热能动力工程专业毕业论文240T循环流化床锅炉设计+任务书+开题报告+外文翻译.doc

毕 业 设 计 任 务 书设计题目：240T/H循环流化床锅炉设计(义马烟煤)专 业： 热能动力工程 一、毕业设计的目的为了与经济发展相适应，我国发电设备的总装机容量也正以每年78的速度增长。截至2010年底,全国发电装机累计达到9.6亿千瓦，其中，水电2.1亿千瓦，火电7亿千瓦，核电1080万千瓦，风电3107万千瓦。燃煤电站锅炉是大气污染物的主要排放源，我国烟尘排放量的70%、SO2排放量的90%、氮氧化物排放量的67%都来自于燃煤。在我国，原煤占常规能源的84.7%。循环流化床（CFB）是国际上公认的商业化程度最好的洁净煤燃烧技术，已经在我国得到大力推广应用。采用高蒸汽参数的大型循环流化床技术不仅拥有环保、调峰、燃烧劣质煤等方面的优势，而且具有大幅提高发电效率、有效降低温室气体排放量等优点。本课题针对CFB锅炉技术，设计240t/hCFB锅炉，通过设计，掌握CFB锅炉技术发展及特点，训练CFB锅炉的设计技能和锅炉基本计算能力。通过设计，培养学生实地考察、查阅文献、收集资料的能力；锻炼学生综合运用所学专业知识的能力，从传热学到锅炉原理，把理论知识与工程设计相结合；提高学生运用资料综合分析的能力；提高制定合理的设计方案的能力；培养学生深入细致进行设计运算校核的能力，合理运用工具书的能力；同时通过绘图，训练工程师的基本功。二、毕业设计内容1. 阅读和收集中英文资料，翻译英文资料（4000字以上）。写开题报告。2. 主要设计内容：（1） 电厂锅炉现状。（2） CFB锅炉发电技术特点、研究状况、污染物排放的处理及发展前景。（3） CFB锅炉热力计算。（4） CFB锅炉受热面布置。（5） 热平衡计算。（6） 绘制CFB锅炉本体结构图、汽水流程图。3. 整理论文整理编写毕业设计说明书，格式要符合学校文件的规定。毕业设计书的组成：A、封面；B、毕业设计任务书；开题报告；C、中英文摘要；D、目录；E、正文；F、参考文献；G、附录。4.答辩总结自己的设计成果，准备答辩。学生在规定时间内清楚陈述自己毕业设计的主要内容和工作，并在规定时间内回答毕业设计内容和相关专业知识的提问。三、重点研究问题1CFB锅炉发电技术特点、研究状况、污染物排放的处理。2CFB锅炉热力计算原理、程序、方法及受热面布置。四、主要技术指标或主要设计参数1燃煤特性项 目符号单位燃煤元素分析收到基碳%Car49.60收到基氢%Har3.2收到基氧%Oar11.6收到基氮%Nar0.7收到基硫分%St,ar1.3工业分析收到基灰分%Aar16.6收到基水分%Mt17.0空气干燥基水分%Mad10.0干燥无灰基固定碳%Cdaf干燥无灰基挥发分%Vdaf41.0收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg196902锅炉主要参数锅炉主要参数：名 称单 位数值锅炉最大连续蒸发量(B-MCR)t/h240过热器出口蒸汽压力MPa(g)9.8过热器出口蒸汽温度540预热热份额%18.8汽化热份额%51.7给水温度2153性能要求（1）最大蒸发量240 t/h；（2）锅炉燃烧效率95%；锅炉热效率85%。4石灰石石灰石序号名称符号数值单位1石灰石CaCO3含量caco397.32%2石灰石MgCO3含量Mgco30%3石灰石水分Md0.8%4石灰石灰分Ad1.88%五、设计成果要求（一）提交的成果：1毕业设计说明书一份。2 CAD图纸一套。3刻录光盘一张。（二）要求：1. 论文或说明书的电子版和打印文档各一份，要求语句通顺，无错别字，排版规范。毕业设计说明书字数不少于2万字。设计计算书应包括：热力计算过程，结果汇总。结论：对所做的设计计算过程及结果进行分析，并对应用前景进行综述。2. 绘图要求计算机绘图，要提交一份所使用工具本身要求的格式的文件一份、保存成jpeg或gif格式的文件一份，打印图一套。3. 提交的电子文档命名要求：每人的电子文档要求存在以个人的“名字学号”命名的文件夹内，文件夹内应包含word文档、“相关设计图”文件夹和转换成jpeg或Gif格式后的文件夹和相关说明。Word文档的命名采用设计的题目。“相关设计图”文件夹内每张图的命名要反映图的具体内容，用具体的系统名称或设备名称命名。转换格式后的文件夹命名为“转换后图形”。相关说明可用记事本填写，内容应包含所提交的设计结果内容说明。4.提交电子文档,发送六、设计进度1 12周，收集资料，写开题报告；2 59周，热力计算；3 1011周，绘图；4 1213周，编写设计说明书；5 14周，打印说明书及图纸，制作幻灯片，答辩。七、 主要参考书目1 刘焕彩流化床锅炉原理与设计武汉：华中理工大学出版社，1988.2 刘德昌，阎维平合编流化床燃烧技术水利电力出版社，1995.3 李加护锅炉课程设计中国电力出版社，2007.4 刘柏谦. 国产75t/h循环流化床锅炉的现状与发展J. 锅炉技术，2000.5 蒋敏华，肖平. 大型循环流化床锅炉技术. 中国电力出版社，2009.6 芩可法，倪明江等. 循环流化床锅炉理论设计与运行. 北京：中国电力出版社，1997.7 车得福，庄正宁，李军，王栋. 锅炉. 西安：西安交通大学出版社，2010.8 朱国桢,徐洋. 循环流化床锅炉设计与计算. 北京：清华大学出版社，2004.9 周强泰，周克毅，冷伟，钟辉. 锅炉原理. 北京：中国电力出版社，2009.10 冯俊凯，岳光溪，吕俊复. 循环流化床锅炉. 北京：中国电力出版社，2005.11 赵翔，任有中. 锅炉课程设计. 北京：水利电力出版社，1996. 大学本科生毕业设计开题报告 姓名学号专业热能与动力工程(火力发电方向)设计题目 240T/H循环流化床锅炉设计(义马烟煤)主要内容一、 流化床锅炉简介及现状流化床炉工作时，床层上的固体燃料处于上、下翻腾的状态（即流化状态），也称沸腾炉。炉子底部有一多孔布风板，是由多孔板与每个孔连接的风帽构成的不漏煤结构，孔板上保持一床料层。部分空气由孔板下方的风室通过布风板高速穿过床料层，使床层的燃料均匀流化。另一部分空气由床层上方送去炉内，使燃料颗粒在炉膛空间进一步燃烧。进入流化床的燃料颗粒不宜过大，最大颗径不超过1520mm，否则所需流化风速过高，会将大量颗粒从床层扬起并带出炉膛。为提高燃料的燃烧率和减轻锅炉的对流受热面的磨损，在炉膛出口设有气固两相分离器，未燃尽的较粗固体颗粒被分离并收集起来，通过回料装置送回炉膛继续燃烧。流化床锅炉发展20年来，已经进入火力发电厂的门槛。在我国135MW以下容量的火电机组中有一定数量得循环流化床锅炉，也有300MW容量等级的实验循环流化床锅炉再建。循环流化床锅炉脱硫装置简单，低温燃烧产生的有害NO和NO2气体较少，但会产生另一种有害气体，即消耗大气同温层臭氧的温室气体N2O。循环流化床锅炉仍然存在诸多阻碍其在发电厂中发展的问题。首先是运行安全可靠性较低，尤其是炉内粗颗粒与高气流速度相结合带来的相关部件的磨损相当严重，炉内排渣顺畅性和冷砸器运行可靠差。其次是运行经济性较差，主要表现在锅炉效率较低和厂用电率较高。再次，锅炉调节性能也不尽如意。二、 采取的主要技术路线或方法通过一周的搜集及整理资料，我对循环流化床锅炉的设计与计算有了更深入全面的认识后，现初步拟定设计及计算步骤如下：1燃烧脱硫的计算1）首先进行煤质分析：根据任务书所给设计煤种的各项数据进行煤质的分析校核，判别出煤种，并将收到基低位发热量的计算值与测量值进行比较，看煤质分析是否合理；2）对无脱硫工况时的燃烧过程进行分析，计算出理论空气量，三原子气体体积及理论氮气、水蒸气体积，并在此基础上得出该工况下的烟气总体积，并制作出燃烧产物的平均特性表与焓温表，便于后面对受热面的设计计算；3）进行脱硫工况物质平衡与热平衡分析，确定出脱硫效率与钙硫比的大小，并根据燃烧和脱硫的化学反应式计算出脱硫过程中的可支配热量、所需的理论空气量以及产生的烟气体积，与无脱硫工况下的计算值进行比较，然后利用灰平衡及灰循环倍率的计算进一步分析出循环倍率与飞灰份额、分离器效率的关系。2结构及其传热系数的设计1）炉膛内受热面积的计算：炉膛的受热面主要包括膜式水冷壁、汽冷屏，根据二者工作条件的不同，适当选取管材及管子规格，初步布置出所需受热面的大小，并在此基础选取合适的参数计算，分别计算出水冷壁和汽冷屏的传热系数。待热力计算完成后，再进行校核。2）尾部受热面的结构布置：根据工质进出口温度查焓温表，得出焓值变化，利用工质侧或烟气侧热平衡计算方法预先计算若平衡传热量，并根据传热量及尾部烟道的大小合理地布置受热面的，选择恰当的管束布置方式。3）汽冷旋风分离器的结构设计：根据烟气速度的推荐值确定分离器各进出口烟道、筒体、导涡管及竖管的尺寸大小、4）炉膛风室压力的计算：首先可根据床料高度及其堆积密度确定炉膛配风装置上的压力，然后由一、二次风比布置风帽的结构尺寸及数量，求出炉膛配风装置上的阻力，二者之和即为所求炉膛风室压力。3热力计算1）燃料和脱硫剂消耗量的计算：首先确定锅炉机组的各项热损失，在热平衡的基础上计算锅炉的热效率、额定符合下所需要的燃料和脱硫剂的消耗量。2）炉膛热力计算：根据炉膛燃烧产物热平衡方程式和传热方程式确定锅炉受热面内工质的吸热量以及单位燃料向工质和循环灰传递的热量。3）受热面的热力计算：该部分包括对流过热器、省煤器以及空气预热器三部分，在设计过程中需查阅相关资料（如蒸汽特性表，烟气侧和蒸汽侧放热系数曲线图等），选择适当的参数通过综合计算确定出各受热面总的传热系数K以及对流辐射的吸热量，确定计算误差范围在2%以内，如不能满足，重新不止受热面进行计算。4校核看锅炉本体的结构设计是否合理，风机的选用是否恰当，并进行热力计算数据的修正以及排烟温度、热空气温度、热平衡计算误差的校核，校核后汇总热力计算结果。5绘制图纸包括锅炉本题结构图，工质流程系统图，采用CAD制图。三、提交的成果1毕业设计说明书一份。2 CAD图纸一套。3刻录光盘一张。四、时间安排1 12周，收集资料，写开题报告；2 59周，热力计算；3 1011周，绘图；4 1213周，编写设计说明书；5 14周，打印说明书及图纸，制作幻灯片，答辩。五、循环流化床锅炉未来发展方向能源综合利用是循环流化床锅炉今后发展的另一个重要方向,能源综合利用包含有三方面内容:其一是以CFB锅炉为平台对一些低级能源资源综合优化利用。目前在这方面做的 比较好已开发出针对于燃烧石油焦、污泥、生物质、垃圾废弃物等各种类型CFB锅炉并取得了成功经验；其二是循环流化床锅炉与其它能源或原材料加工系统整合从事能源高效利用,这是循环流化床锅炉技术今后应重点发展的一个方向。目前以循环流化床锅炉技术为基础的IGCC系统、PCFBC系统均已开发成功并已产业化，今后应朝着大型化和优化运行方向发展； 其三是CFB锅炉燃烧后产生的灰渣综合利用。 这是CFB锅炉今后发展中尚待解决的一个难点问题。循环流化床锅炉运行中由于采用了炉内添加石灰石脱硫技术，这样不但增加了它的灰渣数量而且也使它的灰渣与普通煤粉炉产生的灰渣在形态、粒度、化学性质等有很多不同之处，以至于很难用常规的灰渣利用方式对其进行处理。开发研究适合CFB锅炉脱硫灰渣的处理方式和利用途径已成为目前国内外关于循环流化床锅炉未来发展的一个研究热点。 鉴于锅炉产生的灰渣数量巨大，人们希望能够寻找某种在燃烧时就改变灰渣性质的工艺,以便从源头上杜绝灰渣的产生。 指导老师意见同 意签名： 年 月 日八、 参考文献1 刘焕彩流化床锅炉原理与设计武汉：华中理工大学出版社，1988.2 刘德昌，阎维平合编流化床燃烧技术水利电力出版社，1995.3 李加护锅炉课程设计中国电力出版社，2007.4 刘柏谦. 国产75t/h循环流化床锅炉的现状与发展J. 锅炉技术，2000.5 蒋敏华，肖平. 大型循环流化床锅炉技术. 中国电力出版社，2009.6 芩可法，倪明江等. 循环流化床锅炉理论设计与运行. 北京：中国电力出版社，1997.7 车得福，庄正宁，李军，王栋. 锅炉. 西安：西安交通大学出版社，2010.8 朱国桢,徐洋. 循环流化床锅炉设计与计算. 北京：清华大学出版社，2004.9 周强泰，周克毅，冷伟，钟辉. 锅炉原理. 北京：中国电力出版社，2009.10 冯俊凯，岳光溪，吕俊复. 循环流化床锅炉. 北京：中国电力出版社，2005.11 赵翔，任有中. 锅炉课程设计. 北京：水利电力出版社，1996.12芮新红，朱皑强.循环流化床锅炉设备及系统.中国电力出版社附录五 锅炉本体结构图（CAD制图）附录六 工质流程图（CAD制图）目 录目录1摘 要1Abstract2第一章概述31.1循环流化床锅炉的原理31.2循环流化床特点41.2.1循环流化床优点41.2.2循环流化床缺点5第二章 燃料与脱硫剂62.1 燃料62.2 脱硫剂6第三章 脱硫与排烟有害物质的形成73.1循环流化床锅炉在环保上的必要性73.2影响循环流化床锅炉SO2的排放控制73.2 影响脱硫效率的一些主要因素83.3 无脱硫工况燃烧计算93.3.1无脱硫工况下燃烧计算93.3.2无脱硫工况下烟气体积计算9第四章 物料循环倍率104.1循环灰量104.2物料循环倍率的选择10第五章 脱硫工况计算125.1燃烧和脱硫化学反应式125.2脱硫计算12第六章 锅炉燃烧产物热平衡176.1脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响176.1.1脱硫对入炉可支配热量的影响176.1.2脱硫对q4的影响176.1.3脱硫对q2的影响186.1.4脱硫对q6的影响186.2锅炉热平衡计算18第七章 传热系数计算217.1炉膛膜式水冷壁传热系数计算217.2炉膛汽冷屛传热系数计算22第八章 锅炉结构设计248.1炉膛设计248.1.1炉膛介绍248.1.2炉膛床温选择248.1.3炉膛高度的选择258.2炉膛汽冷屛设计258.3汽冷旋风分离器设计268.4回料器的设计27第九章 热力计算299.1炉膛热力计算299.2汽冷旋风分离器热力计算31第十章 尾部受热面3410.1 过热器3410.2 省煤器3410.3 空气预热器36第十一章 计算结果3811.1 基本数据3811.1.1 设计煤种3911.1.2 石灰石3911.2 燃烧脱硫计算3911.2.1 无脱硫计算时的燃烧计算3911.2.2 无脱硫工况时的烟气体积计算4011.2.3 脱硫计算4011.2.4 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性4311.2.5 脱硫工况时燃烧产物焓温表4311.3 240t/h CFB 锅炉热力计算4511.3.1 锅炉设计参数45循环硫化床燃烧4511.3.2 锅炉热平衡及燃料燃烧方式和石灰石消耗量4511.3.3 炉膛膜式水冷壁传热系数4811.3.4 炉膛汽冷屏传热系数计算5011.4 结构计算5211.4.1 炉膛膜式水冷壁计算受热面积：5211.4.2 炉膛汽冷屏计算受热面积5311.4.3 炉膛汽冷旋风分离器计算受热面积5411.5 热力计算5511.5.1 炉膛热力计算5511.5.2 汽冷旋风分离器热力计算58第十二章 烟道计算61121高温过热器计算6112.1.2高温过热器结构计算6112.1.2高温过热器传热计算6212.2低温过热器计算6412.2.1 低温过热器结构计算6412.2.2低温过热器传热计算6512.3省煤器设计及传热计6712.3.1省煤器结构计算6712.3.2 省煤器传热计算6812.4空气预热器设计计算7012.4.1空气预热器结构计算7012.4.2空气预热器传热计算7112.5 锅炉热平衡计算误差校核75热力计算结果汇总表76第十三章 总结77参考文献78致谢79附录80附录一 外文文献80附录二 翻译91附录三 毕业设计任务书97附录四 开题报告102附录五 锅炉本体结构图（CAD制图）106附录六 工质流程图（CAD制图）106摘 要我国在上世纪80年代初期开始研究开发循环流化床燃烧技术,鉴于CFB锅炉的优点和我国环境排放标准的日益严格,极大地推动了循环流化床燃烧技术的推广和发展。本文主要对240T/H循环流化床锅炉的设计过程进行了阐述。本设计进行了循环流化床锅炉燃烧脱硫计算、锅炉热平衡及燃料和石灰石消耗量计算、炉膛膜式水冷壁传热系数计算、炉膛汽冷屏传热系数计算、炉膛结构计算、炉膛热力计算、汽冷旋风分离器热力计算、回料器的结构计算、对流受热面 (高温过热器，低温过热器，省煤器，空气预热器的热力计算)的设计计算、锅炉热平衡计算误差校核。本锅炉采用热风送粉系统，一次风部分直接进入炉膛风室，部分携带、输送、干燥、加热煤粉。创新的利用了燃尽风技术：在主燃烧区供入一部分燃烧空气量，进行低氧富燃料燃烧；其余的空气从炉内主燃烧区上方加入，以便于完全燃烧。本次设计的锅炉效率为91.82%，脱硫效率为76.71%。从计算结果知，该锅炉的设计合理，效率较高，可供工程实际参考。本论文附锅炉本体图，工质流程图各一张。关键词:循环流化床锅炉；锅炉设计；热力计算 AbstractIn the early 1980s, China began to research and develop the circulating fluidized bed(CFB) combustion technology. Given the advantages of CFB boilers as well as our environmental emissions standards increasingly strict year by year, great impetus has to the circulating fluidized bed combustion technology.This essay elaborates the design process of 240T/H circulating fluidized bed boiler. In this design, I made a calculation of the desulfurization condition, the balance of heat and fuel and limestone mode of the cold water, the heat transfer of the calculating, the heat transfer of the calculating, structural calculations, the cyclone heat and the drag the smoke the chamber pressure to calculate and design calculations, convection design calculations (high fever, at a heat exchanger, save coal, the warm air of heat and hot) the calculations. The boiler adopts hot air feeding system, primary air directly into the furnace chamber, some carrying, conveying, drying, heating coal. Innovative use of over-fire Technology: feeding part of the combustion air volume in the main combustion zone, hypoxic fuel rich combustion; the rest of the air from the furnace main combustion zone above to join, in order to complete combustion.The efficiency of the boiler is 91.82 % and the desulfurization efficiency is 76.71%. It can be seen from the calculating result that the entire design is rational and efficient, which indicates that the design can be provided as reference of actual engineering design. Drawings of the boiler ,cyclone and the flow process of refrigerant are attached in the end of the essay. Key words circulating fluidized bed; design of boiler; thermodynamic calculation 3概 述现代社会离不开电。电能是最清洁的能源，使用方法简单，调节方便，容易转换。电力工业的发展水平实际上是农业发展、人民生活水平和科技与国防现代化的重要标志。产生电能的方法很多，如水利发电，核能发电，火力发电，太阳能、风能和地热能等发电。当前电力主要由火力发电厂、水利发电厂和核能发电厂产生。在我国，火力发电是生产电力的主要方式。按照煤粉的燃烧方式，锅炉可分为层燃炉、流化床炉、旋风炉和室燃炉。本文是240t/h 循环流化床锅炉的设计。1.1循环流化床锅炉的原理流化床工作时，床层上的固体燃料处于上、下翻腾的状态（即流化状态），炉子底部有一多孔布风板，是由多孔板与每个孔连接的风帽构成的不漏煤结构，孔板上保持一床料层。部分空气由孔板下方的风室通过布风板高速穿过床料层，使床层内的燃料均匀流化。另一部分空气由床层上方送入炉内，使燃料颗粒在炉膛空间进一步燃烧。进入流化床的燃料粒度不宜过大，最大粒径不超过1520mm，否则所需要流化风速过高，会将大量颗粒从床层扬起并带出炉膛。为提高燃料的燃烧率和减轻锅炉的对流受热面的磨损，在炉膛出口设有气固两相分离设备，并燃尽的较粗固体颗粒被分离并收集，通过回料装置送回炉膛继续燃烧。循环流化床锅炉可分为两个部分，第一部分由炉膛，旋风分离器，固体物料再循环设备等组成，上述部分形成了一个固体物料循环回路。第二部分为对流烟道，布置有过热器，省煤器和空气预热热器等。典型循环流化床锅炉燃烧系统，燃烧所需的一、二次风分别从炉膛的底部和炉膛侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置水冷壁，用于吸收燃料所产生的部分热量，由气流带出炉膛的固体物料在气、固体分离装置中被收集并通过返料装置返回炉膛再燃烧循环。1.2循环流化床特点1.2.1循环流化床优点1. 燃料适应性广，这是循环流化床锅炉的重要优点。循环流化床锅炉既可燃烧优质煤，也可燃烧劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高硫高灰煤、高水分煤、煤泥，以及油页岩、泥煤、炉渣、树皮、垃圾等。它的这一优点，对充分利用劣质燃料具有总大意义。2. 燃烧效率高。国外循环流化床锅炉的 燃烧效率一般高达99%。我国自行设计的循环流化床锅炉燃烧效率髙达95%-99%。该锅炉燃烧效率的主要原因是燃料燃尽率高。运行锅炉的实例数据表明，燃烧优质煤时，燃烧效率与煤粉炉相当，燃烧劣质煤是，循环流化床锅炉的燃烧率比煤粉炉约高5%。3. 燃烧污染排放量低。向循环流化床内直接加入石灰石，白云石等脱硫剂，可以脱去燃料燃烧生成的SO2。根据燃料中所含的硫分大小确定加入脱硫剂量，可使循环流化床锅炉达到90%的脱硫效率。循环硫化床锅炉NOx的生成量仅有煤粉炉的1/4-1/3。标准状态下NOx的排量可以控制在300mg/m3以下。因此循环流化床是一种经济、有效、低污染的燃烧技术。与煤粉炉加脱硫装置相比，循环流化床锅炉的投资可降低。4. 燃烧强度高，炉膛截面积小。 炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点，其截面热负荷约为3.54.5MW/m2，接近或高于煤粉炉。同样热负荷下煤粉锅炉需要的炉膛截面积要比循环流化床锅炉大23倍。 5. 负荷调节范围大，负荷调节快。当负荷变化时，只需调节给煤量、空气量和物料循环量，即可调节负荷，不必像煤粉锅炉那样，低负荷时要用油助燃，维持稳定燃烧。一般而言，循环流化床锅炉的负荷调节比可达(34)：1。负荷调节速率也很快，一般可达每分钟4%。 6. 易于实现灰渣综合利用。循环流化床燃烧过程属于低温燃烧，同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣含炭量低(含炭量小于1%)，属于低温烧透，易于实现灰渣的综合利用，如作为水泥掺和料或做建筑材料。同时低温烧透也有利于灰渣中稀有金属的提取。 7. 床内不布置埋管受热面。循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面，因而不存在鼓泡流化床锅炉的埋管受热面易磨损的问题。此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉、结焦处理时间短，可以长时间压火。 8. 燃料预处理系统简单。循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化。 9. 给煤点少。循环流化床锅炉的炉膛截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少。既有利于燃烧，也简化了给煤系统。1.2.2循环流化床缺点 循环流化床锅炉发展20年来，也暴露出来一些弊端，比如：低温燃烧产生的有害气体NO和NO2气体较少，但会产生另一种有害气体，即消耗大气同温层臭氧的温室气体N2O；运行安全可靠性较低，尤其是炉内粗颗粒与高气流速度带来的相关部件的磨损相当严重，炉内排渣顺畅性和冷渣器运行可靠性差；锅炉调节性能也不尽人意。第二章 燃料与脱硫剂2.1 燃料在我国，高灰分劣质燃料、低挥发分烟煤、低灰熔点易结渣煤约占发电煤的25%以上，CFB锅炉则是高效、环保、经济地利用这些燃料的合理选择。除了主燃料外，循环流化床锅炉还需用启动燃料，如气体燃料（天然气、城市煤气或丙烷）、油（重油或轻油）或煤粉等。启动燃料主要用于加热床料，在完成锅炉启动运行后，还可以作备用或辅助燃料，一旦主燃料临时短缺，仍可使锅炉带一定的负荷。本设计用的是收到基挥发分41%，收到基灰分16.6%的义马烟煤。2.1.1给煤粒度 CFB锅炉炉内物料颗粒不仅构成十分复杂，包括床料、未燃尽燃料、燃烧灰渣产物、脱硫剂和脱硫产物等，而且这些颗粒的粒径分布十分广泛，从几微米到数十微米不等。不同理化特性和粒径的颗粒，其流动特性和化学反映特性等都有较大的差别。 若给煤太细，对于小于d99的煤（灰）粒，分离器就不能捕集，同时减少了煤粒在炉膛内停留的时间，使其燃烧不完全，尤其在燃烧反映性能差的煤时，更是如此。且飞灰量大，易造成尾部受热面磨损及增加除尘器负荷 若煤粒太粗，易造成炉膛底部沉积，必须加大底灰排放，以免炉膛底部发生结焦，威胁锅炉安全运行。在排放底灰时，会有不少循环灰从炉膛中排出，影响循环流化床锅炉性能。2.2 脱硫剂降低大气污染物的排放，日益成为全社会普遍关注的问题。作为气体污染物排放的主要来源之一，燃煤电厂污染物的排放控制，成为政府与社会日益关注的重点。脱硫剂一般指脱除燃料中游离的硫或硫化合物的药剂，各种碱性化合物都可以作为脱硫剂。一般多采用廉价的石灰、石灰石和用石灰石药剂配制的碱性溶液。脱硫剂能吸收烟气中大部分的二氧化硫将其固定在燃料渣中。本设计采用廉价的石灰石作为脱硫剂，其中石灰石中CaCO3 含量为97.32%。第三章 脱硫与排烟有害物质的形成3.1循环流化床锅炉在环保上的必要性 二氧化硫、氮氧化物和温室气体是影响人类生态环境和生活空间的几种主要排放物，而燃煤电厂是上述污染物的主要来源之一。降低大气污染物的排放已日益成为全社会普遍关注的问题。作为能源生产和利用的大国，能源结构决定了中国的能源利用必须以煤为主。因此控制燃煤电厂污染物的排放，成为政府与社会日益关注的重要问题。 各国也纷纷制定了相应的越来越严格的法案，以限制二氧化硫的排放，对燃煤电厂烟气的排放进行控制消耗大量资金，因此采用一种投资省、方法简单而又能满足排放要求的燃煤电厂污染物排放物控制方法非常重要。循环流化床锅炉正是因为控制污染物排放方面的独有特点而对中国非常适用。3.2影响循环流化床锅炉SO2的排放控制不同的煤种，其含硫量差异很大，一般都在0.1%10%之间，并以三种形式存在于煤中，即黄铁矿硫、有机硫和硫酸盐硫。其中黄铁矿硫和有机硫在煤粉中SO2生成的主要来源。本设计采用收到基硫分为1.3%的义马煤粉。（1） 二氧化硫的生成。煤粉给入循环流化床后，其中的硫分（黄铁矿硫和有机硫）首先被氧化生成二氧化硫，其反映为S+O2=SO2+296 kJ/mol 由于燃煤矿物质中含有CaO而具有自脱硫能力，能脱去部分的SO2,即 CaO+SO2+1/2O2=CaSO4+486 kJ/mol 部分SO2还会反应生成SO3，即 SO2+1/2O2= SO3但是，由于SO3的生成在高温、高压下进行得更加活跃，一般情况下，在循环流化床中，由于反应温度较低（8500C左右），SO3生成反应的反应速率很低，只有很少部分的SO2转化成SO3。SO3和SO2如果不经过处理直接排入大气，与空气的水蒸气反映，就会形成酸雨。（2） 二氧化硫的固定。所谓二氧化硫的固定，只指将SO2由气态转入固态化合物中，从而达到脱除SO2的目的。本设计采用向炉内添加石灰石颗粒的方法来脱除SO2。石灰石加入到炉内后，首先发生煅烧反应，即CaCO3 = Ca O  +  CO2   183KJ/mol生成的CaO 进一步与SO2反应，生成相对惰性和稳定的CaSO4固体，即CaO +  SO2+1/2 O2  = CaSO4 （3） 石灰石的有效利用。Ca/S摩尔比是影响脱硫效率的首要因素，脱硫效率在Ca/S低于2.5时增加很快，而继续增大Ca/S比或脱硫剂量时，脱硫效率增加得较少。循环流化床运行时Ca/S摩尔比一般在1.52.5之间。3.2 影响脱硫效率的一些主要因素（1） 脱硫剂的反应活性。脱硫剂的反应活性即指脱硫剂与二氧化硫进行表面化学反应的难易程度。不同产地的石灰石在反应活性上差异很大。所以选择时应该尽可能选取高反映活性的石灰石，以降低Ca/S摩尔比。（2） 床温。床温的影响主要在于改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫率和脱硫剂利用率。床温在900左右达到最高的脱硫效率。（3） 气相停留时间及炉膛高度。SO2在炉内的停留时间越长，与脱硫剂的接触时间越长，以利于SO2的脱除。一般循环流化床内脱硫反应主要发生在炉膛内二次风以上的区域。随气体停留时间的延长，Ca/S摩尔比下降的很快。在实际的循环流化床锅炉炉膛内，气体停留时间已经相当长（5s左右），继续提高炉膛高度对脱硫效果的改善作用很小。（4） 固体的停留时间、石灰石粒度及旋风分离器的效率。由于脱硫剂的硫酸盐化速度较慢，固体物料在循环流化床循环系统中停留时间对烟气脱硫效率影响极大，停留时间越长，转化为CaSO4的程度越大，但存在一个最大硫酸盐化程度。固体颗粒的停留时间与固体颗粒的粒径及旋风分离器的分离性能密切相关。正如前面燃烧部分所谈到的，颗粒越细，则表面积越大，脱硫剂的可利用率越高。但如果太细，以至超过了分离器的分离粒径，则脱硫剂的利用会因停留时间太短而降低。因此脱硫剂粒径的选择应在保证能被分离器分离的条件下尽可能细。循环流化床锅炉中，一般采用粒径为100300微米的脱硫剂，循环流化床实际运行显示，在Ca/S为1.52.5时，能够保证脱硫效率在90%以上，可将SO2排放浓度有效控制在100300mg/m3的范围内。3.3 无脱硫工况燃烧计算3.3.1无脱硫工况下燃烧计算 理论空气量 （3-1)三原子气体体积 (3-2)理论氮气体积 (3-3)理论水蒸气体积 (3-4)3.3.2无脱硫工况下烟气体积计算过量空气量 (3-5) H2O体积 (3-6)烟气总体积 （3-7）第四章 物料循环倍率灰平衡是进行锅炉机组热力计算的