【正文】 方案 鍋爐的總體布置 根據(jù)任務書 所給 Ⅰ自然循環(huán)鍋爐， 該型號鍋爐 屬于中參數(shù) 低壓工業(yè) 鍋爐， 其 總體布置與鍋爐的參數(shù)、容量有關，也和鍋爐用的燃料的性質(zhì) 因素有關。 通過計算，根據(jù)煙速的要求選開 的出口煙窗 [4]。選它的原因是其結構簡單，吊掛方便，結渣較少。同時也使加工工藝簡化。 在水泵與鍋筒間設立旁通水道，在省煤器檢 修時可使水不通過省煤器直接進入鍋筒，以保證鍋爐正常供水 [5]。所設計鍋爐為 20t/h， ；所以安裝兩個。 爐墻的種類、構成和尺寸 鑒于蒸發(fā)量屬于中小范圍，選用重型爐墻：用標準耐火磚（ 230mm113mm 65mm）左內(nèi)襯墻，用機制紅磚（ 240mm 115mm 53mm） 作外墻，這兩層砌成整體。 燃料工作基（應用基）成 分 碳 ： Cy=% 氫 ： Hy =% 氧 ： Oy=% 氮 ： Ny=% 硫 ： Sy=% 水分： Wy=% 灰分： Ay=% 揮發(fā)分： Vr=% 燃料地位發(fā)熱量 Qydw=18187kJ/kg。/㎏ VRO2+VoH2O+VoN2 +（ αpj1） V186。 側墻： Ⅰ =（ +） 1/2= ㎡ Ⅱ =1/2= ㎡ Ⅲ =1/2（ +1） = ㎡ Ⅳ == ㎡ Ⅴ =1/2（ +） = ㎡ Σ 側F =Ⅰ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ = ㎡ 后墻： 后F =(+ 2 +176。 1s =250， d=51， 1s /d= 2s =250， d=51， 2s /d= 前排： 1n =13， 1l = 后排： 2n =12， 2l = 凝渣管受熱面積： ngH =2? d( 1n 1l + 2n 2l )=2= ㎡ 燃勁室內(nèi)水冷壁的受熱面積： rgH == ㎡ 總受熱面積： H=+= ㎡ 煙氣流通截面積： yF =（ and） h=()= ㎡ 凝渣管受爐膛輻射面積： fsH = ㎡ 凝渣管角系數(shù)： χ=1（ ） 2 = Ⅰ型自然循環(huán)蒸汽鍋爐設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 18 凝渣管有效輻射受熱面： ffzH =χ fsH = ㎡ 煙氣有效輻射層厚度： s=[4 1s 2s /(? )1]= 凝渣管熱力計算 凝渣管熱力計算見表 46 表 46 凝渣管熱力計算表 序號 名稱 符號 單位 計算公式及來源 數(shù)值 1 入口煙溫 ?? ℃ 爐膛出口煙溫 2 入口煙焓 ?I kJ/kg 表 43 3 出口煙溫 ?? ℃ 先假定， 后校核 910 4 出口煙焓 ?I kJ/kg 表 43 5 煙氣平均溫度 ?pj ℃ 12( )?? ??? ? 6 煙氣側對流放熱量 Qrp kJ/kg ?( )????I I 7 管內(nèi)工質(zhì)溫度 t ℃ 查水蒸汽表 [3]，表壓 8 最大溫差 maxt? ℃ t?39。 圖 45 鍋爐管束結構圖 鍋爐管束 A 部分視圖見圖 46。 50186。 50186。 出口進口 圖 48 空氣預熱器結構示意圖 Ⅰ型自然循環(huán)蒸汽鍋爐設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 29 空氣預熱器內(nèi)部空氣橫向沖刷示意圖見圖 49。 ℃ 2 minmax tt ??? 26 計算參數(shù) P R — LKx tt ?? ???????? ? ???? ???? ?????? LKrkxd tt 27 系數(shù) ?t — 28 平 均溫壓 Δt ℃ tt ??? 29 傳熱量 Qcr kJ/kg jBtHk? 30 計算誤差 ? Q % 100??rpcrrpQ 計算誤差小于 2%，設計合。 2s /d=1。 66186。 66176。 各組管子的結構數(shù)據(jù)見表 48。0? kw/m2℃ 查線算圖 1215[5] 160103 19 三原子氣體輻射力 Pqs MPa．m rn） = ㎡ 后墻總輻射受熱面積 hH = 1hH + 2hH = ㎡ 側墻輻射受熱面 cH 光管： s/d=110/51=,e/d=, χ= 1cF =[(6+)]1/2= ㎡ 1cH =χ 1cF == ㎡ 耐火磚： 2cF = cF + 1cF = ㎡ 2cH == ㎡ Ⅰ型自然循環(huán)蒸汽鍋爐設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 14 cH =2( 1cH + 2cH )=2(+)= ㎡ 頂棚輻射受熱面 dH s/d=125/51=,e/d=, χ= dH =χ dF == ㎡ 出口煙窗輻射受熱面 chH chH == ㎡ 總輻射受熱面面積 fH fH = qH + hH + cH + dH + chH = ㎡ 有效輻射層厚度 S S = bfl FV / = 爐膛水冷度 x x = )/( RFH bff ? = 火床與爐墻的面積比 ? ? = )/( RFR bf ? = 爐膛熱力計算 爐膛熱力計算見表 45。 10 飛灰濃度 fh? ㎏ /㎏ Ayafh /(100G) 61 3 93 6 不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表見表 43。 表 41 煙道中各處過熱空氣系數(shù)及各受熱面的漏風系數(shù) 煙道名稱 過量空氣系數(shù) 漏風系數(shù) α′ α″ Δα 爐 膛 蒸汽過熱器 鍋 爐管束 Ⅰ型自然循環(huán)蒸汽鍋爐設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 8 省 煤 器 空氣預熱器 燃燒產(chǎn)物的容積及焓的計算 理論空氣量是按 α=1 時的燃燒產(chǎn)物容積計算。直接支承在鍋爐的鋼筋混泥土地基或梁上，紅磚外墻的四壁轉角處常在砌筑時互相咬住，四壁就形成整體，不需要使用或只使用很少的鋼架來把外墻箍住。裝設高低水位報警、低水位Ⅰ型自然循環(huán)蒸汽鍋爐設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 6 連鎖保護裝置 [6]。 空氣預熱器的設計 采用鋼管式空氣預熱器，管子的外徑為 40mm，把有縫管焊在兩端較厚的管板 上制成。 省煤器的設計 在用于工作壓力低于 4MPa 的情況下采用帶鰭片的鑄鐵式省煤器，在省煤器和鍋筒之間的連接管道上裝有截止閥，并設有水和煙氣的旁路。因本次設計過熱蒸汽溫度在 400℃，所以材料可采用20g。 根據(jù)煤種的發(fā)熱量設計衛(wèi)燃帶，衛(wèi)燃帶只需布置在爐排附近煙溫較高的地帶，即從爐排向上到爐拱部分 [5]。 送風機、引風機、除塵設備都可放在地面上 。 給水由給水泵經(jīng)給水管道送入省 煤器。 爐膛內(nèi)采用高而短的前拱和低長后拱的配合，組成擾動氣流的喉口，使煙氣倒“ α ”可加強氣體混合，減少氣體不完全燃燒損失，且保證燃燒過程的穩(wěn)定 。 按鍋爐在廠內(nèi)布置分類為露天鍋爐，半露天鍋爐，室內(nèi)鍋爐 [1]。 按燃料 （ 能源 )分類為燃煤鍋爐，燃油鍋爐，燃氣鍋爐，混合燃料鍛爐，特種燃料鋪爐，余熱鍋爐，新能源鍋爐 。 本設計的類型為工業(yè)鍋爐，對工業(yè)爐的基本要求是：產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量首先要滿足要求；燃料或其他能源的消耗要低；建爐投資和運行費用要低；使用壽命長；操作人員的生產(chǎn)條件要好；污染物的排放量要符合環(huán)保的要求。 在整個設計過程中作為技術支持進行了 熱力計算、強度計算和煙風阻力計算。Ⅰ型自然循環(huán)蒸汽鍋爐設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 I Ⅰ型自然循環(huán)蒸汽 鍋爐設計 摘 要 鍋爐是發(fā)電、化工及機械制造等工業(yè)部門的重要能源、熱源的動力設備。 燃料為一 類無煙煤，其低位發(fā)熱量為 18187kJ/kg。前兩類又統(tǒng)稱為固定式鍋爐，因為是安裝在固定基礎上不可移動的； 后兩類通稱為移動式鍋爐。 按 工質(zhì)在鍋爐內(nèi)部流動方式分類為自然循環(huán)鍋爐，強制 (輔助 )循環(huán)鍋爐，直流鍋爐， 復合循環(huán)鍋爐，低循環(huán)倍率 鍋爐 。 按運輸安裝方式分類為快裝鍋爐，組裝鍋爐，散裝鍋爐。 爐排選用鱗片式鏈條爐排，鏈條爐在工業(yè)鍋爐中被普遍，與其他爐排相比，鏈條爐的區(qū)段性燃燒作用比較完全等特點比較明顯，且漏煤少；通風均勻；裝卸爐排方便 。燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣由爐膛經(jīng)凝渣管、過熱器、鍋爐管束 、省媒器和空氣預熱器 后進入除 塵器，再由引風機送往煙囪誹入大氣。上升煙道為 爐膛 及凝渣管，水平煙道布置懸掛對流過熱器， 鍋爐管束區(qū)煙氣流程為倒“ S”型沖刷， 垂直下行煙道布置省煤器及 管式空 氣 預熱器 ，在省煤器前的尾部煙道處要布置旁通煙道，以方便省煤器的檢修與維護 。 爐拱的設計采用前、后拱搭配的方式，前拱高而短，后拱低而長，大約覆蓋爐排 2/3 的長度。它由大量平行連接蛇形管束組成，蛇形管 采用外徑 38 的無縫鋼管制成，壁厚 7mm。因為煙氣流程中有沖刷死角，可以采用較小的保熱系數(shù)來補償，而三個煙道的流通截面積逐漸減小，保證了煙速的合理性，且換熱效果好 [5]。 旁通煙道的設計 在省煤器與鍋爐管束之間設計旁通煙道，在鍋爐運行的起始，使煙氣從旁通煙道進入排煙系統(tǒng)而不通過省煤器，因為運行開始時省煤器內(nèi)的水流速很低，管內(nèi)水持續(xù)受熱很容易產(chǎn)生大量氣泡引發(fā)水擊現(xiàn)象，從而減低了省煤器的使用壽命；另外在尾部煙道的部件進行檢修維護時 ，可以使煙氣先從旁通煙道內(nèi)進入煙囪，待檢修完畢再關閉旁通煙道，使煙氣進入尾部煙道進行對流換熱 [5]。壓力表精確度不低于 級。內(nèi)襯墻用耐火磚，是為了能承受高溫，但保溫絕熱性能較差，所以 外墻就用絕熱性較好而且價格便宜的紅磚砌成。 輔助計算 煙道中各受熱面的漏風系數(shù)按表 41 取 [2]。 6 RO2容積份額 rRO2 — VRO2/Vy 0 .139 7 H2O容積份額 rH2O — VoH2O/Vy Ⅰ型自然循環(huán)蒸汽鍋爐設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 9 序號 名稱 符號 單位 計算公式及來源 爐 膛 過熱器 鍋爐管束 省煤器 空氣預熱器 8 三原子氣體容積份額 rq — rRO2+rH2O 9 煙氣重量 G ㎏ /㎏ 1Ay/100+6αpjV186。)= ㎡ 前頂墻： 頂前 .F =（ ++ 2 ++） = ㎡ 爐壁總面積： bzF =2Σ 側F + 后F + 頂前 .F = ㎡ 煤層面積： mF =82= ㎡ 爐膛包覆面積： bfF =+= ㎡ 煤層體積： mV == 3m 爐膛體積： 側FVl ? mV == 3m 爐膛輻射受熱面 前墻輻射受熱面積 qH 光管： s/d=125/51=,e/d=, χ= 1qH =χ 1qF =()= ㎡ 耐火磚面積： 2qH =（ ++） = ㎡ 前墻總輻射受熱面積： qH = 1qH + 2qH =+= ㎡ 后墻輻射受熱面積 hH 光管： s/d=125/51=,e/d=, χ= 1hH =χ 1hF =()= ㎡ 耐火磚： 2hH =（ 2 ++176。? 741 9 最小溫差 ?tmin ℃ t??? 688 10 平均溫差 t? ℃ 2 minmax tt ??? 11 煙氣流速 w m/s 273 )273( ? ?ypjyj FVB ? 12 水蒸汽容積份額 OHr2 — 表 42 13 三原子氣體容積份 額 rn — 表 42 14 煙氣橫向沖刷對流 放熱系數(shù) 0? kw/m2℃ 查線算圖 126[5] 60103 15 修正系數(shù) Cs Cw Cz 查線算圖 126[5] 1 16 對流放熱系數(shù) d? kw/m2℃ zws CCC0? 103 Ⅰ型自然循環(huán)蒸汽鍋爐設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 19 17 管壁積灰層表面溫 度 td ℃ t+Δbht 302 18 條件輻射放熱系數(shù) 39。 Ⅰ型自然循環(huán)蒸汽鍋爐設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 24 圖 46 鍋爐管束 A 部分視圖 管束采用 S 型順列布置，取橫向管間距 S1=125mm，布置 16 排管子；取縱向管間距 S2=110 mm，布置 28 排管子；取管子直徑 d=51 mm。 58176。 58186。 圖 49 空氣預熱器內(nèi)部空氣橫向沖刷示意圖 管徑 d=,橫向節(jié)距 1s =60mm， 2s =40mm， 管子長度 L=3m,管子根數(shù) 1z =20， 2z =80， Z=1560 受熱面積 H=n? dL=1560? 3= ㎡ 煙氣流通截面積： yF =n? 2d /4=1560 /4= ㎡ 空氣流通截面積： f =(Bd)L 1n =(20)3= ㎡ 比值： 1s /d