《双锅筒纵置式链条排蒸汽锅炉设计》13000字

双锅筒纵置式链条排蒸汽锅炉设计TOC\o"1-2"\h\u25251第1章绪论1199521.1工业锅炉发展现状2291831.2锅炉产品技术发展趋势 绪论锅炉可以说是一种转换装置，它能够将不同类型的能量例如化学能以及电能等转化成具有很高热量的蒸汽或者其他的具有相当高温度的热量载体。从字面来看的话，锅在我们日常，是用来盛放的器皿，炉是用来加热的工具，所以说从通俗来讲，锅炉可以分为锅与炉，二者在进行工作时同步进行。锅炉内的汽水系统负责传递热量，它将吸收的热量传递给水，水会在热量的加持下升温，变成热水以至水蒸气，从而得到进一步的利用。燃料在设备中会进行燃烧，燃烧过程会持续放出热量，锅炉的受热面因为接收到高温烟气而获得热量，在这个过程中，烟气的温度不断降低，最终被烟囱排出[1]。通过锅炉生成的热水或者其它的物质类如水蒸气，可以为我们提供很大的便利，利用这些物质，可以通过特定的装置将其转化为机械能，机械能又能通过特定装置转化为电能应用到每一个人的生活中，所以目前来看锅炉对于人们来说必不可缺。通过按照不同的形式分类锅炉，锅炉有很多名称，比如按照用途分类有热水锅炉、蒸汽锅炉等又或者按照燃料分类，可以分成一类煤种二类煤种的锅炉。工业锅炉发展现状在锅炉制造企业级别的划分上，我国与其他世界上的国家相同，我国锅炉的制造业按照许可证制度执行。分为A、B、C、D级别。伴随着我国经济水平的发展，我们国家的制造技术水平以及生产的规模也在不断地提高。特别是在近几年里，我们国家的锅炉制造业也在迅速地发展。在人类科技发展的历史中，锅炉举足轻重，但与此同时，锅炉也对环境产生了影响，造成了污染。根据数据得知，由于工业锅炉有着一次点火开机持续工作的特点，其大部分时间都在空转状态，这也就导致工业锅炉存在着能源浪费的现象。但换个方向考虑，由于工业锅炉在制造时需要准备的成本少，并且可以快速投入工作，所以很多的企业依然选择它。考虑到工业锅炉单台容量比较小，而布置污染减轻装置系统的成本投入比较高，所以截至当今真正布置并运行了污染减轻装置的锅炉寥寥无几。在我国，有很多工业锅炉制造企业，但是在这些企业中，真正能做到独具创新能力的少之又少，大部分企业不愿过多投入资金用来创新，这也就导致了我国锅炉企业在创新能力、关键技术等方面存在很大的短缺。还有一部分企业由于规模过小，生产率低下，其生产出的产品无论从数量上还是规格上都无法满足市场所需，综上所述，锅炉行业的发展受到了严重的限制[2]。从锅炉开始出现发展到如今，我国的工业锅炉自始至终都存在一个关键的问题，那就是锅炉的热效率问题。另外我国单台锅炉容量不大，无论是在生活中还是生产中，我国使用的工业锅炉的容量平均下来每台不高过3t/h；对我国那些小型的工业锅炉，特别是2t/h以下的锅炉有相当大一部分都存在销烟除尘装置不完善的问题，并且没有脱硫装置，从而造成很多锅炉的烟囱排烟黑度、烟尘的浓度以及SO2的排放浓度远超国家的环保标准，造成了严重的污染；我国大多数小型工业燃煤式锅炉依然采用人工添煤、人工去灰的方式，而且司炉的水平有很大差异，自动化水平以及机械化水平低；在我国，有很多小型的锅炉企业人员短缺，检验设备以及图纸资料都很简陋，所以导致锅炉的制造水平低下，因此锅炉的技术经济环保指标无法保证，同时也无法确保制造的质量。锅炉产品技术发展趋势随着人们环保意识的提高，锅炉行业未来的发展方向日渐明朗，即向清洁节能方向努力，提高锅炉的热效率，解决能源过度浪费的现象。关于供热方式应聚焦在集中式供热、分布式供热及集中与分布式供热，大力投入资金发展创新，提高自身创新水平以及集成创新特点的新技术，只有这样才能给我国锅炉的发展未来提供坚实的基础。实现供热方式的转变集中供热的方式是以煤为主导燃料的，这种方式具有两种特点，分别是资源集中及需求集中，而在能源逐渐清洁化、低碳化的变化过程中，这一种供热形式正逐渐被代替，更多以清洁能源为燃料的供热方式正在覆盖人们的生活，并且这种趋势正逐步扩大。（二）工业锅炉的数字化、、智能化、信息化蒸蒸日上考虑到锅炉的制造时间比较长，并且对于锅炉的系统集成设计越来越复杂，在锅炉制造的过程中，能否提出改进及得到反馈显得至关重要，在这一方面，C2B的信息化以及自动化能够对这个问题起到很好的帮助，它能把企业的经营以及和客户的需求紧紧相连，这也对锅炉企业很有益处。随着我国经济的发展，我国信息化、智能化、5G等先进技术的商业运用，燃煤锅炉的大型化为先进技术的应用以及优化提供良好条件，我国工业锅炉正在向自动化以及智能化也在不断的发展。（三）节能环保意识不断增强响应我国国家号召与政策，实现锅炉以及锅炉系统的节能清洁已经成为趋势，严格按照节能要求以及锅炉大气污染物排放标准设计锅炉设备的本体以及热系统各个部分的工艺参数已经变成最基本的要求。锅炉排放的主要大气污染物锅炉作为一项重要且常见的设备，它在使用的同时也会释放出高达几十种的污染物，这些物质对人们的生活环境产生了恶劣的影响。颗粒物质：颗粒物质主要是由天然形成的以及人为造成的，进一步划分又分为一次颗粒、二次颗粒。一次颗粒物质是指那些直接被排放出来的颗粒物质；二次颗粒物质是在大气中经过化学反应得到的。人为来源一般指燃料在燃烧的时候产生的煤烟以及飞灰，还有那些化石燃料经过燃烧产生的SO2转化而成的硫酸盐。硫氧化物：硫氧化物主要指的SO2和SO3，其中SO2占据的比例比较大。含硫燃料在燃烧时会生成SO2，而从化学角度看，SO2容易反应生成SO3。SO2、SO3因为容易与水汽反应产生酸雨，而酸雨对环境会造成破坏；SO2还会影响人类的呼吸系统、减少植物的产量、破坏植被。每当空气中含有某些微粒物质时，SO2更具有危害性。目前为止，我国乃至世界的许多地方都在遭受酸雨危害，酸雨现如今已经成为了公认的全球性危害。氮氧化物：氮氧化物包括很多种化合物，其中最臭名昭著就是NO及NO2，很多高温燃烧炉都是以矿物为燃料，也就产生了大量的氮氧化物。据最新统计，现如今每年排向大气层的氮氧化物高达几千万吨。氮氧化物对人类的生活造成了无可估计的影响，其中NO会伤害我们的呼吸系统。NO2属于助燃剂而且有毒性，是易燃易爆物，所以说NO2的危害与NO相比只多不少。除此之外，NO2还会导致植物落叶甚至于枯萎，毁坏织物，形成硝酸酸雨危害环境。CO和CO2：CO作为一种气体它既没有颜色又没有味道很难察觉，一般情况下，CO对于植物的危害没有对人类的危害大，因为CO能够与生物体的血红蛋白相结合，发生化学反应，CO与O2相比，CO与血红蛋白的结合能力更强，甚至可以说非常强，轻者可能中毒并伴随头痛恶心，严重者可能造成缺氧、昏迷甚至于当场死亡。CO主要来源于燃料在燃烧过程中的不完全燃烧，目前为止，CO是我们排放到大气层中排放量最多的污染物。今年来，有研究指出那些天然生成的CO也值得重视。随着科学技术的发展，燃烧装置及燃烧技术得到进一步改善，因此来源于固定燃烧装置的CO排放量日益减少，据数据统计，现如今现代发达国家的空气中百分之八十的一氧化碳来自于汽车尾气。CO2由于自身的性质决定了它对于人体并没有危害甚至对环境的危害也很小，但是在最近的一个世纪，经济、能源以及交通进入了发展的高峰期，随之而来的是CO2的排放量也日益增多，大自然内CO2的平衡逐渐被打破，这也就导致CO2的浓度增加迅速。同时，作为一种温室气体，CO2的含量不断增加会加速全球变暖的进程，对人类生存环境造成影响。锅炉节能环保措施锅炉炉渣的含碳量常常作为检验锅炉节能水平高低的依据，在锅炉工作的过程中，如果使用含水量搞得燃料就会导致锅炉炉渣含碳量很高，因为含水量高的燃料在燃烧的过程中经常会燃烧不完全，从而导致有很大一部分残余，这也就导致了供热锅炉炉渣里含碳量很高，在这种情况下，假如要想达到目标的温度，就要比正常情况多使用更多的燃料，会造成很大的浪费，严重违反节能环保的政策要求。工业锅炉在我们的生活中必不可少，我们在未来很长一段时间都需要它，我们就要认真考虑关于锅炉的改进问题，将重点放在锅炉的节能减排问题上，在已有的系统下，不断优化改革，以达到减少能源损耗的目的，提升资源的利用率、降低废气废料的排放率，使工业锅炉系统有更好的发展。1.严格监控锅炉的运行状态工业锅炉一般来说使用寿命是五年，但是一些企业的锅炉设备的使用时间已经远远超出这个数字，所以存在严重的老化问题，比如烟道炉体之间的相互脱离、炉墙生成裂纹、炉门无法完全关闭等，这也直接导致了工业锅炉工作时的燃烧负压水平。可以通过严格监控锅炉的工作状态，时刻记录锅炉运行是否正常，以避免锅炉不正常运行下造成的损失，整理好有关供热锅炉的所有工作参数并记录下里，以此来检验供热锅炉在运行过程中是否是节能且正常的在工作。2.设法让锅炉排烟温度减小锅炉的排烟温度常常被作为判定一个锅炉设计情况及工作效率是否达标的重要依据，在锅炉工作时，如果操作人员操作失误引发排气量增加或者排烟温度增加，则会直接影响锅炉热效率。在运行过程中可以通过防止受热面结渣或者受热面积灰的方式来降低排烟的热损失，因为锅炉在工作时，结渣以及积灰都会导致传递到工质的热量减少从而提高锅炉内部的烟温，排烟温度也受到影响升高。在运行过程中，可以通过调整炉排速度以及煤层厚度的方式，或者调整风速以及风率，以此来达到防止受热面结灰结渣的效果，同时在锅炉运行时要对受热面定期的清理。3.优化燃烧可以广泛利用新兴技术，利用这些技术减少不完全燃烧，提升锅炉的热效率。在实际布置中，可以利用炉排锅炉燃烧或者链条炉排锅炉燃烧，这两种常见的锅炉燃烧技术能最大限度的满足生产的要求，但是它们还存在一些问题，比如燃料的燃烧率低、污染的排放量大等问题，如果想要解决这些问题，还需要我们尽可能的采纳更清洁更环保的燃烧技术，比如循环硫化、水煤浆燃烧等。加强锅炉排水及水质管理在锅炉工作完毕，关于如何处理锅炉的排水同样值得引起思考，然而在我国有一套合适的流程来处理这个问题的锅炉企业寥寥无几，有相当一部分企业只考虑自身的成本，过度关注于自身的利益，选择性的忽略了对于人们所生存必需环境的不好影响。因此，有关部门要强化对于锅炉排水问题的把控工作，严格的检测排水质量，假如存在质量不合乎要求的情况，要制定一系列流程截污，避免由于排水而引发对于我们家园的污染。同时，水质是否达到要求也直接影响着锅炉的能源利用损耗问题，目前，很多锅炉企业领导层缺乏这种意识，忽略了锅炉水质的必要性，在水处理设备的布置上仅仅是简陋布置，更有甚者根本没有布置或者即使布置了后期也缺乏维护，远远不能达到要求。从管理及技术两方面入手在管理层面上，我们可以在企业管理条例上增加一些关于节能的相关制度来约束对于能源浪费的问题我们也可以对于相关环节进行实时监控随时掌握各个环节的节能减排，确保每一个环节都做到合理利用资源且不浪费。除了对于企业的科学管理，同时我们也要对企业的操作人员严格把关，操作人员对于专业知识必须有足够的了解，熟练掌握并灵活应用，在正式开始工作之前，必须经过严格的培训，在符合标准后再能正式入职开始作业，在考查工作能力的同时也要注重工作人员的整体素质，我相信只要科学管理并监管严格能源就能充分发挥作用不浪费，这就达到了我们节能环保的目的。在技术层面上，我们必须与时俱进，对现有工艺进行科学评估，适时引进新的工艺流程，多多开发并使用相对环保的能源，并且提高工作人员的作业水平，及时更新并完善设备的功能，对燃烧设备进行相关研究，从而达到节能减排的最佳效果。锅炉结构及设计简介锅炉是内部有各种各样的设备，通俗来讲可以分为锅炉本体及辅助设备。考虑到锅炉的大部分结构部件在工作时会长期承受高温高压，所以必须有足够的材料强度来保证锅炉的正常运行，因此设计所采用的材料需要经得住恶劣条件的考验。同时，为了适应不同种类的煤种的燃烧过程，锅炉的结构比如煤斗、煤闸门、链条炉排、风室及炉拱必须要有可靠的传热性能。同时还要确保不一样的燃料能够被燃尽，将燃烧过程释放出的热量尽可能的减少损失以供锅炉使用。关于锅炉的炉墙，为了起到稳定的作用，并且强度达标且绝热性能好，选择金属框架以及砖来构成炉墙，这在一定程度上也能保证密封和保温的性能足够。2.1锅炉特性通过参照着任务书，得出如下结论：1、根据已有经验，采用51的碳素无缝钢管作为水管，管束弯头半径是200mm。2、在本次设计中，考虑到链条炉供有前拱和后拱两部分，而前后拱相互配合决定了能否有效的改善燃煤的着火条件，并关系着燃料是否有着较好的着火速度以及燃尽速度，故分别设计，其中前拱倾角设计为45°，前拱遮盖率设计为0.1。后拱倾角设计为18°，后拱遮盖率设计为0.3。3、在本次设计中，将冷空气的温度设定为30℃，热空气温度设定为80℃。4、考虑到燃烧状况，为了更好的调节以及性能的改善，本次设计采用了双侧进风，其中分段送风作为次设计。同时，布置二次风以得到更好的效率，将其设置在后拱尖端处。锅炉规范见表2-1。燃料特性见表2-2。表2-2燃料特性管子特性见表2-3。表2-3管子特性锅炉主要的经济技术指标见表2-4。表2-4主要经济技术指标锅炉的基本尺寸见表2-5。表2-5锅炉基本尺寸2.2方案论证本小节阐述了在锅炉的设计过程中，锅炉内部各部分设计思路以及使用的材料等。（1）布置锅炉的本体在锅炉本体的布置中，要考虑炉膛和炉膛内部的对流烟道、辐射受热面，还要考虑各对流受热面相互之间的关系及位置。并根据燃料的特性、锅炉参数等来确定锅炉本体的布置。在这次任务设计中，我的任务是设计SZL10-1.25-AⅡ型号的锅炉，这是一个低压的小型的工业锅炉，在总体的布置上我采取∏形布置，分别在上升烟道、水平烟道布置水冷壁以及过热器，将铸铁式省煤器和管式空气预热器布置在下行烟道。在这种布置的前提下可以将送引风机布置在地上，这样也更便于实际操作。（2）炉膛的设计过程在炉膛的设计过程中，我先确定了合适的炉排面积热负荷以及炉膛容积热负荷，并根据已知参数计算得出炉排面积，然后根据上述内容确定炉排的参数包括长度及宽度，求出炉膛的截面积。在所有计算过程完成后我根据燃料及锅炉基本参数特性以及炉膛容积热负荷确定出了炉膛的容积。过热器的设计过程在把汽包汽水分离，将饱和水蒸汽加热最后变成热蒸汽的过程中，压力在整个过程里是始终不变的，所以为了降低烟气的温度在炉膛的出口处布置了过热器。（4）锅炉管束的设计过程在本次设计中，我设计的锅炉是双锅筒的蒸汽锅炉，所以管束应该在两个锅筒中间并且与上下两个锅筒分别相连接。锅炉管束的布置形式是按照顺列进行布置，将整个尺寸减小，并有良好的传热效果，减小管子磨损有效的提高了效率。（5）省煤器的设计过程省煤器的作用至关重要，它是很重要的受热面，因此在本次设计中选择了主要有两种结构构成的铸铁式省煤器，这两种结构分别是主贴链接弯头以及铸铁外助管。因为本次涉及的工作压力比较低因此和这种生每期比较吻合。考虑到铸铁省煤器在结构上因为有较多连接弯头容易造成泄露问题，所以在安全性上存在短缺。但选择这种省煤器也有很多优点，例如它的结构简单、抗腐蚀性好。（6）空气预热器的设计过程在本次设计过程中采用了被广泛应用在锅炉内的钢管式空气预热器，钢管式空气预热器主要有两种结构组成：钢管、钢管板。管子外径确定为40,mm，并应用了错列的排列形式。（7）安全阀的设计本次设计过程中考虑到锅炉的蒸发量为10t/h，它的额定工作压力是1.25Mpa，因此根据要求，安装了两个锅炉安全阀。在此基础上安装了高低水位报警、低水位连锁的保护设备。锅炉平台以及扶梯考虑到工作人员需要一个安全保障装置来确保人员在检修的时候能够到达指定地点，因此设计了扶梯以及平台，并在扶梯平台的周围设计了防护栏来保证维修人员的人身安全。（9）炉墙的种类、构成和尺寸根据本次设计的锅炉蒸发量选定了重型炉墙，这种炉墙主要有两部分组成：红砖、耐火砖。考虑到耐火砖的耐高温的特性因此将其布置在内层，考虑到红砖的良好绝热特性因此将其应用在外墙。因为炉墙在施工的时候要被直接建在锅炉地基上，又考虑到炉墙的重量，因此炉墙不能设计过高以此来保证安全性。2.3本章小结本章集中展示了我所设计锅炉的参数以及锅炉特性，陈列了锅炉各部分结构的选取及选取原则，锅炉各部分结构的选取皆是参考文献在文献给定的范围内选取，以此确保锅炉可以安全稳定的运行。热力计算锅炉各部分结构的热力计算是为了保证锅炉各部分受热面能够协调燃烧产物和公质参数。通过参考文献可以得知在部分受热面中由辐射和对流传热起主导作用。在计算过程中，要根据受热面不同的特点来进行各自的计算。3.1锅炉规范、辅助计算及热平衡计算3.1.1锅炉参数蒸汽压力：P=1.25MPa蒸汽温度：ts.s=194℃给水温度：tf.w=80℃冷空气温度：tl.a=30℃锅炉排污率：ρb.w=5%蒸汽湿度：ω=3%3.1.2辅助计算3.1.2.1空气平衡烟道中各受热面的漏风系数见表3-1。表3-1烟道中各受热面的漏风系数3.1.2.2燃烧产物的容积及焓值计算（1）理论空气量、烟气理论容积计算见表3-2。表3-2理论空气量、烟气理论容积计算（2）各受热面烟道中烟气特性计算见表3-3。表3-3各受热面烟道中烟气特性计算续表3-3（3）不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表见表3-4。表3-4烟气焓温表续表3-4锅炉热平衡及燃料消耗量计算见表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196902冷空气温度tl.a℃给定303理论冷空气焓I0l.akJ/kg194.64排烟温度θex℃给定1805排烟焓IexkJ/kg根据θex及а=1.9查焓温表2417.576固体不完全燃烧损失q4%查参考文献[16]表B4107气体不完全燃烧损失q3%查参考文献[16]表B40.58排烟损失q2%9.499散热损失q5%查参考文献[16]表4-11.5续表3-53.2炉膛设计图3-1炉膛结构图3.2.1炉膛结构设计计算炉膛与炉排参数见表3-6。表3-6炉膛与炉排参数续表3-6炉膛结构标高计算见表3-7。表3-7炉膛结构标高计算炉膛周界面积计算见表3-8。表3-8炉膛周界面积计算续表3-8（4）辐射受热面积计算见表3-9。表3-9辐射受热面积计算续表3-9续表3-93.2.2炉膛传热计算炉膛传热计算见表3-10。表3-10炉膛传热计算续表3-10续表3-103.3过热器计算3.3.1过热器结构计算过热器结构计算见表3-11。表3-11过热器结构计算续表3-113.3.2过热器热力计算过热器热力计算见表3-12。表3-12过热器热力计算续表3-12续表3-12序号名称符号单位计算公式或来源数值序号31横向冲刷顺利管束修正系数Ca—查参考文献[16]查图C131对流放热系数αt88.37烟气侧对流放热系数α1101.4732热有效系数Ψ—取用0.6833横向冲刷传热系数Kt53.8934纵向冲刷顺利管束烟气流速ωm/s8.56条件对流放热系数α0查参考文献[16]查图C1522.31修正系数Cl—查参考文献[16]查图C152.02修正系数Ct—查参考文献[16]查图C150.83对流放热系数αt37.4烟气侧对流放热系数α150.50435纵向冲刷传热系数Kl26.336平均传热系数Kav—40.8237最大温压Δtmax℃523.5738最小温压Δtmin℃502.239平均温压Δtav”℃512.8940无因次计算参数P—0.29R—0.6841温差修正系数Ψt—查参考文献[16]查图C220.998续表3-123.4锅炉管束计算3.4.1锅炉管束结构计算AD管段长度计算见表3-13。表3-13AD管段长度计算（2）对流管束结构特性计算见表3-14。表3-14对流管束结构特性计算续表3-14管子长度见表3-15表3-15管子的长度3.4.2锅炉管束热力计算锅炉管束热力计算见表3-16。表3-16锅炉管束热力计算续表3-163.5省煤器计算3.5.1省煤器结构计算省煤器结构设计见表3-17。表3-17省煤器结构设计续表3-173.5.2省煤器热力计算省煤器热力计算见表3-18。表3-18省煤器热力计算符号名称符号单位计算公式或来源数值1进口烟温θ′℃等于对流管束出口烟温663.02进口烟焓I′kJ/kg查对流管束热力计算表6783.23出口烟温θ"℃先假设，后校核3574出口烟焓I"kJ/kgаec″=1.8，查焓温表3483.6775烟气放热量Qh.bkJ/kg824.3526进口水温t′℃给水热力除氧807进口水焓i′kJ/kg查参考文献[16]表B14按p=1.8MPa,t′=80℃335.438出口水焓i"kJ/kg464.539出口水温t"℃查参考文献[16]表B14按p=1.8MPa107.5312工质流速ωm/s1.32213平均烟温θav℃51014烟气流速ωgm/s15.2715条件传热系数K0查参考文献[16]图C1928.516修正系数C0查参考文献[16]图C190.98317传热系数K28.0118最大温差△tmax℃555.4719最小温差△tmin℃27720平均温压△t℃113.0421传热量Qh.tkJ/kg813.5322计算误差△Q%1.31校核：误差为1.31%<2%，设计合格，无需重算。3.6空气预热器计算3.6.1空气预热器结构计算空气预热器结构计算见表3-19。表3-19空气预热器结构计算序号项目符号计算或数据来源数值单位1管外径d按结构设计0.05m2管内径dn按结构设计0.047m3管长l按结构设计2.7m4横向节距S1按结构设计0.065m5纵向节距S2按结构设计0.056m6横向排数Z1按结构设计14排7纵向排数Z2按结构设计46排8管根数n644根9受热面面积H264.801m210烟气流通截面积fg1.116m211空气流通截面积fa1.282m212横向相对节距σ11.3—13纵向相对节距σ21.2—3.6.2空气预热器热力计算空气预热器热力计算见表3-20。表3-20空气预热器热力计算序号名称符号单位计算公式或来源数值1进口烟温θ′a.h℃等于省煤器出口烟温3572进口烟焓I′a.hkJ/kg查省煤器热力计算表3683.573出口烟温θ"a.h℃先假设，后校核2674出口烟焓I"a.hkJ/kgα=1.9，查焓温表2623.52续表3-205空气预热器平均空气量与理论空气量之比β—1.326热空气出口焓I"a.hkJ/kg1352.647热空气出口温度t"a.h℃查焓温表97.2358烟气放热量Qh.bkJ/kg1242.329平均烟温℃31210烟气流速ωgm/s17.25311水蒸气容积份额rH20—查烟气特性表0.06512三原子气体容积份额rtri—查烟气特性表0.17213烟气纵向冲刷放热系数α0W/(m2·℃)查参考文献[16]图C156514修正系数Cl—查参考文献[16]图C151Ct—查参考文献[16]图C151.0215烟气侧对流放热系数α1W/(m2·℃)62.316平均空气温度tav℃64.2517空气流速ωam/s6.30218空气横向冲刷错列管束放热系数αoW/(m2·℃)查参考文献[16]图C1458.019修正系数Cz—查参考文献[16]图C141Cs—查参考文献[16]图C141.02Ct—查参考文献[16]图C141.320空气侧对流放热系数α2W/(m2·℃)75.6221热有效系数Ψ—查参考文献[16]表8-10.7722传热系数KW/(m2·℃)26.3223最大温差Δtmax℃155.324最小温差Δtmin℃179.6525平均温压Δt′av℃167.475续表3-2026计算参数P—）0.382R—0.74327系数ψt—查线算图C220.96328平均温压Δtav℃1556.54229传热量Qh.tkJ/kg1237.2330计算误差ΔQ%0.409校核：假定的排烟温度为180℃，与实际值相差4℃；假定的热空气温度为80℃，与实际值相差15.9℃，校核误差0.409%<2%，设计合格，无需重算3.7热力计算汇总热力计算汇总见表3-21。表3-21热力计算汇总序号名称符号单位炉膛过热器对流管束省煤器空气预热器1进口烟温θ′℃—1199.1710006633572出口烟温θ"℃125010006633572673工质进口温度t′℃107.53220.8220.880304工质出口温度t"℃220.8392.53220.8107.5397.2355受热面面积Hm232.4642.59275.7194.40264.8016烟气放热量Qh.bkJ/kg6319.412329.455984.3824.351242.327热力计算误差校核ΔQkJ/kg81.568比值—%0.453校核：计算的误差为0.453%<0.5%，设计合格，无需重算3.8本章小结在炉内燃烧的强化过程中，一般采用以下方法，有加高炉膛的高度、二次风的布置等。确认在锅炉中，每一个部分的基本结构尺寸以及布置的方法，以此来确定炉膛的出口烟温以及炉膛的排烟温度等规格是否符合本次设计所允许的误差范围，并在此基础上计算。第4章强度计算在锅炉的内部，受压原件必须具备一定的韧性以承受压力以及高温环境下所带来的影响。因此，我们需要保证在锅炉中的受压原件能够在这种恶劣的环境条件下具备足够的强度，假如在锅炉内部的受压元件不能在运行的过程中抵抗住恶劣条件的影响，会产生不可预料的后果，所以我们要进行锅炉受压元件的强度校核计算以此保证在运行过程中的安全。4.1锅筒强度计算4.1.1上锅筒强度计算上锅筒强度计算见表4-1。表4-1上锅筒强度计算序号名称符号单位计算公式及来源数值1锅筒内径Dnmm设计数据11502锅筒壁厚smm设计数据163额定压力PeMPa设计数据1.54上锅筒至锅炉出口压降△PzMPa―05液柱静压力△PszMPa上锅筒为006锅筒工作压力PgMPa1.57安全阀低位开启压力△PaMPa0.068计算压力PMPa1.569材料——选用20g10锅筒计算壁温tbj℃取用25011基本许用应力[σ]jMPaGB/T9222-2008表112512修正系数η—GB/T9222-2008表30.9513许用应力[σ]MPa116.3514互不影响孔距t0mm365.24A区纵向节距tmm设计数据115横向节距t′mm82.53续表4-1续表4-14.1.2上锅筒有孔封头的强度上锅筒有孔封头的强度见表4-2。表4-2上锅筒有孔封头的强度序号名称符号单位计算公式及来源数值1材料——选用20g2内径Dnmm设计数据12003壁厚smm设计数据164计算压力PMPa查上锅筒强度计算表1.6645计算壁温tbj℃取用2506基本许用应力[б]jMPaGB/T9222-2008表11257修正系数η—GB/T9222-2008表318许用应力[б]MPa1259人孔最大直径dmm设计数据40010减弱系数ψ—0.6711封头内高hnmm30012形状系数Y—113理论计算壁厚Slmm12.1014附加壁厚Cmm2.2115最小许用壁厚Sminmm14.3116取用壁厚SmmS1617封头有效壁厚Symm13.7918实际减弱系数ψs—0.58续表4-2序号名称符号单位计算公式及来源数值19系数β—1.0220屈服极限бsMPaGB/T9222-2008表121521允许最高水压实验压力PswMPa2.5122水压实验压力PsMPa2.0823封头几何尺寸校核hn/Dn—0.25Sy/Dn—0.01d/Dn—0.33结论：封头几何尺寸校核合格4.1.3下锅筒强度计算下锅筒强度计算见表4-3。表4-3下锅筒强度计算续表4-34.1.4下锅筒封头强度计算下锅筒封头强度计算见表4-4。表4-4下锅筒封头强度计算序号名称符号单位计算公式及来源数值1材料——选用20g2内径Dnmm设计数据10003壁厚smm设计数据184计算压力PMPa1.7085计算壁温tbj℃取用2506基本许用应力[б]jMPaGB/T9222-2008表11257修正系数η—GB/T9222-2008表318许用应力[б]MPa1259人孔最大直径dmm设计数据42010减弱系数ψ—0.5811封头内高hnmm25012形状系数Y—113理论计算壁厚Slmm11.9214附加壁厚Cmm2.19215最小许用壁厚Sminmm14.11216取用壁厚SmmS1817封头有效壁厚Symm15.80818实际减弱系数ψs—0.43519系数β—1.03220屈服极限бsMPaGB/T9222-2008表121521允许最高水压实验压力PswMPa2.54122实际水压实验压力PsMPa2.13523封头几何尺寸校核hn/Dn—0.25Sy/Dn—0.016d/Dn—0.42结论：封头几何尺寸校核合格4.2集箱强度计算4.2.1前后集箱强度计算前后集箱强度计算见表4-5。表4-5前后集箱强度计算序号名称符号单位计算公式及来源数值1集箱外径Dwmm设计数据2192壁厚Smm设计选取63额定压力PeMPa设计数据1.64液柱静压ΔPszMPa0.0695集箱工作压力PgMPa1.6696安全阀低位开启压力ΔPaMPa0.0647计算压力PMPa1.7338材料——选用20g9集箱壁温tbj℃GB/T9222-2008表5(tbj=tj+110)30310基本许用应力[б]jMPaGB/T9222-2008表111211修正系数η—GB/T9222-2008表30.912许用应力[б]MPa100.813纵向节距tmm设计数据13014孔径dmm设计数据5415纵向减弱系数ψ—0.584616最小减弱系数ψmin—{ψ}0.584617理论计算壁厚S1mm3.2718系数A—GB9222-88表100.1819附加壁厚Cmm1.0920最小许用壁厚Sminmm4.3621取用壁厚Smm622有效壁厚Symm4.9123实际减弱系数ψs—0.3924最大允许开孔直径[d]mm70.5225系数β—1.04续表4-5序号名称符号单位计算公式及来源数值26屈服极限бsMPaGB/T9222-2008表121527允许最高水压实验压力PswMPa3.1428水压实验压力PsMPa2.17结论：ψs<ψmin，β<1.5，S>Smin，d<[d],强度合格4.2.2侧集箱强度计算侧集箱强度计算见表4-6。表4-6侧集箱强度计算序号名称符号单位计算公式及来源数值1集箱外径Dwmm设计数据2192壁厚Smm设计选取63额定压力PeMPa设计数据1.64液柱静压ΔPszMPa0.0695集箱工作压力PgMPa1.6696安全阀低位开启压力ΔPaMPa0.0647计算压力PMPa1.7338材料——选用20g9集箱壁温tbj℃GB/T9222-2008表5(tbj=tj+110)30310基本许用应力[б]jMPaGB/T9222-2008表111211修正系数η—GB/T9222-2008表30.912许用应力[б]MPa100.813纵向节距tmm设计数据13014孔径dmm设计数据5415纵向减弱系数ψ—0.5816最小减弱系数ψmin—ψ0.5817理论计算壁厚S1mm3.2718系数A—GB9222-88表100.18续表4-6序号名称符号单位计算公式及来源数值19附加壁厚Cmm1.0920最小许用壁厚Sminmm4.3621取用壁厚Smm622有效壁厚Symm4.9123实际减弱系数ψs—0.3924最大允许开孔直径[d]mm70.5225系数β—1.0426屈服极限бsMPaGB/T9222-2008表121527允许最高水压实验压力PswMPa3.1428水压实验压力PsMPa2.17结论：ψs<ψmin，β<1.5，S>Smin，d<[d],强度合格4.3安全阀排放能力计算安全阀排放能力计算见表4-7。表4-7安全阀排放能力计算序号名称符号单位计算公式及来源数值1额定输出热量Dkg/h设计给定150002额定压力PeMPa设计数据1.63安全阀最大开启压力PMPa1.6964安全阀数量n—设计选取25排气系数C—选取0.246蒸汽比容修正系数K—17安全阀直径djmm47.948取用直径Dejmm—509安全阀公称直径dmm选取通径50mm管子5010安全阀提升高度hmm12.511安全阀排气面积Amm2392512安全阀实际排气能力Ekg/h16315.44结论：E=16315.44>15000,所以强度合格4.4本章小结在锅炉内部工作环境，由于恶劣的环境，部件要有足够的能力强度来抵抗来自恶劣环境的影响，在本章内容中，我计算了锅炉内部的受压元件的强度校核，在计算过程中，可以通过计算的数据得出结论受压元件符合设计所允许的误差范围，强度合格。这样既避免了由于强度原因引发安全问题的事件发生，又防止过度增加壁厚产生浪费资源的情况。

第5章烟风阻力计算经过前几章热力计算的内容，已经确定了锅炉内部的受热面结构和锅炉内部部件的烟气流量以及空气流量，所以在本章，我通过流动阻力的计算来再次验证我所设计的内容是否符合误差，在此基础上，选取所需要的装置比如送风机以及引风机。5.1烟道阻力计算1、炉膛真空度通过根炉膛出口负压取值范围为20-30Pa(有送风机时)，对炉膛真空度取值为Pa。5.1.1过热器烟气阻力计算过热器烟气阻力计算见表5-1。表5-1过热器烟气阻力计算续表5-15.1.2锅炉管束侧烟气阻力计算锅炉管束侧烟气阻力计算见表5-2。表5-2锅炉管束侧烟气阻力计算续表5-25.1.3省煤器烟道阻力计算（1）省煤器前的烟道阻力计算见表5-3。表5-3省煤器前的烟道阻力计算续表5-3（2）省煤器烟道阻力计算见表5-4。表5-4省煤器烟道阻力计算续表5-45.1.4空气预热器烟道阻力计算（1）空气预热器前烟道门的阻力关于空气预热器前烟道门阻力可以假定为ΔPym=15Pa（2）空气预热器烟气侧流阻计算空气预热器烟气侧流阻计算见表5-5。表5-5空气预热器烟气侧流阻计算续表5-5（3）假设空气预热器至烟囱之间的连续阻力为Py=200Pa。5.1.5除尘器阻力在本次的设计过程中，设计的锅炉额定蒸发量为10t/h，因此要布置除尘器，在一般的情况下，可以选取旋风除尘器，流经此类除尘器的阻力在假设烟气的情况下为ΔPcc=800Pa。5.1.6烟囱阻力计算烟囱阻力计算见表5-6。表5-6烟囱阻力计算续表5-6序号名称符号单位依据数值7实际烟气平均密度ρy—0.80压力修正略去8内壁平均斜度i—查参考文献[16]91版0.029烟囱出口阻力系数ξ—查参考文献[16]2.8.21.110烟囱摩擦阻力Δpf—18.1111烟囱局部阻力Δpξ—99.6012烟囱总阻力Δpsta—117.715.1.7烟道自生通风力的计算自生通风力的计算见表5-7。表5-7自生通风力计算5.1.8锅炉烟道系统总压降锅炉系统总压降的计算见表5-8。表5-8锅炉系统总压降的计算序号名称符号单位计算公式及来源数值1燃料折算灰分Ayzs%1.662判别式ufhAyzs%烟气含灰量不必修正0.563当地平均大气压bPa查参考文献[16]91版1013254受热面平均过量空气系数αav1.565烟气平均容积VavNm3/kg9.636标准状态下烟气密度ρogkg/Nm³1.317修正前本体总阻力ΣPg.1Pa870.418尾部受热面之后总阻力Σpg.2Pa1117.719烟气容积Vg.av9.5610烟气中灰的浓度μkg/kg0.003711烟道系统流动总阻力ΔpgPa2031.4712炉膛负压ΔpfurPa平衡通风2513烟道总的自生通风力psvPa由表5-6142.1314烟道总压降ΔPtPa2198.605.1.9引风机的选取计算引风机的选取计算见表5-9。表5-9引风机选取计算续表5-95.2风道阻力计算5.2.1空气预热器阻力参照通用的设计案例来确定进口冷风道阻力，可以设计进口冷风道阻力为Pa（1）横向冲刷错列管束阻力的计算见表5-10。表5-10横向冲刷错列管束阻力的计算续表5-10（2）空气预热器进口局部阻力和连续风道局部阻力计算见表5-11。表5-11空气预热器进口局部阻力和连续风道局部阻力计算续表5-115.2.2热风道的阻力热风道的阻力计算见表5-12。表5-12热风道阻力计算续表5-12为了克服炉排和其燃料层的阻力，在炉排下，必须具备一定的风压取为Pa关于风道系统的总流动阻力以及水泥热风道阻力，它们两个的确定方法和钢板热风道阻力一致，可以暂时设定为Pa。Δpl=ΣΔp=Δpl+Δpc+Δpa.h+Δprf+Δpsn+Δplp=200+259.62+145.06+36.71+50+800=1491.38Pa5.2.3风道（包括炉膛）的自生通风力风道（包括炉膛）的自生通风力的计算见表5-13。表5-13风道（包括炉膛）自生通风力计算锅炉风道系统总压降Δp=Δpl-pkzs-Δpofur=1339.17Pa。表5-14送风机选取计算5.3本章小结在本章内容中，我进行了关于锅炉烟道系统以及风道系统的阻力计算，并根据计算的数据选定了两个装置分别是送风机和引风机在关于烟道系统的阻力计算的过程中，我先计算了锅炉内部各部分的阻力包括炉膛、过热器、省煤器烟道、锅炉管束等，锅炉系统烟道总压降与这些阻力息息相关，在最后的过程中进行了引风机的选择在关于风道系统的阻力计算过程中，