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循环流化床锅炉模型循环流化床锅炉模型 第九届“挑战杯”甘肃省大学生课外学术 科技作品竞赛 序号: 编码: 第九届“挑战杯”甘肃省大学生课外学术科技作品竞赛 作 品 说 明 书 作 品 名 称: 大型循环流化床锅炉模型 类别: ? 自然科学类学术论文 ? 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 ? 科技发明制作A类 科技发明制作B类 摘 要 循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。国际上这项 技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用,并向几十万千 瓦级规模...

循环流化床锅炉模型
循环流化床锅炉模型 第九届“挑战杯”甘肃省大学生课外学术 科技作品竞赛 序号: 编码: 第九届“挑战杯”甘肃省大学生课外学术科技作品竞赛 作 品 说 明 书 作 品 名 称: 大型循环流化床锅炉模型 类别: ? 自然科学类学术论文 ? 哲学社会科学类社会调查 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 和学术论文 ? 科技发明制作A类 科技发明制作B类 摘 要 循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。国际上这项 技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用,并向几十万千 瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展。循环流化床燃烧技术具有燃料适应性广,NOX和SOX 排放量低,燃烧热负荷大,负荷调节性能好 等层燃炉和煤粉炉所不具备的优点。随着煤价的进一步提高,以及我国能源政策的要求和 对污染物排放的限制更加严格,都将进一步促进循环流化床在我国的发展和应用。 关键词:循环,流化床,锅炉,煤气化 Abstract Circulating fluidized bed boiler technology is popular in recent years the rapid development of a high efficiency and low pollution and clean combustion technology. The international of this technique in power station boiler, industry boiler and waste disposal and other fields have been widely commercial application, and to Jishiwanqian watt level large scale circulating fluidized bed boiler. Circulating fluidized bed combustion technology has wide fuel adaptability, NOX and low SOX emission, combustion heat load, load regulation performance of layer combustion furnace and a coal stove does not have the merit. As prices rise further, as well as China’s energy policy and the requirements of the pollutant emission limits more stringent, will further promote the circulating fluidized bed in the development and application of our country. Key word: Circulating Fluidized bed Boiler Coal gasification 1 目 录 一、循环流化床锅炉简介 .............................................. 1 二、循环流化床锅炉原理及结构 ........................................ 2 1.流态化 ......................................................... 2 2.临界流化速度 ................................................... 3 3.影响临界流化速度的因素 ......................................... 3 4.主要部件 ....................................................... 3 三、循环流化床锅炉的优点 ............................................ 5 1.燃料适应性广 ................................................... 5 2.燃烧效率高 ..................................................... 5 3.高效脱硫 ....................................................... 5 4.氮氧化物(NOX)排放低 .......................................... 5 5.燃烧强度高,炉膛截面面积小 ..................................... 5 6.负荷调节范围大,负荷调节快 ..................................... 5 7.易于实现灰渣综合利用 ........................................... 6 8.燃料预处理系统简单 ............................................. 6 9.给煤点少 ....................................................... 6 四、模型图样 ........................................................ 7 参 考 文 献 ........................................................ 12 2 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 大型循环流化床锅炉模型 一、循环流化床锅炉简介 循环流化床锅炉是在鼓泡床锅炉(沸腾炉)的基础上发展起来的,因此鼓泡床的一些理论 和概念可以用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比 较高,因此称作快速循环循环床锅炉。快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。鼓泡 床和快速床的基本理论已经研究了很长时间,形成了一定的理论。要了解循环流化床的原理, 必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床?湍流床?快速床各种状态下的动力 特性、燃烧特性以及传热特性。 1 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 二、循环流化床锅炉原理及结构 锅炉采用单锅筒,自然循环方式,总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构, 四周有膜式水冷壁组成。自下而上,依次为一次风室、密相床、悬浮段,尾部烟道自上而下 依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。尾部竖井采用支撑结构,两竖井之 间由立式旋风分离器相连通,分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均 设有防磨内衬,前部竖井用敖管炉墙,外置金属护板,尾部竖井用轻型炉墙,由八根钢柱承 受锅炉全部重量。锅炉采用床下点火(油或煤气),分级燃烧,一次风比率占50—60%,飞 灰循环为低倍率,中温分离灰渣排放采用干式,分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器 灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键,采用湍流床,使得流化速度在3.5—4.5m/s, 并 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 适当的炉膛截面,在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬(高铝质砖),即使锅炉燃烧用不同 燃料时,燃烧效率也可保持在98—99%以上。高温分离器入口烟温在800?左右,旋风筒内 径较小,结构简化,筒内仅需一层薄薄的防磨内衬(氮化硅砖)。其使用寿命较长。循环倍 率为10—20左右。循环灰输送系统主要由回料管、回送装置,溢流管及灰冷却器等几部分 组成。床温控制系统的调节过程是自动的。在整个负荷变化范围内始终保持浓相床床温 850-950?间的某一恒定值,这个值是最佳的脱硫温度。当自动控制不投入时,靠手动也能维持恒定的床温。保护环境,节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题,循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来,其高可靠性,高稳定性,高可利用率,最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性,特别是对劣质燃料的适应性,越来越受到广泛关注,完全适合我国国情及发展优势。 1.流态化 当固体颗粒中有流体通过时,随着流体速度逐渐增大,固体颗粒开始运动,且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大,当流速达到一定值时,固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等,每个颗粒可以自由运动,所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象,这种现象称为流态化。对于液固流态化的固体颗粒来说,颗粒均匀地分布于床层中,称为“散式”流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说,气体并不均匀地流过床层,固体颗粒分成群体作紊流运动,床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化,这种流态化称为“聚式”流态化。循环流化床锅炉属于“聚式”流态化。固体颗粒(床料)、流体(流化风)以及完成流态化过程的设备称为流化床。 2 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 2.临界流化速度 对于由均匀粒度的颗粒组成的床层中,在固定床通过的气体流速很低时,随着风速的增加,床层压降成正比例增加,并且当风速达到一定值时,床层压降达到最大值,该值略大于床层静压,如果继续增加风速,固定床会突然解锁,床层压降降至床层的静压。如果床层是由宽筛分颗粒组成的话,其特性为:在大颗粒尚未运动前,床内的小颗粒已经部分流化,床层从固定床转变为流化床的解锁现象并不明显,而往往会出现分层流化的现象。颗粒床层从静止状态转变为流态化进所需的最低速度,称为临界流化速度。随着风速的进一步增大,床层压降几乎不变。循环流化床锅炉一般的流化风速是2,3倍的临界流化速度。 3.影响临界流化速度的因素 1.料层厚度对临界流速影响不大。 2.料层的当量平均料径增大则临界流速增加。 3.固体颗粒密度增加时临界流速增加。 4.流体的运动粘度增大时临界流速减小:如床温增高时,临界流速减小。 4.主要部件 此循环流化床锅炉模型基于以上原理制作而成,主要由七大部分组成,分别是进煤仓煤锁装置,炉膛,旋风分离器,省煤器,空气加热器和布袋除尘器,鼓风机。 4.1进煤仓煤锁装置: 针对于传统的循环流化床在进料时容易发生的烟气反窜这一弊端,我们的模型增加了煤锁装置系统,有效的解决了这一问题。煤锁装置的原理在于:进煤时先打开进煤仓上部的阀门(阀门1),待储煤仓装煤2/3时,关闭进煤仓上部阀门同时打开下部阀门(阀门2),使煤顺利进入燃烧室,保证了煤连续不断的供给。 4.2炉膛: 炉膛的横截面积主要根据燃烧情况确定。循环流化床发展初期热负荷很高,随着向大型化发展,热负荷有所降低,这主要考虑高热负荷会使磨损加剧和需要较高的风机功率。 下部炉膛采用一次风为流化气体,为了在低负荷情况下也能维持床内的流化,应采用较小的截面,同时也使得二次风入口下方和上方保持相同气流速度。炉膛壁面向上呈锥形扩口,向上的锥形有助于增加布风板附近的表观气流速度,减小分层和结渣的可能性。 3 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 4.3旋风分离器: 分离器把烟气中的颗粒分离下来,经回料阀送回炉膛,从而实现物料的循环。分离器效率对飞灰中碳的燃尽率和石灰石的利用率有很大影响。分离器效率越高,细小的颗粒就越不容易被烟气带出分离器,从而使得碳的燃尽率、石灰石的利用率增高。 4.4省煤器: 吸收比较低温的烟气,降低了烟气的排烟温度,节省了能源,提高了效率。 4.5空气加热器: 提高入口空气温度,使其达到反应温度。 4.6和布袋除尘器: 净化气体,除去气体中固体颗粒。 4.7风机: 风机有两个,布置于一次进风口和二次进风口,炉膛下部的为一次进风口,炉膛侧部的为二次进风口,其风速一般均为4,8m/s,较高的风速增加了炉膛内的氧含量,使粉煤充分在炉膛内燃烧。 4 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 三、循环流化床锅炉的优点 1.燃料适应性广 这是循环流化床锅炉的主要优点之一。在循环流化床锅炉中按重量计,燃料仅占床料的1%,3,,其余是不可燃的固体颗粒,如脱硫剂、灰渣等。 2.燃烧效率高 循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高,通常在95,,99,范围内,可与煤粉锅炉相媲美。循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点:气固混合良好;燃烧速率高,其次是飞灰的再循环燃烧。 3.高效脱硫 由于飞灰的循环燃烧过程,床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内再利用;另外,已发生脱硫反应部分,生成了硫酸钙的大粒子,在循环燃烧过程中发生碰撞破裂,使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。这样循环流化床燃烧与鼓泡流化床燃烧相比脱硫性能大大改善。当钙硫比为1.5,2.0时,脱硫率可达85,,90,。而鼓泡流化床锅炉,脱硫效率要达到85,,90,,钙硫比要达到3,4,钙的消耗量大一倍。与煤粉燃烧锅炉相比,不需采用尾部脱硫脱硝装置,投资和运行费用都大为降低。 4.氮氧化物(NOX)排放低 氮氧化物排放低是循环流化床锅炉另一个非常吸引人的特点。运行经验表明,循环流化床锅炉的NOX排放范围为50,150ppm或40,120mg/MJ。循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因:一是低温燃烧,此时空气中的氮一般不会生成NOX;二是分段燃烧,抑制燃料中的氮转化为NOX,并使部分已生成的NOX得到还原。 5.燃烧强度高,炉膛截面面积小 炉膛单位截面积的热负荷高是循环流化床锅炉的另一主要优点。其截面热负荷约为3.5,4.5MW/m2,接近或高于煤粉炉。同样热负荷下鼓泡流化床锅炉需要的炉膛截面积要比循环流化床锅炉大2,3倍。 6.负荷调节范围大,负荷调节快 当负荷变化时,只需调节给煤量、空气量和物料循环量,不必像鼓泡流化床 5 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 锅炉那样采用分床压火技术。也不像煤粉锅炉那样,低负荷时要用油助燃,维持稳定燃烧。一般而言,循环流化床锅炉的负荷调节比可达(3:1,4:1)。负荷调节速率也很快,一般可达每分钟4,。 7.易于实现灰渣综合利用 循环流化床燃烧过程属于低温燃烧,同时炉内优良的燃尽条件使得锅炉的灰渣含炭量低(含炭量小于1,),属于低温烧透,易于实现灰渣的综合利用,如作为水泥掺和料或做建筑材料。同时低温烧透也有利于灰渣中稀有金属的提取。 8.燃料预处理系统简单 循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm,因此与煤粉锅炉相比,燃料的制备破碎系统大为简化。 9.给煤点少 循环流化床锅炉的炉膛截面积小,同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少。既有利于燃烧,也简化了给煤系统。 6 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 四、模型图样 模型侧面图: 7 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 模型侧面图: 8 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 模型侧面图: 9 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 模型侧面图: 10 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 模型鸟瞰图: 11 甘肃省第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛 参 考 文 献 [1]付长亮,张爱民 现代煤化工生产技术[M]. 北京:化学工业出版社,2009 [2]李国庭,陈焕章,黄文焕,崔群. 化工设计概论[M]. 北京:化学工业出版社,2008 [3]丁玉兴. 化工原理[M]. 北京:科学出版社,2007 [4]张双全. 煤化学[M]. 徐州:中国矿业大学出版社,2009 [5]严进. 化工环境保护及安全技术[M]. 北京:化学工业出版社,2011 [6]彭建喜,谷丽琴. 煤炭及其加工产品检验技术[M]. 北京:化学工业出版社,2005 12
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分类:工学
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