内蒙古科技大学本科毕业论文内蒙古科技大学本科生毕业论文说明书题 目：循环流化床锅炉炉膛压力频域分析 学生姓名： 学 号：专 业：热能与动力工程班 级：热动2011-1班指导教师： IV内蒙古科技大学本科毕业论文摘 要 当前正在运行的循环流化床锅炉，炉膛故障及损坏仍是其停产检修的最重要的原因之一，随着循环流化床锅炉和它的设备趋于大型化，锅炉运行时的经济性、安全性等越来越引起工程师们的重视。对炉膛压力分布及所受外界因素影响的研究已经成为大型循环流化床锅炉能否高效运行的关键。针对这一突出问题，本课题在搭建的冷态循环流化床实验模型上通过变化不同工况，采集炉膛测压点的随机压力波动信号，并深入分析得出特征频率。在分析实验采集的样本频率时，本文基于MATLAB编程，利用傅里叶变换，对原始数据进行处理。将采集到的压力模拟信号转换为数字电信号，再将其导入MATLAB软件中。把数据由文本格式，转变为MATLAB默认格式，并且利用Welch谱估计窗函数计算得到每个采集样点的频谱图。本文控制单因素影响，测量了不同粒径、不同料高、不同测压点和不同主风量的炉膛静压频域分布并进行频域分析。关键词：压力信号；循环流化床；压力分布； 频谱分析IVABSTRACTCurrently running circulating fluidized bed boiler, hood fault and damage is still one of the most important objectives of its shutdown overhaul. With the circulating fluidized bed boiler and equipment large-scale, boiler operation economy and safety engineers are increasingly valued. How to stop furnace maintenance will be able to know the status of the air distribution hood damaged board, has become the key to run smoothly with large-scale circulating fluidized bed boilers . For this outstanding issue, the subject of the cold fluidized build an experimental model, simulated air distribution chamber, the air distribution plate and operating conditions hood and hearth. By changing working conditions, collecting normal random hood hood and bad pressure fluctuation signals and in-depth analysis derived characteristic frequency.In the analysis of experimental samples collected frequency, Based on MATLAB programming, using Fourier transform raw data processing. The pressure will be collected convert analog signals to digital signals, befor import it into MATLAB software. The data from the text format, the default format into MATLAB, and use Welch spectral estimation window function is calculated for each sample collection point spectrum.In this paper, the control unit factors, measuring the different size, different material level height, different measurement points and different amounts of the main air chamber static pressure distribution in the frequency domain and frequency domain analysis.Keywords: wind cap；Circulating fluidized bed； Stress distribution；Spectrum Analysis目录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1循环流化床锅炉简介11.2循环流化床锅炉的发展11.2.1循环流化床锅炉的优点21.3循环流化床锅炉的发展总况21.3.1循环流化床锅炉的结构形式31.3.2国外循环流化床锅炉的先进性51.3.3国内循环流化床锅炉技术情况61.3.4循环流化床锅炉目前存在的主要问题61.4发展循环流化床锅炉的意义7第二章 实验介绍92.1实验装置92.2实验材料102.3目数的换算112.4循环流化床锅炉模型炉膛压力采样点的布置122.5压力波动信号的频谱分析132.5.1压力波动信号的时域描述132.5.2压力波动信号的频域描述14第三章 实验方法183.1实验参数的设定183.2实验参数的设定183.3正交实验方法193.4试验步骤简述19第四章 试验结果及分析204.1不同测压点的频域分析204.2不同送风量的频域分析244.3不同粒径的频域分析264.4不同料高的频域分析284.5不同测压点波峰值的散点图分析314.6实验结论总结32参考文献34附录A37附录B51附录C66附录D71致谢78第一章 绪论1.1循环流化床锅炉简介 迄今为止循环流化床锅炉已经在全世界范围内变得家喻户晓。CFB锅炉系统一般情况下由两大系统组成即：燃烧系统，汽水系统。燃料在循环流化床锅炉的燃烧系统中完成燃烧过程，并且，通过燃烧来进行能量之间的转换；锅炉的汽水系统的功能的实现是通过受热面吸收烟气所发出的热量，完成工质由水转变为饱和蒸汽，进而再转变为过热蒸汽而实现的。通过研究知道它具有很多异于旧式锅炉的鲜明特点，例如脱硫效率高、燃烧效率高、污染物排放量量小、燃料的适用性强、有很大的负荷调节比、灰渣可以综合利用等一系列特点。1.2循环流化床锅炉的发展在1979年，位于Finland的奥斯龙公司开发出了全球第一台20t/h商业用途的循环流化床锅炉，并投入使用，在这之后，Germany的鲁奇公司于20世纪八十年代年开发的全球第一台用于产汽与供热双重用途的CFBB并且建成运营。至此以后，CFB以及其相关的技术开始飞速的发展。尽管我国在CFBB的研究与开发方面，虽然起步相对较晚，但是由于政府的高度重视和我国科研人员的不屑努力使我国的CFBB发展非常的迅速。在1987年中国科学院，它的工程热物理研究所与原名为开封的锅炉制造厂共同研究开发生产出中国首台CFBB，并且在开封中药厂投入运行，至此我国在CFB锅炉领域取得了零的突破。到目前为止，该台锅炉还在继续的工作，并且对该企业的发展做出了非常重要的贡献。在20世纪八十年代之后，全国几乎所有与热工程有关的科研院校和科研机构，比如清华大学、西安交通大学等高校和西安热工研究院等其它研究院，都投入到CFB锅炉的研发当中，各锅炉制造厂先后开发出20t/h、35t/h、65t/h、75t/h、130t/h及220t/h等中、小型循CFB锅炉，通过我国多年的发展与研究，我国在中、小型循环流化床技术等相关方面已经相当的成熟。由此可知，CFBB是中国锅炉这一行业的发展总的趋势，对于其他类型的锅炉，一定会被被CFB锅炉取而代之1。1.2.1循环流化床锅炉的优点循环流化床具有许多的优点2：(1)循环流化床是一种低污染燃烧方式； (2)燃料适应性广；(3)循环流化床锅炉燃烧效率高 ；(4)可以对老电厂进行改造；(5)灰渣易于综合利用。正因为循环流化床具有以上的诸多好处，让它在未来的社会中拥有广阔的前景。1.3循环流化床锅炉的发展总况循环流化床锅炉和利用其它燃烧方式的锅炉相比较拥有相对较高的锅炉运行效率，并且它的脱硫效果也非常的好，除此之外它的氮氧化物排放量也较之普通的燃烧锅炉偏低，更重要的是它的燃料即煤炭的适用性非常的广，正是由于诸如这么多的优点，CFBB才受到了广泛的流行。经过近30年的迅猛发展，国外循环流化床锅炉技术已经趋于成熟，循环流化床锅炉的蒸发量已由最初的每小时几十吨发展到现在的每小时几百吨乃至上千吨，并已从工业锅炉扩展到电站锅炉，具有广阔的应用前景3-6。尤其是美国的福斯特惠勒公司、德国的鲁奇、拔柏葛公司、法国的阿尔斯通和ABB-CE等公司在循环流化床锅炉技术的研究及开发中都有突出的成就，并形成了自己的特色，已能够提供功率600MW以下的全套大型商品化循环流化床锅炉发电设备7-10。由于近几十年来的发展与改进，截至到现在，外国的循CFB锅炉的生制造与研发大部分都集中到惠勒公司以及阿尔斯通公司及其相关的子公司中。截止到现在，循环流化床锅炉的检查规格和检查程序以及安全规格和安全程序都已经被列入到了美国的ASME标准，这是其CFB锅炉的相关技术走向成熟的一个非常重要的里程碑11。近几十年来，国外的CFB锅炉技术快速迅猛地发展，并且正趋向于大型化、高参数，到近期为止，国外的100MW以上容量的CFB锅炉已经在六十台以上，并且它们中许现在已经投入运营的CFBB在四十台以上。据目前来说，国外大型的循环流化床锅炉（大于一百兆瓦）的用户主要集中在欧美地区，亚洲地区分布的非常少大约占有20%上下。我国CFBB的燃烧技术的发展较之欧美国家相对比较晚，但是发展的非常之快，仅仅在20世纪后期，我国的许多科学研究机构和高等院校实验室先后开发了一系列有其独特优点的CFB锅炉，并且很快从实验室走向了大型工业生产上的应用。上世纪90年代以来，我国CFB锅炉的不但在数量上，而且在单台容量上也在不断的增加，同时锅炉的参数也从中压、次高压、高压不断发展到超高压。到现在为止，我国已成为世界上CFB锅炉台数和总蒸发量最大的国家12。截止到现在，国产220t/h和其以下容量的CFBB已在我国的工业生产中得到普遍的运用，并且已经实现了生产的商业化。我国自主研究和生产的410t/h高压CFB锅炉和些许通过引进国外的技术与自主开发相结合的440465t/h超高压一次再热循环流化床锅炉已开始投入商业运行12,16。据现有的情况统计，迄今为止我国已经工作的CFBB和正在建造的CFBB发电机组的总容量已经超过全国总装机容量的8%。最近几年我国的大型锅炉制造厂和科研机构还联合进行了关于600MW超临界循环流化床锅炉的开发和研究的一系列工作。并且我国还在2003年的时候与France的阿尔斯通公司签订了关于引进200350MW级CFB