【正文】 ........................................35 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................36 附錄 .............................................................................................................................37 1 第 1 章 緒論 鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的 化學(xué)能 ，鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或 有機(jī)熱載體 。煙風(fēng)阻力計(jì)算包括煙氣側(cè)阻力的計(jì)算，引風(fēng)機(jī)的選擇，空氣側(cè)阻力的計(jì)算及鼓風(fēng)機(jī)的選擇。鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算 是在熱力計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過對(duì)煙氣和空氣通道的空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算，求解通道的流動(dòng)總阻力，從而為選擇合適的引、送風(fēng)機(jī)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 京 江 學(xué) 院 JINGJIANG COLLEGE OF J I A N G S U U N I V E R S I T Y 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 29MW 熱水鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算 The calculation of smoke wind resistance in 29 MW hot water boiler 學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： J 動(dòng)力熱能 1002 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 副 教 授 2020 年 6 月 I 29MW 熱水鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算 專業(yè)班級(jí)： J 動(dòng)力熱能 1002 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師： 職稱：副教授 摘要 熱水鍋爐在人們的日常生活中是不可缺少的熱力設(shè)備， 將 煤，石油等燃料的化學(xué)能燃燒釋放的熱量傳給 水，加熱后的熱水直接供給工業(yè)生產(chǎn)和民用生活使用。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 任務(wù) 是 29MW 熱水鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算 。煙風(fēng)系統(tǒng)各部分介質(zhì)流量、溫度以及流通截面等相關(guān)數(shù)據(jù)均根據(jù)鍋爐 結(jié)構(gòu)尺寸及 額定負(fù)荷下熱力計(jì)算數(shù)據(jù)確定。 關(guān)鍵詞： 熱水鍋爐，引風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，煙風(fēng)阻力計(jì)算 II The calculation of smoke wind resistance in 29 MW hot water boiler Abstract Hot water boiler is indispensable heating equipment in People39。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場(chǎng)所。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。 鍋爐的主要工作原理是利用燃料燃燒后釋放的熱能或工業(yè)生 產(chǎn)中的余熱傳遞給容器內(nèi)的水，使水達(dá)到所需要的溫度或一定壓力蒸汽的熱力設(shè)備。在燃燒設(shè)備部分，燃料燃燒不斷放出熱量，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^熱的傳播，將熱量傳遞給鍋爐受熱面，而本身溫度逐漸降低，最后由煙囪排出。 （ 1） 使用的蒸汽壓力方面的發(fā)展： 18 世紀(jì)上半葉，英國煤礦使用的包括瓦特的初期蒸汽機(jī)的蒸汽機(jī)所用的蒸汽壓力等于大氣壓力。19 世紀(jì)，常用的蒸汽壓力提高到 兆帕左右。隨著鍋爐越做越大，為了增加受熱面積，在鍋殼中加裝單個(gè)或多個(gè)火筒，稱為火筒鍋爐。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐 。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。隨著制造工藝和水處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐。 （ 3） 鍋爐的循環(huán)方式發(fā)展：以前的火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐都屬于自然循環(huán) 2 鍋爐，水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同，造成密度差而產(chǎn)生自然流動(dòng)。直流鍋爐中沒有鍋筒，給水由給水泵送入省煤器，經(jīng)水冷壁和過熱器等蒸發(fā)受熱面，變成過熱蒸汽送往汽輪機(jī)，各部分流動(dòng)阻力全由給水泵來克服。隨著自動(dòng)控制和水處理技術(shù)的進(jìn)步，它們漸趨成熟。后來又發(fā)展了由輔助循環(huán)鍋爐和直流鍋爐復(fù)合而成的復(fù)合循環(huán)鍋爐。此外，爐膛和燃燒設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物，早年的固定爐排鍋爐多燃用優(yōu)質(zhì)煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。爐排下送風(fēng)從不分段的 “統(tǒng)倉風(fēng) ”發(fā)展成分段送風(fēng)。后來人們認(rèn)識(shí)到爐膛容積和結(jié)構(gòu)在燃燒中的作用，將爐膛造高， 并采用爐拱和二次風(fēng)，從而提高了燃燒效率。二十世紀(jì)初期，汽輪機(jī)開始發(fā)展，它要求配以容量和蒸汽參數(shù)較高的鍋爐。煤由磨煤機(jī)磨成煤粉后用燃燒器噴入爐膛燃燒，發(fā)電機(jī)組的容量遂不再受燃燒設(shè)備的限制。早年制造的煤粉爐采用了Ｕ形火焰。后來又出現(xiàn)了前墻布置的旋流式燃燒器，火焰在爐膛中形成Ｌ形火炬。 1930 年左右出現(xiàn)了布置在爐膛四角且大多成切圓燃燒方式的直流燃燒器。水在水冷壁管內(nèi)吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經(jīng)上升管到達(dá)鍋筒中，由汽水分離裝置使水、汽分離。 在燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)方面，送風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱到一定溫度。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合燃燒，放出大量熱量。 鍋爐在社會(huì)生活中的應(yīng)用現(xiàn)狀 在各種工業(yè)企業(yè)的動(dòng)力設(shè)備中，鍋爐是最重要的組成部分。大多數(shù)的工礦企業(yè)是用蒸汽或高溫?zé)崴畬?duì)其產(chǎn)品進(jìn)行加熱，烘焙，消毒，保溫或作為冬季采暖，夏季空調(diào)制冷的熱源等。就一個(gè)供熱系統(tǒng)而言，通常是利用鍋爐生產(chǎn)出蒸汽（或熱水），而后通過熱力管道，將蒸汽（或熱水）輸送到用戶，以滿足生產(chǎn)工藝或生活采暖等方面的需要。用于工業(yè)生產(chǎn)和生活的鍋爐數(shù)量大、分布廣，并且絕大多數(shù)都以產(chǎn)生攜帶一定量 熱能的蒸汽和熱水為目的，以水作為介質(zhì)的形式出現(xiàn)。 隨著人民生活水民的提高，對(duì)熱能的需要量急劇增大，鍋爐的數(shù)量也就越來越多。 鍋爐分類 鍋爐可按照不同的方法進(jìn)行分類。 二、 按結(jié)構(gòu)分類： 1. 火管鍋爐：煙氣在火管內(nèi)流過，一般為小容量、低參數(shù)鍋爐， 熱效率低，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水質(zhì)要求低，運(yùn)行維修方便 ； 2. 水管鍋爐：汽水在管內(nèi)流過，可以制成小容量，低參數(shù)鍋爐，也可以制成大容量、 4 高參數(shù)鍋爐。 三、 按循環(huán)方式分類 1. 自然循環(huán)鍋筒鍋爐 ； 2. 多次強(qiáng)制循環(huán)鍋筒鍋爐 ； 3. 低倍率循環(huán)鍋爐 ； 4. 直流鍋爐 ；5. 復(fù)合循環(huán)鍋爐 。 五、 按燃燒方式分類 1. 火床燃燒鍋爐：主要用于工業(yè)鍋爐，包括固定爐排爐、往復(fù)爐排爐等 ； 2. 火室燃燒鍋爐：主要用于電站鍋爐，燃用液體燃料、氣體燃料和煤粉的鍋爐均為火室燃燒鍋爐 ； 3. 沸騰爐：送入爐排空氣流速較高，使大顆粒燃煤在爐排上面的沸騰床中翻騰燃燒，小顆粒燃煤隨空氣上升并燃燒。 七、 按排渣方式分類 1. 固態(tài)排渣鍋爐 ； 2. 液態(tài)排渣鍋爐 。 九 、 按級(jí)別分類 A 級(jí)鍋爐：額定工作壓力（表壓，下同） P≥ 的鍋爐，包括： ： P≥ 或額定出口溫度 ≥590℃ 的鍋爐 ； ： ≤P＜ ； ： ≤P＜ ； ： ≤P＜ ； ： ≤P＜ ； ： ≤P＜ ； ： ≤P＜ 。 C 級(jí)鍋爐，除 D 級(jí)鍋爐外的下列鍋爐： : 額定工作壓力 ≤ 且額定蒸發(fā)量 ≤； : 額定出水溫度＜ 120℃ 且額定熱功率 ≤； : 額定熱功率 ≤。 熱水鍋爐現(xiàn)狀 回顧熱水鍋爐的發(fā)展歷史，可以說，目前我國熱水鍋爐產(chǎn)品的研制已經(jīng)達(dá)到了比較成熟與完善的階段。我國自行設(shè)計(jì)、制造的第一代熱水鍋爐是 20 世紀(jì) 70 年代初由上海工業(yè)鍋爐研究所研發(fā) 的“ 快裝鍋爐 ” 。同時(shí)其先后開發(fā)研制的 “ 管架式強(qiáng)制循環(huán)熱水鍋爐 ” 及 “ 長(zhǎng)短鍋筒水管鍋爐 ” 也得到了廣泛應(yīng)用。近年來出現(xiàn)的鍋殼式螺旋煙管水火管鍋爐，利用高新科學(xué)技術(shù)改造老產(chǎn)品，解決原有的快裝鍋爐存在的不足和缺陷，使之成為具有體積小、耗鋼量低、熱效率高的創(chuàng)新產(chǎn)品，這是對(duì)我國熱水鍋爐發(fā)展史上具有歷史性意義的突出貢獻(xiàn)。 ，這個(gè)過程是燃料燃燒所釋放出來的熱量。燃燒過程是放熱過程，而傳熱過程是吸熱過程。所謂爐膛是燃料燃燒放出熱量、同時(shí)布置有一定的水冷壁受熱面而吸熱的空間。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，在爐膛中同時(shí)進(jìn)行燃燒與傳熱兩個(gè)過程 。鍋爐的水循環(huán)按其流動(dòng)規(guī)律，分為自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)。 熱水鍋爐在社會(huì)生活中的應(yīng)用現(xiàn)狀 ： 熱水鍋爐在人們的日常生活中不可缺少的熱力設(shè)備。它通過煤，石油等燃料 的化學(xué)能燃燒釋放熱能 ，并通過傳熱把熱量傳給水，使水加熱，熱水直接供 給工業(yè)生產(chǎn)和民用生活。然而，在我國東北，華北，西北地區(qū)，冬天寒冷，利用蒸汽鍋爐采暖，熱量損失巨大，與蒸汽鍋爐采暖相比，熱水系統(tǒng)的熱量損失要小的多。因此，熱水采暖正逐步取代原有的蒸汽采暖。鍋爐本體前面為爐膛輻射受熱面，由密排的雙方形盤管構(gòu)成；后部為對(duì)流沖刷受熱面，由蛇形管束組成。燃燒生成的高溫?zé)煔庠跔t膛被吸走部分熱量，經(jīng)轉(zhuǎn)向煙室進(jìn)入對(duì)流受熱面換熱，出鍋爐后在空氣預(yù)熱器中加熱燃燒所需的空氣，再經(jīng)除塵器由引風(fēng)機(jī)將煙氣送至煙囪排入大氣。 三、導(dǎo)熱油鍋爐全自動(dòng)電腦智能控制系統(tǒng)主要功能： 1. 導(dǎo)熱油溫控制：根據(jù)溫度傳感器信號(hào)控制鍋爐機(jī)組的自動(dòng)啟停并對(duì)導(dǎo)熱油溫高進(jìn)行雙重安全保護(hù)； 2. 系統(tǒng)壓力控制：對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，超壓欠壓差壓安全聯(lián)鎖保護(hù)； 7 3. 鍋爐液位控制：根據(jù)浮球液位計(jì)信號(hào)控制注油泵的啟停，保證鍋爐液位在設(shè)定范圍內(nèi)； 4. 輔機(jī)控制：延時(shí)啟動(dòng)各動(dòng)力元件，輔機(jī)啟動(dòng)后對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，循環(huán)泵雙泵設(shè)置，一備一用； 5. 安全控制：鍋爐超溫超壓欠壓差壓保護(hù)，鍋爐液位超限保 護(hù)，循環(huán)泵、引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、除渣機(jī)、爐排機(jī)、上煤機(jī)、注油泵故障聯(lián)鎖； 6. 定時(shí)開關(guān)機(jī)：每天 4 時(shí)段定時(shí)開關(guān)機(jī) ； 7．配備手動(dòng)開關(guān)：以備應(yīng)急使用，無須擔(dān)心因控制柜偶爾故障而帶來的不便之苦 ； ：實(shí)現(xiàn)功能齊全，性價(jià)比高，為用戶降低運(yùn)行成本 ； ：與電腦控制系統(tǒng)互為備用，當(dāng)電腦系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可應(yīng)急使用 ； 遙控上煤器：異地上煤，操作工人只需站在煤斗下按下遙控器的上煤鍵即可自動(dòng)上煤。 圖 11 全自動(dòng)臥式鏈條燃煤熱水鍋爐 控制系統(tǒng)： 配置熱水鍋爐專用電腦控制器，采用現(xiàn)代電腦控制技術(shù)，把鍋爐性能的智能化、自動(dòng)化、人性化變成現(xiàn)實(shí)，具有穩(wěn)定性高、功能豐富、操作簡(jiǎn)單、使用方便、控制靈活、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)。 鍋爐運(yùn)行采用血液循環(huán)原理，結(jié)合專用微電腦控制器 CPU，通過溫度傳感器，構(gòu)成循環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 綜合特點(diǎn)： （ 1）大屏幕全中文帶背光液晶顯示屏，具有豐富的顯示功能，將鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)和采集到的循環(huán)泵工作狀態(tài)、加熱器工作狀態(tài)、爐水溫度、水位狀態(tài)、當(dāng)前時(shí)間、報(bào)警信息等準(zhǔn)確直觀的顯示出來。 （ 2）控制器帶內(nèi)藏式日歷時(shí)鐘，系統(tǒng)可按用戶要求，在一天內(nèi) 4 個(gè)時(shí)間段任意設(shè)定開、關(guān)機(jī)時(shí)間，節(jié)省電損耗，降低鍋爐使用費(fèi)用?！胺离妷?”模式的水電分離加熱方式，杜絕漏電安全隱患，并且拆裝方便，便于檢查、維修。（不銹鋼電加熱管型） （ 4）所配置的 電器均為 “ 中國馳名商標(biāo) ” 產(chǎn)品、 “ 中國名牌 ” 產(chǎn)品，具有 “ CE” 和 “ 3C”強(qiáng)制認(rèn)證標(biāo)志。 （ 6）加熱棒接線端子采用優(yōu)質(zhì)銅排連接，出線電纜為國標(biāo)銅芯電纜，承載負(fù)荷大，絕緣性好，經(jīng)久耐用。 （ 8）鍋爐可連 接大型蓄熱水箱，利用夜間低谷電把水加熱至 95℃ ，進(jìn)行蓄熱儲(chǔ)存，白天利用換熱器換熱后進(jìn)行供暖，對(duì)電網(wǎng)起到了削峰添谷的作用，運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。 (10) 整體快裝出廠，機(jī)電一體化，白色彩板，外形美觀，不易銹蝕。在爐膽橫水管和豎水管口對(duì)應(yīng)的鍋筒上開有手孔，以便檢修及內(nèi)部清洗 。本爐在設(shè)計(jì)上大膽采用了自然通風(fēng)，不需配備鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，減少了運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用，不產(chǎn)生噪音等。爐體結(jié)構(gòu)及煙氣流程布局合理、傳熱良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修保養(yǎng)方便，并且占地面積小，基建投資較少，運(yùn)行費(fèi)用低。開發(fā)一臺(tái)新型鍋爐產(chǎn)品首先要做好設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)中要對(duì)鍋爐的性能、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)性和可靠性各方面進(jìn)行各種計(jì)算，以有定量的了解。鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算的目的在于確定鍋爐煙、風(fēng)系統(tǒng)的全壓降，用以選擇使用的 送、引風(fēng)機(jī)。 我國的鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算一直沿用原蘇聯(lián)的煙風(fēng)阻力計(jì)算方法，并積累了相當(dāng)豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和使用經(jīng)驗(yàn)。與美國、德國等國家鍋爐廠商使用的鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算方法在原理上是相同的。本計(jì)算方法仍然采用原蘇聯(lián) 1977 年版鍋爐設(shè)備空氣動(dòng)力計(jì)算（標(biāo)準(zhǔn)法）體系，其中的制粉系統(tǒng)空氣動(dòng)力計(jì)算部分借鑒了《火力發(fā)電廠煤粉制備系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算方 10 法》（ 中國電力出版社， 1999）中的相關(guān)內(nèi)容。 煙風(fēng)阻力計(jì)算設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn) 鍋爐煙風(fēng)阻力計(jì)算是在熱力計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過對(duì)煙氣和空 氣通道的空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算，求解通道的流動(dòng)總阻力，從而為選擇合適的引、送風(fēng)機(jī)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 鍋爐入口煙道和鍋爐管束是整個(gè)鍋爐阻力的