【正文】 1 爐膛 1． 40 0． 10 2 鍋爐管束 1． 55 0． 10 3 省煤器 1． 65 0． 10 4 空氣預熱器 1. 75 0. 10 理論空氣量、理論煙氣量的計算 理論空氣量、理論煙氣容積的計算見表 。a a? 39。 燃燒計算 鍋爐受熱面的過量空氣系數(shù)及漏風系數(shù) 過量空氣系數(shù) ? 、漏風系數(shù) ?? 見表 。通常設計的的工業(yè)鍋爐其排煙溫度取為 160～ 200℃ 。排煙溫度并不是越低越好，由于煙溫的降低，傳熱的溫差就要減少，傳同樣多的熱量所需的受熱面積就要增多，金屬耗量增大，同時，煙氣流通阻力也增大，風機耗電也多。但為了避免融熔灰渣在受熱面上結渣，爐膛出口煙氣溫度應低與灰的變形溫度，一般情況下，對于鏈條爐，要求出口溫度在900～ 1100℃ 的范圍內。如果爐膛出口煙氣溫度降到 900℃ 以下，既浪費燃料，又浪費鋼材 。據(jù)計算，溫度在 1200～ 1300℃ 以上時，輻射受熱面的熱流密度高于對流受熱面的熱流密度，而在 1000～ 1100℃ 時，兩者的熱流密度相接近。為了使煙氣對管壁放熱系數(shù)接近于管壁到空氣的放熱系數(shù)，以獲得空預器最高的傳熱系數(shù)， 設計時煙氣流速應盡可能調整到空氣流速的兩倍左右。一般情況，煙氣在 10～ 14m/s，空氣流速為 5～ 7 m/s。這對燃燒難易著火的燃料，如多水分，多灰分以及低揮發(fā)分等一類燃料意義更為重大。其一是當鍋爐房有相當數(shù)量的回水或采用熱力除氧時，因給水溫度較高而使省煤器作用受到限制；此時設置空氣預熱器， 因進風溫度通常是鍋爐房的冷空氣溫度，就可以有效地把排煙溫度降下來。它與省煤器一樣，也是一種能有效降低排煙溫度和提高鍋爐效率的輔助受熱面。 空氣預熱器 空氣預熱器簡稱空預器。采用省煤器的鍋爐運行時必須連續(xù)給水，不能間歇給水。 省煤器 省煤器就是鍋爐尾部煙道中將鍋爐給水加熱 的 受熱面，由于它吸收的是比較低溫的煙氣，降低了煙氣的排煙溫度，節(jié)省了能源，提高了效率，所以稱之為省煤器 設計（論文） 14 水在省煤器中為強制流動，熱水鍋爐的水流量較大，為減少其流動阻力，多采用并聯(lián)結構。對于 低壓水管 鍋爐，對流管束主要是加熱受熱面 。 由于在 爐膛中配置了前、后拱，為了使 爐 拱的砌筑方便，通常設有前、后拱管結構，在拱管上鋪設耐火材料。 在這我選用的是 光管式 水冷壁 。水冷壁中的汽水混合物流入上聯(lián)箱后，經上升管進入汽包。管子上下端分別與上下聯(lián)箱連接。 (4)可降低爐膛和爐膛出口煙氣溫度，對 防止爐膛及其出口以后受熱面結渣有利。 (2)由于水冷壁是貼墻布置的，因此，可保護爐墻免受高溫煙氣燒壞。 設計（論文） 13 表 鏈條爐爐拱估算尺寸 名稱 前拱高度 (m) 前拱長度 (m) 后拱高度 (m) 后拱長度 (m) 煙煤 D15t/h 1～ 2 0． 25L 0． 7～ 0． 9 0． 25L～ 0． 5L 注： L—— 爐排有效長度 (m) 受熱面的設計 水冷壁 一般由放置于爐膛四周貼爐墻布置的并聯(lián)鋼管組成的蒸發(fā)受熱面，稱為水冷壁 。后拱的作用 ， 是將燃盡區(qū)的高溫煙氣和過剩的空氣引導到爐膛中部和前部 ， 以延長煙氣流程 ， 保證主燃燒區(qū)所需要的熱量 ，以及促進新煤引燃 ， 同時提高爐排后部溫度 ， 使灰渣中的固定炭燃盡。 （ 2)后拱 。引燃拱的位置較低 ， 靠近煤閘板 ， 一般距爐排面約 200～ 400mm，主要作用是吸收高溫煙氣中的熱量 ， 再反 射到爐排前部 ， 加速新煤的著火燃燒。 (1) 前拱 。 爐拱有前拱 、 中拱和后拱三種。設置爐拱的 主要作用是儲蓄熱量 ， 調整燃燒中心 ， 提高爐膛溫度 ， 加速新煤著火 。爐排兩端存在著過量空氣，而中部則不可避免要出現(xiàn)還原區(qū)，產生大量可燃氣體。一臺鍋爐最多采用 5～ 6 個風室 ， 送風分段越多 ， 風量越容易符合燃燒需要 ， 但分段過多 ， 將使結構復雜 ， 總的經濟效果并不理想。 各擋風板的開度 ， 需根據(jù)不同煤種的特性 ， 經過反復運行試驗 ， 找出使煤燃燒最佳的開啟位置。為使整個爐排寬度的風量分布均勻 ， 宜采用雙側進風 。鱗片式爐排在運行中前軸只把下爐排帶上，上爐排的運動主要靠下爐排的下垂直重力來拖動。 （ 4）受力狀況不同。鱗片式爐排拉的較松，下部爐排呈下垂狀態(tài)。鱗片式爐排的鼓風是在爐外分流后分別從各自風道進入風室，各風室互不竄風，調節(jié)方便。鱗片式爐排的爐排片直接受爐膛熱的作用而不受拉力，鏈條只承受運行阻力而不直接受 熱的作用。 圖 鏈帶式爐排 1煤斗； 2鏈輪； 3風室； 4老鷹鐵 鱗片式爐排是 用套管或滾筒將鱗片狀的爐排片串聯(lián)成帶以組成爐排面的鏈條爐排。根據(jù)設計要要求，我選用鱗片 式爐排 。 鍋爐中采用的鏈條爐排型式有鏈 帶式，橫梁式和鱗片式三種。 防焦箱位于爐排兩側，它的內部通以冷卻水，是水冷壁管的下聯(lián)箱，是鍋爐循環(huán)系統(tǒng)的一部分。爐排的側密封裝置，其具體結構可能稍有不同，其型式各樣，如灰封式側密封，迷宮式側密封等，其原理都是盡量避免漏風而又不妨礙爐排運行。但間隙不可太大、盡量避免空氣漏入爐膛．惡化爐內燃燒、降低鍋爐熱效率。 設計（論文） 11 （ 3） 側密封裝置 。但其缺點是結構比較復雜，使用不當時，爐排后部容易結渣并常常被燒壞，平時維修工作量大。 擋渣擺安裝于鏈條爐排尾部上方，它具有上述擋渣裝置兩個作用。由于它結構簡單，制造方便，又不易出故障，故得到了廣泛的應用。它位于鏈條爐排末端即將轉彎處，形如鷹嘴，鑄鐵制成，因而得名。 擋渣裝置的主要作用有兩個：一是為了不使爐渣落入后軸處翻開著的爐排片之間和延長爐渣在爐排上的逗留時間，便于爐渣燃盡，即擋渣作用；二是為了防止鍋爐尾部渣井處的漏風，提高鍋爐的熱效率。為了不使爐排在運行時拱起，爐排必須有一定的張緊度；爐排因安裝或運行時受各種因素的影響，爐排跑偏時，進行爐排前、后軸的調整，保證爐排安全穩(wěn)定運行。調整螺釘?shù)慕Y構。 （ 1） 爐排的可調張緊 裝置 。 采用簡易估算法估算爐排面積，估算值見表 。 也有不用煤斗給煤而用拋煤機把煤 拋在爐排后部而爐排向前移動的。煤層的厚度用一煤閘門上下起落加以調節(jié)。 爐排由鏈輪帶動鏈條，使爐排片緩慢行進。 燃燒設備的設計 爐排的設計 [9] 第一臺鏈條爐出現(xiàn)在 1840 年，至今已有一百多年的歷史。 [9] 表 爐膛容積估算 燃燒設備 手燒爐 拋煤機爐 鏈條爐 往復爐 振 動爐 蒸汽鍋爐每 1t/h蒸發(fā)量需爐膛容積（ m3） 3～ 4 ～ 3～ 4 3～ 4 3～ 4 表 鏈條爐爐膛特性 爐排面積 熱強度 (KW/ m2) 爐排燃燒率 （ kg/m2 h) 爐膛容積 熱強度 (KW/ m3) 爐排有效長度（ m） 爐排有效寬度（ m） Ⅱ類煙煤 700～ 1500 100～ 200 235～ 350 3． 6～ 8． 2 5 設計爐膛時，首先應保證具有足夠的容積，使燃料能迅速著火并燃燒的比較完全，同時又要保證能長期可靠地運行，爐膛結構還應緊湊，便于制造、安裝、檢修、和運行， 爐膛長度、寬度，應于爐排尺寸相配合。在簡易估算法中，沒有考慮煤種和鍋爐結構等因素的影響，只能提供一些數(shù)值范圍。一臺合格的鍋爐，不論屬于那種形式，都應滿足 “ 安全運行，高效低耗，消煙除塵，保產保暖 ” 的基本要求。 arC = % , arH = % , arO = % , arN = % , arS = % , arA = % , arW = 9% , dafV = % ； parQ , = 18840kJ/kg 。所以設定下列參數(shù)。 冷空氣進來時，通過風機做功，必然要吸熱，所以氣溫有所提高。 由于熱水鍋爐的應用方向，如供水，采暖，受季節(jié)影響較大，使熱水鍋爐具有間歇性。夏季盛吹偏南風，高溫多雨，冬季盛吹偏北風，低溫 少雨；四季分明，光熱充足，雨水充沛，且雨熱同季，受地貌地勢的影響，氣候復雜并垂直變化和地區(qū)差異明顯。由于熱水鍋爐不產生蒸汽，而產生的熱水的溫度比蒸汽的溫度低的多，所以熱水鍋爐的進水量比蒸汽鍋爐大10～ 20 倍。 [6] 設計（論文） 7 表 熱水鍋爐參數(shù)系列 額定熱功率 /MW 額定出水壓力（表壓力） /MPa 額定出水溫度 /進水溫度 /℃ 115/70 130/70 14 ? △ △ △ △ △ △ 我選用的供 \回水溫度為 130\70℃ 。根據(jù)國家標準 GB/T31662020 熱水鍋爐參數(shù)系列，可選擇合適的參數(shù)，如下表 所示。 綜上所述 ,確定系統(tǒng)的供回水溫度要綜合考慮系統(tǒng)的承壓能力、負荷的種類、系統(tǒng)的供熱范圍、用戶的要求和系統(tǒng)規(guī)模的大小等因素。但供水溫度高 ,要求鍋爐及管道 ,散熱器等要耐高壓 ,并給系統(tǒng)的穩(wěn)壓帶來困難 ,同時水溫高易造成燙傷事故。但供回水溫差變大 ,對供熱系統(tǒng)的要求比較高 ,必須綜合考慮。對于區(qū)域性供熱系統(tǒng) ,管道及鋪設費用占工程造價的比例約為 40～ 60%。 在實際的供熱溫度范圍內 ,水的比熱大于 /( )KJ kg C? ,因此按上式所計算的流量稍大些 ,也就是給系統(tǒng)提供了 2～ 3%的安全裕量。 （ 9）為能及時排除水中析出的氣體，應在鍋爐各回路的最高點設置排汽閥。其原因之一就是水在鍋筒內溫度分層所致，因為冷水在下部，熱水在上部，鍋爐在后管板處受交變溫度應力的影響，使之產生上述現(xiàn)象 ,因此一定要減少水的停滯區(qū)。實際運行中，有真實事例顯示，鍋筒后管板出現(xiàn)裂紋或漏水現(xiàn)象。 （ 6）為減少水在鍋爐中的流動阻力，應拆除上鍋筒內原有的一切分離設備，僅保設計（論文） 5 留鍋筒的排污系統(tǒng)，由于熱水鍋爐的進水量比蒸汽鍋爐大很多倍，鍋爐的進水管與回水管尺寸應符合要求，并加裝配水管。 （ 4）對于裝設省煤器的鍋爐，為避免省煤器工質流動阻力過大，需將省煤器并聯(lián)或加旁路管。并避免因循環(huán)速度過低，水中雜質沉積在管壁上，形成水垢。 （ 2）改裝后的熱水鍋爐 ,必須效驗鍋爐水循環(huán)是否安全可靠。為保證循環(huán)的可靠性 ,在鍋筒內設置隔板把鍋水分成熱區(qū)和冷區(qū)。 由于出水溫度為 115℃ ，進水溫度（通過省煤器后）也可以達到 70℃ ，相差只有 45℃ ，鍋筒鍋爐的自然循環(huán)是利用水的密度差來實現(xiàn)的，現(xiàn)在這個密度差太小，通過計算校核， 自然循環(huán)流動壓頭不太大， 循環(huán)效果不太理想，所以在需要加一個水泵， 形成強制循環(huán)， 來維持鍋筒熱水鍋爐循環(huán) 。鍋爐水循環(huán)好，蒸發(fā)效率高，適應負荷變化的性能較好，熱效率較高。 水管鍋爐在鍋筒外部設水管受熱面，高溫煙氣在管外流動放熱，水在管內吸熱?？v置式鍋筒水管鍋爐的上鍋筒的 設計方案是將上鍋筒做得較長，把下鍋筒置于上鍋筒的后半段下部，上鍋筒的半段伸人爐膛頂部、爐膛兩側布置了水冷壁，水冷壁管下端連接下集箱，下集箱通過下降管與下鍋筒連接供水。鍋筒縱向中心線與鍋爐前后中設計（論文） 4 心線重合或平行的鍋爐稱為縱置式鍋筒水管鍋爐，工業(yè)鍋爐以雙鍋筒居多。據(jù)有關調查統(tǒng)計，這種鍋爐的事故率比水管鍋爐多2 倍以上。 水火管鍋殼式鍋爐是我國近十幾年發(fā)展起來的科技含量高的鍋爐品種，這種鍋爐與傳統(tǒng)的水管鍋爐（包括管架式、角管式、單、雙汽包式）相比較，后者運行三年出力降到 70%左右，而前者在整個壽命期內，受熱面不積灰，出力不變，效率不變 , 水火管快裝鍋爐具有如下優(yōu)點：結構緊湊、生產工藝簡單、安裝方便：亦存如下缺點：鍋爐相對的水容量較小， 鍋殼下部直接受輻射熱，當給水水質不良或排污不及時，水垢與混渣易沉積在鍋殼底部，使鍋殼底部鋼板過熱變形，形成鼓包。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。 水管鍋爐。缺點是蒸發(fā)強度不高，產生的蒸汽壓力低，鍋殼及內部構件直接受熱，工作條件變差，鍋殼強度因各種開孔被削弱，因儲水和蓄勢量大，一旦破壞釋放能量大?；窘Y構是在大圓筒 （ 鍋殼 ） 內裝設小圓筒、管子 (稱謂 “ 火管 ”) 或其他形狀的殼體 (稱謂 “ 爐膽 ”) ，火管與大圓筒隔絕并形成夾套，夾套中容水，而火管及爐膽充作燃燒室和煙道，容納火焰或煙氣，燃燒產生或煙氣帶來的熱量經火管壁傳給水。見表 。 第二種方法 ,系統(tǒng)回水進入上鍋筒 ,看熱水的重力差所產生的自然循環(huán)流動壓頭能否克服管路阻力 ,如果不能夠克服 ,就加水泵 ,形成強制循環(huán)，如 果能夠克服 ,就可以利用流動壓頭形成自然循環(huán) ,此外如果流動壓頭不太大也可以加水泵 , 形成強制循環(huán) ,保證水循環(huán)的順利和鍋爐安全。 熱水鍋爐的改裝 [4] 蒸汽鍋爐改裝成熱水鍋爐 ,歸納起來主要有兩種方法。 （ 3） 就制造方面來說，整個湖南省都很少制造 管式熱水鍋爐 ， 熱水鍋爐只制造鍋筒式的熱水鍋爐。并且由于有鍋筒，即使產生了汽化，汽化對鍋爐也可能不帶來危險。 也正是這個原因，近年來鍋筒式熱水鍋爐在我國發(fā)展較快。 ② 鍋筒式熱水鍋爐 。這種鍋爐大都由直徑較小的筒體（集箱）與管子組成，結構緊湊，體積小，節(jié)省鋼材，加工簡便，造價較低。 這種鍋爐有管架式和蛇管式兩種，前者較為常見 。其特點有：鍋爐采用自然循環(huán)，水循環(huán)安全可靠。輻射受熱面中的熱水，靠下降管與水冷壁管中水的設計（論文） 2 溫度和密度不同而造成的水柱重力差循環(huán)流動。本課題要設計SHL