【正文】 床的延伸和發(fā)展，并可能伴隨流動(dòng)狀態(tài)的實(shí)質(zhì)性變化。流化床的優(yōu)點(diǎn)是很好的混合和傳熱傳質(zhì)條件，但缺點(diǎn)是其接近全混流的固體停留時(shí)間分布特性導(dǎo)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(jì)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(jī)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(guò)程的特點(diǎn) 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(jì)及計(jì)算 11 不同工況下的燃燒計(jì)算 11 11 無(wú)脫硫工況下的煙氣體積計(jì)算 11 脫硫工況下計(jì)算 11 爐膛燃燒產(chǎn)物方程式 15 15 氣冷屏傳熱系數(shù)計(jì)算 18 19 19 熱力計(jì)算 19 氣冷旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)分析及熱力計(jì)算 21 21 熱力計(jì)算 21 旋風(fēng)分離器本體阻力計(jì)算 24 風(fēng)煙系統(tǒng)阻力計(jì)算 26 爐膛風(fēng)室壓力 26 爐膛配風(fēng)裝置阻力計(jì)算 27 回料裝置 28 回聊裝置結(jié)構(gòu)計(jì)算 28 回料裝置壓力計(jì)算 28 布風(fēng)裝置 30 風(fēng)帽的選擇 30 水冷花板的選擇 30 31 高溫過(guò)熱器 31 低溫過(guò)熱器 32 省煤器 33 空氣預(yù)熱器 34第四章 計(jì)算結(jié)果 36 36 36 石灰石 36 37 37 無(wú)脫硫工況下的煙氣體積計(jì)算 37 脫硫工況下的計(jì)算 38 循環(huán)流化床鍋爐熱力計(jì)算 41 鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù): 41 41 43 結(jié)構(gòu)計(jì)算 45 45 爐膛汽冷屏計(jì)算受熱面積 47 氣冷旋風(fēng)分離器計(jì)算受熱面積 47 熱力計(jì)算 48 爐膛熱力計(jì)算 48 51 旋風(fēng)分離器煙氣阻力計(jì)算 54 61 回料器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 61 回料器風(fēng)室壓力計(jì)算 62 62 高溫過(guò)熱器熱力計(jì)算 66 低溫過(guò)熱器熱力計(jì)算 69 省煤器熱力計(jì)算 72 空氣預(yù)熱器熱力計(jì)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(lèi)似于流體的性質(zhì)。要改善轉(zhuǎn)化率，一個(gè)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(zhǎng)它的停留時(shí)間，達(dá)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(qiáng)度高，爐膛截面積小、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，負(fù)荷調(diào)節(jié)快、燃料預(yù)處理及給煤系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)煤渣綜合利用的優(yōu)點(diǎn)得到了極大的應(yīng)用和發(fā)展，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益以及社會(huì)效益。因此如何提高循環(huán)流化床鍋爐的維護(hù)和運(yùn)行水平，確保機(jī)組長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，已成為當(dāng)前的首要問(wèn)題。 對(duì)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(jì)。此后，特別是80年代后期，我國(guó)各主要高校及一些研究機(jī)構(gòu)先后開(kāi)始了對(duì)循環(huán)流化床的研究開(kāi)發(fā)工作，這些研究工作重點(diǎn)是針對(duì)循環(huán)流化床燃煤鍋爐進(jìn)行的。到目前為止，35t/h和75t/h是我國(guó)現(xiàn)階段運(yùn)行的循環(huán)流化床鍋爐的主力機(jī)組，積累了豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、制造經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；220t/h和410t/h的大型循環(huán)流化床鍋爐也已經(jīng)投入運(yùn)行。 我國(guó)已經(jīng)引進(jìn)一臺(tái)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(guó)家電力公司熱工研究院也設(shè)計(jì)了300MW的循環(huán)流化床鍋爐方案，充分表明我國(guó)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(lèi)型較多，經(jīng)過(guò)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(diǎn)為：無(wú)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(guò)熱器，采用豬尾形布風(fēng)風(fēng)帽，具有結(jié)構(gòu)緊湊、廠用電低、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)。具有密相區(qū)床料儲(chǔ)存量大、運(yùn)行穩(wěn)定、脫硫效率高、燃燒效率高等優(yōu)點(diǎn)。 美國(guó)巴威公司開(kāi)發(fā)的內(nèi)循環(huán)型循環(huán)流化床鍋爐，其特點(diǎn)是采用高速床和兩級(jí)分離器。 英國(guó)Kaverner公司的MYMIC型循環(huán)流化床鍋爐，其最大的特點(diǎn)是，采用了布置在爐膛內(nèi)的水冷或氣冷的高溫旋風(fēng)分離器，爐內(nèi)高溫?zé)煔鈴钠渲苓吳邢蜻M(jìn)入旋風(fēng)分離器，分離下來(lái)的固體顆粒沿周邊均勻地返回爐膛內(nèi)。國(guó)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(jí)超臨界循環(huán)流化床鍋爐的方案設(shè)計(jì)和技術(shù)準(zhǔn)備工作。 論述循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)，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(diǎn)及其作用，以加深對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的認(rèn)識(shí)。 對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的主體部分的結(jié)構(gòu)及熱力設(shè)計(jì)，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(biāo)高39600mm；運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高8000mm；左右柱距離12800mm；前后柱距20700mm。鍋爐總體布置見(jiàn)大圖。底渣是指較粗的部分，飛灰是指較細(xì)的部分。循環(huán)流化床的工作方式保留了鼓泡床的優(yōu)點(diǎn)，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(xì)小的固體顆粒以一定的速度通過(guò)，絕大部分離開(kāi)爐膛的顆粒將會(huì)被氣固分離器捕獲，當(dāng)距離布風(fēng)板有一定的高度是將會(huì)被返回爐膛。循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)經(jīng)過(guò)布風(fēng)板進(jìn)入爐膛；二次風(fēng)經(jīng)由爐膛下部一定高度進(jìn)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(shí)形成了一個(gè)固態(tài)顆粒循環(huán)回路。煙氣里面的剩余熱量將會(huì)被再熱器、過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器吸收。因此使得燃料的利用率大大提高，并延長(zhǎng)了燃燒反應(yīng)時(shí)間。該溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通煤粉爐中的溫度。相對(duì)于其它鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)的溫度相對(duì)較低，有大量的固態(tài)顆?；旌?，因此在這種情形下燃燒反應(yīng)速率主要由化學(xué)反應(yīng)速度決定，物理因素將不再是影響燃燒的主導(dǎo)因素了。 在循環(huán)流化床鍋爐工作過(guò)程中，絕大多數(shù)固態(tài)燃料將會(huì)在強(qiáng)烈的湍流狀態(tài)下通過(guò)爐膛，但可以通過(guò)操作來(lái)調(diào)整燃料的量，改變爐膛內(nèi)燃料的分布規(guī)律，以此來(lái)適應(yīng)不同工況下的燃燒。于此同時(shí)，在強(qiáng)烈的動(dòng)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(jìn)一步強(qiáng)化燃燒。 根據(jù)流化床所具有的液體性能，可以設(shè)計(jì)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(dòng)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。可能進(jìn)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(jìn)行溫度均勻的大規(guī)模操作。可由熱交換，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(dòng)方向的溫度梯度減少到最低限度顆粒相當(dāng)大和均勻。容器和管子的磨蝕，顆粒的粉碎以及夾帶均為嚴(yán)重顆粒要求同流化床。這常常是放大中的控制因素?zé)峤粨Q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(dāng)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(wèn)題很少是放大時(shí)的限制因素介于移動(dòng)床和流化床之間轉(zhuǎn)化氣體呈活塞流，如溫度控制適當(dāng)（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?yàn)楸涣骰墓虘B(tài)顆粒具有類(lèi)似于液體的特性，所以顆粒流動(dòng)較平穩(wěn)，因此操作起來(lái)可以連續(xù)地自動(dòng)控制。 由于固體顆?；旌暇鶆蜓杆伲允沟谜麄€(gè)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(duì)較小，導(dǎo)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(shí)現(xiàn)。 由于流化床中固態(tài)顆粒處于激烈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，會(huì)不斷地沖刷換熱器的壁面，導(dǎo)致?lián)Q熱壁面上的汽膜變薄，進(jìn)而提高了床層對(duì)壁面的傳熱系數(shù)。當(dāng)然流化床也存在一些嚴(yán)重的缺點(diǎn)，如能耗較高，零件磨損嚴(yán)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(dòng)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(dòng)力煤洗選加工。動(dòng)力煤洗選加工通常采用物理方法，但是該技術(shù)對(duì)煤里的有機(jī)硫并沒(méi)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(dāng)前控制排放SO2 應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。燃燒過(guò)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(guò)程中，煤中的硫份間接地與脫硫劑反應(yīng)被固定下來(lái)，因?yàn)槊簹饣?lián)合循環(huán)不但費(fèi)用很高而且技術(shù)要求很高，所以當(dāng)前該系統(tǒng)的推廣將會(huì)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)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(jìn)了一步，在Ca/S為2時(shí)就可以達(dá)到85%~90%的脫硫效率，所以說(shuō)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一項(xiàng)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(yè)巖。由于當(dāng)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(huì)導(dǎo)致?tīng)t膛內(nèi)的氧化鎂的量很少，因此通常會(huì)不予考慮的。所以在燃燒過(guò)程中容易實(shí)現(xiàn)對(duì)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(yùn)行溫度、調(diào)整或降低過(guò)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(jì)及計(jì)算 不同工況下的燃燒計(jì)算 理論空氣量 ()三原子氣體體積 ()理論氮?dú)怏w積 ()理論水蒸氣體積 () 無(wú)脫硫工況下的煙氣體積計(jì)算過(guò)量空氣量 ()H2O體積 ()煙氣總體積 () 脫硫工況下計(jì)算SO2原始排放濃度 （） 計(jì)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?dú)怏w積 ()當(dāng)量理論氮?dú)怏w積 ()式中：——當(dāng)量理論氮?dú)怏w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(shí)SO2體積減少量 () 燃燒和脫硫時(shí)產(chǎn)生的RO2的當(dāng)量體積 ()式中： ——CO2和SO2的當(dāng)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(dāng)量理論水蒸氣體積（）式中 ： —— 當(dāng)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(shí)的底灰份額 ()未脫硫時(shí)的飛灰份額 ()脫硫工況時(shí)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(duì)1㎏燃料來(lái)說(shuō)，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。