程伟的开题报告.doc

南京工程学院毕业设计开题报告课 题 名 称： 75t/h床上点火系统 CFB锅炉本体设计 学 生 姓 名： 程伟 指 导 教 师： 叶丹 所 在 系 部： 能源与动力工程学院 专 业 名 称： 火电厂集控运行 南京工程学院2011 年2月28日说 明1根据南京工程学院毕业设计(论文)工作管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5开题报告检查原则上在第24周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。毕业设计(论文)开题报告学生姓名程伟学 号专 业热能与动力工程（火电厂集控运行）指导教师姓名叶丹职 称讲师所在系部能源与动力工程学院课题来源自拟课题（D）课题性质其他（E）课题名称75t/h床上点火循环流化床锅炉本体设计毕业设计的内容和意义 1、毕业设计的内容设计一台单汽包、自然循环、采用床上点火的循环流化床锅炉设计要求：根据设计参数、锅炉型式是：采用床上点火的CFBB。设计煤种：中挥发份烟煤。选择设备，进行锅炉总体设计，并绘制出相应的设计结构图。2、毕业设计的意义能源与环境是当今社会发展的两大问题。我国缺油，但是煤炭资源相对丰富。目前一次能源消耗中煤炭占65%，在可预见的若干年内还会维持这个趋势。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污染问题，发展高效、低污染的清洁燃煤技术是当今锅炉的发展趋势。循环流化床是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术它的燃烧方式所具有的优点：1）由于循环流化床属于低温燃烧，因此氮氧化物排放远低于煤粉炉，并可实现燃烧中直接脱硫，脱硫成本低、初投资及运行费用远低于煤粉炉，所以是比较经济可靠的燃烧方式；2）燃料适应性广、且燃烧效率高、特别适合于低热值劣质煤；3）排出的灰渣活性好，易于实现综合利用。4）负荷调节范围大。上世纪八十年代以来，我国循环流化床锅炉数量和单台容量逐年增加。据不完全统计，现有近千台35460t/h 循环流化床蒸汽锅炉和热水锅炉在运行、安装、制造或订货；单机容量从37.41t/h上升至670t/h，参数从中压、次高压、高压发展到超高压。随着环保要求的提高，近三年，我国循环流化床锅炉发展迅速，单机容量已经发展到300MW。今后，随着环保标准的提高，供热及电力市场对循环流化床锅炉的需求将会进一步扩大。1 因此，在我国目前环保要求日益严格、煤种变化较大和电厂负荷调节范围较大的情况下，大力发展高效、清洁的循环流化床锅炉具有重要而深远的战略意义。此外，CFBB在燃烧过程中能有效控制氮氧化物的排放，可以不用另加脫硝装置，可以降低发电成本。近年来，循环流化床锅炉技术还在国内外的垃圾焚烧、生物质燃料利用和烟气脱硫等方面得到大量应用，并呈现出大型化、超临界、进一步降低污染物排放以及能源综合利用的三大发展趋势。所以选择本设计题目，对今后从事本专业的设计、研究工作很有帮助。文献综述 为了更好的完成设计任务、深化自己对于CFBB的理解和认识，我通过查找网络资源和图书馆的文献，经过一段时间的研读，收获颇丰。下面我就简单介绍下自己阅读之后的收获。1、关于CFBB的燃料使用情况。参考文献【1】.岳光溪，循环流化床燃烧技术的研究和开发【1】循环流化床锅炉的研究始于20 世纪70 年代，它可以解决燃烧污染问题，流化床燃烧对燃料的适应性极好，可以说几乎所有的天然固体燃料或人造固体燃料都可以作为CFBB的燃料，可以大大降低只使用煤炭燃烧对大气的污染程度。【2】2、CFBB的主要系统及设备参考文献【2】. 郝继红，等，循环流化床机组技术交流文集【3】循环流化床锅炉主要由燃烧系统和汽水系统所组成。燃烧系统及设备主要包括：炉膛、布风装置、物料循环系统、给料系统、烟风系统、除渣除灰系统、点火启动装置等。其中炉膛，循环灰分离器，飞灰回送装置。有时还包括外置流化床换热器构成物料循环回路。循环灰分离器是该回路的关键部件，形式总体上可分为高温旋风分离器和惯性分离器两大类。其中高温旋风分离器是比较成熟的气固分离装置，因此在循环流化床燃烧技术领域应用最多。高温旋风分离器的结构形式又可分为高温绝热，水冷却式，和方形高温旋风分离器（离心式紧凑型分离器）。【4】循环流化床锅炉的烟风系统由一次风系统、二次风系统、引风系统、返料系统和石灰石输送系统组成，与煤粉锅炉相比，一次风系统、二次风系统和引风系统基本相同，略有不同的是一次风机的压头较高且不含煤粉。返料系统要求采用高压流化风机，这种风机的特点是高压头、小流量，以保证返料顺畅。若石灰石采用气力输送，该系统还需要高压风机。【5】循环流化床锅炉是上述所有系统的有机整合，它要求系统中所采用的每一个部件均与锅炉的种类相适应，这样才能使锅炉长期、稳定、高效的运行. 3、CFBB的点火启动方式参考文献【3】.唐明友，流化床锅炉床上点火装置的设计与运行的探讨【6】点火启动是流化床锅炉的关键操作步骤，其点火方式分为3种，即：床上静态点火方式，床上流态化点火方式和床下流态化点火方式。本次设计采用的就是床上流态化点火方式。四川红光化工厂的唐明友调研了20多台1075t/h流化床锅炉，查阅了大量技术资料，对点火方式进行了研究，摸索出了流化床锅炉床上点火“床上流态化点火扩散燃烧加热”理论，“亚临界风量点火工艺”的“床上流态化点火技术”。该点火工艺制药操作控制得当，从点燃油枪到正常给煤，只需约30分钟，消耗0号轻柴油150Kg左右，较为经济。可见床上流态化点火设备简单、操作方便、安全可靠且具有明显的节能效果。4、目前CFBB运行中存在的问题 参考文献【4】.陆春美,等，循环流化床锅炉设备及运行【7】我国运行的循环流化床锅炉目前还存在以下诸多方面的问题：炉膛、分离器以及回送装置之间的膨胀和密封不好导致一些部位出现颗粒向炉外泄漏问题；受热面的爆管问题；炉膛、分离器以及返料装置内大量颗粒的循环流动或设计和施工工艺不当导致的材料磨损问题等。将床温尽量控制在900 左右以及调节负荷时控制一次风量的加减不能太快可防止炉膛内的颗粒外泄。文献综述在火电厂事故中，受热面（主要包括水冷壁，过热器，再热器，省煤器）爆管是锅炉的严重事故，约占锅炉事故的70%-80%,随着高参数大容量的锅炉投运，受热面爆管事故呈攀升态势，而对于循环流化床锅炉来说，这种事故就更为突出了。锅炉“四管”泄露的原因大致如下：管壁金属超温 ，金属管壁温度长期波动，管内腐蚀结垢和积盐，管外磨损，运行中负荷变动过大，设计安装检修方面存在隐患等。预防锅炉“四管”泄露的措施有：加强锅炉运行维护，尽可能杜绝管内结垢、腐蚀、积盐、管外积灰、结焦等；一旦发现水冷壁管鼓泡，出现垢下腐蚀迹象时，要及时进行酸洗；锅炉启停过程中应及时开启一二级旁路、过热器疏水和对空排汽门，使过热器得到充分冷却；做好锅炉燃烧调整工作，保证燃烧稳定，炉膛及烟道两侧烟气温差不能大于30，主、再热蒸汽温差不能大于20；正常运行中应注意监视减温水系统运行正常，减温水压力保持稳定，减温水滤网及喷头无堵塞；停炉后按要求做好锅炉保养工作，防止受热面发生氧化腐蚀等。【8】由于流化床锅炉一般燃烧高灰分的劣质煤，,燃烧产物中灰份浓度及灰份颗粒较煤粉锅炉要大的多,其运行结果必然导致锅炉各部位的材料磨损严重。流化床锅炉通常可采用以下三个措施来减磨。首先从燃料上严格控制灰份含量,达到降低烟气中大颗粒的目的,这是从源头上减磨的关键。其次在保证燃煤破碎系统破碎能力的同时,严格控制入炉煤颗粒度在10 mm 以下,使入炉流化风量控制在最低限度。最后加强燃烧调整,确定合理的一、二次风配比,维持过剩空气系数 = 1. 2 左右,在保证流化正常,不影响锅炉出力的前提下,最大限度地降低入炉总风量,从而达到降低烟气流速的目的。【9】受热管面也可以通过一些抗磨措施来降低磨损的程度。受热面采取的抗磨措施主要有以下几种：采用热喷涂技术，密相区受热面采用埋管技术，在受热面的迎风面加装防磨装置等。【10】参考文献1岳光溪，清华大学热能工程系，循环流化床技术发展与应用，科学出版社2 Xiangxin Han , Study on design of Huadian oil shale-fired circulating fluidized bed boiler Fuel Processing Technology 87 (2006) 289 2953郝继红，阎润生，循环流化床机组技术交流文集，全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网4 李强，循环流化床锅炉旋风分离器气固两相流动特性及性能研究，中国优秀硕士学位论文全文数据库，中国学术期刊电子杂志社5 汤冰心等，75t/h循环流化床锅炉烟风计算及其应用，节能，2004年第2期6 唐明友，流化床锅炉床上点火装置设计与运行探讨，锅炉技术，第30卷第9期7 陆春美,程世庆,王永征.循环流化床锅炉设备及运行.中国电力出版社,2003.8 梁百华，等，CFB锅炉“四管”泄露的原因，处理及预防，中国电力教育9 冯旭.，循环流化床锅炉受热面的磨损分析及预防措施， 电力学报，2004,(04) .10 Chunmei Lu ,etc，The Experimental Study on the Desulfurization Characteristics of the 75t/h Circulating Fluidized Bed Boiler Energy and Environment vol.2研究内容1、CFBB整体设计方法和设计原则锅炉采用单汽包横置式自然循环，型布置。自炉前向后依次布置炉膛、分离器、尾部烟道。炉膛设计温度在870950之间。炉膛由膜式水冷壁构成。炉膛出口布置两个膜式水冷壁构成的方形分离器。高温过热器布置在炉膛上部。尾部烟道自上而下依次布置低温过热器、省煤器、二级空预器、一级空预器。低温过热器布置在尾部汽冷包墙内，为光管错列布置；省煤器两级布置，高温段为顺列鳍片管，低温段为错列光管；空预器为热管式。2、锅炉机组的本体结构设计 炉膛设计计算：CFBB的炉膛形式采用立式方形炉膛，其横截面形状通常为矩形，四周由膜式水冷壁围成。根据炉膛截面热负荷和流化速度可以确定炉膛截面积。截面积确定后再确定炉膛的长宽比。炉膛高度确定应综合考虑各方面因素，比如保证燃料的完全燃烧，能布置大部分受热面，保证脱硫所需的最短气体停留时间等。由于锅炉采用较低流化速度约为5m/s，炉膛底部为密相区，上部则是固体颗粒浓度相对较稀的稀相区。炉膛密相区设计计算：二次风口以下为密相区，二次风口离布风板一般1.53m左右。二次风口的位置也就决定了密相区的高度。该区域大多采用较小的横截面积，并采取向上渐括的结构，这有利于减小受热面磨损，增加物料在炉内的停留时间，提高燃烧效率。炉膛密相区热力计算：由于各受热面的传热系数及平均温差均与炉膛出口烟温有关，因此计算时需采取逐次逼近法。即先假定一个出口烟温，然后分别计算燃烧向炉膛受热面内工质和循环灰传递的热量和受热面内工质的吸热量，若两者之差不超过前者的+2%，则计算结果有效。 炉膛稀相区设计计算:炉膛密相区结构确定后，根据炉膛的整体结构，计算出稀相区的结构。炉膛稀相区热力计算：方法参照煤粉炉炉膛热力计算。3、分离器的布置和热力计算布置方式：炉膛出口布置两个膜式水冷壁构成的高温方形分离器。采用两套返料装置。立管悬吊在水冷灰斗上。热力计算：根据分离器燃烧产物热平衡方程式和传热方程式，燃料燃烧产物及循环灰向分离器受热面内工质传递的热量经过修正后应该与分离器内工质的吸热量平衡。4、受热面的结构设计过热器，省煤器，空预器的结构设计与相关设计图5、受热面的热力计算过热器，省煤器，空预器的热力计算方法参照煤粉炉的计算方法研究计划第12周： 研读该课题的参考书籍及设计资料，明确课题研究的内容和方法，完成开题报告的撰写和英文资料的翻译。第34周： 根据指定煤种、石灰石、灰渣等信息进行燃料燃烧及脱硫计算和锅炉热平衡计算。第56周： 炉膛密相区（布风系统、进煤口、石灰石入口、返料口等）的布置及热力计算，并画出相应的设计图。第78周： 炉膛稀相区及循环灰分离器的布置及热力计算，并达到校核热力计算要求，并画出相关结构尺寸图。第9周： 循环流化床锅炉过（再）热系统设计计算，绘出相应图纸。第10周： 汽水侧及烟气侧热平衡计算。第1112周： 省煤器、空气预热器的布置及热力计算，画出相应图纸。并编制热工特性汇总表。第13周： 撰写论文，整理论文。特色与创新1、CFBB:完整的设计和计算，能够把所学的知识贯穿到设计任务中，由于目前CFBB热力计算不够成熟，通过查阅资料、比较计算，得出较合理的算法。2、此次课程设计采用的方形分离器较之前通常采用的圆形分离器也算是一种创新。指导教师意 见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见系部意见主任签名： 年 月 日 教学主任签名： 年 月 日附：与课题内容相关的外文资料翻译不少于2000字，参考文献不少于10种。