锅炉的一般概况热动毕业论文.docx
《锅炉的一般概况热动毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锅炉的一般概况热动毕业论文.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
锅炉的一般概况热动毕业论文
毕业设计（论文）
`
院系
动力工程系
专业班级
学生姓名
指导教师
二零一二年三月
锅炉的一般概况
1、工作原理（以煤粉炉为例）
煤粉在炉膛燃烧产生的热量，先通过辐射传热被水冷壁吸收，水冷壁的水沸腾汽化，产生大量蒸汽进入汽包进行汽水分离（直流炉除外），分离出的饱和蒸汽进入过热器，通过辐射、对流方式继续吸收炉膛顶部和水平烟道、尾部烟道的烟气热量，并使过热蒸汽达到所要求的工作温度。
发电用锅炉通常还设置有再热器，是用来加热经过高压缸做功后的蒸汽的，再热器出来的再热蒸汽再去中、低压缸继续做功发电。
2、煤粉炉工作时，火焰中心的位置会影响蒸发量，通常而言，火焰中心低则蒸发量大，火焰中心高则蒸发量小；火焰中心位置还会影响过热蒸汽或再热蒸汽的温度，通常火焰中心低则过热蒸汽特别是再热蒸汽温度会偏低，反之则偏高。
3、燃烧器的布置方式，就煤粉炉而言，目前有前后墙对冲方式、四角切圆燃烧方式、双四角切圆燃烧方式等多种，各有各的特点，由于同一炉子不能同时应用上述几种布置方式，对蒸汽影响尚不能直接定论。
锅炉的一般概况……………………………………………………………………2
1绪论………………………………………………………………………………4
1.1热能和动力工程介……………………………………………………………4
1.2热能与动力工程专业发展史…………………………………………………5
1.3热能与动力工程专业前景……………………………………………………6
1.4热能与动力工程专业课程编制………………………………………………7
2锅炉的基本知识…………………………………………………………………8
2.1锅炉参数………………………………………………………………………8
2.2锅炉燃料与燃料计算…………………………………………………………8
3锅炉的参数选择………………………………………………………………10
3.1锅炉型号和台数的选择……………………………………………………10
3.2水处理设备的选择及计算……………………………………………………12
3.3给水设备和主要管道的选择及计算…………………………………………17
3.4送引风系统的设计……………………………………………………………22
3.5送煤除灰方法的选择………………………………………………………23
3.6锅炉房工艺布置……………………………………………………………25
4.锅炉微机控制…………………………………………………………………26
5.国产燃气锅炉与国外燃气锅炉的比较………………………………………29
毕业设计总结………………………………………………………………………32
附图…………………………………………………………………………………33
参考文献……………………………………………………………………………35
绪论
1.1热能与动力工程专业简介：
能源的开发和利用很大程度上是热能的开发和利用。
涉及能源利用的各种热力装置和热工设备不但在动力工业中，而是几乎在所有的工业中都有，形式多样，五花八门。
而热能与动力工程也是研究热能及其利用的学科。
那么什么是热能与动力工程呢？
热能与动力工程是以工程热物理学科为主要理论基础，以内燃机和正在发展中的其它新型动力机械及系统为研究对象，运用工程力学、机械工程学、自动控制、计算机、环境科学、微电子技术等学科的知识和内容，研究如何把燃料的化学能和液体的动能安全、高效、低（或无）污染地转换成动力的基本规律和过程，研究转换过程中的系统和设备的自动控制技术。
本专业培养具备热能工程、传热学、流体力学、动力机械、动力工程等方面基础知识，能在国民经济和部门，从事动力机械（如热力发动机、流体机械、水力机械）的动力工程（如热电厂工程、水电动力工程、制冷及低温工程、空调工程）的设计、制造、运行、管理、实验研究和安装、开发、营销等方面的高级工程技术人才。
热能与动力工程专业下设五个专业方向即热能工程，热立发动机，流体机械及工程，空调与制冷和大气污染与环境控制工程。
热能工程专业方向：
热能工程是研究热能的释放、转换、传递以及合理利用的学科，它广泛应用于能源、动力、空间技术、化工、冶金、建筑、环境保护等各个领域。
培养从事热能工程及工程热物理方面的研究、设计、运行管理、产品开发的高级工程技术人员。
本专业方向对应热能工程学科，具有硕士、博士学位授予权。
热力发动机专业方向：
热力发动机主要研究高速旋转动力装置，包括蒸汽轮机、燃气轮机、涡喷与涡扇发动机、压缩机及风机等的设计、制造、运行、故障监测与诊断以及自动控制。
为航空、航天、能源、船舶、石油化工、冶金、铁路及轻工等部门培养高级工程技术人才。
本专业方向对应的动力机械及工程学科,具有硕士、博士学位授予权，该学科2000年被评为国家重点学科。
毕业生主要从事发电设备与大型电站、航空与航天发动机、船舶发动机与系统动力设备研制、生产、运行等工作。
流体机械及流体动力工程专业方向：
主要研究流体机械及其工作系统自动化，流体循环系统节能等，在水电水利、机械制造、交通运输、石油化工、工程机械、食品纺织、航天航空、舰船武备乃至市政设施、工民建筑等部门都有广泛的应用。
该专业方向包括流体机械及各类流体动力系统的设计、运行及其自动化管理、控制理论及工程应用等，培养从事叶片泵、水轮机、风机、液力、流体传动及控制、湍流控制、微尺度通道流动、粘弹性非牛顿流体力学等方面的研究、设计、制造、运行及产品开发和科学研究的高级工程技术人才。
本专业方向对应流体机械及工程学科，具有硕士学位授予权。
空调与制冷专业方向：
主要研究制冷与低温技术。
它广泛应用于能源、航天、航空、汽车、石油化工、食品与药品的生产、医疗设备与空调制冷设备的生产等领域。
本专业方向培养从事空调制冷工程与设备的设计、运行管理、产品开发和科学研究的高级工程技术人才。
本专业方向对应制冷及低温工程学科，具有硕士、博士学位授予权。
大气环境污染控制工程专业方向：
主要研究大气环境保护理论和技术，应用于能源、动力、化工、冶金、市政等领域的大气环境保护事业。
该专业培养从事大气环境保护理论和技术研究、开发及从事环境管理和规划的高级工程技术人员。
本专业方向对应热能工程学科和环境工程学科，具有硕士、博士学位授予权。
同时值得指出的是，虽然热能与动力工程专业的研究方向很广，但并不是每所高校都能面面俱到，大多选择其中的某几个方向为主。
1.2热能与动力工程专业发展史：
我国能源动力形成于本世纪五十年代，能源动力学科中的专业先后包括有锅炉、涡轮机、电厂热能、风机、压缩机、制冷、低温、内燃机、工程热物理，水力机械以及核能工程等11个专业，形成了明显的以产品带教学的基本格局。
热能与动力工程专业中包含的水利水电动力工程专业的前身为水电站动力装置专业。
该专业也形成于20世纪50年代。
1977年恢复高考招生后，该专业更名为水电站动力设备专业。
1984年该专业更名为水利水电动力工程专业，涵盖了原水能动力工程、水电站动力装置、水电站动力设备、水能动力及其自动化、机电排灌工程、水能动力与提水工程等专业。
1998年，按照国家教育部颁布的新的专业目录，水利水电动力工程专业并入热能与动力工程专业，新的热能与动力工程专业包含了原来的热力发动机、流体机械及流体工程、热能工程与动力机械、热能工程、制冷与低温技术、能源工程、工程热物理、水利水电动力、工程冷冻冷藏工程等9个专业。
随让热能与动力工程专业的划分随时间发生了经常性的变更，但客观上说，这种专业划分与当时我国计划经济的体制以及工业发展的实际情况，在一定程度上是相适应的。
过窄的专业面，但却培养了专业工作能力较强的学生。
因此，在当时对我国经济的发展和工业体系的重建，曾经起到过积极的作用。
但随着社会经济向现代化方向的发展和高新科学技术的进步，特别是我国改革开放以后，国外先进科技、管理体系的大量引进，学科的交叉融合不断产生新的经济增长点，当时实际存在的过细过窄的工科专业设置，总体上已不能适应新的形势和发展对人才的需要，必须进行专业调整。
因此，在1993年原国家教委进行的专业目录调整中，将能源动力学科的上述前10个专业压缩为4个专业，即热能工程，热力发动机，制冷与低温工程，流体机械与流体工程，核工程与核技术保留。
1998年，教育部颁布了新的专业目录，将上述前4个专业进一步合并为热能与动力工程专业，核工程与核技术专业单独设立，而在引导性的专业目录中，则建议将热能工程与核能工程合并。
但当时我国大多数学校还是采用了热能工程与核能工程单独设专业的方案。
因此，在2000年教育部设立的新一轮教学指导委员中，在能源动力学科教学指导委员会下分设了三个委员会：
热能动力工程，核工程与核技术以及热工基础课程教学指导分委员会。
1.3热能与动力工程专业前景：
伴随现实环境的发展，热能与动力工程的重要性正在日渐突出：
目前全世界常规能源的日渐短缺，人类环境保护意识的不断增强，节能、高效、降低或消除污染排放物、发展新能源及其它可再生能源成为本学科的重要任务，在能源、交通运输、汽车、船舶、电力、航空宇航工程、农业工程和环境科学等诸多领域获得越来越广泛的应用，在国民经济各部门发挥着越来越重要的作用。
能源动力及环境是目前世界各国所面临的头等重大的社会问题，我国能源工业面临着经济增长、环境保护和社会发展的重大压力。
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭占商品能源消费的76％，已成为我国大气污染的主要来源。
已经探明的常规能源剩余储量（煤炭、石油、天然气等）及可开采年限十分有限，2000年的统计资料表明，我国化石能源剩余可储采比煤炭为92年，石油20.5年，仅为世界储采比的一半；天然气为63年，优质能源十分匮乏。
未来能源发展中，如何充分利用天然气、水电、核电等清洁能源，加快新能源与可再生能源开发，推广应用洁净煤技术，逐步降低用于终端消费煤炭的比重，实现能源、经济、环境的可持续发展将是"十五"以及中长期能源发展面临的重要选择。
特别地，我国核科技工业是国家的战略行业。
完善的核科技工业体系是确立一个国家核大国地位的基本条件。
它既是国家战略威慑力量和国防科技工业的重要组成部分，是国家政治、国防安全的重要保障和外交利益所在，同时又是国民经济的重要产业。
核军工、核能、核燃料和核应用技术产业，是我国核科技工业的主要组成部分。
与此相适应，如何培养适应上述21世纪社会需要的能源动力类以及核相关专业人才，是每个大学相关专业以及每位从事能源动力类专业教育的工作者需要解决的重要问题。
常规化石能源的使用是能源动力学科专业教学的主要内容之一，而常规化石能源的使用与环境问题密切相关。
目前，煤炭、石油、天然气等化石能源仍在整个能源构成中占据主导地位，而且估计在今后几十年地时间内这一局面还不会改变。
这些常规化石能源主要直接应用于火力发电，这会带来一系列严重的环境问题，比如硫氧化物、氮氧化物等的大气污染、固体废物、水污染和热污染等。
因此，对能源动力生产过程中的这些环境问题必须进行妥善处理和控制，实现其环境友好化，才能保证人类的生存和社会经济的可持续发展。
环境问题已经成为能源动力技术研究中的重要组成部分，也必须在专业课程的教学中有相应的体现。
也正是基于这一原因，浙江大学已经将原来的热能与动力工程专业改名为能源与环境系统工程专业。
核能发电虽然没有上述火力发电那样的问题，但有其独特的问题，如辐射防护与保健、核废料的处置与处理等均与环境保护有关。
迫于环境方面对能源开发与利用的巨大压力，作为常规能源的水能由于具有清洁与可再生的特点，其开发与利用越来越得到重视，在我国能源发展战略占有十分重要的地位。
1.4热能与动力工程专业课程编制：
本专业主要技术基础课有工程图学、理论力学、材料力学、机械原理、机械零件、电工技术、电子技术、机械工程材料、工程热力学、传热学、流体力学、控制工程基础、单片机原理、测试技术、制造工艺学、优化设计等。
热力发动机方向主要专业课有热力发动机基础、内燃机原理、内燃机设计、涡轮机原理、排污净化、增压技术、电控技术、计算机辅助设计、有限元应用等。
制冷与低温方向主要专业课有制冷原理、制冷压缩机、低温技术、空气调节、流体机械、制冷装置自动化、冰箱冷库、制冷热动力学、热泵等。
本专业适用性强、就业面广，学生毕业后可以在与汽车发动机和制冷与低温工程有关的高等院校、科研单位、管理机关和企业等部门从事教学、科研、管理、开发等方面的工作。
锅炉的基本知识
2.1锅炉参数
锅炉型号：
SHL10-1.3/350-WI供热锅炉
额定蒸发量D
10t/h
蒸汽压力P
1.3MPa
蒸汽温度tgr
3500C
给水温度tgs
1050C
冷空气温度tlk
300C
预热空气温度tr
1500C
排烟温度vpy
1800C
锅炉排污率Ppw
5%
2.2.锅炉燃料与燃料计算
锅炉燃料
本锅炉的设计燃料为I类无烟煤
应用基成分
（%）
碳Cy
氢
Hy
氧
Oy
氮
Ny
硫
Sy
灰
Ay
水份
Wy
挥发物Vr
54.70
0.78
2.23
0.28
0.89
33.12
8.00
6.18
应用基的低位发热值Qydw
18187KJ/kg
锅炉受热面的过量空气系数及漏风系数
序号
锅炉受热面
入口过量空气系数
漏风系数
出口过量空气系数
α，
Δα
α”
1
炉膛
1.40
0.10
1.50
2
凝渣管
1.50
0
1.50
3
蒸汽过热器
1.50
0.05
1.55
4
锅炉管束
1.55
0.10
1.65
5
省煤器
1.65
0.10
1.75
6
空气预热器
1.75
0.10
1.85
（设计任务二）三台KZL4—0.7—A锅炉房工艺设计
设计题目XX厂厂区及生活区的供热锅炉房工艺设计
1.设计概况
本设计为一蒸汽锅炉房，为生产，生活以及厂房和住宅采暖生产饱和蒸汽。
生产和生活为全年性用汽，采暖为季节性用汽。
生产用汽设备要求提供的蒸汽压力最高为0．4MPa，用汽量为3．7t／h；凝结水受生产过程的污染，不能回收利用。
采暖用汽量为7．8t／h，其中生产车间为高压蒸汽采暖，住宅则采用低压蒸汽采暖，采暖系统的凝结水回收率达65％。
生活用汽主要供应食堂和浴室的用热需要，用汽量计0．7t／h，无凝结水回收。
2.原始资料
（1）．燃煤资料
元素分析成分Cy=57．42％，Hy=3．81％，Sy=0．46％，Oy=7.16％，
Ny=0．93％，Ay=21．37％，Wy=8．85％
煤的可燃基挥发分Vr=38．48％，应用基低位发热量Qydw=21350kJ／kg
（2）．水质资料
总硬度H0=7.35me/L
永久硬度HFT=4.35me/L
暂时硬度HT=3.0me/L
总碱度A0=3.0me/L
pH=8.27
溶解固形物550me/L
（3）．气象资料
冬季采暖室外计算温度—120C
冬季通风室外计算温度—60C
夏季通风室外计算温度300C
采暖天数121
主导风向北
大气压力101998Pa
地下水位—2.5m
（4）．蒸汽负荷及参数
生产用汽D1=3.7t/h,P1=0.4MPa无凝结水回收；
采暖用汽D2=7.8t/h,P2=0.3MPa凝结水回收率α2=65%；
生活用汽D3=0.7t/h,P2=0.3MPa无凝结水回收。
锅炉的参数选择
锅炉微机控制
锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，大多数锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。
提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。
作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、运行，减轻操作人员的劳动强度。
采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。
锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。
微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的，以免锅炉发生重大事故。
控制系统：
锅炉是一个较为复杂的调节对象，它不仅调节量多，而且各种量之间相互联系，相互，相互制约，锅炉内部的能量转换机理比较复杂，所以要对锅炉建立一个较为理想的数学模型比较困难。
为此，把锅炉系统作了简化处理，化分为三个相对独立的调节系统。
当然在某些系统中还可以细分出其它系统如一次风量控制回路，但是其主要是以下三个部分：
炉膛负压为主调量的特殊燃烧自动调节系统
锅炉燃烧过程有三个任务：
给煤控制，给风控制，炉膛负压控制。
保持煤气与空气比例使空气过剩系数在1.08左右、燃烧过程的经济性、维持炉膛负压，所以锅炉燃烧过程的自动调节是一个复杂的。
对于3×6.5t/h锅炉来说燃烧放散高炉煤气，要求是最大限度地利用放散的高炉煤气，故可按锅炉的最大出力运行，对蒸汽压力不做严格要求；燃烧的经济性也不做较高的要求。
这样锅炉燃烧过程的自动调节简化为炉膛负压为主参数的定煤气流量调节。
炉膛负压Pf的大小受引风量、鼓风量与煤气量（压力）三者的影响。
炉膛负压太小，炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气，危及设备与运行人员的安全。
负压太大，炉膛漏风量增加，排烟损失增加，引风机电耗增加。
根据多年的人工手动调节摸索，6.5t/h锅炉的Pf=100Pa来进行设计。
调节是初始状态先由人工调节空气与煤气比例，达到理想的燃烧状态，在引风机全开时达到炉膛负压100Pa，投入自动后，只调节煤气蝶阀，使压力波动下的高炉煤气流量趋于初始状态的煤气流量，来保持燃烧中高炉煤气与空气比例达到最佳状态。
锅炉水位调节单元
汽包水位是锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。
水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。
所以其值过高过低都可能造成重大事故。
它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节,使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范围之内，由于锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量变化的响应呈积极特性。
但是在负荷（蒸气流量）急剧增加时，表现却为"逆响应特性"，即所谓的"虚假水位"，造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。
汽包水位控制系统，实质上是维持锅炉进出水量平衡的系统。
它是以水位作为水量平衡与否的控制指标，通过调整进水量的多少来达到进出平衡，将汽包水位维持在汽水分离界面最大的汽包中位线附近，以提高锅炉的蒸发效率，保证生产安全。
由于锅炉水位系统是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚假水位现象，实际中可根据情况采用水位单冲量、水位蒸汽量双重量和水位、蒸汽量、给水量三冲量的控制系统。
除氧器压力和水位调节：
除氧器部分均采用单冲量控制方案，单回路的PID调节。
监控管理系统：
以上控制系统一般由PLC或其它硬件系统完成控制，而在上位机中要完成以下功能：
实时准确检测锅炉的运行参数：
为全面掌握整个系统的运行工况，监控系统将实时监测并采集锅炉有关的工艺参数、电气参数、以及设备的运行状态等。
系统具有丰富的图形库，通过组态可将锅炉的设备图形连同相关的运行参数显示在画面上；除此之外，还能将参数以列表或分组等形式显示出来。
综合及时发出控制指令：
监控系统根据监测到的锅炉运行数据，按照设定好的控制策略，发出控制指令，调节锅炉系统设备的运行，从而保证锅炉高效、可靠运行。
诊断故障与报警管理：
主控中心可以显示、管理、传送锅炉运行的各种报警信号，从而使锅炉的安全防爆、安全运行等级大大的提高。
同时，对报警的档案管理可使业主对于锅炉运行的各种、弱点等了如指掌。
为保证锅炉系统安全、可靠地运行，监控系统将根据所监测的参数进行故障诊断，一旦发生故障，监控系统将及时在操作员屏幕上显示报警点。
报警相关的显示功能使用户定义的显示画面与每个点联系起来，这样，当报警发生时，操作员可立即访问该报警点的详细信息和按照所推荐采取的应急措施进行处理。
记录运行参数：
监控系统的实时数据库将维护锅炉运行参数的历史记录，另外监控系统还。
设有专门的报警事件日志，用以记录报警／事件信息和操作员的变化等。
历史记录的数据根据操作人员的要求，系统可以显示为瞬时值，也可以为某一段时间内的平均值。
历史记录的数据可有多种显示方式，例如曲线、特定图形、报表等显示方式；此外历史记录的数据还可以由以为基础的多种应用软件所应用。
计算运行参数：
锅炉运行的某些运行参数不能够直接测量，如年运行负荷量、蒸汽耗量、补水量、冷凝水返回量、设备的累积运行时间等。
监控系统提供了丰富的标准处理算法，根据所测得的运行参数，将这些导出量计算出来。
国产燃气锅炉与国外燃气锅炉的比较
技术成熟程度
国内传统的供暖锅炉为燃煤锅炉，燃气锅炉的生产历史很短，大部分厂家均在九十年代初才开始引进国外技术进行生产。
且一般只能做到10吨左右的燃油、燃气热水锅炉，规格再大一些的基本没有生产经验。
国外锅炉公司有二百多年的锅炉生产历史，其燃气锅炉的生产是在二次世界大战后开始的，至今已有五十多年的生产历史。
德国锅炉凭借其雄厚的实力，精湛的技术和完善的服务体系，在欧洲市场排名第一。
锅炉本体钢材
国外的热水锅炉选用德国著名钢厂生产的17Mn4优质锰钢，其性能相当于国内生产蒸气锅炉选用的16Mng的锰钢（国内生产热水锅炉通常选用20g，其强度和韧性劣于17Mn4）。
燃烧机匹配
国内燃油燃气锅炉生产厂商用进口的燃烧机或进口燃烧机的核心部分来匹配自产的锅炉，处于试配套阶段，因此不能在所有锅炉规格型号上与燃烧机匹配。
具体来讲燃烧器的火焰长度、直径与炉膛的直径、长度匹配较差，大大降低了燃烧器的效率，而且由于受热不均匀，导致锅炉的局部应力过强，使用寿命受到影响。
德国锅炉与德国威索、扎克、德莱斯勒等厂家有几十年的合作历史，经多年产品匹配，德国锅炉所有品种、规格的锅炉产品均有与德国著名燃烧机匹配的实例，运行经验丰富，满足高效和环保要求。
在国外工厂拥有一个非常完善的锅炉与燃烧器的匹配试验室，在此将不同的炉型与不同的燃烧器做事及匹配运行，观察并纪录运行指标，综合考虑选择最佳的燃烧器匹配型号。
设计理念
国产锅炉厂家由于生产规模小、设备比较落后，基本上是在燃煤锅炉的基础上进行改进的；而国外所生产的锅炉从1977年开始就采用计算机辅助平面设计，拥有上百名高级技术人员的研发部门，致力于锅炉的热效率、环保等方面的进一步完善。
安全保护系统完善程度
国产燃油燃气锅炉的生产历史很短，安全保护装置只能按照最基本的规定来设置，缺乏专业自控仪表厂家为之配套。
与燃烧机
升级会员 