1、 I 摘要 在 SHL10-1.25/250-A型锅炉设计中，我们通过 设计任务书给定的设计参数以及参考相关设计资料，进行 初步设计与热力计算。该设计的内容包括燃料与燃烧计算、锅炉热平衡计算、锅炉炉膛、防渣管、过热器、锅炉管束等设备的热力计算。在热力计算中，利用先假设后校核，逐次逼近法，进行计算，同时确定炉体及相关部件的尺寸和各个受热面面积及布置形式。在设计当中，查阅了许多有关链条锅炉方面的资料，这种锅炉在现代工业发展中被普遍运用，而且技术越来越成熟，所以为本课题的链条锅炉设计提供了很大的帮助，进而完成了本次双锅筒横 置式链条炉排锅炉的初步热力计算和基本结构设计。本次设计还包括任务说明书，计算
2、说明书、锅炉本体图，空气预热器零件图，省煤器零件图。 关键词 :链条炉；锅炉炉膛；热力计算。 II Abstract According to design parameters that has given design and the relevant design information,we make heat calculations and preliminary design calculation on SHL10-1.25/250-A boiler.The main contents include introduction, fuel and combustion calc
3、ulations, boiler heat calculation balance, boiler furnace,anti-thermal residue management and other computing devices.In the thermal calculation, firstly,we use the methods of assumptions, and then check them and successive approximation to calculateing .Simultaneously,we determine the size of furna
4、ce and related components and layout of various heating surface.In the design, through a lot of information about the chain boiler, this boileris are widely used in the modern industry, and the technology is more and more ripe, so it provides a helpful program for the subject-based chain boiler desi
5、gn.this design also includes mission statement ,calculation specifications,the CAD chart of the boiler body , air preheater and economizer. Keywords: chain boiler ; furnace ;thermal calculation. 本科毕业设计（论文） I 目录 1 绪论 . 1 1.1 设计题目的提出 . 1 1.1.1 工业锅炉的概述 . 1 1.1.2 燃煤工业锅炉燃烧现状 . 1 1.2 国内外研究现状 . 2 1.3 设计内容与
6、研究方法 . 2 1.3.1 设计主要内容 . 3 1.3.2 研究方法 . 3 1.3.3 校核热力计算主要内容 . 3 1.3.4 热力计算步骤 . 4 1.3.5 设计中遇到的主要问题及解决办法 . 4 2 设计任务书 . 6 2.1 设计题目 . 6 2.2 原 始资料 . 6 2.3 燃料特性 . 6 3 炉膛热力计算 . 7 3.1 烟道空气系数及受热面漏风系数 . 7 3.2 辅助计算 . 8 3.2.1 理论空气与烟气的特性计算 . 8 3.2.2 燃烧产物容积和焓的计算 . 10 3.2.3 锅炉热平衡及燃料消耗量计算 . 12 3.2.4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算 . 2
7、1 3.3 炉膛几何特性及热力计算 . 21 3.3.1 燃烧室尺寸假定与校核 . 23 3.3.2 炉膛传热计算参数 . 28 4 对流受热面的热力计算 . 36 4.1 锅炉的对流受热面的概述 . 36 4.1.1 对流过热面 . 36 4.1.2 对流传热过程 . 36 4.2 对流受热面传热的计算公式 . 36 4.3 防渣管结构特性及热力计算 . 44 4.4 过热器结构特性及热力计算 . 47 4.5 锅炉管束结构特性及热力计算 . 47 4.6 省煤器和空气预热器结构特性及热力计算 . 48 5 热力计算汇总与校核 . 49 本科毕业设计（论文） II 6 结论 . 50 致谢
8、. 51 参考文献 . 52 本科毕业设计（论文） 1 1 绪论 1.1 设计题目的提出 1.1.1 工业锅炉的概述 我国为了与发电用的大型锅炉相区别，把容量 65 吨 /时以下为工业生产供热、为建筑物供暖的锅炉称为工业锅炉。 工业锅炉目前是中国主要的热能动力设备，工业锅炉多于 层燃链条炉排锅炉 ， 目前由于种种原因，如结构设计部合理，制造质量不良，辅机配套不协调，可用煤种与设计部符，运行操 作不当等，都会造成锅炉出力不足，热效率底下和输出参数不合格等问题，结果是能源耗量过大，甚至不能满足生产要求，所以 仍采用的手烧加煤、间歇燃烧方式的小型固定炉排锅炉，必将淘汰，取而代之以新开发的新型锅炉。
9、1.1.2 燃煤工业锅炉燃烧现状 我国燃煤工业锅炉在燃烧方面存在着许多问题我国燃煤工业锅炉在燃烧方面存在着许多问题，应该引起我们足够的重视，并且应当加速实施节能改造，目前锅炉在燃烧方面存在的主要问题： （ 1）锅炉热效率低 我国工业锅炉的设计效率一般不超过 75 80%，由于种种原因的影响，工业锅炉的效率一般平均 在 60% 70%之间，锅炉运行效率与设计效率相差 10 15 个百分点。而发达国家工业锅炉的使用效率一般高于 80%，我国与国际水平相差 10 20 个百分点。年耗煤 3 5 亿吨，平均燃料浪费率在 15 20%之间。 （ 2）烟尘污染严重 我国每年向大气中排放烟尘量高达 3000
10、 万吨，全国城市中总悬浮物日均值为0.089 0.849mg，超出国家规定的标准。而且烟尘中含有大量的有害物质，黑烟中含有致癌的苯并芘，人吸入该物质容易得肺癌；烟气中的 CO 气体人吸入后 ,重者损害神经系统导致死亡；烟气中的 2SO 气体浸入人体后，重者产生心脑血管疾病，形成酸雨或酸雾后，对生态和建筑物都会造成严重的腐蚀危害；烟气中的 NO 气体对人体危害最大， NO2 气体形成的光化学烟雾将对人类、 生物、 建筑物等带来灾难性的危害；烟气中的 CO2 气体是造成全球气温变暖的主要物质，是全球产生温室效应的有害气体。 （ 3）锅炉出力不足 我国工业锅炉平均出力在 70 80%左右，而链条炉和
11、往复炉出力不足，增减负荷缓慢问题比较普遍。 燃烧是制约锅炉出力的主要因素，燃烧不完全，煤的发热量不足，炉温降 低，锅炉运行满足不了工艺要求，造成锅炉出力不足，而锅炉增减负荷迟缓与锅炉燃烧调节有关。 （ 4）燃烧设备故障多 锅炉运行时，燃烧设备故障最多，经常被烧毁引起事故的部件有：炉排侧密封本科毕业设计（论文） 2 体、 煤斗、老鹰铁、 炉排片、 煤闸板等。 主要表现为：炉排片断裂脱离正常位置、炉排部件烧毁卡住炉排而停止运行、 运行漏煤造成固体损失、 燃烧漏风造成炉温低 ,燃烧工况低下 ,锅炉燃烧设备故障 ,即降低了锅炉安全运行的可靠性，又降低了锅炉燃烧效率，造成锅炉出力不足，影响锅炉正常运行。
12、 (5)企业规模小 ,产品容量低 全国持有锅炉制造许可证的 企业近 600 余家，其中生产热水锅炉的小型企业占60%左右（不含常压锅炉及茶炉企业） 。锅炉单台容量小，平均为 2.4t/h；劳动生产率低，全员劳动生产率人均为 0.54t/h；锅炉房小而多，装机容量按两台炉合计为 4.54t/h。 我国是一个能源消耗大国，随着我国经济的持续发展，能源供应的紧缺，特别是石油资源短缺的矛盾更显得突出。到 2005 年底我国各级锅炉知道许可证的企业有1349 家，其中 C 级以上的有 639 家，年生产量 18万蒸吨左右。工业锅炉行业协会的 70 家企业， 2005 年生产 63020 万蒸吨。据 20
13、05 年统计， 全国在工业锅炉近 60台、 165 万蒸吨，接近电站锅炉装机容量的 2 倍。其中约 48 万台锅炉为燃煤工业锅炉。工业锅炉的实际运行效率只有 65%左右，比国外先进水平低 15 20%。所以对工业锅炉的改进势在必行。 1.2 国内外研究现状 目前我国能源利用效率不高 ,仅为 33%,比发达国家低约 10个百分点 ,能耗水平与国际先进水平相比还有很大差距。 由于锅炉效率不高 ,能源浪费相当严重 ,工业锅炉平均运行效率仅 65%左右 ,比国外水平低约 15个百分点 ,平均每年多耗煤 6300多万吨。另外 ,锅炉燃烧排放大量烟尘以及 SO2等污染物 ,已是我 国大气主要煤烟型污染源之
14、一 ,锅炉成为我国开展节能环保主要对象之一。 工业锅炉节能改造技术： (1)加装燃油锅炉节能器； (2)安装冷凝型燃气锅炉节能器； (3)采用冷凝式余热回收锅炉技术； (4)锅炉尾部采用热管余热回收技术； (5)采用防垢、除垢技术； (6)采用燃料添加剂技术； (7)采用新燃料； (8)采用富氧燃烧技术； (9)采用旋流燃烧锅炉技术； (10)采用空气源热泵热水机组替换技术； 1.3 设计内容与研究方法 本科毕业设计（论文） 3 1.3.1 设计主要内容 本设计的主要内容包括以下几方面的内容： (1)明确设计任 务及其要求； (2)明确给定燃料及其特性； (3)锅炉主要参数的选取，如锅炉蒸发量
15、、给水压力、过热蒸汽的温度和压力等； (4)了解锅炉概况，如锅炉结构的基本特点及其系统、燃烧及排渣方以及连续排污量等； (5)确定各受热面和烟道的尺寸； (6)炉膛、过热器及其他部件的热力计算和校核； (7)画出锅炉结构简图、烟气和汽水系统流程简图等。 1.3.2 研究方法 根据热力计算任务的不同，可分为设计（结构）热力计算和校核热力计算两种。 设计热力计算：进行设计新锅炉时的热力计算成为设计热力计算，简称设计计算。设计热力 计算的任务是，根据给定的蒸发量、蒸汽和给水参数、煤质资料和选定的效率、燃烧设备型式等，确定锅炉各部分的受热面面积和主要结构尺寸以及耗煤量、送风量、排烟量等。设计计算一般和
16、锅炉结构设计交互进行。设计计算将为空气动力计算、水动力计算、强度计算等其他计算以及辅机的选择提供参数。 校核热力计算：校核热力计算是在产品设计业已存在、或锅炉实体已经存在、或主要结构尺寸已经确定的情况下使用的方法，目的是：按已有的结构尺寸和给定的蒸发量、蒸汽和给水参数、煤质资料等实际运行条件，校核锅炉的效率、燃煤量、送风量、排烟量、各受热面 前后的烟气和工质的温度、各受热面中的烟气和工质的流速等，从而校核锅炉达到要求的蒸发量和蒸汽参数的可能性及锅炉的经济性、可靠性。 设计计算和校核计算在计算方法上是相同的，计算时所依据的传热原理、公式和图表也都是相同的，仅计算任务和所求数据不同。一般来说，对已
17、有的锅炉进行改造估算时常用校核热力计算，设计制造新锅炉时用设计热力计算。但随着人们对锅炉认识的不断加深，已积累了相当多的成熟经验。因此，在设计制造新锅炉时，也多是先将锅炉结构等初步布置好，然后依校核热力计算方法来进行修正，并不直接采用设计热力计算了。 1.3.3 校核热力计算主要内容 在进行校核计算时，需要预先估计排烟温度和热空气温度，然后进行热平衡、炉膛传热等各项计算。如果计算得到的排烟温度与预先估计值相差不超过 C010 ,计算得到的热空气温度和预先估计值相差不超过 C040 ,则认为计算合格。然后以计算得到的温度为初始值，重新进行热平衡计算，校准排烟损失、锅炉效率、耗煤量和炉膛辐射吸热量
18、。 本科毕业设计（论文） 4 如果计算得到的排烟温 度或热空气温度与预先估计值的差值超过上述规定，则应重新假定排烟温度和热空气温度，重复计算过程，知道满足要求为止。如果前后两次计算中，因排烟温度不同引起的计算耗煤量的变动不超过 %2 ，则在进行后的一次计算时，允许不重新计算各个对流受热面的传热系数，只需校准温度、温压及吸热量。 对于层燃炉来说，在结束热力计算时，可按下式来确定热力计算的误差： kgkJqQQQQQQQQ gtr /),1 0 01)(1 0 0 654321 （ 1-1） 式中： rQ ：锅炉输入热量， kgkJ/ ：锅炉效率， % gtq ：固体不完全燃烧损失， % 1Q 、
19、 2Q 、 3Q 、 4Q 、 5Q 、 6Q 分别表示炉膛、防渣排管、过热器、锅炉管束、省煤器、空气预热器的吸热量，他们是根据各个受热面的热平衡 方程求得的。 如果计算正确，应满足下列条件： %5.0%100Q rQ丨丨 （ 1-2） 1.3.4 热力计算步骤 热力计算可按照如下内容和步骤进行： （ 1） 确定原始数据 （ 2） 空气特性和烟气特性计算 （ 3） 热平衡计算 （ 4） 炉膛传热计算 （ 5） 防渣排管计算 （ 6） 过热器计算 （ 7） 锅炉管束计算 （ 8） 省煤器计算 （ 9） 空气预热器计算 （ 10） 热力计算重要数据汇总 1.3.5 设计中遇到的主要问题及解决办法
20、本科毕业设计（论文） 5 本设计存在的主要问题与解决办法有： （ 1）对工业锅炉链条炉排锅炉的总体概况很模糊，通过对电厂锅炉课本重新 预习和从图书馆借阅的相关资料，使自己对工业锅炉的前景和发展状况有了一个新的认识。 （ 2）在进行热力计算制作表格的时候遇见了一些常识性问题，通过翻阅计算机应用基础对所遇到的问题逐一解决，使我们更加快捷的掌握 Excel 表格制作技巧。 （ 3）防渣管、过热器、锅炉管束、省煤器以及空气预热器的结构尺寸的确定先参照实际选取或者选定，然后根据后面的热力计算来进一步校核 总之，在相关资料和参考文献的帮助下，要与理论学习和相关实习相结合，根据实例设计模板进行热力计算和绘图
21、，通过反复计算和校正，最终得出合理的设计数据。 本科毕业设计（论文） 6 2 设计任务书 2.1 设计题目 SHL10-1.25/250-A型锅炉热力计算及初步设计 2.2 原始资料 1.锅炉蒸发量： D=10 ht/ 2.过热蒸汽压力 : P=1.25Mpa 3.过热蒸汽温度： tgr=250C0 4.给水温度 : tgs=105C0 5.冷空气温度 : tlk=205C0 6.排污率： Pw= 5% 2.3 燃料特性 煤种：类烟煤（辽宁抚顺烟煤） 收到基成分（ %） 碳 arC =55.82 氢 arH =4.95 氧 arO =8.77 氮 arN =1.04 硫 arS =0.51 水分 arM =12.2 灰分 arA =16.71 挥发份 dafV =46.04 燃料收到基低位发热量 Qar=24300kJ/kg
