280吨循环流化床设计_毕业设计

280t/h燃煤循环流化床锅炉设计目录摘要 (Ⅲ)ABSTRACT (Ⅳ)1 绪论 (1)1.1国内外CFB锅炉发展及现状 (1)1.1.1 国内CFB锅炉发展 (1)1.1.2国外CFB锅炉发展 (1)1.2 循环流化床锅炉优缺点 (1)2 锅炉结构和设计简介 (3)2.1 原始资料 (3)2.2 煤的元素分析数据校核和煤种判别 (3)2.2.1 煤的元素分析数据校核 (3)2.2.2 煤种判别 (4)2.3 锅炉的整体布置 (4)3 220t/hCFB锅炉热力计算 (6)3.1 锅炉燃烧产物和锅炉热平衡计算 (6)3.1.1 燃烧产物计算 (6)3.1.2 无脱硫工况计算 (6)3.1.3 有脱硫工况计算 (8)3.1.4 烟气特性计算表 (11)3.1.5烟气焓温计算表 (12)3.2 锅炉热平衡及燃烧和石灰石消耗量计算 (12)3.3炉膛与汽冷屏设计及热力计算 (15)3.3.1 炉膛结构设计及计算 (15)3.3.2 炉膛水冷壁传热计算 (18)3.3.3 汽冷屏结构设计及计算 (21)3.3.4 汽冷屏传热计算 (22)3.3.5 锅炉炉膛整体热力计算 (25)3.4 汽冷旋风分离器设计及热力计算 (29)3.4.1 旋风分离器结构计算 (29)3.4.2 旋风分离器热力计算 (30)3.5 高温过热器设计及热力计算 (33)3.5.1 高温过热器结构计算 (33)3.5.2 高温过热器热力计算 (35)3.6低温过热器设计及热力计算 (38)3.6.1 低温过热器结构计算 (38)3.6.2 低温过热器热力计算 (40)3.7省煤器设计及热力计算 (43)3.7.1 省煤器结构计算 (43)3.7.2 省煤器热力计算 (45)3.8管式空气预热器设计及热力计算 (47)3.8.1 管式空气预热器结构计算 (47)3.8.2 管式空气预热器热力计算 (50)3.9热力计算数据的修正 (52)3.10 热力计算数据汇总表 (54)4 结论 (56)谢辞 (57)参考文献 (58)附录 (59)摘要循环流化床锅炉是近几十年发展起来的一种新型燃烧设备，其具有燃料适应性广、有利于环保、负荷调节性好、燃烧热强度大、炉内传热能力强等优点。

所以，其一经推出就在世界范围内得到了广泛的应用。

特别是在中国，循环流化床锅炉技术在近几十年取得了长足的进步。

循环流化床锅炉包括本体设备和辅助系统两部分。

CFB锅炉本体由炉膛及布风装置、循环灰分离器、回料阀、尾部受热面竖井烟道及可以加置的外置式循环灰换热器组成。

循环流化床锅炉主要辅助系统包括风烟系统、煤制备系统、石灰石制备系统、灰渣处理系统、燃油点火启动系统、热控系统[1]。

在整个设计过程中进行了锅炉整体的热力计算。

热力计算包括炉膛、高温过热器、低温过热器、省煤器以及空气预热器的计算。

在此基础上，利用CAD绘制锅炉结构图、主要部件三视图。

关键词：循环流化床锅炉；热力计算；汽冷屏；旋风分离器；过热器The Design of 280t/h CFB BoilerABSTRACTThe CFB is the new combustion equipment which is developed in the recent years, it has the advantages of be widely adapt to fuels,be good for environment, load adjustment well, burning intensity is big, heat transfer is strong in the firebox and so on. So, it is widely applied in the world. Especially in China, the technolog of CFB is made great progress in the recent years.CFB boiler including body systems and auxiliary equipment two parts. CFB body are compose of boiler furnace and air distribution device, loop ash separator, return valve, silo flue of heating surface and external circulating ask heat exchanger.The main auxiliary systems of circulating fluidized bed boiler system including Wind and Smoke, coal preparation system, limestone preparation system, ash handling system, fuel ignition system, thermal control systems.Throughout the design process, we make the thermodynamic calculation. Thermodynamic calculation of the furnace, high temperature superheater, low temperature superheater, economizer and air preheater of calculation.On this basis, the use of CAD drawing the boiler chart and three view of the main parts.Key Words: CFB; thermodynamic calculations; Gas cooled screen; The Cyclone Separator; superheater unit1 绪论1.1国内外CFB锅炉发展及现状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。

燃煤锅炉燃烧排放出大量的灰渣、二氧化硫等气固污染物，严重影响生态环境。

再由于煤等化石燃料的燃烧而日益枯竭，高效率、低污染的燃烧方式就显得格外重要。

循环流化床锅炉是从上世纪七十年代发展的清洁燃烧技术，对环境问题的解决及其重要[2]。

1.1.1国内CFB锅炉发展自1979年热功率为15MW的首台商业化循环流化床锅炉在芬兰Pihlava投运以来，循环流化床锅炉得到较快发展。

为了吸收和借鉴国外CFB锅炉的先进技术和成功经验，1987年，引进国外先进设备，建立了我国100MW CFB锅炉示范电站。

引进示范工程建在我国重点高硫煤地区之一的四川省，100MWCFB锅炉发电机组安装在四川内江发电总厂高坝发电厂[3]。

经过10多年的研究和实践，国内一批技术实力雄厚、多年从事CFB锅炉技术开发研究的科研院所和高校，已拥有一定的试验设施和试验研究手段，已具备较强的CFB锅炉技术开发能力。

已生产出了具有自主知识产权的50MW等级CFB 锅炉，并已具备设计100MW等级CFB电站锅炉的能力，目前正在研制具有自主知识产权的100MW等级和125MW级CFB电站锅炉，并拟在消化吸收国外先进技术的基础上，与国内研究、制造单位合作，有所创新地自行研制300MW等级的CFB电站锅炉[4]。

1.1.2国外CFB锅炉发展国外的先进性表现在：基础工作扎实、锅炉的再用效率较高、燃烧效率高、负荷调节性好, 自动控制水平高。

目前国外CFBB设计结构特点上主要分为三大流派：德国鲁奇公司为代表的鲁奇型CFBB、芬兰奥斯龙公司的百宝炉型CFBB 、美国福斯特·惠勒公司的CFBB、德国Circofluid型和内循环型[5]。

1.2 循环流化床锅炉优缺点（1）CFB优点，具体如下：①煤种适应性广。

它除了燃用一般种类的煤外，还可以燃烧低热值的煤矸石、煤泥、造气炉渣、生活垃圾等，从而对处理城市垃圾、能源的综合利用和减少环境污染有着非常显著的经济效益和社会效益[6]。

②高效脱硫。

由于循环流化床锅炉燃烧温度在850-950℃之间，对脱硫非常有利，且分离器效率高，脱硫剂很细，再加上物料循环使脱硫剂得以循环利用，石灰石的利用率高，因此脱硫效率高。

③燃烧效率高。

CFBB燃烧效率高是因为 :空气和燃料混合充分；燃烧速率高：对粗燃料分离效率高，未燃尽的燃料会被循环装置再循环至炉膛再次燃烧[7]。

④氮氧化物排放低。

循环流化床锅炉的炉膛温度一般较低，再通过合理配风、组织分段燃烧，可以有效地减少NO的生成。

也可易于实现灰渣的综合X利用。

（2）CFB缺点，具体如下：①支持燃料沸腾的一次风由鼓风机从炉膛底部喷入，但受风机功率的限制，影响了锅炉的出力[8]。

②CFBB的运行维护比较烦繁琐。

③循环流化床更容易结焦。

④炉膛密相区磨损严重，密封性差。

2 锅炉结构和设计简介2.1 原始数据（1）额定蒸发量 ： 280t/h ；（2）过热蒸汽压力 ： 9.8MP ；（3）过热蒸汽温度 ： 540℃ ；（4）设计热效率 ： >=85% ；（5）排污率 ： 2% ；（6）给水温度 ： 215℃ ；（7）冷空气温度 ： 20℃ ；（8）燃料特性 ：① 原料名称：元宝山褐煤 ；② 煤的收到基成分：C ar =39.3%、O ar =11.2%、S ar =0.9%、H ar =2.7%、N ar =0.6%、M ar =24.0%、A ar =21.3%[9]；③ 煤的干燥无灰基挥发分及低位发热量：V daf =44.0%、Q =14580kj/kg ；④ 灰熔点：DT=1150℃、ST=1300℃[10]；2.2 煤的元素分析数据校核和煤种判别2.2.1 煤的元素分析数据校核（1）煤的元素各种成分之和为100%的校核 ：O ar + S ar + H ar + N ar + M ar + A ar +C ar =11.2+0.9+2.7+0.6+24.0+21.3+39.3=100%（2）煤的元素分析数据校核 ：① 干燥无灰基成分份额 ： K daf =100/(100- M ar - A ar )=1.828C daf = K daf * C ar =1.828*39.3=71.84% 、H daf =1.828*2.7=4.94%、O daf =1.828*11.2=20.47%、N daf =1.828*0.6=1.10%、S daf =1.828*0.9=1.65%② 干燥基灰分计算 ：Ad=100 A ar /(100- M ar )=100*21.3/(100-24.0-21.3)=28.03%③ 干燥无灰基低位发热量的计算 ：Q =( Q +25* M ar )*100/(100- M ar - A ar )=(14580+25*24)*100/(100-24.0-21.3)=27751kj/kg2.2.2 煤种判别（1）因干燥无灰基V daf =44.0% ，属于范围V daf >40%；且Q =14580kj/kg>11500kj/kg,所以此煤为高挥发分的烟褐煤。