锅炉加煤装置设计

一、选题背景与意义

1. 我国锅炉现状

中国锅炉量大面广，平均容量小，且以燃煤为主，年耗燃料约4亿t标准煤，约占我国煤炭总产量的1/4强。由于锅炉运行效率不高，能源浪费相当严重，每年多耗用燃煤约6000万t，节能潜力巨大。另外由于工业锅炉排放大量烟尘以及SO2和NOX等污染物，成为我国大气主要煤烟型污染源之一。我国每年工业锅炉的污染物排放约为：烟尘排放：280万t/a；SO2：900万t/a；CO2：12.5亿t/a。

我国燃煤工业锅炉的设计效率与国外相比，差距不大，但实际运行效率只有65%左右，比国外先进水平低15-20%，通过节能改造和完善管理，仅燃煤锅炉节省煤炭潜力可达7000万吨标准煤。根据收集到的有关省市工业锅炉节能监测数据（广州、南京、西安、甘肃、辽宁、上海）统计计算：

（1）20t/h及以下燃煤工业锅炉的加权平均热效率为68.72％。

（2）20t/h及以下燃油（气）工业锅炉的加权平均热效率为82.61％。

锅炉目前存在的主要问题：自动化程度低，仪表简单落后，煤种不固定，操作依靠压力表、负压、流量等参数，手动操作调节挡风板和炉排速度来满足蒸汽量的变化，且负荷变化波动较大，常常为满足生产，一味加大鼓风和炉排速度，造成漏风系数、烟气量、排烟温度、灰渣含碳量等升高，同时锅炉设计过程中，根据固定的煤种，按照负荷计算好使用的风机，都要打出设计安全系数等等，这些因素造成锅炉不在最佳状态运行，浪费能源。同时由于生产的需要，改造的时间紧。

我国节能工作开始于上世纪80年代初，从那时起国家有关部门陆续制定了有关能源、节能管理方面的法规、办法，并不断探索适应社会主义市场经济的节能管理方式和机制，从行政、经济、技术、法律等方面加强和规范节能工作的管理，可以说到目前为止我国采用的节能政策、措施已相当丰富，国外采用的节能机制、政策和手段我国已基本采用和尝试采用，以1997年《中华人民共和国节约能源法》及其后相关配套法规的颁布和实施为标志，我国的节能管理工作开始纳入法制化轨道。经过二十年左右的努力，我国节能工作取得了相当的成就。

锅炉是供热设备中最普遍的动力设备之一，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。为此，锅炉生产过程的各个主要参数都必须严格控制。锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风量。主要输出变量包括汽包水位、过热蒸汽温度及压力、烟气氧量和炉膛负压等。因此锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的复杂控制对象。

因此如何科学有效地控制和管理锅炉加煤系统，提高供暖的经济效益和社会效益，成为急需解决的重要课题

二、设计内容

当今社会，科学技术的飞速发展，人民生活水平的提高，使人们越来越注重生活质量和工作环境。为了适应这种发展的需要，减轻操作人员的劳动强度和保持工作环境的清洁成为工程设计人员在设计开发时需要考虑的重要因素。GSQ81-I型锅炉上煤机就是这样一种减轻劳动强度、改善工作环境的设备。

类似GSQ81-I型上煤机这样的小型锅炉上煤设备在大型工业生产中的应用并不广泛，但在人们的生活作业中却有重要的作用，例如小型供暖系统、食堂的生产过程等都跟人们的生活有着千丝万缕的联系。工业生产中用的锅炉上煤机要比这种小型上煤机先进的多，然而却不能替代它。工业用上煤机系统较庞大，功能多、效率高。但是设备的选用也要因地制宜，小型的锅炉设备在生活作业中已足以满足要求，如若先进的上煤设备取代了它，就显得“大材小用”了，虽然优点很多，可是结构复杂，而且费用较高。

在本次毕业设计开始之初，我便搜集了一些关于GSQ81-I型锅炉上煤机的资料和图片以及它的安装尺寸，一次偶然的机会我在工地上看到了一台上料设备，虽然跟GSQ81-I型锅炉上煤机的结构不同，但却有相似之处，我细心留意了它的工作过程，着重是翻斗的提升过程。翻斗的结构形式跟我的设计有很多相似之处，这为我后来的设计作了良好的铺垫。

综上所述，GSQ81-I型锅炉上煤机是一种能适宜人们生活需要、结构简单、降低劳动强度、改善工作环境、提高生产效率的小型上煤设备。

1.考察现有锅炉上煤系统，选出三种典型上煤方案，确定一种方案

2.技术参数计算

3.垂直提升机选型、水平输送机选型、动力选型

4.各接口设计

5.上煤流程图绘制

6.整体装配图设计

三、设计方案

锅炉安装时为了排渣、通风等需要一般安装在二层楼面。而锅炉进煤口则在三楼位置。因此为锅炉加煤需要垂直提升，水平输送。目前国内此类设备很多，性能各异。本设计在于优化、改进、创新。

图1-2总装配图

1-减速器；2-支架；3-电动机；4-钢丝绳；5-联轴器；6-卷筒；7-支架

本课题主要研究：通过动力装置、传动装置将运动与动力传递给执行装置，而提升装置沿怎样的运动轨迹使煤斗运动并将煤斗中的煤到入炉膛中，然后煤斗返回到运动起始点。其中煤斗的运动是靠钢丝绳的拉力和连杆支承的共同作用下运动的，

如何使煤斗倾斜一定角度而将煤倒出是设计考虑的一个重要方面，煤斗沿怎样的轨迹运动也是设计的一部分。

本课题主要在需求分析的基础上，设计一种新颖的、小巧玲珑的锅炉上煤设备。使它能大大减轻司炉工的劳动强度,提高生产效率。并且设备结构简单,维护方便,成本低,运行平稳,安全可靠,特别是炉前无需操作位置,保持锅炉房整洁美观。

由于锅炉房的粉尘较多，上煤的工作量较大，司炉工不堪重负。因此减轻工作强度、改善工作环境是设计需要考虑的重要因素，GSQ81-I型锅炉上煤机就是这样一种设备。

本课题的主要研究内容是设计一种装置使翻斗中的煤到入锅炉炉膛中，以达到减轻工作强度的目的。本次设计包括动力装置、传动装置和执行装置。动力装置选用电动机；传动装置采用二级斜齿圆柱齿轮减速器，需要确定总的传动比、各级传动比、齿轮的结构设计、轴的结构设计等；执行装置的设计要确定卷筒、连杆、支架和轴等的结构尺寸。

GSQ81-1型锅炉上煤机是一种新颖的、小巧玲珑的锅炉用上煤设备。它能大大减轻司炉工的劳动强度,提高生产效率。而且设备结构简单,维护方便,成本低,运行平稳,安全可靠,特别是炉前无需操作位置,保持锅炉房整洁美观

整个工作过程原理是：电动机通过联轴器直接带动齿轮减速器的输入轴，通过齿轮减速器末级大齿轮带动输出轴转动，再通过联轴器驱动卷筒转动，在两个卷筒上缠绕的钢丝绳的拉力作用下通过摇臂提升翻斗，当翻斗运行至导杆位置时，导杆抵住翻斗内壁，这时连杆不再运动，而卷筒继续旋转，在钢丝绳的作用下翻斗开始旋转运动，当翻斗倾斜一定角度后，将翻斗中的煤倒入炉膛后通过开关控制使电机反转并使煤斗返回原位。

在本设计中，小车的主要作用是在人力作用下将煤斗往返于煤炭储存地与锅炉上煤机之间,为了增加小车的平稳性采用两轮式小车，为了在运输过程中使煤斗在小车中保持平稳，小车的外形按照煤斗的轮廓设计，并且比煤斗的尺寸稍大一些。轮胎的内径为300mm,外径为340mm。图1-1锅炉上煤机的主要组成部分。