6t燃煤鍋爐改燃氣鍋爐

本課題研究的目的燃煤鏈條鍋爐是我國主要的煤炭利用方式之一，廣泛應用于供熱和工業(yè)生產過程。我國工業(yè)鍋爐每年耗煤量約6億噸，是僅次于電站鍋爐的最大的煤炭消耗者。我國工業(yè)鍋爐總量約為60萬臺，且每年仍在以5%的速率增長。在各類工業(yè)鍋爐中，65%是鏈條爐，20%是往復爐排爐，10%是固定爐排爐，3-5%是循環(huán)流化床鍋爐，其它類型占1%?？梢姡济烘湕l鍋爐在我國國民經濟生活中的重要地位。6t/h燃煤鏈條鍋爐不僅數(shù)量大，而且效率普遍比較低下。燃氣鍋爐具有良好的燃燒性，其特點為起火迅速，鍋爐升溫快、調節(jié)靈活，燃燒效率高,對環(huán)境污染小。其主要優(yōu)點有：1、燃氣鍋爐中燃氣的灰分、含硫量和含氮量比煤低，燃燒充分，煙氣中粉塵量極少，排放易達到國家對燃燒設備所要求的標準,可大大減輕對環(huán)境的污染,環(huán)保性能好。2、煙氣污染小,對流管束承受的腐蝕小，傳熱效果好，熱輻射能力強，排煙溫度低，熱效率明顯提高。3、燃氣鍋爐不需要上煤機、除渣機、除塵器、爐排等附屬設備節(jié)約鍋爐設備投資。4、使用管道輸送的燃氣為動力,不需要燃料儲存,衛(wèi)生條件好?？蓸O大的減小勞動強度,改善勞動條件，降低運行成本,節(jié)約運輸費用、場地和勞動力5、燃氣鍋爐供熱負荷適應性強,根據(jù)負荷（水溫）可靈活的調節(jié)大小火。系統(tǒng)啟動快,減少預備工作帶來的各種消耗。由于附屬設備少，用電量較燃煤鍋爐要低。燃氣內雜質較少，鍋爐不會發(fā)生高低溫受熱面的腐蝕,鍋爐連續(xù)運行時間長,故障少。6、燃氣計量簡單準確，便于燃氣供應量的調節(jié)。在減少設備維修保養(yǎng)方面，燃氣鍋爐燃燒系統(tǒng)設備簡單,因而需要維修保養(yǎng)的設備少,受熱管件使用壽命長。7、燃氣鍋爐操作簡單,易實現(xiàn)自動控制。燃氣鍋爐不但設置費用和運行費用較低,而且它的社會效益是無法比擬的。天然氣是最清潔的燃料,是排放污染最少的燃料，燃氣鍋爐將是鍋爐發(fā)展的最終趨勢！本文針對6t/h燃煤鏈條鍋爐熱效率低、生產成本高、環(huán)境污染嚴重等的問題,把燃煤鍋爐改成燃氣鍋爐后可以提高鍋爐熱效率，降低生產成本，大大降低煤煙型煙塵排放量，顯著改善空氣質量、更好的保護環(huán)境。研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢國內燃氣鍋爐有著良好的發(fā)展前景。國內燃氣鍋爐生產雖然起步較晚，但發(fā)展很快，在技術及性能上均達到了國外產品的水平。我省目前使用的燃氣鍋爐均為國內生產的，且數(shù)量很少。隨著“煤改氣”工作的開展，燃氣鍋爐在我國的占有率會快速提高。國內燃氣鍋爐與國外產品的比較國外燃氣鍋爐發(fā)展較早，技術比較成熟，這是國內廠家所不及的，但相對于鍋爐本體設計、制造方面，國內應該說走在了世界前列。與國外產品比較，國內產品的不足之處主要有兩個方面：(l)自控系統(tǒng)國內廠家對鍋爐自控方面投人較少，相比國外產品自動化程度還有一定差距。但隨著時間的推移，國內企業(yè)也認識到了不足之處，引人先進的生產設備和管理模式，并加大了研制開發(fā)力度，使之與國外同類產品的差距逐漸縮小。(2)鍋爐本體附件的配置方面國內鍋爐廠家在鍋爐本體附件的配置方面相對國外產品來講，檔次較低，很容易出現(xiàn)故障，影響到鍋爐整體的安全、可靠運行。燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐進行了分析和探討，無論從經濟角度還是從環(huán)保方面來看,大力發(fā)展燃氣鍋爐是目前的發(fā)展趨勢,近年來,各大中城市逐步淘汰市區(qū)內所有燃煤的小鍋爐、爐灶，改用燃氣鍋爐。本文主要設計內容和研究方法1、本課題研究內容(1)燃料熱力校核；(2)燃氣鍋爐系統(tǒng)的阻力計算及風機校核；(3)選取相應的燃氣燃燒器及燃燒系統(tǒng)；(4)根據(jù)出力等要求提出相應的改造方案并進行優(yōu)化；(5)根據(jù)改造方案對鍋爐本體進行制圖；2、本課題研究方法(1)資料分析法：通過查閱資料找出可以借鑒的數(shù)據(jù)及可行性方案。(2)數(shù)學模型法：根據(jù)燃料進行熱力計算。⑴2熱力校核計算燃料特性改造后所燃用的氣體燃料是焦爐煤氣，其低位發(fā)熱量為4000大卡/m3,即16748kJ/m3,其各種成分氣體的體積分數(shù)見下表2-1。表2-1.燃氣成分序號名稱單位數(shù)值1CO%422CO%93CH4%194H2%585N%96其他%1為了方便計算，在進行燃料的燃燒計算和鍋爐的熱力計算時，均按體積分數(shù)計算。燃料的燃燒計算理論空氣量的計算理論空氣量是指1m3燃料完全燃燒所需要空氣量。它對不同燃料油不同的數(shù)值，取決于燃料的成分分析。當氣體燃料的組成已知時，便可計算出標準狀態(tài)下氣體燃料燃燒所需要的理論空氣量V0。1「一一一一「n _ 1V0=——0.5H+0.5CO+Z(m+-)CH+1.5H—O(2-1)0.21L2 4mn2 2_式中H2,CO,CmHn,O2——燃氣中各種可燃組分的體積百分數(shù)，％。將焦爐煤氣各組分的氣體百分數(shù)代入此公式，求得V0=3.405m3/m3。⑵鍋爐各受熱面過量空氣系數(shù)的選取由于影響燃料完全燃燒程度的因素很多，其中空氣的供給量是否充分，燃料與空氣的混合是否良好，都是很重要的條件。實際送入鍋爐的空氣量V（m3/m3）稱為實際空氣量，其值一般都大于理論空氣量。比理論空氣量多出的這一部分空氣就稱為過量空氣。因此，實際空氣量就是理論空氣量與過量空氣量之和。實際空氣量與理論空氣量的比值稱為過量空氣系數(shù)，用a表示，即(2-2)通常指所指的過量空氣系數(shù)是爐膛出口處的值a;，它是一個影響鍋爐燃燒工況及運行經濟性的重要指標。當a;偏小時，爐內的不完全燃燒熱損失便增大;當a;偏大時，鍋爐的排煙熱損失就會增多。因此存在一個最佳的a;值，使鍋爐的上述熱損失之和最小。燃氣鍋爐的最佳a;取決于燃氣的燃燒方法等，為了能使燃氣能夠完全燃燒，此次計算的a;值特意取得大些，其值為a;=1.2。鍋爐各部件處煙道內漏入的空氣量AV與理論空氣量的比值，稱為該段煙道的漏風系數(shù)，用Aa表示，即(2-3)Aa二竺(2-3)V0鍋爐各煙道的漏風系數(shù)的大小取決于負壓的大小和煙道的結構形式，一般為0.01?0.1,此次計算中，鍋爐各煙道的漏風系數(shù)的選取結果見下表2-2。表2-2空氣平衡表序號名稱漏風系數(shù)過量空氣系數(shù)1爐膛入口01.22爐膛出口0.081.283第一鍋爐管束0.051.334第二鍋爐管束0.11.435第三管束0.11.53燃燒產物及其計算燃料燃燒后的產物就是煙氣。當只供給理論空氣量時，燃料完全燃燒后產生的煙氣量稱為理論煙氣量。理論煙氣的組成為C02，S02，N2和H2O。前三種組成合在一起稱為干煙氣。包括H2O在內的煙氣稱為濕煙氣，由于煙氣中的co^dso2,同屬三原子氣體，產生的化學反應式中有許多的相似之處，并且在煙氣分析時常常被同時測出，因此，將它們合并表示，稱為三原子氣體，用ro2表示。當有過量空氣時，煙氣中除上述組分外，還含有過量的空氣，這時的煙氣量稱為實際煙氣量。燃氣中各可燃成分單獨燃燒后產生的理論煙氣量可同構燃燒反應式來確定，計算方法如下。(1)理論煙氣量的計算(當a=1時)三原子氣體體積按下式計算：;%+%;O.°KCQ+C?！闔JH2S)(2-4)式中V——標態(tài)下干煙氣中三原子氣體的體積，m3/m3；VCO、VS2 標態(tài)下二氧化碳和二氧化硫的體積，m3/m3。水蒸汽體積按下式計算：nn ，一一V0=0.01H+HS+Z-CH+120(d+Vod) (2-5)H2 2 2 2mn g a式中V0——理論煙氣中水蒸汽的體積，m3/m3；H20dg——標態(tài)下燃氣的含濕量，kg/m3；da——標態(tài)下空氣的含濕量，kg/m3。此次計算中，d=0,取d=30.3X10-6kg/m3。氮氣的體積按下式計算：V0=0.79V0+0.01N2 (2-6)式中V0——標態(tài)下理論煙氣中氮氣的體積，m3/m3。

理論煙氣總體積按下式計算：V0=V+V0+V0 (2-7)y RO2 H2。N2式中V0——標態(tài)下理論煙氣量，m3/m3。(2)實際煙氣量的計算(當a>1時)三原子氣體體積VR。仍按式(2-1)計算。水蒸汽體積按下式計算：VH2VH2。二0.01H2+H2s+Z2C/Jl20(djaV0勺(2-8)式中VHO——實際煙氣中的水蒸汽體積，m3/m3。氮氣體積按下式計算VN=0.79aV0-0.01N2 (2-9)式中VN實際煙氣中氮氣的體積，m3/m3。過剩氧氣體積按下式計算：VO=0.21(a-1)V0 (2-10)式中V?！獙嶋H煙氣中過剩氧氣體積，m3/m3。實際煙氣總體積按下式計算：-/VHJ1+32 (2-11)式中Vy——實際煙氣量，m3/m3。燃燒計算結果將數(shù)據(jù)代入上述公式中，所得結果列于下表中。表2-3理論空氣量及煙氣量的計算序號名稱符號單位結果1理論空氣量V0m3/m33.4052RO2容積VRO2m3/m30.323,理論容積V0N2m3/m32.784HO理論容積 Q V0 H2O m3/m31.084表2-4各受熱面實際煙氣量的計算序號名稱符號單位爐膛第一管束第二管束第三管束1平均過量空氣系數(shù)a1.2401.3051.3801.4802實際水蒸汽容積VH2Om3/m31.1141.1221.1311.1433煙氣總容積Vym3/m33.9174.1384.3944.7344RO2容積份額rRO2%0.0820.0770.0730.0685HO容積份額r%0.2840.2710.2570.2416三原子氣體容積份額H2Or q %0.3660.3480.3300.309空氣和煙氣焓的計算燃料和空氣送入爐內進行燃燒，它們帶入的熱量包括兩部分：其一是由燃料和空氣帶入的物理顯熱（燃料和空氣的熱焓）；其二是燃料的化學發(fā)熱量（發(fā)熱值）。標準狀態(tài)下，燃料燃燒前后的熱平衡方程式為Qnet.,JQJ。r1y 3⑵式中Q…——收到基低位熱值，kJ/m3；氣——燃料的物理顯熱，kJ/m3；Qa——由空氣帶入的物理顯熱，kJ/m3；1y——燃燒后產生的煙氣的焓，kJ/m3。理論空氣焓的計算1m3燃料燃燒所需要的理論空氣量在定壓下從0（℃）加熱到々（℃）所需要的熱量稱為理論空氣焓，用符號h0表示，單位為kJ/m3。k理論空氣焓可用下式計算：ho=V0(ct)卜 (2-13)式中v0——理論空氣量，m3/m3；(ct)k——1m3干空氣連同其帶入的水蒸汽在溫度為9℃時的焓，kJ/m3,稱為比焓；Ck——1m3干空氣連同其帶入的水蒸汽的平均定壓比熱容，kJ/m3。實際空氣焓的計算1m3燃料燃燒所需要的實際空氣量在定壓下從0(℃)加熱到tk(℃)所需要的熱量稱為實際空氣焓，用符號hk表示，單位為kJ/m3。實際空氣焓可用下式計算：h=aV0ct (2-14)式中a——過量空氣系數(shù)；tk——空氣溫度，?！妗ＴO計時煙氣焓的計算設計鍋爐時，由于不能測得煙氣中各種氣體成分的百分數(shù)，故按完全燃燒化學反應進行計算，即煙氣焓等于理論煙氣焓h0、過量空氣焓(a-1)h0和飛灰焓hfh三部分組成，但由于燃氣中的飛灰極少，可忽略不計，所以其計算式可簡化為 h=h0+(a—1)ho理論煙氣焓h0為各組成成分之和，即yh0=(Vc +V0c+V0c)9 (2-15)y RO2RO2 N2N2 %。%。y式中V、V0、V0——煙氣中三原子氣體容積、理論氮氣容積和理論水RO2 N2 H2。蒸汽容積，m3/m3；c、c、c——三原子氣體、氮氣和水蒸汽的平均定壓比熱容由R。2 N H2。于此燃氣中沒有H2s，所以計算中取cR2二“代入有關數(shù)據(jù)，求出各溫度下鍋爐各段的空氣和煙氣焓，將其整理并列于表中,見附錄1熱力計算表。2.5鍋爐熱平衡計算鍋爐系統(tǒng)的熱平衡計算，是為了保證送入鍋爐機組的熱量與有效利用熱及各項熱損失的總和相平衡，并在此基礎上計算出鍋爐機組的熱效率和燃料消耗量。熱平衡是在鍋爐機組處于穩(wěn)定的熱力工況下進行的。對于燃氣鍋爐，一般均以標準狀態(tài)下1m3氣體燃料為基準計算。鍋爐機組的熱平衡方程的普遍形式為：(2-16)QrQ1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6kJ/m3(2-16)式中Qr——送入鍋爐系統(tǒng)的熱量；1——鍋爐系統(tǒng)的有效利用熱；2——排煙帶走的熱量；3——氣體不完全燃燒損失的熱量；4——固體不完全燃燒損失的熱量；5——鍋爐系統(tǒng)向周圍空氣散失的熱量；Q——燃料中灰、渣帶走的熱量。6因為氣體燃料的含灰量很小，Q6可以忽略。同時，氣體燃料燃燒時，一般沒有固體不完全燃燒現(xiàn)象，即Q=0。因此，對于燃氣鍋爐，熱平衡方程式為：4Q=Q1+Q2+Q3+Q5 kJ/m3如各項熱量用其占輸入熱量的百分數(shù)表示，則平衡方程可表示為:q+q+q+q+q+q=100% (2-17)式中q=Qx100%，其中Q為每一項熱量。乙Q ir式中q2——排煙損失，％；q3——氣體不完全燃燒熱損失，%;q4——固體不完全燃燒熱損失，%；q5 散熱損失，%；q$——灰渣物理熱損失，％。2.5.1鍋爐輸入熱量相應于1m3燃氣送入鍋爐系統(tǒng)的熱量Qr（kJ/m3）是指鍋爐范圍以外輸入的熱量，可按下式計算：Qr=Qnet.'J 。M E式中Q…——燃料的低位發(fā)熱值，kJ/m3；Qwl——鍋爐系統(tǒng)以外的熱量加熱送入鍋爐的空氣時，相應于每m3燃氣所具有的熱量，kJ/m3；ir——燃氣的物理顯熱，kJ/m3；用鍋爐系統(tǒng)以外的熱量加熱空氣時，隨這些空氣帶入鍋爐（進入空氣預熱器鍋爐爐膛）的熱量，按下式計算：Ql=p'（Io—I、） （2-19）式中P——進入鍋爐系統(tǒng)的空氣量與理論空氣量之比，若沒有空氣預熱器，伏可用a；代替；I0——按理論空氣量計算的進入鍋爐系統(tǒng)的焓，kJ/m3；10——按理論空氣量計算的冷空氣的焓,kJ/m3,在此次計算中，lk冷空氣溫度取30℃。I0和Ilk用加熱后的熱空氣溫度和冷空氣溫度從煙氣、空氣焓溫表中查得。當不用外界熱源預熱空氣和燃氣，也沒有自用氣帶入鍋爐的熱量時，1m3燃氣送入鍋爐的熱量為Q「Q…鍋爐的總熱損失為：Zq=q+q+q+q+q (2-20)鍋爐的熱效率為：丑=100―工q(2-21)2.6鍋爐的各項損失(1)排煙熱損失q、2在燃氣鍋爐中最主要的損失是排煙損失，它決定于排煙溫度和排煙量。對于一定的燃料，排煙量決定于過量空氣系數(shù)的大小，而過量空氣系數(shù)又和燃燒狀況直接有關。鍋爐的排煙熱損失q2可用鍋爐機組的排煙和冷空氣的焓差計算:Q (I—a10)(100—q)(2-22)=Ox100二…——py-Jk X100%(2-22)2Q Q式中(——在排煙過量空氣系數(shù)及排煙溫度下，相應于1m3燃氣的排煙焓，kJ/m3；a,——排煙的過量空氣系數(shù)；10——在送入鍋爐的空氣溫度下，1m3燃氣所需要的理論空氣的焓,lkkJ/m30(2)氣體不完全燃燒熱損失q3氣體不完全燃燒熱損失q3是指排煙中未完全燃燒或燃盡的可燃氣體(如co,H2,ch4等)所帶走的熱量占送入鍋爐輸入熱的份額。在設計計算時，對燃用焦爐煤氣的鍋爐，可取q3=0.5%。(3)固體不完全燃燒熱損失q4燃氣鍋爐中，可取固體不完全燃燒熱損失q4=0o散熱損失q5散熱損失q5是指鍋爐圍護結構和鍋爐機組范圍內的氣、水管道以及煙風道等，受外部大氣對流冷卻和向外熱輻射所散失的熱量。它與周圍大氣的溫度、風速、圍護結構的保溫情況以及散熱表面積的大小、形狀等有關，同時還與鍋爐的額定容量和運行負荷的大小有關，一般根據(jù)禁言數(shù)據(jù)和近似計算的辦法確定。本計算中，按鍋爐的額定負荷以及尾部受熱面情況選取散熱損失q5=1.5%。在鍋爐熱力計算中，為了方便起見，假定各煙道的散熱量和該煙道中的煙氣放出的熱量呈正比，因此可在各受熱面計算中引入保熱系數(shù)以考慮散熱損失。保熱系數(shù)可按下式計算：①二1--q-=^— (2-23)n+q5n+q5(5)灰渣物理熱損失q6由于燃氣燃燒產物中灰渣含量極少，可忽略不計，故qJ0。⑶2.7鍋爐有效利用熱鍋爐的有效利用熱Q]是指鍋爐供給工質的總焓與給水焓的差值，對于飽和蒸汽鍋爐為：Q=[(D+D)(i-i-黑)+D(i-i)] (2-24)1 ◎bqgs100pwbqgs式中D——鍋爐蒸發(fā)量，kg/s；Dy——鍋爐自用蒸汽量，kg/s,由于原鍋爐的自用蒸汽量為0,所以改造后的鍋爐Dzy=0；Dpw——鍋爐排污量，kg/s，Dpw=pD，p為鍋爐排污率，%，此次計算中，參考同類型同參數(shù)鍋爐，選取P=5%；%——飽和蒸汽焓，kg/m3；i 給水焓，kg/m3；gibs 飽和水焓，kg/m3；r 氣化潛熱，kg/m3；W——蒸汽濕度，％；按飽和蒸汽的質量標準規(guī)定，對于水管鍋爐，飽和蒸汽的蒸汽濕度不大于3%；對于鍋殼式鍋爐，飽和蒸汽的濕度不大于5%，此次計算中取W=3%。鍋爐的熱效率和燃料消耗量鍋爐熱效率是指鍋爐有效利用熱占鍋爐輸入熱的百分比，即n=DTgs—rw)+Dp'lpsTgs，X100% (2-25)BQr或n=q=100-(q+q+q+q+q)式中D——鍋爐蒸發(fā)量，kg/h;i"——鍋爐出口壓力、溫度下的蒸汽焓，kJ/m3；ig,——鍋爐給水的焓，kJ/m3；r——鍋爐工作壓力下的氣化潛熱，kJ/m3；w——鍋爐出口的蒸汽濕度；Dps——鍋爐的排污水量，kg/h；院——排污水焓，即排污點壓力下的飽和水焓，kJ/m3；鍋爐燃料消耗量，m3/h；?！仩t輸入熱，kJ/m3。r鍋爐的燃料消耗量B為：B=Q-x100 m3/h (2-26)「Q

r鍋爐的計算燃料消耗量B為：B=B ~q4 m3/h (2-27)j1002.8爐膛熱力計算爐膛傳熱的基本方程爐膛傳熱計算額就是計算火焰與被火焰包圍著的水冷壁之間的輻射環(huán)熱量。根據(jù)斯蒂芬?波爾茲曼定律輻射換熱量為：Qf=a。0(T4—T：)Hf (2-28)式中?！恪^對黑體輻射常數(shù)，其值為5.67X10-11kW/(m2?K4)；H于——有效輻射受熱面積，m2；T——火焰的平均溫度，K；T 水冷壁表面溫度，K；a.——爐膛系統(tǒng)黑度。另一方面，可以從煙氣側列出熱平衡方程式，即煙氣在爐膛內放出的熱量應等于燃料在爐膛被有效放熱量與爐膛出口煙氣帶走的熱流量之差，即。于二甲B(Q-1;) (2-29)式中Q]——爐膛有效放熱量，kJ/m3；I；——爐膛出口處煙氣的焓，kJ/m3；保熱系數(shù);Bj——每秒鐘的計算燃料消耗量，m3/s；由于 Q「I"= T")所以 0,=甲BVC夏口-T”) (2-30)式中 T——爐膛有效放熱量Ql在絕熱條件下所具有的燃燒溫度，也稱為理論燃燒溫度，K；T——爐膛出口煙氣溫度，K；VyCpj——在T〃和T；的溫度區(qū)間內，每m3燃氣燃燒所產生的煙氣平Q―卜均熱容量，kJ/(m3?K),即Vc=Q一lypJT—T”

llI2.8.2爐膛有效放熱量與理論燃燒溫度爐膛有效放熱量爐膛有效放熱量Qt是對每m3完全燃燒的燃氣(計算燃料)而言，并計及了加入爐膛的各種熱量，即：(2-31)q=q10°一q3一q4一久+q(2-31)1r 100一q k4式中，Qr——通?？梢哉J為是燃料的應用基低位發(fā)熱量Q…;Q——燃燒需要的空氣帶進爐膛的熱量，其他各項在熱平衡計算中k已作了說明。當燃料燃燒不用預熱空氣時：Qk=a"Vo(ct) (2-32)2.8.8.2理論燃燒溫度根據(jù)爐膛有效放熱量Qf就可以求出爐膛理論燃燒溫度。所謂理論燃燒溫度,就是假定在絕熱情況下降Ql作為煙氣的理論焓而得到的理論燃燒溫度?！ǎ蒕=Vc9 kJ/m3 (2-33)iypJll9=-Q- (2-34)iiVc.式中1——在a;情況下每m3燃料燃燒后的煙氣容積m3/m3；cpj——煙氣從0℃到9〃溫度范圍內的平均容積比熱，kJ/(rwK)。2.8.2.3火焰絕對平均溫度火焰絕對平均溫度計算采用如下經驗公式：__T—T” T=T”+/——— (2-35)hyl4式中T——爐膛出口絕對溫度，K；T〃——理論燃燒絕對溫度，K。2.9.對流受熱面?zhèn)鳠嵊嬎銓α魇軣崦媸侵覆贾迷阱仩t煙道中受熱煙氣直接沖刷以吸收對流傳熱為主的那一部分受熱面，如鍋爐管束或煙管、過熱器、省煤器、空氣預熱器等。本次計算只對鍋爐的對流管束進行計算。對流管束的計算任務是在已知受熱面結構特性的條件下，確定其傳遞的熱量?；緜鳠岱匠虒α魇軣崦娴膫鳠崃?。與受熱面積H和冷、熱流體之間的溫壓A看成正比，其傳熱方程式為Q=KAtH (2-36)比例系數(shù)K稱為傳熱系數(shù)，是反映傳熱過程強弱的指標，表示溫壓為1℃時，每平方米受熱面積傳熱量的大小。在計算時，以每m3燃氣為基準，則傳熱方程式為煙氣側Q=甲(I'-1"+Aal0) kJ/m3 (2-37)rp k工質側Q=D(i-i)-Q kJ/m3 (2-38)crB fj式中Qp——在某一對流受熱面中，每1m3計算燃料產生的煙氣放給受熱面的熱量。在穩(wěn)定傳熱情況下，它等于工質的吸熱量Qcr，kJ/m3；K——在某一對流受熱面中，有管外煙氣至管內工質的傳熱系數(shù)，kW/(m2■K)；H——某一對流受熱面的計算傳熱面積，m2；At——平均溫差，。℃I'和I"——煙氣進入和離開此受熱面時的焓，kJ/m3；i'和i"——工質在受熱面進口和出口處的焓，kJ/m3；D——每秒工質的流量，kg/s；Qf——工質所吸收來自爐膛的輻射熱量，kJ/m3。在已知對流受熱面的傳熱面積的情況下，需要確定煙氣經放熱后的焓I"和相應的溫度0"，這時計算的關鍵就在于確定傳熱系數(shù)K。煙氣流速計算煙氣的流速計算公式為(2-39)_BJ.9+273(2-39)/—3600F.273V式中Fy——煙氣流通面積，m2；9——煙氣平均溫度，?！?、——煙氣量，m3/m3(其值隨a而異)。傳熱系數(shù)K的確定對于鍋爐管束：K=Wd己(ad+a) (2-40)

式中Wd——熱有效系數(shù)，對于燃氣鍋爐，可取W廣0.85；自一一利用系數(shù)，對于工業(yè)鍋爐的管束，可取自=0.95；對流放熱系數(shù)，kW/(m2?℃),ad=CCCja0,‘考慮了溫度及煙氣成分等物理性能的變化對放熱系數(shù)的影響；?！ㄊ枪?jié)距修正系數(shù)；J是管子排數(shù)修正系數(shù)；a0為基準放熱系數(shù)[kW/(m2[kW/(m2■℃)],—輻射放熱系數(shù)，af=aycya0其中。,是煙氣黑度，a。為基準輻射放熱基數(shù)[kW/輻射放熱基數(shù)[kW/放■℃)],)不含灰氣流的修正系數(shù)，此三項均可由[3]溫壓的計算由傳熱學知道，逆流或順流時，沿程溫壓的積分平均值可用下式表示:(2-41)At=ALt(2-41)TAtIn—d-式中，A1——受熱面中兩端溫壓中較大的溫壓，℃；兩端溫壓中較小的溫壓，?！?。由于該溫壓是用對數(shù)表示的，通常稱為平均對數(shù)溫壓。當Atd/AtxW1.7時，可按算術平均溫壓來計算At="43選取燃燒器和燃燒系統(tǒng)3.1燃燒器的選取根據(jù)設定的燃氣壓力達到了10kPa,應選取鼓風式部分預混燃氣燃燒器。選取燃燒器安裝在爐墻前壁，選取的燃燒器火焰不能噴射到爐墻上，火焰長度應小于1.8米。燃氣的射程可以按下式計算Hrq1u:九=k?—rq，—rqsrn。 (3-1)dpu九k'k式中Hrq——燃氣射程，mm；dp——噴孔直徑，mm；。一一噴孔軸線與空氣流動方向的夾角度；K——系數(shù)；Urq——噴孔出口燃氣流，m/s；uk——空氣流速，m/s;入rq——燃氣的密度，kg/m3；氣——空氣的密度，kg/m3;1根據(jù)鍋爐燃料消耗量935.12m3/h,選取III號周邊供氣蝸殼式燃氣燃燒器⑸

圖3-1周邊供氣蝸殼式燃氣燃燒器1——蝸克配風器；2——燃燒分配室3——冷空室；4——火道表2-1周邊供氣蝸殼燃燒器工作特性型熱負苻W天然氣(比力5Mpi)除靠摩，｛壓力R=03m)fn?4)與蟋氣種類育美尺寸加冠{n?㈤與微氣科類有笑尺寸(e)q算「4檄-%七一4㈣-%的一4神工I1i涮183為5020-^42no380qm29-^53Tlin366Z1-蚯53-/127(5033「邦」“力4tn5M和9卬⑩蛤-43」11-472-極11的q網66-4413f3TMK93(M9154125w-^w2-/21190(1口如78-4516-Ml3-切VIStiOS133047-A59-^142-^303颯自250位-仃17Tl54-^33表2-2結構尺寸型 其它尺寸〔nma)號值乂占sjtf-<xCDi口工Di51.U±1Hl甩&三T#24091^240S-8^12般，3兆，42fl/5005J2O：現(xiàn)240馳L4C1加U期3n126^330校2442M屯?S2252D網2J07TO144)nu1U#410ISfix4LO14.-SX12dw*詢*750S5266U蜘300430140皿w2Q2X5JQ17-BX12即#628鈍50的5口U02皿560400J50L4D16027flV#750ZS5M75025-5^12桶31M2O0內節(jié)(H121利㈣500750L6020)3W當燃燒器出口混合氣體速度在25m/s左右時，使用凈高爐煤氣的壓力約為3200Pa,空氣壓力約為1600Pa；使用凈發(fā)生煤氣時的壓力約為1700Pa,空氣壓力約為2700Pa。供應燃燒用的全部空氣經鼓風機加壓后送入蝸殼，在蝸殼內強烈旋轉并沿軸向前進，隨后，一部分空氣進入內筒繼續(xù)旋轉向前，這就是與燃氣混合的一次風；另一部分空氣沿著內筒進口處的外圓周上均步的一排曲邊矩形孔，進入外環(huán)套旋轉向前，然后從外環(huán)套出口端部環(huán)縫流出，這就是二次風，在火道內與已著火的氣流邊混合邊燃燒。二次風還有冷卻燃燒器頭部的作用，以防止燃燒器頭部在高溫下被燒壞。由于氣流的旋轉，使燃燒器出口附近形成回流區(qū)，有利于高速噴出的混合氣流的穩(wěn)定著火與燃燒。該燃燒器燃氣遇空氣混合強烈，燃燒穩(wěn)定、安全，過量空氣系數(shù)小，燃燒效率搞。但氣流阻力較大，燃氣壓力為10KPa。3.2選取燃燒系統(tǒng)供氣管道系統(tǒng)鍋爐房供氣管道一般是由供氣管道進口裝置，鍋爐房內配管系統(tǒng)一級吹掃放散管道等組成。根據(jù)燃燒器尾部口徑選取燃氣管道直徑為60mm。（1）鍋爐房供氣來之調壓站,有調壓站至鍋爐房的燃氣管道宜采用單管供氣,常年不間斷供熱時，宜采用雙管供氣。采用雙管供氣時，每一根管的流量宜按鍋爐房的最大計算耗氣量的70%計算。（2）當調壓裝置進氣壓力在0.3MPa以上,而調壓比又較大時，可能產生很大的噪聲，為避免噪聲沿管道傳入室內，調壓后宜有10?15m的一段管道采用埋地敷設，如圖3-2.幅1。?15m圖3-2調壓站至鍋爐房間的管道敷設（3）由鍋爐房外部引入的燃氣總管的進口處應裝設總關閉閥，按燃氣流動反響，閥前應設放散管，放散管上應裝設取樣口，閥后應裝吹掃管接口。（4）鍋爐房引入管與鍋爐間供氣干管的連接,可采用圖3所示的端部連接。國金搟滬“ 矚護庸供任干晉卜燃出由前任站聚圖3-3鍋爐房引入管與供氣干管端部連接鍋爐房內燃氣配管系統(tǒng)（1）為保證鍋爐運行安全可靠，供氣管路和管路上安裝的附件連接要嚴密可靠，能承受最高使用壓力。在設計配管系統(tǒng)時應考慮便于管路的檢修和維護。（2）管道及附件不得裝設在高溫或有危險的地方（3）配管系統(tǒng)上應安裝明桿閥或閥桿帶有刻度的閥門，以便使操作人員能識別閥門的開關狀態(tài)。（4）鍋爐的配氣支管上，應裝有關閉閥和快速切斷閥、流量調節(jié)閥和壓力表。（5）配氣支管至燃燒器前的配管上應裝關閉閥，閥后串聯(lián)2個安全切斷閥（電磁閥），并在兩閥之間設置放散管（放散閥可采用手動閥或電磁閥）?？拷紵鞯囊粋€安全切斷閥應靠近爐膛，使管段盡量縮短，以減少管段內燃氣滲入爐膛的數(shù)量。吹掃放散管到系統(tǒng)設計燃氣管道在停止運行進行檢修時，為檢修工作安全，需要把管道內的燃氣吹掃干凈；系統(tǒng)在較長時間停止工作后再投入運行時再投入運行時，為防止燃氣空氣混合物進入爐膛引起爆炸，亦需進行吹掃，將可燃燒混合氣體排入大氣。因此，在鍋爐房空氣系統(tǒng)中，設置吹掃和放散管道。根據(jù)表三表四選取放散管直徑。

表3-1燃氣系統(tǒng)放散管直徑選用表燃氣管道直徑/mm25~5065~80100125~150200~250300~350放散管直徑/mm253240506580表3-2廠區(qū)燃氣系統(tǒng)放散管直徑選用表距離燃氣管道直徑距離燃氣管道直徑50~100125~250300~350400~50050~100125~250300~350400~5002040508010030065150250250504065100100400652003003001004080150150500802003003002005012520020010001002003003004鍋爐系統(tǒng)的阻力計算及風機校核通風阻力計算當空氣或煙氣在風道或煙道中流動是，其任意兩截面的總壓頭可用柏努利方程式表示P+^^+pgZ=P+^2+pgZ+Ah (4-1)1 2 1 2 2 2sl式中P1、P2——相對于界面1、2處的絕對壓力(m)Zi、Z2——相對于界面海拔高度或離某一基準面的高度(m)p——截面1、2處的介質平均密度(kg/m3)；31、32——相對于截面1.、2處的截面流速Ahsl——兩截面之間的介質的流動阻力(Pa)在任一截面處介質的絕對壓力P等于其表壓力hz和大氣壓力b之和即P=h+b=h+(b°-pkgZ) (4-2)式中P——某一截面處介質的絕對壓力(Pa)；b0——海平面大氣壓力(Pa)；Pk——空氣密度(kg/m3)0在鍋爐通風計算中，煙氣、空氣的流動阻力包括三項：沿程摩擦阻力、由于通道截面和方向變化所引起的局部阻力和橫向沖刷管束阻力。4.1.1通風阻力計算方法(1)沿程摩擦阻力沿程摩擦阻力是指氣流在等截面直通煙、風道中的流動阻力，包括縱向沖刷管束的阻力。由下式計算A,\lP32(4-3)Ah小廠—dl(4-3)式中Ahmc—摩擦阻力（Pa）；九——摩擦阻力系數(shù);1——管子長度ddl——當管道壁周界長度P——氣體密度（kg/m3），按氣流平均溫度計算；①——氣流速度，按氣流平均溫度計算（m/s）。（2）局部阻力局部阻力指因通道截面積和流向變化而引起的局部阻力，按下式算Ah=0吧（4-4）jb jb2式中 Ahb——局部阻力（Pa）0必——局部阻力系數(shù)，其值取決于各種局部阻力形式。（3）橫向沖刷管束阻力橫向沖刷管束阻力指氣流橫向沖刷光管或肋片管管束的流動阻力，不管有無熱交換均可按下式進行計算Ah「0hx等 （4-5）式中Ahx——橫向沖刷管束的流動阻力（Pa）0展——橫向沖刷管束的流動阻力系數(shù)，與管束結構形式、管排數(shù)和Re數(shù)有關?？偠灾仩t煙風流動Ahz可用下式表示Ah=0吧（4-6）

iz2式中0——各類阻力系數(shù)動壓頭（4）動壓頭的確定動壓頭的確定主要以下2項1、取決遇氣體（或空氣）密度p（kg/m3）273(4-7)p二p (4-7)0273+1式中 Po——標準狀態(tài)下的氣體密度，空氣為1.293kg/m3煙氣約為1.34kg/m3t——氣體溫度（℃）。2、氣流（煙氣或空氣）速度3煙風阻力計算是在鍋爐額定符合下盡心的。其主要原始數(shù)據(jù)（速度、溫度、有效面積及其他結構參數(shù)）均取自熱力計算或按熱力計算標準方法規(guī)定確定。煙氣或空氣的計算速度為3（m/s）3=V/(3600F) (4-8)式中 V——每小時的煙氣或空氣流量（m3/h）；F——煙風通道的有效截面積（m2）。（5）各類阻力系數(shù)。的確定1、沿程摩擦阻力系數(shù)由沿程摩擦力計算可知為Q=X— （4-9）d式中 d=d（內徑）通常情況閆峰到摩擦阻力在管道總壓力損失這中所站份額不大，故摩擦阻力系數(shù)x可近似取為常熟，其值可由表4-3取得。縱向沖刷光滑管束無耐火內襯的鋼板煙風道0.030.02無耐火內襯的鋼板煙風道，磚與混凝土煙道當d出芻0.9m時0.03當<d出0.9m時0.04磚和混凝土煙囪0.05金屬煙囪0.03表4-3摩擦阻力系數(shù)入值通道種類入2、橫向沖刷管束的阻力系數(shù)基于本鍋爐為順列管束只考慮橫向沖刷順列管束，橫向沖刷順列管束的阻力系數(shù)0按下式確定0=00Z2 （4-10）式中Z2是管束的縱向排數(shù)，00按照。：a2=1.96,V=1可知0=2G-1）-0.5R-0.2 （4-11）鍋爐煙道的阻力計算鍋爐本體管束阻力計算A勺可按照橫向沖刷管束計算煙道局部阻力（轉彎、分叉、變截面和閘門）的簡化計算（1）如計算區(qū)段內0<0.1的局部阻力小于2個，可忽略；超過2個均取0=0.05.（2）緩轉變（R/b或R/d》0.9）因阻力很小，在機械通風煙速小于25m/s時，其90轉彎取0=0.3；其他角度按轉彎角度正比關系換算。（3）對R/d>1.5的90°焊接急轉彎，當煙速小于25m/s時取0=0.4.（4）截面平緩擴大（不超過30%）及截面平緩減?。〝U散角a<45。時的阻力可忽略不記。（5）上行和下行煙道產生的自生通風力可按下式近似計算A%=H（1.2-365/9）

式中絲一自生通風力3）；H——煙道上下標高差（m）；9——煙氣平均絕對溫度（K）。鍋爐風道的阻力計算鍋爐風道阻力計算與煙道相同，也是按溝路額定符合在熱力計算后進行。鍋爐風道的阻力包括如下幾項ZAh=Ahk+Ahy+A%+Ahp+Ahc （4-12）式中ZAh——風道總阻力Ahy——冷吭氣風道阻力AhAhy+Ahf+Ahp+Ahc空氣預熱器阻力、熱風道阻力、爐排阻力、料層阻力由于改造后沒有故無需考慮。⑷（1）冷風道阻力計算計算冷風道阻力時，送風機送入的冷空氣由下式計算V=BV0Q—Aa+Aa月之鼠（4-13）ly jk1 1ky273式中 Vy——冷空氣流量（m3/h）a1——爐膛出口過量空氣系數(shù)a"a"-Aa+Aa分別為爐膛、制粉系統(tǒng)和空氣預熱器漏風系數(shù)風速小于10m/s時，冷風道摩擦阻力可以不記，風速為10m/s?20m/s時可選擇第一、二段最長的冷風道計算，然后乘以冷風道總長度與計算長度的比值即可。4.3.2風道阻力修正風道總流動阻力為上述之和，由于不清楚風道長度來計算風道沿程阻力,故只根據(jù)燃燒器風道阻力為2700Pa。風機校核風機性能參數(shù)有流量Q、全壓H,轉速n、功率N,早去定了鍋爐額定符合下煙風道的阻力和流量后，即可選擇風機型號。風機的計算送風機和引風機的計算流量為Q=pV101325 (4-14)1 1pamb式中V——鍋爐額定負壓下煙氣或空氣量(m3/s)；P1——流量儲備系數(shù)，一般取1.1；Pamb——風機安裝處的大氣壓力。根據(jù)計算可得額定送風機引風機煙氣流量Q1為0.285m3/s，空氣流量為Q2=0.971m3/s。送風機計算壓頭為H=P2AH (4-15)引風機計算壓頭為H=P2(\H—S) (4-16)式中 AH、AH——鍋爐風道、煙道系統(tǒng)的總壓降(Pa)；S——煙囪的自生通風力(Pa)；P2——壓頭儲備系數(shù)，取1.2。經計算送風機壓頭為3240Pa，引風機壓頭為2880Pa。根據(jù)原鼓風機和引風機的規(guī)格符合要求，不需要更換。5改造方案及優(yōu)化5.1鍋爐改造方案燃煤過程需要較大的空間，如爐膛小，煙氣會很快離開爐膛進入對流煙道，溫度就會很快降低，煤在燃燒時產生的可燃氣體如一氧化碳和、碳氫化合物和飛灰就得不到充分燃燒，造成化學不完全燃燒損失和飛灰不完全燃燒損失的增加。所以，燃煤鍋爐的爐膛容積熱強度都比較小。氣體燃料的燃燒過程包括兩個過程，即燃氣與空氣混合過程和燃氣燃盡過程。由于燃氣的燃燒速度快，容易燃燒完全，所以這兩個過程所需要的時間就比煤燃燒時所需要的時間短，燃氣鍋爐的爐膛容積熱強度也可以取得比較大。(1)拆除煤斗，保留鏈條爐排，只在料條爐排上鋪設兩層耐火磚，然后用耐火水泥將磚縫壓實，構成燃氣鍋爐的干爐底。防焦箱用耐火磚和耐火水泥包覆。(2)拆除前拱面板，更換前拱管，采用與原鍋爐前拱管相同材質的鋼管，加工成帶圓弧的彎管，焊接在上下集箱上。圓弧中心空出的位置，作為安裝燃燒器噴嘴的位置。(3)將后拱管和上下兩集箱的連接處割段，再將管街頭用堵板封住。上面用耐火磚和耐火水泥密封嚴實。將附在后拱管上的耐火材料全部打掉，以增加爐膛的容積。拆除除渣機(4)安裝防爆門。在后煙道上方裝一個重力式防爆門，根據(jù)鍋爐容積選取防爆門。圖5-1圓形重力式防暴門⑸燃燒器口開在鍋爐的前墻上。制作新的鍋爐前墻。將煤斗、煤閘板、前拱面板拆除后，用厚度為16mm以上的鋼板在爐座基礎平面處以上的鍋爐全爐墻平面處進行焊接固定（與鋼架相連焊接）根據(jù)燃燒器的安裝固定尺寸要求，開孔并鉆四個固定螺栓孔（攻絲）。用耐火磚在鋼板內側砌筑耐火前墻（在鋼板與耐火磚之間適當留50mm至80mm的間隙用來填充保溫材料）和原有前爐墻，與新做爐底相連，形成完全密封的新前爐墻。（6）燃氣以前應該講對流管束內的煙灰清理干凈，將鍋爐爐膛內水管表明的煤灰處理干凈，同時降水側的水垢進行清晰，以提高鍋爐受熱面的傳熱能力。（7）原鍋爐為負壓燃燒，因此改造后的燃氣鍋爐也應為負壓燃燒，所以改造后的鍋爐要特別注意和外界的密封。（8）拆除原有的省煤器、空氣預熱器和除塵器。拆除省煤器后，將原省煤器進口管與出口管用鋼管焊接相連。拆除空氣預熱器和除塵器后，則要用鋼制煙道將該段煙道連接起來，形成完整煙道。⑸鍋爐爐膛本體具體改造樣式參數(shù)見附錄圖1。5.2改造后防爆措施燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐最大的安全隱患就是發(fā)生爐膛爆炸事故。爆炸的原因主要是由于爐膛或煙道內存有一定量的可燃氣體與空氣混合后達到其爆炸極限范圍，被明火或鍋爐本身的高溫（受熱的爐墻內壁發(fā)出的熱量）引燃而發(fā)生爆炸。應采取以下措施：①必須配備有可靠的聯(lián)鎖保護等安全自動控制措施。②在爐膛后部位置和煙道上必須設置防爆門。⑧嚴格執(zhí)行安全技術操作規(guī)程，在燃氣鍋爐點火前，必須開啟引風機仔細吹掃爐膛和煙道，停爐時先熄火后停引風機，以排除爐內可能積存的可燃氣體。④燃燒器必須具有自動點火和熄火保護功能，無爆燃現(xiàn)象。⑤鍋爐房內的燃氣供應系統(tǒng)和電氣設備，也要采取相應的安全措施，采用防爆電器，設置燃氣泄漏報警切斷裝置和可燃氣體檢測報警儀等。本文以額定蒸發(fā)量6t/h的燃煤鏈條鍋爐改造為燃氣鍋爐為研究目的，列舉了燃煤鍋爐改燃氣鍋爐的注意點和要求，根據(jù)燃氣成分計算燃燒特性，為達到額定蒸發(fā)量，對鍋爐燃燒器燃燒系統(tǒng)進行選取，依照煙風道阻力的計算，對風機進行校核。綜合考慮燃氣鍋爐的需求，對鍋爐本體進行改造，最終達到研究所需的鍋爐出力要求，并對鍋爐改造后需注意的防暴措施進行了分析。以上對燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐進行了分析和探討,無論從經濟角度還是從環(huán)保方面來看,大力發(fā)展燃氣鍋爐是目前的發(fā)展趨勢，燃煤改燃氣后可以大大降低煤煙型煙塵排放量,顯著改善空氣質量、更好的保護環(huán)境。總之燃氣鍋爐廣泛應用，既是燃氣事業(yè)發(fā)展的必然,也是社會進步的產物。參考文獻[1]葛升群，劉鑫.中小型燃油燃氣鍋爐運行操作與維護[M].機械工業(yè)出版社2003[2]趙欽新，惠世恩.燃油燃氣鍋爐[M].西安交通大學出版社.2000[3]杜欣平，陳琴，李維光.燃煤鍋爐改為燃氣鍋爐的技術措施[J].煤氣與熱力，2002,(2):125—127,130.[4]丁崇功，寇廣孝等.工業(yè)鍋爐設備[M].機械工業(yè)出版社，2005.[5]張永照，陳聽寬，黃祥新.工業(yè)鍋爐[M].機械工業(yè)出版社，1993.[6]劉樹琴等.鍋爐煤改氣的設計.工業(yè)鍋爐雜志.2001,(4).[7]李桂香等.對燃煤鍋爐改燃氣燃油鍋爐的幾點看法.工業(yè)鍋爐雜志，2001,(4).[8]李慶義等.環(huán)保型鍋爐選型分析[J].工業(yè)鍋爐.2000,(1).[9]夏喜英.鍋爐與鍋爐房設備[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2001.[10]燃油燃氣鍋爐房設計手冊編寫組.燃油燃氣鍋爐房的世紀手冊[M].北京.機械工業(yè)出版社，1999.[11]趙欽新等.中小型燃油燃氣鍋爐運行操作與維護[M].機械工業(yè)出版社,2004[12]林宗虎，張永照.鍋爐手冊[M].機械工業(yè)出版社，1989.[13]劉樹琴等.鍋爐煤改氣的設計.工業(yè)鍋爐雜志.2001,(4).[14]李桂香等.對燃煤鍋爐改燃氣燃油鍋爐的幾點看法[J].工業(yè)鍋爐雜志，2001，(4)[15]周偉國.關于燃煤鍋爐改為燃氣鍋爐的探討[J].煤氣與熱力，2000,(1)：44—46.[16]杜欣平，陳琴，李維光.燃煤鍋爐改為燃氣鍋爐的技術措施J].煤氣與熱力，2002,(2):125—127,130.[17]張圣偉.燃氣鍋爐的前景分析.機械工業(yè)出版社，2005.[18]武喜懷.對燃煤鍋爐改造為燃氣鍋爐的探討和分析[J].內蒙古石油化工，2008,(10)S.Srikanth,K.Gopalakrishna,S.K.Das,B.Ravikumar.Phosphateinducedstresscorrosioncrackinginawaterwalltubefromacoalfiredboiler[J].EngineeringFailureanalysis.2003(10):491—501SylwesterKalisz,MarekPronobis,DavidBaxter.Co-firingofbiomasswaste-derivedsyngasincoalpowerboiler[J].Energy33(2008)：1770—1778.致謝本文是在導師鄢曉忠老師的悉心指導下完成的。承蒙鄢老師的親切關懷和精心指導，雖然有繁忙的工作，但仍抽出時間給予我學術上的指導和幫助，我做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期的論文調整等各個環(huán)節(jié)中都給于了我很大的幫助。鄢老師對學生認真負責的態(tài)度、嚴謹?shù)目茖W研究方法、敏銳的學術洞察力、勤勉的工作作風以及勇于創(chuàng)新、勇于開拓的精神是我永遠學習的榜樣。在此，謹向鄢老師致以深深的敬意和由衷的感謝。能成為鄢老師的學生，是我學生生涯的幸事。同時，感謝各位在論文工作中給予了我?guī)椭耐瑢W和在生活、工作和學習上給予了我真摯的關心和幫助的室友，感謝師弟師妹們創(chuàng)造了和諧輕松的實驗室環(huán)境。最后，感謝所有關心我、支持我和幫助過我的同學、朋友、老師和親人。在這里，我僅用一句話來表明我無法言語的心情，感謝你們！何若峰2010.6.7

附錄1熱力計算表一、鍋爐規(guī)范（改造前）序號名稱單位數(shù)值1額定蒸發(fā)量t/h62額定蒸汽壓力Mpa1.253額定蒸汽溫度℃1944給水溫度℃1055排煙溫度℃1606水壓試驗壓力Mpa1.657受熱面積（輻射）m216.338受熱面積（對流）m2211.259空氣預熱器m210010爐排面積m29.2811適用煤種WIIAl12設計熱效率%WII70%Al76%13本體水容積m39.4614鍋爐主體安裝后外形尺寸（長*寬*高）mm8360*5000*5100二、燃料成分（焦爐煤氣）序號名稱單位（體積百分數(shù)）數(shù)值1CO □ %41002CO,%93CH 4 %194H □ %585N—2 %96其他（可不參與計算）%17供氣壓力Kpa108熱值大卡/m340004000*4.187=167489改造后的出力t67三、空氣平衡表序號名稱單位漏風系數(shù)過量空氣系數(shù)1爐膛入口01.22爐膛出口0.081.283第一鍋爐管束0.051.334第二鍋爐管束0.11.435第三管束0.11.53四、理論空氣量計算序號名稱符號單位計算公式結果1理論空氣量VoNm3/Nm3Vo=1/O.21*(O.5H+02.5CO+E(m+n)*CmH+1.5H2s-O2) mn3.4052RO2容積vNm3/Nm3vr2=0.o1*(co2+co+￡O2CmHn+SO+HS) m 2 2 0.3203N2理論容積Vo N2 Nm3/Nm3Von=O.79Vo+0.01N22.7804H2O理論容積VounnNm3/Nm3Vok二O.O1*(H+hs+H2O 2 2工(n/2)CmHn+120(d+Vo*d))1.084七、鍋爐熱平衡計算序號名稱符號單位公式結果1燃料低位發(fā)熱量QkJ/Nm3已知16748.002冷空氣溫度t℃設計給定30.003冷空氣焓Io-1 lk kJ/Nm3查焓溫表134.83

4排煙溫度e℃取定205.005排煙焓IkJ/Nm3查焓溫表1690.346固體不完全燃燒損失 pyq%估取0.007氣體不完全燃燒損失q%估取0.508排煙損失3q——2 %(I-aIo)py pylk*(100-q)/Q4 n8.869散熱損失q%et,d,ar 估取1.5010灰渣物理熱損失q6%估取0.0011鍋爐總熱損失q%q2+q3+q4+q5+q610.8612鍋爐效率n%n=100-q89.1413給水焓IkJ/kg查水、水蒸汽物性表419.0020℃14飽和水焓 gs IkJ/kg查水、水蒸汽物性表806.9015飽和氣焓IkJ/kg查水、水蒸汽物性表2785.7016鍋爐排污率bqp%設計給定5.0017烝汽帶水率W%參考同類型鍋爐選取3.00W<5%18氣化潛熱rkJ/kg查水、水蒸汽物性表1978.8019額定蒸發(fā)量Dkg/h設計給定6000.0020鍋爐有效利用熱Q——l kJ/hD(Ib-I-Wr/100)q+Dgp(Ibh-I)13960386.0021鍋爐燃料消耗量BNm3/h gs Q1/(n*Qnetda935.12I

22計算燃料消耗量BNm3/hB(1-q4/100)935.1223保熱系數(shù)Wn/(n+q5)0.98八、爐膛熱力計算—序號名稱符號單位公式結果1鍋爐輸入熱量QrkJ/Nm3Qr=Q16748.002計算燃料消耗量BNm3/h熱平衡計算935.123保熱系數(shù)W熱平衡計算0.984爐膛出口過量空氣系數(shù)a“選取1.285爐膛漏風系數(shù)l△a1選取0.086冷空氣溫度t——Ik ℃選取30.007冷空氣焓Io11.kJ/Nm3查焓溫表134.838熱空氣溫度t——rk ℃設計0.009熱空氣焓IokJ/Nm3查焓溫表0.0010空氣帶入爐內熱量Q1.kJ/Nm3a“I。 1——lk 172.5811爐膛入爐熱量Q—l kJ/Nm3Qr*(100-q4-q3-q6)/(100-q4)+Qk16836.8412絕熱燃燒溫度e11℃查焓溫表1985.9713絕熱燃燒絕對溫度T——M Ke11+2732258.9714爐膛出口煙溫e”℃先假定后校核960.0015爐膛出口絕對溫度T”1Ke”+273 1 1233.0016火焰絕對平均溫度TK「+(t-「)/4 1 M 1 1489.4917水冷壁溫度t℃t+90——bh 284.0018水冷壁絕對溫度TL-Kt+273——b 557.0019爐膛出口煙焓I“kJ/Nm3查焓溫表7468.4820輻射和對流換熱系數(shù)CkW/(m2.K)設計選取11.0021輻射和對流的有效面積Hm2已知16.3322煙氣放熱量QkJ/Nm3W*(Q-I") 1—? 9213.3223煙氣傳熱量 rp QkJ/Nm39270.17ei

24計算誤差△%(Q-Q)/Q*1000.62九、對流受熱面計算1.第一管束結構計算序號名稱符號單位公式結果1管徑dmm給定51.002橫向相對節(jié)距0 1 S1/d=100/511.963光管根數(shù)N給定288.004縱向相對節(jié)距0s/d=100/511.965縱向沖刷管長度2Lm2給定1.976管子排數(shù)n-2 給定18.007煙氣流通面積Fm2(100-51)/1000*L*151.458對流受熱面yH■1m2nd*L*N90.819有效輻射層厚度sm0.9d(4ss/nd2-1) 1-2 0.332.第一管束的熱力計算序號名稱符號單位公式結果1入口煙溫9'd1℃爐膛熱力計算960.002入口煙焓I,-kJ/Nm3查焓溫表7468.483出口煙溫9"-1-1℃先假定后校核276.004出口煙焓I"d1kJ/Nm3查焓溫表2041.605吸熱量QkJ/Nm3W(I'-I"+AaI。)5343.706平均煙溫9-:℃(9'+9")/2 d1 d 618.007大溫差PJ△td ℃91-t766.008小溫差△t℃9”廠82.009平均溫差△t℃(△t-At)/In(At/At)306.1110煙氣流速wm/sBV(9+273)/(3600F*27Jy pj y3)2.4311對流放熱系數(shù) ya d w/(m2.℃)CsCnCwa=0.99*1*0.95*27 °25.39

12三原子氣體輻射減弱系數(shù)k1/(m.105Pa)r[(0.78+1.6r)/(prs)-1/2-0.1]*(1-0.37*e/1000) pj 0.9413光學厚度 q kpsk*p*s0.3114煙氣黑度a℃1-e-kps0.2615灰壁溫度 y eb℃t+60254.0016輻射放熱系數(shù)a f w/(m2.℃)aaC0.0017熱有效系數(shù)wd y0~y取用0.8518利用系數(shù)昌取用0.9519傳熱系數(shù)KW/(m2.℃)w方(ad+af)20.5120傳熱量QkJ/Nm3K*At*H/Bj 1 2194.4321計算誤差△%(Q-Q)/Q d1 d1 58.933.第二對流管束結構計算序號名稱符號單位公式結果1管徑dmm給定51.002橫向相對節(jié)徑0 1 s1/d=100/511.963光管根數(shù)N給定198.004縱向相對節(jié)徑0 2 s/d=100/51—2 1.965縱向沖刷管長度Lm給定1.376管子排數(shù)n—2 給定18.007煙氣流通面積Fm2(145-51)/1000*L*180.678對流受熱面 y H—1 m2nd*L*N43.409有效輻射層厚度sm0.9d(4ss/nd2-1) 1-2 0.282.第二管束的熱力計算序號名稱符號單位公式結果1入口煙溫e'℃第一管束熱力計算276.002入口煙焓I,kJ/Nm3查焓溫表2041.603出口煙溫e-d2 ℃先假定后校核218.00

4出口煙焓I"d2 kJ/Nm3查焓溫表1701.845吸熱量QkJ/Nm3W(I’-I"+AaI。)347.406平均煙溫eC:℃(e'+e")/2d2 d2 247.007大溫差PJ△td ℃e'd2-t82.008小溫差△t℃e”[-t24.009平均溫差人△t℃(△t-At)/In(At/At)47.2110煙氣流速wm/sBV(e+273)/(3600F*27Jy pj y3)3.2411對流放熱系數(shù)yadw/(m2.℃)CsCnCwa=0.97*1*1.15*35 039.0412三原子氣體輻射減弱系數(shù)k1/(m.105Pa)r[(0.78+1.6r)/(prs)-1/2-0.1]*(1-0.37*e/1000)1.1513光學厚度 q kps PJ k*p*s0.3214煙氣黑度a℃1-e-kps0.2715灰壁溫度 y e b℃t+60254.0016輻射放熱系數(shù)aw/(m2.℃)aaC15.1517熱有效系