熱水鍋爐項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1、熱水鍋爐項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案1 概論1.1 熱水鍋爐概論及分類12熱水鍋爐是指水在鍋爐本體內(nèi)不發(fā)生相變，即不產(chǎn)生蒸汽，回水被送入鍋爐后通過(guò)受熱面吸收了煙氣的熱量，未達(dá)到飽和溫度便被輸出的一種熱力設(shè)備。通常以KW、MW為單位表示鍋爐的容量,舊單位用“萬(wàn)千瓦/時(shí)”或“萬(wàn)大卡/時(shí)”表示鍋爐的容量。壓力、溫度、供熱量是反映熱水鍋爐工作特性的物理量，是熱水鍋爐的基本的參數(shù)，一般容量0.7MW的熱水鍋爐相當(dāng)于蒸發(fā)量1t/h的蒸汽鍋爐的熱功率。按熱水供出溫度，熱水鍋爐可分為低溫水（供出熱水溫度小于120）和高溫?zé)崴ü┏鰺崴疁囟却笥?20）鍋爐。熱水鍋爐具有的熱損失小、供熱范圍廣和維修范圍低等優(yōu)點(diǎn)已被廣大用戶所接受

2、，根據(jù)有關(guān)資料介紹熱水鍋爐采暖與蒸汽鍋爐相比可節(jié)約燃料203蒸汽鍋爐需要連續(xù)和定期排污，而熱水鍋爐只需少量的定期排污。熱水鍋爐按水循環(huán)分類，分為強(qiáng)制循環(huán)和自然循環(huán)。本課題要設(shè)計(jì)SHL1200-13/130A型熱水鍋爐，其中SHL鍋爐是自然循環(huán)鍋爐，自然循環(huán)鍋爐是工質(zhì)在沿汽包、下降管、下聯(lián)箱、上升管、上聯(lián)箱、連接管道再到汽包這樣的回路中的運(yùn)動(dòng)是由其密度差造成的，而沒(méi)有任何外來(lái)推動(dòng)力的循環(huán)流動(dòng)。自然循環(huán)熱水鍋爐的結(jié)構(gòu)形式與蒸汽鍋爐基本相似。輻射受熱面中的熱水，靠下降管與水冷壁管中水的溫度和密度不同而造成的水柱重力差循環(huán)流動(dòng)。依照課題設(shè)計(jì)要求，本鍋爐為自然循環(huán)熱水鍋爐。其特點(diǎn)有：鍋爐采用自然循環(huán)，水

3、循環(huán)安全可靠。但是這種鍋爐容量較小，在運(yùn)行中如遇突然停電，鍋爐的水泵無(wú)法運(yùn)行，正常的水循環(huán)遭破壞，鍋水容易汽化，并可能出現(xiàn)水擊現(xiàn)象?，F(xiàn)在也形成了一個(gè)熱水鍋爐系統(tǒng)，它筒體較大，容量大，造價(jià)相對(duì)提高，由于這種鍋爐出水容量大，且能在斷電時(shí)維持自然循環(huán)，在遇到停電，水泵突然停止運(yùn)行時(shí)，可以有效的防止鍋水汽化。也正是這個(gè)原因，近年來(lái)鍋筒式熱水鍋爐在我國(guó)發(fā)展較快。1.2 熱水鍋爐的選擇我選用的是鍋筒式熱水鍋爐，理由有：（1）全管子鍋爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全性能不高，停電、停泵時(shí)容易汽化產(chǎn)生水擊，水質(zhì)要求高，其中只要有一根管子爆管就要立即停爐檢修，并且檢修困難；鍋筒鍋爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性能好，停電、停泵時(shí)鍋爐還可以利

4、用自身的自然循環(huán)繼續(xù)運(yùn)行。并且由于有鍋筒，即使產(chǎn)生了汽化，汽化對(duì)鍋爐也可能不帶來(lái)危險(xiǎn)。（2）全管子鍋爐適用于高溫、大型供熱系統(tǒng)；而課題設(shè)計(jì)要求是中、小型容量，低溫系統(tǒng)，我設(shè)計(jì)為出水溫度為130，鍋筒鍋爐較適合。（3）就制造方面來(lái)說(shuō)，整個(gè)湖南省都很少制造管式熱水鍋爐，熱水鍋爐只制造鍋筒式的熱水鍋爐。也就是說(shuō)如果設(shè)計(jì)要在湖南省的話，實(shí)現(xiàn)制造是比較困難，即使制造了，由于不是批量生產(chǎn)，這樣單一制造成本也會(huì)較高，而鍋筒熱水鍋爐就好的多，湖南省內(nèi)的廠都有制造。1.3 熱水鍋爐的改裝4蒸汽鍋爐改裝成熱水鍋爐,歸納起來(lái)主要有兩種方法。其一是將系統(tǒng)回水從下鍋筒或下集箱引入,即強(qiáng)制循環(huán)。 第二種方法,系統(tǒng)回水進(jìn)入

5、上鍋筒,看熱水的重力差所產(chǎn)生的自然循環(huán)流動(dòng)壓頭能否克服管路阻力,如果不能夠克服,就加水泵,形成強(qiáng)制循環(huán)，如果能夠克服,就可以利用流動(dòng)壓頭形成自然循環(huán),此外如果流動(dòng)壓頭不太大也可以加水泵, 形成強(qiáng)制循環(huán),保證水循環(huán)的順利和鍋爐安全。1.3.1 蒸汽鍋爐改熱水鍋爐蒸汽鍋爐形式分鍋殼鍋爐、水管鍋爐。見(jiàn)表1.1。表1.1 鍋爐形式代號(hào)鍋殼鍋爐水管鍋爐鍋爐型式代號(hào)鍋爐型式代號(hào)立式水管LS單鍋筒立式DL臥式外燃WW單鍋筒縱置式DZ立式火管LH單鍋筒橫置式DH臥式內(nèi)燃WN雙鍋筒縱置式SZ雙鍋筒橫置式SH強(qiáng)制循環(huán)式QXFire-tube boiler 火管鍋爐又稱鍋殼式鍋爐?；窘Y(jié)構(gòu)是在大圓筒（鍋殼）內(nèi)裝設(shè)小

6、圓筒、管子(稱謂“火管”)或其他形狀的殼體(稱謂“爐膽”)，火管與大圓筒隔絕并形成夾套，夾套中容水，而火管及爐膽充作燃燒室和煙道，容納火焰或煙氣，燃燒產(chǎn)生或煙氣帶來(lái)的熱量經(jīng)火管壁傳給水。優(yōu)點(diǎn)是水容量大，蓄熱能力大，結(jié)構(gòu)、安裝和運(yùn)行都比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是蒸發(fā)強(qiáng)度不高，產(chǎn)生的蒸汽壓力低，鍋殼及內(nèi)部構(gòu)件直接受熱，工作條件變差，鍋殼強(qiáng)度因各種開(kāi)孔被削弱，因儲(chǔ)水和蓄勢(shì)量大，一旦破壞釋放能量大。在工業(yè)上應(yīng)用最早，目前一般用作小型工業(yè)鍋爐。水管鍋爐。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。這種鍋爐中的圓筒

7、形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。水火管鍋殼式鍋爐是我國(guó)近十幾年發(fā)展起來(lái)的科技含量高的鍋爐品種，這種鍋爐與傳統(tǒng)的水管鍋爐（包括管架式、角管式、單、雙汽包式）相比較，后者運(yùn)行三年出力降到70%左右，而前者在整個(gè)壽命期內(nèi)，受熱面不積灰，出力不變，效率不變, 水火管快裝鍋爐具有如下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、安裝方便：亦存如下缺點(diǎn)：鍋爐相對(duì)的水容量較小，鍋殼下部直接受輻射熱，當(dāng)給水水質(zhì)不良或排污不及時(shí)，水垢與混渣易沉積在鍋殼底部，使鍋殼底部鋼板過(guò)熱變形，形成鼓包。此外管板，煙管與鍋筒剛性聯(lián)接，因受熱不均與載荷變動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生交變溫度應(yīng)力，易造成管板裂紋，拉撐焊縫裂開(kāi)，煙管拉脫等事故。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，這種

8、鍋爐的事故率比水管鍋爐多2倍以上。綜合考慮，我選用的是雙鍋筒縱置式水管鍋爐。鍋筒縱向中心線與鍋爐前后中心線重合或平行的鍋爐稱為縱置式鍋筒水管鍋爐，工業(yè)鍋爐以雙鍋筒居多。這種鍋爐主要由上下兩個(gè)縱置鍋筒、對(duì)流管束、水冷壁管、集箱等組成?？v置式鍋筒水管鍋爐的上鍋筒的設(shè)計(jì)方案是將上鍋筒做得較長(zhǎng)，把下鍋筒置于上鍋筒的后半段下部，上鍋筒的半段伸人爐膛頂部、爐膛兩側(cè)布置了水冷壁，水冷壁管下端連接下集箱，下集箱通過(guò)下降管與下鍋筒連接供水。水冷壁管上端直接脹接在上鍋筒前半段的底部?jī)蓚?cè)，這樣構(gòu)成水循環(huán)回路。水管鍋爐在鍋筒外部設(shè)水管受熱面，高溫?zé)煔庠诠芡饬鲃?dòng)放熱，水在管內(nèi)吸熱。由于管內(nèi)橫斷面比管外小，因此汽水流速大

9、大增加，受熱面上產(chǎn)生的蒸汽立即被沖走，這就提高了鍋水吸熱率。鍋爐水循環(huán)好，蒸發(fā)效率高，適應(yīng)負(fù)荷變化的性能較好，熱效率較高。蒸汽鍋爐改裝成熱水鍋爐，我選用第二種方法,即系統(tǒng)回水進(jìn)入上鍋筒，再加裝水泵。由于出水溫度為115，進(jìn)水溫度（通過(guò)省煤器后）也可以達(dá)到70，相差只有45，鍋筒鍋爐的自然循環(huán)是利用水的密度差來(lái)實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在這個(gè)密度差太小，通過(guò)計(jì)算校核，自然循環(huán)流動(dòng)壓頭不太大，循環(huán)效果不太理想，所以在需要加一個(gè)水泵，形成強(qiáng)制循環(huán)，來(lái)維持鍋筒熱水鍋爐循環(huán)。 改裝應(yīng)注意的問(wèn)題（1）鍋爐回水必須進(jìn)入上鍋筒。為保證循環(huán)的可靠性,在鍋筒內(nèi)設(shè)置隔板把鍋水分成熱區(qū)和冷區(qū)。鍋爐的回水必須進(jìn)入冷區(qū),熱水應(yīng)從熱區(qū)引出

10、，使鍋爐的回水管與熱水引出管在鍋筒內(nèi)的連接位置有利于鍋爐的水循環(huán).所說(shuō)的冷區(qū)是指下降管區(qū),熱區(qū)為上升管區(qū)。（2）改裝后的熱水鍋爐,必須效驗(yàn)鍋爐水循環(huán)是否安全可靠。即按水的密度重力差所產(chǎn)生的自然循環(huán)流動(dòng)壓頭, 能否克服管路阻力,并有足夠的循環(huán)水量通過(guò)管子，以防個(gè)別管子過(guò)熱，產(chǎn)生過(guò)冷沸態(tài)。并避免因循環(huán)速度過(guò)低，水中雜質(zhì)沉積在管壁上，形成水垢。（3）應(yīng)盡量防止回水進(jìn)入熱水引出管，以保證下降管入口有最小的水溫。（4）對(duì)于裝設(shè)省煤器的鍋爐，為避免省煤器工質(zhì)流動(dòng)阻力過(guò)大，需將省煤器并聯(lián)或加旁路管。（5）在熱水鍋爐中不允許水發(fā)生汽化，否則在受熱面中易產(chǎn)生水垢和水擊，影響鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，為保證單相流

11、體的水動(dòng)力特性的穩(wěn)定性，應(yīng)控制好水的流速，減少流量偏差；保證受熱面各平行管子受熱均勻，盡量減少各受熱面的熱偏差，因此進(jìn)入鍋爐的系統(tǒng)回水要采取調(diào)節(jié)分配。（6）為減少水在鍋爐中的流動(dòng)阻力，應(yīng)拆除上鍋筒內(nèi)原有的一切分離設(shè)備，僅保留鍋筒的排污系統(tǒng)，由于熱水鍋爐的進(jìn)水量比蒸汽鍋爐大很多倍，鍋爐的進(jìn)水管與回水管尺寸應(yīng)符合要求，并加裝配水管。（7）改裝后的熱水鍋爐應(yīng)盡量減少水在鍋爐內(nèi)的停滯，尤其是鍋筒的端部，否則易造成氧腐蝕。實(shí)際運(yùn)行中，有真實(shí)事例顯示，鍋筒后管板出現(xiàn)裂紋或漏水現(xiàn)象。證實(shí)為，當(dāng)鍋爐煙管與管板焊接時(shí)，后管板多出現(xiàn)裂紋，當(dāng)煙管與管板脹接時(shí)，多出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。其原因之一就是水在鍋筒內(nèi)溫度分層所致，因

12、為冷水在下部，熱水在上部，鍋爐在后管板處受交變溫度應(yīng)力的影響，使之產(chǎn)生上述現(xiàn)象,因此一定要減少水的停滯區(qū)。（8）進(jìn)入鍋筒的低溫回水，不能立即與鍋爐某些關(guān)鍵部件接觸，以免產(chǎn)生熱應(yīng)力與變形，導(dǎo)致漏水。（9）為能及時(shí)排除水中析出的氣體，應(yīng)在鍋爐各回路的最高點(diǎn)設(shè)置排汽閥。2 熱水鍋爐的基本參數(shù)2.1 熱水鍋爐供熱系統(tǒng)參數(shù)5 系統(tǒng)的循環(huán)水量計(jì)算系統(tǒng)的循環(huán)水量的大小按下式計(jì)算: (2.1)式中Q 系統(tǒng)（鍋爐）的總供熱量（KW）； 平均供水溫度與平均回水溫度之差（）； C水的比熱（）,通常取C=4.1816。在實(shí)際的供熱溫度范圍內(nèi),水的比熱大于4.186,因此按上式所計(jì)算的流量稍大些,也就是給系統(tǒng)提供了23

13、%的安全裕量。 最佳供回水溫度的確定在高溫水供熱系統(tǒng)中循環(huán)水量的大小,主要取決于供回水溫差。對(duì)于區(qū)域性供熱系統(tǒng),管道及鋪設(shè)費(fèi)用占工程造價(jià)的比例約為4060%。因此希望有較大的供回水溫差,亦即要提高供水溫度或降低回水溫度,以減少流量縮小管徑,減少管道的鋪設(shè)費(fèi)用。但供回水溫差變大,對(duì)供熱系統(tǒng)的要求比較高,必須綜合考慮。供水溫度高有很多優(yōu)點(diǎn),它可以提供較大供回水溫差,使管徑減少,降低投資費(fèi)用；當(dāng)采用換熱器時(shí),由于供水溫度高,增加了換熱溫差,使換熱器面積減少;但供水溫度高,要求鍋爐及管道,散熱器等要耐高壓,并給系統(tǒng)的穩(wěn)壓帶來(lái)困難,同時(shí)水溫高易造成燙傷事故?；厮疁囟鹊蛣t要求散熱器性能好,或增大散熱器面積

14、,此外還要考慮鍋爐尾部受熱面的煙氣腐蝕,尤其燃用高硫燃料時(shí),更為突出。綜上所述,確定系統(tǒng)的供回水溫度要綜合考慮系統(tǒng)的承壓能力、負(fù)荷的種類、系統(tǒng)的供熱范圍、用戶的要求和系統(tǒng)規(guī)模的大小等因素。表2.1 熱水鍋爐參數(shù)系列額定熱功率/MW額定出水壓力（表壓力）/MPa0.250.71.01.251.01.251.25額定出水溫度/進(jìn)水溫度/115/70130/7014我選用的供回水溫度為13070。2.2 熱水鍋爐的基礎(chǔ)資料 鍋爐參數(shù)壓力、溫度、供熱量是反映熱水鍋爐工作特性的物理量，是熱水鍋爐的基本的參數(shù)，一般容量0.7MW的熱水鍋爐相當(dāng)于蒸發(fā)量1t/h的蒸汽鍋爐的熱功率，14MW的熱水鍋爐相當(dāng)于蒸發(fā)

15、量為20t/h的蒸汽鍋爐的熱功率。由于熱水鍋爐不產(chǎn)生蒸汽，而產(chǎn)生的熱水的溫度比蒸汽的溫度低的多，所以熱水鍋爐的進(jìn)水量比蒸汽鍋爐大1020倍。額定供熱量Q 14WM 出水壓力 P 1.3MPa回水溫度t h s 70 出水溫度 t c s 130排煙溫度p y 180 鍋爐排污率P p w 5% 氣象條件邵陽(yáng)市地處亞熱帶，屬典型的中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。夏季盛吹偏南風(fēng)，高溫多雨，冬季盛吹偏北風(fēng)，低溫少雨；四季分明，光熱充足，雨水充沛，且雨熱同季，受地貌地勢(shì)的影響，氣候復(fù)雜并垂直變化和地區(qū)差異明顯。全市年平均氣溫16.117.1，7月最熱，月平均氣溫26.628.5；1月最冷，月平均氣溫4.75.6

16、，本地最低大氣壓為100391Pa。由于熱水鍋爐的應(yīng)用方向，如供水，采暖，受季節(jié)影響較大，使熱水鍋爐具有間歇性。夏天基本上不使用熱水鍋爐，在氣候中，除夏季外，其它三個(gè)季度平均氣溫為12.613.3，平均水溫為18。冷空氣進(jìn)來(lái)時(shí)，通過(guò)風(fēng)機(jī)做功，必然要吸熱，所以氣溫有所提高。同理，給水溫度也有所提高。所以設(shè)定下列參數(shù)。冷空氣溫度t l k 20 補(bǔ)給水溫度t b s 20 燃料7本鍋爐的設(shè)計(jì)燃料為：A，類煙煤。 = 46.55% , = 3.06% , = 6.11% , = 0.86% , = 1.94% , = 32.48% , = 9% , = 38.50% ；= 18840kJ/kg 。

17、應(yīng)用成分46.553.066.111.940.8632.489可燃基揮發(fā)份=38.50%應(yīng)用基低位發(fā)熱量18840kJ/kg3 熱水鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 83.1 爐膛的尺寸初步計(jì)算在設(shè)計(jì)、改裝鍋爐時(shí)，為了較快的判斷預(yù)先布置的鍋爐結(jié)構(gòu)形式和尺寸是否合理，可采用簡(jiǎn)易估算法。在簡(jiǎn)易估算法中，沒(méi)有考慮煤種和鍋爐結(jié)構(gòu)等因素的影響，只能提供一些數(shù)值范圍。以下是根據(jù)一些參考資料查到的估算表。9表3.1 爐膛容積估算燃燒設(shè)備手燒爐拋煤機(jī)爐鏈條爐往復(fù)爐振動(dòng)爐蒸汽鍋爐每1t/h蒸發(fā)量需爐膛容積（m3）343.54.5343434表3.2 鏈條爐爐膛特性爐排面積熱強(qiáng)度(KW/ m2)爐排燃燒率（kg/m2 h)爐膛容

18、積熱強(qiáng)度(KW/ m3)爐排有效長(zhǎng)度（m）爐排有效寬度（m）類煙煤70015001002002353503682<5設(shè)計(jì)爐膛時(shí)，首先應(yīng)保證具有足夠的容積，使燃料能迅速著火并燃燒的比較完全，同時(shí)又要保證能長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行，爐膛結(jié)構(gòu)還應(yīng)緊湊，便于制造、安裝、檢修、和運(yùn)行，爐膛長(zhǎng)度、寬度，應(yīng)于爐排尺寸相配合。當(dāng)鍋爐運(yùn)行工況改變時(shí)，對(duì)爐膛容積應(yīng)重新進(jìn)行校核計(jì)算。3.2 燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)3.2.1 爐排的設(shè)計(jì)9第一臺(tái)鏈條爐出現(xiàn)在1840年，至今已有一百多年的歷史。由于技術(shù)不斷更新，使鏈條爐排不斷改進(jìn)，鏈條爐排運(yùn)行可靠，燃燒穩(wěn)定，燃料適應(yīng)性廣，廣泛使用于鍋爐中。爐排由鏈輪帶動(dòng)鏈條，使?fàn)t排片緩慢行進(jìn)。煤從

19、爐排前端的煤斗均勻下落在爐排上。煤層的厚度用一煤閘門上下起落加以調(diào)節(jié)。隨著爐排向后移動(dòng)，煤由著火、燃燒直至燒盡，最后被拋入爐排后面的灰渣斗中。也有不用煤斗給煤而用拋煤機(jī)把煤拋在爐排后部而爐排向前移動(dòng)的。爐排的速度依煤種和鍋爐負(fù)荷的不同由齒輪變速器加以調(diào)節(jié)。采用簡(jiǎn)易估算法估算爐排面積，估算值見(jiàn)表3.3。2表3.3 爐排面積估算燃燒設(shè)備手燒爐拋煤機(jī)爐鏈條爐往復(fù)爐振動(dòng)爐自然通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)蒸汽鍋爐每1t/h蒸發(fā)量所需爐排面積（m2）1.82.21.51.80.91.251.21.61.31.71.11.3為了保證鏈條爐排安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，無(wú)論哪一種型式的鏈條爐排，都必須有以下輔助部件。（1）爐排的可調(diào)張緊

20、裝置。爐排的可調(diào)張緊裝置，一般是爐排前軸的軸承做成可移動(dòng)的，用絲桿調(diào)節(jié)前后移動(dòng)。調(diào)整螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)。它的主要作用是調(diào)整爐排的松緊程度和爐排前、后軸的平行度。為了不使?fàn)t排在運(yùn)行時(shí)拱起，爐排必須有一定的張緊度；爐排因安裝或運(yùn)行時(shí)受各種因素的影響，爐排跑偏時(shí)，進(jìn)行爐排前、后軸的調(diào)整，保證爐排安全穩(wěn)定運(yùn)行。（2）擋渣裝置。擋渣裝置的主要作用有兩個(gè)：一是為了不使?fàn)t渣落入后軸處翻開(kāi)著的爐排片之間和延長(zhǎng)爐渣在爐排上的逗留時(shí)間，便于爐渣燃盡，即擋渣作用；二是為了防止鍋爐尾部渣井處的漏風(fēng)，提高鍋爐的熱效率。鏈條爐排上常用擋渣裝置有兩種：老鷹鐵。它位于鏈條爐排末端即將轉(zhuǎn)彎處，形如鷹嘴，鑄鐵制成，因而得名。它具有上述的

21、第一個(gè)作用，但不能阻止尾部漏風(fēng)，因此其熱效率較差。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，又不易出故障，故得到了廣泛的應(yīng)用。擋渣擺。 擋渣擺安裝于鏈條爐排尾部上方，它具有上述擋渣裝置兩個(gè)作用。因此能提高鍋爐效率。但其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使用不當(dāng)時(shí)，爐排后部容易結(jié)渣并常常被燒壞，平時(shí)維修工作量大。因此，它的應(yīng)用不如老鷹鐵廣泛。（3）側(cè)密封裝置。為保證鏈條爐排靈活移動(dòng)，爐排與兩側(cè)靜止框架(墻板)之間必須留有一定的間隙，以免相互摩擦，阻礙爐排運(yùn)行。但間隙不可太大、盡量避免空氣漏入爐膛惡化爐內(nèi)燃燒、降低鍋爐熱效率。因此，必須采用可靠的側(cè)密封裝置，盡量減少漏風(fēng)。爐排的側(cè)密封裝置，其具體結(jié)構(gòu)可能稍有不同，其型式各樣，如

22、灰封式側(cè)密封，迷宮式側(cè)密封等，其原理都是盡量避免漏風(fēng)而又不妨礙爐排運(yùn)行。（4）防焦箱。防焦箱位于爐排兩側(cè)，它的內(nèi)部通以冷卻水，是水冷壁管的下聯(lián)箱，是鍋爐循環(huán)系統(tǒng)的一部分。其防焦的作用是保護(hù)爐墻，使之不受高溫的磨損和侵蝕同時(shí)還可以避免緊貼火床的側(cè)墻部位粘結(jié)渣瘤，保證爐內(nèi)正常燃燒和爐排正常運(yùn)轉(zhuǎn)。鍋爐中采用的鏈條爐排型式有鏈帶式，橫梁式和鱗片式三種。鏈帶式爐排適用于10th以下的鍋爐應(yīng)用，鱗片式爐排一般適用于10th以上的鍋爐，橫梁式爐排適用于容量較大的鍋爐。根據(jù)設(shè)計(jì)要要求，我選用鱗片式爐排。鱗片式爐排見(jiàn)圖3.1。圖3.1 鏈帶式爐排1-煤斗；2-鏈輪；3-風(fēng)室；4-老鷹鐵鱗片式爐排是用套管或滾筒將

23、鱗片狀的爐排片串聯(lián)成帶以組成爐排面的鏈條爐排。 鱗片式爐排與鏈帶式爐排在運(yùn)行中相比具有如下特點(diǎn)：（1）受熱和力分開(kāi)。鱗片式爐排的爐排片直接受爐膛熱的作用而不受拉力，鏈條只承受運(yùn)行阻力而不直接受熱的作用。（2）送風(fēng)方式不同。鱗片式爐排的鼓風(fēng)是在爐外分流后分別從各自風(fēng)道進(jìn)入風(fēng)室，各風(fēng)室互不竄風(fēng)，調(diào)節(jié)方便。（3）爐排的拉緊程度不同。鱗片式爐排拉的較松，下部爐排呈下垂?fàn)顟B(tài)。而鏈帶式爐排拉的較緊，下?tīng)t排呈直線狀態(tài)。（4）受力狀況不同。鏈帶式爐排在運(yùn)行中靠前軸驅(qū)動(dòng)，主動(dòng)鏈所受的拉力在與鏈輪剛進(jìn)入嚙合處最大，與鏈輪脫離嚙合處最小。鱗片式爐排在運(yùn)行中前軸只把下?tīng)t排帶上，上爐排的運(yùn)動(dòng)主要靠下?tīng)t排的下垂直重力來(lái)拖

24、動(dòng)。3.2.2 分段送風(fēng) 為了適應(yīng)鏈條爐排燃燒各區(qū)段需要不同風(fēng)量的特點(diǎn)，在爐排下面隔成幾個(gè)風(fēng)室進(jìn)行分段送風(fēng)，每個(gè)風(fēng)室之間應(yīng)嚴(yán)密不漏，以防短路而失去調(diào)節(jié)作用。為使整個(gè)爐排寬度的風(fēng)量分布均勻，宜采用雙側(cè)進(jìn)風(fēng)。每個(gè)風(fēng)室的風(fēng)量，均用單獨(dú)的擋風(fēng)板分別調(diào)節(jié)。各擋風(fēng)板的開(kāi)度，需根據(jù)不同煤種的特性，經(jīng)過(guò)反復(fù)運(yùn)行試驗(yàn)，找出使煤燃燒最佳的開(kāi)啟位置。當(dāng)煤種變化時(shí)，還需要重新調(diào)整，以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行效果。一臺(tái)鍋爐最多采用56個(gè)風(fēng)室，送風(fēng)分段越多，風(fēng)量越容易符合燃燒需要，但分段過(guò)多，將使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，總的經(jīng)濟(jì)效果并不理想。3.2.3 爐拱的設(shè)計(jì)9 10鏈條爐的爐膛都設(shè)有爐拱，由燃燒過(guò)程中可知，即使采用分區(qū)送風(fēng)，爐膛上部各部

25、分的煙氣成分仍是不均勻的。爐排兩端存在著過(guò)量空氣，而中部則不可避免要出現(xiàn)還原區(qū)，產(chǎn)生大量可燃?xì)怏w。這些可燃?xì)怏w應(yīng)當(dāng)在爐膛中充分燃燒。設(shè)置爐拱的主要作用是儲(chǔ)蓄熱量，調(diào)整燃燒中心，提高爐膛溫度，加速新煤著火。其次是延長(zhǎng)煙氣流程，促進(jìn)燃料充分燃燒。爐拱有前拱、中拱和后拱三種。其中經(jīng)常使用的是前拱和后拱。(1) 前拱。前拱位于爐排上方的前爐墻下部，一般由引燃拱(又稱點(diǎn)火拱)和混合拱(大拱)兩部分組成。引燃拱的位置較低，靠近煤閘板，一般距爐排面約 200400mm，主要作用是吸收高溫?zé)煔庵械臒崃?，再反射到爐排前部，加速新煤的著火燃燒?；旌瞎暗奈恢幂^高，主要作用是促進(jìn)煙氣和空氣良好混合，延長(zhǎng)煙氣流程，使其

26、充分燃燒。（2)后拱。后拱位于爐排上方的后爐墻下部。后拱的作用，是將燃盡區(qū)的高溫?zé)煔夂瓦^(guò)剩的空氣引導(dǎo)到爐膛中部和前部，以延長(zhǎng)煙氣流程，保證主燃燒區(qū)所需要的熱量，以及促進(jìn)新煤引燃，同時(shí)提高爐排后部溫度，使灰渣中的固定炭燃盡。采用簡(jiǎn)易估算法估算爐拱尺寸，估算值見(jiàn)表3.4。表3.4 鏈條爐爐拱估算尺寸名稱前拱高度(m)前拱長(zhǎng)度(m)后拱高度(m)后拱長(zhǎng)度(m)煙煤D<15t/h12025L0709025L05L注：L爐排有效長(zhǎng)度(m)3.3 受熱面的設(shè)計(jì)3.3.1 水冷壁一般由放置于爐膛四周貼爐墻布置的并聯(lián)鋼管組成的蒸發(fā)受熱面，稱為水冷壁。水冷壁的主要作用有：10(1)吸收燃料在爐膛燃燒時(shí)放出

27、的輻射熱，使水冷壁中的爐水得到加熱，將其中的一部分蒸發(fā)為飽和水蒸氣，在水冷壁中形成汽水混合物。(2)由于水冷壁是貼墻布置的，因此，可保護(hù)爐墻免受高溫?zé)煔鉄龎摹?3)輻射換熱效率高，可節(jié)省大量蒸發(fā)受熱面金屬。(4)可降低爐膛和爐膛出口煙氣溫度，對(duì)防止?fàn)t膛及其出口以后受熱面結(jié)渣有利。水冷壁一般由多組緊貼燃燒室爐墻四周與地面垂直的鋼管組成。管子上下端分別與上下聯(lián)箱連接。下聯(lián)箱與汽包水側(cè)之間有不受熱的降水管連通，以便汽包中的爐水流入水冷壁。水冷壁中的汽水混合物流入上聯(lián)箱后，經(jīng)上升管進(jìn)入汽包。水冷壁可分為光管式、膜式和銷釘式三種。在這我選用的是光管式水冷壁。在蒸汽鍋爐改為熱水鍋爐的循環(huán)回路中，由于采用聯(lián)

28、接管與鍋筒聯(lián)接，使上升管的流動(dòng)阻力增大，經(jīng)計(jì)算聯(lián)接管的阻力損失占為整個(gè)回路的壓降的30%多，降低了回路的循環(huán)速度，因此應(yīng)盡可能使水直接引入鍋筒。由于在爐膛中配置了前、后拱，為了使?fàn)t拱的砌筑方便，通常設(shè)有前、后拱管結(jié)構(gòu)，在拱管上鋪設(shè)耐火材料。3.3.2 對(duì)流管束3.3.3 省煤器省煤器就是鍋爐尾部煙道中將鍋爐給水加熱的受熱面，由于它吸收的是比較低溫的煙氣，降低了煙氣的排煙溫度，節(jié)省了能源，提高了效率，所以稱之為省煤器水在省煤器中為強(qiáng)制流動(dòng)，熱水鍋爐的水流量較大，為減少其流動(dòng)阻力，多采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)。通常使用鑄鐵省煤器，由單根鑄鐵肋片管用鑄鐵彎頭聯(lián)接組合而成，耐腐蝕。采用省煤器的鍋爐運(yùn)行時(shí)必須連續(xù)給水

29、，不能間歇給水。省煤器內(nèi)工質(zhì)的流速選取0.31.0 m/s為宜，過(guò)低時(shí)析出的氣體不能帶出，過(guò)高則流動(dòng)阻力增大。3.3.4空氣預(yù)熱器空氣預(yù)熱器簡(jiǎn)稱空預(yù)器。它的任務(wù)在于把冷空氣預(yù)熱成一定溫度的熱空氣，再送入爐內(nèi)供燃料燃燒。它與省煤器一樣，也是一種能有效降低排煙溫度和提高鍋爐效率的輔助受熱面。空氣預(yù)熱器還有它的獨(dú)特作用。其一是當(dāng)鍋爐房有相當(dāng)數(shù)量的回水或采用熱力除氧時(shí)，因給水溫度較高而使省煤器作用受到限制；此時(shí)設(shè)置空氣預(yù)熱器，因進(jìn)風(fēng)溫度通常是鍋爐房的冷空氣溫度，就可以有效地把排煙溫度降下來(lái)。其二是預(yù)熱空氣可以提高爐溫，改善燃料的著火和燃燒過(guò)程，從而使燃燒效率和傳熱效果都進(jìn)一步得以提高。這對(duì)燃燒難易著火

30、的燃料，如多水分，多灰分以及低揮發(fā)分等一類燃料意義更為重大。 空氣預(yù)熱器的管子數(shù)及管距取決于煙氣流速。一般情況，煙氣在1014m/s，空氣流速為57 m/s。煙速過(guò)低，不利傳熱，也易導(dǎo)致煙灰沉積；煙速過(guò)高，流動(dòng)阻力增大，使通風(fēng)設(shè)備電耗增加。為了使煙氣對(duì)管壁放熱系數(shù)接近于管壁到空氣的放熱系數(shù)，以獲得空預(yù)器最高的傳熱系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)煙氣流速應(yīng)盡可能調(diào)整到空氣流速的兩倍左右。3.3.4 受熱面的配置（1）爐膛出口煙氣溫度爐膛出口是爐膛與對(duì)流煙道的分界處，也是輻射受熱面與對(duì)流受熱面的分界處。據(jù)計(jì)算，溫度在12001300以上時(shí)，輻射受熱面的熱流密度高于對(duì)流受熱面的熱流密度，而在10001100時(shí)，兩者的熱

31、流密度相接近?？紤]到輻射受熱面面積的計(jì)算方法和對(duì)流受熱面面積的不同，從節(jié)約受熱面面積的角度看，爐膛出口煙氣溫度高一點(diǎn)好。如果爐膛出口煙氣溫度降到900以下，既浪費(fèi)燃料，又浪費(fèi)鋼材。因些，將爐膛出口煙氣溫度定的過(guò)低是不經(jīng)濟(jì)的。但為了避免融熔灰渣在受熱面上結(jié)渣，爐膛出口煙氣溫度應(yīng)低與灰的變形溫度，一般情況下，對(duì)于鏈條爐，要求出口溫度在9001100的范圍內(nèi)。（2）排煙溫度排煙溫度直接決定排煙熱損失，對(duì)鍋爐的效率有很大的影響。排煙溫度并不是越低越好，由于煙溫的降低，傳熱的溫差就要減少，傳同樣多的熱量所需的受熱面積就要增多，金屬耗量增大，同時(shí)，煙氣流通阻力也增大，風(fēng)機(jī)耗電也多。所以，排煙溫度應(yīng)取決于技

32、術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，取決于合理的傳熱溫差。通常設(shè)計(jì)的的工業(yè)鍋爐其排煙溫度取為160200。4 熱水鍋爐的熱力計(jì)算1112水作為熱水鍋爐的工質(zhì)，從水進(jìn)入鍋爐到出鍋爐成為熱水，其在鍋爐中吸取的熱量，主要是在省煤器、鍋爐管束、爐膛水冷壁中吸取。4.1 燃燒計(jì)算4.1.1 鍋爐受熱面的過(guò)量空氣系數(shù)及漏風(fēng)系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)、漏風(fēng)系數(shù)見(jiàn)表4.1。表4.1 鍋爐受熱面的過(guò)量空氣系數(shù)及漏風(fēng)系數(shù)序號(hào)鍋爐受熱面入口過(guò)量空氣系數(shù)漏風(fēng)系數(shù)出口過(guò)量空氣系數(shù)1爐膛1400101.502鍋爐管束1550101.653省煤器1650101.754空氣預(yù)熱器1. 750. 101.854.1.2 理論空氣量、理論煙氣量的計(jì)算理論空氣量、

33、理論煙氣容積的計(jì)算見(jiàn)表4.2。表4.2 理論空氣量、理論煙氣量的計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果1理論空氣量4.8102三原子氣體容積0.8823理論氮?dú)馊莘e4.4884理論水蒸氣容積0.5294.1.3 各受熱面煙道中煙氣特性表 表4.3 各受熱面煙道中煙氣特性名稱符號(hào)單位計(jì)算公式爐膛鍋爐管束省煤器空氣預(yù)熱器平均過(guò)量空氣系數(shù)1.501.601.701.80實(shí)際水蒸汽容積0.5680.5760.5830.591煙氣總?cè)莘e8.3438.8329.3209.809RO 2容積份額0.1060.0990.0950.090H 2 O容積份額0.06810.06520.06260.0603三原子氣體總份

34、額0.17410.16420.15760.15034.2 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算13鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算見(jiàn)表4.5表4.5 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算序號(hào)名 稱符 號(hào)單 位計(jì) 算 公 式 或 依 據(jù)數(shù) 值1燃料地位發(fā)熱值kJ/kg給定188402冷空氣溫度設(shè)計(jì)給定203冷空氣理論熱焓kJ/kg1284排煙溫度kJ/kg設(shè)計(jì)給定1805設(shè)計(jì)給定kJ/kg根據(jù)查煙氣溫焓(表5)23546固體不完全燃燒熱損失%按教材表4-2選取107氣體不完全燃燒熱損失%按教材表4-2選取18排煙熱損失%10.119散熱損失%查教材表3-42.010灰渣漏煤比按教材表4-2取用0.811灰渣的焓kJ/kg

35、查教材表2-1056012灰渣物理熱損失%0.6713鍋爐總熱效率%+23.7814鍋爐熱效率%100-76.2215給水焓kJ/kg按查水蒸氣性質(zhì)表41916鍋爐排污率%取 值517鍋爐有效利用熱kJ/h4754110018燃料消耗量Bkg/h331019計(jì)算燃料消耗量kg/h297920保熱系數(shù)0.9744.3 鍋爐爐膛熱力計(jì)算144.3.1 爐膛結(jié)構(gòu)特性（1）標(biāo)高計(jì)算見(jiàn)圖4.1 圖4.1 爐膛結(jié)構(gòu)各點(diǎn)標(biāo)高示意圖（2）爐膛包覆面積見(jiàn)圖4.1側(cè)墻A=2580×2631=6787980=6.788B=（2422.5+2580）×158×0.5=395198=0.3

36、952C=（2322+2631）×0.5×1152=2852928=2.853D=1221×2322=2815362=2.815E=438+（1221+164+158） ×0.5×638=631939=0.632F=300×300=90000=0.09G=（1140+600）×0.5×3795=3301650=3.302=6.788+0.3952+2.853+12.815+0.632+0.09+3.302=16.875后墻600mm=0.6m=3833=3.833m，見(jiàn)圖4.2=309/sin15=1194=01.

37、194=1221-1152=69=0.069m=2580=2.58=(0.6+3.833+1.194+0.069+2.58) ×2.4=24.83 圖4.2 爐膛部分結(jié)構(gòu)示意圖前、頂墻438-300=138=0.0138=638/=1.276，見(jiàn)圖4.3=158/=0.2235=1152-164-158=0.83=2580-158=2.242=158+2631=2.789=（0.0138+1.276+0.2235+0.83+2.242+2.789）×3=22.12爐壁總面積=2×16.875+25+22=80.75(3)爐排有效面積3795+2322+638=67

38、55=6.755mR=6.755×2=20.27圖4.3 爐膛部分結(jié)構(gòu)示意圖(4)爐膛容積×2.72=16.875×3.0=50.625(5)爐膛有效輻射受熱面前頂DE+EF=2631+158+2423=5.212m（曝光）（1275+831+224+2423+2789）-5211=2.331（覆蓋耐火涂料層）S=205，d=51，e=25.5，n=23（根），S/d=8.9，e/d=0.5查線算圖 =（23-1）×0.205×5.212×0.2=4.70=（23-1）×0.205×2.331×1=10.

39、51 =0.6×4.7+0.2×10.51=4.922后墻DC+CB+=2580+1194+81=3.855AB=3.833S=205，d=51，e=25.5，n=23（根），S/d=8.9，e/d=0.5查線算圖 =（23-1）×0.205×5.212×0.2=4.700=（23-1）×0.205×3.833×1=5.56=0.6×4.70+0.2×17.29=6.278圖4.4 前、頂墻示意圖側(cè)墻水冷壁=2631×2580=6787980=6.7888=（2423+2580）

40、15;158×0.5=395237=0.395=（2322+2631）×0.5×152=2852928=2.853=2332×1221=2835162=2.835由S=165，d=51，e=65，S/d=3.24，e/d=65/51=1.275 得=0.68，=1=（6.788+0.395+2.853）×0.68=6.44=2.835×1=2.835=0.6×6.44+0.2×2.835=4.55=10.51+4.804+4.55×2=24.414(6)爐膛平均熱有效系數(shù)=/=24.414/80.75=0

41、.302(7)爐膛有效輻射層厚度=3.6×50.65/（80.75+20.27）=1.80(8)燃燒面與爐墻面積之比=20.27/80.75=0.2514.3.2 爐膛的熱力計(jì)算表4.6 爐膛的熱力計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位算式或依據(jù)結(jié)果12345678910111213141516171819202122燃料低位發(fā)熱值燃料消耗量計(jì)算燃料消耗量保熱系數(shù)爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)爐膛漏風(fēng)系數(shù)冷空氣焓空氣帶入爐內(nèi)熱量爐膛有效放熱量理論燃燒溫度理論燃燒絕對(duì)溫度爐膛出口煙溫爐膛出口煙焓爐膛出口絕對(duì)溫度煙氣平均熱容量三原子氣體的容積份額三原子氣體總分壓力爐膛有效輻射層厚度三原子氣體輻射力三原子氣體輻射減弱

42、系數(shù)煙氣密度煙氣灰粒平均直徑燃料特性鍋爐熱平衡計(jì)算設(shè)計(jì)給定 見(jiàn)表4.1設(shè)計(jì)給定 見(jiàn)表4.1設(shè)計(jì)給定=0.10×128=1.5查溫度焓表+273先設(shè)定,后校核=1.5查溫度焓表+273煙氣特性表+=0.1741×0.1爐膛結(jié)構(gòu)=0.01741×1.26取定值取定值188400.9190.830.9741.500.1012812.81850314221695100012554127314.090.17410.017412.8350.04951.081.3020續(xù)表4.6序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或依據(jù)數(shù)值23242526272829303132333435363738每

43、公斤燃料煙氣的重量煙氣中灰粒無(wú)因次濃度灰粒的減弱系數(shù)焦灰粒的減弱系數(shù)無(wú)因次數(shù)無(wú)因次數(shù)氣體介質(zhì)吸引力火焰黑度爐膛黑度系數(shù)爐膛出口的煙氣溫度爐膛出口煙焓爐膛輻射放熱量燃燒面熱強(qiáng)度燃燒室熱強(qiáng)度輻射受熱面強(qiáng)度M對(duì)于煙煤取值對(duì)于層燃取值Xm=1.5查溫度焓表10.100.006468.211010.030.5150.4030.8030.52100015230318885434250.364.4 鍋爐管束熱力計(jì)算4.4.1 鍋爐管束結(jié)構(gòu)特性鍋爐管束的結(jié)構(gòu)計(jì)算左下角耐火材料覆蓋面積DG管段的長(zhǎng)度 AD管段的長(zhǎng)度計(jì)算示于表4.7耐火材料覆蓋面積表4.7AD管段長(zhǎng)度計(jì)算管段名稱計(jì)算公式或依據(jù)管 子 編 號(hào)212

44、01918水平夾角彎管半徑RBCOFOEBE(EC)OAABEFDDCDAD結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)特性O(shè)F/結(jié)構(gòu)特性O(shè)E-OA-BE2050-EF-EC-DDAB+CD3003239701099179557363520021712857300273920104414755734049469216027733002248871006117557332476138213926953001718669829055733546520721082614煙隔板遮擋面積對(duì)流管束受熱面面積 煙氣流通截面積煙氣的平均流通截面積=管間有效輻射層厚度比值 圖4.5 鍋爐管束結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4.4.2 鍋爐管束熱力計(jì)算表4.8

45、 鍋爐管束熱力計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或依據(jù)數(shù)值1進(jìn)口煙溫爐膛出口煙溫10002進(jìn)口煙焓IKJ/a1.55125543出口煙溫先假設(shè)，后校核5004003004出口煙焓IKJ/a1.65查溫焓表6415507237575煙氣側(cè)放熱量QrpKJ/（II Iolk）5967729985816工質(zhì)溫度tP=1.3MPa1927最大溫壓tmaxt1000-1928088最小溫壓tmint500-1923082081089平均溫壓tpj（tmaxtmin）/(ln(tmax /tmin)51844234810平均煙溫pj（）/235531727011煙氣流速Wm/sBjVy（pj273）÷

46、F÷2735.0294.974.5712水蒸汽容積份額查煙氣特性表4.30.065213三原子氣體容積份額查煙氣特性表4.30.164214條件對(duì)流放熱系數(shù)0hxKW/m20.04560.04460.042215修正系數(shù)1>1010.9400.9500.960續(xù)表4.8序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或依據(jù)數(shù)值16對(duì)流放熱系數(shù)0hxKW/m20hx0.04290.04240.040517管壁積灰溫度tbt+60=192+6025218輻射放熱系數(shù)00785007020062419修正系數(shù)09750965096020三原子氣體分壓力PqMPaPrq=0.10.16420.0164221三

47、原子氣體輻射力Pqs0.016420.3950.0064922三原子氣體輻射減弱系數(shù)4.254.334.2223氣體介質(zhì)吸收力kpsps0.1680.1710.17524煙氣黑度0.1540.1570.16025輻射放熱系數(shù)KW/m211.7910.649.9826利用系數(shù)127煙氣管壁放熱系數(shù)KW/m2（0hx+）0.0550.0530.05128有效系數(shù)取用0.629傳熱系數(shù)K0.0330.0320.03130傳熱量QcrKJ/541944833420續(xù)表4.8序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或依據(jù)數(shù)值31出口煙溫作圖法，圖4.642532出口煙焓IKJ/a1.65查溫焓表540833管束吸熱量QgsKJ/697634最大溫壓tmaxt1000-19280835最小溫壓tmint425-19223336平均溫壓tpj（tmaxtmin）/(ln(tmax /tmin)46237平均煙溫pj（tt）/265438煙氣流速Whxm/s7.8039傳熱系數(shù)KKW/·