75噸時循環(huán)流化床蒸汽鍋爐設(shè)計(jì)學(xué)士學(xué)位論文

1、學(xué)士學(xué)位論文西昌地區(qū)75t/h循環(huán)流化床蒸汽鍋爐設(shè)計(jì)摘 要循環(huán)流化床（cfb）燃燒技術(shù)是上個世紀(jì)70年代在國際上發(fā)展起來，80年代在鍋爐上得到成功應(yīng)用的一種清潔煤燃燒技術(shù)。由于它具有高效，低污染且煤種適應(yīng)性強(qiáng)這三大特點(diǎn)，自從70年代末第一臺20t/h循環(huán)流化床鍋爐問世以來，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)得到了許多國家的重視，并與此同時得到了迅速的發(fā)展。我國自上世紀(jì)八十年代起開始發(fā)展循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，并同時采取引進(jìn)和自我開發(fā)兩條路線，目前已經(jīng)完全掌握了中小型循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)制造技術(shù)。本次設(shè)計(jì)根據(jù)給定的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，參考相關(guān)資料，結(jié)合工程實(shí)際情況，在分析鍋爐的基本構(gòu)造、工作過程及基本特性的基礎(chǔ)上，對西昌

2、地區(qū)75t/h循環(huán)流化床蒸汽鍋爐進(jìn)行設(shè)計(jì)。鍋爐主體采用最典型的m型布置方式，在爐膛出口與尾部煙道之間布置高溫絕熱旋風(fēng)分離器。尾部豎井煙道依次布置兩級過熱器，交錯布置兩級省煤器和兩級空氣預(yù)熱器。另外本設(shè)計(jì)進(jìn)行了爐膛設(shè)計(jì)計(jì)算、鍋爐各對流受熱面的設(shè)計(jì)計(jì)算、氣包與集箱的強(qiáng)度校核計(jì)算、煙風(fēng)阻力計(jì)算。在熱力計(jì)算中，利用相似原理，采用逐次逼近法，進(jìn)行迭代計(jì)算，確定爐體及相關(guān)部件的尺寸。本次設(shè)計(jì)的鍋爐效率為86.83%，爐膛截面積為31.27m2，爐膛容積為781.85m3。從計(jì)算結(jié)果知，該鍋爐設(shè)計(jì)合理，效率較高，可供工程實(shí)際設(shè)計(jì)參考，若能工程實(shí)施，將能帶來較好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文包括設(shè)計(jì)說明

3、書一份、鍋爐系統(tǒng)總圖一張、鍋爐水管系統(tǒng)圖一張、鍋筒圖一張。關(guān)鍵詞 循環(huán)流化床；鍋爐設(shè)計(jì)；高溫絕熱旋風(fēng)分離器design of 75t/h circulating fluidized bed steam boiler for xichangabstractthe circulation fluid bed (cfb) burning technology is a kind of clean coal burning technology which starts from 70s,and achieve the application on the boiler successfully at

4、 80s in the last century. because its highly effective, the low pollution and strong compatible for many coal plants. it is at the end of the 70s when the first 20t/hcirculation fluid bed boiler has been published,the circulation fluid bed burning technology obtained many nationals values, and obtai

5、ned the rapid development at the same time. our country opens the beginning of developping the circulation fluid bed boiler technology from on century 80s, and simultaneously adopts the introduction and the self-development two political lines, we are already completely had grasped the design and ma

6、nufacture technology for middle and small scale circulation fluid bed boiler at present.according to the graduation design mission book that the tutor gave definitely, this design combines the operation experience of the project practice and consult the relevant design data, a 75t/hcfb steam boiler

7、for xichang is designed on the basis of consulting concerning references and analyzing basic structure ,working process and general features of the boiler. typical m type boiler. the high temperature cyclone separator is distributed between the outer gate of the furnace and vertical flue; primary, s

8、econdary superheater higher and lower level economizers cross-connectedly is distributed in the vertical flue. in addition, designing calculation of furnace, convective heating surface, intensity of drum and smoke-wind resistance are accomplished. it should be emphasized that similarity criterion an

9、d successive approximation method with iterative computing are used in heating calculation. the efficiency、sectional area and volume of the designed boiler are 86.83%, 31.27 m2, 781.85 m3 respectively. it can be seen from the calculating result that the total design can gain both the economical bene

10、fit and the social benefit, which indicates the design can be provided as reference of actual engineering design. this graduation design paper included a design instruction，a systemic drawing of boiler, a drawing of tube and a drawing of drum.key words circulating fluidized bed; design of boiler; hi

11、gh temperature cyclone separator circulating fluidized bed; design of boiler; high temperature cyclone separatorkey words circulating fluidized bed; design of boiler; high temperature cyclone separator不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印目 錄摘要iabstractii第1章 緒 論61.1 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展歷程與應(yīng)用61.2 我國循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展71.3 循環(huán)流化床鍋爐的前景展望81.3

12、.1 循環(huán)流化床高參數(shù)化-超臨界化81.3.2 循環(huán)流化床調(diào)峰機(jī)組91.3.3 循環(huán)流化床熱水鍋爐9第2章 鍋爐的總體結(jié)構(gòu)布置102.1 鍋爐結(jié)構(gòu)初步選定及其概述102.2 方案論證112.2.1 鍋爐的總體布置112.2.2 氣固分離器的選取122.2.3 爐膛結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)122.2.4 水冷壁及其爐墻形式的選取122.2.5 過熱器與減溫器的選取122.2.6 省煤器的選取132.2.7 空氣預(yù)熱器的選取132.2.8 西昌地區(qū)的煤種情況132.3 本章小結(jié)14第3章 熱力計(jì)算153.1 鍋爐規(guī)范、輔助計(jì)算及熱平衡計(jì)算153.1.1 基本參數(shù)153.1.2 煤種及燃料特性153.1.3

13、輔助計(jì)算153.2 各受熱面的設(shè)計(jì)及其熱力計(jì)算243.2.1 密相區(qū)埋管的設(shè)計(jì)及其傳熱計(jì)算243.2.2 稀相區(qū)水冷壁的設(shè)計(jì)及其傳熱計(jì)算273.2.3 過熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其傳熱計(jì)算303.2.4 鍋爐吸熱量的受熱面分配373.2.5 省煤器和空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其傳熱計(jì)算383.3 熱力計(jì)算結(jié)果匯總483.4 本章小結(jié)49第4章 循環(huán)流化床鍋爐主要部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算504.1 高溫絕熱旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算504.1.1 分離器基本參數(shù)與尺寸的確定504.1.2 分離器的離心沉降速度的校驗(yàn)514.1.3 分離器的理論切割直徑514.1.4 分離器中的煙氣阻力計(jì)算514.2 u型返料器的設(shè)計(jì)與計(jì)算

14、514.2.1 返料器尺寸的確定524.2.2 u型返料器送風(fēng)量的計(jì)算524.3 布風(fēng)板的設(shè)計(jì)534.3.1 花板的設(shè)計(jì)534.3.2 風(fēng)帽544.3.3 耐火保護(hù)層554.4 爐膛開口554.4.1 給料口554.4.2 床層底部的排渣口554.4.3 循環(huán)物料進(jìn)口554.4.4 二次風(fēng)入口的設(shè)計(jì)554.5 本章小結(jié)55第5章 強(qiáng)度計(jì)算575.1 鍋筒強(qiáng)度校核計(jì)算575.1.1 鍋筒筒體強(qiáng)度校核計(jì)算605.1.2 孔的加強(qiáng)計(jì)算605.2 下降管聯(lián)箱的強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算655.3 本章小結(jié)68第6章 煙風(fēng)阻力計(jì)算696.1 煙氣側(cè)流阻計(jì)算696.2 空氣預(yù)熱器空氣側(cè)流阻計(jì)算756.3 布風(fēng)裝置的空氣

15、側(cè)阻力計(jì)算766.4 引、送風(fēng)機(jī)的選取766.5 本章小結(jié)77結(jié) 論78致 謝79參考文獻(xiàn)80附錄a 英文資料（原文）82附錄 英文資料（譯文）101千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“abstract”這一行后加一空行第1章 緒 論1.1 循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展歷程與應(yīng)用循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)的發(fā)展始于上個世紀(jì)70年代，是一種新型的清潔煤燃燒技術(shù)。由于它具有高效，低污染且煤種適應(yīng)性強(qiáng)這三大特點(diǎn)，自從70年代末第一臺20t/h循環(huán)流化床鍋爐問世以來，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)得到了許多國家的重視，并與此同時得到了迅速的發(fā)展。八

16、十年代，德國魯奇公司首先取得了循環(huán)流化床裝置的專利，并研究開發(fā)出當(dāng)時世界上最大的270t/h循環(huán)流化床鍋爐，由此引發(fā)出了全世界循環(huán)流化床的開發(fā)熱潮。至今已經(jīng)形成幾個技術(shù)流派：以魯奇公司為代表(包括stain公司和abb公司)的絕熱旋風(fēng)筒帶有外置換熱床的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)；以德國b&w公司為代表的采用塔式布置中溫旋風(fēng)分離循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)；以原芬蘭alhstrom公司為代表的燃燒室內(nèi)布置翼形受熱面的高溫絕熱旋風(fēng)分離的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)；以美國fw公司為代表的帶有intrex的汽冷旋風(fēng)分離循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)和美國b&w公司采用簡易分離的循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)。九十年代中期，又迅速崛起了由前alhstr

17、om公司開發(fā)出的冷卻式方型分離緊湊式循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)。技術(shù)流派的演變是一個技術(shù)發(fā)展的過程。八十年代，由笨重易損的熱旋風(fēng)筒，進(jìn)步到九十年代初的精巧耐用的汽冷旋風(fēng)筒，進(jìn)而到九十年代中開發(fā)出的冷卻式方型分離緊湊式循環(huán)流化床鍋爐又克服了汽冷旋風(fēng)筒的生產(chǎn)成本問題，并為循環(huán)流化床鍋爐最終回歸到傳統(tǒng)鍋爐的簡潔布置開創(chuàng)了道路；目前由foster wheeler 公司生產(chǎn)，安裝于波蘭的260mwe循環(huán)流化床鍋爐即采用方形分離器技術(shù)。 從容量上看，循環(huán)流化床鍋爐也從熱電用小中型低參數(shù)容量發(fā)展到高參數(shù)大型電站鍋爐。目前世界上在運(yùn)行的最大容量循環(huán)流化床鍋爐為美國佛羅里達(dá)300mwe燃用石油焦的循環(huán)流化床鍋爐。另有近

18、十臺200300 mwe循環(huán)流化床鍋爐正在安裝或制造。國外公司預(yù)計(jì)，目前的技術(shù)水平制造600mwe循環(huán)流化床鍋爐是有把握的。當(dāng)前全世界（除中國外）100mwe以上循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行臺約60臺。其中已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行的40余臺。這些循環(huán)流化床鍋爐主要在歐美，只有20左右在亞洲。單臺連續(xù)運(yùn)行最高記錄為13個月，可用率達(dá)到98。循環(huán)流化床鍋爐檢驗(yàn)規(guī)程和安全規(guī)程已經(jīng)列入美國的asme標(biāo)準(zhǔn)，這是該技術(shù)成熟及標(biāo)準(zhǔn)化的重要標(biāo)志。1.2 我國循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展我國的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的來自于自主開發(fā)、國外引進(jìn)、引進(jìn)技術(shù)的消化吸收三個主要來源。上世紀(jì)八十年代以來，我國循環(huán)流化床鍋爐數(shù)量和單臺容量逐年增加。國內(nèi)自主開

19、發(fā)的主要研究單位為清華大學(xué)，中科院熱物理研究所及西安熱工研究院等。他們與鍋爐廠結(jié)合，開發(fā)了從35t/h-440t/h 系列化國產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐。以性能和價(jià)格優(yōu)勢將國外技術(shù)擠出了中國中小循環(huán)流化床鍋爐市場。其中清華大學(xué)與哈爾濱鍋爐廠剛剛完成的十五攻關(guān)國產(chǎn)化440t/h 再熱超高壓循環(huán)流化床鍋爐（135mwe）示范工程于今年七月通過了科技部驗(yàn)收。這是目前國內(nèi)在運(yùn)行的最大容量循環(huán)流化床鍋爐。同時，清華完成了世界首臺135mwe再熱循環(huán)流化床鍋爐電廠仿真機(jī)，技術(shù)水平世界領(lǐng)先。清華大學(xué)與國內(nèi)合作鍋爐廠多年合作研究完成的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)導(dǎo)則，熱力計(jì)算軟件完全突破了國外對我國的技術(shù)封鎖。該軟件已

20、經(jīng)出口到日本，打破了多年來我國一直依賴進(jìn)口循環(huán)流化床技術(shù)的局面。鑒于清華大學(xué)在循環(huán)流化床鍋爐研究開發(fā)中的聲譽(yù)，一些著名的國際公司，如abb、法國edf公司、石川島播磨等與清華大學(xué)合作研究一些循環(huán)流化床燃燒技術(shù)中的難題。目前容量在400t/h級再熱型循環(huán)流化床鍋爐，國內(nèi)已經(jīng)基本掌握，進(jìn)入了推廣示范階段。國產(chǎn)化670t/h (200mwe) 正在立項(xiàng)實(shí)施。我國曾多次引進(jìn)國外循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，并數(shù)次購買國外循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品，推動了中國循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展。如電力部從芬蘭alhstrom公司購買的內(nèi)江電廠410t/h爐;石化系統(tǒng)從同一公司購買的茂名2臺220t/h 燃用油頁巖的循環(huán)流化床鍋爐;

21、近年從美國foster wheeler 公司購買的鎮(zhèn)海石化220t/h,金山石化的280t/h燃用石油焦循環(huán)流化床鍋爐。國內(nèi)三家大型鍋爐廠先后引進(jìn)了美國foster wheeler 公司50100mwe汽冷旋風(fēng)筒循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，德國evt 150mwe以下容量再熱循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)和前美國abb-ce的再熱循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)。目前國家發(fā)改委組織引進(jìn)了法國阿爾斯通300mwe循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)，希望一次性解決電力系統(tǒng)對大型發(fā)電循環(huán)流化床鍋爐的需要。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國已在引進(jìn)循環(huán)流化床鍋爐方面花費(fèi)了近兩億美元。然而，國外從來也沒有把循環(huán)流化床的設(shè)計(jì)核心技術(shù)教給中國。甚至熱力計(jì)算程序都不是源代

22、碼。 國內(nèi)的循環(huán)流化床技術(shù)發(fā)展，應(yīng)是消化引進(jìn)國外循環(huán)流化床技術(shù)和研制開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的大型循環(huán)流化床鍋爐制造技術(shù)并重，一方面消化完善引進(jìn)國外循環(huán)流化床技術(shù)，使之完全適應(yīng)我國的國情，另一方面在消化的基礎(chǔ)上找到突破口，結(jié)合自己開發(fā)工作的成果和經(jīng)驗(yàn)予以創(chuàng)新，形成自己的專利技術(shù)，打破國外循環(huán)流化床技術(shù)一統(tǒng)我國大型循環(huán)流化床市場的局面，建立擁有良好競爭機(jī)制大型循環(huán)流化床市場。我國循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的發(fā)展史提供的教訓(xùn)實(shí)在太多了。1.3 循環(huán)流化床鍋爐的前景展望1.3.1 循環(huán)流化床高參數(shù)化-超臨界化循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展的一個重要的目標(biāo)是開發(fā)超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐。由于超臨界技術(shù)及大型循環(huán)流化床均是已

23、經(jīng)掌握的技術(shù)，將二者結(jié)合形成的超臨界循環(huán)流化床鍋爐將在環(huán)保及效率上實(shí)現(xiàn)雙突破。特別是國際上及清華大學(xué)近期的研究證明，循環(huán)流化床鍋爐及超臨界均是成熟技術(shù)，二者的結(jié)合相對技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)不大，然而，結(jié)合后產(chǎn)生的技術(shù)綜合了循環(huán)流化床鍋爐低成本污染控制及高供電效率兩個優(yōu)勢。因此，其商業(yè)前途十分光明，具有巨大的商業(yè)潛力，是清潔煤燃燒技術(shù)中一個異軍突起的新方案。因而極可能形成一個在igcc、pfbc、pcfgd之外的清潔煤技術(shù)新起點(diǎn)。超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度低于超臨界煤粉爐，由于燃燒室內(nèi)熱負(fù)荷低，有可能以相對簡單的本生爐垂直管方案構(gòu)成燃燒室受熱面；而且，低質(zhì)量流率帶來的低阻力降可能使其在低負(fù)荷亞臨界區(qū)具有

24、自然循環(huán)性質(zhì)，運(yùn)行十分安全。我國是一個燃煤大國，在電力部門需要裝備相對一批大型燃煤發(fā)電設(shè)備。常壓循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是已經(jīng)為國際上公認(rèn)的商業(yè)化程度最好的潔凈煤技術(shù)，但在達(dá)到較高的供電效率方面并未具有明顯的優(yōu)越性。超臨界cfb作為下一代cfb技術(shù)，由于可以得到較高的供電效率（比目前我國發(fā)電廠平均效率28高出12個百分點(diǎn)），脫硫成本比fgd低50以上，而投資最多與spc+fgd持平，是一種適于在中國大量推廣的燃煤發(fā)電技術(shù)。因此一些著名的循環(huán)流化床鍋爐公司均非常關(guān)注這一方向。法國阿爾斯通和美國福斯特惠勒均投入大量人力物力開發(fā)大容量超臨界參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐。特別是2003年三月foster wheele

25、r 公司簽訂了世界上第一臺，也是最大容量的460mwe 超臨界循環(huán)流化床鍋爐合同。它將安裝在波蘭南部lagisza 電廠。我國近年來流化床技術(shù)發(fā)展迅速。總運(yùn)行臺數(shù)已經(jīng)超過了世界其他地區(qū)的所有循環(huán)流化床鍋爐的總和。單臺容量從75t/h（3.82mpa）發(fā)展到440t/h（13.7mpa）。國家發(fā)改委支持引進(jìn)了300mwe亞臨界循環(huán)流化床鍋爐（17mpa）。因此我國應(yīng)盡快開展超臨界循環(huán)流化床鍋爐的研究。趁國外超臨界循環(huán)流化床鍋爐相關(guān)專利及產(chǎn)品出現(xiàn)之前，形成我國的超臨界循環(huán)流化床鍋爐自主知識產(chǎn)權(quán)和相關(guān)專利，這樣，可以擺脫過去的反復(fù)引進(jìn)的被動局面，使我國循環(huán)流化床燃燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。1.3.2 循

26、環(huán)流化床調(diào)峰機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐已證明具有遠(yuǎn)高于煤粉爐的負(fù)荷調(diào)節(jié)特性。它可以在30mcr下穩(wěn)定不投油運(yùn)行。冷卻型分離器循環(huán)流化床鍋爐具有頻繁調(diào)負(fù)荷的能力。因此，我國電網(wǎng)峰谷差逐年加大，調(diào)峰循環(huán)流化床鍋爐是一個良好的解決方案。今后應(yīng)加強(qiáng)調(diào)峰循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)工作。1.3.3 循環(huán)流化床熱水鍋爐中國城鎮(zhèn)社區(qū)的快速發(fā)展，對大容量供暖鍋爐需求加大。這些燃煤鍋爐的污染排放極難解決。燃用天然氣從經(jīng)濟(jì)到資源方面均不宜大面積推廣。循環(huán)流化床熱水鍋爐是一個良好選擇。我國新開發(fā)的116mwth 循環(huán)流化床熱水鍋爐經(jīng)石家莊市兩年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明了該爐在節(jié)能，環(huán)保，可靠性方面的突出優(yōu)勢。可以作為今后的重點(diǎn)發(fā)展推廣方向。第

27、2章 鍋爐的總體結(jié)構(gòu)布置2.1 鍋爐結(jié)構(gòu)初步選定及其概述 循環(huán)流化床鍋爐整體結(jié)構(gòu)采用“m”型布置，即分離器布置于爐膛與尾部豎井煙道之間。在爐膛底部的密相區(qū)布置有多排豎直埋管，在密相區(qū)以上至爐膛頂部的四周豎直墻上布置有膜式水冷壁。從爐膛出口出來的含塵煙氣經(jīng)過布置在爐膛與尾部煙道之間的兩級高溫絕熱旋風(fēng)分離器后。其中的固體顆粒被分離，煙氣進(jìn)入豎直煙道進(jìn)而沖刷布置其中的對流受熱面，在豎直煙道至上而下依次布置有高溫對流過熱器、低溫對流過熱器、上級省煤器、上級空氣預(yù)熱器、下級省煤器、下級空氣預(yù)熱器。在爐膛底部布風(fēng)板以上約2m處的前后墻上分別開有給料口和循環(huán)灰料的入口。循環(huán)流化床鍋爐的爐膛橫截面呈正方形狀，

28、為了均勻的配給二次風(fēng)。在密相區(qū)與稀相區(qū)的交界處，亦即爐膛底部傾斜墻的上方，開有兩排，共十六個二次風(fēng)口，均勻分布于四周的爐墻上。這同時有利于二次風(fēng)在爐膛內(nèi)有足夠的穿透深度。布置于煙道上的臥式流過熱器采用分兩級布置，在兩級過熱器之間設(shè)有鍋爐自制冷凝水噴水減溫器，由進(jìn)入鍋爐的給水來冷卻飽和蒸汽制成凝結(jié)水，回收凝結(jié)放熱量后再進(jìn)入省煤器。省煤器和空氣預(yù)熱器采用兩級交錯配合布置，以節(jié)省受熱面，減少鋼材消耗量。鍋爐汽泡的正方布置四根集中下降管，分別供水給12組水冷壁系統(tǒng)。汽包內(nèi)部裝設(shè)汽水旋風(fēng)分離器、二次分離用百葉窗分離器。由于循環(huán)流化床鍋爐的爐膛高度要大于普通的煤粉爐鍋爐，因此采用輕而薄的管上爐墻，爐墻通過

29、吊裝結(jié)構(gòu)掛在膜式水冷壁上。這樣的結(jié)構(gòu)既節(jié)省了鋼材，又節(jié)省了爐墻上的耐火材料，同時又減輕了鍋爐與構(gòu)架的重量采用管上爐墻。另外，這樣的結(jié)構(gòu)還具有良好的密封性能，漏風(fēng)系數(shù)小，不容易結(jié)渣等優(yōu)點(diǎn)。因此采用管外爐墻與膜式水冷壁1。鍋爐總體布置見圖2-1。圖2-1：鍋爐總體結(jié)構(gòu)布置圖2.2 方案論證 2.2.1 鍋爐的總體布置鍋爐的總體布置既與鍋爐的參數(shù)、容量有關(guān)，也和鍋爐用的燃料的性質(zhì)等因素有關(guān)。根據(jù)任務(wù)書所給的鍋爐容量為20.83kg/s(75t/h)，屬于中容量循環(huán)流化床電站鍋爐，總體布置采用常用的m形布置，這樣雖然鍋爐的整體高度較大，但占地面積較小，布置以及檢修尾部受熱面都比較方便，且有較好的燃燒效

30、率1。2.2.2 氣固分離器的選取高溫旋風(fēng)分離器是一種常用的氣固分離裝置，這種分離器相對于慣性分離器而言，具有較高的分離效率，對于循環(huán)流化床來說更為適用。目前的循環(huán)流化床鍋爐多采用這種分離器。另外，相對于汽（水）冷結(jié)構(gòu)的高溫旋風(fēng)分離器而言，在目前，由耐火材料制成的高溫絕熱旋風(fēng)分離器已經(jīng)具有了較為成熟的設(shè)計(jì)方法。因此采用這種氣固分離較為合適5 8。 2.2.3 爐膛結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)鍋爐設(shè)計(jì)的初期必須對爐膛的基本尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些初步設(shè)計(jì)主要包括爐膛高度，橫截面形狀，爐深，爐寬以及爐膛下部收縮部分尺寸的確定。這些設(shè)計(jì)需要綜合考慮鍋爐制造和運(yùn)行時的一系列因素。設(shè)計(jì)時初步選定的鍋爐截面熱負(fù)荷和容積熱負(fù)荷

31、，由此可以確定鍋爐的橫截面積以及爐膛的整體高度。再取爐膛的深寬比為1：1，這樣有利于二次風(fēng)在爐內(nèi)的均勻分布和在爐內(nèi)的穿透力度。爐膛下部收縮部分的尺寸根據(jù)初步選定的鋪角以及一次風(fēng)高度確定5 8。2.2.4 水冷壁及其爐墻形式的選取循環(huán)流化床鍋爐的燃燒方式?jīng)Q定了它較通常的煤粉爐來說，具有較大的高度。本次設(shè)計(jì)的鍋爐為75t/h的蒸汽鍋爐，在目前的電站鍋爐行業(yè)已經(jīng)屬于是小容量鍋爐，但是其高度仍然較大。為了盡量減輕鍋爐的重量和方便鍋爐的安裝，本次設(shè)計(jì)的水冷壁采用膜式水冷壁，爐膛的爐墻采用輕而薄的管上爐墻，通過吊裝結(jié)構(gòu)掛在水冷壁上。這樣便減輕了鍋爐及其構(gòu)架的重量。與此同時可以提高爐膛的密封性能，減少了爐膛

32、的漏風(fēng)，而且水冷壁不容結(jié)渣，也節(jié)省了爐墻上的耐火材料。2.2.5 過熱器與減溫器的選取過熱器的工作任務(wù)是把鍋爐所產(chǎn)生的飽和蒸汽過熱到一定溫度，同時在鍋爐允許的負(fù)荷波動（一般是60%70%負(fù)荷到100%負(fù)荷）范圍內(nèi)以及工況變化（如燃料水分變化，過量空氣量變化）時保持過熱蒸汽溫度正常，其波動范圍保持在一般規(guī)定的10以內(nèi)。過熱器根據(jù)它所采用的傳熱方式分為對流過熱器、半輻射過熱器及輻射過熱器三種。對流過熱器是放在爐膛外面對流煙道里的過熱器，主要以對流傳熱方式吸收流過它的煙氣的熱量，常用于低參數(shù)及中參數(shù)鍋爐中。半輻射過熱器也稱屏式過熱器，一般放在爐膛上部出口附近，它既吸收爐膛中火焰的輻射熱，又以對流方式

33、吸收流過它的煙氣的熱量。輻射過熱器是放在爐頂或爐墻上的過熱器，它基本上只吸收爐膛里火焰和煙氣的輻射熱，常應(yīng)用于高參數(shù)鍋爐1 4。因本次設(shè)計(jì)的鍋爐屬中容量鍋爐，所以采用兩級對流過熱器較為合理。減溫器的作用就是冷卻蒸汽，使之溫度降低，從而保護(hù)汽輪機(jī)及過熱器的管壁不超溫。減溫器的形式有兩種，第一種是面式減溫器，其原理是將鍋爐給水的一部分通過由管子組成的傳熱面的一側(cè)，蒸汽通過另一側(cè)，用給水來冷卻蒸汽，可通過調(diào)節(jié)給水量來調(diào)節(jié)蒸汽溫度。但這種調(diào)節(jié)溫的方法所用面式減溫器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管子彎頭有時會斷裂、漏水，運(yùn)行上不夠安全可靠，同時由于減溫器熱容量大，調(diào)節(jié)汽溫時汽溫反應(yīng)遲緩。第二種是噴水減溫器，就是把水直接噴入

34、蒸汽中以降低其溫度。這種減溫器結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，反應(yīng)又快，因此目前采用較廣14。所以在兩級過熱器之間采用噴水減溫器進(jìn)行減溫。但噴水減溫時，減溫水的水質(zhì)必須非常純凈，含雜質(zhì)非常少，否則會使鹽結(jié)在過熱器管中，鹽結(jié)的比較多時會使過熱器受熱面超溫而燒壞。為此采用自制冷凝水減溫方法來解決噴水減溫所用水的問題。2.2.6 省煤器的選取省煤器可分為兩種：一種是鑄鐵省煤器，優(yōu)點(diǎn)是不論水側(cè)或煙氣側(cè)都不太怕腐蝕，缺點(diǎn)是太笨重、彎頭及法蘭多，材料本身也缺乏塑性、不能隨沖擊和高壓，僅能用在壓力低于2.2mpa的情況下。另一種是鋼管省煤器，因其具有結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)低、能承受汽水沖擊、能承受高壓、運(yùn)行可靠，固采用之14。

35、2.2.7 空氣預(yù)熱器的選取空氣預(yù)熱器可分為回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器和管式空氣預(yù)熱器：回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省鋼材、結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省場地，而且可以和鍋爐尾部其他受熱面分開布置，在布置上較方便，抗腐蝕性能好，因此在大型鍋爐中常采用；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造機(jī)加工工作量大，對制造及安裝要求比較高。管式空氣預(yù)熱器是在我國使用很廣的一種空氣預(yù)熱器，煙氣在管中縱向流動，空氣在管外橫向流動沖刷受熱面，而且多制成“管箱”形式，使制造、運(yùn)輸、安裝都非常方便23。因本次設(shè)計(jì)的鍋爐屬中、小型電站鍋爐，應(yīng)優(yōu)先考慮制造、運(yùn)輸和安裝的方便性，所以采用管式空氣預(yù)熱器。2.2.8 西昌地區(qū)的煤種情況 本次設(shè)計(jì)之前經(jīng)過多方面調(diào)查以及資

36、料收集和文獻(xiàn)查閱表明，西昌地區(qū)屬于常壓地帶，具有很大的含煤面積，共探明煤炭資源62億噸，煤種以褐煤為主，約占41噸，占2/3，其余為瘦煤，焦煤，與少量無煙煤。因此本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)煤種為褐煤。設(shè)計(jì)時采用內(nèi)蒙古扎賚諾爾的代表性褐煤。2.3 本章小結(jié)本章根據(jù)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)書，結(jié)合西昌地區(qū)的環(huán)境以及燃料情況，選定設(shè)計(jì)煤種；依據(jù)褐煤的燃料特性、以及所設(shè)計(jì)鍋爐的噸位和蒸汽參數(shù)等給定值，初步選定了過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、水冷壁等受熱面的型式和布置方式；因?yàn)槿紵绞綖檠h(huán)流化床燃燒，本次設(shè)計(jì)的鍋爐受用最常用的“m”型布置。第3章 熱力計(jì)算3.1 鍋爐規(guī)范、輔助計(jì)算及熱平衡計(jì)算3.1.1 基本參數(shù)1鍋爐額定蒸

37、發(fā)量：20.83kg/s(75t/h)2過熱器出口蒸汽壓力：p=9.8mp3過熱器出口蒸汽溫度：t=4504給水溫度：205給水壓力：10.3mp6排污率： =5%7排煙溫度：=1408冷空氣溫度：=303.1.2 煤種及燃料特性1燃料名稱：褐煤（采用內(nèi)蒙古扎賚諾爾的代表性褐煤）2煤的應(yīng)用基成分：碳：=34.65%氫：=2.34%氧：=10.48%氮：=0.57%硫：=0.31%灰分：=17.02%水分：=34.63%3煤的干燥器無灰基揮發(fā)分：=9%4燃料低位發(fā)熱量：=12288.3kj/kg3.1.3 輔助計(jì)算1燃燒產(chǎn)物容積計(jì)算：煤完全燃燒（=1）時理論空氣量及燃燒產(chǎn)物容積計(jì)算見表3-1（以

38、1kg燃料為準(zhǔn)）。表3-1 燃料產(chǎn)物的計(jì)算序號名稱符號單位計(jì)算公式或來源結(jié)果1理論空容積vokm3/kg3.36182三原子氣體容積vro2m3/kg0.64873理論氮?dú)馊莘evon2m3/kg2.66044理論蒸汽容積voh2om3/kg0.68925理論煙氣容積voym3/kg3.99832漏風(fēng)系數(shù)煙道各各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)及過量空氣系數(shù)見表3-2： 表3-2 空氣過量系數(shù)及各段煙道的漏風(fēng)系數(shù)序號名稱符號單位計(jì)算公式或來源結(jié)果1密相區(qū)出口處的名義過量空氣系數(shù)查表5-221.12稀相區(qū)的漏風(fēng)系數(shù)b.c查表5-220.13上級過熱器漏風(fēng)系數(shù)gr1查表5-220.034下級過熱器漏風(fēng)系數(shù)gr2查表

39、5-220.035上級省煤器漏風(fēng)系數(shù)sm1查表4-310.026下級省煤器漏風(fēng)系數(shù)sm2查表4-310.027上級空預(yù)器漏風(fēng)系數(shù)ky1查表4-310.038下級空預(yù)器漏風(fēng)系數(shù)ky2查表4-310.033鍋爐的各項(xiàng)熱損失見表3-3：表3-3 鍋爐的各項(xiàng)熱損失序號名稱符號單位計(jì)算公式或來源結(jié)果1氣體不完全燃燒損失q3%查表5-220.52固體不完全燃燒損失q4%查表5-2233密相區(qū)出口處的氣體不完全燃燒熱損失q3bb%q3+2=2.52.54密相區(qū)內(nèi)的燃燒份額選取0.55密相區(qū)內(nèi)的固體不完全燃燒熱損失q4bb%49.256一次風(fēng)占總風(fēng)量的比率x%查表5-22607密相區(qū)出口處的名義空氣系數(shù)bb查

40、表5-221.18密相區(qū)出口處的實(shí)際空氣過剩系數(shù)bb1.2614煙氣特性計(jì)算見表3-4：表3-4 煙氣特性計(jì)算序號名稱符號單位計(jì)算公式或來源密相區(qū)稀相區(qū)上過熱器下過熱器上省煤器下空預(yù)器下省煤器下空預(yù)器1. 1進(jìn)口空氣過剩系數(shù)/1.11.11.21.231.261.281.311.332. 2出口空氣過剩系數(shù)/1.11.21.231.261.281.311.331.363. 3平均空氣過剩系數(shù)ar/1.11.151.2151.2451.271.2951.321.3454. 4水蒸汽體積vh2om3/kg0.69460.69730.70080.70250.70380.70540.70620.707

41、95. 5干煙氣體積vgdm3/kg4.33454.50264.72114.82194.9064.98295.05735.15816. 6煙氣體積vgm3/kg5.02915.19995.42195.52445.60985.68835.76355.8667. 7二氧化物分壓力rro2/0.1290.12480.11960.11740.11560.1140.11260.11068. 8水蒸汽分壓力rh2o/0.13810.13410.12930.12720.12550.12120.12250.12079. 9三原子氣體分壓力rr/0.26710.25890.24890.24460.24110.2

42、3520.23510.231310. 10煙氣的重量ggkg/kg5.65575.8756.16026.29186.40156.53316.59896.730511. 11各段煙氣處飛灰份額fa/查表b5-2選3070%2 0.6512. 12飛灰含碳量c%查表b5-2(10%)28.013.底渣含碳量c%查表b5-2(2%)21.014.飛灰質(zhì)量濃度kg/kg0.9060.8720.016640.016280.01600.01570.01550.015215.飛灰體積濃度kg/m30.18020.16770.003070.002950.002850.002760.002690.0025916

43、.固體不完全燃燒損失q4%查表b5-2(26%)23.017.循環(huán)倍率r選取518. 18所需分離器分離效率%9819.煙氣中飛灰的質(zhì)量濃度gfakg/kg0.11065煙氣焓溫表見表3-5：表3-5 空氣煙氣焓溫表序號溫度()=0.6487=206604=0.6892=+（kj/kg） (kj/m3)= . (kj/kg) (kj/m3)=. (kj/kg) (kj/m3)= . (kj/kg)1100170.03110.3129.58344.73150.52103.74558.772200357.46231.88259.92691.49304.46209.831133.23300558.8

44、1362.5392.011042.9462.72318.911724.314400771.88500.72525.441397.88626.16431.552330.155500994.35645.03663.81765.97794.85547.812958.8166001224.66794.44804.122139.28968.88667.753601.4777001461.88948.32947.522520.781148.84791.784260.8888001704.881105.961093.62909.411334.4919.674935.0499001952.281266.441

45、241.643303.261526.131051.815621.511010002203.51429.411391.73702.481722.91187.426319.31續(xù)表3-5=3.3618(m3/kg)=0.65； =17.02%；=8%； =3%； =98% (m3/kg)=. (m3/kg)(kj/kg)分離器前：=.100. ./(100-).(100-q4)+n分離器后：=.100. ./(100-).(100-q4)+n.(1-)序號密相區(qū)稀相區(qū)上過熱器下過熱器上省煤器上空預(yù)器下省煤器下空預(yù)器1132.43445.282.6919.179.159.159.129.179.12

46、2266.36895.45173.2819.2219.1819.1819.1119.2219.133402.691353.76268.9529.8329.7729.7729.6729.8329.694541.761821.29367.7940.7940.7140.7140.5740.7940.65684.12299.81468.7351.9851.8951.8951.751.9851.756829.742789.42571.3663.3663.2563.2563.0263.6363.087978.323288.92675.773462.633462.674.9474.8174.8174.547

47、4.9474.6181129.123795.88782.354008.744008.786.7686.6186.6186.2986.7686.3791282.324310.9891.454567.764567.898.8698.6898.6898.3398.8698.42101437.44832.251003.135140.885140.9111.25111.05111.05110.65111.25110.75續(xù)表3-5序號密相區(qū)稀相區(qū)上過熱器下過熱器上省煤器上空預(yù)器下省煤器下空預(yù)器bb =1.1bc=1.20gr1=1.23gr2=1.26sm1=1.28sm2=1.31ky1=1.33ky

48、2=1.361692.6705.93714.84723.75737.12750.4221403.151429.971447.881474.681492.691519.4632133.192173.752200.722241.342268.572309.0442880.92935.462880.822935.542971.7553654.743723.643654.653723.6364243.044326.724445.7678052.48381.295017.33511689323.379639.965808.095921.97910620.3711051.466613.026742.341

49、011943.4212426.656鍋爐熱平衡及燃料計(jì)算見表3-6：表3-6 熱平衡及燃料消耗量計(jì)算表序號名稱符號單位計(jì)算公式及來源結(jié)果1鍋爐的輸入熱量qrkj/kg，p87313789.42排煙溫度給定1853排煙焓kj/kg由煙氣焓溫表查得1404.104冷空氣溫度給定305理論冷空氣炩kj/kg133.566固體不完全燃燒熱損失q4%參考煙氣特性表37排煙損失q2%p8738.938氣體不完全燃燒熱損失q3%查表5-220.29散熱損失q5%選取，p90 30.6510灰渣物理熱損失%，p9130.3911總熱損失q%13.1712鍋爐效率gl%100-q86.8313保熱系數(shù)0.991

50、4過熱蒸汽焓kj/kg查附表-413243.615給水溫度取熱力除氧后的給水溫度10510516省煤器入口壓力mpa給定10.317給水炩kj/kg查未飽和水和過熱蒸汽表440.7118鍋筒工作壓力pmpa按給定的過熱器壓力9.8mpa+1mpa110.819飽和水焓kj/kg查飽和水焓1399.1820排污率pw%給定521汽化潛熱rkj/kg查飽和蒸汽表1331.9422鍋爐的輸出熱量kw6707523耗煤量bkg/h22905.2324計(jì)算耗熱量kg/h22218.087鍋爐熱負(fù)荷的選取及整體結(jié)構(gòu)的確定：取爐膛容積熱負(fù)荷=100kw.m,爐膛截面積熱負(fù)荷?？捎梢韵鹿角蟮缅仩t爐膛容積及截面積4： 爐膛底部布風(fēng)板以下的風(fēng)室傾角為15。在布風(fēng)板以上至二次風(fēng)入口處部分呈錐形擴(kuò)口，鋪角取8。一次風(fēng)區(qū)高（即布風(fēng)板至二次風(fēng)入口處垂直高度）為3.5m。取爐膛深寬比為1：1，則整個爐膛橫截面呈正方形。爐