【正文】 由于基本上使用的是低效除塵器，噸煤排放煙塵是國家電廠的5~10倍，其排放量占到電廠總排放量的65%。在水泥生產(chǎn)排塵中，地方水泥廠排塵占到80%，成為工業(yè)12塵的主要排放源。鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)污染物排放已成為我國環(huán)境污染的重要因素。大氣中細(xì)顆粒物（直徑小于10微米）和超細(xì)顆粒物（）對(duì)人體健康最為有害，它們主要來自工業(yè)鍋爐和家庭煤爐所排放的煙塵。工業(yè)鍋爐燃煤占我國煤炭消耗量的33％，由于其燃燒效率低，加之低煙囪排放，它們?cè)诮孛娲髿馕廴局兴挤蓊~超過其在燃煤使用量中所占份額。在2004年4月15日舉行的“21世紀(jì)煤炭高層論壇”上，有關(guān)專家指出，21世紀(jì)煤炭仍將是我國的主要能源，煤炭工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的重要地位不會(huì)改變。 循環(huán)流化床鍋爐簡介 循環(huán)流化床流態(tài)化床料特點(diǎn)（1）床表面總保持水平，相當(dāng)于一個(gè)高溫蓄熱池。（3）床內(nèi)顆?；旌狭己?，加熱床層時(shí)，床層溫度基本均勻。 傳熱過程循環(huán)流化床由于爐膛內(nèi)部有高濃度的物料循環(huán)，傳熱狀況與煤粉爐不同。循環(huán)流化床固體顆粒之間的頻繁碰撞加強(qiáng)了傳熱，氣體與固體以及固體顆粒間的傳熱系數(shù)很大，使得爐膛溫度表現(xiàn)出相當(dāng)程度的均一性。在爐膛上部的懸浮段朝向壁面的傳熱包括氣體的對(duì)流換熱，同體顆粒的導(dǎo)熱和氣固流體對(duì)受熱面的輻射換熱等形式。循環(huán)流化床的運(yùn)行風(fēng)速是一個(gè)重要參數(shù)，一般為4m/s～5m/s，風(fēng)速提高會(huì)使?fàn)t子更緊湊，截面熱負(fù)荷相應(yīng)增大，但風(fēng)速過高不僅使磨損加大，而且鍋爐造價(jià)增加，風(fēng)機(jī)功率，廠用電也增加。（3）顆粒濃度：顆粒濃度越高，相互間碰撞機(jī)會(huì)也越多，傳熱條件好。（4）循環(huán)倍率：循環(huán)倍率是反映爐內(nèi)顆粒濃度的重要參數(shù)，是指返送回爐膛的物料量與燃料量及脫硫劑量之比。同時(shí)燃燒效率隨循環(huán)倍率的增加而增加，但提高循環(huán)倍率的同時(shí)增加了風(fēng)機(jī)電耗，從燃燒效率和動(dòng)力消耗綜合考慮，增加循環(huán)倍率并不總是經(jīng)濟(jì)的。又由于循環(huán)流化床特殊流動(dòng)動(dòng)力特性，質(zhì)量和動(dòng)量交換非常充分，為新加入燃料預(yù)熱著火創(chuàng)造十分有利的條件。循環(huán)流化床煤燃燒效率達(dá)97﹪～99﹪，低溫?zé)傅奶匦允古懦龅臓t渣和循環(huán)灰?guī)缀鯚o含碳的成分，﹪,比我國目前工業(yè)鍋爐50﹪～60﹪的平均熱效率高很多。這使循環(huán)流化床爐膛截面積和容積可小于同容量的鏈條爐、煤粉爐。（3）污染物排放少可利用石灰石等脫硫劑進(jìn)行爐內(nèi)高效脫硫是循環(huán)流化床突出優(yōu)點(diǎn)。（4）鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)循環(huán)流化床的負(fù)荷可以很低。（5）燃料制備系統(tǒng)簡單循環(huán)流化床無需煤粉爐復(fù)雜制粉系統(tǒng)，只需簡單的干燥及破碎裝置即可。（2）對(duì)固體顆粒分離設(shè)備的效率、耐高溫和耐磨性能要求較高，尤其燃用高灰燃料時(shí)分離器磨損問題尚待解決。（4）鍋爐受熱面磨損嚴(yán)重，因此，不得不犧牲流化床傳熱強(qiáng)烈的優(yōu)勢(shì)，鍋爐整體的金屬耗量并不比同容量的煤粉爐少。（5）燃燒控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，鍋爐的運(yùn)行與常規(guī)煤粉爐有較大的不同，還未達(dá)到與常規(guī)煤粉爐相當(dāng)?shù)倪\(yùn)行和控制水平。（6），通常在高溫火焰下被破壞，而流化床燃燒的低溫度水平有利于其形成，尤其在燃用煙煤時(shí)發(fā)生最高，如何解決這一問題亟待研究。這一切都成為推動(dòng)流化床技術(shù)發(fā)展的源源動(dòng)力，使得流化床技術(shù)在幾十年間得到了飛速的發(fā)展。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的10t/h循環(huán)流化床鍋爐屬于小型工業(yè)鍋爐，在國內(nèi)應(yīng)用的比較少，主要是由于10t/h的鍋爐應(yīng)用流化床技術(shù)不容易實(shí)現(xiàn)。第2章 鍋爐設(shè)計(jì)方案 鍋爐參數(shù) 鍋爐工作參數(shù)要求1）鍋爐蒸發(fā)量：10t/h2）工作壓力： 3）蒸汽溫度： ℃4）給水溫度： 105℃5）排煙溫度： 小于170℃ 煤種參數(shù)褐煤 ： =12280kj/kg Car=% Har=% Oar=% Nar=% Sar=% Aar=% Mar=% Vdaf=% 鍋爐的總體結(jié)構(gòu)方案本次設(shè)計(jì)的10t/h的循環(huán)流化床蒸汽鍋爐采用單鍋筒橫向布置，為自然循環(huán)鍋爐。深度為2000mm。在前墻密相區(qū)出口處給煤，另外，為了更好的組織燃燒，在稀相區(qū)入口處布置二次風(fēng)，這樣既可以提高燃燒效率，又可以降低Nox的排放。在出口到分離器留有一定的距離，并且出口截面積逐漸縮小使煙氣更好的形成旋轉(zhuǎn)，并且更容易進(jìn)入從切向進(jìn)入分離器，達(dá)到分離的效果。 爐膛結(jié)構(gòu)及其中受熱面的布置2m的方形結(jié)構(gòu)，爐頂標(biāo)高為8m，爐膛分為密相區(qū)和稀相區(qū)，爐膛出口不布置折焰角。為了減少爐膛密相區(qū)內(nèi)受熱面的磨損，在密相區(qū)內(nèi)不布置受熱面。直接從爐頂引出。旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，因?yàn)殄仩t寬度已定，故可以計(jì)算出旋風(fēng)分離器的外徑為1140mm，內(nèi)徑為900 mm，分離器的排煙管直徑為600 mm，分離器煙氣入口處的高度為1200 mm。的夾角。分離器返料口為密相區(qū)出口。煙道內(nèi)的爐墻與爐膛內(nèi)的爐墻結(jié)構(gòu)相同，前墻和后墻的保溫層與耐火層之間的間隙變?yōu)?0mm。鑄鐵省煤器的缺點(diǎn)是：體積大，重量大，價(jià)格貴，而且因?yàn)檫B接的法蘭多，容易發(fā)生漏水現(xiàn)象，同時(shí)又較易堵灰，因此不常用。與鑄鐵式相比，鋼管式的優(yōu)點(diǎn)是：體積小，重量輕，價(jià)格低廉。其中鋼管的內(nèi)徑為42mm，橫向截距為90mm，縱向截距為80mm。在各蛇行管進(jìn)口端口和出口端口，分別連接到進(jìn)口集箱和出口集箱。給水的引出和引入是由沿集箱長度均勻錯(cuò)列布置的管子來實(shí)現(xiàn)，管子和集箱采用焊接連接。鑄鐵省煤器采用管長為2m，內(nèi)徑為60mm的標(biāo)準(zhǔn)件，橫向布置6排，縱向布置12列。 鍋筒、集箱以及管道的結(jié)構(gòu)鍋爐采用單鍋筒橫向布置，鍋筒內(nèi)徑為1400mm，壁厚為20mm。前墻與后墻只布置下集箱，兩側(cè)墻布置上、下集箱。由于鋼管省煤器采用兩個(gè)流程。鍋筒下降管以及蒸汽引出管采用外徑為133mm的管子。 布風(fēng)板的結(jié)構(gòu)布風(fēng)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理關(guān)系到流化床鍋爐是否可以穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在布風(fēng)板上布置179個(gè)風(fēng)帽，采用四邊形布置，每個(gè)風(fēng)帽上開6個(gè)小孔，每個(gè)小孔直徑為8mm，橫向孔間距為120mm，縱向孔間距為100mm。 給煤裝置以及二次風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)給煤裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)首先考慮若干燃料特性，如粒度分布、水分、揮發(fā)分。為確保流化床鍋爐連續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行，給煤系統(tǒng)必須運(yùn)行可靠，維修方便。使用床上拋煤機(jī)給煤方式米取代床下給煤，能將燃料拋撒到更大的床面面積上。在前墻布置有兩個(gè)給煤箱，通過播煤裝置，將煤均勻的布在布風(fēng)板上方，使燃料能更好的充分燃燒。 鍋爐的支撐以及樓梯的結(jié)構(gòu)鍋爐采用鋼架支撐，鋼架為兩塊槽鋼對(duì)接而成，為200200的結(jié)構(gòu)。樓梯的結(jié)構(gòu)應(yīng)該方便鍋爐的運(yùn)行、檢修等。為了方便操作，除爐頂和鍋筒處的樓梯平臺(tái)外，其他樓梯平臺(tái)均與人孔相對(duì)應(yīng)。由于這是第一次比較系統(tǒng)的做鍋爐設(shè)計(jì)，雖然參考了一些前人的經(jīng)驗(yàn)，但是還是會(huì)有很多考慮不周的地方，希望在以后的工作和學(xué)習(xí)過程中加強(qiáng)這方面的能力?！　　?　出口處的空氣過量系數(shù) α　　3　平均空氣過量系數(shù)αav　(α39。kJ/㎏按P=15　飽和蒸汽焓ikJ/㎏按P=16給水溫度tg℃給定 10517給水焓igMpa查表18排污率ρp%給定 519省煤器入口壓力Mpa給定 20鍋爐工作壓力PgtMpa給定 21鍋爐的輸出熱量Q1kJ/㎏D(iig)+ρpD(i39。由熱量守恒的：φBcal(QIpy+△αIlk)=Qin解得：Q＝12260 .859kj/kg取密相區(qū)的燃燒分額為δ＝Q=I(100－)/(100q4)+Qin(1δ)(100q3q4)/(100q4)+(1X) αIlk解得I=查焓溫表θ″=℃ 稀相區(qū)傳熱計(jì)算序號(hào)名 稱符號(hào)單位計(jì)算公式或來源數(shù) 值1假設(shè)稀相區(qū)出口煙溫℃假設(shè)8502出口煙氣焓IKJ/Kg查焓溫表3進(jìn)入稀相區(qū)的熱量QKJ/Kg4爐膛出口固體顆粒濃度ρKg/m3根據(jù)循環(huán)倍率值選取5固體顆粒濃度ρpKg/m322006稀相區(qū)空隙率ε7稀相區(qū)壁面的空隙率εwal8顆粒團(tuán)空隙率εem參照流化床臨界流化時(shí)固體顆粒空隙率的選取9固體顆粒分散相中固體顆粒百分比γ1010壁面覆蓋率系數(shù)ξ選取11顆粒團(tuán)壁面覆蓋率δem12稀相區(qū)煙氣平均溫度θav℃(+850)/213氣體的導(dǎo)熱系數(shù)λgW/（m℃）查表14顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)λpW/（m℃）查表15氣體密度ρgKg/m3查表16顆粒密度ρpKg/m3查表220017氣體比熱容Cgj/（Kg℃）查表1390．918顆粒比熱容Cpj/（Kg℃）查表965．4919平均粒徑m已知20煙氣的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)νgm2/s查表21密相區(qū)煙氣密度ρgKg/m3查表22阿基米德數(shù)Ar23床料的臨界流化速度Wcrm/s24顆粒團(tuán)有效導(dǎo)熱系數(shù)λemW/（m℃）25顆粒團(tuán)的比熱容Cemj/（Kg℃）26顆粒團(tuán)的密度ρemKg/m327邊壁區(qū)固體顆粒濃度ρwalKg/m328顆粒團(tuán)貼壁下滑長度Lemm29顆粒團(tuán)貼壁下滑速度Wemm/s選取30顆粒團(tuán)壁面停留時(shí)間tems31壁面與顆粒團(tuán)的有效傳熱系數(shù)KefW/(m℃)）32顆粒團(tuán)與壁面氣膜間傳熱系數(shù)KwalW/(m℃)33壁面與顆粒團(tuán)的對(duì)流傳熱系數(shù)KemW/(m℃)）34稀相區(qū)煙速Wgm/s35煙氣動(dòng)力粘度μg查表36雷諾數(shù)Re37固體顆粒終端速度Wtm/s38固體顆粒分散相密度ρdisKg/m339普郎特?cái)?shù)Pr查表40固體顆粒分散相對(duì)流傳熱系數(shù)KdisW/(m℃)41對(duì)流傳熱系數(shù)KconW/(m℃)42稀相區(qū)水冷壁溫度twal℃+3043水冷壁表面吸收率ewal選取44顆粒表面吸收率ep選取45系數(shù)B選取46稀相區(qū)吸收率47固體顆粒分散相輻射傳熱系數(shù)W/（m℃）48顆粒團(tuán)吸收率e49顆粒團(tuán)輻射傳熱系數(shù)KW/(m℃)50輻射傳熱系數(shù)KrW/(m℃)51稀相區(qū)傳熱系數(shù)W/(m℃)52稀相區(qū)水冷壁傳熱量KW53稀相區(qū)出口煙氣焓IKJ/Kg54稀相區(qū)出口煙氣溫度℃查焓溫表注：本表計(jì)算過程參考[1] 鋼管省煤器結(jié)構(gòu)序號(hào)名稱符號(hào)單位公式及計(jì)算結(jié)果1　管子規(guī)格dmm選取42δmm選取32　橫向排數(shù)(單數(shù)排)zd排選取93　橫向排數(shù)(雙數(shù)排)zs排zd184平均橫向排數(shù)z1排(zs+zd)/25并聯(lián)管數(shù)n根zs+zd176　縱向排數(shù)z2排選取487　橫向管子節(jié)距s1mm選取908　縱向管子節(jié)距s2mm選取809　橫向相對(duì)管距σ1\σ1=s1/d10　縱向相對(duì)管距σ2\σ2=s2/d11　管子彎曲半徑Rmms28012　煙道寬度am選取213　煙道深度bm(d