【正文】 從 下 級(jí)過熱器出口 集 箱出來的蒸汽進(jìn)入噴水減溫器，該噴水由鍋筒引出飽和蒸汽冷凝而得，冷 卻水采用進(jìn)入省煤器前的給水。膜式水冷壁的管子規(guī)格為 Φ 60 5，管間距取 80mm。同時(shí)，爐膛的爐墻采用輕而薄的管上爐墻，通過吊裝結(jié)構(gòu)掛在水冷壁上。由于在密相區(qū)處 氣 流速度高，顆粒濃度大，管子彎頭受到的定向沖刷比較嚴(yán)重，因此，每排管子的彎頭 外都包有一層耐高溫的防磨蓋板 。爐膛尺寸示意如下圖： 圖 31：爐膛示意圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 各受熱面的設(shè)計(jì)及其 熱力計(jì)算 密相區(qū)埋管的 設(shè)計(jì)及 其 傳熱計(jì)算 1． 密相區(qū)埋管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在循環(huán)流化床鍋爐底部密相區(qū)四周布置豎直埋管（如圖 32），管子 最 低處距風(fēng)帽小孔高度為 330mm。爐膛頂部呈傾斜布置，傾角取 15176。 一次風(fēng)區(qū)高（即布風(fēng)板至二次風(fēng)入口處垂直高度）為 ?？捎梢韵鹿角蟮缅仩t爐膛容積及截面積[4]： 36. ?????? vn e tar qQBV ?F 26. ?????? Fn e tar qQBF 爐膛底部布風(fēng)板以下的風(fēng)室傾角為 15176。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 表 31 燃料產(chǎn)物的計(jì)算 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或來源 結(jié)果 1 理論空容 積 Vok m3/kg ararararK OH SCV )( ?? ?? 8 2 三原子氣 體容積 VRO2 m3/kg ) ( ar arRO S CV ?? 3 理論氮?dú)?容積 VoN2 m3/kg okarNO VNV 2 ?? 4 理論蒸汽 容積 VoH2O m3/kg arar MH 0 1 2 1 ? 5 理 論煙氣容積 Voy m3/kg 00222 OHNRO VVV ?? 2．漏風(fēng)系數(shù) 煙道各各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)及過量空氣系數(shù) 見 表 32： 表 32 空氣過量系數(shù)及各段煙道的漏風(fēng)系數(shù) 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或來源 結(jié)果 1 密相區(qū)出口處的名 義過量空氣系數(shù) α＂ ／ 查表 52[2] 2 稀相區(qū)的漏風(fēng)系數(shù) ／ 查表 52[2] 3 上級(jí)過熱器漏風(fēng)系 數(shù) Δαgr1 ／ 查表 52[2] 4 下級(jí)過熱器漏風(fēng)系 數(shù) Δαgr2 ／ 查表 52[2] 5 上級(jí)省煤器漏風(fēng)系 數(shù) Δαsm1 ／ 查表 43[1] 6 下級(jí)省煤器漏風(fēng)系 數(shù) Δαsm2 ／ 查表 43[1] 7 上級(jí)空預(yù)器漏風(fēng)系 數(shù) Δαky1 ／ 查表 43[1] 8 下級(jí)空預(yù)器漏風(fēng)系 數(shù) Δαky2 ／ 查表 43[1] 3．鍋爐的 各項(xiàng)熱損失見表 33： 表 33 鍋爐的各項(xiàng)熱損失 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或來源 結(jié)果 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 1 氣體不完全燃燒損失 q3 % 查表 52[2] 2 固體不完全燃燒損失 q4 % 查表 52[2] 3 3 密相區(qū)出口處的氣體 不完全燃燒熱損失 q3bb % q3+2= 4 密相區(qū)內(nèi)的燃燒份額 δ ／ 選取 5 密相區(qū)內(nèi)的固體不完 全燃燒熱損失 q4bb % )1 0 0(1 0 0 433 qqq bb ???? ? 6 一次風(fēng)占總風(fēng)量的比 率 x % 查表 52[2] 60 7 密相區(qū)出口處的名義 空氣系數(shù) αbb ／ 查表 52[2] 8 密相區(qū)出口處的實(shí)際 空氣過剩系數(shù) αbb ／ bbxqq ?.100100 44?? 4．煙氣特 性計(jì)算見表 34： 表 34 煙氣特性計(jì)算 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或來源 密相區(qū) 稀相區(qū) 上過熱器 下過熱器 上省煤器 下空預(yù)器 下省煤器 下空預(yù)器 1. 1 進(jìn)口空氣過剩系數(shù) α＇ / / 2. 2 出口空氣過剩系數(shù) α / / 3. 3 平均空氣過剩系數(shù) αar / 2/)39。 本章小結(jié) 本章根據(jù)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)書，結(jié)合西昌地區(qū)的環(huán)境以及燃料情況，選定設(shè)計(jì)煤種；依據(jù)褐煤的燃料特性、以及所設(shè)計(jì)鍋爐的噸位和蒸汽參數(shù)等給定值，初步選定了過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、水冷壁等受熱面 的型式和布置方式；因?yàn)槿紵绞綖檠h(huán)流化床燃燒，本次設(shè)計(jì)的鍋爐受用最常用的“ M”型布置。 因哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 此本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)煤種為褐煤。 因本次設(shè)計(jì)的鍋爐屬中、小型電站鍋爐，應(yīng)優(yōu)先考慮制造、運(yùn)輸和安裝的方便 性，所以采用管式空氣預(yù)熱器。 空氣預(yù)熱器的選取 空氣預(yù)熱器可分為回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器和管式空氣預(yù)熱器：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省鋼材、結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省場(chǎng)地，而且可以和鍋爐尾部其他受熱面分開布置，在布置上較方便，抗腐蝕性能好，因此在大型鍋爐中常采用；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造機(jī)加工工作量大，對(duì)制造及安裝要求比較高。 省煤器的選取 省煤器可分為兩種：一種是鑄鐵省煤器，優(yōu)點(diǎn)是不論水側(cè)或煙氣側(cè)都不太怕腐蝕，缺點(diǎn)是太笨重、彎頭及法蘭多，材料本身也缺乏塑性、不能隨沖擊和高壓，僅能用在壓力低于 的情況下。但噴水減溫時(shí)，減溫水的水質(zhì)必須非常純凈，含雜質(zhì)非常少，否則會(huì)使鹽結(jié)在過熱器管中，鹽結(jié)的比較多時(shí)會(huì)使過熱器受熱面超溫而燒壞。這種減溫器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，反應(yīng)又快，因此目前采用較廣 [1][4]。但這種調(diào)節(jié)溫的方法所用面式減溫器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管子彎頭有時(shí)會(huì)斷裂、漏水，運(yùn)行上不夠安全可靠，同時(shí)由于減溫器熱容量大，調(diào)節(jié)汽溫時(shí)汽溫反應(yīng)遲緩。 減溫器的作用就是冷卻蒸汽，使之溫度降低，從而保護(hù)汽輪機(jī)及過熱器的管壁不超溫。輻射過熱器是放在爐頂或爐墻上的過熱器，它基本上只吸收爐膛里火焰和煙氣的輻射熱，常應(yīng)用于高參數(shù)鍋爐 [1] [4]。對(duì)流過熱器是放在爐膛外面對(duì)流煙道里的過熱器，主要以對(duì)流傳熱方式吸收流過它的煙氣的熱量，常用于低參數(shù)及中參數(shù)鍋爐中。10℃ 以內(nèi)。與此同時(shí)可以提高爐膛的密封性能，減少了爐膛的漏風(fēng)，而且水冷壁不容結(jié)渣，也節(jié)省了爐墻上的耐火材料。為了盡量減輕鍋爐的重量和方便鍋爐的安裝，本次設(shè)計(jì)的水冷壁采用膜式水冷壁，爐膛的爐墻采用輕而薄的管上爐墻，通過吊裝結(jié)構(gòu)掛在水冷壁上。 水冷壁 及其爐墻形式 的選取 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式?jīng)Q定了它較通常的煤粉爐來說，具有較大的高度。再取爐膛的深寬比為 1： 1，這樣有利于二次風(fēng)在爐內(nèi)的均勻分布和在爐內(nèi)的穿透力度。這些設(shè)計(jì)需要綜合考慮鍋爐制造和運(yùn)行時(shí)的一系列因素。因此采用這種氣固分離較為合適 [5] [8]。目前的循環(huán)流化床鍋爐多 采用這種分離器。根據(jù)任務(wù)書所給 的 鍋爐容 量為 (75t/h)，屬于 中容量循環(huán)流化床電站 鍋爐，總體布置采用 常用的 M 形布置 ，這樣雖然鍋爐的整體高度較大，但占地面 積較小， 布置 以及 檢修尾部 受熱面 都 比較方便 ，且有較好的燃燒效率 [1]。 鍋爐總體布置見圖 21。另外，這樣的結(jié)構(gòu)還具有良好的密封性能，漏風(fēng)系數(shù)小，不容易結(jié)渣等優(yōu)點(diǎn)。 由于循環(huán)流化床鍋爐的爐膛高度要大于普通的煤粉爐鍋爐，因此采用輕而薄的管上爐墻，爐墻通過吊裝結(jié)構(gòu)掛在膜式水冷壁上。 鍋爐 汽泡的正方布置 四根集中下降管，分別供水給 12 組水冷壁系統(tǒng)。 布置于煙 道上的臥式 流過熱器 采用 分兩級(jí)布置，在兩級(jí) 過熱器 之間 設(shè)有鍋爐自制冷凝水噴水減溫 器 ，由進(jìn)入鍋爐的給水來冷卻飽和蒸汽制成凝結(jié)水，回收凝結(jié)放熱量后再進(jìn)入省煤器。在密相區(qū)與稀相區(qū)的交界處，亦即爐膛底部?jī)A斜墻的上方，開有兩排，共十六個(gè)二次風(fēng)口，均勻分布于四周的爐墻上。 在爐膛底部布風(fēng)板以上約 2m 處的前后墻上分別開有給料口和循環(huán)灰料的入口。從爐膛出口出來的含塵煙氣經(jīng)過布置在爐膛與尾 部煙道之間的兩級(jí)高溫絕熱旋風(fēng)分離器后。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 第 2章 鍋爐 的 總體結(jié)構(gòu) 布置 鍋爐結(jié)構(gòu) 初步選定及其 概述 循環(huán)流化床鍋爐整體結(jié)構(gòu)采用“ M”型 布置， 即分離器布置于爐膛與尾部豎井煙道之間。我國(guó)新開發(fā)的116MWth 循環(huán)流化床熱水鍋爐經(jīng)石家莊市兩年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明了該爐在節(jié)能，環(huán)保，可靠性方面的突出優(yōu)勢(shì)。燃用天然氣從經(jīng)濟(jì)到資源方面均不宜大面積推廣。 循環(huán)流化床熱水鍋爐 中國(guó)城鎮(zhèn)社區(qū)的快速發(fā)展，對(duì)大容量供暖鍋爐需求加大。因此，我國(guó)電網(wǎng)峰谷差逐年加大，調(diào)峰循環(huán)流化床鍋爐是一個(gè)良好的解決方案。它可以在30％ MCR 下穩(wěn)定不投油運(yùn)行。趁國(guó)外超臨界循環(huán)流化床 鍋爐相關(guān)專利及產(chǎn)品出現(xiàn)之前，形成我國(guó)的超臨界循環(huán)流化床鍋爐自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和相關(guān)專利，這樣，可以擺脫過去的反復(fù)引進(jìn)的被動(dòng)局面，使我國(guó)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。國(guó)家發(fā)改委支持引進(jìn)了 300MWe 亞臨界循環(huán)流化床鍋爐（ 17MPa）。總運(yùn)行臺(tái)數(shù)已經(jīng)超過了世界其他地區(qū)的所有循環(huán)流化床鍋爐的總和。它將安裝在波蘭南部 Lagisza 電廠。法國(guó)阿爾斯通和美國(guó)福斯特惠勒均投入大量人力 物力開發(fā)大容量超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐。超臨界CFB 作為下一代 CFB 技術(shù)，由于可以得到較高的供電效率（比目前我國(guó)發(fā)電廠平均效率 28％高出 12 個(gè)百分點(diǎn)），脫硫成本比 FGD 低 50％以上，而投資最多與 SPC+FGD 持平，是一種適于在中國(guó)大量推廣的燃煤發(fā)電技術(shù)。 我國(guó)是一個(gè)燃煤大國(guó)，在電力部門需要裝備相對(duì)一批大型燃煤發(fā)電設(shè)備。因而極可能形成一個(gè)在 IGCC、 PFBC、 PC＋ FGD 之外的清潔煤技術(shù)新起點(diǎn)。特別是國(guó)際上及清華大學(xué) 近期的研究證明，循環(huán)流化床鍋爐及超臨界均是成熟技術(shù)，二者的結(jié)合相對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)不大，然而，結(jié)合后產(chǎn)生的技術(shù)綜合了循環(huán)流化床鍋爐低成本污染控制及高供電效率兩個(gè)優(yōu)勢(shì)。 循環(huán)流化床鍋爐的前景展望 循環(huán)流化床高參數(shù)化 超臨界化 循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展的一個(gè)重要的目標(biāo)是開發(fā)超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐。 國(guó)內(nèi)的循環(huán)流化床技術(shù)發(fā)展，應(yīng)是消化引進(jìn)國(guó)外循環(huán)流化床技術(shù)和研制開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型循環(huán)流化床鍋爐制造技術(shù)并重，一方面消化完善引進(jìn)國(guó)外循環(huán)流化床技術(shù)，使之完全適應(yīng)我國(guó)的國(guó)情，另 一方面在消化的基礎(chǔ)上找到突破口，結(jié)合自己開發(fā)工作的成果和經(jīng)驗(yàn)予以創(chuàng)新，形成自己的專利技術(shù)，打破國(guó)外循環(huán)流化床技術(shù)一統(tǒng)我國(guó)大型循環(huán)流化床市場(chǎng)的哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 局面，建立擁有良好競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制大型循環(huán)流化床市場(chǎng)。然而，國(guó)外從來也沒有把循環(huán)流化床的設(shè)計(jì)核心技術(shù)教給中國(guó)。目前國(guó)家發(fā)改委組織引進(jìn)了法國(guó)阿爾斯通 300MWe 循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，希望一次性解決電力系統(tǒng)對(duì)大型發(fā)電循環(huán)流化床鍋爐的需要。近年從美國(guó) Foster Wheeler 公司購(gòu)買的鎮(zhèn)海石化 220t/h,金山石化的 280t/h 燃用石油焦循環(huán)流化床鍋爐。如電力部從芬蘭Alhstrom 公司購(gòu)買的內(nèi)江電廠 410t/h 爐 。國(guó)產(chǎn)化 670t/h (200MWe) 正在立項(xiàng)實(shí)施。鑒于清華大學(xué)在循環(huán)流化床鍋爐研究開發(fā)中的聲譽(yù)，一些著名的國(guó)際公司，如 ABB、法國(guó) EDF 公司、石川島播磨等與清華大學(xué)合作研究一些循環(huán)流化床燃燒技術(shù)中的難題。清華大學(xué)與國(guó)內(nèi)合作鍋爐廠多年合作研究完成的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)導(dǎo)則，熱力計(jì)算軟件完全突破了國(guó)外對(duì)我國(guó)的技術(shù)封鎖。這是目前國(guó)內(nèi)在運(yùn)行的最大容量循環(huán)流化床鍋爐。以性能和價(jià)格優(yōu)勢(shì)將國(guó)外技術(shù)擠出了中國(guó)中小循環(huán)流化床鍋爐市場(chǎng)。 國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的主要研究單位為清華大學(xué)，中科院熱物理研究所及西安熱工研究院等。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展 我國(guó)的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的來自于自主開發(fā)、國(guó)外引進(jìn)、引進(jìn)技術(shù)的消化吸收三個(gè)主要來源。單臺(tái)連續(xù)運(yùn)行最高記錄為 13 個(gè)月，可用率達(dá)到98％。其中已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行的 40 余臺(tái)。國(guó)外公司預(yù)計(jì)，目前的技術(shù)水平制造600MWe循環(huán)流化床鍋爐是有把握的。目前世界上在運(yùn)行的最大容量循環(huán)流化床鍋爐為美國(guó)佛羅里達(dá) 300MWe 燃用石油焦的循環(huán)流化床鍋爐。八十年代，由笨重易損的熱旋風(fēng)筒，進(jìn) 步到九十年代初的精巧耐用的汽冷旋風(fēng)筒，進(jìn)而到九十年代中開發(fā)出的冷卻式方型分離緊湊式循環(huán)流化床鍋爐又克服了汽冷旋風(fēng)筒的生產(chǎn)成本問題，并為循環(huán)流化床鍋爐最終回歸到傳統(tǒng)鍋爐的簡(jiǎn)潔布置開創(chuàng)了道路；目前由Foster Wheeler 公司生產(chǎn)，安裝于波蘭的 260MWe 循環(huán)流化床鍋爐即采用方形分離器技術(shù)。九十年代中期，又迅速崛起了由前 Alhstrom公司開發(fā)出的冷卻式方型分離緊湊式循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)。W 公司為代表的采用塔式布置中溫旋風(fēng)分離循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)；以原芬蘭 Alhstrom 公司為代表的燃燒室內(nèi)布置翼形受熱面的高溫絕熱旋風(fēng)分離的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)；以美國(guó) FW 公司為代表的帶有 Intrex 的汽冷旋風(fēng)分離循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)和美國(guó) Bamp。 八十年代，德國(guó)魯奇公司首先取得了循環(huán)流化床裝置的專利，并研究開發(fā)出當(dāng)時(shí)世界上最大的 270t/h 循環(huán)流化床鍋爐，由此引發(fā)出了全世界循環(huán)流化床的開發(fā)熱潮。 high temperature cyclone separator 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 目 錄 摘要 ......................