【正文】 (3) 負荷調(diào)節(jié)比寬，在25%額定負荷下仍能不投油穩(wěn)定燃燒。作為一項高效、低成本的清潔燃燒，它具有以下優(yōu)點:(1) 燃燒效率高，接近或達到同容量煤粉爐的效率水平。專家們估計，二十一世紀將是流化床燃燒在大型電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和各種廢物焚燒爐上得到廣泛應用的世紀。層狀燃燒效率低，煤粉燃燒效率高，但氣體污染排放物多。流化床燃燒在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、窯爐和焚燒各種廢物、燒水泥等領域得到了廣泛的應用。綜上所述，在當前及今后較長的時間內(nèi)，流化床燃煤技術(shù)是潔凈煤燃燒的主要形式和發(fā)展重點。日本于1993年在“新能源綜合開發(fā)機構(gòu)”內(nèi)組建了“潔凈煤技術(shù)中心”，負責全日本的新能源和潔凈煤技術(shù)的規(guī)劃、管理和實施。美國制定并實施了龐大的潔凈煤技術(shù)示范計劃，己經(jīng)取得了很好的成果。潔凈煤技術(shù)是當前世界各國解決由煤炭引發(fā)的環(huán)境問題的主導技術(shù)之一，也是國際高技術(shù)競爭的一個重要領域。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，由于能源的過度開發(fā)和消費累計的效應，產(chǎn)生了制約經(jīng)濟發(fā)展和影響人類生存的環(huán)境污染問題。煤炭燃燒等帶來的環(huán)境污染問題有酸雨污染、粉塵污染和溫室效應氣體引起的全球氣溫變暖問題。并且，由于自然條件的限制和歷史發(fā)展的原因，這種狀況在相當長的時期內(nèi)不會有實質(zhì)性的改變。 主要研究內(nèi)容（1）針對設計要求選擇合理的爐型，繪制鍋爐總圖和主要部件結(jié)構(gòu)圖；（2）完成150t/h循環(huán)流化床鍋爐本體的熱力計算和鍋筒的強度計算； （3）研究150t/h循環(huán)流化床鍋爐的運行特點。循環(huán)流化床鍋爐是近十幾年發(fā)展起來的一項高效、低污染清潔燃燒技術(shù)，其主要特點在于燃料及脫硫劑經(jīng)多次循環(huán)，反復地進行低溫燃燒和脫硫反應，爐內(nèi)湍流運動強烈，不但能達到低NOX的排放、90%脫硫效率與煤粉爐相近的燃燒效率，而且具有燃料適應性廣、負荷調(diào)節(jié)性能好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點，因此在國際上得到迅速的商業(yè)推廣。150TH循環(huán)流化床鍋爐爐膛本體設計畢業(yè)論文1 緒論 課題背景能源與環(huán)境是當今社會發(fā)展的兩大問題。我國是產(chǎn)煤大國，也是用煤大國，目前一次能源消耗種煤炭占76％左右，在可見的今后若干年內(nèi)還有上升的趨勢，而這些煤炭中又有84％是直接用于燃燒的，其效率還不夠高，燃燒所產(chǎn)生的大氣污染物還沒得到有效的控制，以致于我國每年排入大氣的87％的SO2和67％NOX均來源于煤的直接燃燒，可見發(fā)展高效、低污染的清潔燃煤技術(shù)是當前正待解決的問題。本課題是150t/h循環(huán)流化床鍋爐，對其鍋爐本體進行設計計算。 研究的目的及意義我國是世界上最大的煤生產(chǎn)與消耗國，煤在我國一次能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)著絕對主要的地位。煤炭與其他一次能源，如石油、天然氣相比，是一種比較“臟”的燃料，它在燃燒過程中將產(chǎn)生大量的灰渣、粉塵、廢水、SONOX等廢棄物，如果這些廢棄物未能妥善處理，將會嚴重干擾生態(tài)環(huán)境，甚至造成永久性破壞。而且，在我國很大部分燃煤鍋爐都存在著熱效率偏低的問題，并且由于成本考慮，很多鍋爐沒有配備相應的脫硫脫銷裝置，這給環(huán)境帶來了相當?shù)呢摀??；谀茉唇Y(jié)構(gòu)及環(huán)境狀況的考慮，在20世紀90年代，我國就將潔凈煤燃燒技術(shù)作為可持續(xù)發(fā)展和實現(xiàn)環(huán)境根本轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略措施之一，給予了高度的重視。世界發(fā)達國家極為重視潔凈煤燃燒技術(shù)，制定了一系列強有力的政策法規(guī)，并投入了巨額資金研究開發(fā)和推廣應用潔凈煤技術(shù)。歐共體指定了“兆卡計劃”，旨在促進歐洲能源利用新技術(shù)的開發(fā)，減少對石油的依賴和煤炭利用造成的環(huán)境污染。從長遠看，潔凈煤技術(shù)的發(fā)展，必將對世界能源供應格局、煤炭的前景以及改善環(huán)境的努力產(chǎn)生重大的影響。流化床燃燒具有對燃料適應性好，有害氣體排放量低等優(yōu)點，自它問世以來在世界各主要工業(yè)化國家得到了迅速的發(fā)展。流化床燃燒是介于層狀燃燒與煤粉燃燒之間的一種燃燒方式。流化床燃燒則克服了二者的某些缺點，保留了它們的優(yōu)點，是一種很有競爭能力和優(yōu)勢的潔凈煤燃燒技術(shù)。應用于發(fā)電領域的常壓循環(huán)流化床燃燒(CFBC)技術(shù)始于20世紀70年代。(2) 燃料適應性強，不僅可以燃用煙煤等優(yōu)質(zhì)燃料，而且可燃用各種劣質(zhì)燃料，如貧煤、洗中煤、泥煤、研石、石油焦、油頁巖、廢木屑，甚至工業(yè)廢棄物和城市垃圾等。(4) 負荷調(diào)節(jié)方便快捷，負荷連續(xù)變化速率可達到7%一2%/mni?？捎檬沂髅摿蛱砑觿?，低成本實現(xiàn)爐內(nèi)脫硫。上述的諸多優(yōu)點使得循環(huán)流化床燃燒技術(shù)特別適合我國的國情。本次設計是很具有代表性的典型循環(huán)流化床鍋爐，通過準確的計算數(shù)據(jù)與形象的圖紙描述，能較直觀的分析出該鍋爐對比其他鍋爐的優(yōu)缺點，同時，通過設計強化了所學專業(yè)知識和CAD繪圖操作能力，增強了閱讀大量文獻資料和論文的能力。迄今，美國的FW、芬蘭的戶上lsortm(己并入FW)、德國的Lugri、瑞典的ABB和法國的Steni等公司都能提供商品化的l00M節(jié)/e以上的全套大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電設備。雖然循環(huán)流化鍋爐以其獨特的優(yōu)點在國內(nèi)外都得到了極大的發(fā)展，但要完全發(fā)揮其優(yōu)勢，必須走產(chǎn)業(yè)化和大型化的道路，開發(fā)制造具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的大型循環(huán)流化鍋爐，并在容量上盡快達到與煤粉爐相當?shù)乃健Ｎ覈淤|(zhì)煤、高硫煤及油頁巖儲量大，大型循環(huán)流化床鍋爐為這類能源的開發(fā)利用提供了很好途徑，可以緩解我國動力煤緊張的局面。清華大學、中科院熱物理所等科研院所與國內(nèi)鍋爐生產(chǎn)廠家合作，在燃燒、傳熱、流態(tài)化、氣固分離、脫硫灰渣處理等方面完成了大量卓有成效的理論和實驗研究工作。300MW循環(huán)流化床機組本地化依托工程白馬電廠正在抓緊建設，計劃2005年底投產(chǎn)。國產(chǎn)化后的大型循環(huán)流化床機組的含稅電價與同容量常規(guī)火電機組加脫硫裝置基本相當。大型循環(huán)流化床鍋爐在我國有著廣闊的市場前景。循環(huán)流化床鍋爐在發(fā)展過程中也遇到過很多的問題，如煙一風系統(tǒng)阻力較高、風機用電量大、受熱面磨損問題比較嚴重、對輔助設備要求較高等。如適當?shù)臓t膛設計可完全避免水冷壁的磨損。而冷渣器和高壓風機等主要輔助設備隨著循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展，也都有了成熟的產(chǎn)品。如果考慮到煤粉爐需要復雜的制粉系統(tǒng)而鏈條爐效率低且無脫硫效果，則風機用電量的少量增加是完全可以接受的。但在鍋爐大型化的過程中，仍然存在下述缺點:(1) 由于采用高氣體流速，高物料循環(huán)倍率，床內(nèi)氣固混合物密度大，又加分離器流動阻力，因而使鍋爐機組運行的自耗電能增大。(2) 床內(nèi)固體含量大，一般沒有受熱面，燃料中揮發(fā)份及燃燒生成的CO在分離器中繼續(xù)燃燒，有可能使分離器發(fā)生結(jié)渣。針對上述主要問題，國內(nèi)外不少研究、設計人員致力于下述有關(guān)方向的研究:(1) 根據(jù)不同的燃料種類、顆粒度，選用合適的流化狀態(tài)，用一種或兩、三種配合使用。(2) 根據(jù)具體情況，選用合適的循環(huán)倍率。對熱值低的煤采用低倍率以減少廠用電。因而尋求新型爐內(nèi)分離方式己成為開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐的一個重要課題。同時，從實用性出發(fā)，對鍋爐本體和配套設備需解決下述問題:(1) 使用高效低阻的飛灰分離器，要求體積小，耐溫防磨，運行周期長。(3) 鍋爐結(jié)構(gòu)要滿足自動點火和運行控制的要求，并便于負荷調(diào)節(jié)和床溫調(diào)節(jié)。(5) 配套設備要有專門設計的煤粒、石灰石粒的制備系統(tǒng)及設備，高效高壓頭的送引風機、與煤粉爐不同的灰渣排除方式及設備、應用含硫酸鈣灰渣的綜合利用途徑。理論空氣量、。理論空氣焓的計算式為： （）式中 ——每Nm3干空氣連同帶入的水蒸氣在溫度為t℃時的焓,Kcal/Nm3稱為比焓； ——理論空氣量，Nm3/kg；煙氣是含有多種氣體成分的混合氣體，煙氣的焓是煙氣的各組成成分的焓的總和。排煙熱損失與煤種、排煙溫有關(guān)，數(shù)值波動較大。q3——化學未完化燃燒熱損失，它是指排煙中未完全燃燒的可可燃氣體等所帶走的熱量，其所占比例不大。循環(huán)流化床鍋爐，由于飛出爐膛的細灰可通過性能好的循環(huán)灰分離器捕集下來，并送回爐膛內(nèi)再進行燃燒，故機械不完全熱損失大大降低，通?？扇?%～8%，也可根據(jù)近似計算式對其進行計算得出。通過計算、查表，%。通過查表、估算，%。 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算名 稱符號單位計算公式計算結(jié)果排煙溫度℃先假定，再校核144排煙焓kcal/kg冷空氣溫度℃設計值30單位體積冷空氣焓llkkcal/m3理論空氣量冷空氣的焓kcal/kg54機械未完全燃燒熱損%取值[2]3排煙熱損失%化學不完全燃燒損失%按表B52選取[3]散熱損失%取值[2]灰渣熱損失%取值[2]給水焓Ifwkcal/kg水的熱力性質(zhì)圖表[5]152飽和水焓Iswkcal/kg水的熱力性質(zhì)圖表[5]267出口蒸汽焓kcal/kg水蒸汽的熱力性質(zhì)圖表[5]795名 稱符號單位計算公式計算結(jié)果飽和蒸汽焓kcal/kg水的熱力性質(zhì)圖表[5]668鍋爐蒸發(fā)量t/h給定參數(shù)130排污率Ppw%給定參數(shù)2鍋爐總有效熱量kcal/kg(－Ifw)＋Ppw(Isw－Ifw)102130950鍋爐機組效率燃料總消耗量kg/h/(/100)計算燃料消耗量kg/h(100－)/1003 鍋爐受熱面的熱力計算該鍋爐為150t/h中溫、中壓循環(huán)流化床鍋爐，采用先進的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，“П”型布置,框架支吊結(jié)構(gòu)。 爐膛的熱力計算[1][4][6]爐膛布置：爐膛水冷壁采用全懸吊膜式壁結(jié)構(gòu)，爐室分左、右、前、后四個回路。前后墻各布置55根,兩側(cè)墻各布置32根,共174根。在水冷壁易磨損部位采用焊鰭片、焊銷釘敷耐磨材料等防止磨損。其中，布風板每邊需留出80mm的安裝尺寸。上部側(cè)墻面積上部前墻面積上部后墻面積爐頂面積。分離下來的飛灰經(jīng)返料裝置送回爐膛繼續(xù)燃燒。 分離器熱力計算 分離器熱力計算名 稱符 號單位計 算 公 式結(jié) 果燃料的燃燒份額1－剩余燃料產(chǎn)生熱量kcal/kgC2(100－q3－q4－q6)/(100q4)煙氣進口溫度℃=914煙氣進口焓kcal/kg5302進口窗面積進口煙氣流量m3/s進口煙氣速度m/s出口窗面積出口煙氣流量m3/s出口煙氣速度m/s返料溫度℃設計給定920返料焓值kcal/kg2981煙氣出口焓kcal/kg=－2421煙氣出口溫度℃941 過熱器熱力計算[7][8][9] 過熱器結(jié)構(gòu)計算在尾部煙道中，分高溫段及低溫段二段，為調(diào)節(jié)過熱汽溫，在高、低段過熱器之間布置Ф426的面式螺旋管圈減溫器。 高溫過熱器結(jié)構(gòu)尺寸圖 低溫過熱器結(jié)構(gòu)尺寸圖 高溫過熱器熱力計算[1][11] 高溫過熱器熱力計算名稱符號單位計算公式結(jié)果蒸汽進口溫度℃低過出口溫度333蒸汽進口焓kcal/kg名稱符號單位計算公式結(jié)果蒸汽進口流量kg/s設計給定對流放熱量kcal/kg先假定，后校核494對流放熱量焓kcal/kg137蒸汽出口焓kcal/kg+蒸汽出口溫度℃蒸汽熱力性質(zhì)圖表[5]450煙氣進口溫度℃分離器煙氣出口溫度進口煙焓kcal/kg2421煙氣出口溫度℃先假定,再校核748溫差較大端的溫差