65吨小时循环流化床锅炉设计学士学位论文.docx
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65吨小时循环流化床锅炉设计学士学位论文
学士学位论文
65吨/小时循环流化床锅炉设计
摘要
本次的毕业设计的题目是65吨/小时循环流化床锅炉设计。
设计本着锅炉运行的安全性和可靠性为首要设计特性的准则，综合考虑燃烧，传热，脱硫，烟气、空气、工质的动力特性以及受热面的磨损和腐蚀。
保证锅炉的着火稳定性，炉膛内有足够的辐射热量，煤的燃尽程度，合理的烟气速度和排烟温度以及脱硫效率。
同时，还要确保有一定的气密性以保证炉膛内进行微负压燃烧。
在整个设计过程中作为技术支持进行了热力计算、强度计算和烟风阻力计算。
其中热力计算包括炉膛、高温过热器、低温过热器、省煤器以及空气预热器。
炉膛及尾部顶棚全部采用膜式壁结构，解决炉膛漏风问题；将全部过热器布置在尾部烟道内，使其运行更加可靠。
为了提高分离器的分离效率和锅炉的结构紧凑，采用两个小直径高温旋风分离器。
鉴于该锅炉为中压锅炉，所以采用钢管式省煤器，为降低低温腐蚀，便于维修，将空气预热器低温段与高温段隔开。
此外，利用CAD绘制锅炉总图、炉墙砖砌图、锅筒展开图、锅炉本体图。
关键词 循环流化床锅炉；热力计算；强度计算；烟风阻力计算
TheDesignofCFB65t/hBoiler
Abstract
Thetitleofthepaperisthedesignof65t/hcirculatingfluidizedbedboiler（CFB）.Thesavetyanddependabilityofoperationthatcharacterizethehadtherebeginninginthedesignofthisboilertype.Therefore,amongthewholedesignthefatorsthatthecombustion,theheattransmittion,thedesulphurization,thethemotivecharact-eristicofthesmokespiritandairandtheworkquality,theattritionandcorrosi-onoftheheatingsuefaceshouldbeconsideratecomprehensivelyandseriouslytoensurethestabilityofcatchfireoftheboiler,andthereisenoughradiantheatinsidethefurnace,ensurethefulecouldbeburnoutcompletely,andthereisaproperflowrateofthegasandexhaustgastemperature,alsotheboilerhasacertainlydesulphurizationefficiency.
Intheprocessofthewholedesign,wecarrythroughthethermalcalculation,flue-gasandairresistancecalculation,andstrengthcalculationofpressurepartsforboilerstobeatechnicalsupport.Thethethermalcalculationincludethefurnace,hightemperaturesuperheater,lowtemperaturesuperheater,steeltubeeconomizerandtubularairheater.Thefurnaceandtheroofusemembranewalltosolveproblemofairleakageandputallofthesuperheaterintheconvectionpasstomakethesuperheaterdependablewhenitworking.Inordertoimprovetheseparateefficiencyofcycloneseparator,andmaketheboilermorewell-organized,weusetwosmalldiametercycloneseparator.Consideritisamediumpressureboiler,wefititwithsteeltubeeconomizer.Inordertoreducethelowtemperaturecorrosionandeasytorepair,separatethehightemperaturepartandthelowtemperaturepartofairheaterforacertaindistance.
Inaddition,weportraythediagramofthewholeboiler,thediagramofwall,thediagramofthedrumandthediagramofthetubesystemwiththesoftwareAutoCAD2006.
Keywords CFB；thermalcalculation；strengthcalculation;flue-gasandairresistancecalculation;
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摘要I
AbstractII
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第1章绪论
随着能源设备的发展和利用，特别是锅炉这种将工质加热到一定的温度和压力的能源设备广泛应用，给环境造成了严重污染。
尤其是以煤为主要燃料的锅炉燃烧排放出大量的灰渣、粉尘、二氧化硫和氮的氧化物等污染物，严重影响了生态环境。
又由于煤、石油等化石燃料的不断开采而日渐枯竭，人们一直在努力寻找一种高效、低污染的燃烧方式以解决以上两个问题。
循环流化床燃烧技术是20世纪70年代发展起来的清洁燃烧技术，是解决燃烧煤而产生的污染问题的主要方法之一。
此外，循环流化床燃烧还对不同性质的燃煤适应性强，适于燃烧低质煤等特点。
在煤含硫量高时，还可以在燃煤中加入石灰石，在燃烧中低成本脱硫。
而不必架设投资巨大的烟气脱硫设备。
在循环流化床燃烧中，燃烧温度很低，空气又分级送入，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、制砖、化工等，用来综合利用，它是没有废弃物的燃烧方法。
循环流化床燃烧技术具有一些层燃和煤粉燃烧等常规燃煤技术所不具备的特点。
最突出的特点是：
燃烧温度低，停留时间长，以及湍流混合强烈，这些优点给流化床燃烧带来一系列优点。
除以上所述优点外，还具有燃烧强度大，床内传热能力强，负荷调节性能强，易于操作和维护等优点。
由于上述诸多优点使得循环流化床燃烧技术特别适合我国的国情，在较短的时间内得到了迅速的发展和应用。
本次设计为65吨/小时循环流化床锅炉设计，无论是方案的选择论证，炉膛的选择，锅炉的整体布置，尾部受热面的型式和布置，分离器、回料器的设计等都经过仔细衡量，力求合理。
热力计算，烟凤祖力计算，强度计算的数据力求精确，使整个设计力求完美。
由于水平有限，此次设计难免有错误之处，但是经过此次设计，在一定程度掌握了锅炉的一般设计计算方法，加强了理论知识与实践的结合，为以后走向工作岗位奠定了基础。
第2章锅炉结构与设计简介
2.1循环流化床锅炉概述
当气流向上通过颗粒床层时，其运动状态是变化的。
流速较低时，颗粒静止不动；当流速增加到某一速度后，颗粒不再由布风板支持，而全部由流体的摩擦力所承担，每个颗粒可在床层中自由运动，对整个床层而言，具有了许多类似流体的性质。
这种状态称为流体化。
随着气流速度的增加，固体颗粒分别呈现固定床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床和气力输送状态。
循环流化床的上升段通常运行在快速流化床状态下。
此时，固体物料被速度大于单颗物料的终端速度的气流所流化，以颗粒团的形式上下运动，产生高度的返混。
颗粒团像各个方向运动，而且不断形成和解体，使循环流化床内发生强烈的热量和质量交换。
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）、气固物料分离设备、固体物料再循环设备和外置换热器（本锅炉没有该设备）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（本锅炉没有该设备）、省煤器、空气预热器等，与常规锅炉相近。
循环流化床锅炉运行时，煤和石灰石有前墙或后墙通过给煤机送入炉膛下部，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，燃烧所生成的二氧化硫在燃烧过程中与脱硫剂反应而被固定下来。
炉膛四周布置有水冷壁，用于吸收燃烧所产生部分热量。
被烟气带出的一部分固体物料进入旋风分离器，在分离器中绝大部分固体颗粒被收集分离出来，通过返料密封器被送回炉膛下部，构成固体床料的循环。
烟气则带着分离器不能分离的细颗粒飞灰进入尾部烟道，将热量传给尾部受热面后，通过除尘器由烟囱排入大气。
本次设计为65吨/小时循环流化床锅炉，额定蒸发量65t/h，额定蒸汽压力3.82MPa，额定蒸汽温度450℃，属于中压自然循环锅炉。
锅炉炉膛布置膜式水冷壁，以减少漏风和便于采管上炉墙。
分离器为高温旋风分离器，共布置两个。
不布置外置换热器。
尾部受热面中过热器两级布置。
采用前墙给煤方式，流化风全部由一次风供给，一、二次风各占50%，二次风在布风板以上4.1m出送入炉膛。
2.2锅炉基本特性
2.2.1锅炉规范
锅炉规范见表2-1。
表2-1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
CFB65-3.82
65t/h
3.82MPa
450℃
105℃
2.2.2燃料特性
燃料特性见表2-2。
表2-2燃料特性
碳
氢
氧
氮
硫
水分
灰分
挥发分
低位发热量
符号
数值
38.46
2.16
4.65
0.52
0.61
10.50
43.10
21.91
13536KJ/Kg
2.2.3石灰石特性
石灰石特性见表2-3。
表2-3石灰石特性特性
含量
含量
水分
灰分
符号
数值
97.32
0
0.8
1.88
2.2.4管子特性
管子特性见表2-4。
表2-4管子特性
名称
管径×厚度
节距
排列及气流流向
符号
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
80
高温过热器
105
110
顺列
横向
交叉流
低温过热器
95
102.5
顺列
横向
交叉流
省煤器
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
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