【文章內(nèi)容簡介】 及主要部件設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 7 器的優(yōu)點是節(jié)省鋼材、結構緊湊，節(jié)省場地，而且可以和鍋爐尾部其他受熱面分開布置，在布置上 比 較方便，抗腐蝕性能好，因此在大型鍋爐中常采用；缺點是結構復雜，制造機加工工作量大，對制造及安裝要求比較高。管式空氣預熱器是在我國使用很廣的一種空氣預熱器，煙氣在管中縱向流動，空氣在管外橫向流動沖刷受熱面，而且多制成 “管箱 ”形式，使制造、運輸、安裝都非常方便 [2][3]。 因本次設計的鍋爐屬中、小型電站鍋爐，應優(yōu)先考慮制造、運輸和安裝的方便性，所以采用管式空氣預熱器。 空氣預 熱器的具體結構設計見 節(jié)。 鋼架、平臺和扶梯 為了支撐鍋筒、集箱、管子及爐墻，設置了鋼架，鍋爐本體重量由剛架傳至基礎，為安裝、檢查和維修，設置了平臺，各平臺之間由扶梯連接。 爐墻 采用輕型砌磚爐墻， 爐膛爐墻的負荷作用在鋼 架和基礎，分三層。內(nèi)層為耐火磚，中間層為硅藻土保溫磚，外層為鋼板 ，在側墻上分別在鍋爐管束中部，燃盡室， 過熱器 上方， 省煤器上方，空氣預熱器上方均開有人孔，以便安裝維修，清除灰渣。省煤器上部空間設有煙氣旁通通道，用于起停爐時做臨時煙氣通道，保護省煤器不被燒壞。 鍋爐范圍內(nèi)的閥門儀表 鍋 爐產(chǎn)生的 蒸汽 由 蒸汽引出管引出 。為了保證鍋爐安全，裝有兩個安全閥，同時在上鍋筒裝有兩個壓力表以便觀察壓力，水壓表兩個。 本章小結 鍋爐是國民經(jīng)濟中重要的供應蒸汽的設備，本章首先對鍋爐的 整體概況進行了簡單介紹，并結合設計題目，列出鍋爐規(guī)范，燃料特性。 根據(jù)選題作了方案論證，本次的設計題目是 120t/h 的蒸汽鍋爐 ，屬中壓電站 鍋爐，其運行的安全性和可靠性作為其主要特性設計時應放在首位。因此在設計的過程中，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。受熱面以蒸發(fā)受熱 面為主，爐膛設計中首先根據(jù)燃燒面熱負荷 Rq ，燃煤量及煤發(fā)熱量決定 爐膛寬度a，爐膛容積由相應的爐膛容積熱負荷 vq 決定。 本章簡要介紹了鍋筒及爐內(nèi)設備，水冷壁，燃燒設備，鍋 爐管束，省煤器，空氣預熱器，鋼架，平臺，扶梯，爐墻以及閥門儀表。 燃貧煤 120 噸小時電站鍋爐及主要部件設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 8 第 3章 熱力計算 鍋爐規(guī)范、輔助計算及熱平衡計算 基本參數(shù) 1） 鍋爐額定蒸發(fā)量： (120t/h)。 2）蒸汽參數(shù) : ① 氣包內(nèi)蒸汽壓力： 。 ② 過熱器出口 表 壓力： 。 ③ 過熱器出口蒸汽溫度： 450℃ 。 3）給水溫度： 160℃ 。 4）給水壓力： 。 5）排污率：pwp=2%。 6）排煙溫度：pw?=140℃ 。 7）預熱空氣溫度：rkt=350℃ 。 8）冷空氣溫度：lkt=20℃ 。 煤種及燃料特性 1）燃料名稱： 貧煤 。 2）煤的應用基成分 : ① 碳arC=%。 ② 氫arH=%。 ③ 氧arO=%。 ④ 氮arN=%。 ⑤ 硫arS=%。 ⑥ 灰分arA=%。 ⑦ 水分arM=%。 3）煤的干燥器無灰基揮發(fā)分 dafV =%。 4）灰熔點特性： DT＞ 1500℃ ； ST＞ 1500℃ ； FT＞ 1500℃ 。 燃貧煤 120 噸小時電站鍋爐及主要部件設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 9 5）煤的可磨度： kmK =。 6）燃料 低 位發(fā)熱量： =22625kJ/kg。 輔助計算 （ 1）燃燒產(chǎn)物容積計算 煤完全燃燒（ ? =1）時理論空氣量及燃燒產(chǎn)物容積計算見表 31（以 1kg燃料為準）。 表 31 初始數(shù)據(jù)表 序號 名 稱 符號 單位 公式及計算 結果 1 理論空氣容積 okV m3 /kg （ arC + arS ） + arH arO 2 三原子氣體容積 2ROV m3 /kg （arC + arS ） 3 理論氮氣容積 20NV m3 /kg arN + okV 4 理論水蒸氣容積 20HOV m3 /kg arH + arM + okV 5 理論煙氣容積 0yV m3 /kg 20NV+ 20NV+ 20HOV 6 飛灰中純灰份額 hfa 查表 839[1] 7 煙氣中飛灰質(zhì)量 濃度 fhG Kg/kg fh? 100arA 8 煤的折算灰份 zhA g/MJ ,10000arar pAQ (2)空氣平衡及焓溫表 1）煙道各處過量空氣系數(shù)，各受熱面的漏風系數(shù) 及不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的容積列于表 32 中，爐膛出口過量空氣系數(shù)按表 42[1]取。各受熱面的漏風系數(shù)按表 43[1]取。 燃貧煤 120 噸小時電站鍋爐及主要部件設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 10 表 32 煙氣特性表 名 稱 及公式 符 號 單 位 爐膛及凝渣管 第二級 過熱器 第一級過熱器 上 級 省煤器 上級 空 氣預熱器 下 級 省煤器 下級空氣預熱器 漏風系數(shù) ?? — 出口過量空氣系數(shù) ?? — 平均空氣系數(shù) pj? — 水蒸汽容積 OH2V m3 /kg 煙氣總容積 yV m3 /kg 水蒸氣容份額 OH2r — 三原子氣體容份額 2ROr — 三原子氣體總容積份額 ?r — 煙氣重量 yG ㎏ /㎏ 飛灰濃度 fh? ㎏ /㎏ 空氣預熱器出口熱空氣的過量空氣系數(shù)： ????????????? fllky ???? 2）不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫 表見表 33。 表 33 煙氣焓 溫表 煙氣溫度θ /℃ V2RO= m3/kg V02N= m3/kg V02OH= m3/kg Ioy kJ/kg Gfh = kJ/kg ?2COC kJ/m3 I2RO= ?2COC V 2RO kJ/㎏ ?2NC kJ/ m3 I02N= ?2NC V02N kJ/kg ?OHC2 kJ/ m3 I0H2O=CH2O θV0H2O kJ/kg Ioy =I2RO+ I02N+ I02OH ?fhC kJ/ m3 Ifh=Gfh ?fhC kJ/kg 100 130 200 260 300 392 400 527 500 664 600 804 燃貧煤 120 噸小時電站鍋爐及主要部件設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 11 700 948 800 1094 900 1242 1000 1392 1100 1544 1200 1697 1300 1853 1400 2020 1500 2166 1600 2325 1700 2484 1800 2644 1900 2804 2020 2965 續(xù)表 Vok = kJ/kg Iy = Ioy +Ifh +(?? 1)Iok l?? Ⅱgr,?? Ⅰgr,?? Ⅱsm,?? Ⅱky,?? Ⅰsm,?? Ⅰky,?? Ckθ kJ/m3 Iok = Vok Ckθ kJ/kg — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 燃貧煤 120 噸小時電站鍋爐及主要部件設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 12 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 3） 鍋爐熱平衡及燃料耗量計算見表 34。 表 34 熱平衡及燃料消耗量計算表 序號 名 稱 符號 單位 計算公式或來源 結果 1 固體未完全燃燒損失 qgt % 查表 839[1] 2 2 氣體未完全燃燒損失 qqt % 查表 839[1] 0 3 外部冷卻損失 qlq % D=,有尾部受熱面 4 灰渣物理熱損失 qhz % 420.. parQ = 42022625 = 19,不計算 0 5 排煙過量空氣系數(shù) py?? — 查表 32 6 排煙溫度 py? ℃ 見基本參數(shù) 140 7 排煙焓 Ipy kJ/kg 查表 33(?? =) 8 冷空氣溫度 tlk ℃ 見基本參數(shù) 20 9 冷空氣焓 Ilk kJ/kg 查表 33 10 排煙損失 qpy % ( pyI py?? lkI )pargtQ q..100? 11 鍋爐效率 gl? % pyhzlqqtgt qqqqq ?????1 0 0 12 鍋爐蒸發(fā)量 D Kg/s 見基本參數(shù) 13 過熱蒸汽出口焓 gri? kJ/kg P=,t=450℃ ,查水蒸氣表 14 飽和水焓 i bh kJ/kg P=,查水蒸氣表 15 給水溫度 tgs ℃ 見基本參數(shù) 160 16 給水焓 i gs kJ/kg P=,t=160℃ ,查水蒸氣表 17 排污率 ppw % 見基本參數(shù) 2 18 鍋爐總吸熱量 Qgl kw D( gri? gsi )+ ppw D( bhi gsi ) 19 燃料消耗量 B Kg/s parglgl..100? 20 計算燃料消耗量 Bj Kg/s ???????? ?1001 gtqB 燃貧煤 120 噸小時電站鍋爐及主要部件設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 13 21 制粉系統(tǒng)的漏風系數(shù) f?? — 查表 45[1] 22 空氣預熱器出口空氣 溫度 trk ℃ 見基本參數(shù) 350 23 空氣預 熱器出口空氣 溫焓 Irk kJ/kg 查表 33 24 空氣預熱器吸熱量 Qky kJ/kg ’‘ ky? (Irk Ilk ) 25 空氣預熱器吸熱量與 燃料熱量的百分比 qky % parkyQ Q..100 26 保熱系數(shù) ? — lqglglq??? 熱力 計算 燃燒室設計及傳熱計算 燃燒室尺寸的決定 （ 1） 爐膛寬度及深度：因采用角置直流式燃燒器，爐膛采用正方形截面。按表 839[1]取爐膛截面熱負荷 Fq =2520kw/m2 ，爐膛截面 F = m2 ，取爐膛寬 a =，爐膛深 b=,布置 ? 60? 的水冷壁管，管間距s=66mm，側面墻的管數(shù)為 88 根，前后墻的管數(shù)為 86 根。 燃貧煤 120 噸小時電站鍋爐及主要部件設計 哈爾濱理工大學學士學位論文 14 燃燒器底邊出口窗中心圖 31 爐膛尺寸（側墻） （ 2）燃燒室爐墻面積的確定： 燃燒室側面尺寸見圖 31,確定過程見表 35 表 35 爐膛結構尺寸表 序號 名 稱 符號 單位 公 式及計算 結果 1 爐膛截面熱負荷 qF kW/m2 查表 840[1] 2520 2 爐膛截面積 F m2 Fpne tarj qQBa ..2 ? 3 爐膛寬度 a m F 取整， 64 的倍數(shù) 4 第一根凝渣管高 h 1n m 設定 4 5 頂棚寬度 ldp m a lzy lx cos x? 6 折焰角前端到第一排凝渣管斜管長度 lx m 設定 燃貧煤 120 噸