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开题报告示例

哈尔滨理工大学机械动力工程学院

毕业设计（论文）

开题报告

学生姓名张辛

学号0601020112

专业热能与动力工程

班级06-1班

指导教师路义萍

2010年3月14日

课题题目及来源：

SHL8-1.6-P蒸汽锅炉设计

课题研究的意义和国内外研究现状：

1.课题研究的意义

1.通过毕业设计，对知识进行系统的综合应用，掌握蒸汽锅炉的设计方法和结构特点，加强对专业课的了解掌握；；

2.熟悉及训练AutoCAD绘图；

3进行资料检索，熟悉论文撰写的格式，进行论文写作基本训练。

2.国内外研究现状

中国的锅炉产业，它既不是“朝阳产业”，也不是“夕阳产业”，而是与人类共存的永恒产业，且在中国还是一个不断发展的产业。

20世纪80年代以后，中国的经济发生了突飞猛进的变化，锅炉行业更加突出，全国锅炉制造企业增加近二分之一，并形成了独立开发研制一代又一代新产品的能力，产品的技术性能已接近发达国家水平。

锅炉是经济发展时代不可缺少的商品，未来将如何发展，是非常值得研究的。

18世纪上半叶，英国煤矿使用的蒸汽机，包括瓦特的初期蒸汽机在内，所用的蒸汽压力等于大气压力。

18世纪后半叶改用高于大气压力的蒸汽。

19世纪，常用的蒸汽压力提高到0.8兆帕左右。

与此相适应，最早的蒸汽锅炉是一个盛水的大直径圆筒形立式锅壳，后来改用卧式锅壳，在锅壳下方砖砌炉体中烧火。

　　随着锅炉越做越大，为了增加受热面积，在锅壳中加装火筒，在火筒前端烧火，烟气从火筒后面出来，通过砖砌的烟道排向烟囱并对锅壳的外部加热，称为火筒锅炉。

开始只装一只火筒，称为单火筒锅炉或康尼许锅炉，后来加到两个火筒，称为双火筒锅炉或兰开夏锅炉.

　　1830年左右，在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出现了火管锅炉。

一些火管装在锅壳中，构成锅炉的主要受热面，火（烟气）在管内流过。

在锅壳的存水线以下装上尽量多的火管，称为卧式外燃回火管锅炉。

它的金属耗量较低，但需要很大的砌体。

　　19世纪中叶，出现了水管锅炉。

锅炉受热面是锅壳外的水管，取代了锅壳本身和锅壳内的火筒、火管。

锅炉的受热面积和蒸汽压力的增加不再受到锅壳直径的限制，有利于提高锅炉蒸发量和蒸汽压力。

这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒，或称为汽包。

初期的水管锅炉只用直水管，直水管锅炉的压力和容量都受到限制。

　　二十世纪初期，汽轮机开始发展，它要求配以容量和蒸汽参数较高的锅炉。

直水管锅炉已不能满足要求。

随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉。

开始是采用多锅筒式。

随着水冷壁、过热器和省煤器的应用，以及锅筒内部汽、水分离元件的改进，锅筒数目逐渐减少，既节约了金属，又有利于提高锅炉的压力、温度、容量和效率。

　　辅助循环锅炉又称强制循环锅炉，它是在自然循环锅炉的基础上发展起来的。

在下降管系统内加装循环泵，以加强蒸发受热面的水循环。

直流锅炉中没有锅筒，给水由给水泵送入省煤器，经水冷壁和过热器等蒸发受热面，变成过热蒸汽送往汽轮机，各部分流动阻力全由给水泵来克服。

　　第二次世界大战以后，这两种型式的锅炉得到较快发展，因为当时发电机组要求高温高压和大容量。

发展这两种锅炉的目的是缩小或不用锅筒，可以采用小直径管子作受热面，可以比较自由地布置受热面。

随着自动控制和水处理技术的进步，它们渐趋成熟。

在超临界压力时，直流锅炉是唯一可以采用的一种锅炉，70年代最大的单台容量是27兆帕压力配1300兆瓦发电机组。

后来又发展了由辅助循环锅炉和直流锅炉复合而成的复合循环锅炉。

　　在锅炉的发展过程中，燃料种类对炉膛和燃烧设备有很大的影响。

因此，不但要求发展各种炉型来适应不同燃料的燃烧特点，而且还要提高燃烧效率以节约能源。

此外，炉膛和燃烧设备的技术改进还要求尽量减少锅炉排烟中的污染物（硫氧化物和氮氧化物）

　　早年的锅壳锅炉采用固定炉排，多燃用优质煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。

直水管锅炉出现后开始采用机械化炉排，其中链条炉排得到了广泛的应用。

炉排下送风从不分段的“统仓风”发展成分段送风。

　　早期炉膛低矮，燃烧效率低。

后来人们认识到炉膛容积和结构在燃烧中的作用，将炉膛造高，并采用炉拱和二次风，从而提高了燃烧效率。

　　发电机组功率超过6兆瓦时，以上这些层燃炉的炉排尺寸太大，结构复杂，不易布置，所以20年代开始使用室燃炉，室燃炉燃烧煤粉和油。

煤由磨煤机磨成煤粉后用燃烧器喷入炉膛燃烧，发电机组的容量遂不再受燃烧设备的限制。

自第二次世界大战初起，电站锅炉几乎全部采用室燃炉。

　　早年制造的煤粉炉采用了Ｕ形火焰。

燃烧器喷出的煤粉气流在炉膛中先下降，再转弯上升。

后来又出现了前墙布置的旋流式燃烧器，火焰在炉膛中形成Ｌ形火炬。

随着锅炉容量增大，旋流式燃烧器的数目也开始增加，可以布置在两侧墙，也可以布置在前后墙。

1930年左右出现了布置在炉膛四角且大多成切圆燃烧方式的直流燃烧器。

　　第二次世界大战后，石油价廉，许多国家开始广泛采用燃油锅炉。

燃油锅炉的自动化程度容易提高。

70年代石油提价后，许多国家又重新转向利用煤炭资源。

这时电站锅炉的容量也越来越大，要求燃烧设备不仅能燃烧完全，着火稳定，运行可靠，低负荷性能好，还必须减少排烟中的污染物质。

工业锅炉目前是中国主要的热能动力设备，工业锅炉多于电站锅炉，近年来，中国电站锅炉行业取得了快速的发展。

其一，产量大幅增长，行业产能快速提升。

目前，整个行业的产能已经超过8000万千瓦，不仅能满足国内电力工业建设的需要，而且还进入了国际市场。

　2005年1-12月，全国电站锅炉累计产量为321,331.60蒸发量吨，与2004年同期相比增长了37.5％；2006年1-12月，全国电站锅炉累计产量为514,475.80蒸发量吨，与2005年同期相比增长了9.31％；2007年1-2月，全国电站锅炉累计产量为52,777.00蒸发量吨，与2005年同期相比增长了11.12％。

　　2006年，中国蒸汽、过热水锅炉进口数量为为9,372,901.00台/公斤，比2005年同期下降54.9％，用汇183,365,503.00美元，比2005年同期下降9％；2006年的出口数量为86,940,454.00台/公斤，比上年同期增长68.7％，创汇325,970,114.00美元，比上年同期增长80.9％；

　　2006年中国供暖锅炉进口数量为1,574,525.00台/公斤，比2005年同期增长2.8％，用汇65,961,186.00美元，比上年同期下降6％；2006年的出口数量为2,833,581.00台/公斤，比2005年同期增长20.4％，创汇10,832,594.00美元，比2005年同期增长11.74％。

　　中国锅炉制造业取得了长足的进步，目前已可以生产多种不同压力等级和容量的锅炉，已成为当今世界锅炉生产和使用最多的国家。

同时，轻工纺织、能源化工、钢铁煤炭等锅炉相关产业的迅速发展给锅炉行业带来了广阔的发展空间和发展动力。

课题研究的主要内容和方法，研究过程中的主要问题和解决办法：

本次的设计题目是SHL8-1.6－P，为双锅筒横置式链条炉排炉，蒸发量为8t/h，压力1.6MPa，燃用贫煤，属于管式自然循环锅炉，其运行的安全可靠性作为其主要特性设计时应放在首位。

因此在设计的过程中，主要考虑的因素是保证炉内着火，炉膛内有足够的辐射热量，煤的燃尽程度以及合理的烟气速度和排烟温度。

自然循环中，产生流量的重力来自回路中下降管与上升管中流体的密度差和流速也随之加大，因此，循环回路的可靠性也是设计过程中要考虑的重要问题。

同时，还要确保有一定的气密性以保证炉膛内进行微负压燃烧。

在整个设计过程中，主要进行了热力计算、强度较核和烟风阻力计算，其中热力计算包括炉膛、燃尽室、锅炉管束、省煤器和空气预热器。

炉膛的设计注意水冷壁的布置和炉膛出口烟温的选择；为了提高锅炉效率，应正确选择燃尽室的结构；锅炉管束的布置较复杂，不仅要考虑吸热效果，还要考虑管束的污染及制造工艺和强度设计，应注意最佳空气速度和烟气速度的选择。

设计完之后在进行强度较核和烟风阻力计算，如有必要，须做适当修改。

此外，还要考虑水循环和烟风阻力，并绘制锅炉总图、锅炉水管系统图、锅炉炉墙图、锅筒展开图。

锅炉本体大致可分为：

锅筒、对流管束、水冷壁、省煤器和空气预热器，水冷壁是辐射受热面，其他三类则是对流受热面，烟气的热能通过这些受热面传递给工质。

锅炉本体一侧处在高温烟气条件下，因而要求它们的结构和材料要能够承受高温和抵抗烟气的腐蚀；锅炉的另一侧工质是水、水蒸气和空气，水和水蒸气工作时具有很高的压力，所以锅炉本体主要部件还要具有一定的承受能力。

上、下锅筒：

是由锅炉钢板焊制而成的圆筒形容器。

它们横向搁置在钢架上，一头固定，一头活动，以便受热后能自由膨胀。

上锅筒的一端封头开由人孔，另一端封头开有水位表孔，内部设有汽水分离、给水和排污等装置，在上锅筒的最高处，还装有主汽管、安全阀、空气阀和压力表管，整个上锅筒并包有隔热层。

下锅筒直径小于上锅筒，厚度也略薄，它的一端封头开有人孔，下端有排污管。

此外，上锅筒通过下降管向前集箱供水，下锅筒通过下降管向后、左、右集箱供水。

上下锅筒之间由对流管束连通。

上锅筒偏靠炉前，由对流管束支撑并有钢架扶持，下锅筒搁置在铸铁支座上，上下锅筒都是横向放置的。

对流管束：

采用10#或20#钢无缝钢管弯制的，钢管外径为φ51~φ76毫米。

对流管束的上端与上锅筒胀接相连，下端与下锅筒胀接相连，对流管束有顺列排列和错列排列两种，当管束为顺排时，烟气流动较稳定，扰动小，因此传热效果差；当管束为错排时，烟气流动紊乱，因而传热效果好，但烟气流动阻力大。

对流管束中间设有防火墙，引导烟气横向冲刷管束加强传热。

水冷壁：

有它自己独立的水循环系统。

此系统由水冷壁管、下降管、集箱和排污管等部分组成。

水冷壁管布置在炉膛四周，集箱装在炉排两旁，也叫防焦箱，用以防止炉墙下脚结焦而刮乱靠墙的煤层。

水冷壁是个单独的水循环系统，它的作用有二：

第一，充分利用炉膛的辐射热，以较少的受热面积获得较多的热量。

第二，保护炉墙不被高温破坏。

水冷壁上端与上锅筒胀接，另一端与集箱相连。

下降管不受热，一般布置在炉外。

集箱用φ219×10的无缝钢管制成。

燃烧设备：

煤斗、煤渣门、链条炉排、风室及炉拱等。

燃烧设备要能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。

锅炉炉墙：

炉墙为重型炉墙，由耐火砖，红砖等砌成。

要求不漏风，内层留有伸缩缝。

炉墙中间的空间就是炉膛，后部是烟道。

空气预热器：

除了可以为燃烧提供热空气，改善着火和燃烧条件外，更重要的是，省煤器的给水温度为105℃，仅用省煤器来降低排烟温度其传热温差太小，不经济，因此必须布置入口温度为30℃的空气预热器。

通常采用的管式空气预热器，是用直径φ38~φ51毫米，厚度为1.5~2毫米的钢管焊在两端较厚的管板上制成，管板间用几块板把气流隔成几个流程。

管子的排列采用错列，烟气在管中纵向流动，空气在管外横流冲刷受热面，烟气与空气的流动方向互相垂直，为交叉流动。

管式空气预热器的优点是构造简单，不易漏风，传热效果好，缺点是管内易被烟灰堵塞。

省煤器：

除了可以降低排烟温度，还可以利用尾部烟气的热量加热锅炉给水，提高锅炉热效率减少燃料耗量。

本锅炉为小型低压锅炉，由于铸铁省煤器耐腐蚀且铸铁省煤器管壁较厚，可用于给水未经除氧的工业锅炉及烟气外部腐蚀严重区域，且运行可靠，本设计采用铸铁省煤器，水平布置，排列方法为顺列。

流过省煤器的空气温度应在6~8m/s，以避免严重积灰，管子与炉膛前后墙平行放置，烟气自上往下流动，省煤器中的水自下往上流动，这样能把水受热时所产生的气泡冲走，防止管壁因气泡停滞而腐蚀或烧坏。

水的流速要保证在部分负荷运行时也能达到一定的速度以冲走气泡。

课题研究所需的参考文献：

1．《锅炉原理》第二版，陈学俊等，高等教育出版社，1998

2.《锅炉设计手