燃氣鍋爐設計.doc

XX級本科畢業(yè)設計論文第1頁共46頁目次1緒論.31.1燃氣鍋爐的特點.31.2燃氣鍋爐的現狀.51.3此次設計燃氣鍋爐的基本思路.62設計任務與燃料特性參數.72.1設計任務.72.2燃料特性.73燃料計算.84燃料燃燒計算.94.1煙道中各處過量空氣系數及各受熱面的漏風系數計算.94.2理論空氣量和理論煙氣量的計算.94.3各受熱面煙道中煙氣特性表.94.4煙氣溫焓表（見附表）.104.5鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算.105爐膛設計計算.125.1爐膛熱力計算方法.125.2爐膛尺寸計算.125.3爐膛結構特性計算.135.4爐膛熱力計算.136對流管束計算.156.1設計思想.156.2第一管束結構計算.156.3第一管束熱力計算.156.4第二管束結構計算.186.5第二管束熱力計算.187過熱器設計計算.217.1過熱器設計思想.217.2過熱器結構計算.217.3過熱器熱力計算.228省煤器設計計算.258.1省煤器設計思想.258.2省煤器的結構計算.258.3省煤器熱力計算.25XX級本科畢業(yè)設計論文第2頁共46頁9熱力計算匯總表.2810阻力計算.2910.1第一鍋束管束阻力計算.2910.2第二鍋束管束阻力計算.3010.3過熱器阻力計算.3110.4省煤器阻力計算.3211煙道阻力計算.3412送引風機選擇計算.3612.1送風機.3612.2引風機.3613所選燃燒器的基本原理.3714旋風除塵器.3814.1工作原理.3814.2旋風除塵器的特點.3814.3除塵器的選擇.3815防爆措施.3915.1氣體爆炸原因.3915.2防爆門結構設計.3916水位自動調節(jié)系統(tǒng).4016.1系統(tǒng)簡介.4016.2系統(tǒng)原理.40附表（煙氣焓溫圖）：.40結論.44致謝.45參考文獻.46XX級本科畢業(yè)設計論文第3頁共46頁1緒論燃氣鍋爐是一種以可燃氣體作為燃料的能源轉換設備，用以生產熱水或蒸汽，滿足工業(yè)生產和人民日常生活的需要。本文主要介紹了燃氣鍋爐的優(yōu)越性、存在的問題、燃氣鍋爐的發(fā)展現狀。燃氣鍋爐以氣體作為燃料，燃料輸送方便，計量準確，操控性好，燃氣鍋爐自動化控制程度高，運行管理工作量小。但是，氣體燃料存在爆炸的潛在危險，一旦燃氣泄漏，后果不堪設想。因此，對燃氣檢漏工作要求比較嚴格。國內燃氣鍋爐發(fā)展比國外慢，但是目前國內的生產廠家已能生產各種規(guī)格的燃氣鍋爐，只是國產燃燒器應用較少。鑒于目前的能源形勢，鍋爐的發(fā)展方向依然是高參數、大容量，以提高鍋爐的效率，達到節(jié)約能源的目的。燃氣鍋爐也不例外，高參數、大容量，也是其發(fā)展方向。但是，燃油燃氣資源短缺，也在一定程度上制約了燃氣鍋爐的發(fā)展。本文介紹了此次設計的基本思路，通過一個具體實例敘述了設計的全過程。鍋爐設計是一個復雜的過程，在此過程中，幾乎涉及了所學的各門專業(yè)課，用到了工程熱力學、傳熱學、燃燒學、鍋爐設計、機械設計、工程圖學等專業(yè)課的知識。通過設計，既是對所學課程的鞏固，也對設計工作有了一定的了解，知道如何去做一項工作。大體概括為：接受任務書，查閱相關資料，熟悉整體設計過程，作相關設計計算，布置整體結構，選取可以確定的標準件，工程圖繪制。這是我總結的一般設計思想。由于以前沒有從事過類似的工作，此次設計還存在相當多的問題，請指導教師多加指點。1.1燃氣鍋爐的特點1.1.1熱效率高，環(huán)境污染低:1.由于燃氣中的灰分、含硫量和含氮量均比煤中的含量低，燃燒后產生的煙氣中粉塵量極少，排放出的煙氣比較容易達到國家對燃燒設備所要求的標準。使用燃氣鍋爐可以大減輕對環(huán)境的污染。2.燃氣鍋爐的爐膛容積熱強度較高；由于煙氣污染小，對流管束不受腐蝕和結渣，傳熱效果好，燃氣燃燒產生大量三原子氣體（二氧化碳、水蒸氣等）的輻射能力較強，而且排煙溫度低，使其熱效率明顯提高。XX級本科畢業(yè)設計論文第4頁共46頁1.1.2鍋爐設備投資低:1.燃氣鍋爐可選用較高的爐膛熱負荷，從而縮小爐膛體積。因不存在受熱面污染、結渣、磨損等問題，可選用較高的煙速，減小對流受熱面的尺寸。通過合理布置對流管束，使燃氣鍋爐較同容量燃煤鍋爐結構緊湊、尺寸小、重量輕，設備投資明顯減少。2.燃氣鍋爐使用管道輸送的燃氣為燃料，無需燃料儲存設備。在供給燃燒前也無需燃料加工制備設備，使系統(tǒng)大為簡化；同時也不需要配置吹灰器、除塵器、出渣設備和燃料烘干器等附屬設備，使系統(tǒng)大為簡化。3.由于無需燃料儲存，節(jié)省運輸費用、場地及勞動力。1.1.3運行成本低:1.燃氣鍋爐的熱負荷適應性強，在系統(tǒng)內調節(jié)靈活，燃氣計量簡單準確，便于燃氣供應量的調節(jié)。2.由于附屬設備少，啟動快，又無燃料制備系統(tǒng)，可減少預備工作帶來的各種消耗，用電量低于燃煤鍋爐。3.不需要用蒸汽加熱燃料及烘干燃料，蒸汽消耗較少。4.因燃氣中的雜質較少，鍋爐不會發(fā)生高、低溫受熱面的腐蝕，鍋爐的連續(xù)運行周期長。1.1.4設備維修費用低:1.燃氣鍋爐燃燒系統(tǒng)設備簡單，因而需要維修保養(yǎng)的項目少，維修費用低。2.由于不存在結渣及高低溫受熱面腐蝕，因而不需要由此而更換受熱面的管件1。1.1.5存在的危險：天燃氣是一種易燃、易爆性氣體，它沒有顏色，雖有一定的氣味卻難以憑嗅覺及時發(fā)現。如果燃氣漏入停運的爐膛或空氣中，會引起爆炸。所以燃氣管路必須嚴格檢漏，爐膛內要有必要的聯(lián)鎖保護控制系統(tǒng)，鍋爐房要有燃氣泄漏監(jiān)測報警裝置和通風設備，采用防爆電器。鍋爐應有嚴格的啟動順序控制系統(tǒng)，燃氣鍋爐在點火之前必須仔細吹掃爐膛和煙道，排除爐內可能積存的可燃氣體。鍋爐燃燒器必須安裝熄火安全保護裝置，一但出現熄火現象，二次點火前也必須進行XX級本科畢業(yè)設計論文第5頁共46頁吹掃并按正常點火程序進行。另外，燃氣采用管道輸送，無備用燃料，一旦發(fā)生燃氣管道破裂等問題或燃氣壓力過低，便會造成停爐事故。隨著燃氣鍋爐的廣泛應用和技術設備的日益完善，事故隱患正在逐漸降低，各種安全保護手段已能保證燃氣鍋爐的運行非?？煽俊Ｈ細忮仩t與燃煤鍋爐相比具有絕對優(yōu)勢，但從國內外燃氣鍋爐的具體使用情況來看，還存在一定問題，必須加強防范。1.燃氣管路必須嚴格檢漏，爐膛內要有必要的聯(lián)鎖保護控制系統(tǒng)，鍋爐房要有燃氣泄漏監(jiān)測報警裝置和通風設備，采用防爆電器。2.鍋爐應有嚴格的啟動順序控制系統(tǒng)，燃氣鍋爐在點火之前必須仔細吹掃爐膛和煙道，排除爐內可能積存的可燃氣體。鍋爐燃燒器必須安裝熄火保護裝置，一但出現熄火現象，能及時實施保護措施。二次點火前也必須進行吹掃并按正常點火程序進行2。1.2燃氣鍋爐的現狀1.2.1國產、進口燃氣鍋爐并存：目前國內有五十多家燃氣鍋爐生產廠家，產品品種規(guī)格齊全。蒸汽鍋爐的單臺蒸發(fā)量最低為0.2t/h，最高可達65t/h；壓力有0.4MPa、0.7MPa、1.0MPa、1.25MPa、2.45MPa、3.82MPa等六種；可生產飽和蒸汽、過熱蒸汽，溫度有250攝氏度、350攝氏度、400攝氏度、450攝氏度等幾種。熱水鍋爐單臺供熱功率最低為0.3MW，最高可達21MW；壓力有常壓、0.7MPa、1.0MPa、1.25MPa；供熱溫度有80攝氏度、95攝氏度、115攝氏度、130攝氏度等。我國燃氣鍋爐的產和質量均能滿足國內鍋爐房建設的需要，但是大部分鍋爐還是配用進口的燃燒器，配用國內燃燒器的比例很小。進口燃氣鍋爐主要來自德國、美國、英國、瑞士、意大利、日本、韓國等幾個國家。與鍋爐配套的進口燃燒器有德國、美國、英國、法國、瑞典、意大利、日本、韓國等國家的幾十個品牌，其中應用最多的是德國的威索牌燃燒器3。1.2.2與燃油鍋爐相比，燃氣鍋爐使用較少：目前的燃油燃氣鍋爐中，燃油鍋爐較多，燃氣鍋爐較少。主要有兩方面的原因妨礙燃氣鍋爐的應用。一是天然氣的產量與需求量的矛盾，地區(qū)性氣源的制約成為燃氣鍋爐推廣的障礙。隨著我國“西氣東輸”工程的XX級本科畢業(yè)設計論文第6頁共46頁全面啟動以及國家能源政策向燃氣事業(yè)的傾斜，天然氣供應量將進一步提高。二是燃氣鍋爐管網的鋪設成本比較高，也制約了燃氣鍋爐的應用4。1.2.3.國產燃燒器性能有待提高：如前所述，目前國內生產的燃油燃氣鍋爐上的關鍵部件燃燒器仍主要依賴進口。進口燃燒器的自控程度高，性能穩(wěn)定。國產的燃燒器性能不夠完善，自控程度有限，用戶信賴程度低。為此，建議我國鍋爐行業(yè)的有關專家應對燃燒器進行深入細致的研究，加大對燃燒器的設計、生產技術力量，以提高鍋爐用燃燒器的國產化率5。1.3此次設計燃氣鍋爐的基本思路首先根據燃料特性對燃料發(fā)熱量進行計算,根據設計任務書給定的鍋爐容量進行燃料消耗量計算,由特定類型的鍋爐的體積熱強度，確定鍋爐的體積。選定燃燒器。其次,假設爐膛出口溫度,并根據以前經驗布置爐膛輻射受熱面,并對其進行校核計算,看其爐膛出口溫度是否滿足假定,如不滿足,則應對爐膛內的水冷壁受熱面進行修改,最終使爐膛出口溫度滿足條件。在爐膛出口溫度已定的條件下,可以對其后的對流受熱面進行設計計算。工質在對流管束內循環(huán),將飽和水加熱成飽和蒸汽,已知燃料特性和爐膛出口溫度,根據熱量平衡,煙氣的放熱量等于工質的吸熱量,通過查煙氣焓溫表可以計算出對流管束的出口煙溫。在尾部煙道中依次布置過熱器,省煤器等對流受熱面,同樣根據熱平衡進行校核計算。已知過熱器進口煙溫和過熱器中的飽和蒸汽溫度過熱蒸汽溫度,根據經驗，設計大概的結構和受熱面積,對其進行校核,看是否滿足要求。如不滿足要求,應對結構和受熱面積進行修改,使過熱器出口煙溫滿足要求。已知過熱器的出口煙溫，即已知省煤器的進出口煙溫,根據給水溫度和已知的省煤器出水溫度,根據熱平衡設計出合理的受熱面積,使其滿足要求6。鍋爐的總體結構已經確定,可以計算出鍋爐總的吸熱量,已知燃料的發(fā)熱量,可以計算出鍋爐的熱效率,用計算出的熱效率與給定的熱