电站锅炉制粉系统及燃烧系统的设计_中期报告

河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告毕业设计题目：电站锅炉制粉系统及燃烧系统的设计专业：热能与动力工程学生信息：指导教师信息：王恩宇副教授报告提交日期：2012-4-27根据设计任务书要求，从开题以来，本人按计划进行了毕业设计的工作，汇报如下：一．按照设计任务要求，对给定的燃料成分，进行了燃料燃烧计算：根据给定的锅炉设计参数与设计煤种进行计算670t/h额定蒸汽量200MW机组容量（该值自己设定）锅炉额定压力14MPa，过热蒸汽温度540℃，给水温度240℃，冷风温度30℃，热风温度350℃，排烟温度148℃，锅炉效率92%；燃料为包头长汉沟矿烟煤，收到基成分：Car＝64.85，Har＝4.45，Oar＝3.71，Sar＝0.31，Nar＝1.22，Aar＝20.06，Mar＝5.4，收到基低位发热量Qnet,ar＝25812kJ/kg,干燥无灰基挥发分Vdaf＝40.32。空气消耗量的计算：理论空气需求量：Vk0===6.82m3/kg实际空气需求量：在设计煤粉锅炉时，过量空气系数推荐值：1.20～1.25河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告kV=βVk0=8.32m3/kg(β计算实际空气需要量时需要选择β的值，这里取β=1.22)烟气量的计算：理论烟气中的三原子气体体积：VRO2=0.01866(Car+0.375Sar)=0.01866(64.85+0.375*0.31)=1.21理论烟气中N2体积VN02=0.79Vk0+0.008Nar=0.79*6.82+0.008*1.22=5.41理论烟气中的水蒸汽体积：VOH02=0.111Har+0.0124Mar+0.016Vk0=0.111*4.45+0.0124*5.4+0.016*6.82=0.67理论烟气量:0yV=02NOV+02NV+02OHV=1.21+5.41+0.67=7.29m3/kg锅炉通常是负压运行，由于系统不严密，有空气漏入，计算烟气量需考虑漏风系数△α，查文献《电站锅炉手册》[5]中的表3-25，选用固态排渣煤粉炉，具有砖墙及护板的炉膛，漏风系数△α=0.07；凝渣管束，漏风系数△α=0；过热器，漏风系数△α=003；再热器，漏风系数△α=0.03；省煤器，选用一级，漏风系数△α=0.02；回转式空气预热器，漏风系数△α=0.2；旋风除尘器，漏风系数△α=0.05；砖墙砌的烟道，漏风系数△α=0.05；可知进入烟道的过量空气系数：α=β+∑△α=1.15+0.07+0+0.03+0.03+0.02+0.2+0.05+0.05=1.60烟道排出的烟气量，由文献《电站锅炉手册》[5]中的3-37式得：yV=0yV+（α-1）Vk0+0.0161（α-1）Vk0=7.29+4.092+0.066=11.45m3/kg查水蒸汽性质表:P=14Mpa，tgq=540℃，(过热蒸汽焓)igq=3432.1kJ/kg。P=14Mpa，(饱和水焓)ips=2637kJ/kg。河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告P=14Mpa，tqs=240℃，(给水焓)igs=923.11kJ/kg。查文献《电站锅炉手册》[5]表8-3排污率p取p=1%锅炉有效利用热量：glQ=D(igq-igs)×103+Dps(ips-igs)×103=670×(3432.1-923.11)×103+0.01×670×(2637-923.11)×103=1692506363kJ/h小时燃料消耗量：B=glarnetglQQη，×100%=71272.31kg/hq4按燃料种类和燃烧方式选用，查文献《电站锅炉手册》[5]，热力计算的推荐值，对固态除渣煤粉炉，烟煤q4=2%计算燃烧消耗量：BJ=71272.31×（1-1002）=69846.86kg/h二．参考了《锅炉设计手册》［5］对制粉系统型式进行了选型。具体选择考虑：1.磨煤机的选型：磨煤机：磨煤机的选择主要依据煤的特性，其中以挥发分Vdaf、水分Mar、可磨性系数Kkm及由它们决定的磨制煤粉的细度R90为主要选择。根据文献《电厂锅炉原理》[13]，表4-6和文献《电站锅炉手册》[5]表4-6选得：碗式磨煤机，属于中速磨煤机--HP943。对机组配4台磨煤机。基本出力60t/h。2.给煤机的选型：对给煤机的要求：（1）能够按锅炉负荷与磨煤机出力连续不断的给煤，运行可靠不易卡堵；（2）调节灵活方便；（3）密封性好。给煤机的形式按煤质（水分），原煤颗粒度，制粉系统和磨煤机类型以及制粉系统布置，锅炉负荷调节要求结合给煤机的性能特性来选用。依据文献《电站锅炉手册》[5]，采用中速或高速磨煤机的直吹式制粉系统，宜选用称重式皮带给煤机或刮板式给煤机。选取刮板式给煤机。BM=B×fH×fR×fM×fA×fg×fe=77.6903河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告给煤机需要出力：BM×120%=77.6903×1.2=93.2284t/h，依据表4-25：选取两台MGF-55型给煤机，最大出力55t/h，选取电动机：JZT42-4，功率：5.5kw。3.原煤仓的选型：原煤仓应该按照煤的特性和煤的水分，黏附性和压实性等进行设计，必须满足以下要求：(1)煤仓的容量能满足在电厂上煤制度下锅炉运行的要求；(2)在控制的煤流量下，保持连续的煤流；(3)煤仓内不会出现搭拱和漏斗状的现象；为了保证满足上述要求，应采取以下措施：(1)煤仓的形状表面应有利于煤流排出，不易积煤。大容量锅炉的原煤仓宜采用钢结构的圆筒仓型，下接圆锥形或双曲线型出口段，其内壁应光滑耐磨。双曲线形出口段截面不应突然收缩，圆锥形出口段与水平面交角不应该小于60，否则壁面应磨光或内衬光滑贴面；两壁间的交线与水平夹角应不小于55；对于褐煤及黏性大或易燃的烟煤，相邻两壁交线与水平面交角不应小于70。相临壁角的内侧，宜作成圆弧形。对于水分大的煤也可以采用双曲线形煤仓。(2)原煤仓下方的金属小煤斗出口截面不应太小。其下方采用双曲线形小煤斗时，截面不应突然收缩。非圆形截面的大煤斗，其壁面倾角应大于70。金属煤斗外壁宜设震动装置或其他防堵装置。(3)煤仓内壁应光滑，不应有任何凹陷和突出部位和物件。煤仓应由非可燃的材料制作，一般为钢结构或钢筋混凝土结构。对于水分大，易黏结的煤，在原煤的出口段可采用不锈钢板或内衬。对于烟煤，依据文献《电站锅炉手册》[5]的4-61式可得，除去矿物质（灰分）的“纯煤”的真密度：29.12397.525.400.87334.01002325.4334.0100,0dafdaftHCt/m3河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告按4-59式可得，烟煤的真密度：46.1)9.229.11(92.2010029.1100)9.21(100100,0,0,tadttcAt/m2按4-58式可得，烟煤的视密度：42.14.51004.51004.5)146.1(10046.1100100100)1(100100,,,artctcapcMMMt/m3按4-57式可得，原煤的堆积密度：90.042.163.063.0,,apcbct/m3原煤仓的容积V按4-56式设计，即：式中：T——煤仓储煤量供锅炉工作的小时数，对于直吹式制粉系统，T选8～12，低热值煤取下限，高热值煤或每台炉设置两台磨煤机时取上限值，取T=10。cB——锅炉最大连续蒸发量时的燃煤量，取cB=69.85t/h。filK——原煤仓充填系数，取决于煤仓上部尺寸，进煤口位置和煤的自然堆积角，可取filK=0.8Z——除备用磨煤机所对应的原煤仓外的原煤仓数目Z=2；bc,——堆积密度t/m34.空气预热器的选型：随着电站锅炉蒸汽参数提高和容量增大，管式空气预热器体积和高度显著增大，给尾部受热面布置带来很大困难，因而只在200MW以下锅炉机组中使用，而配300MW以及更大容量的锅炉，通常都采用结构紧凑、重量较轻的回转式空气预热器。回转式空气预热器与管式空气预热器相比：（1）回转式预热器结构紧凑，占地面积小，除节约金属耗量外，还简化了锅炉尾部受热面的布置。因此，被广泛应用于大容量锅炉上。（2）回转式空气预热器中，烟气与空气不是同时与受热面接触，烟气与受热面接触时温度较高，低温腐蚀的危险性较小。河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告（3）回转式空气预热器的受热面允许有较大的磨损量，即便个别受热无件被磨穿孔，也不会像管式空气预热器那样，导致漏风而影响正常运行。（4）回转式空气预热器结构较复杂，制造工艺要求高。（5）回转式空气预热器漏风量较大，密封性能良好的漏风率约为5%—8%，制造工艺不良或维护不好时漏风率可达20%或更高。漏风严重时，会影响锅炉出力。综合权衡锅炉的容量以及相关参数拟选取回转式空气预热器。三分仓式回转式空气预热器用于采用冷一次风机的正压制粉系统，它将高压一次风和压力较低的二次风分隔在两个仓内进行预热，二次风可也用低压头风机，以降低送风机电耗。此外，以冷一次风机代替二分仓的热一次风机，可选用体积小、电耗低的高效风机，提高制粉系统运行的可靠性和经济性。但由于回转式空气预热器漏风率较大，一般管式空气预热器漏风率不超过5%，而回转式空气预热器漏风率为5%～10%，且制造工艺或维护不好时常达20％或更高。因此，如何降低回转式空气预热器漏风率，发挥其自身性能优势成为各制造厂家和电厂努力解决的问题。可以采用下列措施降低漏风：（1）采用双向密封技术是降低回转式空气预热器漏风的关键，它可使直接漏风量下降30%左右。（2）采用中心驱动方式能使回转式空气预热器运转可靠，可改善和保证转子受热膨胀后的最小间隙，并将中心轴公差降至最低。（3）采用高效传热元件，可降低回转式空气预热器高度和重量，进而降低其漏风。（4）采用接触式的漏风自动控制系统，会不同程度地带来二次漏风。（5）采用侧柱与上、下部框架间链接的方式，非常适合回转式空气预热器的蘑菇状变形，较好地控制了空气预热器热端在各种负荷下的径向间隙，这种结构的空气预热器简单、实用，值得借鉴开发。（6）运行中应合理使用吹灰器，保证投入率，防止空气预热器积灰和腐蚀。（7）运行中应保持合理的一次风压，避免盲目地节流而提高一次风压，增加空气预热器漏风。依据文献《电站锅炉手册》[5]的表2-12，选取型号为2521的回转式空气预热器。热风温度高于350℃，选取双级，所以选取单级回转式空气预热器。查表河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告2-11，2521型回转式空气预热器：转子内径（64型），7620mm；扇行仓格角度30°，每个扇行仓格自由流通截面积，3.2605m2；转子转速（Ⅵ型），1.42r/min.依据一、二次风量，一次风进入空气预热器占用一个30°的扇行仓格。二次风进入空气预热器占用四个30°的扇形仓格。5.一次风机的选型:一次风机是燃煤锅炉的主要辅机，也是保证机组安全和经济运行的关键设备之一，因而合理选择风机的型式是电站设计的主要内容之一。对于一次风机，可供选择的型式有2种：离心式风机和动叶可调轴流式风机。与中速磨煤机匹配的一次风机采用动叶可调轴流式风机的较多；与钢球磨煤机匹配的一次风机大多采用离心式风机。采用哪种型式更为合理，宜根据工程具体条件通过技术经济比较后确定。对一次风机的适应性比较:a离心式风机:对于一次风机，离心式风机除调节特性较差，且670t/h锅炉的一次风机要求的压头较高，属于鼓风机压头范围，若按以往产品改型设计风机，必然以牺牲效率来满足性能要求。这使离心式风机的运行经济性更差。b动叶可调轴流式式风机:对一次风机而言，由于考虑到磨煤机的切换、空气预热器漏风率的增加、煤质变化等因素，在选择时风量和压头都留有较大的裕度，这样选用动叶可调轴流式风机可显示其优越性。选用动叶可调轴流式风机存在的问题有：一次风机所需压头较高，风机需采用双极叶轮；轴流式风