SHL20-2.45_400-WⅠ型自然循环蒸汽锅炉设计毕业设计(68页).doc
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1、-SHL20-2.45_400-W型自然循环蒸汽锅炉设计毕业设计-第 61 页SHL20-2.45/400-W型自然循环蒸汽锅炉设计摘 要锅炉是发电、化工及机械制造等工业部门的重要能源、热源的动力设备。锅炉由许多部件组成,包括锅筒,过热器,空气预热器,省煤器等。本次设计的任务是设计SHL20-2.45/400-W锅炉,为双锅筒自然循环蒸汽锅炉。炉膛四周布置有水冷壁,为保证炉膛中持续和稳定的燃烧,采用高而短的前拱和低而长的后拱。在炉膛之后设有蒸汽过热器,上下锅筒之间布置密集的对流锅炉管束,为主要受热面。尾部烟道布置有省煤器和空气预热器。布置省煤器以降低排烟温度,提高锅炉效率.布置空气预热器,加强
2、着火和燃烧,同时也可以降低排烟温度,提高锅炉效率。燃料为一类无烟煤,其低位发热量为18187kJ/kg。在整个设计过程中作为技术支持进行了热力计算、强度计算和烟风阻力计算。为了使小型锅炉的结构紧凑,大部分受热面都布置在炉膛内,同时,还要确保有一定的气密性以保证炉膛内进行负压燃烧。利用CAD,完成了锅炉总图、 炉墙图、上锅筒展开图、本体图、集箱图。关键词 蒸汽锅炉;设计;热力计算;强度计算;烟风阻力计算Design for the netural circulation steam boiler SHW20-2.45/400-W AbstractThe demand on Security an
3、d economy on energy of industry production have become important topic attended by society with development of native economy. The boiler is made up of many department, include drum , superheater,air-preheater, economizer and so on.The theme of this document is to design a stream boiler, whose type
4、is SHW20-2.45/400-W,The boiler is double-drum natural circulation steam boiler. around the furnace are water walls, To ensure the good and continuous ignition in the furnace, I take a high and short front arch, shile the back arch is low and long. Behind the furnace is the steam superheater. There a
5、re dense tube nest between the two drums,which compose the main heat-delivery surface. In the back stake flue, I set the economizer and air-preheater. Set the economizer to decline the tenperatuer of the stack gas and improve the efficiency in the furnace and set the air-preheater to strengthen igni
6、tion and firing, meantime to decline the temperature of the stack gas and improve the efficiency in the furnace. The design fuel is the number one anthracite, whose lower radiation value is 18187kJ/kg.Throughout the design process as a technical support for the thermodynamic calculation, strength ca
7、lculation and the smoke wind resistance calculation. To enable small boiler compact structure, most of the heating surface are installed in the hearth, meanwhile, we should also ensure that there is some hermetic to ensure that within the vacuum chamber combustion.Using CAD, completed a total map bo
8、iler, furnace wall map, the map on the drum started, noumenon map, gather box map.Keywords steam boiler; design; thermodynamic energy calculation; intensity calculation;the smoke and breeze resistance calculation不要删除行尾的分节符,此行不会被打印目 录摘要Abstract第1章 绪 论1第2章 锅炉结构简介3第3章 论证方案43.1 锅炉的总体布置43.2 炉膛设计43.3 凝渣管设
9、计43.4 过热器的设计43.5 锅炉管束的设计53.6 省煤器的设计53.7 旁通烟道的设计53.8 空气预热器的设计53.9 安全仪表和阀门种类及数量53.10 锅炉支撑吊挂及钢架、平台、护栏、扶梯63.11 炉墙的种类、构成和尺寸63.12 本章小结6第4章 热力计算74.1 锅炉规范、辅助计算及热平衡计算74.2 炉膛计算124.2.1 结构计算124.2.2 炉膛辐射受热面134.2.3 炉膛热力计算144.3 凝渣管计算174.3.1 凝渣管结构计算174.3.2 凝渣管热力计算184.4 过热器计算204.4.1 过热器结构计算204.4.2 过热器热力计算204.5 管束计算2
10、34.5.1 管束结构计算234.5.2 锅炉管束热力计算254.6 省煤器计算274.6.1 省煤器结构计算274.6.2 省煤器热力计算274.7 空气预热器计算284.7.1 空气预热器结构计算284.7.2 空气预热器热力计算294.8 热力计算汇总314.9 本章小结32第5章 强度计算335.1 锅筒基本尺寸与强度计算步骤335.2 孔的加强计算335.3 上锅筒孔桥减弱系数计算345.4 上锅筒封头强度计算375.5 下锅筒强度设计395.6 下锅筒凸形封头强度校核计算415.7 前后墙集箱强度计算425.8 侧墙集箱强度计算435.9 本章小结44第6章 烟风阻力计算及送、引风
11、机的选择456.1 锅炉烟风阻力计算主要数据456.2 凝渣管烟气侧流阻计算456.3 过热器烟气侧流阻计算466.4 管束烟气侧流阻计算466.5 省煤器烟气侧流阻计算476.6 空气预热器烟气侧流阻计算486.7 除尘器的流动阻力496.8 烟气侧总流阻计算496.9 烟气侧自身通风力计算496.10 烟气侧总流阻计算506.11 空气预热器空气侧流阻计算506.12 引风机的选取计算516.13 送风机的选取计算526.14 本章小结52结 论53致 谢54参考文献55附录A56附录B62第1章 绪 论锅炉是利用燃料等能源的热能或工业生产中的余热,将工质加热到一定温度和潜力的换热设备,也
12、称为蒸汽发生器。锅炉按其用途可以分为电站锅炉、工业锅炉、船舶锅炉和机车锅炉。前两类又统称为固定式锅炉,因为是安装在固定基础上不可移动的;后两类通称为移动式锅炉。本设计的类型为工业锅炉,对工业炉的基本要求是:产品的质量和产量首先要满足要求;燃料或其他能源的消耗要低;建炉投资和运行费用要低;使用寿命长;操作人员的生产条件要好;污染物的排放量要符合环保的要求。一台现代化的工业锅炉大概由三部分组成:燃烧设备、锅炉本体(包括辐射和对流受热面)、锅炉辅助设备(包括上煤设备、炉墙构架、管道阀门、仪表及自动控制设备)。由于辅助设备很难代表一台工业锅炉的特征,因此,很少用辅助设备的不同来对工业锅炉分类的。除了按
13、用途对锅炉分类外,在各种场合下还从不同角度出发进行分类和命名,反映出某个方面的特征。例如:按工质及其输出状态分类为蒸汽锅炉、热水锅炉、特种工质锅炉。按工质出口压力分类为低压锅炉(2.5MPa以下),中压锅炉(3.9MPa),高压锅炉(10MPa),超高压锅炉(14MPa),亚临界压力锅炉(1718MPa),超临界压力锅炉(在临界压力之上)。按供热能力分类为小型锅炉(每小时产生不超过20吨蒸汽、或每小时供热不超过13956kw,或配不超过3000kw发电机组的锅炉,中型锅炉(配6000-50000kw发电机组的锅炉),大型锅炉(配100000kw及以上的发电机组的锅炉)。按工质在锅炉内部流动方式
14、分类为自然循环锅炉,强制(辅助)循环锅炉,直流锅炉,复合循环锅炉,低循环倍率锅炉。按燃料(能源)分类为燃煤锅炉,燃油锅炉,燃气锅炉,混合燃料锻炉,特种燃料铺炉,余热锅炉,新能源锅炉。按燃烧方式分类为火床燃烧锅炉(也叫层状燃烧锅炉、炉排锅炉),火室燃烧锅炉(也叫悬浮燃烧锅炉、煤粉锅炉),旋风燃烧锅炉,沸腾燃烧锅炉(即流化床燃烧锅炉)。按排渣方式分类为固态排渣锅炉,液态排渣锅炉。按通风方式分类为自然通风锅炉,机械通风(机械送风、机械引风、平衡通风)锅炉。按炉内烟气压力分类为负压燃烧锅炉,微正压燃烧锅炉,增压燃烧锅炉。按锅炉本体结构分类为锅壳锅炉(分为立式和卧式),水管锅炉(分为单锅筒式和双锅筒式,
15、再按锅筒的布置分为纵置式、核置式等),铸铁锅炉。按锅炉本体布置分类为D型锅炉,H型锅炉A型锅炉,O型锅炉,塔型锅炉等。按运输安装方式分类为快装锅炉,组装锅炉,散装锅炉。按锅炉在厂内布置分类为露天锅炉,半露天锅炉,室内锅炉1。在我国锅炉制造业中,为了便于生产管理和技术开发等目的,划分了电站锅炉和工业锅炉两个制造行业。特工质出口压力在中压(39MPa)以上的锅炉划归电站锅炉行业生产,其产品主要用于发电,但也有为大型工业企业提供生产用汽(工艺用和动力用)的。工质出口压力为低压(不超过25MPa)的锅炉则划归工业锅炉行业生产,其产品主要用于为生产和采暖提供蒸汽或热水,但也有在小型发电厂内用于发电的。可
16、见,目前我国的电站锅炉和工业锅炉的名称并不代表其实际的使用场所和用途,而只是反映由哪个行业生产的,或者反映其为中高压锅炉还是低压锅炉。本锅炉型号是SHL20-2.45/400-W,即双锅筒横置式链条炉排炉,额定蒸发量为20t/h,过热蒸汽出口压力2.45MPa,过热器出口蒸汽温度400,选用燃料为类无烟煤。燃料是以京西安家滩I类无烟煤为代表煤种,其低位发热量为18187kJ/kg,挥发份较低,着火较困难2。 炉排选用鳞片式链条炉排,链条炉在工业锅炉中被普遍,与其他炉排相比,链条炉的区段性燃烧作用比较完全等特点比较明显,且漏煤少;通风均匀;装卸炉排方便。炉膛内采用高而短的前拱和低长后拱的配合,组
17、成扰动气流的喉口,使烟气倒“”可加强气体混合,减少气体不完全燃烧损失,且保证燃烧过程的稳定。利用链条炉排的不断移动,实现了给煤和除渣的机械化,降低了运行人员的劳动强度,改善了劳动环境。第2章 锅炉结构简介锅炉布置的受热面部件包括:炉膛的四壁布置水冷壁;炉膛出口拉稀布置的凝渣管;垂直式过热器;横置式锅筒,上下锅筒间布置管束;铸铁省煤器;单级空气预热器。锅炉的辅助燃烧设备包括:煤斗、煤闸门、链条炉排、风室及炉拱、送、引风机、除尘器。燃烧设备必须满足所选煤种的燃烧特性,保证燃料的及时着火和燃尽,还应有一定的燃烧强度,能给锅炉提供足够的可利用热能。水冷壁形式:本次设计SHL20-2.45/400-W,
18、属于中容量锅炉,所以采用了光管水冷壁,再根据实际设计情况布置耐火砖的覆盖面积。自然循环锅炉工作流程大致如下:燃料煤运到煤场后经磨煤机磨成煤粉或者颗粒进入煤斗送入炉排,经煤闸门调节其煤层厚度后进入炉膛燃烧,燃料在炉膛燃烧并释出大量热量。燃烧产生的高温烟气由炉膛经凝渣管、过热器、锅炉管束、省媒器和空气预热器后进入除尘器,再由引风机送往烟囱诽入大气。给水由给水泵经给水管道送入省煤器。冷水在省煤器吸热后进入锅简,并沿下降管经下集箱进入水冷壁。水在水冷壁中吸收炉膛辐射热而形成汽水混合物并流入锅简。汽水混合物经汽水分离器进入过热器后吸热并形成一定参数的过热蒸汽。随后,过热蒸气投入工业生产使用3。具体结构见
19、图2-1。 图2-1锅炉简图第3章 论证方案3.1 锅炉的总体布置根据任务书所给SHL20-2.45/400-W自然循环锅炉,该型号锅炉属于中参数低压工业锅炉,其总体布置与锅炉的参数、容量有关,也和锅炉用的燃料的性质因素有关。上升烟道为炉膛及凝渣管,水平烟道布置悬挂对流过热器,锅炉管束区烟气流程为倒“S”型冲刷,垂直下行烟道布置省煤器及管式空气预热器,在省煤器前的尾部烟道处要布置旁通烟道,以方便省煤器的检修与维护。送风机、引风机、除尘设备都可放在地面上。此方案布置受热面比较方便,检修尾部受热面也比较方便4。3.2 炉膛设计链条炉属于层燃炉,炉膛设计中首先要根据燃烧面热负荷,燃煤量及煤发热量决定
20、炉排面积R()。然后选择炉排宽度及长度后,炉膛.截面积就基本决定。炉膛容积则由相应的容积热负荷决定。适当的、值从相应参考资料中,根据燃料及锅炉容量选取。通过计算,根据烟速的要求选开1.5m的出口烟窗4。炉拱的设计采用前、后拱搭配的方式,前拱高而短,后拱低而长,大约覆盖炉排2/3的长度。根据煤种的发热量设计卫燃带,卫燃带只需布置在炉排附近烟温较高的地带,即从炉排向上到炉拱部分5。3.3 凝渣管设计凝渣管采取直径51的4排管子错列布置在出口烟窗水平方向,即使锅炉燃烧得不正常在凝渣管簇上结了一些渣,也不会把烟气的通道堵塞,同时烟气在通过这个管簇时,它的温度会降低50多度,烟气中携带的飞灰就会因而凝固
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