【正文】 床的延伸和發(fā)展，并可能伴隨流動狀態(tài)的實質(zhì)性變化。流化床的優(yōu)點是很好的混合和傳熱傳質(zhì)條件，但缺點是其接近全混流的固體停留時間分布特性導致固體物料的總體轉(zhuǎn)化率不可能很高。220th循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)分析與熱力計算畢業(yè)論文目錄摘要 IAbstract II第一章 概述 1 1 1 1 1 2 2 3第二章 220t/h循環(huán)流化床鍋爐的機構(gòu)分析 4 4 4 4 4 循環(huán)流化床鍋爐工作原理 6 循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程的特點 6 流態(tài)化原理 7 脫硫原理 9 脫硫技術(shù)概況 9 循環(huán)流化床爐內(nèi)脫硫 9 9 脫硝原理 10第三章 220t/h循環(huán)流化床鍋爐的熱力設(shè)計及計算 11 不同工況下的燃燒計算 11 11 無脫硫工況下的煙氣體積計算 11 脫硫工況下計算 11 爐膛燃燒產(chǎn)物方程式 15 15 氣冷屏傳熱系數(shù)計算 18 19 19 熱力計算 19 氣冷旋風分離器的結(jié)構(gòu)分析及熱力計算 21 21 熱力計算 21 旋風分離器本體阻力計算 24 風煙系統(tǒng)阻力計算 26 爐膛風室壓力 26 爐膛配風裝置阻力計算 27 回料裝置 28 回聊裝置結(jié)構(gòu)計算 28 回料裝置壓力計算 28 布風裝置 30 風帽的選擇 30 水冷花板的選擇 30 31 高溫過熱器 31 低溫過熱器 32 省煤器 33 空氣預熱器 34第四章 計算結(jié)果 36 36 36 石灰石 36 37 37 無脫硫工況下的煙氣體積計算 37 脫硫工況下的計算 38 循環(huán)流化床鍋爐熱力計算 41 鍋爐的設(shè)計參數(shù): 41 41 43 結(jié)構(gòu)計算 45 45 爐膛汽冷屏計算受熱面積 47 氣冷旋風分離器計算受熱面積 47 熱力計算 48 爐膛熱力計算 48 51 旋風分離器煙氣阻力計算 54 61 回料器結(jié)構(gòu)尺寸計算 61 回料器風室壓力計算 62 62 高溫過熱器熱力計算 66 低溫過熱器熱力計算 69 省煤器熱力計算 72 空氣預熱器熱力計算 74第五章 總結(jié) 77第一章 概述 循環(huán)流化床鍋爐是指具有循環(huán)流化床的鍋爐。循環(huán)流化床流化床是一種氣固（或液固、或氣液固三相）接觸反應(yīng)器技術(shù)，所謂的流態(tài)化，是指使固體獲得類似于流體的性質(zhì)。要改善轉(zhuǎn)化率，一個措施就是“循環(huán)”，即使固體物料多次循環(huán)再入主要反應(yīng)區(qū)，以延長它的停留時間，達到高的轉(zhuǎn)化率。建立物料循環(huán)的條件是更高的表觀速度、氣固分離裝置和返料系統(tǒng)。循環(huán)流化床鍋爐以其燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、高效脫硫、氮氧化物排放低、燃燒強度高，爐膛截面積小、負荷調(diào)節(jié)范圍大，負荷調(diào)節(jié)快、燃料預處理及給煤系統(tǒng)簡單、易于實現(xiàn)煤渣綜合利用的優(yōu)點得到了極大的應(yīng)用和發(fā)展，并取得了巨大的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益以及社會效益。因此如何提高循環(huán)流化床鍋爐的維護和運行水平，確保機組長期安全、穩(wěn)定、高效地運行，已成為當前的首要問題。 對220t/h循環(huán)流化床鍋爐的主體部分的結(jié)構(gòu)及熱力設(shè)計。此后，特別是80年代后期，我國各主要高校及一些研究機構(gòu)先后開始了對循環(huán)流化床的研究開發(fā)工作，這些研究工作重點是針對循環(huán)流化床燃煤鍋爐進行的。到目前為止，35t/h和75t/h是我國現(xiàn)階段運行的循環(huán)流化床鍋爐的主力機組，積累了豐富的設(shè)計經(jīng)驗、制造經(jīng)驗、運行經(jīng)驗；220t/h和410t/h的大型循環(huán)流化床鍋爐也已經(jīng)投入運行。 我國已經(jīng)引進一臺Alstom公司的1025t/h的常壓循環(huán)流化床鍋爐以及其相應(yīng)的配套設(shè)備，在四川白馬建造了300WM的循環(huán)流化床鍋爐，國家電力公司熱工研究院也設(shè)計了300MW的循環(huán)流化床鍋爐方案，充分表明我國循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展方向是將朝著大型化方向發(fā)展。 早期容量較小的循環(huán)流化床鍋爐類型較多，經(jīng)過不斷發(fā)展完善和大型化以后，目前具有代表性的大型鍋爐如下。 芬蘭奧斯龍公司的Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐，其結(jié)構(gòu)特點為：無外置式熱交換器，回料閥一分為二，爐內(nèi)布置有翼墻受熱面和Ω形狀的過熱器，采用豬尾形布風風帽，具有結(jié)構(gòu)緊湊、廠用電低、系統(tǒng)簡單等突出優(yōu)點。具有密相區(qū)床料儲存量大、運行穩(wěn)定、脫硫效率高、燃燒效率高等優(yōu)點。 美國巴威公司開發(fā)的內(nèi)循環(huán)型循環(huán)流化床鍋爐，其特點是采用高速床和兩級分離器。 英國Kaverner公司的MYMIC型循環(huán)流化床鍋爐，其最大的特點是，采用了布置在爐膛內(nèi)的水冷或氣冷的高溫旋風分離器，爐內(nèi)高溫煙氣從其周邊切向進入旋風分離器，分離下來的固體顆粒沿周邊均勻地返回爐膛內(nèi)。國外許多家循環(huán)流化床鍋爐制造廠已經(jīng)先后完成500~600WM級超臨界循環(huán)流化床鍋爐的方案設(shè)計和技術(shù)準備工作。 論述循環(huán)流化床鍋爐的特點，流態(tài)化原理及脫硫、脫硝原理。 分析循環(huán)流化床鍋爐的特點及其作用，以加深對循環(huán)流化床鍋爐的認識。 對循環(huán)流化床鍋爐的主體部分的結(jié)構(gòu)及熱力設(shè)計，得出其與普通煤粉爐的區(qū)別所在。自爐前向后依次布置燃燒室、分離器、尾部煙道。鍋爐采用雙框架結(jié)構(gòu)。外形尺寸為高x寬x深為43600mm X 21400mm X 20700mm；鍋爐中心標高39600mm；運轉(zhuǎn)層標高8000mm；左右柱距離12800mm；前后柱距20700mm。鍋爐總體布置見大圖。底渣是指較粗的部分，飛灰是指較細的部分。循環(huán)流化床的工作方式保留了鼓泡床的優(yōu)點，并克服了其缺陷，屬于一種新型的燃燒技術(shù)。在爐膛內(nèi)細小的固體顆粒以一定的速度通過，絕大部分離開爐膛的顆粒將會被氣固分離器捕獲，當距離布風板有一定的高度是將會被返回爐膛。循環(huán)流化床鍋爐運行時，一次風經(jīng)過布風板進入爐膛；二次風經(jīng)由爐膛下部一定高度進入爐膛。循環(huán)流化床鍋爐主要由兩部分組成。正是由于第一部分的存在使得燃料在燃燒時形成了一個固態(tài)顆粒循環(huán)回路。煙氣里面的剩余熱量將會被再熱器、過熱器、省煤器、空氣預熱器吸收。因此使得燃料的利用率大大提高，并延長了燃燒反應(yīng)時間。該溫度遠遠低于普通煤粉爐中的溫度。相對于其它鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)的溫度相對較低，有大量的固態(tài)顆?；旌希虼嗽谶@種情形下燃燒反應(yīng)速率主要由化學反應(yīng)速度決定，物理因素將不再是影響燃燒的主導因素了。 在循環(huán)流化床鍋爐工作過程中，絕大多數(shù)固態(tài)燃料將會在強烈的湍流狀態(tài)下通過爐膛，但可以通過操作來調(diào)整燃料的量，改變爐膛內(nèi)燃料的分布規(guī)律，以此來適應(yīng)不同工況下的燃燒。于此同時，在強烈的動量質(zhì)量傳遞的情況下，使得循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃料顆粒產(chǎn)生磨損，從而進一步強化燃燒。 根據(jù)流化床所具有的液體性能，可以設(shè)計出不同的固體與氣體的接觸方式。 氣體與固體反應(yīng)系統(tǒng)接觸形式如下表固定床移動床流化床并氣流輸送固體催化的氣相反應(yīng)僅適應(yīng)于緩慢失活的催化劑?？赡苓M行較大規(guī)模操作用于小顆?；蚍蹱罘谴嘈匝杆偈Щ畹拇呋瘎？蛇M行溫度均勻的大規(guī)模操作?？捎蔁峤粨Q，或連續(xù)添加和取出適量固體顆粒加以控制用足夠量的固體循環(huán)能使固體顆粒流動方向的溫度梯度減少到最低限度顆粒相當大和均勻。容器和管子的磨蝕，顆粒的粉碎以及夾帶均為嚴重顆粒要求同流化床。這常常是放大中的控制因素熱交換效率低，但由于固體顆粒熱容量大，循環(huán)顆粒傳遞的熱量能相當大熱交換效率高，由循環(huán)顆粒傳遞大量的熱量，所以熱交換問題很少是放大時的限制因素介于移動床和流化床之間轉(zhuǎn)化氣體呈活塞流，如溫度控制適當（比較困難），轉(zhuǎn)化值可能接近理論值的100%可變通，接近于理想的逆流和并流接觸，轉(zhuǎn)化率可能接近理論值的100%固體顆粒返混并且氣體接觸形式不理想，結(jié)果其性能較其它形式反應(yīng)器為差。 因為被流化的固態(tài)顆粒具有類似于液體的特性，所以顆粒流動較平穩(wěn)，因此操作起來可以連續(xù)地自動控制。 由于固體顆粒混合均勻迅速，所以使得整個反應(yīng)器處于等溫狀態(tài)。除此之外，流化床的固體顆粒比固定床的相對較小，導致顆粒的比表面積較大，所以，流化床氣固之間的傳熱效率與傳質(zhì)速率要比固定床的高許多。 兩床之間的固態(tài)顆粒循環(huán)使得提供或取出大型反應(yīng)器中所需大量的熱量更加容易實現(xiàn)。 由于流化床中固態(tài)顆粒處于激烈運動的狀態(tài)，會不斷地沖刷換熱器的壁面，導致?lián)Q熱壁面上的汽膜變薄，進而提高了床層對壁面的傳熱系數(shù)。當然流化床也存在一些嚴重的缺點，如能耗較高，零件磨損嚴重，操作難度系數(shù)較大。尤其是在燃煤方面，不但早已成功應(yīng)用于工業(yè)，而且呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。燃燒前處理主要包括動力煤洗選加工、型煤的加工、水煤漿等，應(yīng)用范圍最廣的是動力煤洗選加工。動力煤洗選加工通常采用物理方法，但是該技術(shù)對煤里的有機硫并沒有處理能力，而且該技術(shù)也不是徹底地脫硫，只是硫份的再分配。燃燒后脫硫技術(shù)即所謂的煙氣脫硫是當前控制排放SO2 應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。燃燒過程中的脫硫主要采用煤氣化聯(lián)合循環(huán)與流化床燃燒技術(shù)。在氣化過程中，煤中的硫份間接地與脫硫劑反應(yīng)被固定下來，因為煤氣化聯(lián)合循環(huán)不但費用很高而且技術(shù)要求很高，所以當前該系統(tǒng)的推廣將會是一個長期過程。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在燃料適應(yīng)性、燃燒效率等方面向前推進了一步，在Ca/S為2時就可以達到85%~90%的脫硫效率，所以說循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一項很有發(fā)展前景的技術(shù)。產(chǎn)生的二氧化硫與一氧化鈣在有氧的條件下生成硫酸鈣。 反應(yīng)方程如下： 爐膛內(nèi)的石灰石的煅燒反應(yīng): CaCo3→CaO+CO2 爐膛內(nèi)除硫的反應(yīng)： CaO+SO2+1/2O2→CaSO4 煅燒反應(yīng)是脫硫反應(yīng)的前提，煅燒反應(yīng)所產(chǎn)生的孔隙大大提高了脫硫顆粒的表面積，煅燒反應(yīng)直接影響了孔隙的大小與分布、CaO晶粒的大小、CaO顆粒的比面積等。常用的脫硫劑主要有：石灰石、石灰、白云石和含有一定量石灰或者是氫氧化鈣的油頁巖。由于當采用白云石或者含有少量碳酸鎂的石灰石作為脫硫劑是，會導致爐膛內(nèi)的氧化鎂的量很少，因此通常會不予考慮的。所以在燃燒過程中容易實現(xiàn)對燃燒污染物的控制。 爐內(nèi)噴氨脫硝、提高循環(huán)流化床鍋爐的運行溫度、調(diào)整或降低過量的空氣系數(shù)、組織燃燒、加入催化劑等均可降低氮氧化合物的排放濃度。因此提高燃燒溫度可以明顯減少一氧化二氮的排放濃度。第三章 220t/h循環(huán)流化床鍋爐的熱力設(shè)計及計算 不同工況下的燃燒計算 理論空氣量 ()三原子氣體體積 ()理論氮氣體積 ()理論水蒸氣體積 () 無脫硫工況下的煙氣體積計算過量空氣量 ()H2O體積 ()煙氣總體積 () 脫硫工況下計算SO2原始排放濃度 （） 計算脫硫效率 （）鈣硫摩爾比 (） 與1kg燃料相配的入爐石灰石量 （)式中：——與1kg燃料相配的入爐石灰石量，kg/kg——石灰石中CaCO3含量，%。/kg——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg——與1kg燃料相配的入爐石灰石量，kg/kg脫硫所需空氣的氮氣體積 ()當量理論氮氣體積 ()式中：——當量理論氮氣體積，m179。/kg；——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg煅燒石灰石生成的CO2的體積 ()脫硫時SO2體積減少量 () 燃燒和脫硫時產(chǎn)生的RO2的當量體積 ()式中： ——CO2和SO2的當量體積，m179。/kg ——石灰石煅燒產(chǎn)生的CO2體積，m179。/kg——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg當量理論水蒸氣體積（）式中 ： —— 當量理論水蒸氣體積，%； ——燃料中的水分，%； ——石灰石中的水分，m179。/kg。一般小于3%。量，kg/kg； ——脫硫產(chǎn)物CaSO4的量，kg/kg；——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg；脫硫工況時的底灰份額 ()未脫硫時的飛灰份額 ()脫硫工況時的飛灰份額 ()灰循環(huán)倍率 ()分離器前飛灰的份額 ()脫硫后SO2排放濃度 ()脫硫效率 () 爐膛燃燒產(chǎn)物方程式 其輸入熱量為： 輸出熱量為 對1㎏燃料來說，循環(huán)流化床鍋爐爐膛熱平衡方程式為： 上式中為爐膛有效放熱量。