熱水鍋爐設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——熱水鍋爐設(shè)計(jì)武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

論文題目SHL7.0-1.0/95/70-AⅡ熱水鍋爐設(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、石油或自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)闊崮堋?/p>

本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是SHL7.0-1.0/95/70-AⅡ，屬于水管式自然循環(huán)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、燃盡室、鍋爐管束、省煤氣，空氣預(yù)熱器。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)，鍋爐出口布置燃盡室達(dá)到飛灰和降塵作用；由于工作壓力低，簡(jiǎn)單產(chǎn)生煙氣側(cè)的酸腐蝕和鍋內(nèi)的氧腐蝕，所以采用鑄鐵省煤器，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

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DesignofSHL7-1.0/95/70-Pboiler

Abstract

Boilersasanenergyconversionequipment,inindustrialproductionhasbeenwidelyused.Itdoesthisbycoal,oilornaturalgascombustionreleaseofchemicalenergy,andheattheheattransferthroughthewater,thewaterheating(orintosteam),hotwaterdirectsupplytotheindustrialproductionandcivillife,heating,sothemainboilermandate:tofuelthechemicalenergyintoheatenergythemosteffective.

Thegraduationprojecttopicisshl7.0-1.0/95/70-aⅡ,belongingtothenaturalcirculationwatertubeboiler.Boilerdesigninlinewiththesafetyandreliabilityoftheprimarydesignfeaturesoftheguidelines.Consideringcombustion,heattransfer,gasandairaswellasdynamicpropertiesofworkingfluidsandwearandcorrosion.Intheboilerdesignprocess,themainconsiderationistoensurethatthefurnacefire,furnaceheatradiationsufficientcoalburnoutdegreeandareasonablespeedandexhaustgastemperature.Atthesametime,makesurethereisacertaindegreeofairtightnesstoensurenegativepressurewithinthecombustionchamber.

Throughoutthedesignprocessasatechnicalsupportforthethermodynamiccalculation,calculationofstrengthandwindresistancecalculationsmoke.Thermalcalculationwhichincludesthefurnace,burnroom,boilertubes,theprovincialgas.Forsmallboilers,compactstructure,mostoftheheatingsurfacearearrangedinthefurnace.Accordingtothestructure,boilersburnroomlayoutexporttotheroleofflyashanddust;Duetothelowpressure,pronetocorrosionandacidgassideofthepotofoxygenerosion,socastironeconomizer,reducingtheexhaustgastemperaturerequirements.

UseofCAD,tocompletethetotalFigureboiler,furnacewallchart,the

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drumexpansionplan,bodyplan.

Keywordsthermodynamiccalculation;strengthcalculation;smokewindresistancecalculation

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目錄

摘要Ⅰ錯(cuò)誤！未找到引用源。AbstractⅡ

第1章緒論1第2章鍋爐方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介22.1方案論證22.2設(shè)計(jì)鍋爐結(jié)構(gòu)及特性：42.2.1鍋爐各部分結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：52.2.2鍋爐特性:7第3章熱力計(jì)算83.1鍋爐規(guī)范、輔助計(jì)算及熱平衡計(jì)算83.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)83.1.2燃料特性83.1.3輔助計(jì)算83.2各部分熱力計(jì)算133.2.1爐膛計(jì)算錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2.2燃盡室計(jì)算173.2.3鍋爐管束203.2.4省煤器計(jì)算223.2.5空氣預(yù)熱器計(jì)算243.3熱力計(jì)算的誤差校核263.4熱力計(jì)算結(jié)果匯總表263.5本章小結(jié)27第4章強(qiáng)度計(jì)算284.1上鍋筒強(qiáng)度計(jì)算284.1.1筒節(jié)壁厚計(jì)算284.1.2上鍋筒有孔封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)304.2下鍋筒強(qiáng)度計(jì)算314.2.1下筒節(jié)壁厚計(jì)算314.2.2下鍋筒有孔封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)324.3前后集箱開孔計(jì)算334.4集箱無孔端蓋計(jì)算344.5安全閥排放能力計(jì)算354.6本章小結(jié)35

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第5章鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算36結(jié)論44致謝45武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

第1章緒論

熱水鍋爐在人們的日常生活中不可缺少的熱力設(shè)備。又由于其分布的部門廣，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。由于他使用的是單相介質(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-7-1.0/95/70-AⅡ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)流受熱面中屢屢繞行，然后進(jìn)入尾部的煙道，在尾部的煙道設(shè)有省煤器和空氣預(yù)熱器，用來加熱給水和預(yù)熱空氣。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)計(jì)有更進(jìn)一步的了解和把握，并穩(wěn)定了基礎(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。

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第2章鍋爐方案設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

2.1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)模的完全的設(shè)計(jì)。由于利用了一些原有的設(shè)備，整體設(shè)計(jì)可以儉約一定的成本，而且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，兩者之間存在著隱患。

相比較而言，整體的設(shè)計(jì)就有更大的優(yōu)點(diǎn)。整體的設(shè)計(jì)就是保持原有的燃燒受熱面和對(duì)流受熱面不便，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)。本次設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了局部的設(shè)計(jì)方案，主要的設(shè)計(jì)有：

1）設(shè)計(jì)了鍋內(nèi)裝置；2）優(yōu)化了一次風(fēng)系統(tǒng)；

3）對(duì)省煤器給水方式的設(shè)計(jì)；4）設(shè)計(jì)了空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)；

5）對(duì)鍋爐頂棚，平臺(tái)及扶梯的設(shè)計(jì)。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是避免了過多的能源浪費(fèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工程的工期短，工作量少。

本次設(shè)計(jì)的課題為SHL7—1.0/95/70—AⅡ，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。設(shè)計(jì)后的熱水鍋爐也沿襲了蒸汽鍋爐的這些優(yōu)點(diǎn)。熱水鍋爐自然循環(huán)的運(yùn)動(dòng)壓頭來自水溫差而產(chǎn)生的密度差，其植微小。由于熱水所載帶的只是物理顯熱，不存在蒸發(fā)潛熱，熱水的載熱量要比蒸汽小得多，熱水鍋爐鍋水不濃縮，水質(zhì)變化不大，因此對(duì)補(bǔ)給水硬度要求克略低點(diǎn)，此外，熱水鍋爐的低溫受熱面簡(jiǎn)單發(fā)生低溫腐蝕和堵灰。

為了減少不完全燃燒損失，以便提高熱效率，在爐膛和鍋爐管束之間

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布置燃盡室，燃盡室既可以調(diào)理合理煙速，煙氣中的飛灰在其中起飛灰沉淀作用，也承受部分的換熱，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，但煙氣的滾動(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。由于煙氣流程中有沖刷死角，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，相鄰兩根管子焊接時(shí)，熱影響區(qū)不重合；其次，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θl〞和排煙溫度θpy的選取。由于θl〞直接影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和安全性，所以θl〞的選擇一定要合理：若θl〞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θl〞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，在熱水鍋爐中，θl〞應(yīng)選擇在900℃-950℃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?。喝籀萷y降低，鍋爐排煙熱損失減少，效率提高從而儉約燃料，降低鍋爐運(yùn)行費(fèi)用。但θpy過低時(shí)，傳熱不良從而使尾部受熱面增加，體積增大，金屬耗量增加，投資增加，同時(shí)θpy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℃，尋常新設(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)當(dāng)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80℃～160℃。

為了降低θpy，鍋爐尾部設(shè)有尾部受熱面：省煤器、空氣預(yù)熱器。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，然而，對(duì)于熱水鍋爐的省煤器而言，省煤器加熱給水的作用并不是很明顯的主要還是用來降低煙氣的溫度,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,保證其傳熱的最正確效果.而采用省煤器降低θpy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)受熱面少好多，降低了生產(chǎn)成

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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)。

空氣預(yù)熱器除了可以為燃料提供熱空氣，改善著火和燃燒條件外，更重要的是，省煤器的給水溫度為70℃，僅用省煤器來降低排煙溫度其傳熱溫差太小，不經(jīng)濟(jì)，因此必需布置入口溫度為20℃的空氣預(yù)熱器。為了煙氣側(cè)和空氣側(cè)放熱系數(shù)接近，得到較大的傳熱系數(shù)，盡量使wk/wy=50%-55%，使?jié)L動(dòng)趨于逆流，可以得到較大的溫壓。

此外，還加進(jìn)了外伸煙道，這種布置有利于省煤器，空氣預(yù)熱器的布置，同時(shí)，也能減少對(duì)于鍋爐房的設(shè)計(jì)，儉約成本。還對(duì)扶梯的不合理布置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

2.2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、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柔抗?fàn)師煔獾母g；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)SHL7—1.0/95/70-AⅡ,即雙鍋筒橫置式鏈條爐，自然循環(huán)水管鍋爐，額定熱功率14MW，額定工作壓力為1.25Mp,設(shè)計(jì)成SHL-7.0-1.0/95/70-AⅡ,即雙鍋筒橫置式鏈條爐，自然循環(huán)熱水鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為山東良莊二類煙煤，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7MW鍋爐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，水管系列采用φ51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協(xié)同方式。后拱低而長(zhǎng)，傾角為14°，覆蓋率為35%，通過前后拱的協(xié)同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2100mm,長(zhǎng)度為5000mm，有效面積為10.61m2。5．采用雙側(cè)進(jìn)風(fēng),分段送風(fēng),可調(diào)理燃燒狀況，改善燃燒區(qū)段性。

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2.2.1鍋爐各部分結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

本鍋爐是按燃用貧煤設(shè)計(jì)的，但也適用于其它與貧煤煤種近似的燃料。

鍋爐構(gòu)造僅考慮承受鍋爐本體的載荷在六級(jí)地震狀況下安全運(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)，必需按負(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)水管鍋爐,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,最終由引風(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)入上升管,完成鍋爐此題的水循環(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，檢修固定便利。

a.上鍋筒：內(nèi)徑1200mm，壁厚22mm，筒身長(zhǎng)3800mm，包括兩側(cè)封頭一起為4888mm。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，為了焊接便利，封頭和筒身壁厚都采用一致即22mm，上鍋筒中的設(shè)備有：在鍋筒內(nèi)安放了直徑219的進(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δ=16mm，筒身長(zhǎng)3000mm，包括兩側(cè)封頭一起為3885mm,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。

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。

本鍋爐爐膛內(nèi)四壁都布置有水冷壁其中前墻由19根Φ5133的碳素鋼管節(jié)距為120mm組成，前墻水冷壁管組下部焊在Φ21936的集箱上，上部直接與鍋筒焊在一起，后墻與前墻一致由19根Φ5133的碳素?zé)o縫鋼管組成。兩側(cè)水冷壁分別由18根Φ5133的碳素?zé)o縫鋼管節(jié)距為110mm組成，上下部分別與上下集箱連接，集箱規(guī)格為Φ21936，由6根Φ10834,

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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10.6m2.

4.鍋爐管束：

上下鍋筒中心距為4600mm，中間由224根Φ5133碳素?zé)o縫鋼管焊在上下鍋筒而組成，管子順列布置，橫向14根，縱向16根，橫向節(jié)距為110mm，縱向節(jié)距為110mm，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6033，安裝有4排8列省煤器管，受熱面積為69.76m2，煙氣流通截面積為0.704m2，6．空氣預(yù)熱器

該蒸汽鍋爐采用鋼管式空氣預(yù)熱器，順列布置，由484根Φ40×1.5組成，橫向節(jié)距60mm,縱向節(jié)距40mm，，煙氣在管內(nèi)自上而下滾動(dòng)，空氣在管外做橫向沖刷。，冷空氣由20℃被加熱到119.21℃變成熱空氣后由熱空氣管道進(jìn)入爐膛，空氣預(yù)熱器的受熱面積為116.37m2。設(shè)計(jì)后的空氣預(yù)熱器順列布置,由484根Φ4031.5組成橫向節(jié)距為60mm,縱向節(jié)距為40mm,高3000mm.

7.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。

8.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,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。

9.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的壓力表以便觀測(cè)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。

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武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

2.2.2鍋爐特性:

1.鍋爐規(guī)范：見鍋爐參數(shù)表2-1

型號(hào)SHL-7.0-1.0/95/70—AⅡ表2-1鍋爐參數(shù)額定熱功率額定壓力7MW1.0Mpa熱水溫度95℃給水溫度70℃2.燃料特性：見燃料特性表2-2

碳符號(hào)Car氫氧表2-2燃料特性氮硫水分灰分揮發(fā)分低位發(fā)熱量arQdwHarOar6.11Nar0.88SarAarWar32.48數(shù)值46.553.061.949.0038.5017693.4KJ/KgVar3．管子特性：管子特性見表2-3

表2-3管子特性

名稱符號(hào)單位水冷壁鍋爐管束省煤器空氣預(yù)熱器下降管導(dǎo)水管管徑3厚度Dw3δMmΦ5133Φ5133Φ6033Φ4031.5Φ10834.5Φ10834節(jié)距排列及氣流流向橫向縱向管子排列煙氣沖刷煙氣與工質(zhì)MmMm方式方式流向110100125順列橫向交織流144144順列橫向交織流錯(cuò)列縱向交織流4.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

鍋爐效率η（%）78.43表2-4主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)排煙溫θpy(℃)燃料耗B(kg/s)1700.50給水溫度tgs(℃)70

5.鍋爐基本尺寸：鍋爐基本尺寸見表2-5單位數(shù)值爐膛寬度Mm2100表2-5鍋爐基本尺寸爐膛深度上下鍋筒中心距Mm2200-7-

鍋爐外形尺寸長(zhǎng)寬高M(jìn)m10800Mm4000Mm9300Mm4600武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

第3章熱力計(jì)算

3.1鍋爐規(guī)范、輔助計(jì)算及熱平衡計(jì)算

3.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)

本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)SHL7-1.0/95/70-AⅡ.主要參數(shù)如下：1．鍋爐額定熱功率：Q=7MW2．鍋爐額定壓力：p=1.0MPa3．回水溫度：tgs=70℃4．冷空氣溫度tlk=20℃5．出水溫度tcs=95℃

3.1.2燃料特性War

1．燃料名稱：煙煤；產(chǎn)地：山東良莊2．燃料工作基（應(yīng)用基）成分

碳符號(hào)Car氫氧氮硫水分灰分揮發(fā)分低位發(fā)熱量arQdwHarOar6.11Nar0.88SarWarAar32.48數(shù)值46.553.061.949.0038.5017693.4KJ/KgVar3.1.3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)過量空氣系數(shù)漏風(fēng)系數(shù)煙道名稱Δαα??α?1.450.1爐膛燃盡室鍋爐管束省煤器1.451.551.60-8-

1.551.601.750.050.10.15武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

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α=1時(shí)的燃燒產(chǎn)物容積的計(jì)算理論空氣量

Vo=0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har-0.0333Oar=4.81Nm3/kg

RO2理論容積

VRO2=0.01866（Car+0.375Sar）=0.882Nm3kgN2理論容積

VoN2=0.79Vo+0.8Nar/100=3.807Nm3/kg

H2O理論容積

VoH2O=0.111Hy+0.0124Wy+0.0161Vo

=0.529Nm3/kg

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

表3-2煙氣特性表空氣鍋爐管序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及來源爐膛燃盡室省煤器預(yù)熱束器入口過1量空氣α?1.451.501.601.75—系數(shù)出口過2量空氣α??1.451.501.601.751.85—系數(shù)平均空?α??α???/21.451.4751.551.6751.803αpj—?dú)庀禂?shù)VH2O?0.0161水蒸汽0.56380.56580.57160.58130.5914VH2ONm3/㎏00容積αpj?1V??567煙氣總?cè)莘eVyNm3/㎏—0VRO2?VH2O0N29.0667.38257.50287.86358.46480?V???pj?1?V0RO2容積rRO2份額H2O容rH2O積份額VRO2/Vy0—VH2O/Vy0.09730.0580.07170.07050.06730.06253.0.11950.11760.11220.1042-9-

武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文空氣鍋爐管序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及來源爐膛燃盡室省煤器預(yù)熱束器三原子氣體容0.1558rq—rRO2?rH2O0.0.19010.1880.17950.16676積份額910煙氣重量飛灰濃度G㎏/㎏y1?A/100?1.036αV0pjy9.7849.94110.41211.41211.9830.0054μfh㎏/㎏Aafh/?100G?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3-3不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表VRO2=1.047(m3)標(biāo)準(zhǔn)/kgVN2=4.4068(m3)標(biāo)準(zhǔn)/kgo煙氣溫度υ℃Cco2υkJ/(m3)標(biāo)準(zhǔn)100200300400500600700800900VH2O=0.4619(m3)標(biāo)準(zhǔn)/kgoV°=5.57(m3)標(biāo)準(zhǔn)/kgCkυkJ/(m3)標(biāo)準(zhǔn)132.4266.4402.7541.8684.2829.7978.31129.11282.31437.31594.91753.41914.32076.22238.92402.9Ik=V*CkυkJ/kg634.921279.461938.432607.023290.043992.34704.185430.496166.426902.357671.958431.939206.349986.5610769.1111557.95ooCN2υIRO2=VRO2kJ/(m3*Cco2υ)kJ/kg標(biāo)準(zhǔn)149.94315.32493.04680.90877.711080.451289.481503.811721.661943.932168.962396.392625.172856.803089.653324.26129.6259.9392.0526.5663.8804.1947.51093.61241.61391.71543.71697.21852.82023.72166.02324.5IH2O=VH2OIN2=VN2CH2Oυ*CH2Oυ*CN2υkJ/(m3)kJ/kkJ/kg㎏標(biāo)準(zhǔn)g494.91993.631492.622023.292527.853060.833609.044164.864728.295299.345978.016460.487054.377648.268245.968851.28-10-

150.5304.5462.7626.2794.9968.91148.81334.41526.01722.61925.12132.32343.62559.22779.13001.879.88161.35244.93331.15420.50512.55607.72705.69807.25911.471018.331127.831239.981353.711470.091588.06170.0357.5558.8771.9994.41224.71461.91704.91952.310002203.511002458.412002716.613002976.714003239.015003503.116003768.8

武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文17004036.33559.7524849456.593229.31708.142567.312348.71

續(xù)表3-3

Io=IRO2+IN2+IH2OkJ/kg722.941465.732230.593018.343825.124653.885506.346374.367257.2011027.098154.7411260.809064.3012516.689984.3013779.0710920.0615062.9111858.7716352.2712805.7017652.0113763.6018964.8914724.9119664.397858.439089.61100340.4111605.92yIy=Iy°+(α-1)IkKJ/Kgo?l??=1.45I△I??=1.50?rjI△I?α?gg=1.60I2238.423393.454582.65799.1△I??=1.75?smI2430.343684.414947.447549.13△I??=1.85?kyI1264.412558.283878.265224.16△I

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3．鍋爐熱平衡及燃料耗量計(jì)算見表3-4

表3-4熱平衡及燃料消耗量計(jì)算序號(hào)12345名稱燃料低位發(fā)熱量冷空氣溫度理論冷空氣焓排煙溫度排煙焓符號(hào)單位arKJ/㎏Qdwtlk℃IolkθpyIpyq4q3q2KJ/㎏℃KJ/㎏?py%%%計(jì)算公式或來源由給定燃料定給定數(shù)值17693.0020.00127.08V0?ct?lk?4.81?26.786固體不完全燃燒損失7氣體不完全燃燒89101112131415161718192021222324排煙損失散熱損失飛灰份額灰渣焓灰渣物理熱損失鍋爐總熱損失鍋爐熱效率給水溫度給水焓排污率熱水焓鍋爐輸出熱量燃料消耗量計(jì)算燃料消耗量熱風(fēng)溫度理論熱空氣焓保熱系數(shù)假設(shè)170.00???1.8（表Ⅰ-3）2170.12??ky8[1]表3-11.0[1]表3-1?Ipy0??pyIlk?ardw??100?q4?/Qq5%afh—cθhzKJ/㎏q6∑qηtgsigsρpwibqQlBBjtrk0Irkφ%%%℃KJ/㎏%KJ/㎏KW㎏/s㎏/s℃KJ/㎏—[1]表3-6[1]表3-6按附表取（600℃）y?c??hzahzAy/Qdw05540.81421.57478.4370.00293.890.00398.797000.000.50.499710.271.300.98q2?q3?q4?q5?q6100??q給定查未飽和水性質(zhì)表給定查水和蒸汽性質(zhì)表給定arQ1/Qdw???B?100?q4?/1001?q6/???q6/1?Qky/Q1?取定查表Ⅰ-3

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3.2各部分熱力計(jì)算

3.2.1爐膛計(jì)算

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=0.47×17963.4/800=10.6m2取爐排長(zhǎng)度L=5m

爐排寬S=R/L=10.6/5=2.12m

鍋爐爐膛草圖

a.前墻面積Fq

光管面積：Fq1=2.5×2.1=5.25㎡覆蓋耐火磚面積：Fq2=2.5×(1.151+1.018)=4.94㎡前墻面積：Fq3=2.5×0.4=1㎡

前墻總面積：Fq=Fq1＋Fq2＋Fq3=11.67㎡b.后墻面積Fh

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光管面積：Fh1=2.1×2.850=5.985㎡覆蓋耐火磚面積：Fh2=2.5×1.809=4.523㎡后墻面積Fh3=2.5×0.4=1㎡

后墻總面積：FH=FH1+FH2+FH3=13.168㎡c.左側(cè)墻面積Fzc軟件計(jì)算

左側(cè)墻總面積：Fzc=13.619㎡

d.右側(cè)墻面積Fyc

右側(cè)墻面積：Fyc=Fzc=13.619㎡e.頂棚面積Fd

頂棚面積：Fd=2.5×2.319=5.758㎡f.出口窗面積Fch出口窗面積：Fch=2.1×1.35=2.835㎡g.爐排面積R=10.6㎡周界面積：Fl=Fq+Fh+Fzc+Fyc+Fd+Fch+R=69.7037㎡

2.爐膛容積計(jì)算Vl爐膛容積Vl=2.5×Fzc=2.5×13.619=87.02m33.輻射受熱面的計(jì)算a.前墻輻射受熱面積Hq

光管：s/d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735Hq1=xFq1=0.735×5.25=4.466㎡耐火磚：Hq2=0.15×Fq2=0.15×5.4225=0.8134㎡前墻總輻射受熱面積：Hq=Hq1＋Hq2=5.2790㎡b.后墻輻射受熱面積Hh

光管:s/d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735HH1=XFh1=0.735×5.985=4.399㎡耐火磚：Hh2=0.15×Fh2=0.15×4.523=0.678㎡后墻總輻射受熱面積：Hh=HF1+Hf2=4.2137㎡c.左側(cè)墻輻射受熱面積Hzc

左側(cè)墻光管：s/d=110/51=2.16,e/d=0.5,x=0.79

Hzc1=xFzc1=0.79×(2.5+4.243)×2.25×0.5=5.993㎡覆蓋耐火涂料面積：HZC2=0.3FZC2=0.3×13.619-6.743）=2.0628㎡左側(cè)墻總輻射受熱面積：HZC=HZC1+HZC2=8.0558㎡

d.右側(cè)墻輻射受熱面積Hyc

右側(cè)墻輻射受熱面積：Hyc=Hzc=8.0558㎡

e.頂棚輻射受熱面積Hd

s/d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735

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Hd=xFd1=0.735×5.759=4.233㎡

f.出口窗輻射受熱面積Hch

錯(cuò)列布置x=0.52

出口窗輻射受熱面積：Hch=0.52×2.8=1.474㎡總輻射受熱面積Hf

Hf=Hq+Hh+Hzc+Hyc+Hd+Hch=31.311㎡

4.射層厚度S

S=3.6×Vl/Fl=1.76m

5.膛水冷度x

x=Hf/（Fl-R）=0.53

6.火床與爐墻面積比ρ

ρ=R/（Fl-R）=0.179

爐膛傳熱計(jì)算

表3-5爐膛傳熱計(jì)算計(jì)算公式或來符號(hào)單位源QrIlk°αl″△αltrkIrk°QkQlυ°υl″Il″VckJ/kgkJ/kg——℃kJ/kgkJ/kgkJ/kg℃℃kJ/kgkJ/kg·℃——kg/kg由表3-4由表3-4由表3-1由表3-1先假定再校核序號(hào)12名稱輸入熱量數(shù)值17693.4127.341.450.1120763.83冷空氣理論焓爐膛出口過量空氣系3數(shù)4爐膛漏風(fēng)系數(shù)5熱空氣溫度678熱空氣焓空氣帶入熱量入爐熱量V0?ct?k00??1??????Irk???Ilk1043.93Qr??100?q3?q4?q6?/18388.41?100?q4?9理論燃燒溫度10爐膛出口煙氣溫度11爐膛出口煙氣焓12平均熱容量由表3-3按αl″=1.4查得1552.141000假設(shè)12516.68按表3-3查取??0???Q1?I1??/????1??10.526????rH2O13水蒸氣容積份額14三原子氣體容積份額rq15飛灰濃度μfh由表3-2由表3-2由表3-20.07170.1910.0066-15-

武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文16??0.78?1.6r?/?10prs??0.5H2Oq三原子氣體輻射減弱系數(shù)kq?1/m·Mpa?1?0.37???1?273??/1000?rq1.613??????17飛灰輻射減弱系數(shù)182021232425262728293031323334系數(shù)火焰黑度水冷壁表面黑度計(jì)算燃料耗量保熱系數(shù)波爾茨曼準(zhǔn)則管外結(jié)灰層熱阻爐內(nèi)傳熱量輻射熱流密度金屬管壁溫度系數(shù)值無因次方程系數(shù)系數(shù)無因次溫度kfhckahabBjфB0εQfqfTgbmkpΘl″υl″Il″Qfqf1/m·Mpa1/m·Mpa1/m·Mpakg/s—m2·℃/kWkJ/kgkW/m2K————℃kJ/kgkJ/kgkJ/kg?7600?fh/???1?273????[1]表5-72/30.4080.80.460.980219煙氣輻射減弱系數(shù)Kq?Kfh?c1?e?kps由表3-4由表3-4?BjVc/?0Hf??0?273?取定30.472.65763.9885.92355.50.070.94880.67110.2144????Q1?I1????B1Qf/Hftbh+273?0??qf?Tgb?4/qfB0?1/a?m?[1]表5-4[1]表5-4kB0?1/a?m?p0.6635950.9910645.877589.29110.5035爐膛出口煙氣溫度36爐膛出口煙氣焓37爐內(nèi)輻射傳熱量38輻射熱流密度T0Θl″－273按表Ⅰ-3查取ф(Ql－Il″)BjQf/Hf與假設(shè)爐膛出口煙氣溫度相差0.99℃，小與±100℃，因此不用重新計(jì)算。

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3.2.2燃盡室計(jì)算

燃盡室

燃盡室結(jié)構(gòu)計(jì)算

1周界面積計(jì)算a.前墻面積Fq

光管面積：Fq1=1×2.1=2.1㎡入口窗：Fq2=1.35×2.1=2.835㎡前墻總面積：Fq=Fq1+Fq2=4.935㎡b.后墻面積Fh覆蓋耐火磚：

Fh1=3.65×2.55=9.308㎡

出口窗：Fh2=2.1×0.9=1.89㎡

后墻總面積：Fh=Fh1＋Fh2=7.81㎡c.左側(cè)墻面積Fzc側(cè)墻面積：Fzc=0.5×（2.35+3.225）×1=2.79㎡d.右側(cè)墻面積Fyc

右側(cè)墻面積：Fyc=Fzc=2.79㎡e.頂棚光管面積Fd

頂棚光管面積：Fd=2.1×1.02=2.143㎡

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f.底面積：Fd1=1.15×2.5=2.875㎡

燃盡室周界面積:Frj=Fq+Fh+Fzc+Fyc+Fd+Fd1=23.34㎡2燃盡室容積:Vrj=3.65×Fzc=3.65×1.91=6.975m33燃盡室輻射受熱面積a.前墻輻射受熱面積Hq

光管：s/d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735

Hq1=0.735×2.1=1.544㎡

入口窗：x=0.48Hq2=0.48×Fq2=0.48×2.835=1.3608㎡

前墻輻射受熱面積Hq=Hq1+Hq2=1.544+1.3608=2.904㎡b.后墻輻射受熱面積Hh

耐火層：Hh1=0.15×Fh1=0.15×5.9125=0.887㎡出口窗：x=1

Hh2=1×Fh2=1.89㎡

后墻輻射受熱面積Hh=Hh1+Hh2=0.887+1.89=2.777㎡c.左側(cè)墻輻射受熱面積Hzc

光管：950/（4-1）=317，s/d=317/51=6.2,e/d=0.5,x=0.36Hzc=0.36×Fzc=0.36×2.875=1.035㎡d.右側(cè)墻輻射受熱面積Hyc

右側(cè)墻輻射受熱面積：Hyc=Hzc=1.035㎡

e.頂棚輻射受熱面積

s/d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735Hd=xFd1=0.735×2.1=1.5435㎡

燃盡室輻射受熱面積Hrj

Hrj=Hq+Hh+Hzc+Hyc=7.751㎡

有效輻射層厚度S

S=3.6×Vrj/Frj=3.6×6.696/22.58=1.07m

燃盡室水冷度Х

Х=Hrj/Frj=7.751/23.3355=0.332

燃盡室傳熱計(jì)算2．燃盡室傳熱計(jì)算見表3-6

表3-6燃盡室傳熱計(jì)算序號(hào)123名稱入口煙溫入口煙焓漏風(fēng)系數(shù)符號(hào)θˊrjˊrjrj單位CKJ/kg—-18-

。計(jì)算公式或來源由表3-5取由表3-5取由表3-1取數(shù)值950.9910645.870.05I△α武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文45678理論冷空氣焓出口煙溫出口煙焓煙氣平均溫度平均熱容量IolkKJ/kgθ\rjCI\rjKJ/kg。由表3-4取假定由表I-3查得(α\rj=1.4)1/2127.348509715.011172.39.290.07050.18810.00652.06???????TpjK??273??273?????rjrj????????0??Irj?????Ilk???rj????/??rjVCKJ/kg。C?Irj——㎏/㎏由表3-2取由表3-2取9水蒸氣容積份額rH2O三原子氣體容積10rq份額11飛灰濃度μfh三原子氣體輻射12減弱系數(shù)1314151617飛灰輻射減弱系數(shù)煙氣輻射減弱系數(shù)煙氣黑度水冷壁表面黑度燃盡室水冷度??0.78?1.6r?/?10prs??0.5H2Oq由表3-2取Kq1/mMPa?????1?0.37??1?273?/1000rq??????KfhKαyαbx1/mMPa1/mMPa——————。7600?fh/Tpi?2/3?0.4442.5980.396Kq?Kfh1?e?kps1/?1/a?x?1?ay?/ay?由結(jié)構(gòu)計(jì)算得18燃盡室系統(tǒng)黑度αrj192021222324波爾茨曼準(zhǔn)則系數(shù)無因次方程出口煙溫出口煙焓燃盡室吸熱量BomΘ\rjθ\rj??273?3?BjVc/?0Hrj??rjB0?1/arj?m??1?4/B0/?1/arj?m???11/2??5.5640.150.94877.41310057.89582.58??C???rj??273??273??rj0??Irj????rjIlk???IrjI\rjQrjKJ/kgKJ/kg由表3-3查得與假設(shè)燃盡室出口溫度相差13.670C，小于1000C，不必重新計(jì)算

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3.2.3鍋爐管束

圖3-2

結(jié)構(gòu)特性計(jì)算1、結(jié)構(gòu)特性計(jì)算

橫向：n1=14根S1/d=100/51=1.96縱向：n2=16根S2/d=125/51=2.45（1）管子的長(zhǎng)度：

L=（5+4.6+4.4+4.2+3.95+3.8+3.65）×2=59.2m

（2）受熱面積H

H=πdln2=3.14×0.051×59.2×16=151.68㎡

（3）煙道截面積Fpj

F1=0.9×2-16×0.051×0.9=1.0656㎡F2=0.6×2-7×3.14×0.0512×16/4=0.971㎡F3=F2=0.971㎡F4=1.1×2-16×0.051×1.1=1.3024㎡F5=1.15×2-16×0.051×1.15=1.361㎡

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F6=0.85×2-16×0.051×0.85=1.0064㎡Fpj=ΣF/6=1.113㎡（4）有效輻射層厚度S

有效輻射層厚度S=0.9d(4S1S2/πd2-1)=0.2351m

鍋爐管束傳熱計(jì)算表3-7

表3-7鍋爐管束傳熱計(jì)算序號(hào)1234567891011121314151617181920名稱入口煙溫入口煙焓漏風(fēng)系數(shù)理論冷空氣焓工質(zhì)溫度出口煙溫出口煙焓煙氣側(cè)放熱量最大溫差最小溫差平均溫壓煙氣容積煙氣平均流通截面積煙氣平均溫度煙氣速度水蒸氣容積份額三原子氣體容積份額對(duì)流換熱系數(shù)飛灰濃度三原子氣體輻射減弱系數(shù)飛灰輻射減弱系數(shù)煙氣輻射減弱系數(shù)煙氣黑度符號(hào)θˊggIˊgg△αggIolktbhθ\ggI\ggQrp單位。Ckj/kg—kj/kg。C。CKJ/kgKJ/kg。C。C。CNm3/㎏㎡。Cm/s——KW/(㎡。C)㎏/㎏計(jì)算公式或來源由表3-6取由表3-6取由表3-1取由表3-4取t=(70+95)/2假定由表I-3查得數(shù)值877.4110057.890.1127.3482.53503988.1794.913267.5484.267.861.113566.760.06730.179561×10-30.006430.50??Igg?????ggIlk?5962.09??Igg△td△tx△tVyFyθpjWyrH2OrqαdμfhKqKfhKαy??tbh?gg???tbh?gg（?td－?tx）/ln(?td/?tx)由表3-2查得有結(jié)構(gòu)特性得△t+tbh由表3-2取由表3-2取[1]圖6-6a，6-8a查由表3-2取BjVy??pj?273?/?273Fy?10.081/mMPa1?0.37??273/1000r5.232pjq1/mMPa1/mMPa—-21-

???0.78?1.6r?/?10prs???H2O?q?212223?7600?fh/Tpj?2/30.5465.7780.128Kq?Kfh1?e?kps武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文242526272829管壁溫度輻射換熱系數(shù)熱有效系數(shù)傳熱系數(shù)傳熱量相對(duì)誤差tbαfψKQCrΔQ。CKW/㎡。C—KW/㎡。CKJ/㎏%Tbh?60[1]圖6-12[1]表??ad?af?142.56.23×10-30.5536.98×-3105957.870.07?Qcp?Qcr?/Qrp?100K?tH/Bj∣△Q∣=0.07%武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

3.3熱力計(jì)算的誤差校核

熱力計(jì)算的計(jì)算誤差校核見表3-11

表3-11熱力計(jì)算的計(jì)算誤差校核序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式或來源1鍋爐有效利用熱量Q1kJ/㎏Qrη/1002爐膛吸熱量QfkJ/㎏由表3-5查取3燃盡室吸熱量QrjkJ/㎏由表3-6查取4管束吸熱量QggkJ/㎏由表3-7查取5省煤器吸熱量QSMkJ/㎏由表3-9查取678鍋爐總吸熱量絕對(duì)誤差相對(duì)誤差數(shù)值13876.937499.73582.585957.87988.2515117.99-31.620.054∑QkJ/㎏△QkJ/㎏%Qf+Qrj+Qgg+QSMQ1??Q??100?q4?/100∣△Q/Qr∣3100%3.4熱力計(jì)算結(jié)果匯總表

熱力計(jì)算匯總見表3-12

表3-12熱力就算匯總序號(hào)12345678910名稱受熱面積入口煙溫出口煙溫工質(zhì)入口溫度工質(zhì)出口溫度Q’Q〞t’t〞符號(hào)單位㎡℃℃℃℃m/sm/s℃爐膛31.31950.847095燃盡室7.429950.84877.417095582.58管束151.68877.41350709510.09484.26省煤器69.793502457071.8311.151.67222.61

空氣預(yù)熱器166.3726217020119.2110.895.19132.0417.4×-310823.61煙氣平均速度WY工質(zhì)平均速度平均溫壓傳熱系數(shù)傳熱量W△tKKW/(㎡。C)Qkw7589.2936.98×29.53×-3-310105957.87988.25

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3.5本章小結(jié)

通過對(duì)鍋爐的設(shè)計(jì)，得到了較好的鍋爐結(jié)構(gòu)，各個(gè)受熱面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使個(gè)部分受熱面得到合理的熱量分派，對(duì)于煙氣速度和流量的合理配置，加強(qiáng)了換熱效率。實(shí)現(xiàn)了真正的節(jié)能，即經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，合理的布置省煤器、空氣預(yù)熱器，大大提高了鍋爐效率。

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第4章強(qiáng)度計(jì)算4.1上鍋筒強(qiáng)度計(jì)算4.1.1筒節(jié)壁厚計(jì)算孔橋減弱系數(shù)計(jì)算A計(jì)算過程上鍋筒筒節(jié)強(qiáng)度計(jì)算見表4-1BC表4-1上鍋筒筒節(jié)強(qiáng)度計(jì)算序號(hào)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及來源1鍋筒內(nèi)徑Dnmm設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)S2鍋筒壁厚mm設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)3額定壓力PeMP設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4上鍋筒至鍋爐出口壓ΔPzMP降5液注靜壓力ΔPszMP上鍋筒為06鍋筒工作壓力PgMPPe??Pz??Psz7安全閥低位開啟壓力ΔPaMP0.04PeP8計(jì)算壓力MPPg??Pa9材料選用10鍋筒計(jì)算壁溫tj℃選取11基本許用應(yīng)力[б]jMPGB9222-88-28-數(shù)值1200221.00010.041.0420g102.5125武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文121314A區(qū)修正系數(shù)許用應(yīng)力互不影響孔距縱向節(jié)距縱向節(jié)距孔徑縱向減弱系數(shù)2倍橫向減弱系數(shù)橫向節(jié)距縱向節(jié)距孔徑縱向減弱系數(shù)2倍橫向減弱系數(shù)C區(qū)縱向節(jié)距橫向節(jié)距斜向節(jié)距斜向系數(shù)平均直徑斜向孔徑減弱系數(shù)斜向孔橋換算系數(shù)當(dāng)量減弱系數(shù)1516171819202122最小減弱系數(shù)理論計(jì)算壁厚附加壁厚最小許用壁厚有效壁厚實(shí)際減弱系數(shù)最大允許開孔直徑系數(shù)η[б]tott′dψ2ψ′tt′dψ2ψ′abt\ndpψ\kψdψminSlCSminSyΦs[d]βбsPswPsMPmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmMPaMPaMPa1GB9222-88?σ?j?ηdp?2(Dn)?S)S00.95118.75398.20110110520.5271.06125120520.581.151012012312.3520.582設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)8?（Dn?S)/360設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)t-d/t2(t'?d')/t'設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)B區(qū)9?(Dn?S)/360設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(t?d)/t2(t'?d')/t'設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)9?(Dn?S)/360a2?b2a/bd1?d2(t''?dp)/t''1?0.75(1?n)21.160.52711.731.012.73210.2932222.691.032251.704k??''PDn/(2ψmin?σ??P)C1?C2?CySl?CSl?CPDn/(2?σ??P)Sy8.1DnSy(1?ψs)??1/31?2Sy/DnGB9222-881.31.25P結(jié)論：dSmin=12.73所以強(qiáng)度合格。-29-

23屈服極限24允許最高水落試驗(yàn)壓力25水落試驗(yàn)壓力0.45σsψs(β2?1)/β2武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

孔的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算

有效加強(qiáng)高度h=[2.5?Y，2.5?Y1，[（dn+?Y1）?Y1]0.5]

?Y1=13，?Y1=9，[（dn+?Y1）?Y1]0.5）=43.27故h=22.5需加強(qiáng)面積A=DNδ0=199×7.42=1476.58mm2焊縫加強(qiáng)面積A1=Σei2=2×102=200mm2有效加強(qiáng)范圍內(nèi)接納承受內(nèi)壓所富足的面積：A2=2h(?Y1-δ01)=2×(22.5+14+17)×9.2=984.4mm2有效加強(qiáng)范圍內(nèi)筒體承受內(nèi)壓所富足面積：A3=179×(?Y-δ0)=179×(14-7.42)=1177.82mm2A′=A1+A2+A3=2362.22mm2>A故孔不需要額外補(bǔ)強(qiáng)。

4.1.2上鍋筒有孔封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)

上鍋筒有孔封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)見表4-2

序號(hào)1234567891011121314151617表4-2上鍋筒有孔封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及來源材料取用Dnmm內(nèi)徑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)Smm壁厚設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)PMP計(jì)算壓力Pg??Patbj計(jì)算壁溫℃GB9222-88基本許用應(yīng)力[б]jMP修正系數(shù)η許用壓力[б]MP?σ?j?ηdmm人孔最大直徑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)減弱系數(shù)ψ1?d/Dnhnmm封頭內(nèi)高0.25Dn2r形狀系數(shù)2?（D/h）/6數(shù)值20g1200221.0425012511254000.6830017.391.829.2122封頭強(qiáng)度合格?理論計(jì)算壁厚附加壁厚最小許用壁厚取用壁厚封頭尺寸校核SlCSminSmmmmmmmmPDn/(2ψ?σ??P)C1?C2?0.1SSl?Cnn?s?sminhh?Dn=0.25>0.2sl/Dn=0.0062武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1819202122封頭有效壁厚實(shí)際減弱系數(shù)系數(shù)SyψsβmmMPaMPaS-CPDn/(2?σ??P)Sy1?2Sy/DnGB9222-8820.180.2481.036225屈服極限бs1.55允許最高水落試驗(yàn)壓Psw0.45σsψs(β2?1)/β2力23PsMPa1.3水落試驗(yàn)壓力1.25P結(jié)論:hh/Dn=0.25>0.2SL/Dn=0.00616Ps=1.34所以強(qiáng)度合格。

4.2下鍋筒強(qiáng)度計(jì)算

4.2.1下筒節(jié)壁厚計(jì)算

下鍋筒筒節(jié)壁厚計(jì)算見表4-3

序號(hào)12345678910111213A區(qū)名稱鍋筒內(nèi)徑壁厚額定壓力液柱凈壓力鍋筒工作壓力表4-3下鍋筒筒節(jié)壁厚計(jì)算符號(hào)單位計(jì)算公式及來源DKNYmm設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)Smm設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)PeMPa設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)ΔPszMPa?ghPgPtj[б]jη[б]totdψt′2ψ′MPaMPaMPa℃MPaMPammmmmmmm-31-

數(shù)值1000161.00.0491.0490.041.08920g2501250.95118.75322.7311080520.5270.7Pe??Psz0.04Pe選用安全閥低位開啟壓力ΔPa計(jì)算壓力材料鍋筒計(jì)算壁溫基本許用應(yīng)力修正系數(shù)許用應(yīng)力互不影響孔距縱向節(jié)距橫向節(jié)距孔徑縱向減弱系數(shù)2倍橫向減弱系數(shù)Pe??Patj?tbh?20GB9222-88GB9222-88?σ?j?ηdp?2(D)?S)S設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)8?（Dn?S)/360設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(t?d)/t2(t'?d)/t武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1415161723242526272829焊封減弱系數(shù)最小減弱系數(shù)理論計(jì)算壁厚附加壁厚最小許用壁厚有效壁厚實(shí)際減弱系數(shù)最大允許開空直徑系數(shù)屈服極限最大水落試驗(yàn)壓力ψnψminS1CSminSyψs[d]βбsPswmmmmmmmmmmMPaMPaGB9222-881.00.5278.77719.777150.307176.781.032251.784PDn/(2ψmin?σ??P)C1?C2?CySl?CSl?CPDn/(2?σ??P)Sy8.1DnSy(1?ψs)??1/31?2Sy/DnGB9222-880.45σsψs(β2?1)/β2Ps1.3630實(shí)際水落試驗(yàn)壓力MPa1.25P結(jié)論：dSmin=9.77所以強(qiáng)度合格。4.2.2下鍋筒有孔封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)

下鍋筒有孔封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)見表4-4

表4-4下鍋筒有孔封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)表序號(hào)12345678910111213141516名稱材料內(nèi)徑壁厚計(jì)算壓力計(jì)算壁溫基本許用應(yīng)力修正系數(shù)許用應(yīng)力人孔最大直徑減弱系數(shù)封頭內(nèi)高形狀系數(shù)理論計(jì)算壁厚符號(hào)DnSPtbj[б]jη[б]dψhnrS1CSminS單位mmmmMPa℃MPaMPammmmmmmmmmmm-32-計(jì)算公式及來源設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)tj?tbh?20GB9222-88橢球封頭Pg??Pa數(shù)值20g1000161.0892501251.01254000.625017.3131.73139.04416?σ?j?η設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)?2?（D1?d/Dn0.25Dnn附加壁厚最小取用壁厚取用壁厚2/hn）/6PDn/(2ψ?σ??P)?C1?0.1S1S1?Cs?smin武漢理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文171819202122封頭幾何尺寸校核封頭有效壁厚系數(shù)實(shí)際減弱系數(shù)最大水落試驗(yàn)