流化床锅炉设计开题报告模板.docx
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流化床锅炉设计开题报告模板
能源与环境学院
毕业设计开题报告
题目：
130t/h高压循环流化床锅炉热力计算
专业：
热能与动力工程
班级:
学号：
学生姓名：
指导教师：
职称：
日期：
姓名
学号
指导教师
专业
拟用设计题目
130t/h高压循环流化床锅炉热力计算
预
计
结
果
设计130t/h高温、高压循环流化床锅炉。
对其在脱硫工况下空气及燃烧产物的体积和焓的给水、锅炉整体热平衡及燃料和石灰石消耗量计算、炉膛膜式水冷壁和炉膛汽冷屏传热系数计算、炉膛热力计算、汽冷旋风筒热力计算、汽冷旋风筒烟气阻力计算以及炉膛和回料器配风装置阻力计算。
可行
性
研
究
及
基
本
工
作
思
路
1、可行性研究
1、循环流化床概况
1）课题研究背景
能源与环境是人类赖以生存和发展的基础。
化石能源（主要是煤和石油）的大规模生产和利用在推进社会经济发展的同时也对环境造成巨大的影响：
大气烟气、酸雨、全球变暖（温室效应）和臭氧层破坏正在威胁着人类的生存环境。
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤产量占世界的25%，目前每年煤炭消耗量约13亿吨，其中84%通过直接燃烧而被利用。
由于煤粉燃烧技术的发展还不能很好的解决燃煤造成的日益严重的环境问题，自20世纪60年开始，可以实现低温高效燃烧各种燃料，特识是低质和高硫煤，并可在燃烧过程中控制SO和NO化物的排放清洁煤燃烧技术----循环流化床燃烧技术得到迅速发展。
循环流化床锅炉代表了新一代高效低污染煤设备的重要发展方向。
2）课题研究的现状
进过20多年的迅猛发展，国外循环流化床锅炉的技术已趋于成熟，并形成了不同的流派和形式，例如Lurgi型、FW型等五种最具有代表性。
大型化是当前循环流化床锅炉的主要发展方向。
国外的循环流化床锅炉由于起步较早，投入资金大等原因，无论是锅炉本体的大型化，还是配套设备，都已能满足客户想需求，并已从工业锅炉发展到电站锅炉，具有广阔的应用前景。
循环流化床锅炉的蒸发量已由最初的每小时几十吨发展到现在的每小时几百吨乃至上千吨，并已从过夜锅炉发展到电站锅炉，具有广阔的应用前景。
尤其的美国的福特斯-惠勒公司、芬兰的奥斯龙、德国的鲁奇和ABB-CE等公司在循环流化床锅炉技术的研究与开发中都有突出的成就，并形成了自己的特色。
我国对循环流化床燃烧技术的研究起步较晚但进步很快。
从20世纪80年代起，许多高校和研究机构先后开发研究了一些格局特色的循环流化床锅炉，并从实验室研究走向了工业应用。
中国科学院工程热物理研究院、清华大学、浙江大学、西安交通大学等与锅炉制造厂合作研究和开发多种技术中压至次高压的循环流化床锅炉。
1987年9月，中科院工程热物理研究院与开封锅炉厂联合开发的10t/h循环流化床锅炉投人运行，1988年4月通过鉴定并获得国家专利。
由于国家的大力支持，循环流化床锅炉技术虽然起步晚，但其商业应用已很普遍，先已投运或在建的循环流化床锅炉达千余台之多。
目前，拥有自主知识产权的国家技术200Me循环流化床锅炉正在积极策划之中。
3）课题研究的意义
循环流化床锅炉较普通锅炉具有以下优点：
燃料适应性好
由于循环流化床中的燃料仅占床料的1%－3%，不需要辅助燃料而燃用任何燃料，可以燃用各种劣质煤及其它可燃物，特别包括煤矸石、高硫煤、高灰煤、高水分煤、煤泥、垃圾等，可以解决令人头疼的环境污染问题。
脱硫率高
循环流化床的脱硫方式是最经济的方式之一，其脱硫率可以达到90%。
燃烧效率高
循环流化床比鼓泡床流化床燃烧效率高，燃烧效率通常在97%以上，基本与煤粉相当。
④负荷调节范围广
这主要上相对于煤粉炉来说的。
其原因是循环流床内床料的蓄热能力非常大，不会象煤粉炉那样低负荷时需投油枪助燃，最大的好处在于可以压火热备用，熄火后可以马上热态启动，比煤粉炉有更好的调峰能力。
循环流化床的负荷调节比可达（3－4）：
1，其调节速率可达4%－5%。
⑤燃烧污染物排放低
⑥燃烧强度大
⑦炉内传热能力强
这是循环流化床的主要优点之一。
其截面热负荷约为3－6MW/m2，接近或高于煤粉炉。
⑧易于实现灰渣综合利用
由于其灰渣含炭量较低，属于低温烧透，有着更大的利用价值
⑨燃料预处理系统简单
其燃料的粒度一般小于12mm,破碎系统比煤粉炉更为简化。
随着生活水平的不断提高，人们对周围的是生活环境要求越来越高，所以减少锅炉排污量就成为人们日渐关注的问题之一。
而循环流化床锅炉的优点之一就是锅炉排污量小，是一种新型煤炭洁净燃烧技术，很适应当今社会发展的要求。
除此之外，能源消耗也是重点关注之一。
而循环流化床锅炉的燃料适应性很广，可以燃烧一些劣质煤，预处理又简单，燃烧效率高，是节能技术的很好的一种体现，因此具有很高的研究开发价值。
4）还需解决的问题
循环流化床锅炉烟风系统阻力大，风机电耗高
锅炉部件磨损严重
实现自动化的难度大等问题仍在研究中，相信在不久的将来定会有所突破
2、通过《130t循环流化床锅炉设计》一文与《130t循环流化床锅炉优化设计》对流化床锅炉热力计算模型的阐述，且以某台生产能力为130t蒸汽，采用旋风分离器的锅炉为例，采用该热力计算举例论证其正确性，因此在此设计中可以同样应用其方法分析计算
2、基本工作思路
研究设计锅炉与给定参数，借鉴锅炉设计的相关步骤，根据已知条件，手中资料，拟定可行的设计方案。
1、设计基本参数
额定蒸发量130t/h
最大连续蒸发量150t/h
额定蒸汽温度485℃
额定蒸汽压力（表压）5.3MPa
给水温度170℃
锅炉排烟温度150℃
排污率5.3
空气预热器进风温度30℃
一次热风温度127℃
二次热风温度154℃
1、二次风量比60:
40
循环倍率35--30
锅炉飞灰份额70
设计燃料为烟煤60%+泥煤40%；
燃煤粒度分布曲线（0.01～0.10为8%；0.01～0.50为25%；0.01～1.00为35%；0.01～5.00为85%；0.01～10.00为100%）
石灰石特性：
石灰石纯度要求：
CaCO
：
≮92.3%
MgCO
：
≯2%
水份：
≯0.12%
惰性物：
≯0.12%
石灰石的入炉粒度要求：
粒度范围0～1mm，50%切割粒径d50=0.25mm
2、计算过程
具体计算步骤及过程可参照锅炉课程设计的计算步骤，不过在进行燃烧计算的同时还要对燃料的脱硫进行计算，这是循环流化床锅炉设计的一个特点，根据燃烧计算的过程，收现金进行燃烧所需理论空气量的计算，过量空气系数、烟气量、漏风系数得到计算；其次是锅炉机组热平衡的计算。
完成这些计算之后，根据具体计算结果和文献经验进行锅炉一些参数的选择，如锅炉的整体布置，各吸热面的的吸热量的要求等，脱硫剂的选取，硫化风速的选择、床层温度、分离器的确定等等。
三、工程涉及内容
（1）燃烧脱硫计算；
（2）热力计算；
（3）结构计算；
（4）旋风分离器阻力计算；
（5）过热器计算，设计，改造；
（6）回料器设计计算；
设
计
工
作
计
划
第1～3周：
选题
第4～5周：
文献检索、阅读、整理，作出开题报告
第6～8周：
完成设计计算
第9～14周：
完成设计工程绘图
第15～17周：
毕业设计、论文撰写时间
第18周：
论文评审、答辩
第19周：
优秀毕业论文审定、成绩汇总、材料归档
指
导
教
师
审
查
意
见
负责人签字：
年月日
注：
学生根据导师的选题要求，在导师的指导下进行初步调研，并撰写开题报告，要求尽量做到思路清晰，各阶段目标明确，各部分任务之间的时间安排松紧得当，具有可操作性。
对于已提前接触和课题相关工作的学生，论文学期前所做的相关工作均可作为设计工作的一部分，并在设计工作计划中注明。
指导教师应认真审查开题报告，凡思路不清，目标不明确和不具备可操作性的开题报告必须重写
文献检索：
用自己的话完整地写出一种或以上有效的检索方法
首先登陆内蒙古科技大学校园网主页（
文献综述：
合理化设想
注：
通过对现有文献得分析，对潜在的新思路进行发散式构想，即在现有的基础上我们还能做什么？
要求既大胆创新、又能言之成理。
文献综述：
简述主要文献要点及综合分析
文献一：
基于经验循环流化床锅炉统一热力计算
循环流化床锅炉尚缺少一种成熟的热力计算理论，本文提出了一种简化基于经验的计算模型，该模型用经验性的参数取值依据来弥补循环流化床理论与工程应用之间的差距。
采用分区段的计算方法有效的解决炉膛中固体颗粒浓度和受热面你均匀分布的问题，筛选出传热系数、烟气中的固体颗粒浓度、燃料的燃烧份额等需凭借经验取值的热力参数，推导了区域段热量平衡的计算公式。
文献二：
循环流化床热力计算系统研究与开发
本文是结合无锡华光锅炉有限公司于浙江大学化工机械研究所合作开发的“通用锅炉热力计算系统”这一课题。
本文的循环流化床锅炉热力计算系统是在通过用锅炉热力计算系统选研究开发的。
循环流化床锅炉热力计算系统采用面向对象技术开发，并得到很好的验证。
文献三：
130t循环流化床锅炉设计
本文基于中科院与上海锅炉厂联合开发的130t锅炉为例，详细的介绍了其炉膛，旋风分离器、尾部烟道、膨胀密封、防磨措施等主要技术特点做出了详细的介绍，并举例印证其正确性。
文献四：
循环流化床锅炉燃烧系统热力计算探讨
CFB锅里有两大突出特点：
一是硫化态燃烧。
二是可燃烧劣质煤。
压力高是循环流化床风机的特点，压力高使风机升温高。
因此，风机温升和石灰石脱硫是CFB锅炉燃烧系统热力计算的2个基本特点。
在对风机温升多计算公式进行推导后，结合卡率石灰石脱硫，产生2种热力计算方法，即混合燃料计算方法和燃煤修正计算法。
文献五：
循环流化床锅炉的设计与实例
提出了循环流化床锅炉的流态性质的设计理论，即通过分析循环流化床中的流态性质、确定炉型的流化状态，这些实验结果是锅炉运行的基础特点。
中国科学工程热物理研究所和无锡华光锅炉股份有限公司联合研制的首台220t/h循环流化床锅炉的设计和运行情况为实力。
该锅炉已在洛阳华润热电有限公司顺利投入商业运行，热效率达到91.15%，性能稳定，可靠性高，综合社会效益和经济效益显著，是新一代具有我国知识产权的CFB设计。
文献综述：
简述主要文献要点及综合分析（续）
为了保护环境和实现科持续发展，地方小火电总的层燃炉煤粉炉都将被淘汰，取而代之的将是循环流化床锅炉，许多大电站也已对循环流化床锅炉技术产生兴趣。
由于循环流化床锅炉燃烧温度低，可抑制氮氧化物的产生，同时可加固硫剂，达到廉价脱硫的目的，因此世界各地正加大力度开发循环流化床锅炉，我国也在积极开发研究。
经过国际上近80年的发展，循环流化床锅炉技术越来越成熟，其气固分离器是其系统的核心部件之一。
从某种意义上讲，CFB锅炉燃烧技术的发展也取决于旗鼓分离器技术的发展，分离器设计上的差异标志着不同CFB技术流派。
而CFB燃烧技术就其旗鼓分离器来看可以分为3代：
第一代是绝热旋风分离器；第二代是水（汽）冷分离CFB锅炉；第三代是水冷方形分离器。
以《130t循环流化床锅炉设计》为例设计的锅炉，虽然很好的解决了循环燃烧系统的磨损问题，但旋风分离器内烟气湍流强烈，返料易结焦。
这是采用此类分离器的弊端，除此之外，旋风分离器体积庞大，钢耗率高，锅炉造价高。
占地面积大。
旋风筒内衬厚、耐火材料及砌筑要求高、用量大、费用高，启动时间过长，运行中易出现故障，而这些问题在我国的实际生产条件下显得得更为突出。
若在此过锅炉的的设计基础上，返料装置采用最新的水冷方形分离器，或许能够解决上述问题。
此类锅炉与常规的CFB锅炉有着最大的区别采用了方形的气固分离装置，分离器的壁面作为炉膛壁面水循环的一部分，因此与炉膛之间免除热膨胀节。
同时方形分离器可紧贴炉膛布置从而使整个CFB锅炉的体积大为减少，布置显得十分紧凑。
由于循环流化床锅炉在尾部的受热面与常规锅炉类似，可以套用前苏联《锅炉机组热力计算标准》中的计算方法，而本课题热力计算重点是循环流化床锅炉炉膛和分离器的计算。
我们采用分区段计算模型来计算炉膛内的传热，及按照一定的划分原则，一次计算各个区域的热量平衡和物料平衡，从而完成炉膛部分的传热计算。
热力计算是锅炉设计不可缺少的部分，它的目的是设计一台“安全、经济、稳定”的锅炉，或校核一台已投入运行锅炉的可靠性和经济性。
在分析了解循环流化床锅炉对燃料和脱硫剂的使用要求、锅炉的性能、灰循环倍率在燃烧产物平衡中作用，脱硫工况时物质平衡与热平衡、脱硫对循环流化床锅炉热效率的影响后，总结出设计循环流化床锅炉时，所做的热力计算程序：
（1）燃料燃烧及脱硫计算
（2）锅炉机组热平衡计算
（3）炉膛的布置及热力计算
（4）汽冷旋风分离器的布置及热力计算
（5）EHE的布置及热力计算
（6）转弯烟室的布置及热力计算
（7）过热器的布置及热力计算
（8）汽水测及烟气的布置及热力计算
（9）省煤器的布置及热力计算
（10）空气预热器的布置及热力计算
参考文献：
1、张建胜，吕俊复，岳光溪，王昕，任维，刘青《循环流化床锅炉的发展现状及前景》
2、周鸿波、钟崴、董永光《基于经验循环流化床锅炉统一热力计算》,中国电机工程学报第25卷第17期
3、包绍麟，吕清刚，那用洁，孙运凯，钱刚，王政，杨浩，郑少杰《130t循环流化床锅炉设计》
4、郝景雨，张凤铭《循环流化床锅炉的设计与实例》，科苑论坛
5、史国强《循环流化床锅炉燃烧系统热力计算探讨》，四川电力技术，第29卷第5期，2006年10月
注：
学会阅读文献，在阅读分析的过程中学习研究方法与创新精神，分析主要文献在前人的基础上展开进一步工作的思路，寻找该文献的创造性关键（如进行新工作的生长点等），同时理出各个主要文献间学术发展的关系。
在对一组主要文献进行综合分析的前提下，可以重点分析一、两篇，关键要做到言之有物，并能真实受益，以便能够逐步养成在前人工作的基础上寻找新机会的习惯。
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