《3吨燃油锅炉的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3吨燃油锅炉的设计（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 1 页页 共共 41 页页 3T燃油锅炉的设计燃油锅炉的设计 毕业设计说明书 目 毕业设计说明书 目 录录 1 绪论 2 1 1 我国能源的形势与问题 2 1 2 燃油燃气锅炉发展简史 2 1 3 燃油燃气锅炉发展方向 4 2 燃油燃气锅炉结构及其工作流程 6 2 1 燃油燃气锅炉整体结构 6 2 2 燃油燃气锅炉工作流程 7 3 设计的初步数据 9 3 1 设计计算对象 9 3 2 燃料特性表 9 3 3 理论空气量及燃烧产物 9 3 4 补充烟气温焓表 10 4 3 吨燃油锅炉设计的热力计算 11 4 1 锅炉热平衡计算 11 4 2 炉胆传热计算 16 4 3 对流受热面计算 23
2、 5 锅炉烟风阻力 37 6 受压元件强度 38 6 1 受压元件强度分析 38 6 2 锅炉受压元件强度计算 39 结论 41 参考资料 43 致谢 44 附录 45 第第 2 页页 共共 41 页页 1 1 绪论绪论 1 1 我国能源的形势与问题我国能源的形势与问题 能源是人类社会和经济发展的基本条件之一 我国过去基本上依赖单一能源维持国 民经济增长 能源的消费结构长期以来一直跟不上我国国民经济的发展和人民生活水平 的提高 我国能源生产和消费的主要特点是以煤为主 八五 起见 一次能源生产的年 平均增长率为 4 37 能源的消费结构是 原煤占 75 3 油占 17 5 天然气占 1 9 水电
3、占 5 3 这种以煤为主的能源结构带来的问题是防止污染的费用日益增加 其次 对铁路运输也造成了压力 据预测 到 2020 年我国能源需求量将至少增加 108t 标准煤 因此 如何减少煤炭资源的消耗及不断开发可再生能源已经成为我国解决能源 矛盾的主要方向 但是由于可再生能源 如太阳能 风能 生物能 地热能等本身条件的限 制 至少在 21 世纪前半叶 我国能源消费结构将不会作出很大改变 同时 随着经济和 科学技术的发展 特别是人类对生活质量和生存环境要求的日益增加 油 天然气作为优 质 洁净的燃料和原料 越来越引起人们的重视 因此 加快油和天然气的开发利用是缓 解我国能源供需矛盾和优化能源结构的一
4、项重要措施 1 2 燃油燃气锅炉发展简史燃油燃气锅炉发展简史 锅炉的产生是人们对液体进行加热的认识基础上发展起来的 采用燃烧的方式对液 体的加热大体上可分为直接加热和间接加热 所谓间接加热 就是高温火焰或者烟气与 加热的物料不直接接触或者用固定导热体隔开 锅炉就是采用间接加热原理加热介质的 対圆筒中的水进行直接火焰加热 即把锅筒直接放置在燃烧设备上方加热 就是间接加 热的一种 这种简单的加热方式热效率较低 为 45 55 一般只能用作厨房燃具 以后在此基础上形成了火管式锅炉和水管式锅炉 所谓直接加热 就是高温火焰或者烟 气与被加热的物料直接接触 这种加热方式一般有三类 一类是用短火焰或者高温烟
5、气 直接烘烤固体 对固体进行局部性快速加热 如热处理炉加热 二类是高温烟气和被加 热的液体介质进行混合 将低温的气体物质加热成高温介质 如直燃式的暖风机 三类 是高温烟气和被加热的液体介质进行混合加热 如侵没燃烧加热 对于一些小型的采暖 锅炉 当燃用比较清洁的气体燃料时 也可直接将锅炉尾部的烟气和冷水相接触 将水 加热以供应热水 同时最大限度地利用锅炉尾部余热 从锅炉技术的发展史可以看出 锅炉的发展可以归纳为两个不同的方向 这两个方 第第 3 页页 共共 41 页页 向都是在对液体间接加热的基础上演变而来 了解这一锅炉的发展渊源 对我们更好地 开发新产品会有一定的指导作用 一个方向是在圆筒形锅
6、炉的基础上 在圆筒内部增加受热面积 开始是在一个大圆 筒内部增加了一个火铜 燃料在火筒燃烧 以后增加到两个火筒 再以后从两个火筒发 展到很多小直径的烟管 后来容量增大后发展为卧式的火筒 这些锅炉因为燃料燃烧后 的高温烟气在火筒和烟管中流动 所以统称为火管或者锅壳式锅炉 如下图所示 图 1 1 火管锅炉 另一个方向是在圆筒形锅炉的基础上 在圆筒外部增加水筒的数目 燃料在筒外燃 耗 和火管式锅炉的发展相类似 水管的数目不断增加 发展成为很多小直径的水管 也有一开始就采用盘旋的一次直流水管直接快速地加热工质 这些锅炉因为水在管中流 动 所以统称为水管式锅炉 图 1 2 水管锅炉 燃油燃气锅炉就其本体
7、结构而言可分为火管锅炉和水管锅炉 火管锅炉结构简单 水及蒸汽容量大 对负荷变动适应性好 对水质的要求比水管锅炉低 多用于小型企业 生产工艺和生活采暖上 水管锅炉的受热面布置方便 传热性能好 在结构上可用于大 容量和高参数的工况 但是对水质和运行水平要求较高 水火管锅炉是在火管锅炉和水 管锅炉的基础上发展起来的 具有两者的优点 对水质要求和水管锅炉相似 火管锅炉 因为容量较小 结构紧凑 一般制成快装式锅炉 容量不大的水管锅炉也可制成快装锅 炉 以便于运输和现场安装 第第 4 页页 共共 41 页页 中小型燃油燃气锅炉的发展 大体上可分为三个不同的时期 1 从燃煤过路的基础上法则而来 锅炉结构仍然
8、保留着燃煤锅炉的特点 它只是 去除了燃煤的燃烧设备 对炉膛稍加改装后 加装燃油燃气燃烧装置而成的 2 第二次世界大战后 小型燃油锅炉得到了很大发展 这些锅炉是按照燃油船用 锅炉的要求进行设计的 其结构 形式的发展均受到船用锅炉空间的限制 燃油燃气燃 烧器也没有进行标准化生产 在其它工业中的应用受到限制 3 专门按照燃油燃气的燃烧器特点进行设计的燃油燃气锅炉 随着工业化的发展 对燃油燃气锅炉的容量和参数提出了更高的要求 另外 鉴于城市大气污染日趋严重 因此国家对锅炉的排放物提出了日益严格的限制 很多国家的能源消费结构发生了很大 变化 因此 70 年代以来 发达国家中小型锅炉燃用轻质油 天然气等清
9、洁的份额日渐 增多 燃油燃气锅炉进入独立开发的发展时期 1 3 燃油燃气锅炉发展方向燃油燃气锅炉发展方向 随着我国改革开放的不断深化 全国各地经济建设的迅速发展 城市高层民用建筑 的快速崛起 国家对环保工作提出更高要求 油气资源的大力开发 燃油燃气锅炉应用 逐年上升 综观最近几年燃油燃气锅炉的改造发展 我们可以总结出未来的发展方向如 下 1 锅炉效率越来越高 燃油燃气锅炉的高效率意味着可以节约日益紧张和昂贵的 能源 2 结构越来越简单 采用简单结构构成的受热面 减少同种材料的不同使用规格 3 使用更加简易的配套辅机 给水泵 重油泵 重油加热器 鼓风机和其他一些辅机 要和锅炉本体一起装配 且要保
10、证运输的可靠性 特别是快装锅炉 应尽可能地避免采 用引风机 4 自动化程度更加高并配有多级保护系统 燃油和燃气公路不仅要保证高效率 还有使其操作简单 可靠 不仅要配有完善的全自动燃烧控制装置 更要配有多级安全保 护系统 应具有锅炉缺水 超压 超温 熄火保护 点火程序控制及声 光 电报警 5 配备燃烧器 送风机 和烟道消音系统 减低锅炉的运行噪音 6 配备其他监测装置和限制装置 保证锅炉 24 小时无监督安全运行 第第 5 页页 共共 41 页页 2 2 燃油燃气锅炉结构及其工作流程燃油燃气锅炉结构及其工作流程 2 1 燃油燃气锅炉整体结构燃油燃气锅炉整体结构 图 2 1 锅炉整体结构图 锅炉整
11、体的结构包括锅炉本体和辅助设备两大部分 锅炉中的炉膛 锅筒 燃烧器 水冷壁过热器 省煤器 空气预热器 构架和炉墙等主要部件构成生产蒸汽的核心部分 称为锅炉本体 锅炉本体中两个最主要的部件是炉膛和锅筒 炉膛又称燃烧室 是供燃料燃烧的空间 将固体燃料放在炉排上 进行火床燃烧的 炉膛称为层燃炉 又称火床炉 将液体 气体或磨成粉状的固体燃料 喷入火室燃烧的 炉膛称为室燃炉 又称火室炉 空气将煤粒托起使其呈沸腾状态燃烧 并适于燃烧劣质 燃料的炉膛称为沸腾炉 又称流化床炉 利用空气流使煤粒高速旋转 并强烈火烧的圆 筒形炉膛称为旋风炉 炉膛的横截面一般为正方形或矩形 燃料在炉膛内燃烧形成火焰和高温烟气 所以
12、 炉膛四周的炉墙由耐高温材料和保温材料构成 在炉墙的内表面上常敷设水冷壁管 它 既保护炉墙不致烧坏 又吸收火焰和高温烟气的大量辐射热 炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性 每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料 燃用 特性差别较大的燃料时锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低 锅筒是自然循环和多次强制循环锅炉中 接受省煤器来的给水 联接循环回路 并 第第 6 页页 共共 41 页页 向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器 锅筒简体由优质厚钢板制成 是锅炉中最重的部 件之一 锅筒的主要功能是储水 进行汽水分离 在运行中排除锅水中的盐水和泥渣 避免 含有高浓度盐分和杂质的锅水随蒸汽进入过热器和汽轮机中 锅筒内部装置包
13、括汽水分离和蒸汽清洗装置 给水分配管 排污和加药设备等 其 中汽水分离装置的作用是将从水冷壁来的饱和蒸汽与水分离开来 并尽量减少蒸汽中携 带的细小水滴 中 低压锅炉常用挡板和缝隙挡板作为粗分离元件 中压以上的锅炉除 广泛采用多种型式的旋风分离器进行粗分离外 还用百页窗 钢丝网或均汽板等进行进 一步分离 锅筒上还装有水位表 安全阀等监测和保护设施 2 2 燃油燃气锅炉工作流程燃油燃气锅炉工作流程 燃油燃气锅炉接通电源后 首先进行安全检查 自动检测电源是否正常 传感器是 否正常 水位是否处于安全位置 锅炉本体是否处于过热状态 通过安全检查后 燃烧 设备开始吹扫 点火 锅炉升温后 当达到设定温度的
14、80 后 控制系统启动循环水泵 使系统正常运行 锅炉停机时 首先关闭燃烧设备 再关闭循环水泵 最后整机停止工 作 燃油燃气锅炉炉体内的工作流程却是极其简单 锅炉给水先经过省煤器加热升温后流入 锅炉炉体储存 燃油或者燃气经过燃烧器雾化 燃气不需要雾化 喷入炉膛内点燃燃烧 产生的高温烟气使过冷水变成饱和蒸汽 饱和蒸汽由蒸汽出口流出输送到又需要的用户 使用 而高温烟气则依次流经第一烟管 过热器 第二烟管和空气预热器 最后排放到环境 中去 可以用下面图形完美表现出来 过冷水省煤器 炉胆 燃油燃气燃烧器 过热器 第一烟管 用户 过热器第二烟管 第第 7 页页 共共 41 页页 图图 2 2 锅炉流程图锅
15、炉流程图 3 3 设计的初步设计的初步数据数据 3 1 设计计算对象设计计算对象 锅炉额定蒸发量 D 10 t h 锅炉额定蒸汽压力 P 1 25 MPa 锅炉饱和蒸汽温度 tbq 193 35 给水温度 tgs 38 排污率 5 蒸汽带水率 W 4 冷空气温度 tlk 30 热空气温度 trk 30 设计燃料 重油 选取大庆原油常压重油 燃烧方式 室燃 锅炉形式 锅壳式燃油汽湿式三回程 3 2 燃料特性表燃料特性表 表表 3 13 1 燃料特性表燃料特性表 ar c ar H ar o ar N ar S ar A ar MkgkjQ arvnet 83 97612 23 0 568 0 2
16、0 1 0 0260 242341 3 3 理论空气量及燃烧产物理论空气量及燃烧产物 表表 3 23 2 理论空气量及燃烧产物理论空气量及燃烧产物 名称符号单位公式结果 理论空气量 0 Vm3 kg 1 866Car 5 55Har 0 7Sar 0 7Oar 100 0 21 4 1380 理论氮气容积 0 2 N V m3 kg0 79 0 008Nar 0 V 3 2693 第一烟管 空气预热 器 用户 环境 第第 8 页页 共共 41 页页 理论水蒸汽容积 0 2O H V m3 kg0 0124War 0 111Har 0 0161 0 V 0 7299 RO2容积 2 RO V m3 kg 1 866Car 0 7Sar 100 0 8686 3 4 补充烟气温焓表补充烟气温焓表 表表 3 33 3 烟气温焓表烟气温焓表 温度理论烟焓空气焓 炉膛出口1 1 烟管出口1 1 py y I k I y I I y I I 100 1598141717391739 200 323528503520182835201828 300 491643105347187753471877
