热能专业论文10600.doc

毕业设计说明书设计（论文）题目：szl6-1.25-a 摘 要工业锅炉主要用于生产和采暖提供热源。本次毕业设计的题目是szl6-1.25-a，属于双锅筒纵置式链条炉排炉。设计本着锅炉运行的安全性和可靠性为首要设计的准则，在锅炉设计的过程中，主要考虑的因素是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。设计中运用了分层燃烧技术，添加中拱以优化炉拱，符合节能要求。在整个设计过程中根据给定煤种及炉型等约束条件拟定锅炉基本结构并进行了锅炉热力计算。其中包括炉膛、锅炉管束、省煤气，空气预热器的结构设计和热力计算。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。在设计过程中采用先布置结构尺寸，而后进行校核计算的方法，使该锅炉各受热面的烟气和工质的温度、流速确定在合理地范围内。最后利用cad完成了锅炉总图。关键词热力计算；炉膛；分层燃烧；中拱abstractindustrial boiler is mainly used for the production of industrial boiler and heating heat source, the main task is: converting the chemical energy of the fuel into heat energy.the graduation design topic is the szl6-1.25-a ii, which belongs to a double cylinder vertically type chain grate furnace. design of boiler operation safety and reliability as the main design characteristics of the guidelines. in boiler design process, the main consideration is sufficient radiant heat, coal burnout degree and reasonable flue gas velocity and temperature of flue gas. use in the design of stratified combustion technology, and optimize the furnace arch design added the middle arch, meet the requirements of energy conservation.throughout the design process,according to the given coal and furnace type constraints to boiler basic structure and the thermal calculation of boiler. including the furnace, boiler tubes, gas, air preheater structure design and thermal calculation. in order to make the small boiler has the advantages of compact structure, large heating surface are arranged in the furnace hearth. in the design process using the first arrangement structure size, and then checking calculation method, the heating surface of the boiler flue gas and refrigerant temperature, flow rate was determined in the reasonable range. finally, using cad completed boiler.keywords thermodynamic calculation;furnace; combustion; arch目 录摘 要iabstractii第一章 绪论11.1 工业锅炉简介11.2 工业锅炉的现状11.2.1 工业锅炉在国内的发展状况11.2.2工业锅炉技术与国外的差距21.3工业锅炉发展前景21.3.1循环流化床锅炉21.3.2垃圾焚烧锅炉31.3.3水煤浆锅炉31.4本文主要内容31.5 本章小结4第二章 工业锅炉方案设计及结构简介52.1方案论证52.2 设计工业锅炉结构及特性62.2.1锅炉各部分结构特点72.3设计要求及主要步骤92.3.1设计要求92.3.2热力计算方法92.4本章小结10第三章 热力计算113.1锅炉规范、辅助计算及热平衡计算113.1.1设计参数113.1.2燃料特性113.1.3辅助计算113.2各部分热力计算163.2.1炉膛的布置163.2.2 炉膛周界计算163.2.3 炉膛传热计算183.2.4锅炉管束计算213.2.5省煤器计算243.2.6空气预热器计算263.3热力计算结果汇总表293.4本章小结30结论31参考文献32致谢33附 录34第一章 绪论1.1 工业锅炉简介锅炉是把燃料的化学能转变为蒸汽或热水热能的设备，锅炉作为一种能源转换设备，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），热水直接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。工业锅炉在人们的日常生活中不可缺少的热力设备。又因为其分布的部门广，数量多，在国民经济中占有重要的地位。它通过煤，石油等燃料的燃烧释放出的化学能，并通过传热把热量传给水，使水加热，热水或蒸汽直接供给工业生产和民用生活。工业锅炉及其设备是能源和消费中的一个关键设备。szl型蒸汽锅炉，是双锅筒纵置链条炉排锅炉。锅炉本体由纵置的上、下锅筒和对流管束组成。燃烧室左右二侧装有光管水冷壁管。上锅筒内装有汽水分离装置和表面排污装置，下锅筒内装有定期排污装置。在锅炉尾部布置了省煤器。燃烧部分采用轻型链条炉排实现机械加煤，配有鼓风机、引风机进行机械通风，并装有螺旋出渣机实现自动出渣。燃料自煤斗落到炉排上，进入炉膛燃烧后，火焰经过后拱折射向上通过本体燃烬室折向对流管束，通过后烟气出口进入省煤器、空气预热器，然后由引风机抽引通过烟道至烟囱排向大气。1.2 工业锅炉的现状1.2.1 工业锅炉在国内的发展状况我国是世界上生产和使用工业锅炉最多的国家。到目前，全国持有各级锅炉制造许可证的企业超过1000家；在用工业锅炉装机总量约5533万台，年产蒸汽19061万蒸吨。受特殊燃料结构影响，我国工业锅炉用燃料主要是煤，每年要消耗全国原煤产量的约1/3。近十几年来，由于受国家环保政策影响及大型油气田的开发，我国能源结构发生了一些变化。少量燃生物质燃料的锅炉也投入使用。但是，我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”，煤炭因其储量大和价格相对稳定，预计在本世纪前50年内仍将在我国一次能源构成中占主导地位。因此，我国燃煤锅炉仍将以工业锅炉为主导产品。1.2.2工业锅炉技术与国外的差距在过去50多年里，我国工业锅炉技术水平取得了长足进步。特别是最近发展起来的燃油燃气锅炉，其技术水平与国外同类产品差距不大。然而，我国燃煤锅炉与国外产品相比还存在较大差距，主要表现为热效率不高,我国在用工业锅炉中将近85是燃煤锅炉。我国燃煤工业锅炉以层燃为主，并且以链条炉排锅炉为主，锅炉设计效率一般在7280之间，但实际运行时普遍存在负荷较锅炉额定负荷低，炉渣含碳量高，过量空气系数大，排烟温度高等问题，热效率一般低于设计效率。世界先进国家的层燃燃煤锅炉热效率可达8085，锅炉投入运行二三十年仍可保持很高的热效率。如美国niosh锅炉房的1台容量为55000lb/h的蒸汽锅炉，1980年投入运行至今，热效率仍达到83。其次表现为污染物排放偏高，我国工业锅炉每年烟尘排放量约600万800万吨，占全国烟尘总排放量的33；so2排放量约500600吨，占全国总排放量的21；co2排放量约6亿吨。另外还排放大量nox。目前我国工业锅炉原始排放浓度偏高。世界先进国家烟尘初始排放浓度一般1000mg/m3。1.3工业锅炉发展前景近十年来，工业锅炉行业的广大科技人员除了对普遍使用的层燃炉排燃煤技术进行进一步完善提高并向大型化发展之外，已经在流化床燃烧、水煤浆燃烧、生物质资源利用和秸秆气化燃烧等方面取得了一定的成果，但尚需进一步完善和发展，因此行业和企业应重点关注并发展这方面的产品同时争取国家的重点支持。1.3.1循环流化床锅炉循环流化床锅炉是从鼓泡床沸腾炉发展而来的一种新型燃煤锅炉技术。循环流化床锅炉的运行特点是燃料随床料在炉内多次循环，这为燃料提供了足够的燃尽时间，使飞灰含碳量下降。循环流化床锅炉具有良好的燃料适应性，一般燃烧方式难以正常燃烧的石煤、煤矸石、泥煤、油页岩、低热值无烟煤以及各种工农垃圾等劣质燃料都可在循环流化床锅炉中有效燃烧。由于其物料循环量是可调节的，所以循环流化床锅炉具有良好的负荷调节性能和低负荷运行性能、能适应调峰机组的要求。在环保性能方面，因其是低温燃烧(燃烧温度850-900 ) ，且有较大的二次风率(40 %-50 %) ，所以对降低nox 的排放非常有利， nox 排放降低到250mg/ nm3 以下是完全可能的。同时，可向炉内加入石灰石脱硫。在ca/ s 比为1. 8-1. 5 时，脱硫效率可达90 %以上。因此，循环流化床锅炉技术是一种有发展前途的洁净燃烧技术，应该重点发展并向大型化努力。目前国产循环流化床锅炉75t/ h 等级及以下在技术上已过关，占领了国内市场，并已完全取代了在这个等级的进口锅炉，已在运行的75t/ h 循环流化床锅炉达500 多台。另外在国家的安排下130t/ h、220t/ h、410t/ h 流化床锅炉已相继投运。通过研发、推广和应用循环流化床锅炉可以推动我国量大面广的劣质煤、煤矸石综合利用，实现热电联产、节约能源、保护环境。1.3.2垃圾焚烧锅炉我国是一个发展中国家，随着城市化进程加快和居民生活水平提高，城市生活垃圾的数量将随之增加，近几年中国城市生活垃圾每年以8 %的速度在递增，城市生活垃圾的增长已成为制约中国可持续发展的一个潜在因素。由于传统的垃圾填埋方式所支付的经济与社会成本太大，所以垃圾焚烧技术在我国将成为极具发展潜力的新兴产业。目前在经济发达地区已相继投运了一些垃圾焚烧锅炉，有的正在建设或立项之中。据报道，浙江省已建成并投运了8 座垃圾焚烧热电厂，既解决了垃圾污染问题，又缓解了当地用电紧张的状况，取得了较好的经济和社会效益。根据对国外11个发达国家生活垃圾处理方式的统计和我国经济的发展趋势及环保要求的严格，可以预计我国垃圾锅炉的市场前景非常广阔。因此行业企业应加快适合我国国情的垃圾焚烧锅炉的开发和研究，尤其是针对中小城镇的垃圾焚烧技术及产品，并实现自主知识产权。1.3.3水煤浆锅炉水煤浆是一种由35 %左右的水、65 %左右的煤以及1 %-2 %的添加剂混合制备而成的新型煤基流体洁净环保燃料。水煤浆既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态燃烧特性。其外观像油，流动性好，储存稳定(一般36 个月不沉淀) ，运输方便，燃烧效率高，污染物排放低(在1200-1250 燃烧火焰温度下最大脱硫率可达50 %) 。国内燃用水煤浆实践证明：约1. 82. 1t 水煤浆可替代1吨 燃油，可节约成本约为600 元。目前水煤浆锅炉已在中石化集团的9 个燃油电站实施油改煤工程中取得成功，每年减少重油消耗233 万吨 。因此它在量大面广的工业锅炉中替代油、气燃料有很好的前景。1.4本文主要内容本次的设计方案完成szl6-1.25-a的设计。根据给定煤种及炉型等约束条件拟定锅炉基本结构并进行锅炉热力计算（包括确定原始数据，空气特性和烟气特性计算，热平衡计算，炉膛传热计算，省煤器计算，空气预热器计算等）锅炉的燃烧设备采用机械化的链条炉排，采用分段送风，出灰有灰渣井。链条炉是历史悠久结构发展比较完善的机械化层燃炉。由于它的机械化程度高，运行稳定可靠且燃烧效率也高，因此在国内中等容量的工业锅炉中使用相当广泛。燃料在炉排上燃烧产生的烟气向上经前，后拱的喉部至炉膛上部，再经后墙水冷壁进入燃尽室，然后到对流管束，最后经铸铁省煤器和空气预热器排出锅炉。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，使个结构的布置尽量首尾相顾，浑然一体。1.5 本章小结本章主要分析了工业锅炉的当前现状，总结了工业锅炉的特征，指出了当前与国外相比存在的一些问题及未来工业锅炉的发展前景方向，最后对本课题的主要内容进行了介绍。第二章 工业锅炉方案设计及结构简介2.1方案论证本次设计的课题为szl6-1.25a，该锅炉属于低压小型工业蒸汽锅炉，这种锅炉上下锅筒的中心线垂直前墙，故称为“纵置式”，受到应用条件的限制，需要停炉和起炉，负荷经济变化，采用双锅筒，正是基于此。因双锅筒水容量较大，并且有较大的蓄热能力，所以适应负荷变化能力强，且气压稳定，运行特性好，自然循环特性条件好，对于低压锅炉单靠辐射受热面是不够的，而双锅筒可以布置较多的对流受热面。设计后的锅炉也沿袭了蒸汽锅炉的这些优点。锅炉自然循环的运动压头来自水温差而产生的密度差，其植极小。为了减少不完全燃烧损失，以便提高热效率，在炉膛和锅炉管束之间布置燃尽室，燃尽室既可以调节合理烟速，烟气中的飞灰在其中起飞灰沉淀作用，也承担部分的换热，使得未燃物得到充分的燃烧，同时，也起了保护后面管束免受磨损的作用。锅炉管束中烟气作混合冲刷。烟道呈倒s形，可以降低钢耗，减少总体尺寸。对于错列的管束，传热的效果好，但烟气的流动阻力大，对于管的磨损较大，所以管束采用顺列布置，目的是为了减少阻力，降低电耗，提高效率，同时也使加工工艺简化。因为烟气流程中有冲刷死角，可以采用较小的热有效系数来补偿，而三个烟道的流通截面积逐渐减小，保证了烟速的均匀性，换热效果好。同时每一流程都设置了吹灰器。管束在节距的选择上主要考虑以下因素：第一，相邻两根管子焊接时，热影响区不重合；第二，焊缝及热影响区内，不可开孔；第三，保证烟速合理性。烟气温度的选取重点是炉膛出口烟温和排烟温度的选取。由于炉膛出口烟温直接影响锅炉的经济性和安全性，所以其选择一定要合理：若过低，不经济且炉膛温度水平降低，对燃烧不利，使固体和气体不完全燃烧损失增加；若 过高，将引起受热面结渣，影响锅炉的安全可靠运行。所以对一般煤种，在锅炉中，炉膛出口烟温 应选择在900-950范围内。同样对排烟温度的选择，也应根据技术经济性分析来选取：若降低，锅炉排烟热损失减少，效率提高从而节约燃料，降低锅炉运行费用。但 过低时，传热不良从而使尾部受热面增加，体积增大，金属耗量增加，投资增加，同时排烟温度太低时尾部受热面易发生低温腐蚀或堵灰，影响运行可靠性。所以排烟温度在d6t/h的锅炉中，根据所用煤种水分和硫分的大小，不宜低于150，通常新设计锅炉取为160-180。热空气温度的选择同样重要。原则是：“保证燃料在锅炉炉膛中迅速着火”，根据这一要求，热空气温度 应该高一些，但选高些将会使空气预热器的体积增大，安装困难，投资大，因此，对于一般工业锅炉只要燃烧稳定，热空气温度不必太高，在上述的排烟温度条件下，热空气温度也不可能太高，一般热空气温度在80160。为了降低排烟温度，锅炉尾部设有尾部受热面：省煤器、空气预热器。省煤器除了可以降低排烟温度，还可以利用尾部烟气的热量加热锅炉给水，提高锅炉热效率减少燃料耗量.而采用省煤器降低排烟温度时省煤器的工质锅炉给水比这一饱和温度低得多，因此传热温压较大，这样在降低同样数值的烟气温度时，所需省煤器受热面积比蒸发受热面少很多，降低了生产成本。由于本锅炉压力低，所以采用耐腐蚀的铸铁省煤器，为了安全，设置烟气和给水旁通系统。空气预热器除了可以为燃料提供热空气，改善着火和燃烧条件外，更重要的是，省煤器的给水温度为105，仅用省煤器来降低排烟温度其传热温差太小，不经济，因此必须布置入口温度为25的空气预热器。此外，还加进了外伸烟道，这种布置有利于省煤器，空气预热器的布置，同时，也能减少对于锅炉房的设计，节约成本。2.2 设计工业锅炉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水和空气，水和空气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。燃烧设备：煤斗、煤闸门、链条炉排、风室和炉拱等。燃烧设备要能适应不同煤种的燃烧，保证燃料的及时着火和燃尽，还应有一定的燃烧强度，能给锅炉提供足够的可利用热能。锅炉炉墙：金属框架和砖结构。金属框架起支撑、稳定作用，要具有一定的强度和稳定性；砖结构起耐热、绝热、保温、密封作用。本次设计任务是设计szl6-1.25- a,即双锅筒纵置式链条炉，额定蒸发量6t/h，额定工作压力为1.25mp,设计煤种为安徽淮北二类烟煤，它包括以上三大部分，其结构特点如下:1 据锅炉行业长期对双锅筒锅炉运行经验，水管系列采用51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，覆盖率为35%，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1860mm,长度为5000mm，有效面积为9.30m2。 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。 2.2.1锅炉各部分结构特点本锅炉是按燃用二类烟煤设计的，但也适用于其它与烟煤煤种近似的燃料。锅炉构造仅考虑承受锅炉本体的载荷在六级地震情况下安全运行。因此当属于锅炉以外的烟、风、汽水管道要支撑在锅炉构架上时，必须按负荷的大小及负荷着力点的位置校核构架强度，必要时另行加固。设计后的锅炉为双锅筒纵置式锅炉,燃料从加煤斗落至炉排上,转动炉排,把煤送到炉膛点燃燃烧,空气由炉排先分段进入炉膛后端,煤燃成灰渣后经挡渣板落入灰斗,燃烧产生的烟气,从炉膛上部通过燃尽室,对流管束后,流向尾部受热面,最后由引风机排入烟囱。水循环的路线:上锅筒中的水,从锅筒后部对流管束下降到下锅筒,经过各个连接器进入集箱,在从各水冷壁管上升,进入上锅筒.另一个循环回路是由锅筒的后部的下降管送入下锅筒,然后由前方的上升管进入上升管,完成锅炉本体的水循环。锅炉各部分特点如下：1.燃烧设备我国层燃锅炉都是燃用原煤，其中占多数的链条炉排锅炉采用原有的斗式给煤装置，使得煤块和煤末混合堆实在炉排上，阻碍锅炉进风，影响燃烧。将斗式给煤装置改造成分层给煤装置，使煤疏松和控制加煤量，而取消煤闸板；然后通过筛板将煤按粒度分离分档，使炉排上煤层按不同粒度范围分成二层或三层在炉排上按颗粒度的大小均匀分布，使较大的颗粒位于煤层下面，有利于进风，改善了燃烧状况，提高煤的燃烧率，减少灰渣含碳量，可获得10%左右的节煤率，节能效果视改前炉况而异，炉况越差，效果越好。1下煤筒 2湿煤搅动辊(辊)3防漏煤板 4移煤辊(ii辊) 5炉排6倾斜式煤闸板(一次煤闸)7拨煤辊(i辊) 8筛分器9防漏风活动挡板(二次煤闸)燃烧由分层给煤装置和正转链条炉排及其传动装置组成，炉排有效燃烧面积为9.30m2 .2.炉拱在火床燃烧锅炉炉膛的下部，突出于炉膛内，且墙面向下的倾斜式或水平倾斜式的炉墙部分，用以加强炉内气流的混合，合理组织炉内的热辐射和热烟气流动，以达到适时着火、旺盛燃烧和充分燃烬的目的。按其所处位置的不同和作用的不同，炉拱主要可分为前拱和后拱两类。目前小型燃煤锅炉在运行中，燃料引燃并不是关键，炉膛结构的不适应表现在大量焦炭不能充分燃尽，造成燃烧效率低，影响锅炉热效率，固定碳的燃烧，属于扩散燃烧范围，反应过程中氧化速度大大超过氧气的供给速度。因此固定碳的完全燃烧不但需要创造一个高温条件，而且还在于组织好炉排上的一次混合和空间的二次混合过程。前者取决于炉排通风的合理组织，而后者则取决于空间混合作用的强化程度。增加中拱结构使固定碳燃烧得以改善，从而强化了整个燃烧过程。中拱位于原有燃烧室喉口中前部，在火床中部燃烧旺盛区的短拱，它可以看成是特低后拱中关键的一部分，是一种强对流型炉拱。由于它能很容易地将高温烟气引入着火区，而又不使燃煤锅炉炉排后段死灰区的低温烟气进入引燃区，因而具有很好的引燃性能。蒸汽锅炉中拱的另一突出优点是不会发生拱区的烟气闷塞或冒正压。蒸汽锅炉中拱在结构上的显著优点是长度短、布置灵活、建造费用低，特别适适宜于蒸汽锅炉改造，可作为拱煤质量下降后改善着火的有力措施。 3. 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900mm，壁厚22 mm，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，上锅筒中的设备有：在锅筒内安放了直径219的进水管和出水管,还有均匀分水系统.b.下锅筒：下锅筒内径dn=1000mm,壁厚=16mm，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。4 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。敷设在锅炉炉膛内壁、由许多并联管子组成的蒸发受热面。 5. 锅炉管束：上下锅筒中心距为4600mm，中间由224根513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。 6. 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603，安装有4排8列省煤器管，受热面积为94.4m2，烟气流通截面积为0.96 m2，7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585根401.5组成，横向节距60mm,纵向节距40mm，烟气在管内自上而下流动，空气在管外做横向冲刷。，冷空气由25被加热到135.24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169.8m2。 8. 钢架、平台和扶梯：为了支撑锅筒、集箱、管子及炉墙，设置了钢架，锅炉本体重量由钢架传至基础，为安装、检查和维修，设置了平台,各平台之间由扶梯连接。9.炉墙炉膛炉墙的负荷作用在钢架和基础,分三层。内层为耐火砖,中间层为硅藻土保温砖,外层为红砖。在侧墙上分别在前拱下方,锅炉管束中部,燃尽室,省煤器上方,空气预热器上方,以及后拱上方均开有人孔,以便安装维修,清除灰渣。10. 锅炉范围内的阀门仪表锅炉产生的热水由热水引出管供给用户。为了保证锅炉安全,装有两个的安全阀,同时在上锅筒装有两个y200的压力表以便观察压力,有紧急排气阀一个,水压表两个。为了省煤器检修时锅炉安全运行,设有旁通烟道和旁通水道。2.3设计要求及主要步骤2.3.1设计要求工业锅炉在满足环境保护要求的条件下，应能达到额定出力，工作安全可靠，热效率高，钢材消耗量少，且制造、安装、检修方便。为达到上述目的，在设计锅炉时，就要选择合适的炉型和燃烧方式，正确的确定炉膛及锅炉各受热面的形状，尺寸和相对位置，保证烟气和工质在锅炉的各部分有合理的温度流速和压力。2.3.2热力计算方法热力计算主要步骤为：a)确定原始数据b)空气特性和烟气特性计算c)热平衡计算d)炉膛传热计算e)锅炉管束计算f）省煤器计算g)空气预热器计算其中对流受热面传热计算方法如下：在进行各对流受热面的计算之前，根据给定的参数，选定的排烟温度，热风温度，省煤器出口水温等预先估算各受热面的吸热量和受热面前后的烟温。在个受热面计算完毕后，在对选定的数据惊醒适当的调整。设计计算的步骤大致如下：1、 根据烟气和工质的进、出口温度，以及他们的相对流向，确定平均温压，工质平均温度及烟气平均温度，然后求得烟气平均流速及工质平均流速。2、 确定对流放热系数及辐射放热系数3、 确定烟气侧的放热系数，对于空气预热器还需确定工质侧的放热系数4、 根据不同情况选取有效系数，并确定传热系数5、 根据传热方程式确定受热面面积6、 进行受热面的布置，如实际布置的受热面面积和计算值有误差，应根据实际布置的受热面积校核受热面吸热量、烟气和工质的出口温度。2.4本章小结本章分别对工业锅炉方案设计及结构特点进行了简介，接着介绍了设计要求及热力计算的主要步骤，在热力计算方法中对对流受热面的传热计算设计步骤进行了概括，其中还着重介绍了分层燃烧设备以及炉拱的改进原理。第三章 热力计算3.1锅炉规范、辅助计算及热平衡计算3.1.1设计参数本次设计的任务是设计szl6-1.25-a工业锅炉设计.主要参数如下：1锅炉额定蒸发量：d=6t/h2锅炉额定压力：p=1.25mpa 饱和蒸汽温度189.784冷空气温度 tlk =253.1.2燃料特性1 燃料名称：烟煤；产地：安徽淮北2 燃料工作基（应用基）成分挥发分vdef/% 26.47 碳car/% 48.51氢har/% 2.74 氧oar/% 4.21氮nar/% 0.84 硫st，ar/% 0.32灰分aar/% 32.78 水分mar/% 10.60低位发热量qnet，ar/（mj/kg） 18.093.1.3辅助计算1空气平衡 烟道各处过量空气系数，各受热面的漏风系数，列于表1中。炉膛出口过量空气系数和烟道中各受热面的漏风系数文献1中取得。表3-1锅炉各受热面的漏风系数和空气过剩系数序号锅炉受热面入口处过量空气系数漏风系数出口处的过量空气系数1炉膛1.40.11.52锅炉管束1.550.11.653省煤器1.650.11.754空气预热器1.750.11.852.理论空气量、烟气理论容积计算 燃料燃烧是锅炉一切工作过程的基础，合理地组织炉内燃烧从来就是确保锅炉安全经济运行的一项重要措施。燃料燃烧是燃料中可燃元素与氧气进行的剧烈放热的化学反应过程。燃料燃烧计算的内容是：确定燃烧所需要的理论空气量，燃烧后生成的烟气体积和份额；空气、烟气的焓值等。燃料计算为锅炉热平衡计算和其他热力计算提供基础资料，也是空气动力计算和选择锅炉送，引风机的依据。煤完全燃烧（a=1）时理论空气量及燃烧产物容积计算见表3-2（以1kg燃料为准）。表3-2理论空气量、烟气理论容积计算表序号名称符号单位计算公式结果1理论空气量m3/kg0.0889(car+0.375sar)+0.265har-0.0333oar=0.0889(48.51+0.375*0.32)+0.265*2.74-0.0333*4.214.9092ro2容积m3/kg0.01866（car+0.375sar）=0.01866*（48.51+0.375*0.32）0.9073n2容积m3/kg0.79+0.8nar/100=0.79*4.909+0.8*0.84/1003.8854h2o理论容积m3/kg0.111har+0.0124mar+0.0161=0.111*2.74+0.0124*10.60+0.0161*4.9090.515表3-3各受热面烟道中烟气特性计算序号名称符号单位计算公式及来源炉 膛锅炉管束省煤器空气预热器1入口过量空气系数表3-11.41.551.651.752出口过量空气系数表3-11.51.651.751.853平均过量空气系数1.51.61.71.84水蒸汽容积m/ 0.5480.5580.5690.5795烟气总容积m/ 10.1010.75611.41212.0676ro2容积份额/0.1210.11430.10770.10187h2o容积份额 /0.0540.05190.04990.04808三原子气体容积份额rtri 0.1750.16620.15760.14983.不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表见表3-4表3-4焓温表烟气温度vro=0.907 m3/kg=3.885m3/kgvoh2o =0.515 m3/kgv=5.57 m3/kg100170.0154.19 129.6503.5 150.577.51 132.4737.5 200357.5324.25 259.91009.7 304.5156.82 266.41483.8 300558.8506.83 392.01522.9 462.7238.29 402.72243.0 400771.9700.11 526.52045.5 626.2322.49 541.83017.8 500994.4901.92 663.82578.9 794.9409.37 684.23811.0 6001224.71110.80 804.13123.9 968.9498.98 829.74621.4 7001461.91325.94 947.53681.0 1148.8591.63 978.35449.1 8001704.91546.34 1093.64248.6 1334.4687.22 1129.16289.1 9001952.31770.74 1241.64823.6 1526.0785.89 1282.37142.4 10002203.51998.57 1391.75406.8 1722.6887.14 1437.38005.8 11002458.42229.77 1543.75997.3 1925.1991.43 1594.98883.6 12002716.62463.96 1697.26593.6 2132.31098.13 1753.49766.4 13002976.72699.87 1852.87198.1 2343.61206.95 1914.310662.7 14003239.02937.77 2008.77803.8 2559.21317.99 2076.211564.4 15003503.13177.31 2166.08414.9 2779.11431.24 2238.912470.7 16003768.83418.30 2324.59030.7 3001.81545.93 2402.913384.2 17004036.33660.92 24849650.3 3229.31663.09 2567.314299.9 烟气温度10111213141516171001109.251146.1251219.8751293.6251367.37580.85.30 740.52002243.762317.952466.332614.712763.09169.111.09 1501.863003406.813518.963743.263967.564191.86263.817.29 2285.314004600.614751.55053.285355.065656.84360.123.61 3091.715005825.756016.36397.46778.57159.6458.530.06 3920.256007081.117312.187774.328236.468698.6560.236.73 4770.417008366.558639.0059183.9159728.82510273.74662.443.43 56428009676.999991.44510620.3611249.2711878.18767.050.28 6532.4490011008.811365.9212080.1612794.413508.64875.057.37 7437.6100012359.9112760.213560.7814361.3615161.94983.964.50 8357.01110013732.2114176.3915064.7515953.1116841.471096.971.91 9290.41120015117.9415606.2616582.917559.5418536.181205.879.05 10234.74130016525.4817058.6218124.8919191.1620257.431360.789.21 111945218523.7419680.1820836.6221993.061582.6103.76 12163.32150019374.0919997.6321244.722491.7723738.841758.5115.29 13138.7416002081021479.2122817.6324156.0525494.471875.7122.97 14117.9170022259.5822974.5824404.5725834.5627264.552064.1135.32 15109.634锅炉热平衡及燃料耗量计算见表3-5表3-5锅炉热平衡及燃料消耗量计算序号名称符号单位计算公式或来源数值1燃料低位发热量qnet，arkj/kg给定180902冷空气温度t1,a假定253理论冷空气焓kj/kg184.3674排烟温度假定1705排烟热焓kj/kg根据及查烟气焓温表2474.0196固体不完全燃烧热损失q4%选取107气体不完全燃烧热损失q3%选取18排烟热损失q2%=10.619散热损失q5%选取2.410灰渣漏煤与总灰量之比取用0.811灰渣热焓kj/kg560.2012灰渣物理热损失q6%0.81213锅炉总热损失%q2+q3+q4+q5+q6=24.8214锅炉热效率%100-=100-24.8275.1816饱和蒸汽温度查表189.7817饱和蒸汽焓kj/kg查表806.518给水焓kj/kg按给水温度20查表85.419饱和水焓kj/kg蒸汽表806.520锅炉排污率%取用521排污水量kg/h=0.05*600030022锅炉输出热量q1kw给定6000 23蒸汽湿度%取用324汽化潜热kj/kg蒸汽表1961.525锅炉有效利用热kj/h=6000*(2787.6-85.4-1961.5*0.03)+300*(806.5-85.4)1607646026燃料消耗量bkg/h =16076460/(18090*0.75) 1184.927计算燃料消耗量bcalkg/h=1184.9*(1-10/100)1300.628保热系数=1-2.4/(75.18+2.4)0.9693.2各部分热力计算3.2.1炉膛的布置1、参照现有已运行良好的同类同容量锅炉的尺寸，选定炉排宽度，在根据算出的炉排面积，求出有效炉排长度，2、布置链条炉的炉拱3、根据算出的炉膛容积，炉排长度和宽度，炉拱尺寸计算出需要的炉膛高度4、画出炉膛草图，3.2.2 炉膛周界计算炉排面积热负荷qr=700kw/m2炉排面积r=bqyd/qr =0.3618090/700=9.30m2取炉排长度l=5m 炉排宽s=r/l=9.30/5=1.86m 图3-1锅炉炉膛草图a.前墙面积fq光 管面积：fq1=2.51.86=4.65覆盖耐火砖面积：fq2=2.5(1.151+1.018)=4.94前墙面积：fq3=2.50.4=1前墙总面积：fq= fq1fq2fq3=10.59b.后墙面积fh光管面积：fh1=1.862.850=5.30覆盖耐火砖面积：fh2=2.51.809=4.523后墙面积fh3=2.50.4=1后墙总面积：fh=fh1+fh2+fh3=10.824c.左侧墙面积fzc 软件计算 左侧墙总面积：fzc= 13.619 d.右侧墙面积fyc 右侧墙面积：fyc= fzc=13.619 e.顶棚面积fd 顶棚面积 ： fd=2.319=5.758 f.出口窗面积fch 出口窗面积：fch=1.861.35=2.511 g.炉排面积r=9.30 周界面积：fl=fq+fh+fzc+fyc+fd+fch+r=56.92102. 炉膛容积计算vl 炉膛容积vl=2.5fzc/2=2