流化床鍋爐設(shè)計開題報告模板

1、能源與環(huán)境學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目： 130t/h高壓循環(huán)流化床鍋爐熱力計算 專 業(yè)： 熱能與動力工程 班 級: 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 日 期： 姓名學(xué)號指導(dǎo)教師專業(yè)擬用設(shè)計題目 130t/h高壓循環(huán)流化床鍋爐熱力計算預(yù)計結(jié)果設(shè)計130t/h高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐。對其在脫硫工況下空氣及燃燒產(chǎn)物的體積和焓的給水、鍋爐整體熱平衡及燃料和石灰石消耗量計算、爐膛膜式水冷壁和爐膛汽冷屏傳熱系數(shù)計算、爐膛熱力計算、汽冷旋風(fēng)筒熱力計算、汽冷旋風(fēng)筒煙氣阻力計算以及爐膛和回料器配風(fēng)裝置阻力計算。可 行性研究及基本工作思路1、 可行性研究1、 循環(huán)流化床概況 1）課題研究背景 能源與環(huán)

2、境是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)?；茉矗ㄖ饕敲汉褪停┑拇笠?guī)模生產(chǎn)和利用在推進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時也對環(huán)境造成巨大的影響：大氣煙氣、酸雨、全球變暖（溫室效應(yīng)）和臭氧層破壞正在威脅著人類的生存環(huán)境。我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國，煤產(chǎn)量占世界的25%，目前每年煤炭消耗量約13億噸，其中84%通過直接燃燒而被利用。由于煤粉燃燒技術(shù)的發(fā)展還不能很好的解決燃煤造成的日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，自20世紀(jì)60年開始，可以實現(xiàn)低溫高效燃燒各種燃料，特識是低質(zhì)和高硫煤，并可在燃燒過程中控制SO和NO化物的排放清潔煤燃燒技術(shù)-循環(huán)流化床燃燒技術(shù)得到迅速發(fā)展。循環(huán)流化床鍋爐代表了新一代高效低污染煤設(shè)備的重要發(fā)展方

3、向。 2）課題研究的現(xiàn)狀 進(jìn)過20多年的迅猛發(fā)展，國外循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)已趨于成熟，并形成了不同的流派和形式，例如Lurgi型、FW型等五種最具有代表性。大型化是當(dāng)前循環(huán)流化床鍋爐的主要發(fā)展方向。國外的循環(huán)流化床鍋爐由于起步較早，投入資金大等原因，無論是鍋爐本體的大型化，還是配套設(shè)備，都已能滿足客戶想需求，并已從工業(yè)鍋爐發(fā)展到電站鍋爐，具有廣闊的應(yīng)用前景。循環(huán)流化床鍋爐的蒸發(fā)量已由最初的每小時幾十噸發(fā)展到現(xiàn)在的每小時幾百噸乃至上千噸，并已從過夜鍋爐發(fā)展到電站鍋爐，具有廣闊的應(yīng)用前景。尤其的美國的福特斯-惠勒公司、芬蘭的奧斯龍、德國的魯奇和ABB-CE等公司在循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的研究與開發(fā)中都

4、有突出的成就，并形成了自己的特色。我國對循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的研究起步較晚但進(jìn)步很快。從20世紀(jì)80年代起，許多高校和研究機(jī)構(gòu)先后開發(fā)研究了一些格局特色的循環(huán)流化床鍋爐，并從實驗室研究走向了工業(yè)應(yīng)用。中國科學(xué)院工程熱物理研究院、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)等與鍋爐制造廠合作研究和開發(fā)多種技術(shù)中壓至次高壓的循環(huán)流化床鍋爐。1987年9月，中科院工程熱物理研究院與開封鍋爐廠聯(lián)合開發(fā)的10 t/h循環(huán)流化床鍋爐投人運(yùn)行，1988年4月通過鑒定并獲得國家專利。由于國家的大力支持，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)雖然起步晚，但其商業(yè)應(yīng)用已很普遍，先已投運(yùn)或在建的循環(huán)流化床鍋爐達(dá)千余臺之多。目前，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國

5、家技術(shù)200Me循環(huán)流化床鍋爐正在積極策劃之中。3） 課題研究的意義 循環(huán)流化床鍋爐較普通鍋爐具有以下優(yōu)點(diǎn)： 燃料適應(yīng)性好 由于循環(huán)流化床中的燃料僅占床料的1%3%，不需要輔助燃料而燃用任何燃料，可以燃用各種劣質(zhì)煤及其它可燃物，特別包括煤矸石、高硫煤、高灰煤、高水分煤、煤泥、垃圾等，可以解決令人頭疼的環(huán)境污染問題。 脫硫率高 循環(huán)流化床的脫硫方式是最經(jīng)濟(jì)的方式之一，其脫硫率可以達(dá)到90%。 燃燒效率高 循環(huán)流化床比鼓泡床流化床燃燒效率高，燃燒效率通常在97%以上，基本與煤粉相當(dāng)。 負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣 這主要上相對于煤粉爐來說的。其原因是循環(huán)流床內(nèi)床料的蓄熱能力非常大，不會象煤粉爐那樣低負(fù)荷時需投油

6、槍助燃，最大的好處在于可以壓火熱備用，熄火后可以馬上熱態(tài)啟動，比煤粉爐有更好的調(diào)峰能力。循環(huán)流化床的負(fù)荷調(diào)節(jié)比可達(dá)（34）：1，其調(diào)節(jié)速率可達(dá)4%5%。 燃燒污染物排放低 燃燒強(qiáng)度大 爐內(nèi)傳熱能力強(qiáng)這是循環(huán)流化床的主要優(yōu)點(diǎn)之一。其截面熱負(fù)荷約為36MW/m2，接近或高于煤粉爐。 易于實現(xiàn)灰渣綜合利用 由于其灰渣含炭量較低，屬于低溫?zé)?，有著更大的利用價值 燃料預(yù)處理系統(tǒng)簡單 其燃料的粒度一般小于12mm,破碎系統(tǒng)比煤粉爐更為簡化。 隨著生活水平的不斷提高，人們對周圍的是生活環(huán)境要求越來越高，所以減少鍋爐排污量就成為人們?nèi)諠u關(guān)注的問題之一。而循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)之一就是鍋爐排污量小，是一種新型煤

7、炭潔凈燃燒技術(shù)，很適應(yīng)當(dāng)今社會發(fā)展的要求。除此之外，能源消耗也是重點(diǎn)關(guān)注之一。而循環(huán)流化床鍋爐的燃料適應(yīng)性很廣，可以燃燒一些劣質(zhì)煤，預(yù)處理又簡單，燃燒效率高，是節(jié)能技術(shù)的很好的一種體現(xiàn)，因此具有很高的研究開發(fā)價值。 4）還需解決的問題 循環(huán)流化床鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)阻力大，風(fēng)機(jī)電耗高 鍋爐部件磨損嚴(yán)重 實現(xiàn)自動化的難度大等問題仍在研究中，相信在不久的將來定會有所突破2、 通過130t循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計一文與130t循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)化設(shè)計對流化床鍋爐熱力計算模型的闡述，且以某臺生產(chǎn)能力為130t蒸汽，采用旋風(fēng)分離器的鍋爐為例，采用該熱力計算舉例論證其正確性，因此在此設(shè)計中可以同樣應(yīng)用其方法分析計算2、

8、基本工作思路研究設(shè)計鍋爐與給定參數(shù)，借鑒鍋爐設(shè)計的相關(guān)步驟，根據(jù)已知條件，手中資料，擬定可行的設(shè)計方案。1、設(shè)計基本參數(shù)額定蒸發(fā)量 130t/h最大連續(xù)蒸發(fā)量 150t/h額定蒸汽溫度 485額定蒸汽壓力（表壓） 5.3MPa給水溫度 170鍋爐排煙溫度 150排污率 5.3空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度 30 一次熱風(fēng)溫度 127二次熱風(fēng)溫度 1541、 二次風(fēng)量比 60:40循環(huán)倍率 35-30鍋爐飛灰份額 70設(shè)計燃料為煙煤60%+泥煤40%；燃煤粒度分布曲線(0.010.10為8%；0.010.50為25%；0.011.00為35%；0.015.00為85%；0.0110.00為100%)石灰石特

9、性： 石灰石純度要求：CaCO：92.3% MgCO：2% 水份：0.12% 惰性物：0.12%石灰石的入爐粒度要求：粒度范圍01mm，50%切割粒徑d50=0.25mm2、 計算過程 具體計算步驟及過程可參照鍋爐課程設(shè)計的計算步驟，不過在進(jìn)行燃燒計算的同時還要對燃料的脫硫進(jìn)行計算，這是循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計的一個特點(diǎn)，根據(jù)燃燒計算的過程，收現(xiàn)金進(jìn)行燃燒所需理論空氣量的計算，過量空氣系數(shù)、煙氣量、漏風(fēng)系數(shù)得到計算；其次是鍋爐機(jī)組熱平衡的計算。完成這些計算之后，根據(jù)具體計算結(jié)果和文獻(xiàn)經(jīng)驗進(jìn)行鍋爐一些參數(shù)的選擇，如鍋爐的整體布置，各吸熱面的的吸熱量的要求等，脫硫劑的選取，硫化風(fēng)速的選擇、床層溫度、分離

10、器的確定等等。三、工程涉及內(nèi)容 (1) 燃燒脫硫計算； (2) 熱力計算； (3) 結(jié)構(gòu)計算； (4) 旋風(fēng)分離器阻力計算； (5) 過熱器計算，設(shè)計，改造； (6) 回料器設(shè)計計算；設(shè)計工作計劃第13周：選題第45周：文獻(xiàn)檢索、閱讀、整理，作出開題報告第68周：完成設(shè)計計算第914周：完成設(shè)計工程繪圖第1517周：畢業(yè)設(shè)計、論文撰寫時間第18周：論文評審、答辯第19周：優(yōu)秀畢業(yè)論文審定、成績匯總、材料歸檔指導(dǎo)教師審查意見 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日注：學(xué)生根據(jù)導(dǎo)師的選題要求，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行初步調(diào)研，并撰寫開題報告，要求盡量做到思路清晰，各階段目標(biāo)明確，各部分任務(wù)之間的時間安排松緊得當(dāng)，具有

11、可操作性。對于已提前接觸和課題相關(guān)工作的學(xué)生，論文學(xué)期前所做的相關(guān)工作均可作為設(shè)計工作的一部分，并在設(shè)計工作計劃中注明。指導(dǎo)教師應(yīng)認(rèn)真審查開題報告，凡思路不清，目標(biāo)不明確和不具備可操作性的開題報告必須重寫文獻(xiàn)檢索：用自己的話完整地寫出一種或以上有效的檢索方法 首先登陸內(nèi)蒙古科技大學(xué)校園網(wǎng)主頁（文獻(xiàn)綜述：合理化設(shè)想注：通過對現(xiàn)有文獻(xiàn)得分析，對潛在的新思路進(jìn)行發(fā)散式構(gòu)想，即在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上我們還能做什么？要求既大膽創(chuàng)新、又能言之成理。文獻(xiàn)綜述：簡述主要文獻(xiàn)要點(diǎn)及綜合分析 文獻(xiàn)一：基于經(jīng)驗循環(huán)流化床鍋爐統(tǒng)一熱力計算 循環(huán)流化床鍋爐尚缺少一種成熟的熱力計算理論，本文提出了一種簡化基于經(jīng)驗的計算模型，該模

12、型用經(jīng)驗性的參數(shù)取值依據(jù)來彌補(bǔ)循環(huán)流化床理論與工程應(yīng)用之間的差距。采用分區(qū)段的計算方法有效的解決爐膛中固體顆粒濃度和受熱面你均勻分布的問題，篩選出傳熱系數(shù)、煙氣中的固體顆粒濃度、燃料的燃燒份額等需憑借經(jīng)驗取值的熱力參數(shù)，推導(dǎo)了區(qū)域段熱量平衡的計算公式。 文獻(xiàn)二：循環(huán)流化床熱力計算系統(tǒng)研究與開發(fā) 本文是結(jié)合無錫華光鍋爐有限公司于浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所合作開發(fā)的“通用鍋爐熱力計算系統(tǒng)”這一課題。本文的循環(huán)流化床鍋爐熱力計算系統(tǒng)是在通過用鍋爐熱力計算系統(tǒng)選研究開發(fā)的。循環(huán)流化床鍋爐熱力計算系統(tǒng)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)開發(fā)，并得到很好的驗證。 文獻(xiàn)三：130t循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計 本文基于中科院與上海鍋爐廠聯(lián)合

13、開發(fā)的130t鍋爐為例，詳細(xì)的介紹了其爐膛，旋風(fēng)分離器、尾部煙道、膨脹密封、防磨措施等主要技術(shù)特點(diǎn)做出了詳細(xì)的介紹，并舉例印證其正確性。 文獻(xiàn)四：循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)熱力計算探討 CFB鍋里有兩大突出特點(diǎn)：一是硫化態(tài)燃燒。二是可燃燒劣質(zhì)煤。壓力高是循環(huán)流化床風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)，壓力高使風(fēng)機(jī)升溫高。因此，風(fēng)機(jī)溫升和石灰石脫硫是CFB鍋爐燃燒系統(tǒng)熱力計算的2個基本特點(diǎn)。在對風(fēng)機(jī)溫升多計算公式進(jìn)行推導(dǎo)后，結(jié)合卡率石灰石脫硫，產(chǎn)生2種熱力計算方法，即混合燃料計算方法和燃煤修正計算法。 文獻(xiàn)五：循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計與實例 提出了循環(huán)流化床鍋爐的流態(tài)性質(zhì)的設(shè)計理論，即通過分析循環(huán)流化床中的流態(tài)性質(zhì)、確定爐型的流

14、化狀態(tài)，這些實驗結(jié)果是鍋爐運(yùn)行的基礎(chǔ)特點(diǎn)。中國科學(xué)工程熱物理研究所和無錫華光鍋爐股份有限公司聯(lián)合研制的首臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計和運(yùn)行情況為實力。該鍋爐已在洛陽華潤熱電有限公司順利投入商業(yè)運(yùn)行，熱效率達(dá)到91.15%，性能穩(wěn)定，可靠性高，綜合社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著，是新一代具有我國知識產(chǎn)權(quán)的CFB設(shè)計。文獻(xiàn)綜述：簡述主要文獻(xiàn)要點(diǎn)及綜合分析（續(xù)） 為了保護(hù)環(huán)境和實現(xiàn)科持續(xù)發(fā)展，地方小火電總的層燃爐煤粉爐都將被淘汰，取而代之的將是循環(huán)流化床鍋爐，許多大電站也已對循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)產(chǎn)生興趣。由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度低，可抑制氮氧化物的產(chǎn)生，同時可加固硫劑，達(dá)到廉價脫硫的目的，因此世界各地

15、正加大力度開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐，我國也在積極開發(fā)研究。經(jīng)過國際上近80年的發(fā)展，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)越來越成熟，其氣固分離器是其系統(tǒng)的核心部件之一。從某種意義上講，CFB鍋爐燃燒技術(shù)的發(fā)展也取決于旗鼓分離器技術(shù)的發(fā)展，分離器設(shè)計上的差異標(biāo)志著不同CFB技術(shù)流派。而CFB燃燒技術(shù)就其旗鼓分離器來看可以分為3代：第一代是絕熱旋風(fēng)分離器；第二代是水（汽）冷分離CFB鍋爐；第三代是水冷方形分離器。以130t循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計為例設(shè)計的鍋爐，雖然很好的解決了循環(huán)燃燒系統(tǒng)的磨損問題，但旋風(fēng)分離器內(nèi)煙氣湍流強(qiáng)烈，返料易結(jié)焦。這是采用此類分離器的弊端，除此之外，旋風(fēng)分離器體積龐大，鋼耗率高，鍋爐造價高。占地面積大

16、。旋風(fēng)筒內(nèi)襯厚、耐火材料及砌筑要求高、用量大、費(fèi)用高，啟動時間過長，運(yùn)行中易出現(xiàn)故障，而這些問題在我國的實際生產(chǎn)條件下顯得得更為突出。若在此過鍋爐的的設(shè)計基礎(chǔ)上，返料裝置采用最新的水冷方形分離器，或許能夠解決上述問題。此類鍋爐與常規(guī)的CFB鍋爐有著最大的區(qū)別采用了方形的氣固分離裝置，分離器的壁面作為爐膛壁面水循環(huán)的一部分，因此與爐膛之間免除熱膨脹節(jié)。同時方形分離器可緊貼爐膛布置從而使整個CFB鍋爐的體積大為減少，布置顯得十分緊湊。由于循環(huán)流化床鍋爐在尾部的受熱面與常規(guī)鍋爐類似，可以套用前蘇聯(lián)鍋爐機(jī)組熱力計算標(biāo)準(zhǔn)中的計算方法，而本課題熱力計算重點(diǎn)是循環(huán)流化床鍋爐爐膛和分離器的計算。我們采用分區(qū)段

17、計算模型來計算爐膛內(nèi)的傳熱，及按照一定的劃分原則，一次計算各個區(qū)域的熱量平衡和物料平衡，從而完成爐膛部分的傳熱計算。熱力計算是鍋爐設(shè)計不可缺少的部分，它的目的是設(shè)計一臺“安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定”的鍋爐，或校核一臺已投入運(yùn)行鍋爐的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。在分析了解循環(huán)流化床鍋爐對燃料和脫硫劑的使用要求、鍋爐的性能、灰循環(huán)倍率在燃燒產(chǎn)物平衡中作用，脫硫工況時物質(zhì)平衡與熱平衡、脫硫?qū)ρh(huán)流化床鍋爐熱效率的影響后，總結(jié)出設(shè)計循環(huán)流化床鍋爐時，所做的熱力計算程序：（1） 燃料燃燒及脫硫計算（2） 鍋爐機(jī)組熱平衡計算（3） 爐膛的布置及熱力計算（4） 汽冷旋風(fēng)分離器的布置及熱力計算（5） EHE的布置及熱力計算（6） 轉(zhuǎn)彎煙室的布置及熱力計算（7） 過熱器的布置及熱力計算（8） 汽水測及煙氣的布置及熱力計算（9） 省煤器的布置及熱力計算（10） 空氣預(yù)熱器的布置及熱力計算參考文獻(xiàn)： 1、張建勝，呂俊復(fù)，岳光溪，王昕，任維，劉青循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀及前景 2、周鴻波、鐘崴、董永光基于經(jīng)驗循環(huán)流化床鍋爐統(tǒng)一熱力計算,中國電機(jī)工程學(xué)報第25卷第17期 3、包紹麟，呂清剛，那用