65噸時(shí)循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)與計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、xxxx本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書65噸/時(shí)循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)與計(jì)算design and calculation of circulating fluidized bed boiler 65 t / h性 質(zhì): 畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文教 學(xué) 院： 系 別：學(xué)生學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：職 稱：起止日期：xxxx 學(xué) 院xxxxxxxx 摘 要本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是65噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)本著鍋爐運(yùn)行的安全性和可靠性為首要設(shè)計(jì)特性的準(zhǔn)則，綜合考慮燃燒，傳熱，脫硫，煙氣、空氣、工質(zhì)的動(dòng)力特性以及受熱面的磨損和腐蝕。保證鍋爐的著火穩(wěn)定性，爐膛內(nèi)有足夠的輻射熱量，煤的燃盡程度，合理的煙氣速

2、度和排煙溫度以及脫硫效率。同時(shí)，還要確保有一定的氣密性以保證爐膛內(nèi)進(jìn)行微負(fù)壓燃燒。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中作為技術(shù)支持進(jìn)行了熱力計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算。其中熱力計(jì)算包括爐膛、高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、省煤器以及空氣預(yù)熱器。爐膛及尾部頂棚全部采用膜式壁結(jié)構(gòu)，解決爐膛漏風(fēng)問(wèn)題；將全部過(guò)熱器布置在尾部煙道內(nèi)，使其運(yùn)行更加可靠。為了提高分離器的分離效率和鍋爐的結(jié)構(gòu)緊湊，采用兩個(gè)小直徑高溫旋風(fēng)分離器。鑒于該鍋爐為中壓鍋爐，所以采用鋼管式省煤器，為降低低溫腐蝕，便于維修，將空氣預(yù)熱器低溫段與高溫段隔開(kāi)。此外，利用cad繪制鍋爐總圖、 爐墻磚砌圖、鍋筒展開(kāi)圖、鍋爐本體圖。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；熱力計(jì)算；強(qiáng)度計(jì)算 abst

3、ractthe topic of this graduation design is 65 t/h circulating fluidized bed boiler. design in line with the boiler running safety and reliability as the primary design guidelines, the characteristic of consideration of combustion, heat transfer and desulfurization, flue gas, air, the dynamic perform

4、ance of the working medium and the wear and corrosion of heat exchangers. inside the boiler furnace fire stability enough heat radiation, the burning of coal, a reasonable speed and exhaust temperature and smoke desulfurization efficiency. at the same time, also make sure that there are certain air

5、tightness to slightly negative pressure to ensure that the chamber of a stove or furnace combustion. in the process of the whole design as a technical support for thermodynamic calculation, strength calculation. thermodynamic calculation including furnace, high temperature superheater, low temperatu

6、re superheater, economizer and air preheater. furnace and the rear roof are all made of the diaphragm wall structure, solve the problem of air leakage of the chamber of a stove or furnace; all the superheater arrangement in the tail flue, make its operation more reliable. in order to improve the sep

7、aration efficiency of separator and boiler structure is compact, high temperature cyclone separator with two small diameter. given the boiler as the medium pressure boiler, so the economizer tube type, in order to reduce low temperature corrosion, easy maintenance, to separate air preheater of low-t

8、emperature and high temperature. in addition, the use of cad drawing general layout, boiler furnace wall brick figure, figure figure, boiler drum. keywords：circulating fluidized bed boiler; thermodynamic calculation. strength calculation; 目 錄摘 要iabstractii目 錄iii第1章 緒論- 1 -第2章 鍋爐結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介- 2 -2.1循環(huán)流化床鍋

9、爐工作原理- 2 - 2.2 鍋爐基本特性- 3 -2.2.1鍋爐規(guī)范- 3 -2.2.2燃料特性- 3 -2.2.3石灰石特性- 3 -2.2.4管子特性- 3 -2.2.5主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)- 4 -2.2.6鍋爐基本尺寸- 4 -2.3 方案論證- 4 -2.4 鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介- 6 -2.4.1鍋筒及爐內(nèi)設(shè)備- 6 -2.4.2水冷壁- 6 -2.4.3燃燒設(shè)備- 7 -2.4.4過(guò)熱器- 9 -2.4.5省煤器- 9 -2.4.6空氣預(yù)熱器- 10 -2.4.7鋼架及平臺(tái)樓梯- 10 -2.4.8爐墻及保溫結(jié)構(gòu)- 10 -2.4.9鍋爐閥門儀表及管道- 11 -2.5 本章小結(jié)- 11

10、-第3章 熱力計(jì)算- 12 -3.1設(shè)計(jì)任務(wù)- 12 -3.2燃料特性- 12 -3.3輔助計(jì)算- 12 -3.3.1燃燒脫硫計(jì)算- 12 -3.3.2脫硫工況時(shí)燃燒產(chǎn)物平均特性計(jì)算- 16 - 3.3.3鍋爐熱平衡及燃燒和石灰石消耗量計(jì)算- 19 - 3.4 爐膛設(shè)計(jì)及傳熱計(jì)算- 20 - 3.4.1爐膛結(jié)構(gòu)特性計(jì)算- 20 -3.4.2爐膛傳熱計(jì)算- 22 -3.5高溫過(guò)熱器設(shè)計(jì)及傳熱計(jì)算- 24 -3.5.1高溫過(guò)熱器結(jié)構(gòu)計(jì)算- 24 -3.5.2高溫過(guò)熱器傳熱計(jì)算- 25 -3.6低溫過(guò)熱器設(shè)計(jì)及傳熱計(jì)算- 27 -3.6.1低溫過(guò)熱器結(jié)構(gòu)計(jì)算- 27 -3.6.2低溫過(guò)熱器傳熱計(jì)算-

11、 27 -3.7省煤器設(shè)計(jì)及傳熱計(jì)- 28 -3.7.1省煤器結(jié)構(gòu)計(jì)算- 28 -3.7.2省煤器傳熱計(jì)算- 29 -3.8空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)計(jì)算- 30 -3.8.1空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)計(jì)算- 30 -3.8.2空氣預(yù)熱器傳熱計(jì)算- 31 -3.9熱力計(jì)算結(jié)果匯總表- 32 -3.10本章小結(jié)- 33 -第4章 強(qiáng)度計(jì)算- 34 -4.1鍋筒強(qiáng)度校核計(jì)算- 34 -4.1.1筒體最大未加強(qiáng)孔直徑計(jì)算- 35 -4.1.2孔加強(qiáng)的計(jì)算- 35 -4.1.3相鄰兩孔互不影響最小節(jié)距計(jì)算- 36 -4.1.4孔橋減弱系數(shù)計(jì)算- 37 -4.1.5鍋筒筒體允許最小減弱系數(shù)計(jì)算- 37 -4.1.6鍋筒凸形封頭

12、強(qiáng)度校核計(jì)算- 38 -4.2安全閥排放能力校核計(jì)算- 39 -4.3本章小結(jié)- 39 -結(jié) 論- 40 -參考文獻(xiàn)- 41 -致 謝- 42 -摘 要i目 錄iii第1章 緒論- 5 -第2章 鍋爐結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介- 2 -在這種燃燒方式下，燃燒室密相區(qū)的溫度水平受到燃煤過(guò)程中的高溫結(jié)渣、低溫結(jié)焦和最佳脫硫溫度的限制，一般維持在850左右。這一溫度范圍也恰與最佳脫硫溫度吻合。由于循環(huán)流化床鍋爐較煤粉爐爐膛的溫度水平低的特點(diǎn)，帶來(lái)了低污染排放和避免燃煤過(guò)程中結(jié)渣等問(wèn)題的優(yōu)越性。 2.2 鍋爐基本特性- 2 -第3章 熱力計(jì)算- 12 -3.4 爐膛設(shè)計(jì)及傳熱計(jì)算- 20 -第4章 強(qiáng)度計(jì)算- 3

13、3 -結(jié) 論- 39 -致 謝- 42 -參考文獻(xiàn)- 41 -千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“abstract”這一行后加一空行 第1章 緒論隨著能源設(shè)備的發(fā)展和利用，特別是鍋爐這種將工質(zhì)加熱到一定的溫度和壓力的能源設(shè)備廣泛應(yīng)用，給環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。尤其是以煤為主要燃料的鍋爐燃燒排放出大量的灰渣、粉塵、二氧化硫和氮的氧化物等污染物，嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境。又由于煤、石油等化石燃料的不斷開(kāi)采而日漸枯竭，人們一直在努力尋找一種高效、低污染的燃燒方式以解決以上兩個(gè)問(wèn)題。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的清潔燃

14、燒技術(shù)，是解決燃燒煤而產(chǎn)生的污染問(wèn)題的主要方法之一。此外，循環(huán)流化床燃燒還對(duì)不同性質(zhì)的燃煤適應(yīng)性強(qiáng)，適于燃燒低質(zhì)煤等特點(diǎn)。在煤含硫量高時(shí)，還可以在燃煤中加入石灰石，在燃燒中低成本脫硫。而不必架設(shè)投資巨大的煙氣脫硫設(shè)備。在循環(huán)流化床燃燒中，燃燒溫度很低，空氣又分級(jí)送入，燃燒中所產(chǎn)生的氮的氧化物很低，煤燃燒后所余下的灰渣活性強(qiáng)，便于生產(chǎn)水泥、制磚、化工等，用來(lái)綜合利用，它是沒(méi)有廢棄物的燃燒方法。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)具有一些層燃和煤粉燃燒等常規(guī)燃煤技術(shù)所不具備的特點(diǎn)。最突出的特點(diǎn)是：燃燒溫度低，停留時(shí)間長(zhǎng)，以及湍流混合強(qiáng)烈，這些優(yōu)點(diǎn)給流化床燃燒帶來(lái)一系列優(yōu)點(diǎn)。除以上所述優(yōu)點(diǎn)外，還具有燃燒強(qiáng)度大，床內(nèi)傳

15、熱能力強(qiáng)，負(fù)荷調(diào)節(jié)性能強(qiáng)，易于操作和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。由于上述諸多優(yōu)點(diǎn)使得循環(huán)流化床燃燒技術(shù)特別適合我國(guó)的國(guó)情，在較短的時(shí)間內(nèi)得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)為65噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)，無(wú)論是方案的選擇論證，爐膛的選擇，鍋爐的整體布置，尾部受熱面的型式和布置，分離器、回料器的設(shè)計(jì)等都經(jīng)過(guò)仔細(xì)衡量，力求合理。熱力計(jì)算，煙鳳祖力計(jì)算，強(qiáng)度計(jì)算的數(shù)據(jù)力求精確，使整個(gè)設(shè)計(jì)力求完美。由于水平有限，此次設(shè)計(jì)難免有錯(cuò)誤之處，但是經(jīng)過(guò)此次設(shè)計(jì)，在一定程度掌握了鍋爐的一般設(shè)計(jì)計(jì)算方法，加強(qiáng)了理論知識(shí)與實(shí)踐的結(jié)合，為以后走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。第2章 鍋爐結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介2.1循環(huán)流化床鍋爐工作原理循環(huán)流化床燃煤鍋

16、爐基于循環(huán)流態(tài)化的原理組織煤的燃燒過(guò)程，以攜帶燃料的大量高溫固體顆粒物料的循環(huán)燃料為重要特征。固體顆粒充滿整個(gè)爐膛，處于懸浮并強(qiáng)烈摻混的燃燒方式。但與常規(guī)煤粉爐中發(fā)生的單純懸浮燃燒過(guò)程相比，顆粒在循環(huán)流化床燃燒室內(nèi)的濃度遠(yuǎn)大于煤粉爐，并且存在顯著地顆粒成團(tuán)和床料的顆?；鼗欤w粒與氣體間的相對(duì)速度大，這一點(diǎn)顯然與基于氣力輸送方式的煤粉懸浮燃燒過(guò)程完全不同。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒與煙風(fēng)流程示意圖見(jiàn)圖1： 圖1 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)燃燒與煙風(fēng)系統(tǒng)預(yù)熱后的一次風(fēng)（流化風(fēng)）經(jīng)風(fēng)室由爐膛底部穿過(guò)布風(fēng)板送入，使?fàn)t膛內(nèi)的物料處于快速流化狀態(tài)，燃料在充滿整個(gè)爐膛的惰性床料中燃燒。較細(xì)小的顆粒被氣流夾帶飛出爐膛，并由

17、飛灰分離裝置分離收集，通過(guò)分離器下的回料管與飛灰回送器（返料器）送回爐膛循環(huán)燃燒；燃料在燃燒系統(tǒng)內(nèi)完成燃燒和高溫?zé)煔庀蚬べ|(zhì)的部分熱量傳遞過(guò)程。煙氣和未被分離器捕集的細(xì)顆粒排入尾部煙道，繼續(xù)與受熱面進(jìn)行對(duì)流換熱，最后排出鍋爐。在這種燃燒方式下，燃燒室密相區(qū)的溫度水平受到燃煤過(guò)程中的高溫結(jié)渣、低溫結(jié)焦和最佳脫硫溫度的限制，一般維持在850左右。這一溫度范圍也恰與最佳脫硫溫度吻合。由于循環(huán)流化床鍋爐較煤粉爐爐膛的溫度水平低的特點(diǎn)，帶來(lái)了低污染排放和避免燃煤過(guò)程中結(jié)渣等問(wèn)題的優(yōu)越性。2.2 鍋爐基本特性2.2.1鍋爐規(guī)范鍋爐規(guī)范見(jiàn)表2-1。表2-1 鍋爐規(guī)范型號(hào)額定蒸發(fā)量 過(guò)熱蒸汽壓力過(guò)熱蒸汽溫度給水

18、溫度cfb65-3.8265t/h3.82 mpa4501052.2.2燃料特性燃料特性見(jiàn)表2-2。表2-2 燃料特性碳?xì)溲醯蛩只曳謸]發(fā)分低位發(fā)熱量符號(hào)數(shù)值38.462.164.650.520.6110.5043.1021.9113536kj/kg2.2.3石灰石特性石灰石特性見(jiàn)表2-3。表2-3 石灰石特性特性含量含量水分灰分符號(hào)數(shù)值97.3200.81.882.2.4管子特性管子特性見(jiàn)表2-4。表2-4 管子特性名稱管徑×厚度節(jié)距排列及氣流流向符號(hào)橫向縱向管子排列方式煙氣沖刷方式煙氣與工質(zhì)流向單位mmmmmm水冷壁80高溫過(guò)熱器105110順列橫向交叉流低溫過(guò)熱器95102.

19、5順列橫向交叉流省煤器9060錯(cuò)列橫向交叉流空氣預(yù)熱器6040錯(cuò)列縱向交叉流下降管蒸汽引出管2.2.5主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2-5。表2-5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 鍋爐效率,排煙溫度燃料耗 /s給水溫度 89.411404.3891052.2.6鍋爐基本尺寸 鍋爐基本尺寸見(jiàn)表2-6。表2-6 鍋爐尺寸爐膛寬度爐膛深度鍋筒中心高度鍋爐外形尺寸長(zhǎng)寬高單位數(shù)值56202810356732382012560374002.3 方案論證本次設(shè)計(jì)的題目是65噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)，屬水管式中壓自然循環(huán)鍋爐，應(yīng)以運(yùn)行的安全性和可靠性作為其首要特性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。而且在此前提下，充分發(fā)揮循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的

20、一系列優(yōu)點(diǎn)，并且盡量避免或克服其本身存在的缺點(diǎn)，如鍋爐本身耗電量大，飛灰含炭量偏高，受熱面磨損及腐蝕嚴(yán)重等負(fù)面特性。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要考慮的方面是爐膛內(nèi)著火的穩(wěn)定性及熱流密度的橫向均勻性，爐膛內(nèi)有足夠的傳熱量，煤的燃盡程度，合理的煙氣流速和排煙溫度，受熱面的磨損問(wèn)題，分離器的分離效率、物料的平衡以及鍋爐的脫硫效率等。本鍋爐屬于小型中壓鍋爐，受熱面以蒸發(fā)受熱面為主，其吸熱量約占鍋爐總吸熱量的63.65%。在尾部煙道中布置有吸熱量不多的過(guò)熱器、鋼管式省煤器和管式空氣預(yù)熱器，且過(guò)熱器兩級(jí)布置，過(guò)熱器和省煤器的吸熱量分別約占鍋爐總吸熱量的20.60%和15.75%。空氣預(yù)熱器用于預(yù)熱燃燒用的空氣，

21、使得排煙溫度降低到合理的溫度值，減少排煙損失，提高鍋爐效率，減少燃料消耗量。由于鍋爐容量不大，爐膛和尾部煙道中的受熱面已經(jīng)可以滿足鍋爐的吸熱要求，無(wú)需布置其他受熱面，并且為了獲得高的分離效率，因此鍋爐采用高溫旋風(fēng)分離器，而且不布置外置換熱器，整個(gè)鍋爐爐型采用m型布置。循環(huán)流化床鍋爐屬于室燃爐，爐膛設(shè)計(jì)中應(yīng)首先確定爐膛的截面熱負(fù)荷，其容積熱負(fù)荷在循環(huán)流化床鍋爐中沒(méi)有多大意義。而截面熱負(fù)荷選擇與運(yùn)行風(fēng)速的選擇是相關(guān)的。循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行風(fēng)速是一個(gè)很重要的參數(shù)，一般運(yùn)行風(fēng)速為4-10m/s，運(yùn)行風(fēng)速提高會(huì)使?fàn)t子更為緊湊，截面熱負(fù)荷相應(yīng)增大，同時(shí)爐膛高度增加，磨損增加，鍋爐造價(jià)，能耗都會(huì)增加。但運(yùn)行

22、風(fēng)速過(guò)低則發(fā)揮不了流化床的優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)每種燃料都具有最佳運(yùn)行風(fēng)速。對(duì)本次設(shè)計(jì)煤種運(yùn)行風(fēng)速為4.60m/s。截面熱負(fù)荷一般在3-4mw/m2，在此風(fēng)速下截面熱負(fù)荷取3.57 w/m2。對(duì)于床溫得選擇，要考慮鍋爐結(jié)焦，燃燒效率，脫硫效率，nox及n2o的排放量等問(wèn)題，而且盡量避免煤中金屬升華。當(dāng)床溫升高時(shí)，nox排放量上升；當(dāng)床溫高于860時(shí)，床溫升高，脫硫效率很快下降，而燃燒效率有所提高。因此床溫應(yīng)控制在850-900左右，一般不超過(guò)900。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，床溫取850。在設(shè)計(jì)中，鍋爐的排煙溫度和熱空氣溫度是首要和基本的。排煙溫度低時(shí)，鍋爐排煙熱損失減少，熱效率提高；但會(huì)使得受熱面煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)的

23、溫差降低，增加金屬耗量。同時(shí)，排煙溫度過(guò)低，會(huì)使煙氣中的硫酸蒸汽低于受熱面壁溫，引起受熱面低溫腐蝕。對(duì)于該設(shè)計(jì)煤種特性全水分為10.50%，鍋爐容量65t/h，排煙溫度選取為140。熱空氣溫度的選擇主要應(yīng)保證燃料在鍋爐內(nèi)迅速著火。熱空氣溫度過(guò)高對(duì)強(qiáng)化燃燒沒(méi)有太大幫助，只要燃料能穩(wěn)定燃燒，熱空氣溫度不必太高，結(jié)合該煤種揮發(fā)分為21.91%，較易著火 ，熱空氣溫度選取為200。過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行影響較大，如果選擇過(guò)小，則燃料不能充分燃燒，使機(jī)械部完全燃燒損失增加；如果選擇過(guò)大，會(huì)增加排煙熱損失。燃燒室中過(guò)量空氣系數(shù)一般在1.1-1.2之間，因此，在本次設(shè)計(jì)中，爐膛出口的過(guò)量空氣系數(shù)

24、取1.2。在循環(huán)流化床鍋爐燃燒過(guò)程中，為降低nox的排放和降低風(fēng)機(jī)的能耗，將燃燒用空氣分成一、二次風(fēng)送入爐內(nèi)。二次風(fēng)率過(guò)大，對(duì)脫硝和降低能耗有利，一次風(fēng)率過(guò)低，不能保證密相區(qū)顆粒正常流化，而且大顆粒燃料無(wú)法燃盡。在此次設(shè)計(jì)中，一、二次風(fēng)配比為1:1，二次風(fēng)單層送入，風(fēng)速為30-50m/s，二次風(fēng)入口位于距布風(fēng)板4.10m處。爐膛的尺寸主要包括爐膛的長(zhǎng)、寬、高及截面收縮形式。爐膛橫截面積在流化風(fēng)速確定后已經(jīng)確定，長(zhǎng)寬比主要考慮二次風(fēng)在爐內(nèi)的穿透能力，深度一把不超過(guò)8m，長(zhǎng)寬比在1:1至2:1都是正確的，對(duì)于本鍋爐爐膛長(zhǎng)寬比取2:1。爐膛高度在保證細(xì)粉燃盡度、蒸發(fā)受熱面需求、返料機(jī)構(gòu)料腿足夠靜壓頭

25、以及鍋爐設(shè)計(jì)壓力下足夠自然循環(huán)的前提下，盡可能降低爐膛高度，以減少鍋爐造價(jià)。由于空氣分一、二次風(fēng)送入，為保證二次風(fēng)口以下的流化風(fēng)速，爐膛下部區(qū)域采用錐形擴(kuò)口，擴(kuò)口角度為。由于爐膛下部風(fēng)速較高，磨損嚴(yán)重，且為保證燃料穩(wěn)定著火，在布風(fēng)板至二次風(fēng)入口處敷設(shè)一定厚度的防磨耐火材料。鍋爐采用干式出灰，灰的排放有三個(gè)途經(jīng)，一是通過(guò)密相區(qū)底部的排渣管，經(jīng)水冷螺旋出渣機(jī)排放。二是通過(guò)分離器下部的灰冷卻器排放。三是作為飛灰被除塵器收集排放。2.4 鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介本鍋爐鍋爐為室內(nèi)(外)布置，由前部及尾部?jī)蓚€(gè)豎井煙道組成。前部豎井為懸吊結(jié)構(gòu)，爐膛由膜式水冷壁組成，自下而上依次為一次風(fēng)室、濃相床、懸浮段、蒸發(fā)管。尾部豎

26、井采用支承結(jié)構(gòu)，布置有高溫過(guò)熱器，低溫過(guò)熱器，鋼管式省煤器及管式空氣預(yù)熱器，兩豎井之間由兩個(gè)并列的旋風(fēng)分離器相連通，分離器下部接回送裝置及灰冷卻器。燃燒室及分離器內(nèi)部均設(shè)有防磨內(nèi)襯，前部豎井采用敷管爐墻，后部豎井采用輕型板壁爐墻，由八根型鋼柱承受鍋爐全部重量。當(dāng)屬于鍋爐以外的煙、風(fēng)、汽水管道要支撐在鍋爐構(gòu)架上時(shí)，必須按負(fù)荷的大小及負(fù)荷著力點(diǎn)的位置校核構(gòu)架強(qiáng)度，必要時(shí)另行加固。 2.4.1鍋筒及爐內(nèi)設(shè)備2.4.1.1鍋筒內(nèi)徑1400，壁厚42，筒身長(zhǎng)5700，包括兩側(cè)封頭一起為7184。上鍋筒筒身用20鋼板熱卷冷校而成，封頭為20鋼沖壓而成的橢圓形封頭，封頭和筒身壁厚都為42。2.4.1.2鍋筒

27、內(nèi)裝置1、方形擋板：汽水混合物進(jìn)入鍋筒汽空間后進(jìn)入上擋板組成的縫隙，依靠轉(zhuǎn)向時(shí)汽水所受慣性力不同進(jìn)行汽水分離，并減弱汽水的動(dòng)能。2、水下孔板：水下孔板一般放置在最低水位下50-100mm，孔徑10-12mm，蒸汽穿孔流速2-3m/s，作用是均衡蒸汽負(fù)荷。水下孔板離鍋筒底部300-500mm，以免蒸汽帶入下降管中。3、頂部多孔板：利用其節(jié)流作用是蒸汽空間的負(fù)荷沿鍋筒長(zhǎng)度和寬度分布均勻。4、給水分配管。5、排污管。6、加藥管。2.4.2水冷壁在鍋爐爐膛內(nèi)布置盡可能多的水冷壁，對(duì)于中壓鍋爐來(lái)說(shuō)，水冷壁得吸熱量占鍋爐總吸熱量的60%以上?？梢猿浞职l(fā)揮輻射受熱面熱強(qiáng)度的特點(diǎn)，同時(shí)它用來(lái)保護(hù)爐強(qiáng)免受高溫破

28、壞，使灰渣不易粘結(jié)在爐墻上，防止?fàn)t膛被沖刷磨損，過(guò)熱破壞。它是自然循環(huán)鍋爐構(gòu)成水循環(huán)回路不可缺少的重要部件。本鍋爐爐膛內(nèi)四壁由膜式水冷壁組成,膜式水冷壁采用60×5的無(wú)縫鋼管，管節(jié)距為80mm，與6×20的扁鋼焊制而成，材質(zhì)為20鋼。前墻水冷壁管屏下部與集箱連接，上部過(guò)爐頂后與上集箱連接，最后蒸汽由8根102×5的管子引入鍋筒。后墻水冷壁管屏與前墻相似，但不過(guò)爐頂。兩側(cè)水冷壁管屏下部分別與下級(jí)箱連接，上部與各自上集箱連接，再由4根102×5的管子引入鍋筒。上下集箱規(guī)格為219×12。2.4.3燃燒設(shè)備循環(huán)流化床鍋爐的燃燒設(shè)備包括啟動(dòng)燃燒器、給煤

29、機(jī)、風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)口、分離器、回料器等。2.4.3.1啟動(dòng)燃燒器啟動(dòng)燃燒器為燃油燃燒器，床上點(diǎn)火，布置在爐膛下部流化床層上面?zhèn)葔ι?，燃燒器略向下傾斜，以便火焰能與流化床接觸，更好地加熱床料。2.4.3.2給煤機(jī)給煤機(jī)為螺旋給煤機(jī)，布置形式為前墻布置，給煤入口在布風(fēng)板之上1.8m處。2.4.3.3布風(fēng)板布風(fēng)板作為重要的布風(fēng)裝置，其在流化床鍋爐中作用有三個(gè)：一是支承靜止的燃料層：二是布風(fēng)板上具有均勻的氣流速度分布：三是維持流化床層的穩(wěn)定。其主要有風(fēng)帽式和密孔板式兩種形式。風(fēng)帽式部分布風(fēng)板由風(fēng)室、花板、風(fēng)帽和隔熱板組成。本鍋爐采用風(fēng)帽式布風(fēng)板。風(fēng)帽外徑為42mm，內(nèi)徑28mm，正方形布置，間距80

30、×80mm，共布置1050只風(fēng)帽。每只風(fēng)帽開(kāi)孔14個(gè)，孔徑為5mm。耐火保護(hù)層厚度為150mm，花板厚度為20mm。布風(fēng)板阻力為整個(gè)床層阻力的25-30%才可以維持床層穩(wěn)定運(yùn)行。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-1。圖2-1 布風(fēng)板及風(fēng)帽2.4.3.4分離器氣固分離器是循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)的核心部件之一。它實(shí)現(xiàn)里鍋爐的灰平衡和熱平衡，保證路內(nèi)燃燒的穩(wěn)定與高校，分離器的設(shè)計(jì)、布置關(guān)系到鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，而且氣固分離技術(shù)的發(fā)展決定了循環(huán)流化床技術(shù)的發(fā)展。本鍋爐采用高溫旋風(fēng)分離器，共兩只。因?yàn)楦邷匦L(fēng)分離器技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分離效率高，性能穩(wěn)定，直徑小分離效率高。該分離器內(nèi)直徑d0為3000mm，筒體高h(yuǎn)

31、為4500mm，總高度h為9500mm，排灰口直徑d0為1000mm，分離器入口高度a為2337mm，分離器入口寬度b為779mm，排氣管內(nèi)直徑de為1182mm，排氣管插入深度hc 為1400mm，排氣管總長(zhǎng)度l為2400mm。分離器從內(nèi)到外分別是耐火層、保溫層、鋼外殼?？偙诤?00mm。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-2。圖2-2 旋風(fēng)分離器2.4.3.5回料器回料器的任務(wù)是將爐膛高壓區(qū)與分離器低壓區(qū)隔開(kāi)，防止煙氣從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，而且將分離器中分離出來(lái)的固體物料送回循環(huán)流化床燃燒室內(nèi) 。本鍋爐采用u型回料器。一般由密封腿、回料器本體和返料腿組成?；亓掀鞅倔w包含松動(dòng)床和輸送床、隔板及相關(guān)配風(fēng)裝置和風(fēng)室等。

32、密封腿與分離器豎管相接處以及返料腿垂直段處均設(shè)有金屬膨脹節(jié)。設(shè)計(jì)要?jiǎng)t：一、回料器底部輸送距離盡量要?。欢?、不得出現(xiàn)未流化區(qū)域；三、灰料不能以溢流態(tài)，而應(yīng)以氣力輸送態(tài)經(jīng)返料腿進(jìn)入爐膛；四、整個(gè)回料器截面保持不變。密封腿直徑dm為1000mm，返料腿直徑df為1000mm，回料器溢流堰高h(yuǎn)w為1700mm，隔板與配風(fēng)裝置距離為1000mm，隔板厚度為200mm，隔板高度為1200mm，回料器本體寬度wbh為1000mm，回料器本體高度hbh為2200mm，回料器本體深度bbh為2200mm，爐膛配風(fēng)裝置至返料腿爐膛入口處中心線的高度hhz為1.8m。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-3。圖2-3 回料器2.4.4過(guò)熱

33、器從鍋筒出來(lái)的飽和蒸汽，經(jīng)過(guò)過(guò)熱器被加熱到額定過(guò)熱溫度。對(duì)于中壓鍋爐，采用純對(duì)流過(guò)熱器，布置在尾部豎井煙道中。過(guò)熱器分成兩級(jí) ，低溫過(guò)熱器布置在煙氣較低部分，逆流布置，材料為20鋼；高溫過(guò)熱器布置在煙氣的高溫部分，順流布置，以降低溫壓，避免過(guò)熱損壞，材料為20鋼。蒸汽從頂棚管出來(lái)后經(jīng)低溫級(jí)進(jìn)口集箱進(jìn)入低溫過(guò)熱器，出低溫級(jí)出口集箱后進(jìn)入自制冷凝水噴水減溫器，調(diào)節(jié)汽溫后，進(jìn)入高溫過(guò)熱器，最后經(jīng)過(guò)高溫級(jí)出口集箱進(jìn)入蒸汽總管被輸往汽輪機(jī)利用。高溫過(guò)熱器管子規(guī)格42×3.5，雙管圈，順列布置，橫向節(jié)距105mm，縱向平均節(jié)距110mm，橫向管排數(shù)40排，縱向管排數(shù)16排，全部受熱面積202.6

34、7mm2。低溫過(guò)熱器管子規(guī)格38×3.5，雙管圈，順列布置，橫向節(jié)距95mm，縱向平均節(jié)距102.5mm，橫向管排數(shù)44排，縱向管排數(shù)30排，全部受熱面積365.59mm2。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-4和圖2-5，具體尺寸見(jiàn)鍋爐總圖。 2.4.5省煤器省煤器用于加熱鍋爐給水，降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)約燃料消耗。中壓鍋爐采用鋼管式省煤器。省煤器聯(lián)箱布置在側(cè)墻，采用單面進(jìn)水方式。在管組煙氣入口處的第一、二排管，管子彎頭部分及靠前、后墻兩排管子都裝有防磨蓋板。管子規(guī)格為32×3的無(wú)縫鋼管，錯(cuò)列布置，橫向節(jié)距90mm，縱向節(jié)距60mm，橫向管排數(shù)24/23排，平均橫向管排數(shù)23.5排，縱

35、向管排數(shù)52排，總受熱面積475,99 m2。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-6，具體尺寸見(jiàn)鍋爐總圖。2.4.6空氣預(yù)熱器本鍋爐采用管式空氣預(yù)熱器，單極布置，有兩個(gè)管組，每個(gè)管組由三個(gè)并列管箱組成，上、下流程分別由3528根長(zhǎng)3000mm，40×1.5鋼管組成，錯(cuò)列布置，橫向節(jié)距60mm，縱向節(jié)距40mm，上、下流程間隔800mm，空氣預(yù)熱器總高度6800mm。煙氣在管內(nèi)自上而下流動(dòng)，空氣在管外橫向沖刷，空氣兩次交叉流動(dòng)后由熱空氣管道進(jìn)入爐膛，空氣預(yù)熱器的總受熱面積為2560.30m2。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-7。2.4.7鋼架及平臺(tái)樓梯鍋爐鋼架為桁架式，采用八根型鋼柱,通過(guò)頂板及連系梁承受鍋爐所有重量，按抗7

36、度地震設(shè)計(jì)。柱腳與鋼筋混凝土基礎(chǔ)固接。凡屬操作、檢修、測(cè)試門孔處及連通道均設(shè)有平臺(tái)和樓梯，平臺(tái)采用柵格結(jié)構(gòu)，固定支撐在鋼架上。2.4.8爐墻及保溫結(jié)構(gòu)燃燒室外部使用管上爐墻，有三層。第一層用超細(xì)玻璃棉壓實(shí)于模式水冷壁后，厚度為35mm；第二層為珍珠巖磚厚度為160mm；第三層為密封抹面，爐墻總厚度為210mm(自管子中心線算起)。尾部煙道采用輕型板壁爐墻，第一層為耐火混凝土，厚度為60mm(省煤器處為265mm)；第二層為保溫混凝土，厚度為60mm；第三層為絕熱層，厚度為120mm。爐墻上設(shè)有人孔，觀察孔及測(cè)試孔，開(kāi)孔處用耐火材料外加罩殼密封。在分離器、回送裝置、空氣預(yù)熱器、汽水及灰管道外側(cè)均

37、設(shè)有硅酸鈣或巖棉組成的保溫層。2.4.9鍋爐閥門儀表及管道鍋爐為單母管給水，給水經(jīng)給水操作臺(tái)進(jìn)入省煤器入口集箱，給水由一條主管路及一條旁路組成。母管壓力為6.2mpa，調(diào)節(jié)閥后壓力為4.8mpa，正常運(yùn)行時(shí)使用主管路自動(dòng)調(diào)節(jié)，升火啟動(dòng)及低負(fù)荷時(shí)使用旁路手動(dòng)調(diào)節(jié)。 在鍋筒上裝有2只，過(guò)熱器集汽集箱上裝有一只pn10(6.4)，dn80、d0=40的彈簧安全閥，在過(guò)熱器集汽集箱出口裝有pn10(6.4)、dn200的電動(dòng)主汽閥，其它水位表排污、加藥、取樣等表計(jì)和閥門均按常規(guī)設(shè)置。2.5 本章小結(jié)本次設(shè)計(jì)的題目是65噸/小時(shí)循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)，本章首先對(duì)鍋爐的整體概況進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并結(jié)合設(shè)計(jì)題目，

38、列出鍋爐規(guī)范，燃料特性，管子特性，以及主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)選題作了方案論證，并簡(jiǎn)要介紹了鍋筒及爐內(nèi)設(shè)備，水冷壁，燃燒設(shè)備，過(guò)熱器，省煤器，空氣預(yù)熱器，鋼架，平臺(tái)，扶梯，爐墻以及閥門儀表。 第3章 熱力計(jì)算3.1設(shè)計(jì)任務(wù)1. 鍋爐額定蒸發(fā)量 =65t/h；2. 過(guò)熱器出口蒸汽壓力 =3.82mpa；3. 過(guò)熱器出口蒸汽溫度 =450；4. 鍋爐給水溫度 =105；5. 冷空氣溫度 =20；6. 熱空氣溫度 =200；7. 排煙溫度 =140；8. 排污率 =1%。3.2燃料特性燃料特性參數(shù)見(jiàn)表3-1。表3-1 燃料特性序號(hào)名稱符號(hào)單位數(shù)據(jù)1含碳量38.462含氫量2.163含氧量4.654含氮

39、量0.525含硫量0.616水分10.507灰份43.108揮發(fā)份21.919低位發(fā)熱量kj/kg135363.3輔助計(jì)算3.3.1燃燒脫硫計(jì)算3.3.1.1無(wú)脫硫工況時(shí)的燃料計(jì)算計(jì)算見(jiàn)表3-2。表3-2 無(wú)脫硫工況時(shí)燃料計(jì)算 序號(hào) 名稱符號(hào)單位公式及來(lái)源數(shù)值1理論空氣量m3/kg0.0889(+0.375)+0.265-0.03333.85702三原子氣體體 積m3/kg0.72193理論氮?dú)怏w積m3/kg3.05124理論水蒸氣體積m3/kg0.43215飛灰份額測(cè)量值0.63.3.1.2無(wú)脫硫工況時(shí)得煙氣體積計(jì)算計(jì)算見(jiàn)表3-3。表3-3 無(wú)脫硫工況時(shí)煙氣體積計(jì)算名稱符號(hào)公式單位爐膛旋風(fēng)筒

40、高溫過(guò)熱器低溫過(guò)熱器省煤器空氣預(yù)熱器出口過(guò)量空氣系數(shù)1.201.201.201.201.221.25平均過(guò)量空氣系數(shù)1.201.201.201.201.211.235過(guò)量空氣量m3/kg0.77140.77140.77140.77140.80100.9064水蒸氣體積m3/kg0.44450.44450.44450.44450.44510.4467煙氣總體積m3/kg4.9894.9894.9894.9895.02825.1262 3.3.1.3脫硫計(jì)算計(jì)算見(jiàn)表3-4。表3-4 脫硫計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)公式及來(lái)源數(shù)值單位1so2原始排放濃度（1.998×104）/2377.55m3/kg

41、2so2允許排放濃度“gb13271鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”表2900m3/kg3計(jì)算脫硫效率（1-/）×100%62.15m3/kg4燃煤子脫硫能力系數(shù)a測(cè)量值80.85石灰石脫硫能力系數(shù)k測(cè)量值0.80556鈣硫摩爾比m)/a/k0.94157石灰石中caco3含量見(jiàn)表2-397.32%8入爐石灰石量3.122m/0.0184kg/kg9caco3未利用率測(cè)量值15.0%10煅燒成cao時(shí)吸熱量（1-）×5561.8m/10027.15kj/kg11脫硫時(shí)放熱量15597.7(/100)× (/100)59.13kj/kg12可支配熱量(+)/(1+)1332

42、2.8kj/kg13燃燒所需理論空氣量見(jiàn)表3-23.8570m3/kg14脫硫所需理論空氣量1.667(/100)× (/100)0.00632m3/kg15燃燒和脫硫當(dāng)量理論空氣量(+)/(1+)3,7935m3/kg16燃燒產(chǎn)生理論氮?dú)怏w積見(jiàn)表3-23.0512m3/kg17脫硫所需空氣中氮?dú)怏w積0.790.005m3/kg18當(dāng)量理論氮?dú)怏w積(0.8/100)/(1+)+0.793.0009m3/kg19燃燒產(chǎn)生ro2體積見(jiàn)表3-20.7219m3/kg20煅燒石灰石生成co2體積0.699m(/100)0.004m3/kg21脫硫使so2減少量0.699(/100)×

43、; (/100)0.0027m3/kg22燃燒和脫硫時(shí)產(chǎn)生ro2當(dāng)量體積(+-)/(1+)0.7101m3/kg23燃燒產(chǎn)生理論水蒸氣體積見(jiàn)表3-20.4321m3/kg24當(dāng)量理論水蒸氣體積0.0124(+md)+0.111/(1+)+0.01610.4245m3/kg25入爐燃料灰量/1000.4310kg/kg26入爐石灰石直接生成飛灰量3.122(/100)m(/)0.0028kg/kg27入爐石灰石灰分含量(100-)/100 (1-/100- md/100)0.0003kg/kg28未反應(yīng)cao的量1.749(100)/100m(/100)-( /100)( /100)0.0019

44、kg/kg29脫硫產(chǎn)物caso4的量4.246(/100)( /100)0.0162kg/kg30當(dāng)量灰分(+)/(1+)44.4%31未脫硫時(shí)底灰份額取定0.432脫硫工況時(shí)底灰份額(/100)+/(1+)(/100)0.422033未脫硫時(shí)飛灰份額1-0.634脫硫時(shí)飛灰份額(/100)+/(1+)(/100)0.578135分離效率設(shè)計(jì)值0.9936灰循環(huán)倍率/（1-）57.2337分離器前飛灰份額+57.8138脫硫后的so2排放濃度901.08mg/kg39脫硫效率（1-/）×10062.10%3.3.2脫硫工況時(shí)燃燒產(chǎn)物平均特性計(jì)算3.3.2.1不同過(guò)量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物

45、的容積及成分 不同過(guò)量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的容積及成分見(jiàn)表3-5。表3-5 煙氣特性表名稱符號(hào)公式分離器前分離器后單位a=57.81a=0.5781爐膛分離器高溫過(guò)熱器低溫過(guò)熱器省煤器空氣預(yù)熱器平均過(guò)量空氣系數(shù)(+)/21.21.21.21.21.211.235水蒸氣容積0.43670.43670.43670.43670.43730.4389m3/kg煙氣總?cè)莘e4.89424.89424.89424.89424.93215.0270m3/kgro2容積份額0.14510.14510.14510.14510.14400.1413h2o容積份額0.08920.08920.08920.08920.08

46、850.0869三原子氣體容積份額0.23430.23430.23430.23430.23250.2282飛灰濃度5244.552.4452.4452.4452.0451.06g/m3煙氣重量6.50126.50126.50126.50126.55076.6746kg/kg煙氣密度1.32831.32831.32831.32831.32821.3278kg/m33.3.2.2不同過(guò)量空氣系數(shù)燃燒產(chǎn)物的焓溫表 不同過(guò)量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表見(jiàn)表3-6。表3-6 煙氣焓溫表iy= i0y +( -1) i0k空預(yù)器=1.2515720.21459.332219.013000.893804.03

47、4621.855463.186325.267203.628081.868993.24省煤器=1.2314705.141429.032173.162939.233726.184527.425351.696196.627057.817918.438811.70低溫過(guò)熱器前=1.213695.111408.822142.602898.123674.284464.465277.366110.856960.617809.478690.67v0d=3.7935m3/kg(c)k× v0d12501.881010.211528.022055.322595.133147.853716.494288.

48、174860.235447.856051.39(c)k11132.3266.3402.8541.8684.1829.8979.71130.412881.21436.11595.2i0ykj/(kg)3+5+7+910594.731206.781837.002487.063155.253834.894534.065253.225988.566719.907480.39adar=44.4% 0f=0.5781(c)a×aa 0f /100920.7443.4067.7192.43117.69143.79170.02196.87224.59252.59281.55(c)a880.8169.

49、1263.8360.1458.5560.2662.4767.0875.0983.91096.9vdh20=0.4245m3/kg(c)h2o× vdh20763.97129.22196.37265.86337.35410.58486.99566.96646.94732.26817.54(c)h2o6150.7304.4462.6626.3794.7967.21147.21335.61524.01725.01925.9v0dn2=3.0009m3/kg(c)cn2 × v0dn25389.52780.231176.051580.571992.602412.422839.453279.383731.624147.254636.09(c) n24129.8260.0391.9526.7664.0803.9946.21092.81243.51390.01544.9vdro2=0.7101m3/kg(c)co2 ×vdro23120.50253.93396.87548.20797.61868.101037.601210.011385.411563.851745.21(c)co22169.7357.6558.9772.09