是作為飛灰被除塵器收集排放。 鍋爐結(jié)構(gòu)簡介 本鍋爐鍋爐為室內(nèi) (外 )布置，由前部及尾部兩個豎井煙道組成。前部豎井為懸吊結(jié)構(gòu)，爐膛由膜式水冷壁組成，自下而上依次為一次風室、濃相床、懸浮段、蒸發(fā)管。尾部豎井采用支承結(jié)構(gòu)，布置有高溫過熱器，低溫過熱器，鋼管式省煤器及管式空氣預 熱器，兩豎井之間由兩個并列的旋風分離器相連通，分離器下部接回送裝置及灰冷卻器。燃燒室及分離器內(nèi)部均設有防磨內(nèi)襯，前部豎井采用敷管爐墻，后部豎井采用輕型板壁爐墻，由八根型鋼柱承受鍋爐全部重量。當屬于鍋爐以外的煙、風、汽水管道要支撐在鍋爐構(gòu)架上時，必須按負荷的大小及負荷著力點的位置校核構(gòu)架強度，必要時另行加固 。 鍋筒及爐內(nèi)設備 鍋筒 內(nèi)徑 1400 ㎜ ，壁厚 42 ㎜，筒身長 5700 ㎜，包括兩側(cè)封頭一起為 7184 ㎜。上鍋筒筒身用 20g 鋼板熱卷冷校而成 ，封頭為 20g 鋼沖壓而成的橢圓形封頭，封頭和筒身壁厚都為 42㎜。 鍋筒內(nèi)裝置 方形擋板：汽水混合物進入鍋筒汽空間后進入上擋板組成的縫隙，依靠轉(zhuǎn)向時汽水所受慣性力不同進行汽水分離，并減弱汽水的動能。 水下孔板：水下孔板一般放置在最低水位下 50100mm，孔徑 1012mm，蒸汽穿孔流速23m/s，作用是均衡蒸汽負荷。水下孔板離鍋筒底部 300500mm，以免蒸汽帶入下降管中。 頂部多孔板：利用其節(jié)流作用是蒸汽空間的負荷沿鍋筒長度和寬度分 布均勻。 給水分配管。 排污管。 加藥管。 水冷壁 在鍋爐爐膛內(nèi)布置盡可能多的水冷壁，對于中壓鍋爐來說，水冷壁得吸熱量占鍋爐總吸熱量的 60%以上。可以充分發(fā)揮輻射受熱面熱強度的特點，同時它用來保護爐強免受高溫破壞，使灰渣不易粘結(jié)在爐墻上，防止爐膛被沖刷磨損，過熱破壞。它是自然循環(huán)鍋爐構(gòu)成水循環(huán)回路不可缺少的重要部件。 本鍋爐爐膛內(nèi)四壁由膜式水冷壁組成 ,膜式水冷壁采用 ? 60 5 的無縫鋼管，管節(jié)距為xxxx 學院本科畢業(yè)設計說明書 7 80mm，與 6 20的扁鋼焊制而成，材質(zhì)為 20 鋼 。 前墻水冷壁管屏下部與集箱連接，上部過爐頂后與上集箱連接，最后蒸汽由 8根 ? 102 5的管子引入鍋筒。后墻水冷壁管屏與前墻相似，但不過爐頂。兩側(cè)水冷壁管屏下部分別與下級箱連接，上部與各自上集箱連接，再由 4根 ? 102 5 的管子引入鍋筒 。 上下集箱規(guī)格為 ? 219 12。 燃燒設備 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒設備包括啟動燃燒器、給煤機、風室、布風板、風口、分離器、回料器等。 啟動燃燒器 啟動燃燒器為燃油燃燒器，床上點火，布置在爐膛下部流化床層上面?zhèn)葔ι?，燃燒器略向下傾斜，以便火焰能與流化床接觸，更好地加熱床料。 給煤機 給煤機為螺旋給煤機，布置形式為前墻布置，給煤入口在布風板之上 處。 布風板 布風板作為重要的布風裝置，其在流化床鍋爐中作用有三個：一是支承靜止的燃料層：二是布風板上具有均勻的氣流速度分布：三是維持流化床層的穩(wěn)定。其主要有風帽式和密孔板式兩種形式。風帽式部分布風板由風室、花板、風帽和隔熱板組成。本鍋爐采用風帽式布風板。風帽外 徑為 42mm，內(nèi)徑 28mm，正方形布置，間距 80 80mm，共布置 1050只風帽。每只風帽開孔 14個，孔徑為 5mm。耐火保護層厚度為 150mm，花板厚度為 20mm。布風板阻力為整個床層阻力的 2530%才可以維持床層穩(wěn)定運行。其結(jié)構(gòu)見圖 21。 圖 21 布風板及風帽 分離器 氣固分離器是循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)的核心部件之一。它實現(xiàn)里鍋爐的灰平衡和熱平衡，保證路內(nèi)燃燒的穩(wěn)定與高校，分離器的設計、布置關(guān)系到鍋爐的經(jīng)濟性和可靠性，而且氣固分離技術(shù)的發(fā)展決定了循環(huán)流化床技術(shù)的發(fā)展。本鍋爐采用高溫旋風分離器，共兩只。因為高溫旋風分離器技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，性能穩(wěn)定，直徑小分離效率高。該分離xxxx 學院本科畢業(yè)設計說明書 8 器內(nèi)直徑 D0為 3000mm，筒體高 h 為 4500mm，總高度 H為 9500mm，排灰口直徑 D0為 1000mm，分離器入口高度 a為 2337mm，分離器入口寬度 b 為 779mm，排氣管內(nèi)直徑 De為 1182mm，排氣管插入深度 hc 為 1400mm，排氣管總長度 L為 2400mm。分離器從內(nèi)到外分別是耐火層、保溫層、鋼外殼?？偙诤?300mm。其結(jié)構(gòu)見圖 22。 300 0 圖 22 旋風分離器 回料器 回料器的任務是將爐膛高壓區(qū)與分離器低壓區(qū)隔開，防止煙氣從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，而且將分離器中分離出來的固體物料送回循環(huán)流化床燃燒室內(nèi) 。本鍋爐采用 U型回料器。一般由密封腿、回料器本體和返料腿組成?；亓掀鞅倔w包含松動床和輸送床、隔板及相關(guān)配風裝置和風室等。密封腿與分離器豎管相接處以及返料腿垂直段處均設有金屬膨脹節(jié)。設計要則：一、回料器底部輸送距離盡量要小；二、不得出現(xiàn)未流化區(qū)域；三、灰料不能以溢流態(tài)，而應以氣 力輸送態(tài)經(jīng)返料腿進入爐膛；四、整個回料器截面保持不變。密封腿直徑 Dm為 1000mm，返料腿直徑 Df為 1000mm，回料器溢流堰高 Hw為 1700mm，隔板與配風裝置距離為 1000mm，隔板厚度為 200mm，隔板高度為 1200mm，回料器本體寬度 Wbh為 1000mm，回料器本體高度 Hbh為2200mm，回料器本體深度 Bbh為 2200mm，爐膛配風裝置至返料腿爐膛入口處中心線的高度 Hhz為 。其結(jié)構(gòu)見圖 23。 圖 23 回料器 xxxx 學院本科畢業(yè)設計說明書 9 過 熱器 從鍋筒出來的飽和蒸汽，經(jīng)過過熱器被加熱到額定過熱溫度。對于中壓鍋爐 ， 采用純對流過熱器 ， 布置在尾部豎井煙道中。過熱器分成兩級 ，低溫過熱器布置在煙氣較低部分，逆流布置，材料為 20鋼；高溫過熱器布置在煙氣的高溫部分，順流布置 ， 以降低溫壓，避免過熱損壞，材料為 20 鋼。蒸汽從頂棚管出來后經(jīng)低溫級進口集箱進入低溫過熱器，出低溫級出口集箱后進入自制冷凝水噴水減溫器，調(diào)節(jié)汽溫后，進入高溫過熱器，最后經(jīng)過高溫級出口集箱進入蒸汽總管被輸往汽輪機利用。高溫過熱器管子規(guī)格 ? 42 ，雙管圈，順列布置，橫向節(jié)距 105mm，縱向平均節(jié)距 110mm，橫向管排數(shù) 40 排，縱向管排數(shù) 16排，全部受熱面積。 低溫過熱器管子規(guī)格 ? 38 ，雙管圈，順列布置，橫向節(jié)距