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油页岩半焦循环流化床锅炉的研究与结构设计

作　者: 张磊
导　师: 韩向新; 王忠存
学　校: 上海交通大学
专　业: 热能工程
关键词: 油页岩半焦综合利用循环流化床燃烧
分类号: TK229
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着常规能源危机的日益临近以及能源需求的大幅度增长，油页岩以其巨大的储量越来越受到世界各国的重视。近些年来我国经济快速发展，能源供需矛盾日益突出，迫切需要加快油页岩资源的开发利用，增加国内油气资源供给，保障能源安全。油页岩作为一种挥发分含量高、固定碳含量低、具有较好综合利用层次特性的化石燃料，与常规煤种有着很大区别，因此需要对其自身的特性和利用技术进行深入的研究，实现清洁、高效和经济的利用。综合考虑油页岩基础特性和利用技术现状，本文第二章提出“油页岩鼓泡床干馏及半焦循环流化床燃烧组合系统”新的油页岩综合利用技术路线：以鼓泡床作为油页岩干馏炉、以循环流化床作为半焦燃烧利用装置、以循环流化床燃烧生成的热灰和循环热瓦斯共同作为干馏炉热载体的油页岩组合利用系统，用于炼油、制煤气和供热等，实现油页岩综合利用。其中油页岩半焦循环流化床燃烧技术为该技术路线的核心之一，本文重点对此展开了深入研究工作。油页岩半焦作为一种高灰分、低热值的油页岩干馏固体废弃物，需要首先对其是否能在循环流化床内燃烧及燃烧特性进行研究。因此本文第三章利用小型流化床燃烧装置进行了半焦燃烧实验，并研究了床温、颗粒直径、床料高度、二次风率、循环倍率等五个运行参数对油页岩半焦循环流化床燃烧特性的影响，得到不同参数对流化床污染物排放的影响规律，为油页岩半焦循环流化床锅炉的设计提供了实验数据和理论基础。综合以上研究内容，并结合我国桦甸65t/h油页岩循环流化床锅炉设计经验，本文第四章对油页岩半焦循环流化床锅炉技术特点进行了分析，并根据桦甸国家油页岩综合利用示范基地建设需求，完成了130t/h油页岩半焦循环流化床锅炉的结构设计。热力计算校核表明，该炉设计结果基本合理，热效率为85.81%。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-25
  1.1 课题背景与意义  11-13
    1.1.1 课题背景  11-12
    1.1.2 课题意义  12-13
  1.2 国内外研究综述  13-23
    1.2.1 油页岩特征  13
    1.2.2 低温干馏技术  13-17
    1.2.3 燃烧技术  17-21
    1.2.4 页岩灰的利用  21
    1.2.5 油页岩现有利用技术问题分析  21-23
  1.3 研究目标、内容及方法  23-25
第二章油页岩综合利用技术的研究  25-34
  2.1 油页岩综合利用技术概述  25-27
    2.1.1 油页岩综合利用技术的发展  25-26
    2.1.2 油页岩综合利用技术路线  26-27
  2.2 油页岩综合利用系统关键技术问题的分析  27-30
    2.2.1 现有油页岩热化学转化技术问题  27-28
    2.2.2 油页岩半焦燃烧技术  28-29
    2.2.3 页岩灰利用技术  29
    2.2.4 油页岩综合利用系统的集成与优化  29-30
  2.3 油页岩鼓泡床干馏及半焦循环流化床燃烧组合系统  30-33
    2.3.1 组合系统技术方案  30-31
    2.3.2 组合系统工作原理  31-32
    2.3.3 组合系统的分析  32-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章油页岩半焦小型流化床燃烧实验研究  34-48
  3.1 流化床试验台  34-39
    3.1.1 试验样品及制备  34-35
    3.1.2 实验装置  35-37
    3.1.3 烟气成分分析  37-38
    3.1.4 工况设计  38
    3.1.5 实验步骤  38-39
  3.2 流化床燃烧实验结果及分析  39-47
    3.2.1 流化床试验台燃烧标准工况  39-41
    3.2.2 不同因素对流化床燃烧污染物排放的影响  41-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章 130t/h 油页岩半焦循环流化床锅炉设计  48-68
  4.1 油页岩半焦循环流化床锅炉概述  48-53
    4.1.1 油页岩循环流化床锅炉的发展  48-49
    4.1.2 油页岩循环流化床锅炉设计原则  49-51
    4.1.3 桦甸油页岩半焦循环流化床锅炉设计特点  51-53
  4.2 130t/h 油页岩半焦循环流化床锅炉设计与结构计算  53-55
    4.2.1 锅炉主要技术参数  53
    4.2.2 130t/h 油页岩半焦循环流化床锅炉方案  53-55
  4.3 锅炉设计  55-65
    4.3.1 燃料特性  55-56
    4.3.2 流化数与流化速度  56-57
    4.3.3 烟气量的计算  57-59
    4.3.4 炉膛结构设计  59-61
    4.3.5 布风装置的设计  61-62
    4.3.6 高温旋风分离器的设计  62-64
    4.3.7 尾部烟道受热面  64-65
    4.3.8 循环流化床锅炉结构设计结果  65
  4.4 热力计算校核  65
  4.5 本章小结  65-68
第五章全文总结、创新点及研究展望  68-71
  5.1 全文总结  68-69
  5.2 创新点  69-70
  5.3 今后研究展望  70-71
参考文献  71-78
致谢  78-80
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果  80

油页岩半焦循环流化床锅炉的研究与结构设计

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