65吨时循环流化床锅炉的设计与计算毕业设计说明书(编辑修改稿)

65吨时循环流化床锅炉的设计与计算毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

化床锅炉较煤粉炉炉膛的温度水平低的特点，带来了低污染排放和避免燃煤过程中结渣等问题的优越性。 xxxx 学院本科毕业设计说明书 3 锅炉基本特性 锅炉规范 锅炉规范见表 21。 表 21 锅炉规范 型号 额定蒸发 量 过热蒸汽压力 过热蒸汽温 度 给水温度 65t/h MPa 450℃ 105℃ 燃料特性 燃料特性见表 22。 表 22 燃料特性 碳 氢 氧 氮 硫 水分 灰分 挥发分 低位发热 量 符号 Car Har arO Nar Sar War Aar Var arQ. 数值 6 0 0 13536KJ/Kg 石灰石特性 石灰石特性见表 23。 表 23 石灰石特性特性 3CaCO 含量 3MgCO 含量 水分 灰分 符号 3CaCO 3MgCO Md Ad 数 值 0 管子特性 管子特性见表 24。 表 24 管子特性 名称 管径厚 度 节距 排列及气流流向 符号 WD 横向 纵向 管子排列方式 烟气冲刷方式 烟气与工质流向 单位 mm mm mm 水冷壁 560 80 高温过热器  105 110 顺列 横向 交叉流 xxxx 学院本科毕业设计说明书 4 低温过热器  95 顺列 横向 交叉流 省煤器 　332 90 60 错列 横向 交叉流 空气预热器  60 40 错列 纵向 交叉流 下降管 　12222 蒸汽引出管 　5102 主要经济技术指标 主要经济技术指标见表 25。 表 25 经济技术指标 锅炉效率  ,％ 排烟温度 ，py ℃ 燃料耗 ，B ㎏ /s 给水温度 ，gst ℃ 140 105 锅炉基本尺寸 锅炉基本尺寸见表 26。 表 26 锅炉尺寸 炉膛宽度 炉膛深度 锅筒中心高 度 锅炉外形尺寸 长 宽 高 单位 ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ 数值 5620 2810 35673 23820 12560 37400 方案论证 本次设 计的题目是 65 吨 /小时循环流化床锅炉设计，属水管式中压自然循环锅炉，应以运行的安全性和可靠性作为其首要特性设计准则。 而且在此前提下，充分发挥循环流化床燃烧技术的一系列优点，并且尽量避免或克服其本身存在的缺点，如锅炉本身耗电量大，飞灰含炭量偏高，受热面磨损及腐蚀严重等负面特性。 因此在设计过程中，主要考虑的方面是炉膛内着火的稳定性及热流密度的横向均匀性，炉膛内有足够的传热量 ， 煤的燃尽程度，合理的烟气流速和排烟温度，受热面的磨损问题，分离器的分离效率、物料的平衡以及锅炉的脱硫效率等。 本锅炉属于小型中压锅炉，受热 面以蒸发受热面为主，其吸热量约占锅炉总吸热量的%。 在尾部烟道中布置有吸热量不多的过热器、钢管式省煤器和管式空气预热器，且过热器两级布置，过热器和省煤器的吸热量分别约占锅炉总吸热量的 %和 %。 空气预xxxx 学院本科毕业设计说明书 5 热器用于预热燃烧用的空气，使得排烟温度降低到合理的温度值，减少排烟损失，提高锅炉效率，减少燃料消耗量。 由于锅炉容量不大，炉膛和尾部烟道中的受热面已经可以满足锅炉的吸热要求，无需布置其他受热面，并且为了获得高的分离效率，因此锅炉采用高温旋风分离器，而且不布置外置换热器，整个锅炉炉型采用 M型布置。 循环流化床锅炉属于室燃炉，炉膛设计中应首先确定炉膛的截面热负荷，其容积热负荷在循环流化床锅炉中没有多大意义。 而截面热负荷选择与运行风速的选择是相关的。 循环流化床锅炉的运行风速是一个很重要的参数，一般运行风速为 410m/s，运行风速提高会使炉子更为紧凑，截面热负荷相应增大，同时炉膛高度增加，磨损增加，锅炉造价，能耗都会增加。 但运行风速过低则发挥不了流化床的优点，因此对每种燃料都具有最佳运行风速。 对本次设计煤种运行风速为。 截面热负荷一般在 34MW/m2，在此风速下截面热负荷取 W/m2。 对于床温得选择，要考虑锅炉结焦，燃烧效率，脱硫效率， NOx及 N2O 的排放量等问题，而且尽量避免煤中金属升华。 当床温升高时， NOx排放量上升；当床温高于 860℃时，床温升高，脱硫效率很快下降，而燃烧效率有所提高。 因此床温应控制在 850900℃左右，一般不超过 900℃。 对于本次设计，床温取 850℃。 在设计中，锅炉的排烟温度 py 和热空气温度 rkt 是首要和基本的。 排烟温度低时，锅炉排烟热损失减少，热效率提高；但会使 得受热面烟气侧与工质侧的温差降低，增加金属耗量。 同时，排烟温度过低，会使烟气中的硫酸蒸汽低于受热面壁温，引起受热面低温腐蚀。 对于该设计煤种特性全水分 War 为 %，锅炉容量 65t/h，排烟温度选取为 140℃。 热空气温度的选择主要应保证燃料在锅炉内迅速着火。 热空气温度过高对强化燃烧没有太大帮助，只要燃料能稳定燃烧，热空气温度不必太高，结合该煤种挥发分 Var 为 %，较易着火 ，热空气温度选取为 200℃。 过量空气系数对 循环流化床锅炉的运行影响较大，如果选择过小，则燃料不能充分燃烧，使机械部完全燃烧损失增加；如果选择过大，会增加排烟热损失。 燃烧室中过量空气系数一般在 ，因此，在本次设计中，炉膛出口的过量空气系数取。 在循环流化床锅炉燃烧过程中，为降低 NOx的排放和降低风机的能耗，将燃烧用空气分成一、二次风送入炉内。 二次风率过大，对脱硝和降低能耗有利，一次风率过低，不能保证密相区颗粒正常流化，而且大颗粒燃料无法燃尽。 在此次设计中 ，一、二 次风配比为 1:1， 二次风单层送入，风速为 3050m/s，二次风入口 位于距布风板。 炉膛的尺寸主要包括炉膛的长、宽、高及截面收缩形式。 炉膛横截面积在流化风速确定后已经确定，长宽比主要考虑二次风在炉内的穿透能力，深度一把不超过 8m，长宽比在 1:1至 2:1 都是正确的，对于本锅炉炉膛长宽比取 2:1。 炉膛高度在保证细粉燃尽度、蒸发受热面需求、返料机构料腿足够静压头以及锅炉设计压力下足够自然循环的前提下，尽可能降低炉膛高度，以减少锅炉造价。 由于空气分一、二次风送入，为保证二次风口以下的流化风速，xxxx 学院本科毕业设计说明书 6 炉膛下部区域采用锥形扩口，扩口角度为 30。 由于炉膛下部风速较高，磨损严重，且为保证燃料稳定着火，在布风板至二次风入口处敷设一定厚度的防磨耐火材料。 锅炉采用干式出灰，灰的排放有三个途经，一是通过密相区底部的排渣管，经水冷螺旋出渣机排放。 二是通过分离器下部的灰冷却器排放。 三是作为飞灰被除尘器收集排放。 锅炉结构简介 本锅炉锅炉为室内 (外 )布置，由前部及尾部两个竖井烟道组成。 前部竖井为悬吊结构，炉膛由膜式水冷壁组成，自下而上依次为一次风室、浓相床、悬浮段、蒸发管。 尾部竖井采用支承结构，布置有高温过热器，低温过热器，钢管式省煤器及管式空气预 热器，两竖井之间由两个并列的旋风分离器相连通，分离器下部接回送装置及灰冷却器。 燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬，前部竖井采用敷管炉墙，后部竖井采用轻型板壁炉墙，由八根型钢柱承受锅炉全部重量。 当属于锅炉以外的烟、风、汽水管道要支撑在锅炉构架上时，必须按负荷的大小及负荷着力点的位置校核构架强度，必要时另行加固。 锅筒及炉内设备 锅筒 内径 1400 ㎜ ，壁厚 42 ㎜，筒身长 5700 ㎜，包括两侧封头一起为 7184 ㎜。 上锅筒筒身用 20g 钢板热卷冷校而成 ，封头为 20g 钢冲压而成的椭圆形封头，封头和筒身壁厚都为 42㎜。 锅筒内装置 方形挡板：汽水混合物进入锅筒汽空间后进入上挡板组成的缝隙，依靠转向时汽水所受惯性力不同进行汽水分离，并减弱汽水的动能。 水下孔板：水下孔板一般放置在最低水位下 50100mm，孔径 1012mm，蒸汽穿孔流速23m/s，作用是均衡蒸汽负荷。 水下孔板离锅筒底部 300500mm，以免蒸汽带入下降管中。 顶部多孔板：利用其节流作用是蒸汽空间的负荷沿锅筒长度和宽度分 布均匀。 给水分配管。 排污管。 加药管。 水冷壁 在锅炉炉膛内布置尽可能多的水冷壁，对于中压锅炉来说，水冷壁得吸热量占锅炉总吸热量的 60%以上。 可以充分发挥辐射受热面热强度的特点，同时它用来保护炉强免受高温破坏，使灰渣不易粘结在炉墙上，防止炉膛被冲刷磨损，过热破坏。 它是自然循环锅炉构成水循环回路不可缺少的重要部件。 本锅炉炉膛内四壁由膜式水冷壁组成 ,膜式水冷壁采用  60 5 的无缝钢管，管节距为xxxx 学院本科毕业设计说明书 7 80mm，与 6 20的扁钢焊制而成，材质为 20 钢。 前墙水冷壁管屏下部与集箱连接，上部过炉顶后与上集箱连接，最后蒸汽由 8根  102 5的管子引入锅筒。 后墙水冷壁管屏与前墙相似，但不过炉顶。 两侧水冷壁管屏下部分别与下级箱连接，上部与各自上集箱连接，再由 4根  102 5 的管子引入锅筒。 上下集箱规格为  219 12。 燃烧设备 循环流化床锅炉的燃烧设备包括启动燃烧器、给煤机、风室、布风板、风口、分离器、回料器等。 启动燃烧器 启动燃烧器为燃油燃烧器，床上点火，布置在炉膛下部流化床层上面侧墙上，燃烧器略向下倾斜，以便火焰能与流化床接触，更好地加热床料。 给煤机 给煤机为螺旋给煤机，布置形式为前墙布置，给煤入口在布风板之上 处。 布风板 布风板作为重要的布风装置，其在流化床锅炉中作用有三个：一是支承静止的燃料层：二是布风板上具有均匀的气流速度分布：三是维持流化床层的稳定。 其主要有风帽式和密孔板式两种形式。 风帽式部分布风板由风室、花板、风帽和隔热板组成。 本锅炉采用风帽式布风板。 风帽外 径为 42mm，内径 28mm，正方形布置，间距 80 80mm，共布置 1050只风帽。 每只风帽开孔 14个，孔径为 5mm。 耐火保护层厚度为 150mm，花板厚度为 20mm。 布风板阻力为整个床层阻力的 2530%才可以维持床层稳定运行。 其结构见图 21。 图 21 布风板及风帽 分离器 气固分离器是循环流化床锅炉系统的核心部件之一。 它实现里锅炉的灰平衡和热平衡，保证路内燃烧的稳定与高校，分离器的设计、布置关系到锅炉的经济性和可靠性，而且气固分离技术的发展决定了循环流化床技术的发展。 本锅炉采用高温旋风分离器，共两只。 因为高温旋风分离器技术成熟，结构简单，分离效率高，性能稳定，直径小分离效率高。 该分离xxxx 学院本科毕业设计说明书 8 器内直径 D0为 3000mm，筒体高 h 为 4500mm，总高度 H为 9500mm，排灰口直径 D0为 1000mm，分离器入口高度 a为 2337mm，分离器入口宽度 b 为 779mm，排气管内直径 De为 1182mm，排气管插入深度 hc 为 1400mm，排气管总长度 L为 2400mm。 分离器从内到外分别是耐火层、保温层、钢外壳。 总壁厚 300mm。 其结构见图 22。 300 0 图 22 旋风分离器 回料器 回料器的任务是将炉膛高压区与分离器低压区隔开，防止烟气从高压区流向低压区，而且将分离器中分离出来的固体物料送回循环流化床燃烧室内。 本锅炉采用 U型回料器。 一般由密封腿、回料器本体和返料腿组成。 回料器本体包含松动床和输送床、隔板及相关配风装置和风室等。 密封腿与分离器竖管相接处以及返料腿垂直段处均设有金属膨胀节。 设计要则：一、回料器底部输送距离尽量要小；二、不得出现未流化区域；三、灰料不能以溢流态，而应以气 力输送态经返料腿进入炉膛；四、整个回料器截面保持不变。 密封腿直径 Dm为 1000mm，返料腿直径 Df为 1000mm，回料器溢流堰高 Hw为 1700mm，隔板与配风装置距离为 1000mm，隔板厚度为 200mm，隔板高度为 1200mm，回料器本体宽度 Wbh为 1000mm，回料器本体高度 Hbh为2200mm，回料器本体深度 Bbh为 2200mm，炉膛配风装置至返料腿炉膛入口处中心线的高度 Hhz为。 其结构见图 23。 图 23 回料器 xxxx 学院本科毕业设计说明书 9 过 热器 从锅筒出来的饱和蒸汽，经过过热器被加热到额定过热温度。 对于中压锅炉 ， 采用纯对流过热器 ， 布置在尾部竖井烟道中。 过热器分成两级 ，低温过热器布置在烟气较低部分，逆流布置，材料为 20钢；高温过热器布置在烟气的高温部分，顺流布置 ， 以降低温压，避免过热损坏，材料为 20 钢。 蒸汽从顶棚管出来后经低温级进口集箱进入低温过热器，出低温级出口集箱后进入自制冷凝水喷水减温器，调节汽温后，进入高温过热器，最后经过高温级出口集箱进入蒸汽总管被输往汽轮机利用。 高温过热器管子规格  42 ，双管圈，顺列布置，横向节距 105mm，纵向平均节距 110mm，横向管排数 40 排，纵向管排数 16排，全部受热面积。 低温过热器管子规格  38 ，双管圈，顺列布置，横向节距。