DOC《南京林业大学》

南京林业大学 本科毕业设计(论文) 生物质循环流化床实验装置研究与设计 学院: 木材工业学院 专业: 热能与动力工程 学号:

080403227 学生姓名: 尹雷 指导教师: 徐德良 职称: 助研 二O一二年五月二十日 摘要: 在能源问题日益紧张的今天,锅炉燃烧的效率以及燃料的选择越来越受关注.

生物质作为一种可再生能源,是现今研究较多的化石能源替代品.通过使用循环流化床锅炉来燃烧生物质,生物质的使用效率是相对较高的.如今,越来越多的人开始关注生物质循环流化床锅炉.本文比较全面的介绍了循环流化床锅炉和其发展现状以及生物质在循环流化床中的使用情况.了解生物质废弃物在CFB锅炉里燃烧的研究与应用现状对生物质废弃物进一步的回收利用以及解决能源问都将具有非常重要的指导意义,因此,很多学者开始对生物质的特性进行研究,同时不断的改进循环流化床,希望能提高流化床锅炉的效率,能更好地解决能源问题.在实验室条件下模拟生物质在流化床锅炉中的燃烧工况对生物质流化床锅炉的工程应用具有重要意义,因此本文对实验室用生物质流化床燃烧设备进行了初步设计,该设计包含了生物质循环流化床锅炉的几个主要组成部分:给料设备、通风设备、炉膛设计、尾气处理设备等.通过一系列的计算,资料查询,材料型号选择等,为实验室用流化床燃烧装置制造提供技术方案. 关键词:生物质;

实验室循环流化床;

设计方案 Abstract: As energy is increasingly nervous today, people pay more and more attention to boiler combustion efficiency and the choice of fuel. Biomass as a renewable energy is now on more oil substitute. Through the use of circulating fluidized bed boiler for combustion of biomass, biomass utilization efficiency is relatively high. Nowadays, more and more people begin to pay attention to biomass circulating fluidized bed boiler. This paper comprehensively introduces the circulating fluidized bed boiler with circulating fluidized bed boilers and the development of biomass in circulating fluidized bed in use. Understanding of the biomass waste in CFB boiler combustion status of research and application on biomass wastes further recovery utilization and solving the problem of energy will have important guiding significance. Therefore, more and more researchers begin to study the characteristic of biomass, and constantly improve the circulating fluidized bed,.They hope to improve efficiency to solve the problem of energy. In laboratory studies of biomass, biomass combustion characteristics, volatile data is needed by the combustion of biomass to obtain, because of the lack of circulating fluidized bed boiler experimental instrument, the laboratory experiments of the influence of and on biomass fuel research, therefore this article here is simple to design a feasible and simple biomass circulating fluidized bed design options for the use of. The design consists of a biomass circulating fluidized bed boiler of several main components: feeding equipment, ventilation equipment, furnace design, tail gas treatment equipment. Through a series of calculations, data query, type of material selection,it is the final composition of the laboratory using biomass circulating fluidized bed boiler equipment. Key words:Biomass;

Laboratory of circulating fluidized bed;

design scheme 目录 前言51.流化床技术介绍

5 1.1流化床的基本概念

5 1.1.1流化现象的概念

5 1.1.2流化床燃烧

6 1.2循环流化床锅炉( CFBB)

6 1.2.1循环流化床

6 1.2.2循环流化床锅炉的优点

6 1.3循环流化床国内外现状分析

7 1.3.1 国内研究现状及分析

7 1.3.2国外研究现状及分析

8 1.4 生物质循环流化床锅炉

9 1.5 生物质燃料锅炉存在的问题

9 1.5.2生物质燃料锅炉结渣

10 2.实验室用流化床研究的主要内容

10 3.流化床试验台设计

11 3.1试验台设计的总体任务

11 3.2 流化床实验装置主体设计

11 3.2.1炉子本体炉膛尺寸

11 3.2.2保温设计

12 3.3.3加热丝功率

14 3.2.6温度传感器

17 3.2.7除灰口

19 3.2.8观察窗

19 3.3 进料系统设计

20 3.4 通风系统的设计

23 3.5 尾气粉尘分离装置

25 4. 结论

26 5. 致谢

26 6. 参考文献

28 7.附录

29 前言生物质能是一种可再生能源,来源十分丰富.它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源.当前,生物质燃料的消耗已占世界总能源消耗的14%,在发展中国家这一比例达到38%[1].据世界粮农组织(FAO)预测,到2050年,以生物质能源为主的可再生能源将提供全世界60%的电力和40%的燃料,其价格低于化石燃料[2].生物质燃料的开发利用已经成为世界的共识.在众多的生物质能源转换技术中,直接燃烧是高效利用生物质资源最为切实可行的方式之一[3].循环流化床CFB(Circulating Fluidized Bed)燃烧技术由于在替代燃料、处理各种废弃物和保护环境三方面具有其它燃烧技术无可比拟的独特优势而逐渐受到各国的关注.利用该技术处理生物质是20世纪80年代末开始的,国外已具有相当的规模和一定的运行经验,而在中国的应用刚刚起步[4]. 了解生物质废弃物在CFB锅炉里燃烧的研究与应用现状对生物质废弃物进一步的回收利用以及解决能源问题都将具有非常重要的指导意义. 生物质作为新燃料,实验室需要对其炉内燃烧特性进行详细的研究,因此实验室需要一台简单的循环流化床锅炉来做实验,在实验室缺少循环流化床的情况下,设计一台简单的循环流化床锅炉是必要的. 1.流化床技术介绍 1.1流化床的基本概念 1.1.1流化现象的概念 在一个设备中,将颗粒物料堆放在分布板上,当气体由设备下部通入床层,随气流速度加大到某种程度,固体颗粒在床层上产生沸腾状态,这状态称流态化,而这床层也称流化床[5]. 1.1.2流化床燃烧 流化床燃烧与普通燃烧最大的区别在于燃料呈颗粒形状,燃料在流化床内处于流化状态进行燃烧反应和热交换. 1.2循环流化床锅炉( CFBB) 1.2.1循环流化床 循环流化床锅炉的前身是沸腾炉, 也称鼓泡床, 它是德国人温克勒于

1921 年发明的.循环流化床锅炉真正成为具有工业使用价值是在二十世纪五六十年代, 而国外 CFBB 的研究始于二十世纪六七十年代, 它是从鼓泡床沸腾炉和化工行业的 CFB 工艺发展而来的. 1.2.2循环流化床锅炉的优点 1)燃料适应性广 这是流化床锅炉的主要优点之一.在CFB锅炉中按重量计,燃料仅占床料的1% ~3%,其余是不可燃烧的固体颗粒,如脱硫剂、灰渣和砂[6].CFB锅炉的特殊流体动力特性使得气-固混合非常好,因此燃料进入炉膛后很快与大量床料混合,燃料迅速加热至高于着火温度,而同时床层温度没有明显降低.只要燃料的热值大于加热燃料本身和燃料燃烧所需空气至着火温度所需的热量,上述特点就可以使得CFB不需辅助燃料而燃用任何燃料.CFB锅炉既可燃用优质煤,也可燃用各种劣质煤,如高灰煤、高硫煤、高水分煤、煤矸石、煤泥,以及油页岩、泥煤、石油焦、尾矿、矿渣、炉渣、树皮、废木头、垃圾等,以及难于点燃和燃尽的低挥发分燃料如贫煤、无烟煤、石油焦和焦炭等. 2)燃料效率高 CFB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,特别是对于粗粒燃料;

绝大部分未燃尽的燃料被再循环至炉膛,燃料燃尽度高,通常性能良好的CFB锅炉燃烧效率达到98% ~99%. 3)高效脱硫 脱硫反应进行得较为缓慢, CFB锅炉中物料的反复循环使烟气中的二氧化硫气体与脱硫剂有充分长的接触时间和尽可能大的反应比面积,使氧化钙(煅烧石灰石)能充分转化为硫酸钙.典型的CFB锅炉达到85%的脱硫效率时所需脱硫剂的Ca/S摩尔比为1. 5~2. 5[7]. 4)NOx排放低 NOx........