【正文】 圖 49 空氣預熱器內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=。 58176。? 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。 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。內襯墻用耐火磚，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。 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的水流速很低，管內水持續(xù)受熱很容易產生大量氣泡引發(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]。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。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 。 按 工質在鍋爐內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 。 燃料為一 類無煙煤，其低位發(fā)熱量為 18187kJ/kg。 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。 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 。 爐膛內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 。 送風機、引風機、除塵設備都可放在地面上 。因本次設計過熱蒸汽溫度在 400℃，所以材料可采用20g。 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。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。 10 飛灰濃度 fh? ㎏ /㎏ Ayafh /(100G) 61 3 93 6 不同過量空氣系數(shù)下燃燒產物的焓溫表見表 43。0? kw/m2℃ 查線算圖 1215[5] 160103 19 三原子氣體輻射力 Pqs MPa．m rn 66176。 2s /d=1。 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 空氣預熱器內部空氣橫向沖刷示意圖見圖 49。 50186。 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 管內工質溫度 t ℃ 查水蒸汽表 [3]，表壓 8 最大溫差 maxt? ℃ t?39。/㎏ VRO2+VoH2O+VoN2 +（ αpj1） V186。 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）左內襯墻，用機制紅磚（ 240mm 115mm 53mm） 作外墻，這兩層砌成整體。 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]。選它的原因是其結構簡單，吊掛方便，結渣較少。 圖 21 鍋爐簡圖 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 4 第 3章 論證方案 鍋爐的總體布置 根據任務書 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 因素有關。 燃料是以 京西安家灘 I 類無煙煤為代表煤種，其低位發(fā)熱量為 18187kJ/kg,揮發(fā)份較低 ，著火較 困難 [2]。 按供熱能力分類為小型鍋爐 (每小時產生不超過 20 噸蒸汽、或每小時供熱不超過 13956kw，或配不超過 3000kw 發(fā)電機組的鍋爐，中型 鍋爐 (配600050000kw 發(fā)電機組的鍋爐 )，大型鍋爐 (配 100000kw 及 以上的發(fā)電機組的鍋爐 )。布置省煤器以降低排煙溫度 ,提高鍋爐效率 .布置空氣預熱器 ,加強著火和燃燒 ,同時也可以降低排煙溫度 ,提高鍋爐效率 。為了使小型鍋爐的結構緊湊，大部分受熱面都布置在爐膛內 ,同時，還要確保有一定的氣密性以保證爐膛內進行負壓燃燒。 按燃燒方式分類為火床燃燒鍋爐 (也叫層狀燃燒鍋爐、爐排鍋爐 )，火室燃燒鍋爐 (也叫懸浮燃燒鍋爐、煤粉鍋爐 )，旋風燃燒鍋爐，沸騰燃燒鍋爐 (即流化床燃燒鍋爐 )。 利用鏈條爐排的不斷移動，實現(xiàn)了給煤和除渣的機械化，降低了運行人 員的勞動強度，改善了勞動環(huán)境。 此方案布置受熱面比較方便，檢修尾部受熱面也比較方便 [4]。為減輕灰渣粘結，同時考慮支吊方便，采用順列布置。管子排列從空氣側來說采用錯列。所以重型爐墻的結構很簡單，結構形狀接近普通的磚墻。 表 43 燃燒產物焓溫表 煙氣 溫度 υ℃ VRO2=(m3)標準 /kg VoN2=(m3)標準 /kg VoH2O =(m3)標準 /kg V176。P 偏移距離 h 225 350 475 600 725 850 975 1100 管 長 L 1′ 2′ 3′ 4′ 5′ 6′ 7′ 8′ 偏轉角θ 10186。 空氣預熱器熱力計算 空氣預熱器熱力計算見表 411。 表 410 省煤器熱力計算表 序號 名稱 符號 單位 計算公式及來源 數(shù)值 1 入口煙溫 ?? ℃ 表 49 320 2 入口煙焓 ?I kJ/kg 表 49 3 出口煙溫 ?? ℃ 先假定，后校核 270 4 出口煙焓 ?I kJ/kg 表 43 5 煙氣放熱量 Qrp kJ/kg ?( )? ? ???I I ILK?? 0 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 28 6 給水溫度 t’ ℃ 給定 105 7 給水焓 igs kJ/kg 查附表 A7[7]， p= 8 出口水焓 i? kJ/kg DD BQi pwjrpgs ??? 9 出口水溫 t? ℃ 查附表 A7[7]， p= 130 10 平均煙溫 ?pj ℃ )(21 ?? ??? 295 11 煙氣流速 wy m/s 273 )273( ? ?ypjyj FVB ? 12 條件傳熱系數(shù) k0 kw/m2℃ 查線算圖 126[5] 103 13 修正系數(shù) C0 查線算圖 126[5] 1 14 傳熱系數(shù) k kw/m2℃ C0k0 103 15 最大溫壓 ?tmax ℃ t???? 190 16 最小溫壓 ?tmin ℃ t???? 165 17 平均溫壓 ?t ℃ minmaxminmaxln tttt????? 18 傳熱量 Qcr kJ/kg jBtHk? 19 誤差百分數(shù) ? Q % 100??rpcrrpQ 計算誤差小于 2%，設計合格 . 空氣預熱器計算 空氣預熱器結構計算 空氣預熱器結構示意圖見 圖 48。 42186。 圖 43 凝渣管部分俯視圖 凝渣管區(qū)的水冷壁才用拉稀布置，煙氣橫向錯列沖刷，共 4 排。 5 煙氣總容積 Vy Nm179。在爐膛頂端及后拱等強度都不夠的地方設置吊掛 [5]。它已不是放在煙道里的一些額外的受熱面，而是吸熱既有效，結構又簡單，和整個鍋爐密切地結合在一起的一部分受熱面 [5]。其用于立式水管鍋爐，布置在爐膛出口的水平煙道中。 具體結構見圖 21。 本鍋爐型號是 Ⅰ，即雙鍋筒橫置式鏈條爐排爐，額定蒸發(fā)量為 20t/h，過熱蒸汽出口壓力 ，過熱器出口蒸汽溫度400℃，選用燃料為Ⅰ類無煙煤。 按 工質出口壓力分類為低壓鍋爐 ( 以下 )，中壓 鍋爐 ()，高壓鍋爐 （ 10MPa)，超高壓鍋爐 (14MPa)，亞臨界壓力鍋爐 (17— 18MPa)，超臨界壓力鍋爐 (在臨界壓力之上 )。尾部煙道布置有省煤器和空氣預熱器。 利用 CAD,完成了鍋爐總圖、 爐墻圖、上鍋筒展開圖、本體圖、集箱圖。 按排渣方式分類為固態(tài)排渣鍋爐，液態(tài)排渣 鍋爐 。 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 3 第 2章 鍋爐結構簡介 鍋爐布置的受熱面部件包括：爐膛的四壁布置水冷壁；爐膛出口拉稀布置的凝渣管；垂直式過熱器；橫置式鍋筒，上下鍋筒間布置管束；鑄鐵省煤器；單級空氣預熱器。 爐膛設計 鏈條爐屬于層燃爐，爐膛設計中首先要根據燃燒面熱負 荷 Rq ， 燃煤量及煤發(fā)熱量決定爐排面積 R(㎡ )。其橫向節(jié)距與管徑之比為 3。因管板厚度根據強度條件來確定，所以，下管板承受管箱的全部重量就要厚度較大些。只是砌筑技術要比普通住房嚴格得多 [5]。=(m3)標準 /kg Cco2υ kJ/(m3)標準 IRO2= VRO2