shl热水锅炉设计毕业答辩

锅炉各部分特点
5.省煤器： 本锅炉为小型低压锅炉，采用单级耐腐蚀铸铁式省煤器。 省煤器规格为60×3，安装有4排8列省煤器管，受热面积为 69.76 m2，烟气流通截面积为0.704 m2， 6.空气预热器 该蒸汽锅炉采用钢管式空气预热器，顺列布置，由484 根Φ40×1.5组成，横向节距60mm,纵向节距40mm，空气 在管外做横向冲刷。冷空气由20℃被加热到119.21℃变成热 空气后由热空气管道进入炉膛，空气预热器的受热面积为 116.37m2。
热力计算
炉膛计算
炉膛周界计算 炉排面积热负荷qR=800KW/m2 炉排面积R=BQ/qR =2.08×13536/800=35.2m2 取炉排长度L=7m 炉排宽S=R/L=35.2/7=5.03m
侧墙面积F侧=（4.5+5.5）×1.8+3×0.5+2.7=22.2m2 前墙面积F前=4.914×5.33=31.52m2 后墙面积F后=7.35×5.33=39.34m2 炉膛体积V=22.2×5.33-3.52=114.8 周界面积=22.2×2+31.52+19.91+39.34=135.2m2
固体不完全燃烧损失 10% 气体不完全燃烧损失 1% 排烟损失 散热损失 飞灰份额 灰渣物理热损失 灰渣焓 15% 1.3% 0.15 1.52% 560KJ/㎏
炉膛结构简图
炉膛的尺寸 主要是由炉 排面积确定 的。根据截 面热负荷确 定和发热量 确定炉排面 积，根据水 冷壁分布大 致确定炉膛 高度。
炉膛传热计算
输入热量 理论冷空气焓 出口过量系数空气 1.45
热力计算
13536kJ/kg 220.2kJ/kg 灰粒辐射减弱系数 焦炭辐射减弱系数 热有效系数 64.61/m•Mpa 0.151/m•Mpa 0.07
炉膛漏风系数
热空气温度 热空气焓 空气带入热量 入炉热量 理论燃烧温度
0.1
120℃ 802.92kJ/kg 1106kJ/kg 1426.3kJ/kg 1573℃
煤
空气
煤场
送风机 排入大气
破碎机
空气预热器 烟囱
带式输煤机
热风道 引风机
原煤斗
分仓风室
煤在炉排上燃烧 高温烟气 灰渣斗 渣场
除尘器
灰渣
各受热面
自来水 上锅筒 水处理
热水
热用户
锅炉管束侧水冷壁
前水冷壁
软化、除氧水
下锅筒
给水泵 锅炉管束 前下降管 省煤器 上锅筒
热力计算
设计参数
本次设计的任务是SHL20-1.25/130/70A热水锅炉，主要 参数如下： 1.锅炉额定热功率Q=20MW 2.锅炉额定压力P=1.25MPa 3.给水温度Tgs=70℃ 4.出水温度Tcs=130℃
热力计算
各受热面烟道烟气特性计算
项目
平均过量空 气系数 实际水蒸汽 量 实际烟气量 水体积分数 三原子气体 体积分数 烟气质量 飞灰浓度 烟气密度
炉膛及凝渣管
1.4 0.496 7.838 0.063 0.155 10734 0.006 1.37
锅炉管束
1.5 0.505 8.403 0.086 0.06 0.146 11.46 0.0057 1.36
热力计算
燃料特性
1.燃料名称：烟煤 产地： 吉林通化 2.燃料的收到基成分
碳 氢 氧 氮 硫 水分 灰分 挥发 分 低位发 热量
数 值
38.46 2.16 4.56 0.52
0.61 10.50 43.10
21.91
13536
热力计算
辅助计算
1.空气平衡计算 根据文献[1]中表5-4选取 炉膛出口过量空气系数，按 表3-1选取个受热面烟道的漏 风系数，进行空气平衡计算， 编制空气平衡表。
锅炉方案设计与整体布置
1.锅炉设计结构及特性 锅炉本体大致可分为：水冷壁、锅炉管束、省煤器、空 气预热器，它们都是各种类型的受热面，烟气的热能通过 这些受热面传递给工质。锅炉本体一侧处在高温烟气条件 下，因而要求它们的结构和材料要能够承受高温和抵抗烟 气的腐蚀；锅炉的另一侧工质是热水 ，水工作时具有很高 的压力，所以锅炉本体主要部件还要具有一定的承受能力； 另外，锅炉本体还要有良好的传热性能。 本次设计任务是设计SHL20—1.25/130/70- A,即双锅筒 横置式链条炉，自然循环水管锅炉，额定热功率20MW， 额定工作压力为1.25Mp,设计煤种为吉林通化烟煤，其结 构特点如下:
锅炉方案设计与整体布置
（1）.据锅炉行业长期对双锅筒20MW锅炉运行经验，水管 系列采用φ51的碳素钢管，管束弯头半径R160mm。 （2）.燃烧方式采用加煤斗正转链条炉排。 （3）.锅炉炉膛采用前后拱配合方式。后拱低而长，倾角为 10°，通过前后拱的配合可以使燃料迅速着火，减少了固 体不完全燃烧损失。 （4）.炉排有效宽度为5030mm,长度为7000mm，有效面 积为35.2m2。 （5）.采用双侧进风,分段送风,可调节燃烧状况，改善燃烧 区段性。
燃料低位发热量 冷空气温度 理论冷空气焓 排烟温度 排烟焓 13536KJ/㎏ 30℃ 220.2KJ/㎏ 160℃ 2086KJ/㎏ 锅炉总热损失 给水温度 给水焓 排污率 热水焓 锅炉输出热量 燃料消耗量 计算燃料消耗量 热风温度 理论热空气焓 保热系数 锅炉热效率 28.82% 70℃ 293.89KJ/㎏ 0 54.7KJ/㎏ 20000KW 2.08㎏/s 1.872㎏/s 10℃ 1.30KJ/㎏ 0.982 71.18
锅炉各部分特点
1.锅筒及炉内设备： 锅筒是容纳水和蒸汽的筒形受压容器，采用双锅筒结构， 既经济易安装，检修固定方便。 a.上锅筒：内径1200mm，壁厚22 mm，筒身长3800 mm， 包括两侧封头一起为4888mm。上锅筒筒身用20g钢板热卷 冷校而成，封头为20g钢冲压而成的椭圆形封头，为了焊接 方便，封头和筒身壁厚都采用一致即22 mm。 b.下锅筒：下锅筒内径Dn=1000mm,壁厚δ=16mm，筒身长 3000 mm，包括两侧封头一起为3885mm,筒身及封头都为 20g钢板制成。下锅筒底部有定期排污管，以便排出杂质和 沉淀物。上下锅筒之间有管束。
我国工业锅炉研究现状
由于国内工业锅炉的研究起步较晚，在系统优化问题，环保问题、 完全问题、智能化问题以及过程动态模拟等方面和国外发达国家还 有一定的差距。目前情况下在国内主要在以下几个方面对工业链条 锅炉进行了改进或研究： （ 1 ）对燃煤链条锅炉进行改造，改造成为循环硫化床锅炉，提 高原锅炉的燃料适应性、燃烧效率、负荷调节能力，以及降低氮氧 化物的排放量。 （ 2 ）节能新技术在链条锅炉上的应用。主要包括：可变分层分 行分段给煤技术、复合相变换热技术、煤粉燃烧新技术在链条锅炉 上的应用。这些新技术在链条锅炉上的使用提高了煤种适应能力， 燃烧的热效率，降低了锅炉的排烟温度提高了链条锅炉的效率。 （3）工业链条锅炉优化强化燃烧技术的应用。
锅炉各部分特点
3.燃烧设备： 燃烧由煤斗和正转链条炉排及其传动装置组成，炉排有 效燃烧面积为35.2m2 . 4.锅炉管束： 上下锅筒中心距为4600mm，中间由224根Φ51×3碳素 无缝钢管焊在上下锅筒而组成，管子顺列布置，横向14根， 纵向16根，横向节距为110 mm，纵向节距为110 mm，同时 隔板把它分隔成倒“S”型烟道，流通面积逐渐减小，以利 于传热和烟道烟速均匀。上下锅筒及管束通过上锅筒支撑在 锅炉钢架上。
本课题研究内容
本次的毕业设计的题目是SHL20-1.25/130/70-热水锅炉，属于水管 式自然循环锅炉。设计本着锅炉运行的安全性和可靠性为首要设计特 性的准则。综合考虑燃烧，传热，烟气和空气以及工质的动力特性以 及磨损和腐蚀。在锅炉设计的过程中，主要考虑的因素是保证炉内着 火，炉膛内有足够的辐射热量，煤的燃尽程度以及合理的烟气速度和 排烟温度。同时，还要确保有一定的气密性以保证炉膛内进行负压燃 。 烧。 在整个设计过程中作为技术支持进行了热力计算、强度计算和烟风 阻力计算。其中热力计算包括炉膛、锅炉管束、省煤气，空气预热器。 为了使小型锅炉的结构紧凑，大部分受热面都布置在炉膛内。根据结 构，由于工作压力低，容易产生烟气侧的酸腐蚀和锅内的氧腐蚀，所 以采用铸铁省煤器，来达到降低排烟温度的要求。锅炉的炉膛内设有 前后拱，燃烧后的烟气从炉室出来后在对流受热面中多次绕行，然后 进入尾部的烟道，在尾部的烟道设有省煤器和空气预热器，用来加热 给水和预热空气。本次设计设计方案过程中，本着可靠性，经济性， 简单易行的原则，使结构的布置尽量首尾相顾，浑然一体。
结构阻力系数
炉膛出口烟温 炉膛出口烟气焓 炉内辐射传热量 三原子辐射减弱系数
0.59
0.65 926℃ 10320kJ/kg 3872kJ/kg 5.66
烟道名称 炉 凝 渣 膛 管 过量空气系 数 1.35 1.45 1.45 1.55 漏风系 数 1.45 1.45 1.55 1.70
锅 炉 管 束 省 煤 器
空气预热 器
1.70
1.80
热力计算
2.理论空气量和理论烟气量计算 理论空气量Vo=0.0889（Car+0.375Sar） +0.265Har+0.333Oar=5.56m3/kg 二氧化碳VRO2=0.01866（Car+0.375Sar） =0.722m3/kg 理论氮气量 VoN2=0.008Nar+0.79V0k=4.396m3/kg 理论水蒸汽量 VoH2O=0.111Har+0.0124Mar+0.0161 V0k =0.46m3/kg 理论烟气量为5.578m3/kg
省煤器
1.625 0.516 9.109 0.079 0.057 0.136 12.3675 0.0053 1.358
空气预热器
1.75 0.527 9.815 0.736 0.054 0.1276 13.275 0.004896 1.352
RO2体积分数 0.092
热力计算
锅炉热平衡及燃料消耗量的计算结果
毕业答辩
SHL-20/1.25/130/70-A热水锅 炉设计
姓 名： 吕志鹏 专业班级： 11级热能2班 指导教师： 王华山
目录
绪 论
锅炉方案设计 锅炉设计计算 结 致 谢 论
Hale Waihona Puke Baidu
课题背景
锅炉作为一种重要的能源转换设备，在工业生产中得到了广泛的应用。它 通过煤、石油或天然气的燃烧放出的化学能，并通过传热把热量传递给水，使 水加热（或变成蒸气），热水直供给工业生产和民用生活、供暖，所以锅炉的 ： 主要任务是：把燃料中的化学能最有效的转变为热能。 工业锅炉是重要的热能动力设备,而我国是当今世界锅炉生产和使用最多的 国家。中国锅炉制造业是在新中国成立后建立和发展起来的。特别是改革开放 以来,随着国民经济的蓬勃发展,全国有千余家持有各级锅炉制造许可证的企业, 可以生产各种不同等级的锅炉。 在未来相当长的一段时间内,燃煤工业锅炉仍将是我国工业锅炉的主导产品, 且以中大容量(单台蒸发量≥10t/h)居多。但燃煤锅炉会产生严重的环境污染,随 着能源供应结构的变化和节能环保要求日益严格,天然气开发应用将进入高速 发展时期。小型燃煤工业锅炉将退出中心城区。因此采用清燃料和洁净燃烧技 术的高效、节能、低污染工业锅炉将是产品发展的趋势
锅炉各部分特点
2.水冷壁 在锅炉炉膛内经常布置大量水冷壁，一方面可以充分发 挥辐射受热面热强度的特点，同时它用来保护炉墙免受高温 破坏使灰渣不易粘结在炉墙上，防止炉膛被冲刷磨损，过热 破坏。它是自然循环锅炉构成水循环回路不可缺少的重要部 件。 本锅炉炉膛内四壁都布置有水冷壁其中前墙由19根 Φ51×3的碳素钢管节距为120mm组成，前墙水冷壁管组下 部焊在Φ219×6的集箱上，上部直接与锅筒焊在一起，后墙 与前墙相同由 19根Φ51×3的碳素无缝钢管组成。两侧水冷 壁分别由28根Φ51×3的碳素无缝钢管节距为110mm组成， 上下部分别与上下集箱连接，集箱规格为Φ219×6，由6根 Φ108×4,的钢管，所有下降管均从上锅筒中引出。
炉内介质辐射有效厚度
火焰黑度 炉膛黑度 计算燃料消耗量 保热系数 玻尔兹曼常熟
3.66
0.404 0.95 1.872kg/s 0.982 2.65
炉膛出口烟气温度
炉膛出口烟气焓 平均热容量 水蒸气容积份额 三原气体容积份额 飞灰浓度
1000℃
5.56kJ/kg•℃ 0.063 0.155 0.006