1、华北水利水电学院毕业设计 华 北 水 利 水 电 学 院 毕 业 设 计 任 务 书 设计题目： 130T/H CFB 锅炉设计（ 高硫煤 B） 专 业： 热能动力工程 班级学号： 200606618 姓 名 : 李 露 指导教师： 王爱军 设计期限： 2010 年 3 月 22 日开始 2010 年 6 月 7 日结束 院 、系： 电力学院 2010 年 3 月 2 日 华北水利水电学院毕业设计 一、毕业设计的目的 毕业设计是学完专业基础课和专业课后，检验学生所学知 识是否扎实，培养学生解决实际工程问题的能力的主要环节；是走上工作岗位前的必须训练；它 是集大学所学知识与一体的综合性设计；是培
2、养学生主动性和创新能力、 树立严谨的科学作风和正确的设计思想 、 努力贯彻国家有关方针政策观念的基本训练。通过毕业设计的综合训练，培养学生实地考察、查阅文献、收集资料的能力；提高学生运用资料综合分析的能力；提高制定合理的设计方案的能力；培养学生深入细致进行设计运算校核的能力，合理运用工具书的能力；提高学生计算机制图的能力。总之，毕业设计后学生应具有独立工作与协同工作的能力，掌握工程设计的基本 过程和科学研究的初步方法，真正达到合格本科毕业生的要求。 我国是世界上最大的煤炭生产与消费国，煤炭消费占一次能源的比例高达 75。在今后相当长时期内，一次能源的消费仍将以煤炭为主。煤炭燃烧产生的灰渣、 2
3、SO 、 xNO 等污染物对环境造成的污染成为一个重要问题。 循环流化床锅炉与采用其他燃煤方式的锅炉相比具有锅炉效率高、脱硫效果 好 、 xNO排放量底和燃料适应性广等优点，是国 内外近阶段重点研究和开发的有发展前途的燃煤锅炉 。 通过本次设计，能够进一步理解循环流化床锅炉的工作原理、掌握锅炉的基本设计计算方法和过程。 二、主要设计内容 1. 计算部分 ： 燃烧脱硫计算；锅炉传热计算；锅炉结构计算；锅炉热力计算 2. 设计部分 锅炉本体整体设计（炉膛、旋风分离器、尾部受热面）；风机选择 3. 图纸部分 （ 全部采用 CAD 制图），包括： 锅炉本体结构图；工质流程系统图；旋风分离器结构图 三、
4、重点研究问题 燃烧脱硫计算过程；锅炉传热计算过程；锅炉结构计算过程；锅炉热力计算过程 四、主要技术指标或主要设计参数 1 设计 煤种（ 高硫煤 B） 华北水利水电学院毕业设计 序号 名称 符号 来源 数值 单位 1 收到基水分 Mar 测量值 3.0 % 2 收到基碳含量 Car 测量值 70.8 % 3 收到基氢含量 Har 测量值 4.5 % 4 收到基氧含量 Oar 测量值 6.1 % 5 收到基氮含量 Nar 测量值 0.7 % 6 收到基硫含量 Sar 测量值 3.2 % 7 收到基灰分 Aar 测量值 11.7 % 8 收到基硫酸盐二氧化碳含量 CO2ar 测量值 0 % 9 收到
5、 基挥发 分 Var 测量值 24.7 % 10 收到基低位发热量 Qnet,ar 测量值 27800 kJ/kg 11 收到基 CaO 含量 CaOar 测量值 0 % 2 石灰石 序号 名称 符号 数值 单位 1 石灰石 CaCO3 含量 3COC 97.32 2 石灰石 MgCO3 含量 3MgCO 0 3 石灰石水分 dM 0.8 4 石灰石灰分 dA 1.88 3 锅炉设计参数 华北水利水电学院毕业设计 序号 名称 符号 数值 单位 1 最大连续蒸发量 DMCR 130000 kg/h 2 过热蒸汽压力 Pgq 9.9 MPa 3 过热蒸汽温度 t gq 540 4 喷水量 Dp 5
6、000 kg/h 5 工质流量 PD 125000 kg/h 6 给水温度 tgs 215 7 热空气温度 trk 204 8 排烟温度 py 135 9 冷空气温度 tlk 20 10 锅筒蒸汽压力 Pg 10.89 MPa 11 给水压力 pgs 11.43 MPa 12 锅炉排污水流量 Dpw 1300 kg/h 13 燃烧方式 循环流化床 五、设计成果要求 1提交的成果： 1) 开题报告 1 份 2) 说明书和计算书 1 套 3) 图纸 1 套 4) 与设计相关外文资料与译文，附在说明书后 5) 所查阅的文献 2 要求： 1) 论文或说明书的电子版和打印文档各一份，要求语句通顺，无错别
7、字，排版规范。 a) 毕业设计说明书字数不少于 4 万字，内容包括：前言、目录、中英文摘要（ 500 字以上）、正文、设计计算书、结论、文献阅读、参考文献等。 b) 设计计算书应包括：热力计算过程，结果汇总。 c) 结论：对所做的设计计算过程及结果进行分析，并对循环流化床的应用前景进行华北水利水电学院毕业设计 综述。 2) 文献阅读：针对本设计查阅的英文资料至少 1 篇（附上复印原件）译成中文。 3) 绘图要求计算机绘图，要提交一份所使用工具本身要求的格式的文件一份、保存成 jpeg或 gif格式的文件一份，打印图一套。 4) 提交的电子文档命名要求：每人的电子文档要求存在以个人的“名字学号”
8、命名的文件夹内，文件夹内应包 含 word 文档、“相关设计图”文件夹和转换成 jpeg 或 Gif 格式后的文件夹和相关说明。 Word 文档的命名采用论文或设计的题目。“相关设计图”文件夹内每张图的命名要反映图的具体内容，用具体的系统名称或设备名称命名。转换格式后的文件夹命名为“转换后图形”。相关说明可用记事本填写，内容应包含所提交的设计结果内容说明。 5) 提交电子文档 Email: 六、 设计进度 1) 寒假放假前一周，开学提前一周，收集资料、阅读并综述文献、开题报告； 2) 1 7 周，热力计算； 3) 8 10 周，绘图； 4) 11 12 周，编写设计说明书（或论文）； 5) 1
9、3 周，打印说明书及图纸，制作幻灯片； 6) 14 周，答辩。 七 、主要参考书目 ： 1 朱国桢，徐洋编著循环流化床锅炉设计与计算清华大学出版社， 2004 2 林宗虎，魏敦崧等编著循环流化床锅炉化学工业出版社， 2004 3 赵翔，任有中合编锅炉课程设计水利电力出版社 4 樊泉桂，阎维平编锅炉原理，中国电力出版社， 2003 5 屈卫东，杨建华等编循环流化床锅炉设备及运行，河南科学技术出版社， 2001 6 吕俊复，张建胜等编循环流化床锅炉运行与检修，中国水利水电出版社， 2003 7 党黎军编循 环流化床锅炉的启动调试与安全运行，中国电力出版社， 2001 8 锅炉机组热力计算标准 机械
10、工业出版社 华北水利水电学院毕业设计 华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告 2010 年 3月 25 日 学生姓名 李露 学号 200606618 专业 热能与动力工程 题目名称 130T/H CFB 锅炉设计（高硫煤 B） 课题来源 模 拟 主 要 内 容 我国是世界上最大的产煤国家。在我国，煤主要是用作燃料燃 烧。煤在燃烧过程中会排出大量的灰渣，粉尘，二氧化碳和氮的氧化物等污染物，严重影响生态环境。因此在用煤作燃料时，实现其高效，低污染的燃烧是有非常重要的意义的。 循环流化床燃烧蒸汽锅炉参 数 是 20 世纪 70年代发展起来的清洁煤燃烧技术，是解决燃烧煤而产生的污染问题的主要方
11、法之一。此外，循环流化床燃烧还有对不同性质的煤东方锅炉股份有限公司强，适于烧低质量煤的特点。在煤含硫量高时，还可以在燃煤中加入石灰石，在燃烧中低循环流化床锅炉计算地脱硫，而不必加设投资巨大的烟气脱硫设备。在循环流化床取暖壁挂炉品牌中，燃烧温 度低，空气分级流化床，燃烧中所产生的氮的氧化物很低，煤燃烧后所余下的灰渣活性强，便于生产水泥，用来综合利用。它是没有废弃物的燃烧方法。由于它有这些优点，近 20 年来得到迅速的发展。我国在这项技术利用和发展中，在燃烧机理，设计准则，调试运行技术等循环流化床锅炉计算，都积累了大量理论和运行经验。所设计制造的这种锅炉，已经从示范设备发展为成熟的产品。 我国是世
12、界上最早进行流化床技术研究开发的国家之一， 20 世纪 80年代就开始了循环流化床燃烧技术的研究。经过近 20 年的暖气用小锅炉多少钱努力，开发出多种类型的，具 有中国特色的循环流化床。 循环流化床锅炉工作原理： 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，华北水利水电学院毕业设计 经分离器分离后，再送回炉内循环燃烧
13、。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。 循环流化床锅炉具有的 优点 有 ： （ 1）燃料适应性广 ， （ 2）燃烧效率高 ，（ 3）高效脱硫、氮氧化物
14、（ xNO ）排放低 ， （ 4）燃烧强度高 ， （ 5）负荷调节范围大，负荷调节快 ， （ 6）易于实现灰渣综合利用 ， （ 7）燃料预处理系统简单 。 本次毕业设计的题目是对 130T/H CFB 锅炉进行整体设计。主要就循环流化床锅炉对燃料和脱硫剂的使用、无脱硫工况与脱硫工况下排放物的成分及体积的计算，并在此基础分析脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响。然后对炉膛及尾部受热面进行合理的结构布置，并对汽冷旋风分离器的结构及其相应的烟气、空气流动阻力等内容进行设计计算。本次设计的主要内容具体有： 1燃烧脱硫计算：本部分将通 过分析不同煤种对脱硫剂的使用要求，使各种排放物达到排放标准，在循环硫化床
15、锅炉稳定运行的某段时间内对灰平衡及脱硫工况时的物质平衡和热平衡进行分析，得出脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响；并且通过对燃烧产物热平衡的分析计算，确定出各部分灰的份额，并由此推算出循环灰焓和烟气中飞灰的浓度，得出灰循环倍率与飞灰份额和分离器效率的关系。 2锅炉传热计算：循环流化床锅炉的灰循环倍率不仅影响燃烧，而且影响传热。炉膛及尾部受热面的传热系数是其热力计算的关键数据，因此本部分将对炉膛膜式水冷壁和汽冷屏的传热系数进行计算，并确定出 对流过热器、省煤器、空气预热器的传热面积及其传热系数。 3锅炉结构计算：循环流化床锅炉由燃烧系统和受热面组成，燃烧系华北水利水电学院毕业设计 统的设计主要有炉膛
16、、尾部受热面、分离器和回料器等部分的设计与布置。尾部受热面的设计包括过热器、省煤器以及空气预热器的布置方式及结构尺寸的设计计算。 4锅炉热力计算：锅炉计算中的热力计算部分是必不可少的步骤，首先需要进行锅炉机组的热平衡及燃料和脱硫剂消耗量的计算，在此基础上进行炉膛及尾部受热面的热力计算。 在初步计算成立后对数据进行修正，并计算误差。在核对无误后进行图纸的绘制：包括锅炉本题结 构图、工质流程系统图以及旋风分离器结构图的 CAD 制图。 采取的主要技术路线或方法 通过一周的搜集 及 整理资料，我对循环流化床锅炉的设计与计算有了更深入全面的认识后，现初步拟定设计及计算步骤如下： 1燃烧脱硫的计算 1）
17、首先进行煤质分析：根据任务书所给设计煤种的各项数据进行煤质的分析校核，判别出煤种，并将收到基低位发热量的计算值与测量值进行比较，看煤质分析是否合理； 2）对无脱硫工 况时的燃烧过程进行分析，计算出理论空气量，三原子气体体积及理论氮气、水蒸气体积，并在此基础上得出该工况下的烟气总体积，并制作出燃烧产物的平均特性表与焓温表，便于后面对受热面的设计计算； 3）进行脱硫工况物质平衡与热平衡分析，确定出脱硫效率与钙硫比的大小，并根据燃烧和脱硫的化学反应式计算出脱硫过程中的可支配热量、所需的理论空气量以及产生的烟气体积，与无脱硫工况下的计算值进行比较，然后利用灰平衡及灰循环倍率的计算进一步分析出循环倍率与
18、飞灰份额、分离器效率的关系。 2结构及其传热系数的设计 1）炉膛内受热面积的 计算：炉膛的受热面主要包括膜式水冷壁、汽冷屏，根据二者工作条件的不同，适当选取管材及管子规格，初步布置出所需受热面的大小，并在此基础选取合适的参数计算，分别计算出水冷壁和汽冷屏的传热系数。待热力计算完成后，再进行校核。 2）尾部受热面的结构布置：根据工质进出口温度查焓温表，得出焓值华北水利水电学院毕业设计 变化，利用工质侧或烟气侧热平衡计算方法预先计算若平衡传热量，并根据传热量及尾部烟道的大小合理地布置受热面的，选择恰当的管束布置方式。 3）汽冷旋风分离器的结构设计：根据烟气速度的推荐值确定分离器各进出口烟道、筒体、
19、导涡管及竖管的尺 寸大小、 4）回料器的设计： U型回料器的组件主要有：密封腿、回料器本体和返料腿。其计算内容有：回料器各部件的结构尺寸以及回料器风室压力、配风装置阻力的计算。 5）炉膛风室压力的计算：首先可根据床料高度及其堆积密度确定炉膛配风装置上的压力，然后由一、二次风比布置风帽的结构尺寸及数量，求出炉膛配风装置上的阻力，二者之和即为所求炉膛风室压力。 3热力计算 1）燃料和脱硫剂消耗量的计算：首先确定锅炉机组的各项热损失，在热平衡的基础上计算锅炉的热效率、额定符合下所需要的燃料和脱硫剂的消耗量。 2）炉膛热力计算：根据 炉膛燃烧产物热平衡方程式和传热方程式确定锅炉受热面内工质的吸热量以及
20、单位燃料向工质和循环灰传递的热量。 3）受热面的热力计算：该部分包括对流过热器、省煤器以及空气预热器三部分，在设计过程中需查阅相关资料（如蒸汽特性表，烟气侧和蒸汽侧放热系数曲线图等），选择适当的参数通过综合计算确定出各受热面总的传热系数 K 以及对流辐射的吸热量，确定计算误差范围在 2%以内，如不能满足，重新不止受热面进行计算。 4校核 看锅炉本体的结构设计是否合理，风机的选用是否恰当，并进行热力计算数据的修正以及排烟温度、热空气温度、热平衡计 算误差的校核，校核后汇总热力计算结果。 5绘制图纸 包括锅炉本题结构图，工质流程系统图， 旋风分离器结构图，采用 CAD制图。 华北水利水电学院毕业设
21、计 预期的成果及形式 提交的成果： 1） 开题报告一份 2） 说明书和计算书 1套 3） 图纸一套 4） 与设计相关外文资料与译文 5） 所参考的主要书目 时间安排 1） 寒假放假前一周，开学提前一周，收集资料、阅读并综述文献、开题报告； 2） 1 7 周，热力计算； 3） 8 10 周，绘图； 4） 11 12 周，编写设计说明书（或论文）； 5） 13周，打印说明书及图纸，制作幻灯片； 6） 14周，答辩。 指导教师意见 签 名： 年 月 日 备注 主要参考文献 1 朱国桢，徐洋编著循环流化床锅炉设计与计算清华大学出版社， 2004 2 林宗虎，魏敦崧等编著循环流化床锅炉化学工业出版社， 2004 3 赵翔，任有中合编锅炉课程设计水利电力出版社， 2001 4 樊泉桂，阎维平编锅炉原理，中国电力出版社， 2003 5 屈卫东，杨建华等编循环流化床锅炉设备及运行，河南科学技术出版社， 2001 6 吕俊复，张建胜等编循环流化床锅炉运行与检修，中国水利水电出版社， 2003 7 党黎军编循环流化床锅炉的启动 调试与安全运行，中国电力出版社， 2001
