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文檔簡介
1、<p> SHW10-1.25-P鍋爐設(shè)計</p><p><b> 摘要</b></p><p> 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,鍋爐作為一種重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備得到了廣泛的研究和長足的發(fā)展。</p><p> 本次設(shè)計的課題是SHW10-1.25-P,即雙鍋筒橫置式往復(fù)爐。其循環(huán)方式為自然循環(huán),燃燒煤種為貧煤,其低位發(fā)熱量是20900
2、KJ/Kg。</p><p> 在本次鍋爐設(shè)計的過程中,主要考慮的因素有爐膛水冷壁的合理布置,以及爐膛容積熱負荷和爐膛面積熱負荷對鍋爐的影響,對流受熱面的布置,還有尾部受熱面的選擇和合理布置。</p><p> 在整個鍋爐結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中,首先根據(jù)煤種和其它技術(shù)要求以及給定的鍋爐型號進行受熱面的合理布置,然后進行熱力計算,其中包括爐膛及其它各部位的結(jié)構(gòu)特性計算和傳熱計算,計算完畢后必須
3、進行熱力校核;校核完畢后對上下鍋筒及封頭等壓力元件進行強度計算,以保證鍋爐運行的安全性;最后進行系統(tǒng)的煙風(fēng)阻力計算,以及根據(jù)計算結(jié)果進行風(fēng)機的選擇。</p><p> 關(guān)鍵詞 鍋爐設(shè)計;熱力計算;強度計算;煙風(fēng)阻力計算</p><p> The design of boiler whose type is SHW10-1.25-P</p><p><b&
4、gt; Abstract </b></p><p> As the development of country economy, the boiler as an important transformer has researched broadly and developed progressly.</p><p> The subject of this desi
5、gn is a two-drum reciprocating boiler, whose type is SHW10-1.25-P. The fuels are poor bituminous, whose low heat values is 20900KJ/Kg. </p><p> On the process of design, the first factor be considered serio
6、usly is that the reasonable arrangement of furnace water walland the effect of heat release rate per unit and heat release rate per unit volume .In additional,the arrangement of convection surface and the choice of rear
7、 surface are considerate factors.</p><p> Among the whole design of boiler structure, first, boiler surfaces are arranged reasonably according to the kind of coals,other technical requirement and the boiler
8、 type.Then,the calculation of thermal is made, which includes structure and heat transfer calculation of furnance and other position. When the calculation is over, it is necessary to make thermal checking.After checking,
9、the pressure equipment of two durms are designed to easure the safety of boiler. Last,the gas force of the system is</p><p> Keywords boiler design;thermal calculation;strength caculaton;gas force caculati
10、on</p><p> 不要刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印</p><p><b> 目錄</b></p><p> 摘要……………………………………………………………………………...I</p><p> Abstract……………………………………………………………………….II</p>&l
11、t;p> 第1章 緒論…………………………………………………………………….1</p><p> 第2章 鍋爐結(jié)構(gòu)與設(shè)計簡介………………………………………………….2</p><p> 2.1 鍋爐概述………………………………………………………………...2</p><p> 2.2 鍋爐基本特性............................
12、...............................................................3</p><p> 2.3 方案論證………………………………………………………………...4</p><p> 2.4 鍋爐結(jié)構(gòu)簡介…………………………………………………………...5</p><p> 第3章 熱力計算…………………
13、…………………………………………….7</p><p> 3.1 設(shè)計任務(wù)………………………………………………………………...7</p><p> 3.2 燃料特性………………………………………………………………...7</p><p> 3.3 輔助計算………………………………………………………………...7</p><p> 3
14、.3.1 空氣平衡…………………………………………………………...7</p><p> 3.3.2 燃燒產(chǎn)物的容積及焓的計算……………………………………...8</p><p> 3.4 爐膛計算……………………………………………………………….13</p><p> 3.4.1 爐膛結(jié)構(gòu)特性計算……………………………………………….13</p>
15、<p> 3.4.2 爐膛傳熱計算…………………………………………………….15</p><p> 3.5 燃盡室計算…………………………………………………………….17</p><p> 3.5.1 燃盡室結(jié)構(gòu)計算………………………………………………….17</p><p> 3.5.2 燃盡室傳熱計算………………………………………………….
16、18</p><p> 3.6 鍋爐管束計算………………………………………………………….19</p><p> 3.6.1 結(jié)構(gòu)特性計算…………………………………………………….19</p><p> 3.6.2 鍋爐管束傳熱計算……………………………………………….21</p><p> 3.7 省煤器計算………………………………
17、…………………………….22</p><p> 3.7.1 省煤器幾何特性計算…………………………………………….22</p><p> 3.7.2 省煤器傳熱計算………………………………………………….23</p><p> 3.8 空氣預(yù)熱器計算……………………………………………………….24</p><p> 3.8.1 空氣預(yù)
18、熱器幾何特性計算……………………………………….24</p><p> 3.8.2 空氣預(yù)熱器傳熱計算…………………………………………….24</p><p> 3.8 熱力計算的誤差校核………………………………………………….26</p><p> 3.9 熱力計算結(jié)果匯總表………………………………………………….26</p><p>
19、; 第4章 強度計算……………………………………………………………...28 </p><p> 4.1 上鍋筒強度設(shè)計…………………………………………………….....28 </p><p> 4.2 上鍋筒有孔封頭的強度設(shè)計…………………………………………30</p><p> 4.3 下鍋筒強度設(shè)計……………………………………………………….31 &l
20、t;/p><p> 4.4 下鍋筒封頭開孔計算………………………………………………….32</p><p> 4.5 后集箱開孔計算……………………………………………………….33</p><p> 4.6 安全閥排放能力計算………………………………………………….34</p><p> 第5章 煙風(fēng)阻力計算………………………………………
21、………………...35 </p><p> 5.1 煙道阻力計算………………………………………………………….35</p><p> 5.2 風(fēng)道阻力計算………………………………………………………….39 </p><p> 5.3 送風(fēng)機的選擇………………………………………………………….40 </p><p> 5.4 引風(fēng)機的選
22、擇………………………………………………………….40 </p><p> 結(jié)論…………………………………………………………………………….42</p><p> 致謝…………………………………………………………………………….43 </p><p> 參考文獻……………………………………………………………………….44 </p><p>
23、; 附錄…………………………………………………………………………….45 </p><p> 千萬不要刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”,然后“更新整個目錄”。打印前,不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b> 緒論</b></p><p> 如今,鍋爐隨著社會的發(fā)展不斷地得到發(fā)
24、展。在各種工業(yè)企業(yè)的動力設(shè)備中,鍋爐是重要的組成部分。鍋爐生產(chǎn)的蒸汽供工業(yè)生產(chǎn)直接使用,還供取暖使用。現(xiàn)代鍋爐除了工業(yè)鍋爐和電站鍋爐之外,還包括一切動力工業(yè)中用于產(chǎn)生蒸汽的換熱設(shè)備,如核反應(yīng)蒸汽發(fā)生器及太陽能鍋爐。</p><p> 本次設(shè)計的主題為SHW10-1.25-P,即雙鍋筒橫置式往復(fù)爐,額定蒸發(fā)量為10t/h,蒸汽出口壓力為1.25Mp,燃用燃料為貧煤。</p><p> 往
25、復(fù)爐目前在我國的應(yīng)用廣度僅次于鏈條爐,具有結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,金屬耗量少等優(yōu)點。它通過可動爐排片在固定爐排片上的往復(fù)移動,推動煤層沿著爐排面向前移動,從而完成其燃燒過程。它的爐排尺寸不宜過大,因此只適用于容量20—35 t/h以下的鍋爐,尤其是在一些小型鍋爐中被廣泛地運用。往復(fù)爐的燃燒過程基本上和鏈條爐相似,需裝設(shè)爐拱,并采用分段送風(fēng)等。但是,在往復(fù)爐中,由于可動爐排的推飼,使引燃的燃料和未燃的燃料之間產(chǎn)生混合作用,所以引燃條件較好。同
26、時,推飼工作也起到了撥火作用。同時還可以擠碎較大的灰渣塊,因而還可以使燃料更好的燃盡。但是,它也存在著一些缺點,比如漏煤多,高溫區(qū)爐排片容易燒壞等。為了確保爐排工作的可靠性,對燃料的品種有所限制,一般只適用于燃用高揮發(fā)份煤和多水多灰的低質(zhì)煤。[2]</p><p> 本次設(shè)計的燃料是以四川芙蓉的貧煤為代表煤種,其低位發(fā)熱量為20900kJ/kg,其揮發(fā)份較低,著火不是很容易,但是其低位發(fā)熱量不是很低,因此爐膛溫
27、度會較高。所以在設(shè)計時這方面的問題都應(yīng)該考慮在內(nèi)。</p><p> 基于以上對往復(fù)爐和代表煤種的優(yōu)、缺點的了解及初步分析,在設(shè)計該爐時采取了一些切實可行的措施,以改善著火條件、提高熱效率、降低成本的方法,例如:合理布置前后拱,采用分段送風(fēng),有效組織二次風(fēng)等。</p><p> 作為一名本科生,由于理論知識和實踐經(jīng)驗都很有限,所以在本次設(shè)計中也必定會存在一些問題和不足,也有待于在以后的
28、工作和學(xué)習(xí)中進一步提高和完善。因此也希望老師能對設(shè)計中的錯誤給以指正。</p><p> 在本次設(shè)計過程中,得到了熱能教研室許多老師的指導(dǎo)和幫助,在此對他們表示衷心的感謝!</p><p><b> 鍋爐結(jié)構(gòu)與設(shè)計簡介</b></p><p><b> 鍋爐概述</b></p><p> 鍋
29、爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備。其本體分為:爐膛,水冷壁、鍋爐管束、省煤器、空氣預(yù)熱器,它們都是各種類型的受熱面,煙氣的熱能通過這些受熱面?zhèn)鬟f給工質(zhì)。鍋爐本體一側(cè)處在高溫?zé)煔鈼l件下,因而要求它們的結(jié)構(gòu)和材料要能夠承受高溫和抵抗煙氣的腐蝕;鍋爐的另一側(cè)工質(zhì)是水、水蒸氣和空氣,水和水蒸氣工作時具有很高的壓力,所以鍋爐本體主要部件還要具有一定的承受能力;另外,鍋爐本體還要有良好的傳熱性能。</p><p> 燃燒設(shè)備:煤
30、斗、煤閘門、往復(fù)爐排、風(fēng)室及爐拱等。燃燒設(shè)備要能適應(yīng)不同煤種的燃燒,保證燃料的及時著火和燃盡,還應(yīng)有一定的燃燒強度,能給鍋爐提供足夠的可利用熱能。</p><p> 鍋爐爐墻:金屬框架和磚結(jié)構(gòu)。金屬框架起支撐、穩(wěn)定作用,要具有一定的強度和穩(wěn)定性;磚結(jié)構(gòu)起耐熱、絕熱、保溫、密封作用。[2]</p><p> 本鍋爐的型號為SHW10-1.25-P,即雙鍋筒橫置式往復(fù)爐,自然循環(huán)水管鍋爐,
31、額定蒸發(fā)量為10t/h,額定工作壓力為1.25MPa,設(shè)計煤種為四川芙蓉貧煤。</p><p> 本次設(shè)計的鍋爐型號的結(jié)構(gòu)特性如下:</p><p> 1.據(jù)鍋爐行業(yè)長期設(shè)計和運行經(jīng)驗,水管系列采用φ51的碳素?zé)o縫鋼管,管束彎頭半徑R160mm。</p><p> 2.燃燒方式采用的是水平往復(fù)推動爐排,其傾角為20°。</p><
32、p> 3.鍋爐爐膛采用前后拱配合方式。前拱高而短,傾角為30°,后拱低而長,傾角為30°,覆蓋率為55%,后拱通過前后拱的配合可以使燃料迅速著火,改善著火條件。</p><p> 4.爐排有效寬度為2000mm,長度為5500mm,有效面積為11m2。 </p><p> 5.冷風(fēng)溫度為30℃,熱風(fēng)溫度為120℃。</p><p>
33、 6.采用雙側(cè)進風(fēng),分段送風(fēng),可調(diào)節(jié)燃燒狀況,改善燃燒區(qū)段性。</p><p> 在后拱尖端處布置二次風(fēng),二次風(fēng)噴嘴與后拱管交叉布置,加強爐膛喉口處的煙氣擾動和混合,強化燃盡,提高效率。</p><p><b> 鍋爐基本特性</b></p><p><b> 表2-1 鍋爐規(guī)范</b></p><
34、;p><b> 表2-2 燃料特性</b></p><p><b> 表2-3 管子特性</b></p><p> 表2-4 主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)</p><p> 表2-5 鍋爐基本尺寸</p><p><b> 方案論證</b></p><p
35、> 本次設(shè)計課題為SHW10-1.25-P,屬低壓小型工業(yè)鍋爐,受到應(yīng)用條件的限制,需要停爐和起爐,負荷經(jīng)常發(fā)生變化,因雙鍋筒水容量較大,并且有較大的蓄熱能力,所以適應(yīng)負荷變化能力強,且氣壓穩(wěn)定,運行特性好。所以此次設(shè)計采取雙鍋筒。對于低壓鍋爐單靠輻射受熱面是不夠的,而雙鍋筒可以布置較多的對流受熱面。從而提高了其換熱量,降低煙氣出口溫度,提高了鍋爐效率。采用橫置式可以使鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊,尺寸小,便于安裝。</p>&l
36、t;p> 為了減少不完全燃燒損失,以便提高鍋爐熱效率,在爐膛和鍋爐管束之間布置燃盡室,燃盡室既可以調(diào)節(jié)煙速,又能使燃料燃燒充分,同時也起了保護后面管束免受磨損的作用。</p><p> 鍋爐管束中煙氣作混合沖刷。管束區(qū)煙道被管板隔呈倒″S″形,從而可以降低鋼耗,減少總體尺寸。管束順列布置,目的是為了減少鍋爐運行中的阻力,以降低電耗,同時也使加工工藝簡化,管束區(qū)的除灰更方便。因為煙氣流程中有沖刷死角,可以
37、采用較小的熱有效系數(shù)來補償,而三個煙道的流通截面積應(yīng)逐漸減小,保證了煙速的均勻性,對流換熱更均勻。同時每一流程都設(shè)置了吹灰器以便對管束進行吹灰,以提高其換熱系數(shù)。管束在節(jié)距的選擇上主要考慮以下因素:第一,相鄰兩根管子焊接時,熱影響區(qū)不重合;第二,焊縫及熱影響區(qū)內(nèi),不可開孔;第三,保證煙速合理性。</p><p> 煙氣溫度的選取重點是爐膛出口煙溫θl”和排煙溫度θpy的選取。由于θl” 直接影響鍋爐的經(jīng)濟性和安
38、全性,所以θl” 的選擇一定要合理:若θl” 過低,則對燃燒不利,使固體不完全燃燒損失增加,從而鍋爐運行經(jīng)濟性下降;若θl” 過高,飛灰尚處于熔化狀態(tài)就遇到受熱面,將引起受熱面結(jié)渣,影響鍋爐的安全可靠運行。所以對一般煤種θl” 應(yīng)選擇在950℃~1050℃范圍內(nèi)。同樣對排煙溫度的選擇,也應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟性分析來選?。喝籀萷y降低,鍋爐排煙熱損失減少熱效率提高從而節(jié)約燃料,降低鍋爐運行費用。但θpy 過低時,傳熱不良從而使尾部受熱面增加,體
39、積增大,金屬耗量增加,投資增加,同時θpy 太低時尾部受熱面易發(fā)生低溫腐蝕或堵灰,影響運行可靠性。所以θpy 在D≥6t/h的鍋爐中,根據(jù)所用煤種水分和硫分的大小,不宜低于150℃,通常新設(shè)計鍋爐取為160-180℃。</p><p> 為了降低θpy,鍋爐尾部設(shè)有尾部受熱面:省煤器。省煤器除了可以降低排煙溫度,還可以利用尾部煙氣的熱量加熱鍋爐給水,提高鍋爐熱效率減少燃料耗量,降低θpy 采用增加蒸發(fā)受熱面積是
40、不經(jīng)濟的,因為蒸發(fā)受熱面中工質(zhì)的溫度是工作壓力下的飽和溫度,而為了保證受熱面有一定的傳熱溫差,θpy 不能低于或達到這個溫度,而采用省煤器時省煤器的工質(zhì)——鍋爐給水比這一飽和溫度低得多,因此傳熱溫壓較大,這樣在降低同樣數(shù)值的煙氣溫度時,所需省煤器受熱面積比蒸發(fā)受熱面少很多,降低了生產(chǎn)成本。由于本鍋爐壓力低,為了安全,設(shè)置煙氣和給水旁通系統(tǒng)。</p><p> 此次設(shè)計尾部煙道設(shè)置空氣預(yù)熱器,因為燃料為貧煤,其揮
41、發(fā)分較低,不易燃燒,因此需設(shè)置一個空氣預(yù)熱器使其更好地燃燒。</p><p><b> 鍋爐結(jié)構(gòu)簡介</b></p><p> 鍋爐構(gòu)造僅考慮承受鍋爐本體的載荷在六級地震情況下安全運行。因此當(dāng)屬于鍋爐以外的煙、風(fēng)、汽水管道要支撐在鍋爐構(gòu)架上時,必須按負荷的大小及負荷著力點的位置校核構(gòu)架強度,必要時另行加固。</p><p> 本鍋爐為雙鍋
42、筒橫置式自然循環(huán)水管鍋爐,整體呈“П”型布置。鍋爐前部是上升煙道即爐膛,爐膛四壁布滿水冷壁,在鍋爐中部——兩鍋筒間布置有對流管束,對流管束被隔板隔成“S”型煙道,鍋爐后部為下行煙道即尾部煙道,在尾部煙道中布置有省煤器。</p><p> 鍋爐各部分特點如下:</p><p> 1. 鍋筒及爐內(nèi)設(shè)備:</p><p> 鍋筒是容納水和蒸汽的筒形受壓容器,采用雙鍋
43、筒結(jié)構(gòu),既經(jīng)濟易安裝,檢修固定方便。</p><p> ?。?)上鍋筒:內(nèi)徑1100mm,壁厚16mm,筒身長4200 mm,包括兩側(cè)封頭一起為4760mm。上鍋筒筒身用20g鋼板熱卷冷校而成,封頭為20g鋼沖壓而成的橢圓形封頭,為了焊接方便,封頭和筒身壁厚都采用一致即16 mm,上鍋筒中的設(shè)備有:Ⅰ.方形擋板:汽水混合物進入鍋筒汽空間后進入上下?lián)醢褰M成的縫隙,依靠轉(zhuǎn)向時汽水所受慣性力不同進行汽水分離,并減弱汽水
44、的動能。Ⅱ.水下孔板,水下孔板離鍋筒底部300-400mm以免蒸汽帶入下降管中,水下孔板一般布置在最低水位下50-100 mm,孔徑8-12 mm,其作用為均衡水下蒸汽負荷,使鍋筒內(nèi)水面較平穩(wěn),減少蒸汽帶水造成虛假水位,引起事故。Ⅲ.頂部設(shè)有勻汽孔板。Ⅳ.給水分配管。Ⅴ.上鍋筒內(nèi)設(shè)有連續(xù)的排污管。Ⅵ.加藥管。</p><p> ?。?)下鍋筒:下鍋筒內(nèi)徑Dn=900mm,壁厚δ=12mm,筒身長 3700mm,包
45、括兩側(cè)封頭一起為4200mm,筒身及封頭都為20g鋼板制成。下鍋筒底部有定期排污管,以便排出雜質(zhì)和沉淀物。上下鍋筒之間有管束。</p><p><b> 2. 水冷壁</b></p><p> 在鍋爐爐膛內(nèi)經(jīng)常布置大量水冷壁,一方面可以充分發(fā)揮輻射受熱面換熱系數(shù)高的特點,同時它用來保護爐墻免受高溫破壞 以及使灰渣不易粘結(jié)在爐墻上,防止?fàn)t膛被沖刷磨損,過熱破壞。它是
46、自然循環(huán)鍋爐構(gòu)成水循環(huán)回路不可缺少的重要部件。[4]</p><p> 本鍋爐爐膛內(nèi)四壁都布置有水冷壁其中前墻由16根Φ51×3的碳素?zé)o縫鋼管組成,節(jié)距為120mm。前墻水冷壁管組下部焊在Φ219×6的集箱上,上部直接與鍋筒焊在一起,后墻由 18根Φ51×3的碳素?zé)o縫鋼管組成。兩側(cè)水冷壁分別由18根Φ51×3的碳素?zé)o縫鋼管組成,節(jié)距為125mm。上下部分別與上下集箱連接,
47、集箱規(guī)格為Φ219×6,其蒸汽由4根Φ76×4.5的鋼管引入鍋筒,所有下降管均從上鍋筒中引出。</p><p><b> 3. 燃燒設(shè)備:</b></p><p> 燃燒由煤斗和往復(fù)推動爐排及其傳動裝置組成,爐排有效燃燒面積為11m2 。</p><p><b> 4. 鍋爐管束:</b><
48、/p><p> 上下鍋筒中心距為4250mm,中間由288根Φ51×3碳素?zé)o縫鋼管焊在上下鍋筒而組成,管子順列布置,橫向18根,縱向16根,橫向節(jié)距為120 mm,縱向節(jié)距為110 mm,同時隔板把它分隔成倒“S”型煙道,流通面積逐漸減小,以利于傳熱和煙道煙速均勻。上下鍋筒及管束通過上鍋筒支撐在鍋爐鋼架上。</p><p><b> 5. 省煤器:</b>&
49、lt;/p><p> 本鍋爐為小型低壓鍋爐,采用鑄鐵式省煤器。省煤器規(guī)格為Φ60×3,外形尺寸為120×120長1500mm,安裝有8排8列省煤器管,受熱面積為193.52mm2,煙氣流通截面積為0.704m2。</p><p><b> 6.空氣預(yù)熱器:</b></p><p> 增加管式空氣預(yù)熱器,單級布置,由416根
50、長2600mm,Φ40×1.5鋼管組成,橫向節(jié)距60 mm,縱向節(jié)距40 mm。煙氣在管內(nèi)自上而下流動,空氣在管外橫向沖刷,空氣兩次交叉流動后由熱空氣管道進入爐膛,空氣預(yù)熱器受熱面積為130.8209 m2。</p><p> 6. 鋼架、平臺和扶梯:</p><p> 為了支撐鍋筒、集箱、管子及爐墻,設(shè)置了鋼架,鍋爐本體重量由鋼架傳至基礎(chǔ),為安裝、檢查和維修,設(shè)置了平臺,各
51、平臺之間由扶梯連接。</p><p><b> 7.爐墻</b></p><p> 爐膛爐墻的負荷作用在鋼架和基礎(chǔ),分三層。內(nèi)層為耐火磚,中間層為硅藻土保溫磚,外層為紅磚。在側(cè)墻上分別在前拱下方,鍋爐管束中部,燃盡室,省煤器上方,以及后拱上方均開有人孔,以便安裝維修,清除灰渣。</p><p> 鍋爐范圍內(nèi)的閥門儀表</p>
52、<p> 鍋爐產(chǎn)生的蒸汽由主蒸汽閥供給用戶。為了保證安全,裝有兩個安全閥,同時在上鍋筒裝有兩個Y200的壓力表以便觀察壓力,有副氣閥一個,水壓表兩個。為了省煤器檢修時鍋爐安全運行,設(shè)有旁通煙道和旁通水道。</p><p><b> 熱力計算</b></p><p><b> 設(shè)計任務(wù)</b></p><p&g
53、t; 1. 額定蒸發(fā)量 D=10t/h</p><p> 2. 鍋爐蒸汽壓力 P=1.25Mpa</p><p> 3. 給水溫度 tgs=100℃</p><p> 4. 冷空氣溫度 tlk =30℃</p><p> 5. 熱空氣溫度 trk=120℃</p><p> 6
54、. 排污率 ppw=5%</p><p> 7. 出口蒸汽溫度 tck=193.361℃</p><p><b> 燃料特性</b></p><p> 1.燃料名稱:貧煤 產(chǎn)地:四川芙蓉</p><p> 2.燃料工作基(應(yīng)用基)成分</p><p> 碳
55、 Cy=55.19%</p><p> 氫 Hy =2.38%</p><p> 氧 Oy=1.51%</p><p> 氮 Ny=0.74%</p><p> 硫 Sy=2.51%</p><p> 水分 Wy=9.00% </p><p
56、> 灰分 Ay=28.67%</p><p> 揮發(fā)分 Vy=13.25%</p><p> 3.燃料低位發(fā)熱量 Qydw=20900kJ/kg</p><p><b> 輔助計算</b></p><p><b> 空氣平衡</b></p><p>
57、 煙道各處過量空氣系數(shù),各受熱面的漏風(fēng)系數(shù),列于表3-1中。爐膛出口過量空氣系數(shù)按表2-1[1]取。煙道中各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)按表2-3取。</p><p> 表3-1 煙道中各處過量空氣系數(shù)及各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)</p><p> 燃燒產(chǎn)物的容積及焓的計算</p><p> 1. 理論空氣量及α=1時的燃燒產(chǎn)物容積的計算</p><p>
58、;<b> 理論空氣量</b></p><p> Vo=0.0889(Cy+0.375Sy)+0.265Hy-0.0333Oy</p><p> =5.5705Nm3/kg</p><p><b> RO2理論容積</b></p><p> VRO2=0.01866(Cy+0.375Sy)
59、=1.0474 Nm3kg</p><p><b> N2理論容積</b></p><p> VoN2=0.79Vo+0.8Ny/100</p><p> =4.4066Nm3/kg</p><p><b> H2O理論容積</b></p><p> VoH2O=0
60、.111Hy+0.0124Wy+0.0161Vo</p><p> =0.4655 Nm3/kg</p><p> 2. 不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的容積及成分見表3-2</p><p> 表3-2 煙氣特性表</p><p> 注:飛灰份額afh按表2-1取0.2。</p><p> 3. 不同過量空氣系數(shù)
61、下燃燒產(chǎn)物的焓溫表見表3-3 </p><p> 表3-3 不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表</p><p> 4. 鍋爐熱平衡及燃料耗量計算見表3-4</p><p> 表3-4 熱平衡及燃料消耗量計算</p><p><b> 爐膛計算</b></p><p><b>
62、 爐膛結(jié)構(gòu)特性計算</b></p><p> 爐排面積熱負荷qR=800KW/m2</p><p> 爐排容積熱負荷qv=300KW/m3</p><p> 爐排面積=0.3912×20900/800=11m2</p><p> 取爐排寬度B=2.0m </p><p>
63、爐排長度L==11/2=5.5m 取 L=5.5m </p><p> 爐膛容積V=BQydW/qV =0.3912×20900/300=27.2502m3 </p><p> 1.爐膛周界面積計算</p><p><b> (1)前墻面積Fq</b></p><p> 光管面積:Fq1=2.
64、0×3.4=6.8㎡</p><p> 覆蓋耐火磚面積:Fq2=2.0×(1.5+0.5)=4㎡</p><p> 前墻總面積:Fq= Fq1+Fq2=10.8㎡</p><p><b> (2)后墻面積Fh</b></p><p> 光管面積:Fh1=2.0×(3.6-1.3+1.
65、7)=8.0㎡</p><p> 覆蓋耐火磚面積:Fh2=2.0×3.4=6.8㎡</p><p> 后墻面積Fh3=0.5×2.0=1.0㎡</p><p> 后墻總面積:FH=FH1+FH2+FH3 =15.80㎡</p><p> (3)左側(cè)墻面積Fzc</p><p> Fzc1=
66、(3.4+3.6)×2.05/2=7.175㎡</p><p> Fzc2=(0.5+1.7)×1.3/2=1.43</p><p> Fzc3=(1.7+0.4+1.15+1.3)×0.95/2=2.1613㎡</p><p> Fzc4=1.1×1.3/2=0.715㎡</p><p> F
67、zc5=(0.5+1.15)×2.9/2=2.3925㎡</p><p> 左側(cè)墻總面積:=13.8738㎡</p><p> (4)右側(cè)墻面積Fyc</p><p> 右側(cè)墻面積:Fyc= Fzc=13.8738㎡</p><p><b> (5)頂棚面積Fd</b></p><p
68、> 頂棚面積 : Fd=2.0×2.174=4.348㎡</p><p> (6)出口窗面積Fch</p><p> 出口窗面積:Fch=1.3×2.0=2.6㎡</p><p> (7)爐排面積R=2.0×5.5=11㎡ </p><p> 周界面積: =72.2955㎡</p>
69、<p> 圖3-1 爐膛結(jié)構(gòu)簡圖</p><p> 2.爐膛容積計算Vl</p><p> 爐膛容積Vl=S×Fzc=2.0×13.8738=27.7475m3</p><p> 3.輻射受熱面的計算</p><p> (1)前墻輻射受熱面積Hq</p><p> 光管:s/
70、d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735</p><p> Hq1=xFq1=0.735×6.8=4.998㎡</p><p> 耐火磚:Hq2=0.15×Fq2=0.15×4=0.6㎡</p><p> 前墻總輻射受熱面積:Hq= Hq1+Hq2=5.598㎡</p><p> (2)
71、后墻輻射受熱面積Hh</p><p> 光管: s/d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735</p><p> HH1=XFh1=0.735×8=5.88㎡</p><p> 耐火磚:Hh2=0.15×Fh2=0.15×6.8=1.02㎡</p><p> 后墻總輻射受熱面積: =6.9
72、㎡</p><p> (3)左側(cè)墻輻射受熱面積Hzc</p><p> 左側(cè)墻光管:s/d=110/51=2.16,e/d=0.5,x=0.79</p><p> Hzc1=xFzc1=0.79×7.175+0.79×(2.05+1.2)×1/2=6.952㎡ </p><p> 覆蓋耐火磚:Hzc2=0
73、.15×[1.43+2.1613+0.715+2.3925-(2.05+1.2)×1/2]=0.7611㎡</p><p> 左側(cè)墻輻射受熱面積:Hzc=Hzc1+ Hzc2=7.7131㎡</p><p> (4)右側(cè)墻輻射受熱面積Hyc</p><p> 右側(cè)墻輻射受熱面積:Hyc=Hzc=7.7131㎡</p><
74、p> (5)頂棚輻射受熱面積Hd</p><p> s/d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735</p><p> Hd=xFd1=0.735×4.348=3.1958㎡</p><p> (6)出口窗輻射受熱面積Hch</p><p> s/d=125/51=2.45,由曲線5得: x=0.405
75、</p><p> 出口窗輻射受熱面積:Hch=0.405×2.6=1.053㎡</p><p><b> 總輻射受熱面積Hf</b></p><p><b> =32.1729㎡</b></p><p> 4.有效輻射層厚度S </p><p><b
76、> =1.3817m</b></p><p><b> 5.膛水冷度x</b></p><p><b> =0.5249</b></p><p> 6.火床與爐墻面積比ρ</p><p><b> =0.1795</b></p><
77、;p><b> 爐膛傳熱計算 </b></p><p> 爐膛傳熱計算見表3-5</p><p> 表3-5 爐膛傳熱計算</p><p> 與假設(shè)爐膛出口煙氣溫度相差-15.8224℃,小與±100℃,因此不用重新計算。</p><p><b> 燃盡室計算</b><
78、;/p><p><b> 燃盡室結(jié)構(gòu)計算</b></p><p><b> 1周界面積計算</b></p><p><b> (1)前墻面積Fq</b></p><p> 光管面積:Fq1=2.0×2.35=4.7㎡</p><p> 入
79、口窗:Fq2=2.0×1.3 =2.6㎡</p><p> 前墻總面積:Fq=Fq1+Fq2=7.3㎡</p><p><b> (2)后墻面積Fh</b></p><p> 覆蓋耐火磚面積:Fh1=2.0×2.2=4.4㎡</p><p> 出口窗:Fh2=1.2×2.0=2.4㎡
80、</p><p> 后墻總面積:Fh= Fh1+Fh2=6.8㎡</p><p> (3)左側(cè)墻面積Fzc</p><p> 左側(cè)墻面積:Fzc=(2.35+3.4)×1/2=2.875㎡</p><p> (4)右側(cè)墻面積Fyc</p><p> 右側(cè)墻面積:Fyc= Fzc=2.875㎡<
81、;/p><p> (5)頂棚光管面積Fd</p><p> 頂棚光管面積:Fd=1.2×2.0=2.4㎡</p><p> (6)底面積:Fd1=1.075×2.0=2.15㎡</p><p> 燃盡室周界面積: 24.4㎡</p><p><b> 2.燃盡室容積:</b&g
82、t;</p><p> Vrj=2.0×Fzc=5.75m3</p><p> 3.燃盡室輻射受熱面積</p><p> (1)前墻輻射受熱面積Hq</p><p> 前墻光管面積:Hq1=0.735×Fq1=0.735×4.7=3.4545㎡</p><p> 入口窗:s/d=
83、120/51=2.35 按曲線5 x=0.52</p><p> Hq2=0.52×Fq2=0.52×2.6=1.352㎡</p><p> 前墻輻射受熱面積:Hq= Hq1 + Hq2 =4.8065</p><p> (2)后墻輻射受熱面積Hh</p><p> 后墻耐火磚面積:Hh1=0.15×
84、Fh1=0.15×4.4=0.66㎡</p><p><b> 出口窗:x=1</b></p><p> Hh2=1×Fh2=1×2.4=2.4㎡</p><p> 后墻輻射受熱面積:Hh = Hh1 + Hh2=3.06</p><p> (3)頂棚輻射受熱面積Hd </p&
85、gt;<p> s/d=125/51=2.45 e/d=0.5 x=0.735</p><p> Hd=0.735×Fd=0.735×2.4=1.764㎡</p><p> (4)底部面積:Hdi=0.15×Fd1=0.15×2.15=0.3225</p><p> (5)燃盡室輻射受熱面積Hrj&
86、lt;/p><p> + Hdi =10.8155㎡</p><p> (6)有效輻射層厚度S</p><p><b> =0.8484m</b></p><p> (7)燃盡室水冷度x</p><p><b> =0.4433</b></p><p
87、><b> 燃盡室傳熱計算</b></p><p> 燃盡室傳熱計算見表3-6 </p><p> 表3-6 燃盡室傳熱計算</p><p> 與假設(shè)燃盡室出口溫度相差-25.0202℃,小于±100℃,不必重新計算。</p><p><b>
88、鍋爐管束計算</b></p><p><b> 結(jié)構(gòu)特性計算</b></p><p> 橫向:=18根 =100/51=1.96</p><p> 縱向:=16根 =125/51=2.45</p><p> 上鍋筒直徑:D=1100mm</p><p> 下鍋筒
89、直徑:d=900mm</p><p> 兩鍋筒間距:L=4250mm</p><p> 最內(nèi)側(cè)排間距:600mm</p><p> 每排管角度差:α=9。</p><p><b> 1. 管子的長度</b></p><p> l=(3.2651+3.3157+3.4028+3.5287+
90、3.6969+3.9126+4.1828+4.5174) ×2=59.6439m</p><p><b> 2. 受熱面積H</b></p><p> =3.145926×0.051×59.6439×18=172.012㎡</p><p> 3. 煙道截面積Fpj</p><
91、;p> =0.9597×(2.0-18×0.051)=1.0384㎡</p><p> =0.7786×2.0-18×8×3.1415926×0.0512=1.263㎡</p><p> =0.9455×(2.0-18×0.051)=1.023㎡</p><p> =0.7
92、×2-18×8×3.1415926×0.0512/4=1.1058㎡</p><p> =0.8061×(2-18×0.051)=0.8722㎡</p><p> =0.8724×(2-18×0.051)=0.9439㎡</p><p> =/6=1.0411㎡</p>
93、<p> 4.有效輻射層厚度S</p><p> 有效輻射層厚度=0.2507m</p><p> 圖3-2 鍋爐管束簡圖</p><p> 鍋爐管束傳熱計算 </p><p> 鍋爐管束傳熱計算見表3-7</p><p> 表3-7
94、 鍋爐管束傳熱計算</p><p> ∣△Q∣=0.2803%<0.5%,設(shè)計合格。</p><p><b> 省煤器計算</b></p><p> 圖3-3 省煤器簡圖</p><p> 省煤器幾何特性計算 </p><p> 省煤器幾何特性計算見表3-8
95、</p><p> 表3-8 省煤器幾何特性計算</p><p> 省煤器傳熱計算 </p><p> 省煤器傳熱計算見表3-9</p><p> 表3-9 省煤器傳熱計算</p><p><b> 空氣預(yù)熱器計算 </b>
96、</p><p><b> 空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)計算</b></p><p><b> 外徑:=40㎜</b></p><p><b> 厚度:=1.5mm</b></p><p> 橫向節(jié)距:=0.06</p><p> 縱向節(jié)距:=0.04<
97、;/p><p><b> 管子長度:=2.6</b></p><p><b> 橫向管子數(shù):=26</b></p><p><b> 縱向管子數(shù):=16</b></p><p> 受熱面積:=130.8209㎡</p><p> 空氣流通面積:=L
98、/2(a-dn)=0.7150㎡</p><p> 煙氣流通面積:=0.4473㎡</p><p> 橫向相對節(jié)距:=1.5</p><p> 縱向相對節(jié)距:=1.0</p><p><b> 空氣預(yù)熱器傳熱計算</b></p><p> 空氣預(yù)熱器傳熱計算見表3-10</p>
99、;<p> 表3-10 空氣預(yù)熱器傳熱計算</p><p> 誤差滿足計算要求,故不再重算。</p><p> 熱力計算的誤差校核 </p><p> 表3-11 熱力計算誤差校核表</p><p> 熱力計算結(jié)果匯總表 </p&
100、gt;<p> 表3-12 熱力計算結(jié)果匯總表</p><p><b> 強度計算</b></p><p><b> 上鍋筒強度設(shè)計</b></p><p> 圖4-1 上鍋筒孔簡圖</p><p> 表4-1 上鍋筒強度計算</p><p> 結(jié)論
101、: d<[d]=174.97 β=1.025<1.2 S=16> Smin=13.64 所以強度合格</p><p> 上鍋筒有孔封頭的強度設(shè)計 </p><p> 表4-2 上鍋筒有孔封頭強度計算</p><p> 結(jié)論: hh/Dn=0.25>0.2 SL/Dn=0.0078<0.1 d
102、/Dn=0.333<0.6 Psw=2.12> Ps=1.63所以強度合格。</p><p><b> 下鍋筒強度設(shè)計</b></p><p> 圖 4-2 下鍋筒孔簡圖 </p><p> 表4-3 下鍋筒強度計算</p><p> 結(jié)論: d<[d]=143.
103、36 β=1.03<1.02 S=12> Smin=11.41 所以強度合格。</p><p> 下鍋筒封頭開孔計算 </p><p> 表4-4 下鍋筒封頭開孔計算</p><p> 結(jié)論: hh/Dn=0.25>0.2 SL/Dn=0.00867<0.1 d/Dn=0.4<
104、;0.6 Psw=1.96> Ps=1.61 所以強度合格。</p><p> 后集箱開孔計算 </p><p> 表4-5 后集箱開孔計算</p><p> 結(jié)論: β=1.07<1.5 φs=0.169<0.4 S=6>Smin=2.29 d<[d]=69.76 所以強度合
105、格。</p><p> 因為前后集箱及左右集箱的型號和受情況相同,后集箱的壓力最大,其符合強度要求,故其它集箱強度也符合要求。</p><p> 安全閥排放能力計算 </p><p> 安全閥排放能力計算見表4-6</p><p> 表4-6 安全閥排放能力計算</p>&l
106、t;p> 結(jié)論: E=13388.27>20000 所以強度合格。</p><p><b> 煙風(fēng)阻力計算</b></p><p><b> 煙道阻力計算</b></p><p><b> 1.爐膛真空度:</b></p><p> 根據(jù)平衡通風(fēng)情況給出的
107、爐膛出口負壓取值范圍為20-30Pa,在此取爐膛真空度Δhl=25Pa。</p><p><b> 2.燃盡室真空度:</b></p><p> 取Δhrj=0Pa。</p><p> 故總的爐膛出口負壓(包括燃盡室)為=25Pa。</p><p> 3.鍋爐管束阻力計算 </p><p&g
108、t; 表5-1 煙道阻力計算</p><p> 4.省煤器的煙道煙風(fēng)阻力 </p><p> 表5-2 省煤器的煙道煙風(fēng)阻力計算</p><p> 5. 空氣預(yù)熱器阻力計算</p><p> 表5-3 空氣預(yù)熱器阻力計算 </p><p> 5
109、.除塵器總阻力計算</p><p> 容量為20t/h的SHL20-1.5-AII鍋爐必須加裝旋風(fēng)除塵器,一般采用旋風(fēng)除塵器,這里預(yù)估計煙氣流經(jīng)此類除塵器的阻力hch=800Pa。</p><p> 6.空氣預(yù)熱器至煙囪之間的連接煙道的阻力</p><p> 假定為hy=200Pa。</p><p> 7.煙囪阻力計算
110、 </p><p> 表5-4 煙囪阻力計算</p><p> 8.煙道(包括煙囪)自生通風(fēng)力計算 </p><p> 表5-5 煙道(包括煙囪)自生通風(fēng)力計算</p><p> 9.鍋爐煙道系統(tǒng)總壓降
111、 </p><p> 表5-6 鍋爐煙道系統(tǒng)總壓降計算</p><p><b> 風(fēng)道阻力計算</b></p><p> 1.進口冷風(fēng)道阻力:</p><p> 按實際設(shè)計經(jīng)驗,取進口冷風(fēng)道阻力Δhl=200Pa。</p><p><b>
112、; 2.熱風(fēng)道阻力:</b></p><p> 按實際設(shè)計經(jīng)驗,取進口冷風(fēng)道阻力Δhl=100Pa。</p><p> 3.爐排下必須具備的風(fēng)壓:</p><p> 這個風(fēng)壓是用來克服爐排和其上燃料層的阻力,按實際設(shè)計經(jīng)驗,取阻力Δhl=800Pa。</p><p> 4.風(fēng)道系統(tǒng)總的阻力</p><
113、p> =200+100+800</p><p><b> =1100 Pa</b></p><p> 送風(fēng)機的選擇 </p><p> 表5-7 送風(fēng)機計算</p><p> 引風(fēng)機的選擇
114、 </p><p> 表5-8 引風(fēng)機計算</p><p> 千萬不要刪除行尾的分節(jié)符,此行不會被打印?!敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。</p><p><b> 結(jié)論</b></p><p> 本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)給定的參數(shù)和技術(shù)要求,自行設(shè)計一臺工業(yè)鍋爐,在整個鍋爐結(jié)構(gòu)的設(shè)計
115、過程中,本著簡單可靠、減低技術(shù)成本的原則。本次設(shè)計的主要部分為傳熱計算,根據(jù)所給出的設(shè)計數(shù)據(jù),如額定蒸發(fā)量、額定蒸汽壓力和煤種等,進行資料的查閱和進一步的計算校核。設(shè)計的第二部分為上下鍋筒及封頭等的強度校核計算,主要應(yīng)用強度公式完成。第三部分為煙風(fēng)阻力計算,通過第一部分的計算結(jié)果進行引風(fēng)機和送風(fēng)機的選擇。最后,根據(jù)這三部分的計算進行圖形的繪制,完成了本次設(shè)計的要求。</p><p> 通過本次設(shè)計,我更加全面和
116、系統(tǒng)地了解工業(yè)鍋爐的設(shè)計,也是把四年來所學(xué)的有關(guān)的理論知識和實際設(shè)計實踐結(jié)合起來,同時也提高了自己分析問題及解決問題的能力,這些都為以后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實的基礎(chǔ)。同時,由于本人知識水平及知識結(jié)構(gòu)方面的有限,在設(shè)計過程中肯定有些問題沒有考慮到或是考慮不周全,也可能存在很多錯誤,有待于以后的提高和改善??傊?,通過這次畢業(yè)設(shè)計,提高了自己的學(xué)習(xí)和設(shè)計能力,也更加豐富和完善了我的專業(yè)知識體系。 </p><p>&l
117、t;b> 致謝</b></p><p> 幾個月的畢業(yè)設(shè)計在老師的幫助和自己的努力之下已經(jīng)全部完成。畢業(yè)設(shè)計是我對大學(xué)四年所學(xué)知識的一次全面回顧,讓我在離開學(xué)校之前有個理由再一一梳理那些學(xué)過的或有趣或枯燥的東西,讓它們在我的腦海中留下深刻的印象。</p><p> 經(jīng)過大學(xué)四年的學(xué)習(xí),我對鍋爐方面的理論知識已有基本了解,同時也初步掌握了一些實踐操作經(jīng)驗。尤其是在這次
118、畢業(yè)設(shè)計中,我很好的將課堂上的理論與設(shè)計中的實踐結(jié)合起來,為今后的工作與學(xué)習(xí)打下了一個堅實的基礎(chǔ),相信在不久的將來這些所學(xué)將得到印證。</p><p> 這次畢業(yè)設(shè)計能夠順利地完成,與指導(dǎo)老師xx老師的不倦指導(dǎo)是分不開的,也得益于熱能教研室其他老師和同學(xué)們的關(guān)心和幫助。在此,我由衷地表示最真誠的感謝和最崇高的敬意。</p><p> 鑒于自己在工業(yè)鍋爐設(shè)計方面的知識有限,在課題中難免存
119、在一些理論與實際不相聯(lián)系,又或者由于思考得不夠周密而存在的錯誤,懇請各位老師多多指教,學(xué)生俯首甘聽教誨。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> 1 趙明泉.鍋爐結(jié)構(gòu)與設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 1991 </p><p> 2 陳學(xué)俊,陳聽寬.鍋爐原理.機械工業(yè)出版社,1990</p><
120、;p> 3 龐麗君,孫恩召.鍋爐燃燒技術(shù)與設(shè)備.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1991</p><p> 4 張永照,陳聽寬,黃祥新.工業(yè)鍋爐.機械工業(yè)出版社,1982:65~96 </p><p> 5 李之光,王銑慶.鍋爐受壓元件強度分析與設(shè)計.機械工業(yè)出版社,</p><p> 1990:21~67</p><p> 6
121、 高才蘋.新型供熱鍋爐手冊上海.上海交通大學(xué)出版社,2002:152~201</p><p> 7 楊世銘.傳熱學(xué).高等教育出版社,1987:87~133</p><p> 8 上海工業(yè)鍋爐研究所.工業(yè)鍋爐技術(shù)手冊,1981:35~89</p><p> 9 蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程.機械工業(yè)出版社,1996:78~122</p><
122、;p> 10 張松濤.工程燃燒學(xué).上海交通大學(xué)出版社,1988:67~134</p><p> 11 馬同澤,候增祺.熱管.科學(xué)出版社,1983:1~53</p><p> 12 劉興家.節(jié)能與環(huán)保.哈爾濱工程大學(xué)出版社,2001:105~128</p><p> 13(美)辛格,嚴(yán)金綏,顧景賢.鍋爐與燃燒.機械工業(yè)出版社,1989:105~220&l
123、t;/p><p> 14 Mathiesen M M.Journal of Heat Transfer.Journal of the Institute of Eneergy,2004:33~89 </p><p> 15 S.T.JOHNSON.SERVICE MANUAL CONTRACT.Hemisphere Publishing Corp,1995:55~135</p>
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