210T吨每小时循环流化床锅炉毕业设计.doc
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3、93.1.6循环倍率的影响93.1.7SO2在炉膛停留时间的影响93.1.8负荷变化的影响93.1.9给料方式的影响93.1.10其它因素的影响93.2 NOX的排放93.3 无脱硫工况燃烧计算103.3.1无脱硫工况下燃烧计算103.3.2无脱硫工况下烟气体积计算114物料循环倍率124.1物料循环对锅炉燃烧特性的影响124.1.1物料循环对炉内燃烧的影响124.1.2物料循环对热量分配的影响124.1.3物料循环与变负荷的关系124.1.4物料循环对脱硫、脱硝的影响124.2物料循环倍率的选择124.2.1燃料特性对循环倍率的影响134.2.2热风温度及回送物料温度对循环倍率的影响134.
4、2.3最佳循环倍率确定135脱硫工况计算145.1燃烧和脱硫化学反应式145.2脱硫计算146.燃烧产物热平衡196.1炉膛燃烧产物热平衡方程式196.2 燃烧产物热平衡计算196.2.1脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响196.2.2锅炉热平衡计算217传热系数计算237.1影响循环流化床传热的各种因素237.1.1气体物理性质的影响237.1.2固体颗粒物理特性的影响237.1.3流化风速的影响237.1.4床温对传热系数的影响237.1.5管壁温度的影响237.1.6固体颗粒浓度的影响247.1.7床层压力的影响247.2炉膛传热系数247.3汽冷屏传热系数248炉膛268.1炉膛结构设计
5、268.2炉膛热力计算279汽冷旋风分离器309.1旋风分离器的种类309.1.1汽冷式旋风分离器相比较其它形式的分离器的优点:309.1.2分离器结构设计319.2汽冷旋风分离器热力计算3110风烟系统3410.1风烟系统烟气阻力计算3410.1.1旋风分离器本体阻力计算3410.1.2炉膛风室压力3710.1.3炉膛配风装置阻力计算3811回料装置4011.1回料装置用途及分类4011.1.1回料装置要求及用途4011.1.2回料装置分类4011.2回料器结构计算4011.3回料器压力计算4112布风装置4312.1风帽4312.2布风板4313 计算结果汇总4413.1 基本数据4413
6、.1.1 设计煤种4413.1.2 石灰石4513.2 燃烧脱硫计算4513.2.1 无脱硫计算时的燃烧计算4513.2.2 无脱硫工况时的烟气体积计算4513.2.3 脱硫计算4613.2.4 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性4913.2.5 脱硫工况时燃烧产物焓温表5013.3 CFB锅炉热力计算5213.3.1 锅炉设计参数52循环硫化床燃烧5313.3.2 锅炉热平衡及燃料燃烧方式和石灰石消耗量5313.3.3 炉膛膜式水冷壁传热系数5513.3.4 炉膛汽冷屏传热系数计算5713.4 结构计算6013.4.1 炉膛膜式水冷壁计算受热面积:6013.4.2 炉膛汽冷屏计算受热面积6
7、213.4.3 炉膛汽冷旋风分离器计算受热面积6213.5 热力计算6313.5.1 炉膛热力计算6313.5.2 汽冷旋风分离器热力计算6713.6 旋风分离器烟气阻力计算7113.7 炉膛风室压力计算7913.7.2 炉膛配风装置阻力计算8013.8 回料器设计计算8213.8.1 结构尺寸计算8213.8.2 回料器风室压力计算8313.8.3 回料器配风装置阻力计算8414总结82致谢83主要参考文献84外文文献及翻译85华北水利水电学院本科生毕业设计(论文)开题报告115主要参考文献124 摘 要循环流化床燃烧技术是上个世纪80年代在锅炉上得到成功应用的一种清洁煤燃烧技术。由于它具有
8、高效,低污染且煤种适应性强等特点,在很多国家都受到了重视。我国自上世纪80年代开始发展循环流化床锅炉,目前该技术已相当成熟。本文主要对210T/H循环流化床锅炉的设计过程进行了阐述。设计中先进行了无脱硫工况及脱硫工况的燃料消耗量及烟气量计算,随后进行了脱硫计算、热力计算、结构计算和烟气阻力计算等,在热力计算中,利用相似原理,采用逐次逼近的方法,进行迭代计算,确定了炉膛,汽冷旋风分离器和回料器的尺寸。本锅炉燃用的是烟煤,挥发分较高,故炉膛内采用前后墙对冲燃烧,旋流燃烧器。炉膛底部采用水冷布风板,以支持静态床料和保证气流的分布均匀。本次设计的锅炉效率为90.64%,炉膛截面积52.878m2。从计
9、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,旋风分离器图,工质流程图各一张。关键词:循环流化床锅炉;脱硫;热力计算 Abstract The circulating fluidized bed (CFB) burning technology is a kind of clean coal burning technology which started from 1980s.For its high efficient, the low pollution and strong suitability for many coals,many countries
10、 have paid attention to the development of CFBB. Our country started the study of CFBB since 1980s .Now, the technology is mature. This essay elaborates the design process of 210T/H circulating fluidized bed boiler. In this design,I made a calculation of the without desulfurization condition, the st
11、atus of desulfurization of fuel consumption and combustion flue gas.Then, I carried out the desulfurization calculation, thermodynamic calculation, strength calculation, the smoke and wind resistance calculation. In the thermodynamic calculation, It should be emphasized that similarity criterion and
12、 successive approximation method with iterative computing are used in determine the size of furnace, steam cold cyclone, recycling collector.As the boiler combusts bituminous coal,I choose swirl burners laying front and rear walls in the furnace. In the bottom of the Furnace is the air distribution
13、board which can support the solid fuel and ensure the uniform airflow.The efficiency of the boiler is 90.64% and the sectional area is 52.878m2. 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 o
14、f 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; high temperature cyclone separator 1概述我国的一次能源的供应主要以煤炭为主,由于燃煤发电的直接污染较大,特别是SO2、NOX的排放。SO2的排放是造成酸雨的主要原因。循环流行化床锅炉技
15、术是一项高效低污染清洁燃烧枝术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用,并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展;国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起,已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。1.1循环流化床锅炉的概念循环流化床锅炉是从鼓泡床锅炉的基础上发展起来的,早期循环流化床锅炉的流化速度比较高,因此称作快速循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间,形成了一定的理论。要了解循环流化床锅炉的原理,必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床到湍流床到快速床各种状态下的动力
16、特性,燃烧特性以及传热特性。1.1.1流态化当固体颗粒中有流体通过时,随着流体速度的逐渐增大,固体颗粒开始运动,且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大,当流速达到一定值时,固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等,每个颗粒可以自由运动,所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象,这种现象称为流态化。对于液固流态化的固体颗粒来说,颗粒均匀地分布于床层中,称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说,气体并不均匀地流过床层,固体颗粒分成群体作紊流运动,床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化,这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。固体颗粒(床料)、流体(流化风)以及完成流态化过程的设
17、备称为流化床。1.1.2临界流速对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中,在固定床通过的气体流速很低时,随着风速的增加,床层压降成正比例增加,并且当风速达到一定值时,床层压降达到最大值,该值略大于床层静压,如果继续增加风速,固定床会突然解锁,床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话,其特性为:在大颗粒尚未运动前,床内的小颗粒已经部分流化,床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显,而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度,称为临界流化速度。随着风速的进一步增大,床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是23倍的临界流化速度。影响临界流化速度的因素:
18、(1)料层厚度对临界流速影响不大。(2)料层的当量平均料径增大则临界流速增加。(3)固体颗粒密度增加时临界流速增加。(3)流体的运动粘度增大时临界流速减小:如床温增高时,临界流速减小。1.2循环流化床锅炉的优点(1)燃料适应性广这是循环流化床锅炉的主要优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计,燃料仅占床料的13%,其余是不可燃的固体颗粒,如脱硫剂、灰渣等。因此,加到床中的新鲜煤颗粒被相当于一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。由于床内混合剧烈,把煤料加热到着火温度而开始燃烧。在这个加热过程中,所吸收的热量只占床层总热容量的千分之几,因而对床层温度影响很小,而煤颗粒的燃烧,又释放出热量,从而能使床层
19、保持一定的温度水平,这也是流化床着火没有困难,并且煤种适应性很广的原因所在。(2)燃烧效率高循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高,通常在9599%范围内,可与煤粉锅炉相媲美。循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点:气固混合良好;燃烧速率高,其次是飞灰的再循环燃烧。(3)脱硫效率高由于飞灰的循环燃烧过程,床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内再利用。另外,已发生脱硫反应部分,生成了硫酸钙的大粒子,在循环燃烧过程中发生碰撞破裂,使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。这样循环流化床燃烧与鼓泡流化床燃烧相比脱硫性能大大改善。当钙硫比为1.52.0时,脱硫率可达8
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