燃气锅炉设计.doc

1、 XX 级 本 科 毕 业 设 计 论 文 第41页 共46页目次1 绪论31.1燃气锅炉的特点31.2燃气锅炉的现状51.3此次设计燃气锅炉的基本思路62 设计任务与燃料特性参数72.1设计任务72.2燃料特性73 燃料计算84 燃料燃烧计算94.1烟道中各处过量空气系数及各受热面的漏风系数计算94.2理论空气量和理论烟气量的计算94.3各受热面烟道中烟气特性表94.4烟气温焓表（见附表）104.5锅炉热平衡及燃料消耗量计算105 炉膛设计计算125.1炉膛热力计算方法125.2炉膛尺寸计算125.3炉膛结构特性计算135.4炉膛热力计算136 对流管束计算156.1设计思想156.2第一管束结构计算156.3第一管束热力计算156.4第二管束结构计算186.5第二管束热力计算187 过热器设计计算217.1过热器设计思想217.2过热器结构计算217.3过热器热力计算228省煤器设计计算258.1省煤器设计思想258.2省煤器的结构计算258.3省煤器热力计算259热力计算汇总表2810阻力计算2910.1第一锅束管束阻力计算2910.2第二锅束管束阻力计算3010.3 过热器阻力

2、计算3110.4 省煤器阻力计算3211烟道阻力计算3412 送引风机选择计算3612.1送风机3612.2引风机3613 所选燃烧器的基本原理3714 旋风除尘器3814.1工作原理3814.2旋风除尘器的特点3814.3除尘器的选择3815 防爆措施3915.1气体爆炸原因3915.2 防爆门结构设计3916 水位自动调节系统4016.1系统简介4016.2系统原理40附表（烟气焓温图）：40结论44致谢45参考文献461 绪论燃气锅炉是一种以可燃气体作为燃料的能源转换设备，用以生产热水或蒸汽，满足工业生产和人民日常生活的需要。本文主要介绍了燃气锅炉的优越性、存在的问题、燃气锅炉的发展现状。燃气锅炉以气体作为燃料，燃料输送方便，计量准确，操控性好，燃气锅炉自动化控制程度高，运行管理工作量小。但是，气体燃料存在爆炸的潜在危险，一旦燃气泄漏，后果不堪设想。因此，对燃气检漏工作要求比较严格。国内燃气锅炉发展比国外慢，但是目前国内的生产厂家已能生产各种规格的燃气锅炉，只是国产燃烧器应用较少 。鉴于目前的能源形势，锅炉的发展方向依然是高参数、大容量，以提高锅炉的效率，达到节约能源的目的。燃气

3、锅炉也不例外，高参数、大容量，也是其发展方向。但是，燃油燃气资源短缺，也在一定程度上制约了燃气锅炉的发展。本文介绍了此次设计的基本思路，通过一个具体实例叙述了设计的全过程。锅炉设计是一个复杂的过程，在此过程中，几乎涉及了所学的各门专业课，用到了工程热力学、传热学、燃烧学、锅炉设计、机械设计、工程图学等专业课的知识。通过设计，既是对所学课程的巩固，也对设计工作有了一定的了解，知道如何去做一项工作。大体概括为：接受任务书，查阅相关资料，熟悉整体设计过程，作相关设计计算，布置整体结构，选取可以确定的标准件，工程图绘制。这是我总结的一般设计思想。由于以前没有从事过类似的工作，此次设计还存在相当多的问题，请指导教师多加指点。1.1燃气锅炉的特点1.1.1热效率高，环境污染低: 1.由于燃气中的灰分、含硫量和含氮量均比煤中的含量低，燃烧后产生的烟气中粉尘量极少，排放出的烟气比较容易达到国家对燃烧设备所要求的标准。使用燃气锅炉可以大减轻对环境的污染。 2.燃气锅炉的炉膛容积热强度较高；由于烟气污染小，对流管束不受腐蚀和结渣，传热效果好，燃气燃烧产生大量三原子气体（二氧化碳、水蒸气等）的辐射能力较强，

4、而且排烟温度低，使其热效率明显提高。1.1.2锅炉设备投资低:1.燃气锅炉可选用较高的炉膛热负荷，从而缩小炉膛体积。因不存在受热面污染、结渣、磨损等问题，可选用较高的烟速，减小对流受热面的尺寸。通过合理布置对流管束，使燃气锅炉较同容量燃煤锅炉结构紧凑、尺寸小、重量轻，设备投资明显减少。2.燃气锅炉使用管道输送的燃气为燃料，无需燃料储存设备。在供给燃烧前也无需燃料加工制备设备，使系统大为简化；同时也不需要配置吹灰器、除尘器、出渣设备和燃料烘干器等附属设备，使系统大为简化。3.由于无需燃料储存，节省运输费用、场地及劳动力。1.1.3运行成本低: 1.燃气锅炉的热负荷适应性强，在系统内调节灵活，燃气计量简单准确，便于燃气供应量的调节。2.由于附属设备少，启动快，又无燃料制备系统，可减少预备工作带来的各种消耗，用电量低于燃煤锅炉。3.不需要用蒸汽加热燃料及烘干燃料，蒸汽消耗较少。4. 因燃气中的杂质较少，锅炉不会发生高、低温受热面的腐蚀，锅炉的连续运行周期长。1.1.4设备维修费用低:1.燃气锅炉燃烧系统设备简单，因而需要维修保养的项目少，维修费用低。2.由于不存在结渣及高低温受热面腐蚀，因而

5、不需要由此而更换受热面的管件1。1.1.5存在的危险：天燃气是一种易燃、易爆性气体，它没有颜色，虽有一定的气味却难以凭嗅觉及时发现。如果燃气漏入停运的炉膛或空气中，会引起爆炸。所以燃气管路必须严格检漏，炉膛内要有必要的联锁保护控制系统，锅炉房要有燃气泄漏监测报警装置和通风设备，采用防爆电器。锅炉应有严格的启动顺序控制系统，燃气锅炉在点火之前必须仔细吹扫炉膛和烟道，排除炉内可能积存的可燃气体。锅炉燃烧器必须安装熄火安全保护装置，一但出现熄火现象，二次点火前也必须进行吹扫并按正常点火程序进行。另外，燃气采用管道输送，无备用燃料，一旦发生燃气管道破裂等问题或燃气压力过低，便会造成停炉事故。随着燃气锅炉的广泛应用和技术设备的日益完善，事故隐患正在逐渐降低，各种安全保护手段已能保证燃气锅炉的运行非常可靠。燃气锅炉与燃煤锅炉相比具有绝对优势，但从国内外燃气锅炉的具体使用情况来看，还存在一定问题，必须加强防范。 1.燃气管路必须严格检漏，炉膛内要有必要的联锁保护控制系统，锅炉房要有燃气泄漏监测报警装置和通风设备，采用防爆电器。 2.锅炉应有严格的启动顺序控制系统，燃气锅炉在点火之前必须仔细吹扫炉膛和

6、烟道，排除炉内可能积存的可燃气体。锅炉燃烧器必须安装熄火保护装置，一但出现熄火现象，能及时实施保护措施。二次点火前也必须进行吹扫并按正常点火程序进行2。1.2燃气锅炉的现状1.2.1国产、进口燃气锅炉并存：目前国内有五十多家燃气锅炉生产厂家，产品品种规格齐全。蒸汽锅炉的单台蒸发量最低为0.2t/h，最高可达65t/h；压力有0.4MPa、0.7 MPa、1.0 MPa、1.25 MPa、2.45 MPa、3.82 MPa等六种；可生产饱和蒸汽、过热蒸汽，温度有250摄氏度、350摄氏度、400摄氏度、450摄氏度等几种。热水锅炉单台供热功率最低为0.3MW，最高可达21 MW；压力有常压、0.7MPa、1.0 MPa、1.25 MPa；供热温度有80摄氏度、95摄氏度、115摄氏度、130摄氏度等。我国燃气锅炉的产和质量均能满足国内锅炉房建设的需要，但是大部分锅炉还是配用进口的燃烧器，配用国内燃烧器的比例很小。进口燃气锅炉主要来自德国、美国、英国、瑞士、意大利、日本、韩国等几个国家。与锅炉配套的进口燃烧器有德国、美国、英国、法国、瑞典、意大利、日本、韩国等国家的几十个品牌，其中应用最多

7、的是德国的威索牌燃烧器3。1.2.2与燃油锅炉相比，燃气锅炉使用较少：目前的燃油燃气锅炉中，燃油锅炉较多，燃气锅炉较少。主要有两方面的原因妨碍燃气锅炉的应用。一是天然气的产量与需求量的矛盾，地区性气源的制约成为燃气锅炉推广的障碍。随着我国“西气东输”工程的全面启动以及国家能源政策向燃气事业的倾斜，天然气供应量将进一步提高。二是燃气锅炉管网的铺设成本比较高，也制约了燃气锅炉的应用4。1.2.3.国产燃烧器性能有待提高：如前所述，目前国内生产的燃油燃气锅炉上的关键部件燃烧器仍主要依赖进口。进口燃烧器的自控程度高，性能稳定。国产的燃烧器性能不够完善，自控程度有限，用户信赖程度低。为此，建议我国锅炉行业的有关专家应对燃烧器进行深入细致的研究，加大对燃烧器的设计、生产技术力量，以提高锅炉用燃烧器的国产化率5。1.3此次设计燃气锅炉的基本思路首先根据燃料特性对燃料发热量进行计算,根据设计任务书给定的锅炉容量进行燃料消耗量计算,由特定类型的锅炉的体积热强度，确定锅炉的体积。选定燃烧器。其次,假设炉膛出口温度,并根据以前经验布置炉膛辐射受热面,并对其进行校核计算,看其炉膛出口温度是否满足假定,如不满足

8、,则应对炉膛内的水冷壁受热面进行修改,最终使炉膛出口温度满足条件。在炉膛出口温度已定的条件下,可以对其后的对流受热面进行设计计算。工质在对流管束内循环,将饱和水加热成饱和蒸汽,已知燃料特性和炉膛出口温度,根据热量平衡,烟气的放热量等于工质的吸热量,通过查烟气焓温表可以计算出对流管束的出口烟温。在尾部烟道中依次布置过热器,省煤器等对流受热面,同样根据热平衡进行校核计算。已知过热器进口烟温和过热器中的饱和蒸汽温度过热蒸汽温度,根据经验，设计大概的结构和受热面积,对其进行校核,看是否满足要求。如不满足要求,应对结构和受热面积进行修改,使过热器出口烟温满足要求。已知过热器的出口烟温，即已知省煤器的进出口烟温,根据给水温度和已知的省煤器出水温度,根据热平衡设计出合理的受热面积,使其满足要求6。锅炉的总体结构已经确定,可以计算出锅炉总的吸热量,已知燃料的发热量,可以计算出锅炉的热效率,用计算出的热效率与给定的热效率进行比较,如果满足误差许可,锅炉的结构计算和热力计算就算完成,下一步工作就是进行锅炉结构图的绘制和辅助受热面图的绘制7。2 设计任务与燃料特性参数2.1设计任务锅炉额定蒸发量：D=6t/h锅筒额定蒸汽压力：1.25Mpa过热蒸汽温度：194排烟温度：150锅炉效率：87%及锅炉水位自动调节方案2.2燃料特性燃料性质：天然气，甲烷97.84%,二氧化碳0.11%,氮气2.05%8。3 燃料计算通过查阅燃油燃气锅炉中的燃料计算公式计算燃料低位发热量，并查阅工程热力学中标准状况下，天然气和空气的含湿量，为以下的计算打好基础。低位发热量计算：标准状况下，干燥剂地位发热量：应用基低位发热量：4 燃料燃烧计算4.1烟道中各处过量空气系数及各受热面的漏风系数计算由于在燃气锅炉设计中，燃气锅炉的密封性很好，所以在演到各处的的过量空气系数是一致的，取值为1.1；漏风系数为0。具体见表1：表1锅炉受热面过量空气系数漏风系数入口出口炉膛1.10.00锅炉管束1.11.10.00蒸汽过热器1.11.10.00省煤器1.11.10.004.2理论空气量和理论烟气量的计算通过参照锅炉及锅炉房设备中对理论空气量和理论烟气量的计算，得出如表2：表2名称符号单位计算公式结果理论空气量Nm3/ Nm39

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