哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）循環(huán)流化床鍋爐論文設(shè)計(jì)-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要循環(huán)流化床鍋爐是近幾十年發(fā)展起來的一種新型燃燒設(shè)備，其具有燃料適應(yīng)性廣、有利于環(huán)保、負(fù)荷調(diào)節(jié)性好、燃燒熱強(qiáng)度大、爐內(nèi)傳熱能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。所以，其一經(jīng)推出就在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在中國(guó)，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)在近幾十年取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。本文系統(tǒng)的闡述了10t/h循環(huán)流化床的計(jì)算和設(shè)計(jì)過程，主要包括熱力計(jì)算、煙風(fēng)阻力計(jì)算、鍋筒強(qiáng)度計(jì)算、鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過對(duì)循環(huán)流化床方面的英文文獻(xiàn)的翻譯，了解了國(guó)外流化床研究方面的進(jìn)展。關(guān)鍵詞 循環(huán)流化床；省煤器；熱力計(jì)算AbstractTheCFBisthenewcombustionequipmentwhichisdevelopedintherecentyears,ithastheadvantagesofbewidelyadapttofuels,begoodforenvironment,loadadjustmentwell,burningintensityisbig,heattransferisstronginthefireboxandsoon.So,itiswidelyappliedintheworld.EspeciallyinChina,thetechnologofCFBismadegreatprogressintherecentyearsThispaperfullydiscussesthecalculationanddesignprocesseofCFB,mainlyincludethermalcalculation,smokeresistancecalculation,strengthencalculation,andboilerstructure.AccordingtothetransalationofthedatasofCFB,IkownthedevelopmentofCFBinforeign.Keywords CFB Superheateaeconomizer thermalcalculation-II-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄摘要IAbstract.................................................................II第1章緒論...............................................................11.1課題背景......................................................................................................11.1.1煤炭在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中占有主體作用...........................................11.1.2我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整...................................................................11.1.3我國(guó)的能源利用效率低，污染嚴(yán)重...................................................21.2循環(huán)流化床鍋爐簡(jiǎn)介..................................................................................51.2.1循環(huán)流化床流態(tài)化床料特點(diǎn)...............................................................51.2.2循環(huán)過程...............................................................................................51.2.3傳熱過程...............................................................................................61.2.4影響顆粒傳熱的主要因素...................................................................61.2.5循環(huán)流化床的技術(shù)特點(diǎn).......................................................................61.2.6循環(huán)流化床應(yīng)用存在的問題...............................................................71.3本章小結(jié)......................................................................................................8第2章鍋爐設(shè)計(jì)方案.......................................................92.1鍋爐參數(shù)......................................................................................................92.1.1鍋爐工作參數(shù)要求...............................................................................92.1.2煤種參數(shù)...............................................................................................92.2鍋爐的總體結(jié)構(gòu)方案..................................................................................92.2.1爐膛結(jié)構(gòu)及其中受熱面的布置.........................................................102.2.2旋風(fēng)分離器和回料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).................................................102.2.3尾部煙道結(jié)構(gòu)以及其中受熱面的布置.............................................112.2.4鍋筒、集箱以及管道的結(jié)構(gòu).............................................................122.2.5布風(fēng)板的結(jié)構(gòu).....................................................................................122.2.6給煤裝置以及二次風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).....................................................132.2.7鍋爐的支撐以及樓梯的結(jié)構(gòu).............................................................132.3本章小結(jié)....................................................................................................13第3章鍋爐的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算..........................................143.1鍋爐技術(shù)要求............................................................................................14-III-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.1.1鍋爐運(yùn)行要求.....................................................................................143.1.2煤種.....................................................................................................143.2熱力計(jì)算....................................................................................................143.2.1空氣量、煙氣量計(jì)算.........................................................................143.2.2鍋爐的各項(xiàng)熱損失的選取.................................................................153.2.3煙氣特性計(jì)算.....................................................................................163.2.4煙氣焓溫表.........................................................................................183.2.5鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算.........................................................213.2.6鍋爐結(jié)構(gòu)幾何尺寸數(shù)據(jù).....................................................................233.2.7密相區(qū)出口煙溫計(jì)算.........................................................................233.2.8稀相區(qū)傳熱計(jì)算.................................................................................243.2.9鋼管省煤器結(jié)構(gòu).................................................................................293.2.10鋼管省煤器傳熱計(jì)算.......................................................................303.2.11鑄鐵省煤器結(jié)構(gòu)...............................................................................323.2.12鑄鐵省煤器傳熱計(jì)算.......................................................................343.2.13熱力計(jì)算綜合表...............................................................................353.3本章小結(jié)....................................................................................................36第4章鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算..................................................374.1空氣動(dòng)力計(jì)算............................................................................................374.1.1布風(fēng)板阻力計(jì)算.................................................................................374.1.2料層阻力計(jì)算.....................................................................................384.2煙氣阻力計(jì)算............................................................................................384.2.1分離器阻力計(jì)算.................................................................................384.2.2煙道轉(zhuǎn)彎處阻力計(jì)算.........................................................................394.2.3鋼管省煤器阻力計(jì)算.........................................................................404.2.4鑄鐵省煤器阻力計(jì)算.........................................................................414.3煙風(fēng)阻力匯總............................................................................................434.3.1空氣側(cè)總阻力.....................................................................................434.3.2煙氣側(cè)總阻力.....................................................................................43第5章鍋筒強(qiáng)度計(jì)算......................................................445.1筒體最大未加強(qiáng)孔直徑的計(jì)算................................................................445.2相鄰兩孔互不影響最小節(jié)距計(jì)算............................................................455.3孔橋減弱系數(shù)計(jì)算....................................................................................46-IV-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)論 48致謝 49參考文獻(xiàn) 50-V-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章緒論1.1 課題背景1.1.1 煤炭在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中占有主體作用我國(guó)是世界煤炭第一產(chǎn)銷大國(guó)，是全球最大的煤炭市場(chǎng)。 2003年全國(guó)產(chǎn)煤17.36億噸，2000年，我國(guó)煤炭產(chǎn)量為9.98億噸，居世界第二位。而且，我國(guó)擁有世界第三位的煤炭探明儲(chǔ)量，礦藏豐富。我國(guó)是世界上為數(shù)不多的在能源消耗中以煤為主的國(guó)家之一。 1990年，在一次能源生產(chǎn)總量中，煤炭所占的比重為 74.2％；2000年，煤炭所占的比重為 67.2％；2002年，煤炭所占的比重為 66.3％。單純從資源量的角度來看，我國(guó)的煤炭資源是有中長(zhǎng)期保證能力的，據(jù)預(yù)測(cè)，到 2020年，我國(guó)煤炭的需求量將達(dá)到21億噸，如果按照年產(chǎn)25億噸原煤的產(chǎn)量來推算，我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量可供應(yīng)80年。雖然我國(guó)當(dāng)前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不太合理，國(guó)家也在實(shí)行調(diào)整，但是，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，在我國(guó)能源消耗比例中，煤炭將仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，在國(guó)家的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占絕大多數(shù)的比重。所以，我國(guó)將長(zhǎng)期保持世界煤炭第一產(chǎn)銷大國(guó)的地位。1.1.2 我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整雖然我們可以看到煤炭作為一種高儲(chǔ)量能源的長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景，但是，我們也要意識(shí)到，無論從清潔還是從高效的角度看，煤炭并不是一種優(yōu)秀的能源。因此我國(guó)必須逐漸降低煤炭在能源消耗中所占的比例，以便優(yōu)化我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)，同時(shí)延長(zhǎng)煤炭的持續(xù)利用時(shí)間。我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)并不合理，各種優(yōu)質(zhì)、高效、潔凈能源短缺，這一點(diǎn)可以從以下表中的比較中看出：-1-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）年份煤炭石油天然氣水電200066.1%24.6%2.5%6.8%200165.3%24.3%2.7%7.7%表一我國(guó)能源消費(fèi)構(gòu)成年份煤炭石油天然氣水電200024.71%38.47%23.72%6.51%200124.37%38.69%23.72%6.78%表二 世界總體能源消費(fèi)構(gòu)成由以上兩幅表格可見，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中煤炭所占比例過大，優(yōu)質(zhì)能源所占比例較小，我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤為主。這種消費(fèi)結(jié)構(gòu)造成我國(guó)能源效率和經(jīng)濟(jì)效益的低下；又因我國(guó)煤炭資源分布不均，形成北煤南運(yùn)，西煤東調(diào)的格局，給交通運(yùn)輸帶來巨大壓力。而面對(duì)我國(guó)東部經(jīng)濟(jì)發(fā)展快而能源稀缺，西北部經(jīng)濟(jì)發(fā)展慢卻能源豐富的特點(diǎn)，更加劇了能源因地域差異而產(chǎn)生的供需矛盾，而且我國(guó)目前作為能源運(yùn)輸主力的鐵路運(yùn)輸遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。另外，我國(guó)對(duì)某些能源偏好因使用比例不平衡而進(jìn)一步強(qiáng)化，導(dǎo)致各種能源之間的替代性下降，也為將來能源使用多元化設(shè)置了一個(gè)障礙。所以，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整，以更加適應(yīng)我我國(guó)的國(guó)情，從而最大限度地促進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。1.1.3 我國(guó)的能源利用效率低，污染嚴(yán)重我國(guó)能源利用率低造成了我國(guó)能源需求的擴(kuò)大，我國(guó)能源終端利用效率為33％左右，比先進(jìn)國(guó)家低 10個(gè)百分點(diǎn)，單位產(chǎn)品能耗比發(fā)達(dá)國(guó)家高 30％—80％，加權(quán)平均高 40％左右，單位產(chǎn)值能耗約為發(fā)達(dá)國(guó)家的 2倍。下面是中國(guó)、印度和日本的能源利用率比較，這里把印度當(dāng)作發(fā)展中國(guó)家中的比較對(duì)象、日本當(dāng)作發(fā)達(dá)國(guó)家的比較對(duì)象：1990年 1999年中國(guó) 0.8（國(guó)際元/千克標(biāo)準(zhǔn)油） 4.2（國(guó)際元/千克標(biāo)準(zhǔn)油）印度 1.9（國(guó)際元/千克標(biāo)準(zhǔn)油） 4.7（國(guó)際元/千克標(biāo)準(zhǔn)油）日本 3.4（國(guó)際元/千克標(biāo)準(zhǔn)油） 6.3（國(guó)際元/千克標(biāo)準(zhǔn)油）表三 中、印、日三國(guó)能源利用率由上表可以看出，中國(guó)消耗單位能量所產(chǎn)生的 GDP值偏低，不僅低于-2-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）日本，也低于同是發(fā)展中國(guó)家的印度。這其中，煤的燃燒效率低是導(dǎo)致我國(guó)能源利用率低的重要因素，這也與我國(guó)煤炭的含碳量低有一定的關(guān)系，這些情況近年也有所改善，調(diào)查數(shù)據(jù)表明，1998年全國(guó)煤炭發(fā)熱量就較1997年上升了7.5％，節(jié)約煤炭消費(fèi)量9000萬噸。當(dāng)然，我國(guó)的能源利用率還很低，有待進(jìn)一步提高，而且急需提高。由以上分析可以看出，煤炭在我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占著極大的比例，從而也就直接影響著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此，煤炭在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。我國(guó)的環(huán)境條件很差，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到世界平均水平。而其中空氣污染煤炭的燃燒利用關(guān)系最為密切，由最近幾年的空氣污染狀況來看：2000年，我國(guó)城市空氣整體污染水平嚴(yán)重總懸浮顆粒物（TSP）或可系如顆粒物（PM10）是影響城市空氣質(zhì)量的主要污染物，部分城市二氧化硫污染較重，少數(shù)大城市氮氧化物濃度較高。酸雨區(qū)范圍和頻率沒有增加，酸雨區(qū)面積約占國(guó)土面積的30％。在受監(jiān)測(cè)的338個(gè)大中城市中，36.5％的城市達(dá)到國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，63.5％的城市超過國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中超過三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的有112個(gè)城市，占監(jiān)測(cè)城市的33.1％；2001年，全國(guó)城市空氣質(zhì)量滿足國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和劣于三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城市比例各占三分之一；南方地區(qū)酸雨污染較重，酸雨控制區(qū)內(nèi)90%以上的城市出現(xiàn)了酸雨。受監(jiān)測(cè)的341個(gè)城市中，114個(gè)城市達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，占統(tǒng)計(jì)城市數(shù)的33.4%。其中?？?、三亞、肇慶等10個(gè)城市空氣質(zhì)量達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。114個(gè)城市空氣質(zhì)量為三級(jí)，占統(tǒng)計(jì)城市數(shù)的33.4%。113個(gè)城市空氣質(zhì)量劣于三級(jí)，占統(tǒng)計(jì)城市數(shù)的33.2%；2002年，我國(guó)城市空氣質(zhì)量總體上有好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，但仍有近三分之二的城市空氣質(zhì)量未達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。顆粒物是影響城市空氣質(zhì)量的主要污染物。部分城市二氧化硫污染嚴(yán)重。南方地區(qū)酸雨污染較重，酸雨控制區(qū)內(nèi)90%以上的城市出現(xiàn)了酸雨。受監(jiān)測(cè)的343個(gè)市（縣）中，117個(gè)城市空氣質(zhì)量達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，占34.1%，其中?？诘?1個(gè)城市空氣質(zhì)量達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；119個(gè)城市空氣質(zhì)量為三級(jí)，占34.7%；107個(gè)城市空氣質(zhì)量劣于三級(jí)，占31.2%；2003年，在監(jiān)測(cè)的340個(gè)城市中，達(dá)到國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（居住區(qū)標(biāo)準(zhǔn)）的城市有142個(gè)，占41.7%，比上年增加7.9個(gè)百分點(diǎn)；空氣質(zhì)量為三級(jí)的城市有108個(gè)，占31.8%，比上年減少3.2個(gè)百分點(diǎn)；劣于三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城市有91個(gè)，占26.5%，比上年減少4.7個(gè)百分點(diǎn)。全國(guó)城市-3-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）空氣質(zhì)量總體上有所好轉(zhuǎn)。影響城市空氣質(zhì)量的主要污染物仍是顆粒物，54.4%的城市顆粒物濃度超過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；二氧化硫污染較重的城市主要分布在山西、河北、河南、湖南、內(nèi)蒙古、陜西、甘肅、貴州、重慶和四川等地區(qū)。由以上數(shù)據(jù)可以看出，我國(guó)的大氣污染狀況雖然在逐漸好轉(zhuǎn)，但仍然很嚴(yán)重，總體情況不容樂觀，而整個(gè)環(huán)境污染的狀況也是如此。能源的消費(fèi)是人類環(huán)境污染的主要原因，特別是對(duì)于大氣的污染，能源消費(fèi)所造成的負(fù)面影響更為突出。人類社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)需要能源供應(yīng)的支撐。但是，能源消費(fèi)帶來了環(huán)境的污染，反過來又制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國(guó)正處于快速工業(yè)化的進(jìn)程之中，能源消費(fèi)量?jī)H次于美國(guó)，居世界第二位。大量的能源消費(fèi)也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。據(jù)世界銀行按“人力資本”方法估算，1995年中國(guó)大氣和水污染造成的損失高達(dá)240億美元，占當(dāng)年GDP的3.5%。為了實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，我們必須重視能源消費(fèi)說和造成的環(huán)境影響，建立適合中國(guó)國(guó)情的“資源節(jié)約型”和“環(huán)境友好型”的國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系，實(shí)現(xiàn)能源、環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在所有造成大氣污染的因素中，煤炭的燃燒利用是最主要的因素。當(dāng)前，我國(guó)的大氣污染狀況十分嚴(yán)重，主要呈現(xiàn)為煤煙型污染特征。城市大氣污染中總懸浮顆粒物濃度普遍超標(biāo)；二氧化硫污染保持在較高水平；氮氧化物污染呈加重趨勢(shì)；全國(guó)形成華中、西南、華東、華南多個(gè)酸雨區(qū)，以華中酸雨為重。而煤炭燃燒所帶來的煙塵、粉塵的排放更加重了大氣污染。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭消耗量不斷增加。全國(guó)煤炭消耗量從1990年的9.8億噸增加到1995年的12.8億噸，二氧化硫排放總量隨著煤炭消費(fèi)量的增長(zhǎng)而急劇增加。到1995年全國(guó)二氧化硫排放總量達(dá)到2370萬噸。在各類二氧化硫排放源中，電廠和工業(yè)鍋爐排放量占到70%，成為排放大戶，各類污染源排放二氧化硫的百分比構(gòu)成如下：民用灶具12%、工業(yè)窯爐11%、工業(yè)鍋爐34%、電站鍋爐35%、其他8%。1995年全國(guó)燃煤排放的煙塵總量為1478萬噸，其中火電廠和工業(yè)鍋爐排放量占70%以上。在火電廠排放中，地方電廠由于基本上使用的是低效除塵器，噸煤排放煙塵是國(guó)家電廠的5~10倍，其排放量占到電廠總排放量的65%。1995年全國(guó)工業(yè)粉塵排放量約為 639萬噸.其中.鋼鐵生產(chǎn)排塵占總量的15%，水泥生產(chǎn)排塵占總量的70%。在水泥生產(chǎn)排塵中，地方水泥廠排塵占到80%，成為工業(yè)12塵的主要排放源。-4-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）近年來，鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)發(fā)展迅速口 1996年全國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)污染源調(diào)查結(jié)果表明，1995年全國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)二氧化硫、煙塵和工業(yè)粉塵排放量分別占當(dāng)年全國(guó)工業(yè)二氧化硫、煙塵和工業(yè)粉塵排放瑩的 28.2%、54.2%和68.3%。鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)污染物排放已成為我國(guó)環(huán)境污染的重要因素。以煤炭為主的能源消耗是大氣中顆粒物的主要來源。大氣中細(xì)顆粒物（直徑小于 10微米）和超細(xì)顆粒物（直徑小于 2.5微米）對(duì)人體健康最為有害，它們主要來自工業(yè)鍋爐和家庭煤爐所排放的煙塵。大氣中的二氧化硫和氮氧化物也大多來自這些排放源。工業(yè)鍋爐燃煤占我國(guó)煤炭消耗量的33％，由于其燃燒效率低，加之低煙囪排放，它們?cè)诮孛娲髿馕廴局兴挤蓊~超過其在燃煤使用量中所占份額。由此可見，煤炭的燃燒利用可說是造成我國(guó)大氣污染的罪魁禍?zhǔn)?，?duì)我國(guó)的環(huán)境條件造成了極大的破壞。在2004年4月15日舉行的“21世紀(jì)煤炭高層論壇”上，有關(guān)專家指出，21世紀(jì)煤炭仍將是我國(guó)的主要能源，煤炭工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的重要地位不會(huì)改變。但是，煤炭燃燒利用帶來的危害的也不容忽視，而且，現(xiàn)在我國(guó)煤炭燃燒的利用率還很低，因此我國(guó)大力推動(dòng)潔凈煤技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔、高效利用，從而減少污染、提高終端能源效率。1.2 循環(huán)流化床鍋爐簡(jiǎn)介1.2.1 循環(huán)流化床流態(tài)化床料特點(diǎn)（1）床表面總保持水平，相當(dāng)于一個(gè)高溫蓄熱池。（2）床內(nèi)固體顆?？上窳黧w一樣從底部或側(cè)面孔口中排出。（3）床內(nèi)顆?；旌狭己?，加熱床層時(shí)，床層溫度基本均勻。1.2.2 循環(huán)過程循環(huán)過程就是指氣固混合物通過高溫或中溫旋風(fēng)分離器，將分離出固體物料返回爐膛繼續(xù)燃燒的過程。-5-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1.2.3 傳熱過程循環(huán)流化床由于爐膛內(nèi)部有高濃度的物料循環(huán)，傳熱狀況與煤粉爐不同。煤粉爐主要通過輻射的方式將燃料燃燒釋放的熱量傳遞給受熱面，而循環(huán)流化床傳熱既要考慮對(duì)流換熱的的影響，也要考慮輻射換熱的作用。循環(huán)流化床固體顆粒之間的頻繁碰撞加強(qiáng)了傳熱，氣體與固體以及固體顆粒間的傳熱系數(shù)很大，使得爐膛溫度表現(xiàn)出相當(dāng)程度的均一性。在爐膛底部的密相區(qū)，由于物料濃度很高，因此換熱方式以顆粒對(duì)流換熱為主。在爐膛上部的懸浮段朝向壁面的傳熱包括氣體的對(duì)流換熱，同體顆粒的導(dǎo)熱和氣固流體對(duì)受熱面的輻射換熱等形式。1.2.4 影響顆粒傳熱的主要因素（1）流化風(fēng)速：流化風(fēng)速增加，氣體和固體之間擾動(dòng)劇烈，碰撞增強(qiáng)，使顆粒傳熱系數(shù)增大。循環(huán)流化床的運(yùn)行風(fēng)速是一個(gè)重要參數(shù)，一般為4m/s～5m/s，風(fēng)速提高會(huì)使?fàn)t子更緊湊，截面熱負(fù)荷相應(yīng)增大，但風(fēng)速過高不僅使磨損加大，而且鍋爐造價(jià)增加，風(fēng)機(jī)功率，廠用電也增加。（2）顆粒粒徑：粒徑小，傳熱系數(shù)大。3）顆粒濃度：顆粒濃度越高，相互間碰撞機(jī)會(huì)也越多，傳熱條件好。國(guó)外有的研究認(rèn)為循環(huán)流化床中傳熱系數(shù)與懸浮濃度平方根成正比。4）循環(huán)倍率：循環(huán)倍率是反映爐內(nèi)顆粒濃度的重要參數(shù)，是指返送回爐膛的物料量與燃料量及脫硫劑量之比。循環(huán)倍率增加，返物料量增大，傳熱系數(shù)增大，爐內(nèi)傳熱大大改善，又節(jié)省受熱面。同時(shí)燃燒效率隨循環(huán)倍率的增加而增加，但提高循環(huán)倍率的同時(shí)增加了風(fēng)機(jī)電耗，從燃燒效率和動(dòng)力消耗綜合考慮，增加循環(huán)倍率并不總是經(jīng)濟(jì)的。1.2.5 循環(huán)流化床的技術(shù)特點(diǎn)（1）燃料適應(yīng)廣由于大量灰粒穩(wěn)定循環(huán)，新加入循環(huán)流化床的煤僅占床料很小份額。又由于循環(huán)流化床特殊流動(dòng)動(dòng)力特性，質(zhì)量和動(dòng)量交換非常充分，為新加入燃料預(yù)熱著火創(chuàng)造十分有利的條件。而未燃盡的煤粒通過多次循環(huán)既可增加爐內(nèi)停留時(shí)間，又可多次參與床層中能量轉(zhuǎn)換，有利于燃盡，可高效穩(wěn)定燃燒3000kcal/kg～7000kcal/kg的煤，使循環(huán)流化床不僅可燃用高效煙煤、褐煤-6-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等易燃煤，又可燃用無煙煤等難燃煤種，還可高效燃用各種低熱值，高灰分或高水分的矸石，固體垃圾等。循環(huán)流化床煤燃燒效率達(dá) 97﹪～99﹪，低溫?zé)傅奶匦允古懦龅臓t渣和循環(huán)灰?guī)缀鯚o含碳的成分，燃用二類煙煤鍋爐燃燒效率達(dá) 87.66﹪,比我國(guó)目前工業(yè)鍋爐 50﹪～60﹪的平均熱效率高很多。（2）截面熱強(qiáng)度高循環(huán)流化床使燃燒在較小截面內(nèi)完成，還使床層和煙氣流與水冷壁間傳熱效率大大增加。這使循環(huán)流化床爐膛截面積和容積可小于同容量的鏈條爐、煤粉爐。截面負(fù)荷主要影響爐膛高和爐膛截面積，一般循環(huán)流化床截面22。負(fù)荷為3WM/m～6WM/m（3）污染物排放少可利用石灰石等脫硫劑進(jìn)行爐內(nèi)高效脫硫是循環(huán)流化床突出優(yōu)點(diǎn)。循環(huán)流化床850℃～900℃的燃料溫度配上分級(jí)送風(fēng)，使污染物的排放濃度可控制在200ppm以下，鏈條爐和煤粉爐不能實(shí)現(xiàn)，從而使循環(huán)流化床產(chǎn)生的氮氧化物也遠(yuǎn)低于煤粉爐和鏈條爐。（4）鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)循環(huán)流化床的負(fù)荷可以很低。如額定負(fù)荷的30﹪左右無需輔助液體燃料，也不會(huì)發(fā)生煤粉爐難于保持正常燃燒甚至熄火的情況。（5）燃料制備系統(tǒng)簡(jiǎn)單循環(huán)流化床無需煤粉爐復(fù)雜制粉系統(tǒng)，只需簡(jiǎn)單的干燥及破碎裝置即可。1.2.6 循環(huán)流化床應(yīng)用存在的問題1）雖然循環(huán)流化床的燃燒效率較鼓泡流化床有較大提高，但除燃燒無煙煤等難燃煤種外，其飛灰含碳量仍略高于煤粉爐。2）對(duì)固體顆粒分離設(shè)備的效率、耐高溫和耐磨性能要求較高，尤其燃用高灰燃料時(shí)分離器磨損問題尚待解決。3）鍋爐系統(tǒng)的煙風(fēng)阻力較大，需要采用高壓鼓風(fēng)機(jī)，因此存在風(fēng)機(jī)電耗高，噪聲大等問題。4）鍋爐受熱面磨損嚴(yán)重，因此，不得不犧牲流化床傳熱強(qiáng)烈的優(yōu)勢(shì)，鍋爐整體的金屬耗量并不比同容量的煤粉爐少。盡管如此，目前受熱面的安全運(yùn)行和壽命還無法與煤粉爐相比。-7-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5）燃燒控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，鍋爐的運(yùn)行與常規(guī)煤粉爐有較大的不同，還未達(dá)到與常規(guī)煤粉爐相當(dāng)?shù)倪\(yùn)行和控制水平。選擇和使用循環(huán)流化床鍋爐自控系統(tǒng)要根據(jù)自己使用狀況量身定做，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試要制定標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格把關(guān)，循環(huán)流化床能否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行自控是關(guān)鍵。（6）流化床燃燒中的生成物 N2O大大高于常規(guī)的煤粉燃燒系統(tǒng) .N2O是燃燒過程中間產(chǎn)物，通常在高溫火焰下被破壞，而流化床燃燒的低溫度水平有利于其形成，尤其在燃用煙煤時(shí)發(fā)生最高，如何解決這一問題亟待研究。1.3 本章小結(jié)由于循環(huán)流化床鍋爐與煤粉爐和鏈條爐相比，在環(huán)保方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，使得其得到了廣泛的應(yīng)用，與此同時(shí)也取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。這一切都成為推動(dòng)流化床技術(shù)發(fā)展的源源動(dòng)力，使得流化床技術(shù)在幾十年間得到了飛速的發(fā)展。但是由于其流化機(jī)理、傳熱機(jī)理復(fù)雜，給研究帶來了很大的困難，同時(shí)也給致力于研究流化床技術(shù)的科研工作者巨大的機(jī)會(huì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的10t/h循環(huán)流化床鍋爐屬于小型工業(yè)鍋爐，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的比較少，主要是由于10t/h的鍋爐應(yīng)用流化床技術(shù)不容易實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了不少的困難，同時(shí)也對(duì)循環(huán)流化床的設(shè)計(jì)過程有了初步的了解，學(xué)到了很多的知識(shí)，收獲頗豐。-8-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第2章鍋爐設(shè)計(jì)方案2.1 鍋爐參數(shù)2.1.1 鍋爐工作參數(shù)要求1）鍋爐蒸發(fā)量： 10t/h2）工作壓力： 1.25MPa3）蒸汽溫度： 193.32℃4）給水溫度： 105℃5）排煙溫度： 小于170℃2.1.2 煤種參數(shù)褐煤：Qnet.ar=12280kj/kgCar=34.56%Har=2.34%Oar=10.48%Nar=0.57%S=0.31%A=17.06%Mar=34.63%V=43.47%arardaf2.2 鍋爐的總體結(jié)構(gòu)方案本次設(shè)計(jì)的 10t/h 的循環(huán)流化床蒸汽鍋爐采用單鍋筒橫向布置，為自然循環(huán)鍋爐。本鍋筒的標(biāo)高為 9700mm，爐寬為2350mm。深度為2000mm。本鍋爐采用的是鋼梁懸吊結(jié)構(gòu)，爐膛分為密相區(qū)和稀相區(qū)，因?yàn)槊芟鄥^(qū)有磨損，并且比較嚴(yán)重，所以沒有布置任何受熱面，在稀相區(qū)的四周布置了水冷壁。在前墻密相區(qū)出口處給煤，另外，為了更好的組織燃燒，在稀相區(qū)入口處布置二次風(fēng)，這樣既可以提高燃燒效率，又可以降低 Nox的排放。由于爐膛出口處沒有布置鍋爐管束，不需要對(duì)鍋爐管束進(jìn)行沖刷，不布置折焰角，爐膛出口采用水平爐頂。在出口到分離器留有一定的距離，并且出口截面積逐漸縮小使煙氣更好的形成旋轉(zhuǎn)，并且更容易進(jìn)入從切向進(jìn)入分離器，達(dá)到分離的效果。在尾部煙道內(nèi)布置了三級(jí)省煤器，高溫級(jí)省煤器材料采用鋼管，低溫省煤器材料為鑄鐵，沒有布置空氣預(yù)熱器。-9-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2.2.1 爐膛結(jié)構(gòu)及其中受熱面的布置鍋爐的爐膛采用 2.35m×2m的方形結(jié)構(gòu)，爐頂標(biāo)高為 8m，爐膛分為密相區(qū)和稀相區(qū)，密相區(qū)出口處標(biāo)高為1.74m，爐膛出口不布置折焰角。采用厚度為380mm的爐墻，其中保溫層厚度為230mm，耐火層厚度為120mm，保溫層和耐火層為30mm的空隙。為了減少爐膛密相區(qū)內(nèi)受熱面的磨損，在密相區(qū)內(nèi)不布置受熱面。在稀相區(qū)布置水冷壁，采用四周布置，其中水冷壁的管徑為 60mm，s/d為1.5，e/d為0.8。水冷壁在前墻和后墻的穿墻高度為 1.74m和3.2m，直接從爐頂引出，水冷壁在兩側(cè)墻的穿墻高度為 2.73m，然后從兩側(cè)墻為 7.8m處引到上集箱。2.2.2 旋風(fēng)分離器和回料裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了滿足分離并返送物料的需求，本鍋爐沿寬度方向并排布置了兩個(gè)倒錐形的上排氣式旋風(fēng)分離器，此旋風(fēng)分離器的分離效率為 95%,鍋爐的循環(huán)倍率為1.6。旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)如圖 1所示，因?yàn)殄仩t寬度已定，故可以計(jì)算出旋風(fēng)分離器的外徑為 1140mm，內(nèi)徑為 900mm，分離器的排煙管直徑為 600mm，分離器煙氣入口處的高度為 1200mm。分離器豎直段的高度為 1900mm，倒錐邊與水平面成 60°的夾角。分離器返料管的直徑為 180mm，與水平面的夾角為 65°，分離器返料口為密相區(qū)出口。-10-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖1旋風(fēng)分離器2.2.3 尾部煙道結(jié)構(gòu)以及其中受熱面的布置尾部煙道的煙深為2m，煙道寬度為0.86m，在布置鑄鐵省煤器段，煙道的寬度變?yōu)?.9m，煙道頂部的標(biāo)高為9.56m。煙道內(nèi)的爐墻與爐膛內(nèi)的爐墻結(jié)構(gòu)相同，在煙道寬度為0.9m處，前墻和后墻的保溫層與耐火層之間的間隙變?yōu)?0mm。省煤器分為鑄鐵式省煤器和鋼管式省煤器，鑄鐵省煤器的強(qiáng)度不高，只用于工作壓力低于4MPa的鍋爐中，同時(shí)鑄鐵性脆，不能承受沖擊，由于鑄鐵的耐腐蝕性好以及由于工藝要求，鑄鐵式省煤器具有較厚的管壁，常用于未經(jīng)除氧的小型鍋爐中，使其不致因內(nèi)外腐蝕而很快破壞。鑄鐵省煤器的缺點(diǎn)是：體積大，重量大，價(jià)格貴，而且因?yàn)檫B接的法蘭多，容易發(fā)生漏水現(xiàn)象，同時(shí)又較易堵灰，因此不常用。鋼管省煤器是現(xiàn)代鍋爐中最常用的一-11-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）種，可用于任何壓力容量，任何形狀的煙道中。與鑄鐵式相比，鋼管式的優(yōu)點(diǎn)是：體積小，重量輕，價(jià)格低廉。在煙道內(nèi)布置了兩級(jí)鋼管省煤器和一級(jí)鑄鐵省煤器，兩級(jí)鋼管省煤器由一系列錯(cuò)列的蛇行管組成。其中鋼管的內(nèi)徑為 42mm，橫向截距為 90mm，縱向截距為80mm。平均橫向排數(shù)為8.5，第一級(jí)省煤器為32列，第二級(jí)省煤器為16列。在各蛇行管進(jìn)口端口和出口端口，分別連接到進(jìn)口集箱和出口集箱。集箱布置在鍋爐的煙道外面。給水的引出和引入是由沿集箱長(zhǎng)度均勻錯(cuò)列布置的管子來實(shí)現(xiàn)，管子和集箱采用焊接連接。由于省煤器中水速過低，為了提高水速，將每一級(jí)省煤器改成兩個(gè)流程。鑄鐵省煤器采用管長(zhǎng)為2m，內(nèi)徑為60mm的標(biāo)準(zhǔn)件，橫向布置6排，縱向布置12列。為使水速滿足要求，采用單進(jìn)單出結(jié)構(gòu)。2.2.4 鍋筒、集箱以及管道的結(jié)構(gòu)鍋爐采用單鍋筒橫向布置，鍋筒內(nèi)徑為 1400mm，壁厚為 20mm。在爐膛四周統(tǒng)一采用外徑為219mm，壁厚為10mm的集箱，前墻和后墻的集箱長(zhǎng)度為2m，兩側(cè)墻為2.4m。前墻與后墻只布置下集箱，兩側(cè)墻布置上、下集箱。尾部煙道采用外徑為 159mm，壁厚為 10mm的集箱。由于鋼管省煤器采用兩個(gè)流程，所以在長(zhǎng)為 1.6m的集箱中間加上擋板。所有集箱都采用圓形封頭。鍋筒下降管以及蒸汽引出管采用外徑為 133mm 的管子，壁厚為6.5mm。尾部煙道外的集箱連接管道采用 89mm的管子，壁厚為 4mm。2.2.5 布風(fēng)板的結(jié)構(gòu)布風(fēng)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理關(guān)系到流化床鍋爐是否可以穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該保證顆粒能夠均勻和穩(wěn)定的流化、床料磨損最小、床內(nèi)構(gòu)件或受熱面的磨損最輕、固體顆粒落入風(fēng)箱的量最小、運(yùn)行范圍內(nèi)節(jié)涌最小等，所以本鍋爐采用比較通用的風(fēng)帽型布風(fēng)裝置。在布風(fēng)板上布置 179個(gè)風(fēng)帽，采用四邊形布置，每個(gè)風(fēng)帽上開 6個(gè)小孔，每個(gè)小孔直徑為 8mm，橫向孔間距為120mm，縱向孔間距為100mm。為使布風(fēng)板能夠承受床料的壓力，取用布風(fēng)板的厚度為30mm,鋼板上布置厚度為100mm的耐火材料。-12-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2.2.6 給煤裝置以及二次風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)給煤裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)首先考慮若干燃料特性，如粒度分布、水分、揮發(fā)分。這些特性分別影響整個(gè)流化床燃燒特性。為確保流化床鍋爐連續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行，給煤系統(tǒng)必須運(yùn)行可靠，維修方便。給煤系統(tǒng)還應(yīng)有調(diào)速裝置，以滿足負(fù)荷調(diào)節(jié)的要求。使用床上拋煤機(jī)給煤方式米取代床下給煤，能將燃料拋撒到更大的床面面積上。因此本設(shè)計(jì)中的給煤裝置的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝均比較。在前墻布置有兩個(gè)給煤箱，通過播煤裝置，將煤均勻的布在布風(fēng)板上方，使燃料能更好的充分燃燒。二次風(fēng)的布置在密相區(qū)的出口處，風(fēng)口水平，二次風(fēng)起到攪拌和混合的作用，增加未燃盡的燃料在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，使燃料的盡可能燃盡，由于計(jì)算的燃料的消耗量大，并且在回料裝置也要送風(fēng)，所以二次風(fēng)占的份額為40%。2.2.7 鍋爐的支撐以及樓梯的結(jié)構(gòu)鍋爐采用鋼架支撐，鋼架為兩塊槽鋼對(duì)接而成，為 200×200的結(jié)構(gòu)。水平面以下采用混凝土結(jié)構(gòu)加固。樓梯的結(jié)構(gòu)應(yīng)該方便鍋爐的運(yùn)行、檢修等。此鍋爐樓梯采用鋼架結(jié)構(gòu)，分三層布置，每層間距為2m。為了方便操作，除爐頂和鍋筒處的樓梯平臺(tái)外，其他樓梯平臺(tái)均與人孔相對(duì)應(yīng)。2.3 本章小結(jié)鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮鍋爐的安裝、運(yùn)行、檢修等多方面的問題，所以需要大量的經(jīng)驗(yàn)。由于這是第一次比較系統(tǒng)的做鍋爐設(shè)計(jì)，雖然參考了一些前人的經(jīng)驗(yàn)，但是還是會(huì)有很多考慮不周的地方，希望在以后的工作和學(xué)習(xí)過程中加強(qiáng)這方面的能力。-13-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3章鍋爐的熱力計(jì)算及傳熱計(jì)算3.1 鍋爐技術(shù)要求3.1.1 鍋爐運(yùn)行要求1）鍋爐效率大于80%2）排煙空氣過量系數(shù)小于1.53）排煙溫度小于170℃4）排污率為5%5）冷空氣溫度20℃3.1.2 煤種褐煤：Qnet.ar=12280kj/kgarHar=2.34%Oar=10.48%NC=34.56%ar=0.57%S=0.31%A=17.06%Mar=34.63%ararV=43.47%daf3.2 熱力計(jì)算3.2.1 空氣量、煙氣量計(jì)算序名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或來源數(shù)值號(hào)1理論空氣量V0Nm3/㎏0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har3.3540.0333Oar2理論氮?dú)饬縑0N2Nm3/㎏0.008Nar+0.79V02.6543三原子氣體體VRO2Nm3/㎏0.01866(Car+0.375Sar)0.647積-14-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）理論水蒸氣體V0Nm3/㎏0.111Har+0.0124Mar+0.0161V00.7434H2O積理論干煙氣體V0g.dNm3/㎏VRO2+V03.3015N2積理論濕煙氣體0Nm3/㎏V0g.d+V0H2O4.0446Vg積3.2.2鍋爐的各項(xiàng)熱損失的選取序名稱符號(hào)單計(jì)算公式或來源數(shù)值號(hào)位1氣體不完全燃燒熱損q3%按表B5-2選取0.4失2固體不完全燃燒熱損q4%按表B5-2選取4失3密相區(qū)出口處的氣體q3b.b%q3＋22.4不完全燃燒熱損失4密相區(qū)的燃燒分額δ選取0.275密相區(qū)的固體不完全q4b.b%3b.b3471.788燃燒熱損失100－q-δ(100-q-q)6一次風(fēng)占總風(fēng)量的比X%選取60率7密相區(qū)出口處的名義α選取1.15空氣過量系數(shù)b.b8密相區(qū)出口處的實(shí)際α"b.bα(100-q)/(100-q4b.b)2.348空氣過量系數(shù)b.b4注：本表計(jì)算過程參考[1]-15-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.2.3煙氣特性計(jì)算序名稱號(hào)進(jìn)口處的空氣1過量系數(shù)出口處的空氣

單密相稀相省煤省煤省煤符號(hào)計(jì)算公式及來源區(qū)器Ⅰ器Ⅱ器Ⅲ位區(qū)α'2.3481.251.31.352過量系數(shù)平均空氣過量系數(shù)水蒸氣4體積干煙氣5體積煙氣體6積二氧化碳和二7氧化硫分壓力水蒸氣8分壓力三原子氣體分壓力煙氣的10重量

α"αavm3/VH20 ㎏m3/Vg.d ㎏3m/Vg ㎏rR2OrH2Orgkg/Gkg

0.5(α'+α")V0H20+0.016(αav-1)V00 0Vg.d+(αav-1)VVg.d+VH20VR2O/VgVH20/VgrR2O+rH2O1-0.01Aar+1.306αV0av

2.348 1.25 1.3 1.35 1.452.348 1.25 1.275 1.325 1.40.766 0.756 0.758 0.76 0.7657.822 4.14 4.223 4.391 4.6438.588 4.896 4.981 5.151 5.4080.0750.132 0.13 0.126 0.1230.0890.154 0.152 0.148 0.14220.1640.286 0.282 0.274 0.262511.116.305 6.414 6.633 6.9624-16-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）各段煙11氣處的αf.a選取0.6100.50.50.5飛灰分額12飛灰含Cf.a%計(jì)算得72.431312.2812.28碳量13613底渣含Cc.as%選取1碳量飛灰質(zhì)kg/100α0.3210.01414μf.af.aAar/G(100-0.0160.015量濃度kg35Cf.a)(100-q4)飛灰體μkg/μ0.0650.0030.0020.00215積濃度f.am3f.a/Vg629716循環(huán)倍nI回Aar1.6率-17-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.2.4 煙氣焓溫表VRO2=0.64700VN2=2.654VH2O=0.743m3(標(biāo))/Kgm3(標(biāo))/Kgm3(標(biāo))/KgIgRO2I00N2H2O序溫度+I號(hào)(℃)(cθ)RO2(cθ)N20(cθ)H2O0KJ/Kg3IRO233KJ/m(KJ/m(IN2KJ/m(IH2O標(biāo))KJ/Kg標(biāo))KJ/Kg標(biāo))KJ/Kg1100169.98109.97129.79344.46150.72111.99566.432200357.55231.33260690.04304.38226.1541147.533300558.94361.63391.881040.05462.64343.7421745.434400772.05499.51526.71397.86626.35465.3782362.765500996.46644.70664.031762.34794.65590.4252997.4766001222.55790.99803.872133.47967.15718.5933643.0577001461.19945.39946.222511.271147.18852.3554309.0188001704.031102.511092.752900.161335.59992.3434995.01-18-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）99001951.051262.331243.483300.215241132.335694.861010002202.261424.861381.643666.871724.961281.656373.381111002457.651590.11544.934100.241925.931430.977121.31序0號(hào)Va=3.35400m3(標(biāo))/KgI=Ig+(α″-1)Ia+If.aKJ/Kg溫度（cθ）a（cθ）If.aKJ/Kg(℃)30ash3KJ/m(IaKJ/m標(biāo))KJ/Kg(標(biāo))省煤省煤密相區(qū)稀相區(qū)器Ⅰ器Ⅱ1100132.3443.73480.8131.516165.0958.251828893.103168.7365.805344.71517.22717.0923300402.771350.89263.77102.870538.88226.93126.724400541.771817.10360.06140.423735.60336.76236.4745500684.122294.54458.45178.796936.61346.80846.4416600829.822783.22560.19218.4741144.4757.19556.747-19-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7700979.713285.95662.35258.3171353.1867.62667.09688001130.443791.5767.02299.1381567.0278.31377.69999001281.164297.01875.04341.2661787.7289.34288.6421010001436.074816.58983.9383.7212010.11100.45699.6691111001595.175350.21096.94427.8072241.05111.998111.12I=I0g+(α″-1)I0a+If.a KJ/Kg序溫度If.a號(hào)(℃)KJ/Kg密相區(qū) 稀相區(qū) 省煤器Ⅰ 省煤器Ⅱ 省煤器Ⅲ省煤器Ⅲ11008.1861196.09842.45707.7956729.9177774.2911220017.092417.241715.521432.6871477.2081566.518330026.7193669.32622.032177.6232244.9572380.046440036.4744952.633552.632944.6473035.2143216.924-20-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5 500 46.441 6269.30 4507.72 3732.639 3847 4076.4536 600 56.747 7613.30 5483.33 4535.214 4673.926 4952.2487 700 67.096 8996.79 6483.68 5362.423 5526.19 5854.7858 800 77.699 10405.1 7509.91 6210.771 6399.732 6778.8819 900 88.642 11828.5 8556.82 7073.302 7287.453 7717.15410 1000 99.669 13249.9 9587.63 7918.81 8158.852 8640.5111 1100 111.12 14761.2 10699.9 8838.367 9105 9640.023.2.5 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算序名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或來源數(shù)值號(hào)1鍋爐的輸入熱量QinkJ/㎏122802排煙溫度θex℃假設(shè)1653排煙焓IexkJ/㎏由焓溫表得1289.234冷空氣溫度tl.a℃選定205理論冷空氣焓Il.akJ/㎏查表88.75-21-固體不完全燃燒熱6損失排煙熱損失氣體不完全燃燒熱8損失9 散熱損失灰渣物理熱損失總熱損失鍋爐效率保熱系數(shù)飽和水焓飽和蒸汽焓給水溫度17 給水焓18 排污率省煤器入口壓力鍋爐工作壓力

哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）q4 % 選取q2 % (Iex-αexIlk)(100-q4)/Qinq3 % 按表B5-2選取q5 % 選取q6 % αc.asAar(cθ)c.as/Qin∑q % q2+q3+q4+q5+q6η % 100-∑qφ 1-q5/(q5+η)i' kJ/㎏ 按P=1.35查表i" kJ/㎏ 按P=1.35查表tg ℃ 給定ig Mpa 查表ρp % 給定Pec.in Mpa 給定Pgt Mpa 給定

48.540.41.70.5715.7484.260.98822.42787.2105441.151.51.35-22-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21鍋爐的輸出熱量Q1kJ/㎏D(i"-ig)+ρpD(i'-ig)/1002365480022給煤量Bkg/h100Q1/ηQin2286.1223計(jì)算給煤量Bcalkg/hB(100-q4)/1002194.68注：本表計(jì)算過程參考[1]3.2.6鍋爐結(jié)構(gòu)幾何尺寸數(shù)據(jù)序名稱符號(hào)單位數(shù)值號(hào)1爐膛截面積Ffurm22.662省煤器ⅠⅡ流通面積Fec1m20.88213省煤器Ⅲ流通面積Fec2m20.724稀相區(qū)水冷壁受熱面積Hs.c243.92m5省煤器ⅠⅡ受熱面積Hec1m2108.596省煤器Ⅲ受熱面積Hec2m2212.43.2.7 密相區(qū)出口煙溫計(jì)算由于密相區(qū)內(nèi)沒有布置受熱面，所以通過熱量守恒進(jìn)行密相區(qū)出口煙溫的校核。由熱量守恒的：φBcal(Qs'.c-Ipy+△αIlk)=Qin解得：Qs'.c＝12260.859kj/kg-23-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）取密相區(qū)的燃燒分額為 δ＝0.27Q's.c=I(100－q4b.b)/(100-q4)+Qin(1-δ)(100-q3-q4)/(100-q4)+(1-X)αIlk解得I=11205.52kj/kg查焓溫表 θ″=856.42℃3.2.8 稀相區(qū)傳熱計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或來源數(shù)值1假設(shè)稀相區(qū)℃假設(shè)850出口煙溫S.C2出口煙氣焓I"s.cKJ/Kg查焓溫表8033.37Qs'.c100q4b.b*Ib".b100q43進(jìn)入稀相區(qū)Qs.c'KJ/KgQin*(1)*(100q3q4)13833.3的熱量100q4(1X)b.bII.as.cII.a4爐膛出口固ρs.cKg/m3根據(jù)循環(huán)倍率值選取0.035體顆粒濃度5固體顆粒濃ρpKg/m32200度6稀相區(qū)空隙εs.c1s.c0.999984率s.cp7稀相區(qū)壁面εwal3.8110.9994的空隙率wals.c8顆粒團(tuán)空隙ε參照流化床臨界流化時(shí)固體顆0.6率em?？障堵实倪x取-24-固體顆粒分散相中固體顆粒百分比壁面覆蓋率系數(shù)顆粒團(tuán)壁面覆蓋率稀相區(qū)煙氣平均溫度氣體的導(dǎo)熱

哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）γ1-εs.c51.6×10ξ 選取 0.1δem(1walY)0.5em10.00105emθav ℃ (856.42+850)/2 853.21W/13系數(shù)14顆粒的導(dǎo)熱系數(shù)15氣體密度16顆粒密度17氣體比熱容18顆粒比熱容19平均粒徑20煙氣的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)21密相區(qū)煙氣密度

λgλpρgρpCgCpde.avνgρg

m℃）W/m℃）Kg/m3Kg/m3j/Kg℃）j/Kg℃）m2/sKg/m3

查表 0.0958查表 0.314查表 0.316查表 2200查表 1390．9查表965．49已知 0.001查表 0.000146查表 0.316-25-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22阿基米德數(shù)23床料的臨界流化速度24顆粒團(tuán)有效導(dǎo)熱系數(shù)25顆粒團(tuán)的比熱容26顆粒團(tuán)的密度27邊壁區(qū)固體顆粒濃度28顆粒團(tuán)貼壁下滑長(zhǎng)度29顆粒團(tuán)貼壁下滑速度

ArWcrλemCemρemρwalLemWem

m/sW/m℃）j/Kg℃）Kg/m3Kg/m3mm/s

gde3.av(pg)Ar3692.55vg2gWcr0.0882Ar0.528vg0.917de.av0.280.757lgem0.757lgpgpemg0.196g0.1 gcgdea.vWcrCem(1em)CpemCg1220.54em (1 wal)p em g 880.19wal(1wal)p0.132L0.01780.5960.053emwal選取 1.230顆粒團(tuán)壁面停留時(shí)間31壁面與顆粒團(tuán)的有效傳

temKef

sW/(m

2

temLem0.0044WemKef4ememcem7854.59熱系數(shù)顆粒團(tuán)與壁32 面氣膜間傳熱系數(shù)壁面與顆粒

Kwal

)）2W/(m)

emgKwalde.av 239.5m133 團(tuán)的對(duì)流傳

Kem

W/(m

2

Kem11232.4熱系數(shù)

)）Kwal Kef-26-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）B1q4Vs.c27334稀相區(qū)煙速100g273Wgs.cm/sWgs.cFfur2.97735煙氣動(dòng)力粘μgPa.s度36雷諾數(shù)Re37固體顆粒終Wtm/s端速度38固體顆粒分ρKg/m3散相密度dis39普郎特?cái)?shù)Pr40固體顆粒分W/(m2散相對(duì)流傳Kdis熱系數(shù)℃)41對(duì)流傳熱系W/(m2Kcon數(shù)℃)42稀相區(qū)水冷twal℃壁溫度43水冷壁表面ewal吸收率44顆粒表面吸ep收率45系數(shù)B

查表 0.000043Rede.avWgs.cg21.19gde.avg0.666WtAr8.457.5gdispY(1Y)g0.351查表0.585cp0.3Wt20.21KdisgdisPr19.9de.avcgpgde.avKconemKem(1em)Kdis20.119193.32+30 223.32選取 0.8選取 0.85選取 0.667-27-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）46稀相區(qū)吸收e率s.c固體顆粒分 W/47 散相輻射傳 Kdis.r （m℃熱系數(shù) ）

0.5epep2es.c(1ep)B(1ep)Bep0.941(1ep)B(T4T4)Kdis.r0s.cwal11(ewal1)(Ts.cTwal)107.26es.c顆粒團(tuán)吸收率顆粒團(tuán)輻射傳熱系數(shù)輻射傳熱系數(shù)稀相區(qū)傳熱系數(shù)稀相區(qū)水冷壁傳熱量稀相區(qū)出口煙氣焓稀相區(qū)出口煙氣溫度

eemKem.rW/(m2℃)2KrW/(m℃)2Ks.cW/(m℃)Qs.cKWI"s.cKJ/Kgθs.c℃

eem0.5(1ep)0.925Kdis.r0(Ts4.cTwal4)11(1)(Ts.cTwal)105.23es.cewalKremKem.r(1em)Kdis.r107.26Ks.cKconKr127.38Qs.cKs.cHs.c(s.c"tw.f)3456.92Qs.cBcalQs'.cIs".c36008047.05"'3600Qs.cIs.cQs.cBcal查焓溫表 851.3注：本表計(jì)算過程參考 [1]-28-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.2.9 鋼管省煤器結(jié)構(gòu)序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位d mm管子規(guī)格δ mm2橫向排數(shù)(單數(shù)排)zd排3橫向排數(shù)(雙數(shù)排)zs排4平均橫向排數(shù)z1排5并聯(lián)管數(shù)n根6縱向排數(shù)z2排7橫向管子節(jié)距s1mm8縱向管子節(jié)距s2mm9橫向相對(duì)管距σ\110縱向相對(duì)管距σ\211管子彎曲半徑Rmm12煙道寬度am13煙道深度bm

公式及計(jì)算結(jié)果選取42選取3選取9zd-18(zs+zd)/28.5zs+zd17選取48選取90選取80σ1=s1/d2.143σ2=s2/d1.905s280選取2(dzs＋2×70)/10000.86-29-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14每排管長(zhǎng)lgm15省煤器中空高度lzm16有效受熱面管長(zhǎng)lm17總受熱面Hm218煙氣流通截面積Fm219水流通截面積fm220輻射層厚度sm21管前空間距離lkjm22管束深度lgsm注：本表計(jì)算過程參考[2]

a-2×0.08－2×0.051.74選取0.6z1z2lg+nπR(z2-4)/2+4(n-822.961)×0.13+n×0.6πdl108.59ab-z1d(lg+2R)0.882120.0124699πdn/40.9d(4σ0.15871σ2/π-1)選取1選取5.23.2.10 鋼管省煤器傳熱計(jì)算序名稱符號(hào)單位公式及計(jì)算結(jié)果號(hào)煙氣入口溫'℃由爐膛熱力計(jì)算得851.31度θ2煙氣入口焓I'kJ/㎏差焓溫表6464.143省煤器吸熱BjQsmkJ/㎏1jin11209891.77量Q-φB(Q-I)4給水溫度tgs℃給定1055給水焓igskJ/㎏按P＝1.5MP查表441.1-30-出口水焓出口水溫出口煙溫出口煙焓9煙氣側(cè)放熱10量進(jìn)口水焓進(jìn)口水溫?zé)煔馊莘e水蒸氣容積14份額三原子氣體15容積份額煙氣密度飛灰濃度煙氣速度飛灰顆粒平均直徑煙氣側(cè)對(duì)流20放熱系數(shù)三原子氣體21減弱系數(shù)飛灰減弱系22數(shù)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）i"℃jsm/(+ρ)+igs1508.7BQDDt"℃按P＝1.35MP查表193.32"℃假設(shè)264θI"kJ/㎏差焓溫表1968.68QykJ/㎏I"-I4414.248I'kJ/㎏i"-QyBj/(D+D)586.05t'℃按P＝1.45MP查表139.1VyNm3/㎏查表（α"=1.3)4.981rH2O/查表（α"=1.3)0.152r∑/查表（α"=1.3)0.282ρ㎏/Nm3Gy/Vy1.2877yμ㎏/㎏查表（α"=1.3)0.016fhωym/sBjVy(1+θ/273)/F10.474dfhμm選取20αkw/(㎡·℃)a0CsCzCw087.87dkqr∑1/(m.Mpa)10.2[(0.78+1.6rH2O)/(10.2P∑s)0.5-0.1](1-0.37T/1000)7.549r∑μ1/(m.Mpa)μ2/31.3876kfhfh43850ρyfh/(Tdfh)-31-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）煙氣輻射吸23收力煙氣黑度管壁溫度輻射放熱系26數(shù)修正后煙氣輻射放熱系27數(shù)灰污系數(shù)傳熱系數(shù)最小溫差最大溫差平均溫壓32

kpsatbαfαf'εktxtdt

//℃kW/(㎡·℃)kW/(㎡·℃)(㎡·℃)/kwkW/(㎡·℃)℃℃℃

(Kqr∑+kfhμfh)ps1-e-kpst+60aa。αf(1+0.5(Tkj/1000)0.25(lkj/lgz)0.07CCε+△εd sf0α＋α'/(aε+1)f f' 1θ"-t'θ'-t"(△td-△tx)/ln(△td/△tx)

0.14180.1322226.218.06412.4090.0029777.267124.9657.98320.833 傳熱量 Q kJ/㎏34 誤差 e %注：本表計(jì)算過程參考 [2]

k△tH/1000Bj100(Qy-Q)/Qy

4415.19-0.023.2.11 鑄鐵省煤器結(jié)構(gòu)序名稱符號(hào)單位公式及計(jì)算結(jié)果號(hào)1管外徑dmm選取76-32-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2管內(nèi)徑3每根管長(zhǎng)4方鰭片寬度每根管受熱面積每根管煙氣流通截面6積7 橫向節(jié)距8 縱向節(jié)距9 橫向管排數(shù)縱向管排數(shù)省煤器受熱面積省煤器煙氣流通截面12積水的流通截面積橫向相對(duì)節(jié)距縱向相對(duì)節(jié)距

dn mml mb mH m2flm2s1 ms2 mZ1Z2H m2fg m22fw mσ1σ2

選取60選取2選取0.15選取2.95選取0.12選取0.15選取0.15選取6選取12Z1Z2H212.4Z1f10.7220.0056552×πdn/4s1/d1.97s2/d1.97-33-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.2.12鑄鐵省煤器傳熱計(jì)算序名稱符號(hào)號(hào)1進(jìn)口水溫t'2進(jìn)口水焓i'3出口水溫t"4出口水焓i"5水吸熱量Qq6進(jìn)口煙溫'θ7進(jìn)口煙焓I'8出口煙焓I"9出口煙溫"θ10煙氣側(cè)放熱量Qy11平均煙溫θav12煙氣流速ωy13條件傳熱系數(shù)K。14修正系數(shù)C15傳熱系數(shù)K

單位 公式及計(jì)算℃ 給定按P=1.5MPkJ/㎏查℃ 由計(jì)算得kJ/㎏ 查焓溫表(D+ρD)(i"-kJ/㎏i')/Bcal℃ 由計(jì)算得kJ/㎏ 查焓溫表kJ/㎏q△0I'-Q/φ+αV℃ 查焓溫表kJ/㎏℃ (θ'＋θ")/2m/s BjVy(1+θ/273)/FkW/(㎡·℃) 查表C19查表C19kW/(㎡·℃) CK。

結(jié)果105441.1139.1586.05693.484263.871967.721289.31162.45673.54213.168.1821.81.0322.6-34-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16最大溫差△td℃θ'-t"124.7717最小溫差△tx℃θ"-t'57.4518平均煙溫△t℃(△td-△tx)/ln(△88.91d△xt/t)19傳熱量QykJ/㎏3.6KH△t/Bcal695.7420計(jì)算誤差e%100(Qy-Q)/Qy-0.32注：本表計(jì)算過程參考[2]3.2.13熱力計(jì)算綜合表序名稱符號(hào)單位爐膛省煤器Ⅰ省煤器Ⅲ號(hào)Ⅱ1進(jìn)口煙溫'℃851.3263.87θ2出口煙溫"℃851.3263.87162.5θ3工質(zhì)進(jìn)口溫度t'℃139.11054工質(zhì)出口溫度t"℃197.32139.15受熱面面積Hm243.92108.59212.46煙氣放熱量QykJ/kg5670.494414.248693.487熱力計(jì)算誤差校核△Qkj/kgηQin/100-(Qlt+Qs1+Qs2)(100-q4/100)=0.0398比值△Q/Qin=0.00032%<0.5%-35-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.3 本章小結(jié)循環(huán)流化床的熱力計(jì)算過程并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，特別是爐內(nèi)的傳熱過程，機(jī)理非常復(fù)雜。本章的計(jì)算過程大部分是依據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算過程滿足要求，結(jié)果基本正確。-36-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第4章鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算4.1 空氣動(dòng)力計(jì)算空氣動(dòng)力計(jì)算中包括布風(fēng)板的阻力和料層阻力計(jì)算，通過計(jì)算結(jié)果，選取適當(dāng)?shù)乃惋L(fēng)機(jī)。4.1.1 布風(fēng)板阻力計(jì)算序號(hào)12345678910

名稱 符號(hào)布風(fēng)板風(fēng)帽數(shù)量 n1風(fēng)帽小孔數(shù) n2風(fēng)帽小孔直徑 dk風(fēng)帽小孔面積 f空氣溫度 tk出口過量空氣系數(shù)一次風(fēng)份額 X風(fēng)帽小孔風(fēng)速 Wk空氣阻力系數(shù) Az空氣密度 ρg

單位 計(jì)算公式或來源mmm21d2kn1n24℃風(fēng)帽加熱查表選取XVBj(273tk)m/s273f選取Kg/m31.288273273tk

數(shù)值179680.054291501.150.640.2662.30.83126-37-哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11布風(fēng)板阻力hbfAzgWk2Pa1549.9282注：本表計(jì)算過程參考[3]4.1.2料層阻力計(jì)算序名稱符號(hào)單位公式或來源結(jié)果號(hào)1壓降減小系數(shù)選取0.82靜止料層堆積高度H㎜已知30