SHL20-1.6-A型鍋爐設(shè)計(jì)

1、青島理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文論文題目-SHL20-1.6-A 型鍋爐設(shè)計(jì)摘 要鍋爐作為一種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。它通過煤、石油或天然氣的燃燒放出的化學(xué)能，并通過傳熱把熱量傳遞給水，使水加熱（或變成蒸氣），熱水直供給工業(yè)生產(chǎn)和民用生活、供暖，所以鍋爐的主要任務(wù)是：把燃料中的化學(xué)能最有效的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是SHL20-1.6-A，屬于蒸汽鍋爐。設(shè)計(jì)本著鍋爐運(yùn)行的安全性和可靠性為首要設(shè)計(jì)特性的準(zhǔn)則。綜合考慮燃燒，傳熱，煙氣和空氣以及工質(zhì)的動(dòng)力特性以及磨損和腐蝕。在鍋爐設(shè)計(jì)的過程中，主要考慮的因素是保證爐內(nèi)著火，爐膛內(nèi)有足夠的輻射熱量，煤的燃盡程度以及合理的煙氣速度和

2、排煙溫度。同時(shí)，還要確保有一定的氣密性以保證爐膛內(nèi)進(jìn)行負(fù)壓燃燒。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中作為技術(shù)支持進(jìn)行了熱力計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算和煙風(fēng)阻力計(jì)算。其中熱力計(jì)算包括爐膛、凝渣管、鍋爐管束、省煤器。為了使小型鍋爐的結(jié)構(gòu)緊湊，大部分受熱面都布置在爐膛內(nèi)。根據(jù)結(jié)構(gòu)，鍋爐出口布置凝渣管達(dá)到飛灰和降塵作用；由于工作壓力低，容易產(chǎn)生煙氣側(cè)的酸腐蝕和鍋內(nèi)的氧腐蝕，所以采用鋼管省煤器，來達(dá)到降低排煙溫度的要求。利用CAD,完成了鍋爐總圖、 爐墻圖、上鍋筒展開圖、本體圖。關(guān)鍵詞熱力計(jì)算,強(qiáng)度計(jì)算,煙風(fēng)阻力計(jì)算,水動(dòng)力計(jì)算Design of SHL20-1.6-A boilerAbstractBoilers as an ener

3、gy conversion equipment, in industrial production has been widely used. It does this by coal, oil or natural gas combustion release of chemical energy, and heat the heat transfer through the water, the water heating (or into steam), hot water direct supply to the industrial production and civil life

4、, heating, so the main boiler mandate: to fuel the chemical energy into heat energy the most effective. The graduation project topic is shl20-1.6-a, belonging to the natural circulation water tube boiler. Boiler design in line with the safety and reliability of the primary design features of the gui

5、delines. Considering combustion, heat transfer, gas and air as well as dynamic properties of working fluids and wear and corrosion. In the boiler design process, the main consideration is to ensure that the furnace fire, furnace heat radiation sufficient coal burnout degree and a reasonable speed an

6、d exhaust gas temperature. At the same time, make sure there is a certain degree of air tightness to ensure negative pressure within the combustion chamber. Throughout the design process as a technical support for the thermodynamic calculation, calculation of strength . Thermal calculation which inc

7、ludes the furnace, burn room, boiler tubes, the provincial gas. For small boilers, compact structure, most of the heating surface are arranged in the furnace. According to the structure, boilers burn room layout export to the role of fly ash and dust; Due to the low pressure, prone to corrosion and

8、acid gas side of the pot of oxygen erosion, so cast iron economizer, reducing the exhaust gas temperature requirements. Use of CAD, to complete the total Figure boiler, furnace wall chart, the drum expansion plan, body plan.Keywords thermodynamic calculation, strength calculation, smoke wind resista

9、nce calculation目 錄摘要IAbstractII前言1第1章 鍋爐方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介21.1 方案論證21.2 設(shè)計(jì)鍋爐結(jié)構(gòu)及特性31.2.1 鍋爐各部分結(jié)構(gòu)特點(diǎn)31.2.2 鍋爐特性5第2章 熱力計(jì)算72.1 鍋爐規(guī)范、輔助計(jì)算及熱平衡計(jì)算72.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)72.1.2 燃料特性72.1.3 輔助計(jì)算72.2 各部分熱力計(jì)算112.2.1爐膛計(jì)算112.2.2凝渣管計(jì)算152.2.3鍋爐管束計(jì)算172.2.4省煤器計(jì)算202.3 熱力計(jì)算的誤差校核222.4 熱力計(jì)算結(jié)果匯總表222.5 本章小結(jié)23第3章 強(qiáng)度計(jì)算243.1 上鍋筒強(qiáng)度計(jì)算243.1.1 筒節(jié)壁厚計(jì)算24

10、3.1.2 上鍋筒有孔封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)253.2 安全閥排放能力計(jì)算263.3 本章小結(jié)26第4章 水動(dòng)力計(jì)算27 4.1 熱工基本數(shù)據(jù)27 4.2 回路結(jié)構(gòu)特性28 4.3 上升管分段284.4 回路產(chǎn)氣量計(jì)算29 4.5 下降管阻力計(jì)算294.6 開始沸騰點(diǎn)位置與含汽管段高度的確定 設(shè)計(jì)參數(shù)304.7 各管段產(chǎn)氣量與汽水兩相流體含汽率的確定304.8 上升管阻力計(jì)算314.9 流動(dòng)壓頭與有效壓頭計(jì)算334.10 確定工作點(diǎn)344.11 循環(huán)可靠性檢驗(yàn)35 4.11.1 檢驗(yàn)停滯35 4.11.2 檢驗(yàn)倒流36 4.12 本章小結(jié)38第5章 鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算39 5.1 煙道阻力計(jì)算39 5.

11、2 煙道自生通風(fēng)力計(jì)算40 5.3 爐排進(jìn)風(fēng)管阻力計(jì)算40 5.4 本章小結(jié)41結(jié)論42致謝43參考文獻(xiàn)44附錄A44附錄B51- V - 前 言蒸汽鍋爐在人們的日常生活中不可缺少的熱力設(shè)備。又因?yàn)槠浞植嫉牟块T廣，數(shù)量多，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。它通過煤，石油等燃料的燃燒釋放出的化學(xué)能，并通過傳熱把熱量傳給水，使水加熱，熱水直接供給工業(yè)生產(chǎn)和民用生活。隨著高科技的飛速發(fā)展，鍋爐的設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)也得到了很大的提高，現(xiàn)在燃燒機(jī)械化，給水自動(dòng)化都已經(jīng)得到實(shí)現(xiàn)。然而，在我國(guó)東北，華北，西北地區(qū)，冬天寒冷，利用蒸汽鍋爐采暖，熱量損失巨大，與蒸汽鍋爐采暖相比，熱水系統(tǒng)的熱量損失要小的多。因?yàn)樗褂玫氖?/p>

12、單相介質(zhì)熱水作為系統(tǒng)，無蒸汽產(chǎn)生，漏水量很少，管道的散熱損失也少，同時(shí)，熱水鍋爐連續(xù)供給溫度不很高的熱水，室內(nèi)溫度比較穩(wěn)定，系統(tǒng)比較安全，維修費(fèi)用比較低。因此，熱水采暖正逐步取代原有的蒸汽采暖。本次的設(shè)計(jì)方案完成SHL-1.6-A的設(shè)計(jì)。鍋爐的燃燒設(shè)備采用機(jī)械化的鏈條爐排，采用分段送風(fēng)，出灰有灰渣井。鍋爐的爐膛內(nèi)設(shè)有前后拱，燃燒后的煙氣從爐室出來后在對(duì)流受熱面中多次繞行，然后進(jìn)入尾部的煙道，在尾部的煙道設(shè)有省煤器，用來加熱給水。本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案過程中，本著可靠性，經(jīng)濟(jì)性，簡(jiǎn)單易行的原則，使個(gè)結(jié)構(gòu)的布置盡量首尾相顧，渾然一體。由于理論知識(shí)以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的欠缺，希望通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)鍋爐的設(shè)計(jì)和設(shè)

13、計(jì)有更進(jìn)一步的了解和掌握，并鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)，設(shè)計(jì)中難免存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師給予幫助和指正。第1章 鍋爐方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介1.1 方案論證對(duì)于鍋爐的設(shè)計(jì)，可以采用局部設(shè)計(jì)方案，也可以采用整體設(shè)計(jì)方案。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是鍋爐進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般來說，不適合采用局部的設(shè)計(jì)。整體設(shè)計(jì)是為了保證鍋爐出力和參數(shù)的條件下，盡量的使用原有的設(shè)備，對(duì)鍋爐進(jìn)行大規(guī)模的徹底的設(shè)計(jì)。整體設(shè)計(jì)可能夠滿足鍋爐的額定出力，滿足鍋爐的負(fù)荷要求，但是整體設(shè)計(jì)的改動(dòng)較大，工期較長(zhǎng)，而且設(shè)計(jì)后的和原有的設(shè)備的壽命不同。整體的設(shè)計(jì)就是保持原有的燃燒受熱面和對(duì)流受熱面不變，只是對(duì)相關(guān)的差異性的地方進(jìn)行設(shè)計(jì)，這可以說是合條件的適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)

14、。本次設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了局部的設(shè)計(jì)方案。本次設(shè)計(jì)的課題為SHL201.6A，該鍋爐屬于低壓小型工業(yè)鍋爐，受到應(yīng)用條件的限制，需要停爐和起爐，負(fù)荷經(jīng)濟(jì)變化，采用雙鍋筒，正是基于此。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(fù)荷變化能力強(qiáng)，且氣壓穩(wěn)定，運(yùn)行特性好，自然循環(huán)特性條件好，對(duì)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(duì)流受熱面。采用橫置式可以使鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，便于安裝。蒸汽鍋爐采用自然循環(huán)。由于熱水所載帶的只是物理顯熱，不存在蒸發(fā)潛熱，蒸汽的載熱量要比熱水大得多，蒸汽鍋爐鍋水濃縮，水質(zhì)變化大，因此對(duì)補(bǔ)給水硬度要求略高點(diǎn)。為了減少不完全燃燒損失，以便提高熱效率，在爐

15、膛和鍋爐管束之間布置燃盡室，燃盡室既可以調(diào)節(jié)合理煙速，煙氣中的飛灰在其中起飛灰沉淀作用，也承擔(dān)部分的換熱，使得未燃物得到充分的燃燒，同時(shí)，也起了保護(hù)后面管束免受磨損的作用。鍋爐管束中煙氣作混合沖刷。煙道呈倒S形，可以降低鋼耗，減少總體尺寸。對(duì)于錯(cuò)列的管束，傳熱的效果好，但煙氣的流動(dòng)阻力大，對(duì)于管的磨損較大，所以管束采用順列布置，目的是為了減少阻力，降低電耗，提高效率，同時(shí)也使加工工藝簡(jiǎn)化。因?yàn)闊煔饬鞒讨杏袥_刷死角，可以采用較小的熱有效系數(shù)來補(bǔ)償，而三個(gè)煙道的流通截面積逐漸減小，保證了煙速的均勻性，換熱效果好。同時(shí)每一流程都設(shè)置了吹灰器。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

16、時(shí)，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。煙氣溫度的選取重點(diǎn)是爐膛出口煙溫l”和排煙溫度py的選取。由于l” 直接影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和安全性，所以l” 的選擇一定要合理：若l” 過低，不經(jīng)濟(jì)且爐膛溫度水平降低，對(duì)燃燒不利，使固體和氣體不完全燃燒損失增加；若l” 過高，將引起受熱面結(jié)渣，影響鍋爐的安全可靠運(yùn)行。所以對(duì)一般煤種，在蒸汽鍋爐中，l” 應(yīng)選擇在900-1050范圍內(nèi)。同樣對(duì)排煙溫度的選擇，也應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析來選取：若py降低，鍋爐排煙熱損失減少，效率提高從而節(jié)約燃料，降低鍋爐運(yùn)行費(fèi)用。但py 過低時(shí)，傳熱不良從而使尾部受熱面增加，體積增大，金屬耗量增

17、加，投資增加，同時(shí)py 太低時(shí)尾部受熱面易發(fā)生低溫腐蝕或堵灰，影響運(yùn)行可靠性。所以py 在D6t/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(jì)鍋爐取為160-180。熱空氣溫度trk的選擇同樣重要。原則是：“保證燃料在鍋爐爐膛中迅速著火”，根據(jù)這一要求，trk 應(yīng)該高一些，但選高些將會(huì)使空氣預(yù)熱器的體積增大，安裝困難，投資大，因此，對(duì)于一般工業(yè)鍋爐只要燃燒穩(wěn)定，熱空氣溫度不必太高，在上述的排煙溫度條件下，trk也不可能太高，對(duì)火床爐trk在80160。為了降低py，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

18、熱效率減少燃料耗量。為了避免省煤器中的水速過高,發(fā)生水沖擊,把省煤器改成并列式,以減小水的流速.此外,在省煤器的給水進(jìn)口加一條直通鍋爐的給水管,以備省煤器損壞的時(shí)候,由此管直接供水給鍋爐,防止影響鍋爐給水,并且,還要給省煤器定期吹灰,保證其傳熱的最佳效果.而采用省煤器降低py時(shí)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(shí)，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，所以采用耐腐蝕的鑄鐵省煤器，為了安全，設(shè)置煙氣和給水旁通系統(tǒng)。1.2 設(shè)計(jì)鍋爐結(jié)構(gòu)及特性：鍋爐本體大致可分為：水冷壁、鍋爐管束、省煤器，它們都是各種類型的受熱

19、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)是水和空氣，水和空氣工作時(shí)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。燃燒設(shè)備：煤斗、煤閘門、鏈條爐排、風(fēng)室和爐拱等。燃燒設(shè)備要能適應(yīng)不同煤種的燃燒，保證燃料的及時(shí)著火和燃盡，還應(yīng)有一定的燃燒強(qiáng)度，能給鍋爐提供足夠的可利用熱能。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(qiáng)度和穩(wěn)定性；磚結(jié)構(gòu)起耐熱、絕熱、保溫、密封作用。本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)SHL201.6- A,即雙鍋筒橫置式鏈條

20、爐，蒸汽鍋爐，額定工作壓力為1.6Mp,設(shè)計(jì)煤種為煙煤，它包括以上三大部分，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:1 據(jù)鍋爐行業(yè)長(zhǎng)期對(duì)雙鍋筒鍋爐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，水管系列采用51的碳素鋼管，管束彎頭半徑R160mm。2 燃燒方式采用加煤斗正轉(zhuǎn)鏈條爐排。3 鍋爐爐膛采用前后拱配合方式。后拱低而長(zhǎng)，傾角為12°，覆蓋率為54%，通過前后拱的配合可以使燃料迅速著火，減少了固體不完全燃燒損失。4 爐排有效寬度為3350mm,長(zhǎng)度為6743mm，有效面積為22.59m2。 5 采用雙側(cè)進(jìn)風(fēng),分段送風(fēng)。1.2.1 鍋爐各部分結(jié)構(gòu)特點(diǎn):本鍋爐是按燃用煙煤設(shè)計(jì)的，但也適用于其它煤種近似的燃料。鍋爐構(gòu)造僅考慮承受鍋爐本體的載荷在六

21、級(jí)地震情況下安全運(yùn)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(shí)，必須按負(fù)荷的大小及負(fù)荷著力點(diǎn)的位置校核構(gòu)架強(qiáng)度，必要時(shí)另行加固。設(shè)計(jì)后的鍋爐為雙鍋筒橫置式自然循環(huán)蒸汽鍋爐,燃料從加煤斗落至爐排上,轉(zhuǎn)動(dòng)爐排,把煤送到爐膛點(diǎn)燃燃燒,空氣由爐排先分段進(jìn)入爐膛后端,煤燃成灰渣后經(jīng)擋渣板落入灰斗,燃燒產(chǎn)生的煙氣,從爐膛上部通過燃盡室,對(duì)流管束后,流向尾部受熱面,最后由引風(fēng)機(jī)排入煙囪。水循環(huán)的路線:上鍋筒中的水,從鍋筒后部對(duì)流管束下降到下鍋筒,經(jīng)過各個(gè)連接器進(jìn)入集箱,在從各水冷壁管上升,進(jìn)入上鍋筒.另一個(gè)循環(huán)回路是由鍋筒的后部的下降管送入下鍋筒,然后由前方的上升管進(jìn)入上集箱,完成鍋爐本體的

22、水循環(huán).鍋爐各部分特點(diǎn)如下：1. 鍋筒及爐內(nèi)設(shè)備：鍋筒是容納水和蒸汽的筒形受壓容器，采用雙鍋筒結(jié)構(gòu)，既經(jīng)濟(jì)易安裝，檢修固定方便。a.上鍋筒：內(nèi)徑1400mm，壁厚21 mm，筒身長(zhǎng)5030 mm，包括兩側(cè)封頭一起為5995mm。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21 mm，上鍋筒中的設(shè)備有：在鍋筒內(nèi)安放了進(jìn)水管和出水管,還有均勻分水系統(tǒng).b.下鍋筒：下鍋筒內(nèi)徑Dn=1000mm,壁厚=18mm，筒身長(zhǎng) 5070 mm，包括兩側(cè)封頭一起為5787mm,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

23、沉淀物。上下鍋筒之間有管束。2. 水冷壁在鍋爐爐膛內(nèi)經(jīng)常布置大量水冷壁，一方面可以充分發(fā)揮輻射受熱面熱強(qiáng)度的特點(diǎn)，同時(shí)它用來保護(hù)爐墻免受高溫破壞使灰渣不易粘結(jié)在爐墻上，防止?fàn)t膛被沖刷磨損，過熱破壞。它是鍋爐構(gòu)成水循環(huán)回路不可缺少的重要部件。本鍋爐爐膛內(nèi)四壁都布置有水冷壁其中前墻由38根51×3的碳素鋼管節(jié)距為90mm組成，前墻水冷壁管組下部焊在219×6的集箱上，上部直接與鍋筒焊在一起，后墻與前墻相同由 28根51×3的碳素?zé)o縫鋼管組成，無縫鋼管錯(cuò)列布置節(jié)距為120mm組成。兩側(cè)水冷壁分別由27根51×3的碳素?zé)o縫鋼管節(jié)距為90mm組成，上下部分別與上下

24、集箱連接，集箱規(guī)格為219×6，由6根108×4,的鋼管，所有下降管均從上鍋筒中引出。3. 燃燒設(shè)備：燃燒由煤斗和正轉(zhuǎn)鏈條爐排及其傳動(dòng)裝置組成，爐排有效燃燒面積為22.59m2 . 4. 鍋爐管束：上下鍋筒中心距為4600mm，中間由420根51×3碳素?zé)o縫鋼管焊在上下鍋筒而組成，管子順列布置，橫向15根，縱向28根，橫向節(jié)距為120 mm，縱向節(jié)距為120 mm，同時(shí)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。 5. 省煤器：本鍋爐為小型低壓鍋爐，采用單級(jí)耐腐蝕鑄鐵式省煤器。省煤器規(guī)格為76

25、×8，安裝有3排12列省煤器管，受熱面積為268 m2，煙氣流通截面積為0.704 m2， 6. 鋼架、平臺(tái)和扶梯：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(tái),各平臺(tái)之間由扶梯連接。7.爐墻爐膛爐墻的負(fù)荷作用在鋼架和基礎(chǔ),分三層。內(nèi)層為耐火材料,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,空氣預(yù)熱器上方,以及后拱上方均開有人孔,以便安裝維修,清除灰渣。8. 鍋爐范圍內(nèi)的閥門儀表鍋爐產(chǎn)生的熱水由熱水引出管供給用戶。為了保證鍋爐安全,裝有兩個(gè)的安全閥,同時(shí)在上鍋筒裝有兩個(gè)Y200的

26、壓力表以便觀察壓力,有緊急排氣閥一個(gè),水壓表兩個(gè)。為了省煤器檢修時(shí)鍋爐安全運(yùn)行,設(shè)有旁通煙道和旁通水道。1.2.2 鍋爐特性:1.鍋爐規(guī)范：見鍋爐參數(shù)表1-1表1-1鍋爐參數(shù)型號(hào)額定壓力熱水溫度給水溫度SHL20-1.6A1.6Mpa95105 2.燃料特性：見燃料特性表 2-2表1-2 燃料特性收到基成份（%）CarHarOarNarSarAarMar44.53.05.90.70.234.711.0干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf= 37.0 %收到基低位發(fā)熱量Qnet,ar= 17390 KJ/Kg 3管子特性：管子特性見表1-3表1-3 管子特性名稱管徑×厚度節(jié)距排列及氣流流向符號(hào)Dw

27、×橫向縱向管子排列方式煙氣沖刷方式煙氣與工質(zhì)流向單位MmMmMm水冷壁51×390凝渣管51×3240370錯(cuò)列橫向鍋爐管束51×3120151順列橫向交叉流省煤器78×89445順列橫向逆流下降管108×4.5導(dǎo)水管108×44.主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表2-4表1-4 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)鍋爐效率（%）排煙溫py()燃料耗B(kg/s)給水溫度tgs()80.51701.01105 5.鍋爐基本尺寸：鍋爐基本尺寸見表2-5表1-5 鍋爐基本尺寸爐膛寬度爐膛深度上下鍋筒中心距鍋爐外形尺寸長(zhǎng)寬高單位MmMmMmMmM

28、mMm數(shù)值35402800471712740828512535第2章 熱力計(jì)算2.1 鍋爐規(guī)范、輔助計(jì)算及熱平衡計(jì)算2.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)SHL20-1.6-A.主要參數(shù)如下： 1鍋爐額定壓力：p=1.6MPa 3給水溫度：tgs=105 4冷空氣溫度 tlk =30 5熱水溫度 tcs=1942.1.2 燃料特性War1 燃料名稱：煙煤； 2 燃料工作基（應(yīng)用基）成分碳?xì)溲醯蚧曳值臀话l(fā)熱量符號(hào)CarHarOarNarSarAarQnet,ar數(shù)值44.53.15.90.70.234.717390KJ/Kg2.1.3 輔助計(jì)算1空氣平衡煙道各處過量空氣系數(shù)，各受熱面的漏風(fēng)系

29、數(shù)，列于表3-1中。爐膛出口過量空氣系數(shù)按文獻(xiàn)1表3-1取。煙道中各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)按表3-3取。表2-1煙道中各處過量空氣系數(shù)及各受熱面的漏風(fēng)系數(shù)煙道名稱過量空氣系數(shù)漏風(fēng)系數(shù) 爐 膛1.450.1凝 渣 管1.451.550.05鍋 爐 管 束1.551.600.1省 煤 器1.601.750.15空 氣 預(yù) 熱 器1.751.850.12 燒產(chǎn)物的容積及焓的計(jì)算1)理論空氣量及=1時(shí)的燃燒產(chǎn)物容積的計(jì)算理論空氣量Vo=0.0889（+0.375）+0.265-0.0333 =4.58Nm3/kgRO2理論容積VRO2=0.01866（+0.375）=0.832 Nm3kgN2理論容積VoN

30、2=0.79Vo+0.8/100=3.807Nm3/kgH2O理論容積VoH2O=0.111Hy+0.0124Wy+0.0161Vo=0.529 Nm3/kg2)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 表2-2 煙 氣 特 性 表序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及來源爐 膛凝渣管鍋爐管束省煤器1入口過量空氣系數(shù)1.451.501.602出口過量空氣系數(shù)1.451.501.601.753平均空氣系數(shù)pj1.451.4751.551.6754水蒸汽容積VH2ONm³/ 0.56380.56580.57160.58135煙氣總?cè)莘eVyNm³/ 7.38257.50287.863

31、58.46486RO2容積份額rRO2/0.11950.11760.11220.10427H2O容積份額rH2O /0.07170.07050.06730.06258三原子氣體容積份額rq 0.0.19010.1880.17950.16679煙氣重量G/ 9.7849.94110.41211.41210飛灰濃度fh/ 0.00660.00650.00620.0059注：飛灰份額afh按表3-1取0.2。3)不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表見表3-3表 表2-3 不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表煙氣溫度VRO2=1.047 (m3)標(biāo)準(zhǔn)/kgVoN2=4.4068(m3)標(biāo)準(zhǔn)/kgVoH2O

32、 =0.4619 (m3)標(biāo)準(zhǔn)/kgV°=5.57 (m3)標(biāo)準(zhǔn)/kgCco2kJ/(m3)標(biāo)準(zhǔn)IRO2= VRO2× Cco2kJ/kgCN2kJ/(m3)標(biāo)準(zhǔn)IN2= VN2 × CN2kJ/kgCH2OkJ/(m3)標(biāo)準(zhǔn)IH2O= VH2O× CH2OkJ/kgCkkJ/(m3)標(biāo)準(zhǔn)Iko=Vo× CkkJ/kg100170.0149.94129.6494.91150.579.88132.4634.92200357.5315.32259.9993.63304.5161.35266.41279.46300558.8493.04392.014

33、92.62462.7244.93402.71938.43400771.9680.90526.52006.29626.2331.15541.82607.02500994.4877.71663.82527.85794.9420.50684.23290.046001224.71080.45804.13060.83968.9512.55829.73992.37001461.91289.48947.53609.041148.8607.72978.34704.188001704.91503.811093.64164.861334.4705.691129.15430.499001952.31721.6612

34、41.64728.291526.0807.251282.36166.4210002203.51943.931391.75299.341722.6911.471437.36902.3511002458.42168.961543.75978.011925.11018.331594.97671.9512002716.62396.391697.26460.482132.31127.831753.48431.9313002976.72625.171852.87054.372343.61239.981914.39206.3414003239.02856.802008.77648.262559.21353.

35、712076.29986.5615003503.13089.652166.08245.962779.11470.092238.910769.1116003768.83324.262324.58851.283001.81588.062402.911557.9517004036.33559.7524849456.593229.31708.142567.312348.71續(xù)表2-3Iyo=IRO2+IN2+IH2OIy= Iy°+(-1) Iko KJ/Kg=1.45=1.50=1.60=1.75=1.85kJ/kgIIIII722.941264.411465.732238.422430.

36、342558.282230.593393.453684.413878.263018.344582.64947.445224.163825.125799.17549.134653.885506.347858.436374.369089.617257.2011027.0910034.048154.7411260.8011605.929064.3012516.689984.3013779.0710920.0615062.9111858.7716352.2712805.7017652.0113763.6018964.8914724.9119664.393鍋爐熱平衡及燃料耗量計(jì)算見表2-4表2-4 熱平

37、衡及燃料消耗量計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或來源數(shù)值1燃料低位發(fā)熱量KJ/由給定燃料定17390.00 2冷空氣溫度tlk給定30.00 3理論冷空氣焓IºlkKJ/127.08 4排煙溫度py假設(shè)180.00 5排煙焓IpyKJ/（表-3）2077.04 6固體不完全燃燒損失q4%1表3-1127氣體不完全燃燒q3%1表3-11.08排煙損失q2%8.919散熱損失q5%1表3-62.0510飛灰份額afh1表3-60.20 11灰渣焓chzKJ/按附表?。?00）560 12灰渣物理熱損失q6%0.894 13鍋爐總熱損失q%24.85 14鍋爐熱效率%75.145 15給水溫度

38、tgs給定105.00 16給水焓igsKJ/查未飽和水性質(zhì)表440.8 17排污率pw%給定0.00 18熱水焓ibqKJ/查水和蒸汽性質(zhì)表398.79 19鍋爐輸出熱量QlKW給定7000.00 20燃料消耗量B/s1.01 21計(jì)算燃料消耗量Bj/s0.89 22熱風(fēng)溫度trk取定10.27 23理論熱空氣焓I0rkKJ/查表-31.30 24保熱系數(shù)0.982.2 各部分熱力計(jì)算2.2.1爐膛計(jì)算2.2.1.1爐膛周界計(jì)算爐排面積熱負(fù)荷qR=800KW/m2爐排面積R=BQyd/qR =22.59m2取爐排長(zhǎng)度L=6.74m 爐排寬S=R/L=3.35m 鍋爐爐膛草圖a.前、頂墻面積F

39、q光管面積：Fq1=8.252×3.54=29.21覆蓋耐火磚面積：Fq2=3.54×3.45=12.21前、頂墻總面積：Fq= Fq1Fq2 =41.42b.后墻面積Fh光管面積：Fh1=7.506×3.54=26.57覆蓋耐火磚面積：Fh2=4.08×3.54=14.44后墻總面積：FH=FH1+FH2 =41.01c.左側(cè)墻面積Fzc 軟件計(jì)算 左側(cè)墻總面積：Fzc= 26.1 d.右側(cè)墻面積Fyc 右側(cè)墻面積：Fyc= Fzc=26.1 e.頂棚面積Fd 頂棚面積 ： Fd=2.95×3.54=10.44 f.出口窗面積Fch 出口窗面

40、積：Fch=3.54×2.644=9.28 g.爐排面積R=22.59 周界面積：Fl=Fq+Fh+Fzc+Fyc+ Fch +R=166.452. 爐膛容積計(jì)算Vl 爐膛容積Vl=3.54×Fzc=3.54×26.1=92.39m33. 輻射受熱面的計(jì)算a.前、頂墻輻射受熱面積Hq光管：s/d=90/51=1.76,e/d=0.8,x=0.91 Hq1=xFq1=0.91×29.21=26.58耐火材料：Hq2=0.15×Fq2=0.15×12.21=1.831前、頂墻總輻射受熱面積：Hq= Hq1Hq2=28.41b.后墻輻射受熱

41、面積Hh光管: s/d=120/51=2.35,e/d=0.5,x=0.735 HH1=XFh1=0.735×26.57=19.53耐火材料：Hh2=0.15×Fh2=0.15×14.44=2.17后墻總輻射受熱面積：Hh=Hh1+Hh2=21.7c.左側(cè)墻輻射受熱面積Hzc左側(cè)墻光管：s/d=90/51=1.74,e/d=0.8,x=0.92 左側(cè)墻總輻射受熱面積Hzc=xFzc=0.92×26.1=24.012 d.右側(cè)墻輻射受熱面積Hyc 右側(cè)墻輻射受熱面積：Hyc=Hzc=24.012e.出口窗輻射受熱面積Hch 錯(cuò)列布置 x=0.52 出口窗輻

42、射受熱面積：Hch=0.52×9.28=4.826 總輻射受熱面積Hf Hf=Hq+Hh+Hzc+Hyc+Hd+Hch=102.964. 射層厚度S S=3.6×Vl/Fl=1.998m5. 膛水冷度xx=Hf/（Fl-R）=0.726. 火床與爐墻面積比=R/（Fl-R）=0.1572.2.1.2 爐膛傳熱計(jì)算表2-5 爐膛傳熱計(jì)算序號(hào)名 稱符號(hào)單 位計(jì) 算 公 式 或 來 源數(shù) 值1輸入熱量QrkJ/kg由表3-4173902冷空氣理論焓Ilk°kJ/kg由表3-4127.343爐膛出口過量空氣系數(shù)l由表3-11.454爐膛漏風(fēng)系數(shù)l由表3-10.15熱空氣溫

43、度trk先假定再校核1206熱空氣焓Irk°kJ/kg763.837空氣帶入熱量QkkJ/kg1043.938入爐熱量QlkJ/kg17015.79理論燃燒溫度°由表3-3按l=1.4查得1552.1410爐膛出口煙氣溫度l假設(shè)100011爐膛出口煙氣焓IlkJ/kg按表3-3查取12516.6812煙氣平均熱容量VckJ/kg·(Q1-h1")/(Ta-Tl)10.52613水蒸氣容積份額rH2O由表3-20.071714三原子氣體容積份額rq由表3-20.19115飛灰濃度fhkg/kg由表3-20.006616三原子氣體輻射減弱系數(shù)kq1/m

44、83;Mpa1.61317飛灰輻射減弱系數(shù)kfh1/m·Mpa0.4318系數(shù)c1/m·Mpa1表5-70.1519煙氣輻射減弱系數(shù)k1/m·Mpa2.2220火焰黑度ah0.30821水冷壁表面黑度ab0.823計(jì)算燃料耗量Bjkg/s由表3-40.8924保熱系數(shù)由表3-40.980225波爾茨曼準(zhǔn)則B00.4726管外結(jié)灰層熱阻m2·/kW取定2.627爐內(nèi)傳熱量QfkJ/kgQ1-I15763.9828輻射熱流密度qfkW/ m285.9229金屬管壁溫度TgbK+273355.530系數(shù)值m0.0731無因次方程0.948832系數(shù)k1表5-4

45、0.671133系數(shù)p1表5-40.214434無因次溫度lkp0.663535爐膛出口煙氣溫度lT0l273950.9936爐膛出口煙氣焓IlkJ/kg按表-3查取10645.8737爐內(nèi)輻射傳熱量QfkJ/kg(QlIl)7589.2938輻射熱流密度qfkJ/kgBj Qf / Hf110.50與假設(shè)爐膛出口煙氣溫度相差49.01，小于±100，因此不用重新計(jì)算。2.2.2凝渣管計(jì)算表2-6 凝渣管計(jì)算防渣管的結(jié)構(gòu)計(jì)算序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位公式或數(shù)據(jù)來源結(jié)果1管徑dmm51.00 2管長(zhǎng)lm2.50 3橫向節(jié)距S1mm240.00 4管根數(shù)n根/排7.00 5有效角系數(shù)xc1查標(biāo)準(zhǔn)p

46、164圖C20.48 6受熱面積Hchm23dln8.41 7煙氣流通截面積fchm22.82×l-n×l×d6.16 8防渣管的有效輻射受熱面He,om2Xc1×Fe,o4.45 9防渣管受爐膛輻射面積Fe,om2等于爐膛出口煙窗面積9.28 10縱向節(jié)距S2mm370.00 11煙氣有效輻射層厚度Sm0.9(4S1×S2/d-1)1.10 12比值1mS1/d4.71 13比值2mS2/d7.25 防渣管的熱力計(jì)算1進(jìn)口煙溫'等于爐膛出口煙溫950.99 2進(jìn)口煙焓I'KJ/Kg查焓溫表10645.87 3出口煙溫'

47、'先假定，在校核918.00 4出口煙焓I"KJ/Kg查焓溫表10316.98 5煙氣側(cè)對(duì)流放熱量Qh.bKJ/Kg（I'-I''）321.33 6平均煙溫av1/2('+'')934.50 7管內(nèi)工質(zhì)溫度t按p=1.6MPa查水蒸汽表201.37 8最大溫壓tmax'-t749.62 9最小溫壓tmin''-t716.63 10平均溫壓t(tmax+tmin)/2733.13 11煙氣流速m/sBj×Vy×(pj+273)/Fy/273/36006.55 12煙氣中水蒸氣容積份額rH

48、2O0.07 13三原子氣體容積份額rRO20.19 14條件對(duì)流放熱系數(shù)0w/(m2×)查圖C14a60.00 15修正系數(shù)Cz查圖C14b0.88 16修正系數(shù)Cw查圖14b 0.80 17修正系數(shù)Cs同上0.60 18管壁積灰層表面溫度twal201.37+80281.37 19條件輻射放熱系數(shù)0w/(m2×)查圖C18135.00 20三原子氣體總分壓力pNO2MParRO2×0.10.17 21三原子氣體輻射力KNO2MPamp×rq0.15 22三原子氣體輻射減弱系數(shù)KNO2(mMPa)-110(0.78+1.6×rH20)/sqrt(10×p×rq×s)-0.1)(1-0.37×''/1000)rq1.61 23氣體介質(zhì)吸收力kpSKNO2Sp0.18 24煙氣黑度g1-exp-kps0.16 25輻射放熱系數(shù)rw/(m2×)aoag21.88 26煙囪處爐膛輻射熱負(fù)荷分布系數(shù)ye.o0.60 27防渣管吸收爐膛輻射熱量QrKJ/Kg3.6Ye.oqrFe.oxe.o/Bcal49.77