75t循環流化床鍋爐設計開題報告
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- 75t循環流化床鍋爐設計開題報告一、設計背景
我國工業鍋爐量大面廣,平均容量小,且以燃煤為主。鍋爐容量小于 35 t/h的約占工業鍋爐總量的 98 . 9 %, 其中2~ 10 t /h的占 75 % ,鍋爐平均容量不到3 t /h。燃煤工業鍋爐占工業鍋爐總量的 80 %以上, 燃油氣鍋爐約占 15%, 電加熱鍋爐占 1 %左右,其余的以沼氣、 黑液、 生物質等為燃料的鍋爐。截止至 2008年底, 我國在用工業鍋爐超過57萬臺,年耗燃料約 4億噸標準煤, 約占我國煤炭總產量的四分之一。[1]
1、工業鍋爐中普遍存在的問題
1.1鍋爐燃燒設備設計制造質量不高,自控水平低,主輔機匹配不合理, α嚴重偏大
鏈條爐排鍋爐作為我國燃煤工業鍋爐的主要爐型,其燃燒設備存在比較突出的問題。首先爐排運行易跑偏, 受熱后易變形、斷裂, 造成爐排漏煤火口、漏風等,使灰渣含碳量增加;其次存在配風裝置、調風門不嚴密,調節件結構不合理導致調節不靈活、調風作用不明顯,且爐室間不能密封,各風室互相串風,風量調節性能差,使火床上的各燃燒區段合理布風難以實現;此外爐排與側墻間漏風嚴重,鍋爐橫向風壓分布不均衡。我國的燃煤工業鍋爐自控水平較低,多為開環控制,不能根據外界用能情況變化自動調節鍋爐運行狀態。另外,因配置的運行監測儀表不全或者失靈,又缺少必要的化驗手段,所以不能測定蒸汽﹙或給水﹚流量、 燃煤量、 過量空氣系數、 爐渣含碳量、 排煙溫度等經濟運行參數。工業鍋爐輔機配套普遍偏大,造成不必要的資源和能源浪費。從工業鍋爐實際運行情況看,過量空氣系數普遍存在嚴重超出正常范圍的現象。[2]
1.2使用煤種與爐型要求有差異, 造成燃煤的著火、燃盡困難,燃燒不完全
燃煤工業鍋爐是按一定的煤種(如揮發分、 熱值、灰分、 水分等)設計的,只有在燃用與設計煤種性能相近的燃煤時,鍋爐的運行才能處于比較好的狀態。而我國幅員廣大,煤的種類很多,煤質差別很大,由于燃煤供應幾乎沒有任何約束性規范和標準,完全由市場調節,供給工業鍋爐使用的燃煤基本是原煤,其粒度、熱值、 灰分、 水分經常發生變化, 造成煤種與爐型不適應,著火困難,燃盡更困難。
1.3鍋爐水質普遍達不到標準要求, 影響鍋爐安全,影響鍋爐熱效率
目前很大一部分工業鍋爐沒有使用水處理設備,就是已配置的水處理設備其實際利用率也不足 70 %,尤其是邊遠地區和鄉鎮地區的工業鍋爐,既未安裝水處理設備,也未采用鍋內加藥處理方式。蒸汽鍋爐、 承壓熱水鍋爐的給水應采用鍋外化學處理,也就是要安裝水處理設備對鍋爐給水進行處理。否則鍋爐水質不達標, 會導致鍋爐結垢,既影響鍋爐受熱面傳熱,增加熱阻,又危及鍋爐的安全運行。
1.4鍋爐運行負荷低, 工況經常變化，爐渣含碳量高, 散熱損失大
據統計,目前全國工業鍋爐的平均運行負荷只有額定負荷的 50%左右, 實際運行效率往往要比鑒定效率低 10~ 15個百分點,造成一次能源的浪費很大。鍋爐低負荷運行容易造成漏風量增大,火床和爐膛溫度偏低,燃燒速度明顯減慢,燃燒工況不穩定, 煤中的固定碳燃燒變得更加困難,爐渣含碳量增加, 這樣就使不完全燃燒熱損失增大。
二、 立題目的和意義
循環流化床鍋爐是我國目前最普遍的鍋爐之一，通過自主完成鍋爐結構設計和整體熱力計算在內的鍋爐設計過程能夠讓我們真正了解鍋爐各個部分的特點和功能，并且通過這種實踐來完成對本專業只是的鞏固、充實和提高。在計算設計過程中能培養學生的綜合知識運用能力及資料搜集整理意識，學會分析問題并在過程中完善答案。對給定的數據資料學會分析并補充自己所需的材料內容和構思，間接地培養對工程問題的嚴謹態度和計算能力。
三、論文研究內容
3.1循環流化床鍋爐的優點[3]
3.1.1燃燒效率高
國外的循環流化床鍋爐效率能達到99％，我國循環流化床鍋爐效率也能達到95～98％。能有這么高效率，很大一部分原因在于煤粒在循環流化床鍋爐爐膛內能充分燃盡。循環流化床鍋爐燃燒屬低溫燃燒。燃料由爐前給煤系統送入爐膛，送風一般設有一次風和二次風，有的生產還設置三次風。循環流化床鍋爐一大特點是采用分離回料裝置。分離回料裝置有慣性分離和旋風分離兩種。有的大型循環流化床鍋爐還會采用兩級分離，例如75t/h，130t/h爐采用兩級分離，一級是爐室出口的慣性和百葉窗高溫分離，二級是在省煤器后加旋風分離，末燃盡煤粒經旋風筒分離回流至燃燒室繼續燃燒。
3.1.2煤種適應性強
循環流化床鍋爐對低熱值無煙煤、劣質煤、頁炭、爐渣石矸等都有很好的適應能力，適應性比煤粉爐、層燃爐好。原因一個是循環流化床配備分離回料裝置能夠保證煤粒得到充分地燃燒，另外，循環流化床鍋爐使煤粒在爐內產生一定的流化，保證煤粒能夠得到充分燃燒。[4]
3.1.3添加石灰石，有較高脫硫效果
石灰石脫硫劑在多次循環過程中，延長了與煙氣中SO2的接觸時間，Ca/S比顯著降低，即以少量的石灰石達到較高的脫硫效率，脫硫效果可達95％，產生硫酸鈣隨渣排出。這種低倍率循環流化床鍋爐適用于20t/h、35t/h、65t/h容量等級的發電鍋爐和工業鍋爐的舊爐改造，在利用當地劣質煤資源方面尤效顯著。另外，含有硫酸鈣的灰渣是綜合利用的好材料。 [5]
3.1.4添加石灰石，降低了氮氧化物生成量
煤粒和添加的石灰石在爐膛內以800～900℃溫度燃燒，可以控制NOX的生成。這是因為生成的NOX被爐子部未燃燒的碳或CaO還原，因此減少的NOX的排放。
3.1.5系統簡單，運行操作方便
從原煤到落煤經螺旋給煤機進入爐膛；一次風經布風板引入爐膛底部；煤粉（10mm以下）懸空燃燒；二次風從前后墻引入，起助燃攪拌作用；隨煙氣向爐膛尾部帶起走的較大顆粒旋風分離器后返回到爐膛，循環燃燒，進入尾部煙道只剩下很小的灰粒。經過上述簡單流程，鍋爐即達到應當的蒸汽量，滿足汽輪機蒸汽品質要求。
3.1.6灰渣綜合利用，前途廣泛
灰渣中有一定的硫酸鈣，可作各種建筑材料的摻合料，水泥行業、制磚行業利用灰渣前途最廣泛。該爐型推廣應用可減少除灰渣場地，對無灰場條件的中小城市而言，不僅可以大大改善環境條件，而且可以推進建材行業的發展，變廢為寶，使煤炭發揮綜合效益。[6] ...
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