【文章內(nèi)容簡介】 熱好，緊湊，對稱，宜用于整裝或迭裝。 （ 4）雙鍋筒橫置式鍋爐 雙鍋筒橫式鍋爐在較大的工業(yè)鍋爐中使用最廣。上下鍋筒及其間的管束被橫向懸置在爐膛之后。燃燒所生成的煙氣從爐膛后部上方煙窗流出，經(jīng)凝渣管后進入管束中的過熱器煙道。然后向下，從管束下部，對管束作 鍋爐設(shè)計 哈爾濱理工大學學士學位論文 5 前后三次曲折 向上沖刷繞行。再從上部出口窗向后流至尾部煙道，依次流過省煤器和空氣預熱器后排出鍋爐。這種鍋爐已具有中，大型鍋爐的特點：燃燒設(shè)備機械化程度高，受熱面積高效齊全，鍋爐效率高；但鍋爐整體性差，構(gòu)架和爐墻復雜。金屬耗量較大。 由于本題中鍋爐容量不大，燃料熱值低，燃燒風量大，如果爐型較小則風速較大，易磨損且對輔機要求較高，且考慮到效率及連續(xù)運行能力，選擇結(jié)構(gòu)緊湊，對稱，容易制成快裝，金屬耗量小的單鍋筒縱置式爐是較為合適的。鏈條爐和往復爐排爐機械化程度都比較高。鏈條爐日常應用較多，燃燒效率高，污染小，但存在著火困難，無 自動撥火的缺點。往復爐排結(jié)構(gòu)簡單，金屬耗量小，消煙除塵好，可認為是雙面著火（只有開始部分單面著火，其余雙面著火），自身撥火性能好，但爐排片頭部易燒壞，漏風漏煤量大。流化床燃燒對于燃料適應性好，但對于燃料顆粒有要求，且自身耗電嚴重。 綜合考慮各種爐型的優(yōu)缺點，又考慮到本題中燃料揮發(fā)分高，水分高，熱值低，且顆粒不均勻的特點，選用往復爐排爐型是較為合適的。 設(shè)計特點 鍋爐由鍋爐本體和 往復 爐排兩部分組成 ， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、制造安裝周期短、成本低等優(yōu)點。 爐拱采用了較高前拱和低長后拱配合的形式 ， 前拱傾斜角 α約 50176。 ，前拱對爐排的覆蓋率為 25 % ， 后拱傾斜角 β約為 30176。， 后拱對爐排的覆蓋率為 60 % ， 后拱出口處煙氣流速約為 8m/s， 前后拱喉口處煙氣流速約為7m/s， 具體的結(jié)構(gòu)和尺寸參見第三章熱力計算 。該爐拱有以下作用： 1. 較高的爐拱覆蓋率降低了燃燒空間的水冷度 ， 燃燒幾乎處于絕熱狀態(tài) ， 使得燃燒得到了強化。 2. 前拱選擇適當?shù)膬A角 ， 有利于火焰的充滿 ， 使得前拱的輻射和火焰的輻射都達到了最佳效果。 3. 較低的后拱尾部減少了后部冷風的漏入 ， 降低了爐膛對除渣坑的輻射。 4. 低長的后拱使得火焰緊貼后拱向前流動 ， 后拱呈赤紅狀態(tài) ， 提高了后拱的溫度 ， 加強了對燃燒區(qū)的保溫和燃盡區(qū)的燃盡 ， 同時 ， 向前流動的火焰中心較低 ， 也使火焰對煤層的輻射加大。 5. 低長的后拱將火焰以及拱自身的輻射熱盡可能地引向了前部 ， 使各燃燒段提前 ， 燃燒較為穩(wěn)定 ， 灰渣有了充分的時間完成燃盡。 6. 由于后拱出口煙速較大 ， 煙氣流中攜帶的熾熱炭粒散落在新進的煤層上 ， 有利于新燃料著火。 7. 由于后拱煙氣流出時的速度較高 ， 使得各不同燃燒段的煙氣在喉口 鍋爐設(shè)計 哈爾濱理工大學學士學位論文 6 處充分混合 ， 尾部空氣過剩系數(shù)較大的煙氣與爐排前部析出的揮發(fā)分充分混合燃燒 ， 降低了氣體不完全燃燒熱損失 q3。 8. 由于低長后拱將煙氣向前部導引 ， 致使燃燒區(qū)提前 ， 燃料的預熱干燥區(qū)縮短 ， 但不能過短以致于著火過早 ， 造成煤閘門燒壞。因而 ， 在前拱的前端 ， 設(shè)一較低的直段 ， 以降低該段新燃料受到的輻射熱 ， 推遲著火 ，并起到屏蔽煤閘板的作用?？刂祁A熱干燥段長度在 左右為宜（本設(shè)計取 ）。 9. 由于煙氣在爐拱喉口處旋轉(zhuǎn)噴出 ， 其中部分炭粒及飛灰分離散落在前拱下部 ， 原來煙氣流程較短易于飛灰攜帶 ， 而改造后煙氣從喉口噴出后 ， 煙氣擴散煙速降低 ， 加上煙氣流程加長 ， 便于飛灰的分離沉降 ， 煙管積灰明顯降低 ， 提高了傳熱效果 ， 降低了排煙熱 損失 q2。 本章小結(jié) 經(jīng)過以上論證，確定方案為：選用 往復爐型 ，加裝螺紋煙管，爐排選用小鱗片爐排，兩側(cè)送風，爐拱采用較高前拱和低長后拱配合的形式。具體的結(jié)構(gòu)和計算詳見下面的章節(jié)。 鍋爐設(shè)計 哈爾濱理工大學學士學位論文 7 第 3章 熱力計算 鍋爐規(guī)范見表 21，燃料特性見表 22。 輔助計算 空氣平衡 煙道中各處過量空氣系數(shù)及各受熱面的漏風系數(shù)見表 31。 表 31 煙道中各處過量空氣系數(shù)及各受熱面的漏風系數(shù) 序號 鍋爐受熱面 入口過量空氣系 數(shù) a39。 漏 風 系 數(shù) ?a 出口過量空氣 系數(shù) a 1 爐 膛 2 八字煙道 3 螺紋煙管 空氣和煙氣量 空氣和煙氣量見表 32。 表 32 空氣和煙氣量 序號 名稱 符 號 單 位 計算公式或來源 數(shù) 值 1 理論空氣量 V0k Nm3/kg ??? )3 7 (0 8 8 arark SCV arar OH ? 2 理論氮體積 V02N Nm3/kg 1 0 0/ 002 arN NVV ?? 3 三原子氣體 體積 V02RO Nm3/kg )37 (01 86 ararRO SCV ?? 4 理論水蒸氣 體積 V0 OH2 Nm3/kg 00 .1 1 1 0 .0 1 2 4 0 .0 1 6 1a r a rH M V?? 5 理論煙氣量 V0y Nm3/kg 00222 OHNRO VVV ?? 4 鍋爐設(shè)計 哈爾濱理工大學學士學位論文 8 煙氣特性 煙氣特性表見表 33。 表 33 煙氣特性表 名稱 符號 單位 計算公式及數(shù)據(jù)來源 爐膛 八字煙 道 煙 管 入口過量空氣系數(shù) 39。? — 表 31 出口過量空氣系數(shù) ? — 表 31 平均過量空氣系數(shù) pj? — )(21 ?? ???? 水蒸汽容積 OHV2 Nm3/kg ( 1)H O pjVV??? 煙氣總?cè)莘e yV Nm3/kg 2 2 200( 1)RO N H O pjV V V V?? ? ? ? RO2 容積份額 2ROr — 2ROyVV H2O 容積份額 2HOr — 2HOyVV 三原子氣體容積份額 qr — 2ROr+2HOr 煙氣重量 G kg/kg 01 0 .0 1 1 .3 0 6a r p jAV??? 飛灰濃度 fh? kg/kg 100ar fhA G? 鍋爐設(shè)計 哈爾濱理工大學學士學位論文 9 煙氣焓溫表見表 34。 表 34 煙氣焓溫表 不同過量空氣 系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表 煙氣 溫度 θ ℃ 煙氣焓 Iy0 kJ/kg 空氣焓 Ik0 kJ/kg Iy=Iy0+（ α″1） Ik0 αl″= αdg″= αyg″= αky″= I Δ I I Δ I I Δ I I Δ I 100 200 300 400 500 600 919 700 3289 800 5008 3796 6906 900 1000 1100 1200 10222 1300 11178 963 1400 12141 1500 10102 13113 1600 10862 14093 1700 11629 15081 1800 12398 16072 鍋爐設(shè)計 哈爾濱理工大學學士學位論文 10 鍋爐熱平衡 。 表 35 鍋爐熱平衡及燃料耗量計算 序號 名 稱 符 號 計 算 公 式 數(shù) 值 單位 1 燃料低位發(fā)熱值 Qdw 給 定 kJ/kg 2 冷空氣溫度 tlk 給 定 30 ℃ 3 冷空氣理論熱焓 I0lk V0k(ct)lk kJ/kg 4 排煙溫度 ?py? 假 定 165 ℃ 5 排煙熱焓 Ipy 查煙氣焓溫表 [9] kJ/kg 6 固體不完全燃燒熱 損失 q4 表 21 % 7 氣體不完全燃燒熱 損失 q3 表 21 % 8 排煙熱損失 q2 )100(4qQ II ydwolkpypy ?? ? % 9 散熱損失 q5 1 % 10 灰渣熱焓 (c?)hz 0 kJ/kg 11 飛灰份額 afh 12 灰渣物理熱損失 q6 ahz( c?)hzAy/Qydw % 13 鍋爐總熱損失 ?q? q2+q3+q4+q5+q6 % 14 鍋爐熱效率 ?? 100?q % 15 飽和蒸汽焓 ibq 水和水蒸氣圖表 [9] kJ/kg 16 飽和水焓 ibs 水和水蒸氣圖表 [9] kJ/kg 17 給水溫度 tgs 給定 20 ℃ 18 給水焓 igs 水和水蒸氣圖表 [9] kJ/kg 19 蒸汽濕度 W 給定 3 % 20 汽化潛熱 r 水和水蒸氣圖表 [9] kJ/kg 21 保熱系數(shù) ?? 1q5/(?+q5) 22 排污率 p 給定 5 % 23 鍋爐輸出熱量 1Q 設(shè)計值 kw 24 燃料消耗量 B ?dwyB 1001?? kg/s 25 計算燃料消耗量 Bj B(1q4/100) kg/s 鍋爐設(shè)計 哈爾濱理工大學學士學位論文 11 爐膛的尺寸設(shè)計及傳熱計算 爐膛結(jié)構(gòu)特性計算 ： 10880 ????? R ydwq QBR m2。 其中 qR＝ 550～ 1100 kW/m2 取 qR＝ 880 kW/m2。 爐膛結(jié)構(gòu) （見圖 3圖 32） ： 圖 31 爐膛結(jié)構(gòu)尺寸（主視圖） 鍋爐設(shè)計 哈爾濱理工大學學士學位論文 12 圖 32 爐膛結(jié)構(gòu)尺寸（側(cè)視圖） 前拱 50176。，覆蓋率 25％ 后拱 15176。，覆蓋率 60％ 爐排有效長度： 5000mm；有效寬度： 2020mm。 爐膛寬度： 2200mm ： 693 65, ????? varn e tl q BQV m3。 鍋爐設(shè)計 哈爾濱理工大學學士學位論文 13 爐膛高度： ??? RVh l m。 ： 前墻總面積： ????? )(qF 。 后墻總面積： ???hF m2 后拱總面積： )( ???????hgF m2。 左側(cè)墻總面積： ?zF 。 右側(cè)墻總面積：同左側(cè)墻 。 頂棚面積（含出口窗）： dF = m?? 。 爐排面積： R＝ 10 m2。 爐膛周界總面積： RFFFFFF dzhghql ?????? 2 2 1 1 8101 5 8 ???????? m2。 爐膛容積： ??? zl FV m3。 ： 水冷壁輻射受熱面積： 光 管： s/d=135/51=； / ? ； ?? 。 水冷壁面積： 3029 9 )9 9 ( ?????sF m2。 輻射受熱面積： ???? sfs FH ? m2。 頂棚管輻射受熱面積： 5 ???? dd FH ? m2。 總輻射受熱面積： 3 2 . 8 6= ???? dfsf HHH m2。 有效輻射層厚度： ???? llFVsm。 爐膛水冷度： 30 1021 8 ????? RF Hl f? 。 鍋爐設(shè)計 哈爾濱理工大學學士學位論文 14 火床與爐墻面積之比： 0 9 2 10 ????? RF Rl?。 ： 爐膛幾何尺寸匯總見表 36。 表 36 爐膛幾何尺寸匯總 序號 名稱 符號 單位 計算公式及數(shù)據(jù)來源 數(shù)值 1 爐膛輻射受熱面積 Hl m2 結(jié)構(gòu)布置 2 爐膛容積 Vl m3 結(jié)構(gòu)布置 3 爐膛周界 面積 Fl m2 結(jié)構(gòu)布置 4 爐排面積 R m2 結(jié)構(gòu)布置 10 5 輻射層厚度 S m FVS /? 6 爐膛出口煙窗 流通面積 A m2 10273 )273970( ??yjVB 爐膛傳熱計算 爐膛傳熱計算見表 37。 表 37 爐膛傳熱計算 序號 名稱 符號 單位 計算公式及來源 數(shù)值