【文章內(nèi)容簡介】 00Dg＝200～100Dg100流速m/s30～4025～3515～3015～30管徑計算結(jié)果及選定值管段名稱流量(t/h)流速(m/s)計算直徑(mm)選用直徑(mm)蒸氣壓力比容蒸氣母管1227157D159鍋爐出氣管142889D894鍋爐出氣管2828126D1334生產(chǎn)用氣管30141D1505采暖用氣管25145D1505通風用氣管30123D1334生活用氣管3057D593二次蒸氣管2270D763 分氣缸的選用 分氣缸的直徑的確定因為最大計算熱負荷＝ 12 t /h ，蒸氣壓力 P ＝ MPa。比容 ＝ m3/kg ，根據(jù)《鍋爐習題實驗及課程設計》P241表6所推薦的蒸氣流速，?。?0 m /s。由（36）可計算得： ＝ ＝＝258 mm本設計擬采用熱軋無縫鋼管DN300作為分氣缸的筒體，一端為平蓋封頭，另一端為法蘭蓋板，以便折卸清洗。 ，工作溫度為200℃。接管所配閥門，凡Dg≤150 mm采用截止閥，凡Dg≥150 mm采用閘閥。分氣缸接管：進氣管D159，生產(chǎn)D1505，采暖D1505，通風D1334，生活D593，二次蒸氣D763，壓力表D253。 分氣缸筒體結(jié)構(gòu)的確定分汽缸筒體取決于接管管徑、數(shù)目和結(jié)構(gòu)強度。同時還應顧及接管上閥門的啟閉操作的便利。本設計的分汽缸筒體上，除接有一根來自鍋爐的進汽管和供蒸氣管，還接有鍋爐房自用蒸氣管，備用管接頭，壓力表接管以及疏水等等。分汽缸筒體結(jié)構(gòu)和管孔布置如圖：圖1　分汽缸示意圖 閥門的選擇閥門通過改變其流量面積的大小，從而控制流體流量、壓力和流向，各種閥門都有各自的特點：閘閥具有流動阻力小、啟閉較省力、便于安裝的特點，適用于全開全關的場合，主要用于水泵的進口、水箱進口、自來水管道和公稱直徑大于200mm的各種場合；截止閥具有結(jié)構(gòu)簡單制造維修方便、密封性好壽命長，阻力較大等特點。止回閥主要應用于要求介質(zhì)單向流動的場合。閥門的選用如下：1. 在水泵的進口和出口處所設置的閥門分別是：水泵進口處安裝截止閥，出口處安裝截至閥和止回閥。2. 管道的其它部分一般都安裝截至閥，因其密封性好。3. 在鍋爐排污管上應安裝快速排污閥。4. 在集水缸下的網(wǎng)路回速水管上應安裝手動調(diào)節(jié)閥。4 燃燒熱平衡計算 三回程結(jié)構(gòu)概述 本設計選用的W N S－－Q系列全自動燃燃氣蒸氣鍋爐，采用為鍋殼式三回程、全濕背結(jié)構(gòu)。燃料在爐膽內(nèi)微正壓燃燒，高溫煙氣沿爐膽向后經(jīng)回燃室進入第一煙道管束，經(jīng)壓迫式前煙箱轉(zhuǎn)折180176。進入第二管束，經(jīng)過對流換熱后排入大氣。 這種鍋爐最大的特點：所有的受壓元件與鍋筒中心對稱，鍋爐采用全濕背式結(jié)構(gòu)，以極大的內(nèi)筒和偏心火箱的結(jié)構(gòu)，其有利于提供足夠的輻射受熱面。而對流受熱面有第二回程和三回程的管束構(gòu)成?；厝际仪肮馨宀捎门c爐膽連接，回燃室后管板采用橢球形封頭和管板。第二回程和第三回程轉(zhuǎn)煙室構(gòu)成了前煙箱，此出煙煙溫已低500℃。因此，前煙箱的結(jié)構(gòu)采用輕形結(jié)構(gòu)的耐火保溫材料。后煙箱煙氣出口布置在沿筒體縱軸的方向，不僅可以縮短爐體長度；又可以避免煙囪放在垂直于筒體縱軸線的方向上，在鍋爐啟動停止時冷凝水腐蝕鍋爐本體。這種鍋爐的設計主要考慮了鍋爐檢修和穩(wěn)定的原則。鍋爐回水進口內(nèi)設置的混水裝置，回水先沖刷煙管管束，再接觸爐膽，提高了回水接觸爐膽的水溫。避免了局部產(chǎn)生過冷沸騰的現(xiàn)象。爐水在燃燒煙氣高溫部分的下層，低溫在上部流動。就熱對流而言，已達到最佳的結(jié)構(gòu)設計。蒸氣鍋爐也達到最大的汽化空間，加之后部加上隔板導致循環(huán)水流經(jīng)回燃室的高溫表面，使之合理均勻傳熱。確?；厝际业墓馨灏踩\行。 本系列鍋爐采用波形爐膽，既強化了煙氣的擾動，又增大了輻射傳熱面積；既增加了爐膽的剛度，又有效的減弱了爐膽的膨脹應力；既增強傳熱效果，又促進為燃料在爐膛內(nèi)的燃燒。鍋爐的熱平衡定義為：送入鍋爐的燃料擁有熱量等于鍋爐的有效輸出熱量加上各項熱損失。其目的是確定鍋爐有效利用熱，各項熱損失，鍋爐熱效率，燃料消耗量，運行水平，原因及改進措施，新產(chǎn)品的鑒定等。一般采用的方法是通過鍋爐機組的熱平衡試驗。現(xiàn)代的燃氣鍋爐的效率約為90%左右，其容量越大、效率越高。 燃燒熱平衡計算 燃燒過程中的漏風系數(shù)及過?？諝庀禂?shù) ～，根據(jù)《燃油燃氣鍋爐》“燃氣鍋爐的最佳α數(shù)值取決于燃氣的燃燒方法等，～”。根據(jù)此要求所取得的漏風系數(shù)和空氣過剩系數(shù)如下表。表12　漏風系數(shù)及過?？諝庀禂?shù)表系數(shù)項目進口過?？諝庀禂?shù)漏風系數(shù)出口過?？諝庀禂?shù)爐膛 鍋爐管束 理論空氣消耗量及煙氣理論、實際體積（1）理論空氣量與實際空氣量V理論空氣量是指每Nm179。燃氣按燃燒反應計量方程式完全燃燒所需的空氣量。當燃氣組分已知時按下式計算： ＝式中 ——理論空氣需要量，Nm179。干空氣 / Nm179。干燃氣； ——燃氣中各可燃組分的成分，%； ——燃氣中氧的容積成分，%。代入具體數(shù)值計算如下： ＝＝＝ Nm179。 干空氣 / Nm179。干燃氣 則實際空氣量為干空氣 / Nm179。干燃氣（2）理論三原子氣體體積VRO2 三原子氣體體積可按下式計算：式中 ——三原子氣體體積，Nm179。 / Nm179。干燃氣；——煙氣中二氧化碳的體積，Nm179。 / Nm179。干燃氣；——煙氣中二氧化硫的體積，Nm179。 / Nm179。干燃氣。代數(shù)值計算得：＝ ＝ ＝ Nm179。 / Nm179。干燃氣（3）理論N2的體積與實際N2的體積理論煙氣中氮氣的體積可按下式計算：＝式中——煙氣中氮氣的體積，Nm179。 / Nm179。干燃氣。＝ ＝＝ Nm179。 / Nm179。干燃氣實際煙氣中氮氣的體積可按下式計算：＝式中——煙氣中氮氣的體積，Nm179。 / Nm179。干燃氣。＝ ＝＝ Nm179。 / Nm179。干燃氣（4）理論水蒸氣體積和實際水蒸氣的體積 煙氣中水蒸氣的體積可按下式計算：＝式中——煙氣中水蒸氣的體積，Nm179。 / Nm179。干燃氣；——標態(tài)下燃氣的含濕量，＝ Kg / Nm179。干燃氣；——標態(tài)下空氣的含濕量，＝ Kg / Nm179。干燃氣。＝＝＝ Nm179。 / Nm179。干燃氣實際煙氣中水蒸氣的體積可按下式計算：＝式中——煙氣中水蒸氣的體積，Nm179。 / Nm179。干燃氣；——標態(tài)下燃氣的含濕量，＝ Kg / Nm179。干燃氣；——標態(tài)下空氣的含濕量，＝ Kg / Nm179。干燃氣。＝＝＝ Nm179。 / Nm179。干燃氣（5）過剩氧體積 過剩氧體積 可按下式計算： ＝式中——煙氣中氧氣的體積，Nm179。 / Nm179。干燃氣。 代入數(shù)值計算得： ＝＝（）＝ Nm179。 / Nm179。干燃氣（6）理論煙氣量和實際煙氣量理論煙氣量可按下式計算：式中——理論煙氣量，Nm179。 / Nm179。干燃氣。＝++＝ Nm179。 / Nm179。干燃氣理論煙氣量可按下式計算：式中——實際煙氣量，Nm179。 / Nm179。干燃氣。 ：＝+++＝ Nm179。 / Nm179。干燃氣 理論燃燒溫度及焓溫表熱量計溫度1 Nm179。干燃氣的濕燃氣燃燒前后的熱平衡方程式：式中——燃氣的低熱值，KJ/Nm3干燃氣； ——燃氣的物理熱，KJ/Nm3干燃氣； ——1Nm179。干燃氣完全燃燒時由空氣帶入的物理熱，KJ/Nm179。干燃氣； ——1Nm179。干燃氣完全燃燒后所產(chǎn)生的煙氣的焓，KJ/Nm179。干燃氣。其中：；；；——水蒸氣的比容，Nm179。/Kg； ——燃氣的平均定壓容積比熱，KJ/Nm179。K； ——水蒸氣的平均定壓容積比熱，KJ/Nm179。K； ——三原子氣體的平均定壓容積比熱，KJ/Nm179。K； ——氮的平均定壓容積比熱，KJ/Nm179。K； 2——美標準立方米干燃氣完全燃燒后所產(chǎn)生的三原子氣體、水蒸氣、氮、氧的體積，Nm179。/Nm179。干燃氣； Ca——空氣的平均定壓容積比熱，KJ/Nm179。K； dg——燃氣的含濕量，Kg/Nm179。干燃氣； da——空氣的含濕量，Kg/Nm179。干空氣； tg、ta——燃氣與空氣的溫度，℃。天的平均定壓容積比熱按混合法則計算： 其中；；；；。代入式中計算得 KJ/Nm179。K。由于平均比熱隨溫度的不同而變化，因此熱量計溫度必須經(jīng)過試算才能確定。氣體平均定壓容積比熱可由標準狀態(tài)下氣體平均體積定壓熱容表查到。以下采用試算法求解熱量計溫度。其中表13　熱量計溫度試算表t13001400150016001700180019002000210022002300當＝，tg＝ta＝20℃時，用MATLAB模擬與t的6次多項式系數(shù)如下：p ＝[ ]104分別代入t＝[1900，1913]，步長為1進行對應求解，并確定＝1912℃。燃燒熱量溫度當不計參加燃燒反應的燃氣和空氣的物理熱，即tg＝ta＝0，并假設＝1，則所得的煙氣溫度為燃燒熱量溫度?！碚撊紵郎囟?，℃；表14　理論燃燒溫度試算表t13001400150016001700180019002000210022002300用MATLAB模擬與t的6次多項式系數(shù)如下：p ＝[ ]104分別代入t＝[1985，1995]，步長為1進行對應求解，并確定＝1897℃。理論燃燒溫度的計算——理論燃燒溫度，℃；——化學不完全燃燒所損失的熱量，KJ/Nm179。一般地，當燃燒溫度為1500℃、煙氣中的CO2含量等于10%時，%的CO2發(fā)生裂解，水蒸氣的分解量則更少。因此，在實際計算中，當煙氣的溫度低于1500℃時，CO2和H2O的分解吸熱，從上式的計算中可以看出，燃燒的溫度大于1500℃，因此，＝＝1912℃。 焓溫表及焓溫圖煙氣焓值計算含有1Nm179。干燃氣的濕燃氣燃燒后所生的煙氣在不同的溫度一的焓等于理論煙氣的焓與過剩空氣的焓之和。即——煙氣的焓，KJ/Nm179。干燃氣；——理論空氣的焓，KJ/Nm179。干燃氣；——理論空氣的焓，KJ/Nm179。干燃氣。其中理論煙氣的焓：C ——氣體由0～t℃平均定壓比熱容，KJ/Nm179。K；——煙氣溫度，℃。理論空氣的焓：過剩空氣的焓：Ca——干空氣由0～ta℃的平均定壓比熱容，KJ/Nm179。K；da——空氣的含濕量，kg/kg干空氣；ta ——空氣的溫度，℃。煙氣焓溫表表15　煙氣焓溫表煙氣焓溫表t℃IRO2I0N2I0H2OI0fI0aIf＝I0f+(ɑ1)I0aVRO2＝V0N2＝V0H2O＝IRO2+V0a＝V0Cata+ɑ＝CRO2VRO2CN2V0N2CH2OV0H2OI0N2+CaV0IftRO2CRO2tN2CN2tH2OCH2OI0H2OtaCadaCH2OCH2OtatRO2tN2tH2Otata100170126820035830039340050067260070080090094281000221913941712140711001200169813001400324115003504216627511600296823441700180043112646