200mw机组循环流化炉的设计与计算本科毕业设计说明书(编辑修改稿)

200mw机组循环流化炉的设计与计算本科毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

3。 27 附 表 28 参考文献 29 致 谢 30 本科毕业设计说明书 1 第 1 章 绪 论 锅炉作为一种能源转换设备，在工业生产和生活中得到广泛的应用。 锅炉是利用燃料燃烧释放的热 能或其它热能将工质加热到一定参数的设备。 随着科学技术的发展，锅炉无论在受热面的结构还是在燃烧方式上都有了很大的改进，以至于锅炉效率得到了提高，这对能源利用，保护环境都有重要的意义。 循环流化床锅炉是八十年代发展起来的新一代燃煤流化床锅炉，具有高效低污染的特点，在国际上被称为清洁燃烧技术 正受到日益广泛的关注 ， 但目前循环流化床锅炉的设计方法还很不完善。 本锅炉采用全膜式壁炉膛 高 倍率循环流化床锅炉。 固体粒子经与气体或液体接触而转变为类似流体状态的过程，称为流化过程。 流化过程用于燃料燃烧，即为流化燃烧，其炉子称为流化床锅炉。 循环流化床锅炉是在鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型，它与鼓泡床锅炉的最大区别在于炉内流化风速较高（一般为 4～ 8m/s），在炉膛出口加装了气固物料分离器。 被烟气携带排出炉膛的细小固体颗粒，经分离器分离后，再送回炉内循环燃烧。 循环流化床锅炉可分为两个部分：第一部分由炉膛（快速流化床）、气固物料分离器、固体物料再循环设备和外置热交换器（有些循环流化床锅炉没有该设备）等组成，上述部件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、再热器、省煤器和空气预热器等，与其它 常规锅炉相近。 循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入，燃料的燃烧主要在炉膛中完成，炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量。 由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。 本次设计为 200MW 机组 循环流化床锅炉设计，方案的选择论证，炉膛的选择，锅炉的整体布置，尾部受热面的型式和布置等都经过仔细计算和选择，力求合理。 ： 200MW机组循环流化 炉的设计与计算 2 第 2 章 基本数据 设计任务 1） 锅炉额定供热量： Do=670t/h 2） 锅炉出口蒸汽压力： p=（表压） 3） 饱和蒸汽温度： gqt =540℃ 4） 给水温度： sgt =220℃ 5） 排污率： pwρ =1% 6） 排烟温度： pyθ =142℃ 7） 冷空气温度： lkt =20℃ 燃料特性 设计煤种 1） 工作基成分 碳 arC =； 氢 arH =； 氧 arO =； 氮 arN =； 硫 arS =； 水分 arM =；灰分 arA =； 干燥无灰基挥发分 Var =。 2） 低位发热量： ,arQ =20xx4kJ/kg 煤质分析校核计算： ,arQ 计 ＝ arC + arH ( arO arS ) arM = kgkj/ , , ar ar| |计 =628kJ/kg 这说明煤质分析数据合理。 石灰石 序 号 名称 符号 数值 单位 1 石灰石3CCOa 含量 3CaCOη % 2 石灰石3MgCO 含量 3MgCOη 0 % 3 石灰石水分 dM % 4 石灰石灰分 dA % 本科毕业设计说明书 3 确定锅炉基本结构 因采用角置直流式燃烧器，炉膛采用正方形截面。 取炉膛截面热负荷Fq =4082kW/ 2m ，炉膛截面 F= ㎡，取炉膛宽 a=，炉膛深 b=，布置60ф *5 的水冷壁管，管间距 s=20 ㎜，侧面墙的管数为 182 根，前、后墙的管数为 180根。 锅筒下降管大直径管取 6 根 ф 426*50，分配支管取 ф 159*16。 ： 200MW机组循环流化 炉的设计与计算 4 第 3 章 锅炉热平衡及燃料消耗量的计算 无脱硫工况时的燃料计算 1. 理论空气容积 030 . 0 8 8 9 ( 0 . 3 7 5 ) 0 . 2 6 5 0 . 0 3 3 2 5 . 1 5 8 4 / k gk a r a r a r a rV C S H O m= + + = 2. 三原子气体容积 2 30 . 0 1 8 6 6 ( 0 . 3 7 5 ) / 1 0 0 0 . 9 3 5 0 / k gR O a r a rV C S m= + = 3. 理论氮气容积20 0 3N k a rV = 0 . 7 9 V + 0 . 8 N / 1 0 0 = 4 . 0 8 4 7 m / k g 4. 理论水蒸气容积20 0 3H O a r a r kV = 0 . 1 1 1 H + 0 . 0 1 2 4 M + 0 . 0 1 6 1 V = 0 . 5 4 5 0 / k gm 5. 理论烟气容积2 2 20 0 0 35 . 5 6 4 7 / k gy R O N H OV V V V m= + + = 6. 飞灰中纯灰份额 = 无脱硫工况时的烟气体积计算 表 31 无脱硫工况时的烟气体积计算 名称 公式 符号 炉膛 旋风筒 高温过热器 低温过热器 省煤器 空 气 预热器 出 口 过量空气系数 α 平 均 过量空气系数 α39。 +α（ ） pjα 过 量 空气量 0( 1)pj Vα 水 蒸 气体积 20 ( 1)HOpjVV+α OHV2 烟 气 总体积 22200( 1)H O NRO pjVV+++ α yV 本科毕业设计说明书 5 脱硫计 算 1. SO2 原始排放浓度20 4 3S O yμ = 1 . 9 9 8 S a r * 1 0 / V = 5 4 4 2 . 8 m g / m（ ） 2. SO2 允许排放浓度2 3900mg/mSOμ = 3. 计算脱硫效率2 2 20S O j S O S Oη = 1 μ /μ * 1 0 0 % = 8 3 . 5 %， （ ） 4. 燃煤自脱硫能力系数 A %= 5. 石灰石脱硫能力系数 K= 6. 钙硫摩尔比2SOm = ln [ ( 1 0 0 η ) /A ] /K = 1 .9 7 2 7. 石灰石中 CaCO3 含量3CaCOη =% 8. 1Kg 燃料中入炉石灰石量3arC a C OS3 . 1 2 2 m 0 . 1 1 8 9k g / k gηdB == 9. CaCO3 未利用率3CaCO =%ξ 10. 煅烧成 CaO 时吸热量3A C a C O a rQ = 1 ε * 5 5 6 1 . 8 m S / 1 0 0 = 1 7 5 . 2 9 k J / k g（ ） 11. 脱硫时放热量 2SO arT η SQ = 1 5 5 9 7 . 7 * = 2 4 4 . 8 5 k J / k g1 0 0 1 0 0 12. 可支配热量 D T Tar dQ + Q = ? 1+ B=13. 燃烧所需理论空气量 03V =5 .1 584m /kg 14. 脱硫所需理论空气量 2 arS= 1 . 6 6 7 1 0 0 0 . 0 2 6 2 m / k g1 0 0 1 0 0S O jdV η *=， 15. 燃烧和脱硫当量理论空气量 0003+= 4 . 6 3 3 5 m / k g1+ dD dVVV B = 16. 燃烧产生理论氮气体积203= / kgNV 17. 脱硫所需空气中氮气体积20 0 3= 0 .7 9 0 .0 2 0 7 m / k gd N dVV = 18. 当量理论氮气体积2ar0 0 3D N Dd100V = + =3. 669 0m / kg1+B 19. 燃烧产生 RO2 体积2 3ROV =0. 9350m /kg 20. 煅烧石灰石生成 CO2体积2d3arCO SV = 0 .6 9 9 m = 0 .0 2 5 9 m /k g100 ： 200MW机组循环流化 炉的设计与计算 6 21. 脱硫使 SO2 减少量 22SOD3arSO η SV = 0 . 6 9 9 * = 0 . 0 l l 0 m / k g1 0 0 1 0 0 22. 燃烧和脱硫时产生 RO2当量体积 2 2 22dDR O C O S OD3RO dV + V VV = = 0 . 8 4 8 9 m /k g1 + B 23. 燃烧产生理论水蒸气体积203HOV =0. 5450m /kg 24. 当量理论水蒸气体积20 0 3a r d d a rD H O Dd0 . 0 1 2 4 ( M + B M ) + 0 . 1 1 1 HV = + 0 . 0 1 6 1 V = 0 . 4 8 8 5 m / k g1 + B 25. 入炉燃料灰量 arG AF = = 0 . 3 1 3 9 k g /k g100 26. 入炉石灰石直接生成飞灰量 333C a C Of arC a C OC a C Oξ SA = 3 . 1 2 2 m = 0 . 0 1 7 8 k g /k g100 η 27. 入炉石灰石灰分含量 33C a C O C a C O ddd100 ξ η MA = B ( 1 ) = 0 . 0 0 1 9 k g / k g1 0 0 1 0 0 1 0 0 28. 未反应 CaO 的量 3 2CaCO SOa r a rCaO 100 ξ ηSSA = 1 . 7 4 9 m 1 . 7 4 9 * = 0 . 0 2 7 7 k g / k g1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 29. 脱硫产物 CaSO4的量 24SO arC a S O η SA = 4 . 2 4 6 * = 0 . 0 5 6 7 k g / k g1 0 0 1 0 0 30. 当量灰分 34= = 3 8 . 2 5 %1fG C a C O d C a O C a S ODar dF A A A AA B+ + + ++ 31. 未脱硫时底灰份额 = 32. 脱硫工况时底灰份额 4ar100= = 0 . 4 4 4 9( 1 ) 100d d Ca O Ca S ODd DardAa A A Aa AB+ + + ++ 33. 未脱硫时飞灰份额 =1 =0. 7fdaa 34. 脱硫时飞灰份额 3farf Ca CODf DardAa + A100a = 0 . 5 5 5 1A( 1 + B )100= 35. 分离效率 f %η = 36. 灰循环倍率 ffn fa ηa = = 37. 分离器前飞灰份额 Dfna=a +a = 本科毕业设计说明书 7 38. 脱硫后的 SO2排放浓度 22SO4arDSO Ddyη1 . 9 9 8 S 1 0 ( 1 )100m = 8 9 2 . 4 1( 1 + B ) V* =预 计 39. 脱硫效率 222DSOSO SOμη = ( 1 ) 10 0 83 .6 %μ *= 40. 误差222SO j SOSOη ηη = =0. 12% 0. 15%η 迭代收敛认可 脱硫工况时受热面中燃烧产物的平均特性 表 32 脱硫工况时受热面中燃烧产 物的平均特性 计算公式 单位 分离器前 a= 烟道名称 分离器后 a= 炉膛 分离器 旋风筒 高温 过热器 低温 过热器 省煤器 空预器 mα= dα= dα= dα= cα= kα= (α′+α″)/2 200D H O pj1 DV + 0 .0 1 6 1 (a )V* 3m/kg 0. 5049 0. 5049 0. 5049 0. 5049 2 2 2D 0 DR O DN H O0pj 1 DV +V +V +(a )V 3m/kg 2 /DDDRO yVV — 2 /DDHO yVV — Dnr — 10 /DDar yA a V 3g/m ： 200MW机组循环流化 炉的设计与计算 8 表 33 烟气焓温表 Iy= I0y +( α″1) I0 k 空预器 α″=1.25 15 804.11 1621 2475 3349 4232 5152 6097 7053 8035 9018 10029.31 省煤器 α″=1.23 14 787.14 1595 2428 3278 4156 5047 5969 6901 7869 8825 9827 低温过热 器前 α″=1.2 13 775.83 1578 2383 3235 4096 4970 588 6814 7762 8703 9685 V0D=35 m3/kg (Cθ)k V0D 12 565.73 1133 1721 2319 2928 3541 4180 4830 5474 614。