DZW101.25M鍋爐設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、dzw10-1.25-m鍋爐設(shè)計(jì)摘要我國(guó)廢木材資源比較豐富，特別是近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及對(duì)外開放，日本和東南亞地區(qū)的一些木材加工企業(yè)進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)木材加工業(yè)的發(fā)展，許多以木材為加工原料的企業(yè)常常產(chǎn)生大量的木材廢料，諸如鋸末粉屑、碎木片等。原來(lái)廢棄木材主要作為炊事燃料，熱效率一般低于30% ，只有極少部分利用層燃燃燒方式加以利用，但燃燒效率仍偏低，因此造成廢木材資源的極大浪費(fèi)。目前國(guó)內(nèi)部分鍋爐制造廠家生產(chǎn)的鍋爐，在燃燒廢木材(尤其是含細(xì)末較多的廢木材)時(shí)，主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題：(1)燃燒效率低；(2)水份高時(shí)，運(yùn)行不穩(wěn)定。主要是由于燃料中水分和揮發(fā)分較高，影響著火和燃盡。因此在考慮燃料

2、特性的基礎(chǔ)上選用往復(fù)爐排爐燃燒，優(yōu)化一次風(fēng)二次風(fēng)配置及爐拱設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出10t/h 燃用木屑蒸汽鍋爐。本設(shè)計(jì)采用單鍋筒縱置式往復(fù)爐排爐型。采用低而長(zhǎng)的后拱和高而長(zhǎng)的前拱，保證著火區(qū)的輻射熱和煙氣回流。大塊料由料斗送入，細(xì)屑由送料風(fēng)于送入，優(yōu)化燃燒。關(guān)鍵詞：往復(fù)爐排爐；單鍋筒；生物燃料；木屑the design of dzw10-1.25-m boilerabstractchina is rich waste timber resources, especially in recent years, as chinas economic development and opening up, ja

3、pan and southeast asia some of the wood processing enterprises to enter chinas market and the development of domestic wood processing industry, and many wood-processing enterprises of raw materialsoften produce large amounts of wood waste such as sawdust fen xie, wood chips and so on.the original wa

4、ste timber mainly as cooking fuel, thermal efficiency is usually less than 30%, only a very small part of the use of layers to use fuel combustion, but combustion efficiency is still low, thus causing great waste of timber resources waste.currently part of the boiler manufacturers produce boilers, b

5、urning waste wood (especially with more go-waste wood), the principal of the following two questions: (1) combustion efficiency is low; (2) water is high,run instability.mainly due to the moisture and volatile fuel higher impact on fire and burn.therefore, in considering the use of fuel properties o

6、n the basis of reciprocating grate furnace combustion, secondary air allocation optimization of a wind and the furnace arch design, design a 10t / h steam boiler burning wood chips.the design of single drum longitudinal reciprocating grate furnace.after a long low and high arches and long before the

7、 arch, to ensure fire zone radiant heat and smoke back.material from the hopper into the large, fine dust from the feed air to send, optimize combustion.key words:reciprocating grate;one transverse drums;biofuel;wood目錄摘要iabstractii第1章 緒論11.1 課題背景11.2 課題研究的意和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題1第2章 方案論證32.1 設(shè)計(jì)任務(wù)32.

8、1.1 鍋爐規(guī)范32.1.2 設(shè)計(jì)燃料32.2 設(shè)計(jì)構(gòu)想42.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)52.4 本章小結(jié)6第3章 熱力計(jì)算73.1 輔助計(jì)算73.1.1 空氣平衡73.1.2 空氣和煙氣量73.1.3 煙氣特性83.1.4 鍋爐熱平衡。103.2 爐膛的尺寸設(shè)計(jì)及傳熱計(jì)算113.2.1 爐膛結(jié)構(gòu)特性計(jì)算113.2.2 爐膛傳熱計(jì)算143.3 鍋爐管束傳熱計(jì)算163.3.1 鍋爐管束結(jié)構(gòu)特性計(jì)算163.3.2 鍋爐管束傳熱計(jì)算173.4 煙管管束傳熱計(jì)算193.4.1 煙管結(jié)構(gòu)特性計(jì)算193.4.2 煙管熱平衡203.5 空氣預(yù)熱器傳熱計(jì)算223.6 誤差校核253.7 本章小結(jié)26第4章 強(qiáng)度計(jì)算274.

9、1 鍋殼筒體厚度計(jì)算274.2 煙管區(qū)平板厚度計(jì)算284.3 凸型部分厚度計(jì)算284.4 上集箱厚度計(jì)算294.5 下集箱厚度計(jì)算304.6 人孔蓋厚度計(jì)算304.7 煙管厚度計(jì)算314.8 鍋殼筒體上人孔的加強(qiáng)計(jì)算314.9 安全閥校核計(jì)算324.10 本章小結(jié)32第5章 煙風(fēng)阻力計(jì)算335.1 爐膛負(fù)壓335.2 八字煙道阻力335.3 煙管阻力計(jì)算335.4 煙囪阻力計(jì)算345.5 煙氣通道總壓降355.6 煙道自生通風(fēng)力355.7 風(fēng)道阻力355.8 鍋爐送、引風(fēng)機(jī)的選擇365.8.1 送風(fēng)機(jī)的計(jì)算365.8.2 引風(fēng)機(jī)的計(jì)算365.8.3 送、引風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)的功率375.8.4 風(fēng)機(jī)

10、選擇385.9 本章小結(jié)38結(jié)論39致謝40參考文獻(xiàn)41附錄a英文原文42附錄b中文原文48千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“abstract”這一行后加一空行第1章 緒論1.1 課題背景在人類歷史上相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間之內(nèi)，木柴燃燒都是供熱的主要方式。直到20世紀(jì)50年代，石油開始普及并在很大程度上代替木柴成為供熱的主要來(lái)源。沒(méi)過(guò)多久，這種狀況就開始發(fā)生變化。20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)使這種對(duì)石油的狂熱開始降溫。從那時(shí)開始人們對(duì)于石油燃燒的興趣隨著石油價(jià)格的上漲及環(huán)境問(wèn)題的加劇而一路下降。清潔的可再生能源將成為21世紀(jì)保

11、證經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的能源利用方向。生物燃料（例如木柴）重新開始受到關(guān)注?；剂险谥鸩奖簧锶剂纤?，以減少導(dǎo)致溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)锥趸嫉呐欧拧?.2 課題研究的意和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀大氣中的二氧化碳（co2）濃度在以每年0.5%的速度增加，世界范圍內(nèi)控制溫室氣體（co2）的排放量已越來(lái)越受到重視。燃料燃燒過(guò)程是產(chǎn)生二氧化碳的主要來(lái)源，而燃燒生物質(zhì)燃料（森林、農(nóng)業(yè)的副產(chǎn)品）產(chǎn)生的二氧化碳被植物所吸收利用，合成新的生物燃料，因此有二氧化碳零排放的美稱。在加上每年都有大量的森林、農(nóng)業(yè)的副產(chǎn)品（秸稈、樹枝等）被白白地?zé)?，浪費(fèi)了大量的資源。研制高效的燃生物質(zhì)燃料鍋爐，不僅是發(fā)展一種新的鍋爐產(chǎn)品，而且

12、對(duì)于節(jié)約能源，保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境，減少溫室氣體的排放也有著重要的意義。1.3 發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題目前世界上發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)廢棄木材的利用仍然以燃燒為主，以美國(guó)為例主要用由德國(guó)引進(jìn)的鏈條爐排鍋爐為主，以采伐業(yè)的枝椏、不能成材的樹木、造紙和木材加工廠的廢棄物為主要燃料，用來(lái)產(chǎn)生蒸汽或發(fā)電。目前約1000 家以木材為燃料的電廠投入運(yùn)行，裝機(jī)容量達(dá)650omw。美國(guó)在2000 年以前生物質(zhì)能(廢木材、木屑、稻谷殼和甘蔗渣等可燃生物燃料)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)12000mw。80 年代末期，90 年代初美國(guó)利用流化床燃燒技術(shù)開發(fā)大型燃廢木料循環(huán)流化床發(fā)電鍋爐。例如，由美國(guó)ce 公司利用魯奇技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的兩臺(tái)循環(huán)流化床

13、鍋爐，分別安裝于fresno 和rocklin，出力為l00t/h，蒸汽壓力為8.7mpa，過(guò)熱蒸汽溫度515，熱功率78mw 的機(jī)組分別于l988年、l989年投運(yùn)，另外兩臺(tái)熱功率為71mw的循環(huán)流化床燃廢木料鍋爐裝在mecca，于1992年投運(yùn)。瑞典也是以樹枝、樹葉、森林廢棄物、樹皮、鋸木屑等作為大型流化床鍋爐的燃料加以利用的。盡管這些燃料的含水率有時(shí)高達(dá)50%60%，但鍋爐的熱效率仍可達(dá)到80%。在1999年時(shí)，丹麥政府為降低大氣中co2含量而發(fā)出號(hào)召,號(hào)召丹麥的各熱電廠到2000 年要利用120萬(wàn)t秸稈和20萬(wàn)t木屑作為電廠的燃料。丹麥各電力組織為此進(jìn)行了規(guī)劃,篩選了一批研究項(xiàng)目,并重

14、點(diǎn)對(duì)下述項(xiàng)目進(jìn)行了研究:煤粉鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐中的混合燃料的燃燒,即煤、秸稈和木屑等的混合燃燒;燃燒秸稈和木屑的鍋爐與大型燃煤鍋爐并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電供熱的研究。部分國(guó)家使用成型技術(shù)將廢棄木材加 工成成型顆粒作為燃料，取得了很好的效果。瑞典20家企業(yè)每年制造將近100萬(wàn)噸成型木材顆粒，一定程度上緩解了能源緊張的狀況。我國(guó)廢木材資源比較豐富，特別是近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及對(duì)外開放，日本和東南亞地區(qū)的一些木材加工企業(yè)進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)木材加工業(yè)的發(fā)展，許多以木材為加工原料的企業(yè)常常產(chǎn)生大量的木材廢料，諸如鋸末粉屑、碎木片等。原來(lái)廢棄木材主要作為炊事燃料，熱效率一般低于30% ，只有極少部分利用層燃燃

15、燒方式加以利用，但燃燒效率仍偏低，因此造成廢木材資源的極大浪費(fèi)。燃燒木材產(chǎn)生熱能有許多優(yōu)點(diǎn)：(1)安全、清潔。由于廢木材富含碳水化合物，含硫量很少甚至沒(méi)有，含氮量也不高，所以燃燒后硫的氧化物(sox)和氮氧化物(nox)排放量很低，從而減少酸雨對(duì)農(nóng)作物的侵蝕和nox 對(duì)大氣的污染 (2)低灰份?？勺畲笙薅鹊亟档团呕壹坝纱嗽斐傻膱?chǎng)地占用和對(duì)地下水的污染；(3)可再生。目前國(guó)內(nèi)部分鍋爐制造廠家生產(chǎn)的一般層燃爐或改造爐，在燃燒廢木材尤其是含細(xì)末較多的廢木材)時(shí)，主要存在以下兩個(gè)問(wèn)題：(1)燃燒效率低；(2)水份高時(shí)，運(yùn)行不穩(wěn)定。其主要原因是：爐排上燃料分布不均勻，空氣分布就不均勻，由于木材揮發(fā)份很高

16、，在燃燒的開始階段，揮發(fā)份大量析出時(shí)，需要大量空氣用于燃燒，如這時(shí)空氣不足，會(huì)造成氣體不完全燃燒損失急劇增加，從而降低燃燒效率。另外，當(dāng)木材含水率很高時(shí)，水份蒸發(fā)需要大量熱量，濕木材在床層表面很難著火或著火推遲，不能及時(shí)燃盡，使燃燒不穩(wěn)，固體不完全燃燒損失增加，也導(dǎo)致燃燒效率降低。第2章 方案論證2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)2.1.1 鍋爐規(guī)范鍋爐規(guī)范見(jiàn)表2-1。表2-1 鍋爐規(guī)范鍋爐型號(hào)dzw10-1.25-m額定蒸發(fā)量10t/h給水溫度20工作壓力1.25mpa給水壓力1.6mpa排煙溫度165冷空氣溫度302.1.2 設(shè)計(jì)燃料設(shè)計(jì)燃料見(jiàn)表2-2。表2-2 設(shè)計(jì)燃料序號(hào)名稱符 號(hào)單 位數(shù) 值1收到基碳

17、量car%35.242收到基氫量har%4.393收到基氧量oar%34.074收到基氮量nar%0.45收到基硫量sar%06收到基水份mar%25.097收到基灰份aar%0.818干燥無(wú)灰基揮發(fā)分vdaf%81.969收到基低位發(fā)熱值qnet，arkj/kg12665.22.2 設(shè)計(jì)構(gòu)想比較各種形式鍋爐優(yōu)缺點(diǎn)。（1）單鍋筒縱置式鍋爐最常使用的一種單鍋筒縱置式鍋爐是“a”字型鍋爐。鍋筒位于爐膛的中央上部，沿鍋爐（爐排）的縱向中心線布置，下面左右兩側(cè)各有一個(gè)縱置大直徑集箱，左右兩組對(duì)流管束在上部與鍋筒相連，下部則分別與左右兩側(cè)集箱相連。這種鍋爐本體的型式最適用于煙氣作二回程流動(dòng)，故常用于拋煤

18、機(jī)倒轉(zhuǎn)鏈條爐排的燃燒，但也可采用其他燃燒裝置。煙氣在爐膛在自后向前流動(dòng)，流至前墻附近時(shí)，分左右兩股經(jīng)兩側(cè)的狹長(zhǎng)煙窗進(jìn)入對(duì)流管束，然后由前向后流動(dòng)，橫向沖刷管束。蒸汽過(guò)熱器布置在右側(cè)前半部對(duì)流管束煙道中，成為第二回程對(duì)流受熱面的一部分。煙氣流至鍋爐后部后，左右兩股分別向上，匯合于鍋爐頂部，然后轉(zhuǎn)彎向下，依次流過(guò)鑄鐵省煤器和空氣預(yù)熱器，經(jīng)除塵器后由引風(fēng)機(jī)抽出排入煙囪。型鍋爐的突出優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)稱，容易制成快裝，金屬耗量小。其缺點(diǎn)是鍋爐管束布置受結(jié)構(gòu)限制，其制造和維修也較麻煩。（2）單鍋筒橫置式鍋爐這種單筒鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于其鍋爐管束不是直接由上部鍋筒和下部大直徑集箱連成，而是采用組合式。即先

19、在較小直徑的上，下兩集箱之間安裝上數(shù)排管子構(gòu)成一個(gè)組件，然后將若干組件的上集箱沿鍋筒長(zhǎng)度與鍋筒垂直連接，各組件的下集箱則通過(guò)連接管與一個(gè)在鍋筒下方、并與之平行的匯合集箱垂直地相連，匯合信木箱則通過(guò)若干下降管與鍋筒相連。鍋爐采用鏈條爐排及組合長(zhǎng)后拱，燃用劣質(zhì)煙煤。這種鍋爐金屬耗量較小，但占面積較大，且鍋爐管束水循環(huán)阻力大，清洗不便，因而對(duì)水質(zhì)要求高。（3）雙鍋筒縱置式鍋爐在這種鍋爐中，上下平行布置的兩個(gè)鍋筒之間裝置著鍋爐管束。兩個(gè)鍋筒的縱向中心線與鍋爐的縱向中心線相平行。根據(jù)鍋爐管束相對(duì)于爐膛的布置位置的不同，雙鍋筒縱置式鍋爐又可以分為鍋爐管束旁置，即所謂“d”字形鍋爐；和鍋爐管束后置，即所“o

20、”字形鍋爐。鍋爐的燃燒設(shè)備多采用拋煤機(jī)手搖爐排，鏈條爐排或振動(dòng)爐排，近年來(lái)廣泛用于沸騰爐。這種鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為煙氣橫向沖刷管束，傳熱好，緊湊，對(duì)稱，宜用于整裝或迭裝。（4）雙鍋筒橫置式鍋爐雙鍋筒橫式鍋爐在較大的工業(yè)鍋爐中使用最廣。上下鍋筒及其間的管束被橫向懸置在爐膛之后。燃燒所生成的煙氣從爐膛后部上方煙窗流出，經(jīng)凝渣管后進(jìn)入管束中的過(guò)熱器煙道。然后向下，從管束下部，對(duì)管束作前后三次曲折向上沖刷繞行。再?gòu)纳喜砍隹诖跋蚝罅髦廖膊繜煹?，依次流過(guò)省煤器和空氣預(yù)熱器后排出鍋爐。這種鍋爐已具有中，大型鍋爐的特點(diǎn)：燃燒設(shè)備機(jī)械化程度高，受熱面積高效齊全，鍋爐效率高；但鍋爐整體性差，構(gòu)架和爐墻復(fù)雜。金屬耗量較

21、大。由于本題中鍋爐容量不大，燃料熱值低，燃燒風(fēng)量大，如果爐型較小則風(fēng)速較大，易磨損且對(duì)輔機(jī)要求較高，且考慮到效率及連續(xù)運(yùn)行能力，選擇結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)稱，容易制成快裝，金屬耗量小的單鍋筒縱置式爐是較為合適的。鏈條爐和往復(fù)爐排爐機(jī)械化程度都比較高。鏈條爐日常應(yīng)用較多，燃燒效率高，污染小，但存在著火困難，無(wú)自動(dòng)撥火的缺點(diǎn)。往復(fù)爐排結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，金屬耗量小，消煙除塵好，可認(rèn)為是雙面著火（只有開始部分單面著火，其余雙面著火），自身?yè)芑鹦阅芎?，但爐排片頭部易燒壞，漏風(fēng)漏煤量大。流化床燃燒對(duì)于燃料適應(yīng)性好，但對(duì)于燃料顆粒有要求，且自身耗電嚴(yán)重。綜合考慮各種爐型的優(yōu)缺點(diǎn)，又考慮到本題中燃料揮發(fā)分高，水分高，熱值低，且

22、顆粒不均勻的特點(diǎn)，選用往復(fù)爐排爐型是較為合適的。2.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)鍋爐由鍋爐本體和往復(fù)爐排兩部分組成，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、制造安裝周期短、成本低等優(yōu)點(diǎn)。爐拱采用了較高前拱和低長(zhǎng)后拱配合的形式，前拱傾斜角約50，前拱對(duì)爐排的覆蓋率為25 % ，后拱傾斜角約為30，后拱對(duì)爐排的覆蓋率為60 % ，后拱出口處煙氣流速約為8m/s，前后拱喉口處煙氣流速約為7m/s，具體的結(jié)構(gòu)和尺寸參見(jiàn)第三章熱力計(jì)算3.4節(jié)。該爐拱有以下作用：1. 較高的爐拱覆蓋率降低了燃燒空間的水冷度，燃燒幾乎處于絕熱狀態(tài)，使得燃燒得到了強(qiáng)化。2. 前拱選擇適當(dāng)?shù)膬A角，有利于火焰的充滿，使得前拱的輻射和火焰的輻射都達(dá)到了最佳效果。3

23、. 較低的后拱尾部減少了后部冷風(fēng)的漏入，降低了爐膛對(duì)除渣坑的輻射。4. 低長(zhǎng)的后拱使得火焰緊貼后拱向前流動(dòng)，后拱呈赤紅狀態(tài)，提高了后拱的溫度，加強(qiáng)了對(duì)燃燒區(qū)的保溫和燃盡區(qū)的燃盡，同時(shí)，向前流動(dòng)的火焰中心較低，也使火焰對(duì)煤層的輻射加大。5. 低長(zhǎng)的后拱將火焰以及拱自身的輻射熱盡可能地引向了前部，使各燃燒段提前，燃燒較為穩(wěn)定，灰渣有了充分的時(shí)間完成燃盡。6. 由于后拱出口煙速較大，煙氣流中攜帶的熾熱炭粒散落在新進(jìn)的煤層上，有利于新燃料著火。7. 由于后拱煙氣流出時(shí)的速度較高，使得各不同燃燒段的煙氣在喉口處充分混合，尾部空氣過(guò)剩系數(shù)較大的煙氣與爐排前部析出的揮發(fā)分充分混合燃燒，降低了氣體不完全燃燒熱

24、損失q3。8. 由于低長(zhǎng)后拱將煙氣向前部導(dǎo)引，致使燃燒區(qū)提前，燃料的預(yù)熱干燥區(qū)縮短，但不能過(guò)短以致于著火過(guò)早，造成煤閘門燒壞。因而，在前拱的前端，設(shè)一較低的直段，以降低該段新燃料受到的輻射熱，推遲著火，并起到屏蔽煤閘板的作用?？刂祁A(yù)熱干燥段長(zhǎng)度在0.3m 左右為宜（本設(shè)計(jì)取0.32m）。9. 由于煙氣在爐拱喉口處旋轉(zhuǎn)噴出，其中部分炭粒及飛灰分離散落在前拱下部，原來(lái)煙氣流程較短易于飛灰攜帶，而改造后煙氣從喉口噴出后，煙氣擴(kuò)散煙速降低，加上煙氣流程加長(zhǎng)，便于飛灰的分離沉降，煙管積灰明顯降低，提高了傳熱效果，降低了排煙熱損失q2。2.4 本章小結(jié)經(jīng)過(guò)以上論證，確定方案為：選用往復(fù)爐型，加裝螺紋煙管，

25、爐排選用小鱗片爐排，兩側(cè)送風(fēng)，爐拱采用較高前拱和低長(zhǎng)后拱配合的形式。具體的結(jié)構(gòu)和計(jì)算詳見(jiàn)下面的章節(jié)。第3章 熱力計(jì)算鍋爐規(guī)范見(jiàn)表2-1，燃料特性見(jiàn)表2-2。3.1 輔助計(jì)算3.1.1 空氣平衡煙道中各處過(guò)量空氣系數(shù)及各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)見(jiàn)表3-1。表3-1 煙道中各處過(guò)量空氣系數(shù)及各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)序號(hào)鍋爐受熱面入口過(guò)量空氣系數(shù)a漏 風(fēng) 系 數(shù)a出口過(guò)量空氣系數(shù)a1爐 膛0.11.42八字煙道1.40.11.53螺紋煙管1.50.11.63.1.2 空氣和煙氣量空氣和煙氣量見(jiàn)表3-2。表3-2 空氣和煙氣量序號(hào)名稱符 號(hào)單 位計(jì)算公式或來(lái)源數(shù) 值1理論空氣量v0knm3/kg 3.1622理論氮

26、體積v0nm3/kg2.53三原子氣體體積v0nm3/kg0.664理論水蒸氣體積v0nm3/kg0.855理論煙氣量v0ynm3/kg43.1.3 煙氣特性煙氣特性表見(jiàn)表3-3。表3-3 煙氣特性表名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及數(shù)據(jù)來(lái)源爐膛八字煙道煙管入口過(guò)量空氣系數(shù)表3-11.41.5出口過(guò)量空氣系數(shù)表3-11.41.51.6平均過(guò)量空氣系數(shù)1.41.451.55水蒸汽容積nm3/kg0.870.870.88煙氣總?cè)莘enm3/kg5.295.455.775ro2容積份額0.1240.1200.114h2o容積份額0.16430.15990.1519三原子氣體容積份額+0.28860.28050.2

27、658煙氣重量kg/kg6.77276.97917.392飛灰濃度kg/kg0.00020.00020.0002不同過(guò)量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表煙氣溫度煙氣焓iy0kj/kg空氣焓ik0kj/kgiy=iy0+（-1）ik0l=1.4dg=1.5yg=1.6ky=1.7iiiiiiii100567.02445.13878.61898.192001149.9895.641687.2874.651776.8920.483001749.61353.92561.9898.282697.34002367.31821.53460.2922.355003002.42300.34382.5945.58600

28、3654.42789.55049.29195328.17004323.632895968.2937.88800500837966906954.289005704.84311.17429.2916.967860.3969.0710006413.34832.28346.2932.38829.411007133.65362.19278.5943.1312007863.65894.910222956.2313008603.56435.91117896314009348.86980.212141972.161500101027527.213113980.221600108628078.614093988

29、.151700116298631.315081990.661800123989184.716072煙氣焓溫表見(jiàn)表3-4。表3-4煙氣焓溫表3.1.4 鍋爐熱平衡。表3-5鍋爐熱平衡及燃料耗量計(jì)算序號(hào)名 稱符 號(hào)計(jì) 算 公 式數(shù) 值單位1燃料低位發(fā)熱值qdw給 定12665.2kj/kg2冷空氣溫度tlk給 定303冷空氣理論熱焓i0lkv0k(ct)lk83.72kj/kg4排煙溫度qpy假 定1655排煙熱焓ipy查煙氣焓溫表91462.43kj/kg6固體不完全燃燒熱損失q4表2-13.0%7氣體不完全燃燒熱損失q3表2-11.0%8排煙熱損失q210.11%9散熱損失q51%10灰渣熱焓

30、(cq)hz0kj/kg11飛灰份額afh0.212灰渣物理熱損失q6ahz(cq)hzay/qydw0.05%13鍋爐總熱損失sqq2+q3+q4+q5+q615.16%14鍋爐熱效率h100-sq84.84% 15飽和蒸汽焓ibq水和水蒸氣圖表92788.4kj/kg 16飽和水焓 ibs水和水蒸氣圖表9823.9kj/kg17給水溫度 tgs給定2018給水焓 igs水和水蒸氣圖表983.86kj/kg19蒸汽濕度 w給定3%20汽化潛熱 r水和水蒸氣圖表91964.3kj/kg21保熱系數(shù)j1-q5/(h+q5)0.988422排污率p給定5% 23鍋爐輸出熱量設(shè)計(jì)值7451.70kw

31、24燃料消耗量b0.6935kg/s25計(jì)算燃料消耗量bjb(1-q4/100)0.6727kg/s3.2 爐膛的尺寸設(shè)計(jì)及傳熱計(jì)算3.2.1 爐膛結(jié)構(gòu)特性計(jì)算1.爐排有效面積： m2;其中 qr5501100 kw/m2 取qr880 kw/m2。2.確定爐膛結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖3-1、圖3-2）：圖3-1 爐膛結(jié)構(gòu)尺寸（主視圖）圖3-2 爐膛結(jié)構(gòu)尺寸（側(cè)視圖）前拱50，覆蓋率25后拱15，覆蓋率60爐排有效長(zhǎng)度：5000mm；有效寬度：2000mm。 爐膛寬度：2200mm1.確定爐膛容積： m3;爐膛高度： m;2.爐膛周界面積計(jì)算： 前墻總面積：8.8m2;后墻總面積： m2后拱總面積：m2;左

32、側(cè)墻總面積：;右側(cè)墻總面積：同左側(cè)墻。頂棚面積（含出口窗）：=;爐排面積：r10 m2;爐膛周界總面積： m2;爐膛容積：m3;3.爐膛輻射受熱面積：水冷壁輻射受熱面積：光管：s/d=135/51=2.647；;水冷壁面積：m2;輻射受熱面積：m2;頂棚管輻射受熱面積：m2;總輻射受熱面積：m2;有效輻射層厚度：m;爐膛水冷度： ;火床與爐墻面積之比：;4.爐膛幾何參數(shù)匯總：爐膛幾何尺寸匯總見(jiàn)表3-6。表3-6 爐膛幾何尺寸匯總序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及數(shù)據(jù)來(lái)源數(shù)值1爐膛輻射受熱面積hlm2結(jié)構(gòu)布置32.862爐膛容積vlm3結(jié)構(gòu)布置52.553爐膛周界面積flm2結(jié)構(gòu)布置118.2144爐排

33、面積rm2結(jié)構(gòu)布置105輻射層厚度sm1.66爐膛出口煙窗流通面積am22.2713.2.2 爐膛傳熱計(jì)算爐膛傳熱計(jì)算見(jiàn)表3-7。表3-7 爐膛傳熱計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及來(lái)源數(shù)值1 輸入熱量qrkj/kg表2-212665.2 2 冷空氣焓ilkkj/kg表3-583.72 3 爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)-表3-11.4 4 空氣帶入熱量qkkj/kg879.87 5 入爐熱量qlkj/kg13408 6 理論燃燒溫度表3-41530.3 7 爐膛出口煙溫假設(shè)980 8 爐膛 出口焓kj/kg表3-48162.77 9 平均 熱容量 kj/(kg)9.5310 水蒸氣容積份額-表3-30.1

34、643 11 三原子 氣體容積份額-表3-30.2886 12 飛灰濃度kg/kg表3-30.0002 13 三原子 氣體減弱系數(shù)2.22014 飛灰減弱系數(shù)0.016 15 系數(shù)c表5-760.1516 煙氣輻射減弱系數(shù)k2.3861 17 火焰黑度-0.3 18 水冷壁表面黑度-估取0.8000 19 爐膛的 系統(tǒng)黑度-0.5733 20 計(jì)算燃料耗量kg/s表3-50.672721 保熱系數(shù)-表3-50.9884 22 菠爾茨曼準(zhǔn)則-0.5823 管外結(jié)灰熱阻2.6000 24 爐膛輻射傳熱量kj/kg5184.1 25 輻射熱流密度kw/m2106.126 金屬管壁溫度k466.352

35、7 系數(shù)值m-0.16 28 無(wú)因次方程-1.106 29 系數(shù)k-表5-460.6755 30 系數(shù)p-表5-460.1714 31 無(wú)因次溫度-0.69 32 爐膛出口煙溫966.3133 爐膛出口煙焓kj/kg表3-38037.26 與假設(shè)的爐膛出口煙氣溫度相差13.69，小于100，不必重新計(jì)算。a.1.2.3.3.3 鍋爐管束傳熱計(jì)算3.3.1 鍋爐管束結(jié)構(gòu)特性計(jì)算1.鍋爐管束結(jié)構(gòu)尺寸:考慮到煙道內(nèi)管束不多,所以忽略對(duì)流的影響按燃盡室計(jì)算. 鍋爐管束結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖3-3圖3-3鍋爐管束結(jié)構(gòu)2.鍋爐管束輻射受熱面積計(jì)算:對(duì)流面積1：輻射受熱面積：h1=dl1n/2=3.03m對(duì)流面積2：

36、輻射受熱面積：h2=dl2n=4.81m總輻射受熱面積：h=2(h1+h2)=15.67 m3.3.2 鍋爐管束傳熱計(jì)算鍋爐管束傳熱計(jì)算見(jiàn)表3-8。表3-8 鍋爐管束傳熱計(jì)算對(duì)流管束傳熱計(jì)算一鍋爐管束結(jié)構(gòu)特性計(jì)算對(duì)流管束（513）結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表對(duì)流管序號(hào)123管子根數(shù),n303030管長(zhǎng)l,m126010001260序 號(hào)名 稱符 號(hào)單 位公 式 或 來(lái) 源數(shù) 值1對(duì)流管受熱面積計(jì)算1號(hào)對(duì)流受熱面積h1m2dl1n/23.03 2號(hào)對(duì)流受熱面積h2m2dl2n4.81 對(duì)流管束受熱面積hm22(h1+h2)15.67 2對(duì)流煙道截面積fdm2由cad圖得出1.000 3煙道截面對(duì)流管的面積fg

37、m2d(l1+l2+l3)/10000.180 4煙氣流通截面積fym2fd-fg0.820 5有效輻射層厚度sm0.9d4s1s2/(d2)-10.359 二鍋爐對(duì)流管束傳熱計(jì)算1入口煙氣溫度dg由上表查966.31 2入口煙氣焓idgkj/kg由上表查8037.26 3漏風(fēng)系數(shù)dg由前表查0.14冷空氣理論焓ilk0kj/kg由前表查83.72 5工質(zhì)溫度tbh給定193.35 6出口煙氣溫度dg假設(shè)785 7出口煙氣焓idgkj/kg查焓溫表6749.30 8煙氣側(cè)放熱量qrpkj/kg（idg-idg+dgilk0）1281.24 9煙氣容積vynm3/kg由前表查5.4534 10煙

38、氣流通截面積fym2由結(jié)構(gòu)特性計(jì)算決定0.769 11平均溫壓t(dg-tbh)-(dg-tbh)/ln(dg-tbh)/(dg-tbh)678.27 12煙氣平均溫度pjt+tbh871.62 13煙氣速度wym/sbjvy(pj+273)/(273fy)20.0 14橫向節(jié)距s1mm給定13515橫向相對(duì)節(jié)距1s1/d2.65 16縱向節(jié)距s2mm給定12017縱向相對(duì)節(jié)距2s2/d2.35 19沿氣流方向管束排數(shù)的修正系數(shù)cz直接選取120管束幾何布置方式的修正系數(shù)cs直接選取120煙氣平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)kw/(m2)查附表360.0000978 21煙氣平均溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度m2/s查

39、附表361.3961e-0422煙氣平均溫度下的普朗特準(zhǔn)則pr查附表360.5828 23對(duì)流換熱系數(shù)dkw/(m2)0.2cscz/d(wyd/)0.65pr0.330.1042 24水蒸汽容積份額 rh2o查前表0.1599 25三原子氣體容積份額rq查前表0.2805 26飛灰濃度f(wàn)hkg/kg查前表0.0002 27三原子氣體輻射減弱系數(shù)kq1/(mdmpa)10(0.78+1.6 rh2o)/(10prqs)1/2-0.11-0.37(pj+273)/1000rq5.1206 28飛灰輻射減弱系數(shù)kfh1/(mdmpa)7600fh/（pj+273）2/30.016 29煙氣輻射減弱

40、系數(shù)k1/(mdmpa)kq+kfh5.1367 30煙氣黑度ay1-e-kps0.1682 31管壁溫度tbtbh+60253.35 32管壁黑度ab直接選取0.833輻射換熱系數(shù)fkw/(m2)0(ab+1)ayty3/21-(tb/ty)4/(1-tb/ty)0.0227651634熱有效系數(shù)表6-30.65 35傳熱系數(shù)kkw/(m2)(d+f)0.08 36傳熱量qcrkj/kgkth/bj1303.45 37相對(duì)誤差q%100(qrp-qcr)/qrp-1.7 3.4 煙管管束傳熱計(jì)算3.4.1 煙管結(jié)構(gòu)特性計(jì)算 圖3-4螺紋煙管示意圖在鍋筒中錯(cuò)列布置螺紋煙管見(jiàn)圖3-4，取s185

41、mm，s285mm，煙管直徑70mm，壁厚3mm，共147根，筒長(zhǎng)5.580m單管截面積：煙氣流通截面積：輻射受熱面積：有效輻射層厚度：3.4.2 煙管熱平衡煙管管束傳熱計(jì)算見(jiàn)表3-9。表3-9 煙管管束傳熱計(jì)算序 號(hào)名 稱符 號(hào)單 位公 式 或 來(lái) 源數(shù) 值1橫向節(jié)距s1mm給定852縱向節(jié)距s2mm給定853煙管外徑dmm給定63.54有效輻射層厚度sm0.9d4s1s2/(d2)-10.073 5入口煙氣溫度yg由上表查785 6入口煙氣焓iygkj/kg由上表查6749.30 7漏風(fēng)系數(shù)yg由前表查0.1 8冷空氣理論焓ilk0kj/kg由前表查83.72 9工質(zhì)溫度tbh給定193.

42、3510出口煙氣溫度yg假設(shè)25511出口煙氣焓iygkj/kg查焓溫表2283.06 12煙氣側(cè)放熱量qrpkj/kg（iyg-iyg+ygilk0）4422.48 13煙氣容積vynm3/kg由前表查5.775 14當(dāng)量直徑(煙管內(nèi)徑)ddlm由結(jié)構(gòu)特性決定0.0565 15煙管計(jì)算長(zhǎng)度ljm由結(jié)構(gòu)特性決定5.580 16煙管數(shù)量n根由結(jié)構(gòu)特性決定147 17煙氣流通截面積fym2ddl2n/40.37 18煙管管束受熱面積hm2ddlljn145.60 19平均溫壓t(yg-tbh)-(yg-tbh)/ln(yg-tbh)/(yg-tbh)234.36 20煙氣平均溫度pjt+tbh42

43、7.71 21煙氣速度wym/sbjvy（pj+273）/(273fy)17.1 22相對(duì)長(zhǎng)度的修正系數(shù)cllj/dn=4668/56.5=82.6501 23由于溫度變化影響傳熱的修正系數(shù)ct煙管管束內(nèi)屬于煙氣被冷卻1 24煙氣平均溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)kw/(m2)查附表360.0000594 25煙氣平均溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度m2/s查附表366.2012e-0526煙氣平均溫度下的普朗特準(zhǔn)則pr查附表360.6145 27縱向沖刷光管的對(duì)流換熱系數(shù)dkw/(m2)0.023clct/ddl(wyddl/)0.8pr0.40.0649 28縱向沖刷螺紋管的對(duì)流換熱系數(shù)dkw/(m2)1.5d0.09

44、73 29水蒸汽容積份額 rh2o查前表0.1519 30三原子氣體容積份額rq查前表0.2658 31飛灰濃度f(wàn)hkg/kg查前表0.0002 32三原子氣體輻射減弱系數(shù)kq1/(mmpa)10(0.78+1.6 rh2o)/(10prqs)1/2-0.11-0.37/(pj+273)/1000rq14.2407 33飛灰輻射減弱系數(shù)kfh1/(mmpa)7600fh/(pj+273)2/30.040 34煙氣輻射減弱系數(shù)k1/(mmpa)kq+kfh14.2802 35煙氣黑度ay1-e-kps0.0993 36管壁溫度tbtbh+60253.35 37管壁黑度ab直接選取0.838輻射換

45、熱系數(shù)fkw/(m2)0(ab+1)ayty3/21-(tb/ty)4/(1-tb/ty)0.00477539熱有效系數(shù)表6-360.8540傳熱系數(shù)kkw/(m2)(d+f)0.0868 41傳熱量qcrkj/kgkth/bj4402.58 42相對(duì)誤差q%100(qrp-qcr)/qrp0.4 3.5 空氣預(yù)熱器傳熱計(jì)算空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖3-5圖3-5 空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)示意圖空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)及傳熱計(jì)算見(jiàn)表3-10。表3-10 空氣預(yù)熱器傳熱計(jì)算一空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)計(jì)算序 號(hào)名 稱符 號(hào)單 位公 式 或 來(lái) 源數(shù) 值1管外徑dmm選定40 2管壁厚mm選定1.5 3管內(nèi)徑dnmmd-237 4管子當(dāng)量直徑ddlmmdn+38.5 5管長(zhǎng)lm選定3.40 6橫向節(jié)距s1mm選定64 7縱向節(jié)距s2mm選定45 8橫向排數(shù)z1m選定14 9縱向排數(shù)z2m選定30 10管子根數(shù)n根z1z2420 11空氣預(yù)熱器工作面凈寬am選定0.660 12受熱面面積hm2nddll172.72 13空氣流通截面積fym2ndn2/40.451