火筒炉设计设计说明

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1、毕业设计 题 目 名 称 630KW火筒炉设计 院 （系） 机械工程学院 专 业 班 级 装备10702班 学 生 姓 名 张 玉 指 导 教 师 谢 丽 芳 辅 导 教 师 谢 丽 芳 时 间 82 目 录毕业论文（设计）任务书开题报告长江大学毕业设计指导教师评审意见长江大学毕业设计评阅教师评语长江大学毕业设计答辩记录及成绩评定中外文摘要1前言12选题背景33 一般规定73.173.273.373.484 燃烧计算94.1 符号说明94.2 一般规定104.3 燃料发热量114.4燃烧空气体积114.5燃烧烟气体积124.6烟气特性124.7烟气焓135 热平衡计算165.2热平衡165.3

2、输入热量165.4热损失率176火筒热力计算206.1符号说明206.2结构特性计算206.3热力计算216.4 计算步骤要点236.5 热力特性247 烟管热力计算267.1 符号说明267.2基本方程式277.3结构特性277.4 传热温差，与平均温度287.5传热系数287.6 烟气对流换热系数287.7 烟气辐射换热系数297.8 火筒式直接加热炉被加热介质的定性温度307.9 热力特性307.10计算步骤要点308流体阻力计算328.1 符号说明328.2一般规定338.3 摩擦阻力计算348.4 局部阻力计算358.5 烟风阻力计算369 锅炉受压元件强度计算379.1 材料和许用

3、应力379.2 设计压力和设计温度399.3 厚度409.4 壳体强度计算419.5 火筒及烟板计算419.6 结构44结论45参考资料47致谢48附录49 毕业论文（设计）任务书院（系） 机械工程学院 专业 过程装备与控制工程 班级 装备10702班 学生姓名 张玉 指导教师/职称 谢丽芳/讲师 1. 毕业论文（设计）题目：630kW火筒炉设计2. 毕业论文（设计）起止时间：2011年3月18日2011年6月12日3毕业论文（设计）所需资料及原始数据（指导教师选定部分）（1）热功率：630KW（2）燃料：天然气（3）工作介质：水4毕业论文（设计）应完成的主要内容（1）燃烧系统：燃料消耗量、空

4、气消耗量、空气剩余系数（2）排烟系统：排烟量、排烟温度、排烟管直径（3）加热炉热效率：排烟热损失、炉体热损失；（4）火筒换热面积、火筒直径、火筒长度；烟管换热面积、烟管直径、烟管长度、烟管根数；（5）火筒炉炉体的设计及校核；（6）绘制火筒炉装配图及主要零部件图。5毕业论文（设计）的目标及具体要求（1）学会查阅文献资料的方法（2）掌握火筒炉的工作原理及设计计算（3）会用绘图软件绘制装配图和零件图绘制（4）学会文档排版的基本知识6、完成毕业论文（设计）所需的条件及上机时数要求（1）设计手册等相关资料（2）加热炉设计规范等（3）上机200小时，用于绘图和撰写论文任务书批准日期 年 月 日 教研室（系

5、）主任（签字） 任务书下达日期 年 月 日 指导教师（签字） 完成任务日期 年 月 日 学生（签名） 开题报告一、题目来源 科研真题二、研究目的和意义锅炉是国民经济中重要的热能供应设备，在电力、机械、冶 金、化工、纺织、造纸、食品等行业以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的热能；但是同时，它也消耗着能源，其主要以煤，油，气为燃料。加热炉也是油田地面工程产生热源的关键设备，在油气田的集油，集气站和联合站等站库内加热炉对原油，井产物，生产用水和天然气加热以满足油气集输处理的工艺要求。从过去到现在我们一直坚持不懈的对它进行研究，从外形结构尺寸，立式，卧式，到从根本内部结构火筒，烟管，换热效率以及燃油

6、燃气加热原油或天然气等一系列问题，从而提高换热率；再加上改用燃料，可以解决粉尘，废水，废渣，有害气体的排放。依然用天然气，煤气，液化，石油气额环保型供热系统在城市小区供热系统中获得了广泛的应用。清洁型燃料燃烧充分，产生的有害气体少，这种环保型供热系统要求更高，成为了备受关注的研究课题近些年，能源是紧缺的，天然气，等一些气体燃料，也是有限的。所以保护环境是一方面，节省能源也是另外一个很重要的方面。因此，我们一直在不断的改进和探索。三、阅读的主要参考文献【1】赵钦新，惠世恩. 燃油燃气锅炉M. 西安交通大学出版社出版， 2000.【2】冯俊凯，沈幼庭等. 锅炉原理及计算M. 北京：科学出版社，20

7、03.【3】袁斌，羊东明等燃气发电机组的供气工艺J 油气田地面工程，2001, 20（2）：3032【4】李清方 三维内肋管在水套炉上的应用J石油规划设计，2004，15（6）：840.【5】张连明，王海等 热管式常压水套加热炉研究与应用J 油气田地面工程，2003， 15（12）：2425.【6】牛春庆，别如山等 相变换热技术在水套加热炉节能改造上的应用J.节能技术，2003，21（5）：3233【7】李清方，张国忠等 新型高效水套炉的开发研究J. 石油规划设计，2006, 17（5）：4245【8】Abdel-Rahman EM，Nayfeh AH. Dynamics and Contro

8、l of Cranes：A Review J Journal of Vibration and Control，2008，9(14)：863-908.【9】郭韵，曹伟武等 天然气加热炉的可视化实验研究J. 上海理工大学学报，2009, 319（4）:327331.【10】郭韵 天然气加热炉结构研究J. 上海理工大学学报，2009，3（3）：251254.【11】Storges RHArtificial Intelligence in Engineering DesignJAnalysis and Manufacturing, 1996，10(4)：255-274.【12】周韵玲，汪光阳等. 商

9、锦宁鲁宝钢管厂环形炉自动控制系统J. 自动化与仪器仪表， 2001(6).【13】林涛.段文泽等. 恒轧钢加热炉建模方法的比较研究J. 计算机仿真，2008(3).【14】吴小芳，李少远. 基于前馈补偿的加热炉炉温设定值优化J. 控制工程, 2005, 21(3)：116一118.【15】白锐,柴天佑. 生料浆配料过程的优化设定软件J. 控制工程，2000, 3(06)：911.【16】石勇. 基于虚拟现实的板坯连铸机仿真技术研究J. 北京：机械工业出版社, 2002. 127.【17】高志宏,刘恒娟. 辊底式退火炉的自动化改造J. 自动化仪表, 2005(4).【18】芬小波. 神经网络理论

10、的研究及其在加热炉钢坯温度预报中的应用J. 石油工程建设, 2005, 3(1)：10一l5.【19】陈庆，李少远等. 基于规则库的生产全过程优化及其在加热炉温度设定中的应用J. 控制与决策, 2004(10).【20】张凯举,邵诚. 基于温度的热轧过程集成控制方法与仿真研究J. 建筑机械, 2004(12).【21】 张凯举. 钢铁冶金加热过程建模与综合优化控制方法的研究J. 石油规划设计, 2004.【22】 陈庆一. 串联生产过程的建模及控制与优化J. 工程机械，1999，19(2)：1213.【23】王锡淮. 加热炉建模与优化控制研究J. 机械技术与管理，2003, 18(11)：15

11、18.四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向（一）火筒炉发展现状与趋势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： 国内整体技术水平相对不高，与国际先进水平还存在一定的

12、差距，主要表现在：（1）国内油田加热炉单台热负荷较小，热负荷为1250kw以下的小型加热炉约占总体的90%以上。（2）国内油田加热炉的平均运行效率在70%左右，加热炉的热效率较低，而国外可以达到85%以上。（3）国内加热炉燃烧过剩系数较高，一般在1.3以上。有的高达2.0以上。而国外可将空气燃烧过剩数控制在1.1以下。（4）国内油田加热炉的刚消耗量相对较高，火筒式见解加热了炉的单位钢耗量，一般达14t/mw左右，而国外，单位钢耗量在47t/mw。（5）国内大部分油田加热炉配备了安全保护装置，但加热炉的运行操作特别是负荷调节和燃烧控制调节主要靠手工操作。而国外。有关加热炉的安全保护和运行控制均实

13、现自动化，可实现加热炉运行，无人值守。 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。(二)研究主攻