DZW6.01.25A型鍋爐的設(shè)計(jì)與計(jì)算

1、吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)dzw6.0-1.25-a型鍋爐的設(shè)計(jì)與計(jì)算dzw6.0-1.25-asteam boiler design and calculation摘 要鍋爐是過(guò)程工業(yè)中不可缺少的動(dòng)力設(shè)備，它所產(chǎn)生的蒸汽不僅能夠?yàn)檎麴s、化學(xué)反應(yīng)、干燥、蒸發(fā)等過(guò)程提供熱源，而且還可以作為風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵類(lèi)的動(dòng)力源。隨著石油化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備不斷革新，作為全廠動(dòng)力和熱源鍋爐亦向著大容量、高效率方向發(fā)展。當(dāng)今世界對(duì)鍋爐高效利用能源仍在進(jìn)行不斷研究，所以作為熱能專(zhuān)業(yè)的我們必須對(duì)鍋爐的構(gòu)造，蒸汽與煙氣流程這些基本知識(shí)相當(dāng)熟悉。同時(shí)我們應(yīng)該掌握鍋爐的設(shè)計(jì)方法以及各種

2、參數(shù)的計(jì)算，為了更好掌握這些知識(shí)，進(jìn)行了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，這樣更有助于我們掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是以dzw6.0-1.25-a蒸汽鍋爐為對(duì)象，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行的詳細(xì)的說(shuō)明與計(jì)算。關(guān)鍵詞：蒸汽鍋爐；強(qiáng)度計(jì)算；熱力計(jì)算- i -abstractthe process of industrial boilers is an indispensable power equipment, it can not only generate steam distillation, chemical reaction, drying, evaporation and other processes to p

3、rovide heat, but also can be used as fans, compressors, pumps and power source. as the petrochemical industry expanded production scale, production equipment innovation, power and heat as the whole plant boiler also toward the high-capacity, high-efficiency direction.in the world today on boiler eff

4、icient use of energy is still ongoing research, as a professional we have to heat the structure of the boiler, steam and smoke quite familiar with the basic knowledge of these processes. at the same time we should grasp the boiler design and calculation of various parameters, in order to better gras

5、p the knowledge, carried out the graduation project, so help us to grasp more knowledge.this design statement is dzw6-1.25-a steam boiler for the object, calculation of the entire design and calculation of the detailed description.key words：steam boiler；strength calculation；thermodynamic calculation

6、- 33 -目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1我國(guó)鍋爐現(xiàn)狀11.1.1在用鍋爐的保有量11.1.2 境內(nèi)鍋爐制造廠情況21.1.3鍋爐事故情況31.2 工業(yè)鍋爐存在的問(wèn)題41.2.1 制造方面存在的問(wèn)題41.2.2使用中存在的問(wèn)題51.3 工業(yè)鍋爐發(fā)展的期望61.3.1 加快推行清潔高效鍋爐技術(shù)的步伐。61.3.2 加大試驗(yàn)研究資金的投入。61.3.3 在新的能源領(lǐng)域里加快開(kāi)發(fā)新品種。61.3.4 加快層燃燃煤鍋爐自動(dòng)控制的研發(fā)工作。7第2章 燃料與燃燒計(jì)算82.1 鍋爐基本特性82.2 鍋爐各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)和空氣過(guò)量系數(shù)82.3 安徽淮北類(lèi)煙煤特性82.4 燃料的燃燒計(jì)

7、算92.5 各受熱面煙道中煙氣特性表92.6 煙氣溫焓表10第3章 鍋爐的熱平衡計(jì)算123.1鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算12第4章 鍋爐本體的熱力計(jì)算134.1 爐膛傳熱計(jì)算134.2 對(duì)流管束傳熱計(jì)算154.2.1 對(duì)流管束結(jié)構(gòu)特性計(jì)算154.2.2 對(duì)流管束熱力計(jì)算154.3 煙管管束傳熱計(jì)算164.4 省煤器傳熱計(jì)算184.5 熱力計(jì)算匯總20第5章 通風(fēng)計(jì)算215.1 對(duì)流管束阻力215.2 煙管管束阻力計(jì)算22第6章 受壓元件強(qiáng)度計(jì)算246.1 鍋爐規(guī)范246.2 筒殼強(qiáng)度計(jì)算（材質(zhì) 20g gb713）246.3 管板強(qiáng)度計(jì)算（見(jiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖d）（材質(zhì) 20g gb713）276.4

8、集箱強(qiáng)度計(jì)算28總 結(jié)30參考文獻(xiàn)31致 謝32第1章 緒論我國(guó)鍋爐的在用保有量和制造廠數(shù)量均居世界第一。但在用鍋爐的熱效率不高，燃煤鍋爐煙塵排放污染嚴(yán)重; 制造廠的產(chǎn)品技術(shù)水平、工藝及管理落后; 國(guó)家對(duì)鍋爐行業(yè)的研發(fā)投入少，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滯后。鍋爐是能源消費(fèi)大戶，量大面廣，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家和企業(yè)應(yīng)加大研發(fā)投入，提高鍋爐產(chǎn)品的技術(shù)水平，以高效、環(huán)保的產(chǎn)品滿足市場(chǎng)需求1。鍋爐在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及人民生活中的重要作用是人所共知的。鍋爐是火力發(fā)電的三大設(shè)備之一,火力發(fā)電占我國(guó)現(xiàn)有發(fā)電裝機(jī)容量的75%; 鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)中能源動(dòng)力供應(yīng)的主要設(shè)備，鍋爐在人民生活中也是不可或缺的設(shè)備。中國(guó)是對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)、制造、

9、安裝、使用、修理、改造等環(huán)節(jié)實(shí)行全過(guò)程安全管理的國(guó)家。了解中國(guó)鍋爐的現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，有助于國(guó)家制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策, 提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力, 確保鍋爐安全運(yùn)行2。1.1我國(guó)鍋爐現(xiàn)狀我國(guó)鍋爐的保有量占世界第一位，鍋爐制造廠家的數(shù)量也是世界第一。1.1.1在用鍋爐的保有量表1 在用鍋爐臺(tái)數(shù)及熱功率年份200220032004總臺(tái)數(shù)（萬(wàn)臺(tái)）57.2656.2457.27總熱功率（萬(wàn)mw）199.49202.36181.79表2 鍋爐類(lèi)別臺(tái)數(shù)及熱功率年份200220032004蒸汽鍋爐臺(tái)數(shù)（萬(wàn)臺(tái)）32.3936.3838.72熱功率（萬(wàn)mw）136.49143.62129.48熱水鍋爐臺(tái)數(shù)（萬(wàn)臺(tái)）

10、15.1816.9415.90熱功率（萬(wàn)mw）57.0949.7642.36有機(jī)熱載體鍋爐臺(tái)數(shù)（萬(wàn)臺(tái)）1.331.431.73熱功率（萬(wàn)mw）2.797.178.25其他鍋爐臺(tái)數(shù)（萬(wàn)臺(tái)）8.591.480.92熱功率（萬(wàn)mw）2.941.801.69表3 按用途分類(lèi)臺(tái)數(shù)及熱功率年份200220032004生活鍋爐臺(tái)數(shù)（萬(wàn)臺(tái)）30.6527.9826.99熱功率（萬(wàn)mw）82.1270.9455.75生產(chǎn)鍋爐臺(tái)數(shù)（萬(wàn)臺(tái)）26.1927.6729.64熱功率（萬(wàn)mw）54.2863.4559.94發(fā)電鍋爐臺(tái)數(shù)（萬(wàn)臺(tái)）0.600.590.63熱功率（萬(wàn)mw）63.0967.9766.10表1表3數(shù)據(jù)

11、分析表明, 在用鍋爐的存有量及熱功率難以反映實(shí)際情況。在用鍋爐總臺(tái)數(shù)三年基本持平(5657萬(wàn)臺(tái))，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源耗量穩(wěn)定、持續(xù)增長(zhǎng)不協(xié)調(diào), 鍋爐是能源耗量的大戶。另外鍋爐保有量與特種設(shè)備其他統(tǒng)計(jì)數(shù)字也不相吻合。2003 年經(jīng)產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)的鍋爐臺(tái)數(shù)為15萬(wàn)臺(tái)，2004年為1316臺(tái)，兩項(xiàng)合計(jì)近29萬(wàn)臺(tái); 兩年安裝監(jiān)檢數(shù)量: 2003 年為317萬(wàn)臺(tái)，2004年為412萬(wàn)臺(tái)，合計(jì)近810萬(wàn)臺(tái)。監(jiān)檢數(shù)量難以表明鍋爐擁有量的實(shí)際增加量, 但安裝量加除報(bào)廢量則為實(shí)際增加量，安裝量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于報(bào)廢量。 功率由2003年的202136萬(wàn)mw 到2004年減少為181179萬(wàn)mw，下降10%，說(shuō)明2004年

12、的數(shù)字有誤。近幾年來(lái)單就我國(guó)新增發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量均在20000mw以上, 2004 年國(guó)家發(fā)改委公布的數(shù)字為25000mw，發(fā)電機(jī)的輸出功率不到鍋爐的輸出熱功率，火電裝機(jī)容量按占75%計(jì)算, 兩年新增發(fā)電鍋爐熱功率近8萬(wàn)mw。而在用鍋爐的熱功率不增反降。蒸汽鍋爐的數(shù)量從2002年的32139萬(wàn)臺(tái)到2004年增加為38172萬(wàn)臺(tái), 而熱功率(包括發(fā)電鍋爐的熱功率)卻從136149萬(wàn)mw下降到129148萬(wàn)mw。增加的6萬(wàn)臺(tái)蒸汽鍋爐，單臺(tái)熱功率按218mw計(jì)，總的熱功率也應(yīng)增加1618萬(wàn)mw3。1.1.2 境內(nèi)鍋爐制造廠情況2002年至2004年持各類(lèi)許可證的廠家情況見(jiàn)表4。表4 2002-200

13、4年持各類(lèi)許可證廠家數(shù)量年份a級(jí)證b級(jí)證c級(jí)證d級(jí)證yj級(jí)證2002442082039183720036220326410014220048120326371039幾點(diǎn)說(shuō)明:2002年a級(jí)部件證數(shù)字不詳; yj證是有機(jī)熱載體鍋爐的專(zhuān)用證;受電力供應(yīng)緊張的影響, 近幾年a級(jí)鍋爐制造許可證及a級(jí)部件證數(shù)量增加迅速。據(jù)說(shuō)近三年來(lái)幾大a級(jí)鍋爐制造廠拿到的發(fā)電鍋爐(鍋爐蒸發(fā)量一般不低于1000t/h)的合同定單近千億。這一方面刺激了一些b級(jí)廠申請(qǐng)a級(jí)制造許可證(據(jù)了解2004年已受理了48家申請(qǐng)); 另一方面，a級(jí)鍋爐廠又將大量的部件轉(zhuǎn)向外包，一些鍋爐廠家擴(kuò)建廠房，增加設(shè)備，向a級(jí)部件進(jìn)軍4。我國(guó)近幾年

14、電力供應(yīng)緊張是一個(gè)現(xiàn)實(shí)，電站鍋爐市場(chǎng)火暴是一個(gè)暫時(shí)現(xiàn)象，各有關(guān)生產(chǎn)廠家不要盲目跟風(fēng)，以免造成重大損失。1.1.3鍋爐事故情況表5中的鍋爐事故情況含土鍋爐事故情況，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字即為土鍋爐事故情況。所謂土鍋爐是指未取得制造資格的單位或個(gè)人所制造的鍋爐。表5 近三年鍋爐事故情況年份事故總數(shù)特別大事故特大事故重大事故嚴(yán)重事故死亡人數(shù)受傷人數(shù)直接經(jīng)濟(jì)損失/萬(wàn)元200275（40）003（2）72（38）58（30）87（55）304.8200368（45）002（2）64（41）42（30）96（58）214.45200461（26）012（0）58（26）51（14）88（47）1018.152003

15、年與2004年共發(fā)生有人員傷亡或經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)50萬(wàn)元的鍋爐事故129起，死亡93人，傷184人，直接經(jīng)濟(jì)損失1232195萬(wàn)元。其中土鍋爐為71起，死亡44人，傷105人和直接經(jīng)濟(jì)損失157175萬(wàn)元。事故原因，制造、安裝質(zhì)量問(wèn)題為73起，占56.17%; 因違章操作為37起，占28.17%;因未按規(guī)定實(shí)施定期檢驗(yàn)或無(wú)法實(shí)施定期檢驗(yàn)5起，占3.18%; 因安全裝置或安全附件失效11起，占8.15%。(因缺少2002年事故原因分析資料，因而只有2002年事故基本情況)。按現(xiàn)行規(guī)定，其對(duì)事故的統(tǒng)計(jì)分類(lèi)與以前有較大的區(qū)別，凡是未發(fā)生人員傷亡以及直接經(jīng)濟(jì)損失未超過(guò)50萬(wàn)元的事故未在統(tǒng)計(jì)之中。對(duì)鍋爐這類(lèi)

16、設(shè)備，此種事故較為多見(jiàn)。如因不進(jìn)行水處理或水處理管理混亂而造成腐蝕、結(jié)垢發(fā)生的事故以及因缺水而造成的事故可占到鍋爐事故總數(shù)的50%以上。但這些事故造成人員傷亡情況不多， 直接經(jīng)濟(jì)損失也很少超過(guò)50萬(wàn)元。但此類(lèi)事故卻造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，必須停爐修理，對(duì)生產(chǎn)和生活造成嚴(yán)重后果。特種設(shè)備安全監(jiān)察就是保證設(shè)備安全運(yùn)行，針對(duì)事故原因采取措施，避免或減少同類(lèi)事故的發(fā)生5。1.2 工業(yè)鍋爐存在的問(wèn)題這里所講的工業(yè)鍋爐是指除發(fā)電以外的鍋爐，包括生產(chǎn)用鍋爐和生活用鍋爐，像北方冬季采暖的熱水鍋爐，賓館、寫(xiě)字樓等用于供應(yīng)生活熱水的鍋爐。我國(guó)工業(yè)鍋爐存在的問(wèn)題可從兩個(gè)方面進(jìn)行闡述：一是制造方面存在的問(wèn)題，二是使用管理方

17、面存在的問(wèn)題6。1.2.1 制造方面存在的問(wèn)題1 、制造廠家多且生產(chǎn)能力低,難以形成規(guī)?；a(chǎn)。近三年統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，我國(guó)鍋爐制造廠家維持在1300家左右，而近三年年產(chǎn)鍋爐臺(tái)數(shù)也就是13萬(wàn)臺(tái)左右，平均每個(gè)鍋爐廠家年生產(chǎn)鍋爐100臺(tái)左右。許多小的廠家一年只生產(chǎn)幾十臺(tái)，全員勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)到或超過(guò)50萬(wàn)元人民幣的廠家為數(shù)不多。由于廠家規(guī)模小，生產(chǎn)能力低，無(wú)法形成規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率難以提高，同時(shí)也是造成市場(chǎng)無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)的原因之一。目前鍋爐制造廠家多，既有計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制遺留的問(wèn)題，也有市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制出現(xiàn)的新問(wèn)題。過(guò)去一些老廠因自身存在的問(wèn)題，其產(chǎn)品數(shù)量及規(guī)格難以滿足市場(chǎng)需求。需求促使制造廠家的增加，但

18、這不是我們追求的目標(biāo)。我們所追求的是鍋爐制造廠要形成規(guī)?；a(chǎn)，極大滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量及規(guī)格的需求。目前的狀況采用行政手段很難達(dá)到理想的效果，只能靠完善的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制，按市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律優(yōu)勝劣汰7。2 、工業(yè)鍋爐技術(shù)基礎(chǔ)工作比較薄弱。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作滯后產(chǎn)品發(fā)展的需要。比如兩個(gè)(水管式和鍋殼式鍋爐)強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)一個(gè)是1988年版，一個(gè)是1996年版，就連在鍋爐行業(yè)內(nèi)具有絕對(duì)權(quán)威的熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程和蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程也是1991年版和1996年版，都實(shí)施了近十和十幾年。近十幾年來(lái)，世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是信息技術(shù)的發(fā)展可以用四個(gè)字形容日新月異。同時(shí)，我

19、國(guó)工業(yè)鍋爐生產(chǎn)實(shí)踐也在發(fā)生巨大變化。然而，恰恰在鍋爐技術(shù)中起著重要作用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程卻不能及時(shí)體現(xiàn)科技成果和生產(chǎn)形勢(shì)的發(fā)展，有的至今也未能形成正式標(biāo)準(zhǔn)，如工業(yè)鍋爐熱力計(jì)算。許多鍋爐廠家對(duì)工業(yè)鍋爐不進(jìn)行熱力計(jì)算，而是憑經(jīng)驗(yàn)或參照同類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受熱面布置。二是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)缺少科研支持。不但各個(gè)廠家很少在科研方面進(jìn)行資金投入，甚至國(guó)家或行業(yè)在資金投入方面也極為有限。上海工業(yè)鍋爐研究所原來(lái)是機(jī)械部所屬的全國(guó)行業(yè)所，機(jī)械部對(duì)其在鍋爐開(kāi)發(fā)、研究中的投入?yún)s不多。有資料顯示，多年來(lái)我國(guó)用于科研經(jīng)費(fèi)的支出僅占gdp的0.15 %0.17 %，用于鍋爐的科研經(jīng)費(fèi)更是微乎其微。由于開(kāi)發(fā)得不到科研資金的支持，再加

20、上鍋爐生產(chǎn)單位技術(shù)力量薄弱，1300家鍋爐制造廠家中真正能夠獨(dú)立進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的不過(guò)幾十家。這里所說(shuō)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力是指相應(yīng)鍋爐制造許可證級(jí)別的鍋爐的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)。絕大多數(shù)廠家的產(chǎn)品是引進(jìn)別人的技術(shù)，做一些完善工作。無(wú)論是大量的層燃燃煤鍋爐，還是近幾年市場(chǎng)出現(xiàn)的內(nèi)燃燃油(氣)鍋爐的結(jié)構(gòu)型式，可用一句“似曾相識(shí)何其多”來(lái)形容。技術(shù)引進(jìn)政策對(duì)發(fā)展中國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)是不可或缺的。但也要逐漸擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，才能使自己國(guó)家興旺發(fā)達(dá)起來(lái)，才能不受制于人8。3 、管理水平、工藝水平落后。管理水平落后主要表現(xiàn)在質(zhì)量管理的內(nèi)容未能在生產(chǎn)實(shí)踐中真正運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然大多數(shù)廠家通過(guò)了is09000體系認(rèn)證，而且也編制了質(zhì)量手冊(cè)

21、。有的質(zhì)量手冊(cè)內(nèi)容與本單位生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié); 有的廠家的質(zhì)量手冊(cè)僅供各類(lèi)審查、檢查之用。工藝水平落后主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)還遠(yuǎn)未在工廠管理、設(shè)計(jì)實(shí)施、制造工藝中得到應(yīng)用，許多廠家特別是一些c、d級(jí)的小廠，其工藝加工方式仍以手工方式為主。如大量的焊接工作仍為手工焊。雖然許多廠家采用了機(jī)械控制的加工工藝，但與計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用還有不小的差距。許多發(fā)達(dá)國(guó)家計(jì)算機(jī)技術(shù)在鍋爐行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。鍋爐設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)已經(jīng)向計(jì)算機(jī)輔助工程(cae)發(fā)展。我國(guó)許多鍋爐廠家的設(shè)計(jì)采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，但也僅僅是cad技術(shù)。計(jì)算機(jī)控制在機(jī)加工設(shè)備、自動(dòng)焊機(jī)的應(yīng)用，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)在無(wú)損檢測(cè)中的應(yīng)用還相差甚遠(yuǎn)

22、。數(shù)字化的加工程序在我國(guó)僅有少數(shù)廠家在部分工藝上開(kāi)始應(yīng)用9。因此,提高鍋爐制造單位的管理水平，改變我國(guó)鍋爐工藝落后局面還有相當(dāng)長(zhǎng)的路程要走。1.2.2使用中存在的問(wèn)題我國(guó)鍋爐的能源仍以煤為主。我國(guó)的煤炭年消耗量在工業(yè)鍋爐和發(fā)電鍋爐上基本各占1/3。2004年我國(guó)煤炭開(kāi)采量為1916億t。燃煤工業(yè)鍋爐存在兩大問(wèn)題：低效率和高污染。1、熱效率低。我國(guó)的56 萬(wàn)臺(tái)鍋爐中約70%為層燃爐，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，層燃爐的熱效率應(yīng)在60%80%之間，運(yùn)行時(shí)的實(shí)際熱效率要比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值低10%到15%。其原因是：燃燒設(shè)備技術(shù)落后，爐膛密封存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致q4超過(guò)規(guī)定值l倍以上(推薦值為812%)， q2增大; 燃

23、用煤種與設(shè)計(jì)煤種相差甚遠(yuǎn); 燃煤的質(zhì)量差，高水分、高灰分以及煤的粒度小于6mm的含量; 運(yùn)行操作人員技術(shù)素質(zhì)低，責(zé)任心不強(qiáng); 燃煤自動(dòng)控制水平低。2、污染嚴(yán)重。鍋爐的粉塵排放量占全國(guó)粉塵排放的50%; sox、co2的排放量分別占全國(guó)總排放量的30%和25%。當(dāng)然上述排放中包括發(fā)電鍋爐的排放量，但發(fā)電鍋爐的排放情況好于工業(yè)鍋爐。工業(yè)鍋爐高排放的原因是：燃煤質(zhì)量差是鍋爐高排放的基本原因。我國(guó)工業(yè)鍋爐的燃煤基本是未經(jīng)過(guò)加工處理的原煤，有的煤種本身含灰量、含硫量高,粉煤(顆粒直徑小于6mm)比例大。其次在使用中未采取除塵、脫硫、脫氮措施,或其措施不當(dāng)，除塵、脫硫、脫氮效果不佳10。1.3 工業(yè)鍋爐發(fā)

24、展的期望能源是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，我國(guó)主要能源仍然是煤炭，我國(guó)煤炭的保有量和可開(kāi)采儲(chǔ)量居世界第3位。從1994年開(kāi)始，我國(guó)已成為純石油進(jìn)口國(guó)，近兩年每年進(jìn)口石油0.70.9億t。雖然近幾年我國(guó)天然氣勘探與開(kāi)發(fā)取得可喜成就,但受到資源及條件限制，允許使用天然氣這種清潔能源只能在一些重要的大都市或者旅游城市。這就是我國(guó)能源的現(xiàn)狀。工業(yè)鍋爐的發(fā)展應(yīng)以此為前提，既要提高鍋爐的熱效率，也要降低排放,減少對(duì)環(huán)境的污染。1.3.1 加快推行清潔高效鍋爐技術(shù)的步伐。上個(gè)世紀(jì)90年代，全球環(huán)境基金會(huì)(gef)通過(guò)世界銀行贈(zèng)款3200余萬(wàn)美元，資助中國(guó)工業(yè)鍋爐改造、創(chuàng)新項(xiàng)目。整個(gè)項(xiàng)目共分9個(gè)子項(xiàng)目，其

25、中有6個(gè)子項(xiàng)目為引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)已有的產(chǎn)品進(jìn)行改造，如快裝水管鍋爐、改進(jìn)型水火管鍋爐、組裝水管鍋爐、高硫煤鍋爐、快(組)裝水管熱水鍋爐和前置爐膛水火管鍋爐。有3個(gè)子項(xiàng)目為采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)新開(kāi)發(fā)的燃煤工業(yè)鍋爐。如熱電聯(lián)產(chǎn)拋煤機(jī)鍋爐、大容量熱水鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐。這9個(gè)子項(xiàng)目如對(duì)示范鍋爐的樣品、熱工、環(huán)保品質(zhì)評(píng)價(jià)以及配套的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等工作已于本世紀(jì)初全部結(jié)束。我們用了近十年的時(shí)間，許多專(zhuān)家、學(xué)者以及示范項(xiàng)目廠家的工程技術(shù)人員付出艱辛的勞動(dòng)所取得的成果，卻沒(méi)有得到廣范的推廣應(yīng)用。將這一成果盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，是鍋爐領(lǐng)域中權(quán)力機(jī)構(gòu)、民間組織以及生產(chǎn)廠家的責(zé)任。1.3.2 加大試驗(yàn)研究資金的投入。目

26、前國(guó)家要在工業(yè)鍋爐試驗(yàn)研究中投入較大資金不大現(xiàn)實(shí)，一些生產(chǎn)規(guī)模較大、經(jīng)濟(jì)效益較好的廠家是有條件進(jìn)行科研試驗(yàn)資金投入的。企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)要有戰(zhàn)略眼光，不但要盯住國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，也要瞄向國(guó)外市場(chǎng)。占領(lǐng)市場(chǎng)是靠產(chǎn)品的性能。一個(gè)廠家只有研發(fā)出獨(dú)具特色、高效、低污染的產(chǎn)品，改變“似曾相識(shí)何其多”的形象，才能贏得用戶的青睞，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利的位置。1.3.3 在新的能源領(lǐng)域里加快開(kāi)發(fā)新品種。隨著我國(guó)天然氣資源的勘探與開(kāi)采的進(jìn)展，雖然天然氣仍不是我國(guó)主要能源，但一些大都市或旅游城市使用燃?xì)忮仩t不斷增多。北京從2000 年開(kāi)始將燃煤鍋爐改燃?xì)忮仩t，四環(huán)路以內(nèi)、容量20t/h以下的鍋爐不準(zhǔn)采用燃煤鍋爐。以北京為

27、例,國(guó)內(nèi)廠家提供的燃?xì)忮仩t均為常規(guī)的燃?xì)忮仩t(即只利用燃料的顯熱)。目前國(guó)外，特別是歐洲開(kāi)發(fā)出冷凝式燃?xì)忮仩t，不但可以吸收燃料的顯熱，同時(shí)還可以吸收一部分燃料的潛熱。但目前國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)其成熟的產(chǎn)品進(jìn)軍市場(chǎng)。燃?xì)忮仩t另一個(gè)新產(chǎn)品就是蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)鍋爐。這種聯(lián)合循環(huán)鍋爐既可單獨(dú)發(fā)電，也可熱電聯(lián)產(chǎn)?？梢源蟠筇岣咭淮文茉蠢寐省Ｒ恍﹪?guó)外廠商正在瞄準(zhǔn)中國(guó)蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)鍋爐市場(chǎng)。我們也應(yīng)加緊新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工作。1.3.4 加快層燃燃煤鍋爐自動(dòng)控制的研發(fā)工作。目前我國(guó)燃油、燃?xì)忮仩t已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了采用plc(可編程序控制器)對(duì)其進(jìn)行安全保護(hù)和燃燒調(diào)節(jié)。國(guó)內(nèi)的硬件及軟件技術(shù)已經(jīng)過(guò)關(guān)。而我國(guó)有近40萬(wàn)臺(tái)在用的層燃燃煤

28、鍋爐, 采用計(jì)算機(jī)的控制與調(diào)節(jié)還未有成熟的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)。加快開(kāi)發(fā)這一領(lǐng)域的技術(shù)或產(chǎn)品，無(wú)疑會(huì)對(duì)改變工業(yè)鍋爐低效率、高排放起到重要作用。在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的今天，實(shí)現(xiàn)層燃燃煤鍋爐程序化的控制與調(diào)節(jié)指日可待。新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)不僅需要生產(chǎn)廠家的領(lǐng)導(dǎo)具有戰(zhàn)略眼光，還要具有開(kāi)發(fā)素質(zhì)的科技人才，同時(shí)也需要鍋爐領(lǐng)域相關(guān)單位及部門(mén)的支持。希望各領(lǐng)域的同仁為改善我國(guó)工業(yè)鍋爐低效率、高排放的現(xiàn)狀再接再厲,作出新貢獻(xiàn)11。第2章 燃料與燃燒計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位公示及計(jì)算數(shù)值2.1 鍋爐基本特性1蒸發(fā)量dt/h給定62額定蒸汽壓力pmpa給定1.253飽和蒸汽溫度tbh189.814給水溫度tgs205給水壓力pgsmp

29、a1.356冷空氣溫度tlk207熱空氣溫度trk1508排煙溫度py1709排污率pw%510蒸汽濕度w%32.2 鍋爐各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)和空氣過(guò)量系數(shù)序號(hào)受熱面名稱入口過(guò)量系數(shù)出口過(guò)量系數(shù)漏風(fēng)平均pj1爐 膛1.40.12對(duì)流管束1.41.50.11.453煙管管束1.51.60.11.554省煤器1.61.70.11.652.3 安徽淮北類(lèi)煙煤特性1揮發(fā)分vdaf%查表26.472碳car%查表48.513氫har%查表2.744氧oar%查表4.215氮nar%查表0.846硫sar%查表0.327灰分aar%查表32.788水分mar%查表10.69低位發(fā)熱量qnet,arkj/kg

30、查表180902.4 燃料的燃燒計(jì)算1理論空氣量vk0m3 /kg0.089(car+0.375sar)+0.265har-0.0333oar4.90912理論氮容積v0n2m3 /kg0.79vk0+0.008nar3.88493ro2容積vro2m3 /kg0.01866(car+0.375sar)0.90744理論干煙氣容積v0gym3 /kgvro2+v0n24.79235理論水蒸汽容積v0h20m3 /kg0.111har+0.0124mar+0.0161vk00.51466飛灰份額afhm3 /kg查表0.162.5 各受熱面煙道中煙氣特性表序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式爐膛對(duì)流管束煙管

31、管束省煤器1平均過(guò)量空氣系數(shù)pj(+)/21.41.451.551.652實(shí)際水蒸氣體積vh2om3/kgv0h2o+0.0161*(pj-1)vk00.54620.55020.55810.5663煙氣總體積vym3/kgvro2+vh2o+v0n2+(pj-1)vk07.2717.5168.00698.49784ro2體積份額rro2vro2/vy0.1250.12070.11330.10685h2o體積份額rh2ovh2o/vy0.07510.07320.06970.06666三原子氣體體積份額rqrro2+rh2o0.20010.19390.1830.17347煙氣重量gkg/kg1-a

32、ar/100+1.306pjv09.6489.96910.6111.2518飛灰濃度f(wàn)hkg/kgaarafh/（100g）0.00540.00530.00490.00472.6 煙氣溫焓表煙氣溫度煙氣焓iy0kj/kg空氣焓ik0kj/kgiy=iy0+（-1）ik0=1.4=1.5=1.6=1.7iiiiiiii100737 648 807 823 2001489 1306 2272 1182 1629 847 3002267 1978 3454 1210 2477 871 4003068 2661 4664 1238 3348 5003888 3358 5903 1272 6004730

33、 4075 6767 1230 7175 1302 7005597 4801 7997 1253 8477 1327 8006479 5542 8696 1198 9250 1273 9804 9007376 6293 9894 1216 10523 1293 10008288 7054 11110 1235 11816 1312 11009213 7830 12345 1245 13128 120010148 8606 13590 1267 130011098 9396 14857 1272 140012052 10191 16128 1282 150013014 10991 17411 1

34、295 160013987 11797 18706 1298 170014963 12602 20004 1305 180015946 13407 第3章 鍋爐的熱平衡計(jì)算3.1鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算1燃料低位發(fā)熱值qnet,arkj/kg查表180902冷空氣溫度tlk203理論冷空氣焓ilk0kj/kg查表差值計(jì)算129.64排煙溫度py1705排煙焓ipykj/kg查表差值計(jì)算1382.46固體不完全燃燒損失q4%查表87氣體不完全燃燒損失q3%查表18排煙損失q2%(ipy-pyilk0)(100-q4)/qnet,ar5.919散熱損失q5%查表2.410灰渣焓(c)hkj/kg

35、按600，由表選取56011灰渣物理熱損失q6%(c)hahzaar/qnet,ar0.8512鍋爐總熱損失q%q2+q3+q4+q5+q618.1613鍋爐熱效率%100-q81.8414飽和蒸汽焓ibqkj/kg查表2785.1715飽和水焓ibskj/kg查表806.7216給水焓igskj/kg查表85.1917鍋爐有效利用熱量qglkj/hd(ibq-igs)+p(ibs-igs)*1031641633918燃料消耗量bkg/h100q1/（qnet,ar)1108.8419計(jì)算燃料消耗量bjkg/hb（100-q4）/1001020.1320保熱系數(shù)1-q5/（+q5）0.9715

36、第4章 鍋爐本體的熱力計(jì)算4.1 爐膛傳熱計(jì)算1爐排面積rm2設(shè)計(jì)7.372爐膛周界面積flm2設(shè)計(jì)46.5433爐膛容積vlm3設(shè)計(jì)18.9294爐膛輻射受熱面積hfm2設(shè)計(jì)20.1375有效輻射層厚度sm3.6vl/fl1.4646爐膛水冷度xhf/（fl-r）0.5557火床與爐膛面積之比r/（fl-r）0.2828輸入熱量qrkj/kg給定的qnet,ar值180909熱空氣理論焓irk0kj/kg已知trk=150，由焓溫表得97710空氣帶入熱量qkkj/kg（l-l）irk0+lilk01283.0611入爐熱量qlkj/kgqr（100-q3-q4-q6）/（100-q4）+q

37、k19009.29412理論燃燒溫度0由焓溫表,按l=1.4查得1623.3413爐膛出口煙氣溫度l假設(shè)110014爐膛出口煙氣焓ilkj/kg由焓溫表,經(jīng)算術(shù)內(nèi)插法得1234515平均熱容量vckj/(kg)（ql-il）/（0-l）12.7316水蒸汽容積份額rh2o由煙氣特性表0.075117三原子氣體容積份額rq由煙氣特性表0.200118飛灰濃度f(wàn)hkg/kg由煙氣特性表0.005419三原子氣體輻射減弱系數(shù) kqrq1/（mmpa）10（0.78+1.6 rh2o）/（10prqs）1/2-0.11-0.37（l+273）/1000rq1.5820飛灰輻射減弱系數(shù)kfh1/（mmp

38、a）7600fh/t2/30.33221修正系數(shù)c1/（mmpa）0.222煙氣輻射減弱系數(shù)k1/（mmpa）kq+kfh+c2.11223火焰黑度ah1-e-kps0.26624水冷壁表面黑度ab直接選定0.825爐膛黑度al1/1/ab+x（1-ah）（1-）/1-（1-ah）（1-）0.53526波爾茲曼準(zhǔn)則b0bjvc/0hf（0+273）30.4527管外結(jié)灰層熱阻m2/kw直接選定2.628爐內(nèi)傳熱量qfkj/kg（ql-il）6474.36129輻射熱流密度qfkw/m2bjqf/hf90.98930金屬管壁溫度tgbktbh+273462.8131系數(shù)值m0（qf+tgb）4/

39、qf0.14932無(wú)因次方程b0（1/al+m）0.90833系數(shù)k查表取定0.675534系數(shù)p查表取定0.171435無(wú)因次溫度lkb0（1/al+m）p0.66436爐膛出口煙氣溫度lt0l-273986.1737爐膛出口煙氣焓ilkj/kg按焓溫表查取1094138爐內(nèi)輻射傳熱量qfkj/kg（ql-il）7838.3439實(shí)際輻射熱流密度qfkw/m2bjqf/hf110.1584.2 對(duì)流管束傳熱計(jì)算4.2.1 對(duì)流管束結(jié)構(gòu)特性計(jì)算1對(duì)流管束受熱面積hm2131.62管徑dm設(shè)計(jì)值0.0513煙氣流通截面面積fym2ab-nda1.424管間有效輻射層厚度sm0.9d4s1s2/(

40、d2)-10.464.2.2 對(duì)流管束熱力計(jì)算1入口煙氣溫度dg由上表查986.172入口煙氣焓idgkj/kg由上表查109413出口煙溫dg假設(shè)6504出口煙焓idgkj/kg由上表查73825煙氣側(cè)放熱量qrpkj/kg（idg-idg+dgilk0）34706管內(nèi)工質(zhì)溫度tbh由上表查189.817平均溫壓t(dg-tbh)-(dg-tbh)/ln(dg-tbh)/(dg-tbh)612.998煙氣平均溫度pjt+tbh802.89煙氣速度wym/sbjvy（pj+273）/(273fy)5.910橫向相對(duì)節(jié)距1s1/d2.9411縱向相對(duì)節(jié)距1s2/d2.9412水蒸汽容積份額rh2

41、o查前表0.073213三原子氣體容積份額rq查前表0.191914條件對(duì)流放熱系數(shù)0kw/(m2)查圖0.04715修正系數(shù)cs查圖1cc查圖1cw查圖0.9616對(duì)流放熱系數(shù)dkw/(m2)0cscccw0.0451217管壁積灰表面層溫度tbtbh+60249.8118條件輻射放熱系數(shù)0kw/(m2)查圖0.06119三原子氣體輻射減弱系數(shù)kq1/（mmpa10（0.78+1.6 rh2o）/（10prqs）1/2-0.11-0.37（pj+273）/1000rq3.37420氣體介質(zhì)吸收力kpskqsp0.15521煙氣黑度ay1-e-kps0.14422輻射放熱系數(shù)fkw/(m2)0

42、ay0.0087823對(duì)流放熱系數(shù)lkw/(m2)d+f0.053924有效系數(shù)取用0.625傳熱系數(shù)kkw/(m2)l0.0323426傳熱量qcrkth/bj920627相對(duì)誤差q%100%(qrp-qcr)/qrp-0.624.3 煙管管束傳熱計(jì)算1橫向節(jié)距s1mm設(shè)計(jì)852縱向節(jié)距s2mm設(shè)計(jì)853煙管外徑dmm設(shè)計(jì)644有效輻射層厚度sm0.9d4s1s2/(d2)-10.0725入口煙氣溫度yg由上表查6506入口煙氣焓iygkj/kg由上表查73827漏風(fēng)系數(shù)yg由上表查0.18冷空氣理論焓ilk0kj/kg查表129.69工質(zhì)溫度tbh由上表查189.8110出口煙氣溫度yg假

43、設(shè)26011出口煙氣焓iygkj/kg查焓溫表298112煙氣側(cè)放熱量qrpkj/kg（iyg-iyg+ygilk0）428813煙氣容積vynm3/kg由上表查8.006914當(dāng)量直徑(煙管內(nèi)徑)ddlm由結(jié)構(gòu)特性決定0.05715煙管計(jì)算長(zhǎng)度ljm由結(jié)構(gòu)特性決定5.1216煙管數(shù)量n根由結(jié)構(gòu)特性決定11817煙氣流通截面積fym2ddl2n/40.30118煙管管束受熱面積hm2ddlljn108.1919平均溫壓t(yg-tbh)-(yg-tbh)/ln(yg-tbh)/(yg-tbh)207.420煙氣平均溫度pjt+tbh397.2121煙氣速度wym/sbjvy（pj+273）/(

44、273fy)18.4822橫向相對(duì)節(jié)距1s1/d1.3323縱向相對(duì)節(jié)距1s2/d1.3324水蒸汽容積份額rh2o查前表0.069725三原子氣體容積份額rq查前表0.18326條件對(duì)流放熱系數(shù)0kw/(m2)查圖0.04727修正系數(shù)cs查圖128cc查圖129cw查圖0.9630對(duì)流放熱系數(shù)dkw/(m2)0cscccw0.0451231管壁積灰表面層溫度tbtbh+60249.8132條件輻射放熱系數(shù)0kw/(m2)查圖0.06133三原子氣體輻射減弱系數(shù)kq1/（mmpa10（0.78+1.6 rh2o）/（10prqs）1/2-0.11-0.37（pj+273）/1000rq10.

45、5334氣體介質(zhì)吸收力kpskqsp0.075835煙氣黑度ay1-e-kps0.07336輻射放熱系數(shù)fkw/(m2)0ay0.004437對(duì)流放熱系數(shù)lkw/(m2)d+f0.049538有效系數(shù)取用0.839傳熱系數(shù)kkw/(m2)l0.039640傳熱量qcrkth/bj313541相對(duì)誤差q%100%(qrp-qcr)/qrp0.264.4 省煤器傳熱計(jì)算1管外徑dm設(shè)計(jì)0.082管內(nèi)徑dnm設(shè)計(jì)0.0623橫向管排數(shù)z1排設(shè)計(jì)44縱向管排數(shù)z2排設(shè)計(jì)105橫向截距s1m設(shè)計(jì)0.156縱向截距s2m設(shè)計(jì)0.157每根管受熱面積h1m22.188省煤器受熱面積hm2z1z2h187.29每根管煙氣流通截面積f1m20.1410省煤器煙氣流通截面積fgm2z1f10.5611水的流通截面積fwm2d2n/20.006