75吨循环流化床锅炉设计.doc

1、1Xinjiang Institute of Engineering毕 业 设 计设 计 题 目 75 吨 循 环 流 化 床 锅 炉 设 计 系 （ 部 ） 电 力 系 学 科 专 业 热 能 动 力 设 备 与 设 备 班 级 热 动 11-10 姓 名 周 轩 学 号 2011230926 指 导 教 师 崔 老 师 二 一 四 年 四 月 二 十 三 日2新 疆 工 程 学 院 毕 业 设 计 任 务 书学 生 姓 名 专 业 班 级设 计 题 目接 受 任 务 日 期 完 成 任 务 日期指 导 教 师 指 导 教 师 单位设计目标设计要求教师指导过程记录参考资料3新 疆 工 程 学

2、 院 毕 业 设 计 成 绩 表学 生 姓 名 专 业 班 级设 计 题 目考 核 项 目 考 核 内 容满分评分1、 工 作 态 度 与 纪 律 102、 基 本 理 论 、 基 本 知 识 、 基 本 技 能 和 外 文 水 平 103、 独 立 工 作 能 力 、 分 析 和 解 决 问 题 能 力 104、 完 成 任 务 的 情 况 与 水 平 （ 论 文 与 实 物 硬 件 质 量 ） 10一 、指 导教 师评 分 指 导 教 师 签 字 ： 年 月 日1、 论 文 质 量 （ 正 确 性 、 条 理 性 、 创 造 性 和 实 用 性 ） 152、 成 果 技 术 水 平 （ 理

3、 论 分 析 、 计 算 、 实 验 和 实 物 性能 ）15二 、评 阅教 师评 分 评 阅 教 师 签 字 ： 年 月 日1、 完 成 任 务 书 所 规 定 的 内 容 和 要 求 52、 论 文 与 实 物 的 质 量 53、 课 题 设 计 内 容 的 讲 述 104、 回 答 问 题 的 正 确 性 10三 、答 辩小 组评 分答 辩 组 长 签 字 ： 年 月 日四 、 答 辩 小 组 成 绩 评 定 ：负 责 人 签 字 ： 年 月 日4五 、 答 辩 委 员 会 意 见 ：答 辩 委 员 会 主 任 签 字 ： 年 月 日目 录摘 要 .5Abstract .6第 一 章 绪

4、 论 .71.1 研 究 的 目 的 、 意 义 .71.2 锅 炉 系 统 设 计 的 研 究 现 状 .81.3 本 文 主 要 工 作 .9第 二 章 燃 料 及 锅 炉 的 相 关 性 能 .102.1 循 环 流 化 床 锅 炉 的 燃 料 .102.2 循 环 流 化 床 锅 炉 的 性 能 .102.3 灰 平 衡 与 灰 循 环 倍 率 .122.3.1脱 硫 工 况 时 的 物 质 平 衡 与 热 平 衡 .122.3.2 当 量 理 论 空 气 量 .15第 三 章 循 环 流 化 床 锅 炉 的 热 力 计 算 .193.1 循 环 流 化 床 循 环 倍 率 的 计 算

5、 .193.1.1 炉 膛 受 热 面 传 热 周 界 .193.2 鳍 片 传 热 系 数 .213.2.1 鳍 端 温 差 .213.2.2 床 密 相 区 对 鳍 片 的 传 热 系 数 .213.3 锅 炉 机 组 热 平 衡 及 燃 料 和 脱 硫 剂 消 耗 量 的 计 算 .213.3.1 排 烟 热 损 失 .213.3.2 炉 膛 热 力 计 算 .2453.3.3 炉 膛 的 设 置 .25第 四 章 结 论 .30参 考 文 献 .31摘 要随 着 人 们 对 能 源 需 求 量 的 日 益 扩 大 以 及 对 环 境 质 量 要 求 的 不 断 提 高 ， 作为 近 年

6、 来 国 际 上 发 展 起 来 的 新 一 代 高 效 、 低 污 染 的 清 洁 燃 烧 锅 炉 ， 循 环 流 化床 锅 炉 得 到 了 迅 速 地 推 广 ， 是 一 项 具 有 重 要 实 际 意 义 的 研 究 课 题 。本 次 设 计 题 目 为 75T/H 循 环 流 化 床 燃 烧 锅 炉 。 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 、 炉 膛 模 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

7、 计 算 以及 旋 风 分 离 器 烟 气 阻 力 计 算 、 炉 膛 风 室 压 力 计 算 、 回 料 器 设 计 计 算 、 对 流 受热 面 设 计 计 算 (高 温 过 热 器 ， 低 温 过 热 器 ， 省 煤 器 ， 空 气 预 热 器 的 热 力 计 算 )、锅 炉 热 平 衡 计 算 误 差 校 核 。 能 源 的 合 理 利 用 及 提 高 其 利 用 效 率 不 仅 关 系 到资 源 节 约 和 经 济 发 展 而 且 影 响 到 生 态 破 坏 和 人 类 前 途 ， 因 此 世 界 各 国 均 把 建立 可 靠 、 安 全 、 稳 定 高 效 的 能 源 供 应 保

8、障 系 统 体 系 均 为 国 民 经 济 可 持 续 发 展的 战 略 。关 键 词 ： 循 环 流 化 床 锅 炉 ； 过 热 器 ； 脱 硫6AbstractWith people of the growing demand for energy and environmental quality requirements, as a steady improvement in recent years the international community develop new generation of highly efficient, low pollution in the

9、boiler, the vessels of a boiler has been rapidly spread， is a major significance of the research topics.This design topic is 75T/H steam separation circulation fluid bed burning boiler. The design of the case of the burning vessels, the balance of heat and fuel and limestone mode of the cold water,

10、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

11、 hot) the calculations. the nuclear balance.Key Words：c irculating fluidized bed boiler； superheater； desulfurization7第 一 章 绪 论1.1 研 究 的 目 的 、 意 义随 着 城 市 化 的 不 断 发 展 和 城 市 人 口 的 不 断 增 加 ， 城 市 生 活 垃 圾 的 处 理 问题 也 越 来 越 严 峻 。 据 统 计 ， 我 国 每 年 产 生 城 市 生 活 垃 圾 约 1.4 亿 吨 ， 从 卫星 遥 感 照 片 显 示 ， 我 国 己 有 200 多

12、个 城 市 被 垃 圾 包 围 ， 有 600 多 个 城 市 急需 解 决 垃 圾 处 理 问 题 ， 而 且 ， 我 国 的 城 市 垃 圾 产 生 量 还 在 以 每 年 8%10%的 速 度 增 加 。 历 年 积 存 的 垃 圾 已 达 60 亿 吨 ， 且 绝 大 多 数 是 以 填 理 的 方 式 处理 ， 侵 占 大 量 的 土 地 资 源 ， 造 成 了 严 重 的 环 境 问 题 、 社 会 问 题 和 经 济 问 题 。垃 圾 滋 生 己 成 为 继 能 源 、 交 通 、 工 业 三 废 之 后 又 一 重 大 难 题 。 因 此 治 理 城 市垃 圾 成 为 我 国

13、乃 至 全 世 界 面 临 的 重 大 课 题 。 城 市 生 活 垃 圾 无 害 化 、 资 源 化 、变 废 为 宝 ， 将 推 动 城 市 经 济 朝 着 可 持 续 发 展 方 向 前 进 。 垃 圾 处 理 不 仅 事 关 环保 ， 而 且 还 关 系 到 城 市 的 经 济 问 题 和 社 会 生 活 的 方 方 面 面 。 目 前 ， 国 内 外 对城 市 生 活 垃 圾 的 处 理 方 法 不 外 乎 四 种 :焚 烧 法 、 填 埋 法 、 堆 肥 法 、 无 害 化 综合 处 理 法 ， 但 是 这 些 方 法 有 可 能 对 土 地 、 水 源 、 大 气 造 成 二 次

14、 污 染 ， 而 且 资源 利 用 率 不 到 10%。 其 中 垃 圾 焚 烧 发 电 是 实 现 城 市 垃 圾 无 害 化 、 减 量 化 和资 源 化 处 理 的 一 种 有 效 方 法 ， 目 前 正 得 到 大 力 的 推 广 。 焚 烧 发 电 具 有 以 下 几方 面 优 点 ：一 是 工 艺 简 单 ， 运 行 可 靠 。 垃 圾 可 以 直 接 燃 烧 ， 锅 炉 、 蒸 汽 动 力 循 环 、热 电 联 产 等 集 成 技 术 已 成 熟 、 可 靠 。二 是 垃 圾 处 理 速 度 快 ， 处 理 量 大 。 我 国 第 一 座 垃 圾 发 电 站 深 圳 市 环卫 综

15、 合 处 理 厂 设 有 13 吨 /小 时 的 双 锅 筒 自 然 循 环 式 锅 炉 ， 每 台 锅 炉 每 小 时 处理 垃 圾 6.25 吨 ， 如 按 年 利 用 时 间 6000 小 时 计 ， 全 年 可 以 处 理 垃 圾 11 万吨 。三 是 垃 圾 减 容 效 果 好 ， 减 容 率 为 70%90%。 焚 烧 灰 渣 可 制 建 筑 材 料 或做 铺 路 材 料 ， 且 可 从 中 回 收 少 量 金 属 ， 能 有 效 遏 制 垃 圾 堆 存 量 的 迅 速 增 长 。四 是 垃 圾 在 高 温 焚 烧 过 程 中 ， 携 带 的 病 原 体 可 大 部 杀 灭 ， 改

16、 善 城 市 卫 生环 境 。8五 是 能 实 现 化 学 能 向 高 品 位 电 能 的 转 换 。 深 圳 垃 圾 发 电 站 的 3 台 锅 炉如 同 时 运 行 ，按 年 发 电 6000 小 时 计 ， 年 发 电 量 可 达 3600 万 千 瓦 时 。垃 圾 焚 烧 处 理 方 法 是 在 1901 年 由 美 国 人 提 出 的 。 主 要 任 务 是 使 垃 圾 减容 ， 但 由 于 当 时 垃 圾 燃 烧 的 烟 尘 无 法 控 制 ， 一 直 未 能 得 到 广 泛 利 用 。 到20 世 纪 60 年 代 ， 随 着 烟 尘 处 理 技 术 的 进 步 ， 这 种 焚

17、烧 处 理 垃 圾 方 法 在 欧 洲得 到 了 普 及 和 发 展 ， 达 到 世 界 水 平 。1.2 锅 炉 系 统 设 计 的 研 究 现 状我 国 垃 圾 焚 烧 发 电 技 术 尚 属 于 起 步 阶 段 ， 1988 年 深 圳 引 进 日 本 三 菱 公司 技 术 建 设 市 政 环 卫 综 合 处 理 厂 是 我 国 首 次 采 用 焚 烧 工 艺 处 理 技 术 并 利 用 余热 发 电 。 近 10 多 年 来 ， 国 内 已 有 很 多 单 位 研 究 垃 圾 焚 烧 技 术 和 开 发 垃 圾 发电 设 备 。 有 的 引 进 国 外 先 进 技 术 ， 有 的 自

18、行 开 发 ， 都 处 于 起 始 阶 段 。 目 前 由于 环 境 压 力 日 趋 紧 张 ， 迫 使 全 国 各 地 ， 特 别 是 经 济 发 达 、 生 活 水 平 较 高 的 大城 市 对 垃 圾 焚 烧 发 电 表 现 出 较 高 的 热 情 。 北 京 、 上 海 、 广 州 、 深 圳 等 城 市 相继 加 大 力 度 发 展 垃 圾 焚 烧 发 电 站 。 例 如 ， 目 前 国 内 最 大 的 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 上 海 江 桥 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 2003 年 11 月 19 日 正 式 点 火 投 产 ， 该 厂 可 年 处 理生 活 垃 圾 33 万

19、吨 ， 有 力 缓 解 中 心 城 区 垃 圾 出 路 难 的 问 题 ;2003 年 10 月 ，北 京 市 第 一 个 垃 圾 焚 烧 处 理 综 合 项 目 高 安 屯 垃 圾 焚 烧 厂 正 式 开 建 ， 作 为北 京 市 重 点 项 目 和 2008 年 奥 运 工 程 的 重 点 项 目 ， 它 于 2005 年 底 前 建 成 投入 运 行 ， 建 成 后 的 高 安 屯 垃 圾 焚 烧 厂 将 日 处 理 垃 圾 1600 吨 ， 也 就 是 说 ，约 有 五 分 之 一 城 区 产 生 的 垃 圾 将 被 其 “消 化 ”， 发 电 35 兆 瓦 ， 投 资 规 模为 7.

20、5 亿 元 人 民 币 ;浙 江 2003 年 共 有 8 家 投 产 垃 圾 发 电 ， 日 处 理 生 活 垃 圾4000 多 吨 ， 大 量 有 害 的 城 市 生 活 垃 圾 ， 在 浙 江 止 悄 然 变 为 一 种 资 源 ， 这 个省 的 这 一 环 保 产 业 发 展 水 平 国 内 领 先 。 浙 江 大 学 热 能 研 究 所 自 行 研 发 出 内 循环 异 重 流 化 床 焚 烧 新 技 术 ， 一 定 程 度 上 解 决 了 垃 圾 成 分 复 杂 带 来 的 焚 烧 问 题 。并 采 用 这 项 技 术 与 杭 州 锦 江 集 团 公 司 成 功 合 作 进 行 余

21、 杭 锦 江 热 电 有 限 公 司150 吨 /天 城 市 生 活 垃 圾 流 化 床 焚 烧 锅 炉 改 造 以 及 与 杭 州 锅 炉 厂 联 合 设 计 了9乔 司 热 电 厂 #l、 #2。 但 是 由 于 城 市 垃 圾 焚 烧 发 电 投 资 大 ， 运 行 成 本 高 且 缺乏 配 套 的 优 惠 政 策 ， 垃 圾 焚 烧 发 电 业 在 我 国 发 展 还 是 较 缓 慢 的 。 目 前 我 国 各大 城 市 具 有 发 展 垃 圾 焚 烧 发 电 的 巨 大 潜 能 ， 但 需 要 政 府 在 政 策 上 进 行 扶 持 ，商 业 操 作 模 式 是 垃 圾 焚 烧 发

22、电 的 必 然 之 路 。1.3 本 文 主 要 工 作城 市 生 活 垃 圾 处 理 是 一 个 全 世 界 都 必 须 面 对 的 问 题 ， 尤 其 是 在 中 国 这 样一 个 人 口 大 国 。 伴 随 着 我 国 经 济 和 社 会 的 进 一 步 发 展 ， 城 市 化 进 程 的 加 快 和城 市 人 口 的 迅 速 增 加 ， 城 市 生 活 垃 圾 总 量 迅 速 增 长 ， 原 来 粗 放 的 垃 圾 处 理 方式 已 不 能 满 足 当 今 城 市 环 境 现 代 化 建 设 的 需 要 ， 因 此 ， 必 须 寻 找 一 种 更 为 有效 的 、 具 有 可 持 续

23、性 的 垃 圾 处 理 方 式 ， 综 合 目 前 我 国 形 势 分 析 焚 烧 发 电 技 术是 处 理 城 市 生 活 垃 圾 最 为 有 效 的 方 法 。 垃 圾 发 电 是 将 垃 圾 通 过 特 殊 工 艺 ， 实现 综 合 利 用 。 不 仅 可 以 解 决 垃 圾 堆 积 成 山 的 状 况 ， 同 时 还 可 以 回 收 利 用 垃 圾中 的 能 量 ， 节 约 不 可 再 生 资 源 ， 并 且 补 充 电 能 的 不 足 。 垃 圾 发 电 已 成 为 垃 圾处 理 的 一 个 重 要 的 发 展 方 向 。 在 垃 圾 焚 烧 发 电 厂 中 焚 烧 炉 和 余 热

24、锅 炉 一 体 化 ，余 热 锅 炉 的 水 冷 构 成 垃 圾 焚 烧 炉 燃 烧 炉 室 和 炉 膛 的 全 部 或 部 分 外 壁 ， 垃 圾 焚烧 炉 排 挂 在 余 热 锅 炉 的 水 冷 壁 上 ， 因 运 行 中 受 热 面 积 灰 严 重 ， 影 响 传 热 ， 使锅 炉 负 荷 日 趋 下 降 ， 而 且 每 十 几 天 就 需 停 产 清 理 积 灰 ， 不 能 长 周 期 运 行 ， 经济 效 益 很 低 ， 因 此 对 余 热 锅 炉 的 技 术 改 造 尤 为 重 要 。本 次 设 计 主 要 分 析 投 运 以 来 垃 圾 焚 烧 电 厂 焚 烧 炉 余 热 锅 炉

25、 出 现 的 ： 高 温过 热 器 、 高 低 温 级 省 煤 器 换 热 面 管 子 泄 漏 现 象 ， 2 根 过 热 器 、 9 根 低 温 省煤 器 、 2 根 高 温 省 煤 器 炉 管 堵 塞 现 象 ， 受 热 面 积 灰 和 腐 蚀 严 重 ， 不 能 长 时间 运 行 ， 烟 温 度 过 高 ， 达 300 ， 余 热 大 量 浪 费 。 锅 炉 烟 气 阻 力 陡 升 ， 致使 通 风 设 备 负 荷 加 重 ， 影 响 热 效 率 。 运 行 优 化 研 究 滞 后 ， 余 热 锅 炉 的 效 能下 降 ， 没 有 达 到 设 计 要 求 ， 且 温 度 和 压 力 均

26、不 稳 定 等 问 题 。10第 二 章 燃 料 及 锅 炉 的 相 关 性 能2.1 循 环 流 化 床 锅 炉 的 燃 料循环流化床锅炉燃料，脱硫剂和床料的颗粒尺寸，都是重要的运行参数，直接影响燃料和脱硫剂的利用以及大气污染物的排放浓度。与煤粉锅炉对煤粉细度有要求一样，循环流化床锅炉对燃料和脱硫剂的颗粒尺寸也有一定的要求。只有达到这些要求，才能使循环流化床锅炉运行安全，经济和可靠。在循环流化床锅炉中，由炉膛、分离器和回料器等组成的灰循环系统，目前还没有有效手段对床料进行在线取样和测量。只有当锅炉停运后，才能取得有代表性的床料样。循环流化床锅炉床料颗粒尺寸分布曲线，与燃料和脱硫剂颗粒分布曲线

27、，炉膛流化速度，燃料的爆裂度和分离器对各种粒度的颗粒的分离效率等有关。在鼓泡流化床锅炉中，为了降低飞灰含碳量和飞灰份额，曾认为在给煤中应加大粗颗粒份额，以减少固体未完全燃烧热损失。这个观点对循环流化床锅炉是不适用的。循环流化床锅炉给煤颗粒尺寸分布，不仅影响燃烧，而且影响传热。在锅炉设计时，万万不可轻视这个问题。从燃烧技术上说，循环流化床锅炉可以燃烧几乎所有的燃料。相当多的燃料在试验台或投运机组上已经燃烧过，有着很多经验可以借鉴。若无特殊要求，新机组的设计，无需在试验机组上实测有关数据。在燃烧高硫煤时，循环流化床锅炉需要加入脱硫剂进行炉内脱硫，以便使 排放浓度达到标准。用作脱硫剂的有：石灰石、石

28、灰、白云石和含有一定量石灰或氢氧化钙的油页岩。从经济角度来说，大都采用石灰石做脱硫剂。当采用白云石或含有少量碳酸镁的石灰石做脱硫剂时，其中碳酸镁在炉膛内煅烧成的氧化镁量很少，通常不予考虑。2.2 循 环 流 化 床 锅 炉 的 性 能设 计 循 环 流 化 床 锅 炉 时 ， 需 预 估 各 种 大 气 污 染 物 的 排 放 浓 度 ， 以 体 现 锅炉 性 能 。 至 今 为 止 ， 尚 没 有 合 适 的 标 准 和 导 则 可 供 参 考 。 唯 一 可 行 的 是 ， 根据 燃 料 特 性 ， 参 照 试 验 机 组 的 数 据 库 和 商 业 机 组 的 运 行 经 验 ， 对 将 要 设 计 的