630kw火筒爐設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書

1、畢業(yè)設(shè)計 題 目 名 稱 630kw火筒爐設(shè)計 院 （系） 機械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級 裝備10702班 學(xué) 生 姓 名 張 玉 指 導(dǎo) 教 師 謝 麗 芳 輔 導(dǎo) 教 師 謝 麗 芳 時 間 2011.3.18-2011.6.12 目 錄畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書開題報告長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評審意見長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評語長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯記錄及成績評定中外文摘要1前言12選題背景33 一般規(guī)定73.173.273.373.484 燃燒計算94.1 符號說明94.2 一般規(guī)定104.3 燃料發(fā)熱量114.4燃燒空氣體積114.5燃燒煙氣體積124.6煙氣特性124.7煙氣焓135 熱

2、平衡計算165.2熱平衡165.3輸入熱量165.4熱損失率176火筒熱力計算206.1符號說明206.2結(jié)構(gòu)特性計算206.3熱力計算216.4 計算步驟要點236.5 熱力特性247 煙管熱力計算267.1 符號說明267.2基本方程式277.3結(jié)構(gòu)特性277.4 傳熱溫差，與平均溫度287.5傳熱系數(shù)287.6 煙氣對流換熱系數(shù)287.7 煙氣輻射換熱系數(shù)297.8 火筒式直接加熱爐被加熱介質(zhì)的定性溫度307.9 熱力特性307.10計算步驟要點308流體阻力計算328.1 符號說明328.2一般規(guī)定338.3 摩擦阻力計算348.4 局部阻力計算358.5 煙風(fēng)阻力計算369 鍋爐受壓

3、元件強度計算379.1 材料和許用應(yīng)力379.2 設(shè)計壓力和設(shè)計溫度399.3 厚度409.4 殼體強度計算419.5 火筒及煙板計算419.6 結(jié)構(gòu)44結(jié)論45參考資料47致謝48附錄49 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書院（系） 機械工程學(xué)院 專業(yè) 過程裝備與控制工程 班級 裝備10702班 學(xué)生姓名 張玉 指導(dǎo)教師/職稱 謝麗芳/講師 1. 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：630kw火筒爐設(shè)計2. 畢業(yè)論文（設(shè)計）起止時間：2011年3月18日2011年6月12日3畢業(yè)論文（設(shè)計）所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）（1）熱功率：630kw（2）燃料：天然氣（3）工作介質(zhì)：水4畢業(yè)論文（設(shè)計）應(yīng)完成的主要

4、內(nèi)容（1）燃燒系統(tǒng)：燃料消耗量、空氣消耗量、空氣剩余系數(shù)（2）排煙系統(tǒng)：排煙量、排煙溫度、排煙管直徑（3）加熱爐熱效率：排煙熱損失、爐體熱損失；（4）火筒換熱面積、火筒直徑、火筒長度；煙管換熱面積、煙管直徑、煙管長度、煙管根數(shù)；（5）火筒爐爐體的設(shè)計及校核；（6）繪制火筒爐裝配圖及主要零部件圖。5畢業(yè)論文（設(shè)計）的目標(biāo)及具體要求（1）學(xué)會查閱文獻資料的方法（2）掌握火筒爐的工作原理及設(shè)計計算（3）會用繪圖軟件繪制裝配圖和零件圖繪制（4）學(xué)會文檔排版的基本知識6、完成畢業(yè)論文（設(shè)計）所需的條件及上機時數(shù)要求（1）設(shè)計手冊等相關(guān)資料（2）加熱爐設(shè)計規(guī)范等（3）上機200小時，用于繪圖和撰寫論文任務(wù)

5、書批準(zhǔn)日期 年 月 日 教研室（系）主任（簽字） 任務(wù)書下達日期 年 月 日 指導(dǎo)教師（簽字） 完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽名） 開題報告一、題目來源 科研真題二、研究目的和意義鍋爐是國民經(jīng)濟中重要的熱能供應(yīng)設(shè)備，在電力、機械、冶 金、化工、紡織、造紙、食品等行業(yè)以及工業(yè)和民用采暖都需要鍋爐供給大量的熱能；但是同時，它也消耗著能源，其主要以煤，油，氣為燃料。加熱爐也是油田地面工程產(chǎn)生熱源的關(guān)鍵設(shè)備，在油氣田的集油，集氣站和聯(lián)合站等站庫內(nèi)加熱爐對原油，井產(chǎn)物，生產(chǎn)用水和天然氣加熱以滿足油氣集輸處理的工藝要求。從過去到現(xiàn)在我們一直堅持不懈的對它進行研究，從外形結(jié)構(gòu)尺寸，立式，臥式，到從根本內(nèi)

6、部結(jié)構(gòu)火筒，煙管，換熱效率以及燃油燃氣加熱原油或天然氣等一系列問題，從而提高換熱率；再加上改用燃料，可以解決粉塵，廢水，廢渣，有害氣體的排放。依然用天然氣，煤氣，液化，石油氣額環(huán)保型供熱系統(tǒng)在城市小區(qū)供熱系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。清潔型燃料燃燒充分，產(chǎn)生的有害氣體少，這種環(huán)保型供熱系統(tǒng)要求更高，成為了備受關(guān)注的研究課題近些年，能源是緊缺的，天然氣，等一些氣體燃料，也是有限的。所以保護環(huán)境是一方面，節(jié)省能源也是另外一個很重要的方面。因此，我們一直在不斷的改進和探索。三、閱讀的主要參考文獻【1】趙欽新，惠世恩. 燃油燃氣鍋爐m. 西安交通大學(xué)出版社出版， 2000.【2】馮俊凱，沈幼庭等. 鍋爐原理

7、及計算m. 北京：科學(xué)出版社，2003.【3】袁斌，羊東明等燃氣發(fā)電機組的供氣工藝j 油氣田地面工程，2001, 20（2）：3032【4】李清方 三維內(nèi)肋管在水套爐上的應(yīng)用j石油規(guī)劃設(shè)計，2004，15（6）：840.【5】張連明，王海等 熱管式常壓水套加熱爐研究與應(yīng)用j 油氣田地面工程，2003， 15（12）：2425.【6】牛春慶，別如山等 相變換熱技術(shù)在水套加熱爐節(jié)能改造上的應(yīng)用j.節(jié)能技術(shù)，2003，21（5）：3233【7】李清方，張國忠等 新型高效水套爐的開發(fā)研究j. 石油規(guī)劃設(shè)計，2006, 17（5）：4245【8】abdel-rahman em，nayfeh ah. dy

8、namics and control of cranes：a review j journal of vibration and control，2008，9(14)：863-908.【9】郭韻，曹偉武等 天然氣加熱爐的可視化實驗研究j. 上海理工大學(xué)學(xué)報，2009, 319（4）:327331.【10】郭韻 天然氣加熱爐結(jié)構(gòu)研究j. 上海理工大學(xué)學(xué)報，2009，3（3）：251254.【11】storges rhartificial intelligence in engineering designjanalysis and manufacturing, 1996，10(4)：255-27

9、4.【12】周韻玲，汪光陽等. 商錦寧魯寶鋼管廠環(huán)形爐自動控制系統(tǒng)j. 自動化與儀器儀表， 2001(6).【13】林濤.段文澤等. 恒軋鋼加熱爐建模方法的比較研究j. 計算機仿真，2008(3).【14】吳小芳，李少遠. 基于前饋補償?shù)募訜釥t爐溫設(shè)定值優(yōu)化j. 控制工程, 2005, 21(3)：116一118.【15】白銳,柴天佑. 生料漿配料過程的優(yōu)化設(shè)定軟件j. 控制工程，2000, 3(06)：911.【16】石勇. 基于虛擬現(xiàn)實的板坯連鑄機仿真技術(shù)研究j. 北京：機械工業(yè)出版社, 2002. 127.【17】高志宏,劉恒娟. 輥底式退火爐的自動化改造j. 自動化儀表, 2005(4

10、).【18】芬小波. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的研究及其在加熱爐鋼坯溫度預(yù)報中的應(yīng)用j. 石油工程建設(shè), 2005, 3(1)：10一l5.【19】陳慶，李少遠等. 基于規(guī)則庫的生產(chǎn)全過程優(yōu)化及其在加熱爐溫度設(shè)定中的應(yīng)用j. 控制與決策, 2004(10).【20】張凱舉,邵誠. 基于溫度的熱軋過程集成控制方法與仿真研究j. 建筑機械, 2004(12).【21】 張凱舉. 鋼鐵冶金加熱過程建模與綜合優(yōu)化控制方法的研究j. 石油規(guī)劃設(shè)計, 2004.【22】 陳慶一. 串聯(lián)生產(chǎn)過程的建模及控制與優(yōu)化j. 工程機械，1999，19(2)：1213.【23】王錫淮. 加熱爐建模與優(yōu)化控制研究j. 機械技術(shù)與管

11、理，2003, 18(11)：1518.四、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向（一）火筒爐發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢從鍋爐技術(shù)的發(fā)展史可以看出，鍋爐的發(fā)展可以歸納為兩個不同的方向，這兩個方向都是在對液體間接加熱的基礎(chǔ)上演變而來。了解這一鍋爐的發(fā)展淵源，對我們更好地開發(fā)新產(chǎn)品會有一定的指導(dǎo)作用。一個方向是在圓筒形鍋爐的基礎(chǔ)上，在圓筒內(nèi)部增加受熱面積，開始是在一個大圓筒內(nèi)部增加了一個火銅，燃料在火筒燃燒。以后增加到兩個火筒。再以后從兩個火筒發(fā)展到很多小直徑的煙管，后來容量增大后發(fā)展為臥式的火筒。這些鍋爐因為燃料燃燒后的高溫?zé)煔庠诨鹜埠蜔煿苤辛鲃樱越y(tǒng)稱為火管或者鍋殼式鍋爐。如下圖所示： 國內(nèi)整體技術(shù)水平相

12、對不高，與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在：（1）國內(nèi)油田加熱爐單臺熱負荷較小，熱負荷為1250kw以下的小型加熱爐約占總體的90%以上。（2）國內(nèi)油田加熱爐的平均運行效率在70%左右，加熱爐的熱效率較低，而國外可以達到85%以上。（3）國內(nèi)加熱爐燃燒過剩系數(shù)較高，一般在1.3以上。有的高達2.0以上。而國外可將空氣燃燒過剩數(shù)控制在1.1以下。（4）國內(nèi)油田加熱爐的剛消耗量相對較高，火筒式見解加熱了爐的單位鋼耗量，一般達14t/mw左右，而國外，單位鋼耗量在47t/mw。（5）國內(nèi)大部分油田加熱爐配備了安全保護裝置，但加熱爐的運行操作特別是負荷調(diào)節(jié)和燃燒控制調(diào)節(jié)主要靠手工操作。而國外。

13、有關(guān)加熱爐的安全保護和運行控制均實現(xiàn)自動化，可實現(xiàn)加熱爐運行，無人值守。 隨著我國改革開放的不斷深化，全國各地經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，城市高層民用建筑的快速崛起，國家對環(huán)保工作提出更高要求，油氣資源的大力開發(fā)，燃油燃氣鍋爐應(yīng)用逐年上升。綜觀最近幾年燃油燃氣鍋爐的改造發(fā)展，我們可以總結(jié)出未來的發(fā)展方向如下：（1）鍋爐效率越來越高。燃油燃氣鍋爐的高效率意味著可以節(jié)約日益緊張和昂貴的能源。（2）結(jié)構(gòu)越來越簡單。采用簡單結(jié)構(gòu)構(gòu)成的受熱面，減少同種材料的不同使用規(guī)格。 （3）使用更加簡易的配套輔機。給水泵.重油泵.重油加熱器.鼓風(fēng)機和其他一些輔機要和鍋爐本體一起裝配，且要保證運輸?shù)目煽啃?。特別是快裝鍋爐，應(yīng)

14、盡可能地避免采用引風(fēng)機。 （4）自動化程度更加高并配有多級保護系統(tǒng)。燃油和燃氣公路不僅要保證高效率，還有使其操作簡單.可靠；不僅要配有完善的全自動燃燒控制裝置，更要配有多級安全保護系統(tǒng)，應(yīng)具有鍋爐缺水.超壓.超溫.熄火保護.點火程序控制及聲.光.電報警。 （5）配備燃燒器（送風(fēng)機）和煙道消音系統(tǒng)，減低鍋爐的運行噪音。（6）配備其他監(jiān)測裝置和限制裝置，保證鍋爐24小時無監(jiān)督安全運行。(二)研究主攻方向1. 改善火筒爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)，節(jié)省空間且減少熱損失2. 提高對流換熱，或輻射換熱的效率五、主要的研究內(nèi)容，需重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路（一）主要研究內(nèi)容（1）燃燒系統(tǒng)：燃料消耗量、空氣消耗量、空氣剩余

15、系數(shù)（2）排煙系統(tǒng)：排煙量、排煙溫度、排煙管直徑（3）加熱爐熱效率：排煙熱損失、爐體熱損失；（4）火筒換熱面積、火筒直徑、火筒長度；煙管換熱面積、煙管直徑、煙管長度、煙管根數(shù)；（5）介質(zhì)進口分配管設(shè)計；（6）火筒爐爐體的設(shè)計及校核；（7）繪制火筒爐裝配圖及主要零部件圖（二）需重點研究的問題（1）燃燒系統(tǒng)：燃料消耗量、空氣消耗量、空氣剩余系數(shù)（2）火筒換熱面積、火筒直徑、火筒長度；煙管換熱面積、煙管直徑、煙管長度、煙管根數(shù)（三）解決思路 燃料消耗量空氣消耗量燃燒系統(tǒng)空氣剩余系數(shù)排煙量 排煙溫度排煙系統(tǒng)火筒換熱面積排煙管直徑選擇相關(guān)資料作為設(shè)計的參考火筒直徑排煙熱損失加熱爐效率火筒長度爐體熱損失煙

16、管換熱面積火筒煙管長度火筒爐體設(shè)計及校核煙管面積繪制裝配圖和主要零件圖煙管根數(shù)六、完成畢業(yè)設(shè)計所必須的工作條件（如工具書，如計算機輔助軟件，某類市場調(diào)研，實驗設(shè)備和實驗環(huán)境條件等）及解決的辦法（1）所需資料：關(guān)于“燃油燃氣鍋爐”、“加熱爐原理與設(shè)計”等方面的期刊與書籍；各種計算機輔助軟件如ansys、outcad、pro-e等的操作指導(dǎo)書；上機至少200小時。（2）解決辦法：1）充分利用學(xué)校圖書館紙質(zhì)圖書和電子書的資源2）老師提供的相關(guān)書籍和論文等資料3）學(xué)院機房電腦上的相關(guān)計算機軟件及資料4）綜合已學(xué)的傳熱學(xué)，化工原理，過程設(shè)備設(shè)計等課程知識進行設(shè)計計算七、工作主要階段、進度和時間安排第4周

17、 查閱資料，找出與題目相關(guān)英文材料，完成翻譯。第5周 閱有關(guān)加熱爐，火筒爐方面的資料，理清思路。第6周 完成開題報告，準(zhǔn)備開題報告答辯。第6-7周 燃燒系統(tǒng)。第7-9周 排煙系統(tǒng)：排煙量、排煙溫度、排煙管直徑；加熱爐熱效率：排煙熱損失、爐體熱損失。第9-13周 火筒換熱面積、火筒直徑、火筒長度；煙管換熱面積、煙管直徑、煙管長度、煙管根數(shù)；介質(zhì)進口分配管設(shè)計。第13-14周 火筒爐爐體的設(shè)計及校；繪制火筒爐裝配圖及主要零部件圖。第14-16周 撰寫并修改畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯。八、指導(dǎo)老師審查意見長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評審意見學(xué)生姓名張玉專業(yè)班級裝備10702畢業(yè)論文(設(shè)計)題目630kw火筒爐設(shè)

18、計指導(dǎo)教師謝麗芳職 稱講師評審日期評審參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計)的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計)是否完成規(guī)定任務(wù)，達到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。評審意見：指導(dǎo)教師簽名： 評定成績（百分制）：_分長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評語學(xué)生姓名張玉專業(yè)班級裝備10702畢業(yè)論文(設(shè)計)題目630kw火筒爐設(shè)計評閱教師職 稱評閱日期評閱參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計)的研究內(nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)

19、知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計)是否完成規(guī)定任務(wù)，達到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。評語：評閱教師簽名： 評定成績（百分制）：_分長江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯記錄及成績評定學(xué)生姓名張玉專業(yè)班級裝備10702畢業(yè)論文(設(shè)計)題目630kw火筒爐設(shè)計答辯時間 年 月 日 時答辯地點一、答辯小組組成答辯小組組長：成 員：二、答辯記錄摘要答辯小組提問（分條摘要列舉）學(xué)生回答情況評判三、答辯小組對學(xué)生答辯成績的評定（百分制）：_分 畢業(yè)論文(設(shè)計)最終成績評定(依據(jù)指導(dǎo)教師評分、評閱教師評分、答辯小組評分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)論文(設(shè)計)評分的相關(guān)規(guī)定)等級(五級制)：_答辯小組組長(簽名)

20、： 秘書(簽名)： 年 月 日院(系)答辯委員會主任(簽名)： 院(系)(蓋章)中外文摘要630kw火筒爐設(shè)計本論文的火筒爐以熱工理論為主導(dǎo)，經(jīng)驗設(shè)汁為輔設(shè)計的。優(yōu)秀的設(shè)計者不應(yīng)是現(xiàn)有工業(yè)爐的抄襲者，而應(yīng)該是把現(xiàn)有工業(yè)爐變成更新、更完善的工業(yè)爐的創(chuàng)造者。在論文中首先首先燃燒計算，后通過燃燒氣的火焰形式選擇火筒的大小及直徑。緊接著通過能量守恒定律計算火筒出口溫度，同理通過給定的排煙溫度反算煙管的直徑及根數(shù)。緊接著計算煙風(fēng)阻力，從而確定出工業(yè)爐的基本尺寸。當(dāng)然其中一些參數(shù)是經(jīng)驗值。并不是每一個數(shù)據(jù)都要計算的出，這樣也是行不通的至于，火筒爐的儀表，支座，燃燒器等等一些組件及配件可以根據(jù)需要從國家標(biāo)準(zhǔn)

21、里選取，有必要的話，可以用自己設(shè)計，即非標(biāo)件。當(dāng)然此次畢業(yè)設(shè)計，并非面面俱到，很多小的組件或配件給忽略了，在實際應(yīng)用中是不可缺少的。而且越來越標(biāo)準(zhǔn)化。特別是科技水平快速發(fā)展的今天，理論計算法仍然相當(dāng)重要。即使是憑經(jīng)驗設(shè)計，也是在專業(yè)理論的基礎(chǔ)上，廣泛采納國內(nèi)外先進經(jīng)驗，進行優(yōu)化設(shè)計并加以改進。關(guān)鍵詞：理論計算，經(jīng)驗取值，國家標(biāo)準(zhǔn)fire tube boiler of this paper based on the theory of thermal-led first and experience second supplement. best designers should not be

22、copied by the existing industrial furnace, but should be updated into the existing industrial furnaces, industrial furnaces better creator. in the paper the first calculation of the first combustion, combustion gas after the flame through the form of choice of size and diameter of the fire extinguis

23、hers. followed by calculation of the energy conservation law of the outlet temperature fire extinguishers, smoke the same way by a given inverse temperature of pipe diameter and root number. then calculate the wind resistance of tobacco to determine the basic dimensions of the industrial furnace. of

24、 course, some of which parameter is the value of experience. not every data should be calculated out, this is not feasible. as the fire tube furnace instrumentation, bearings, burners, and so a number of components and parts as needed from the national standards in the selection, if necessary, can u

25、se their own design, that is, non-standard items. the graduation of course, not exhaustive, many small components or parts to be neglected, in practical applications is indispensable. and more standardized. in particular the rapid development of scientific and technological level of today, theoretic

26、al calculations are still very important. even the design rule of thumb is based on the theory in the professional, broad adoption of advanced experience, to optimize the design and improvement. key word :thermal theory , data from experience, standard of country1前言隨著我國改革開放的不斷深化，全國各地經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，城市高層民用

27、建筑的快速崛起，國家對環(huán)保工作提出更高要求，油氣資源的大力開發(fā)，燃油燃氣鍋爐應(yīng)用逐年上升。綜觀最近幾年燃油燃氣鍋爐的改造發(fā)展國內(nèi)整體技術(shù)水平相對不高，與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在：（1）國內(nèi)油田加熱爐單臺熱負荷較小，熱負荷為1250kw以下的小型加熱爐約占總體的90%以上。（2）國內(nèi)油田加熱爐的平均運行效率在70%左右，加熱爐的熱效率較低，而國外可以達到85%以上。（3）國內(nèi)加熱爐燃燒過剩系數(shù)較高，一般在1.3以上。有的高達2.0以上。而國外可將空氣燃燒過剩數(shù)控制在1.1以下。（4）國內(nèi)油田加熱爐的剛消耗量相對較高，火筒式見解加熱了爐的單位鋼耗量，一般達14t/mw左右，而國外，

28、單位鋼耗量在47t/mw。(5)國內(nèi)大部分油田加熱爐配備了安全保護裝置，但加熱爐的運行操作特別是負荷調(diào)節(jié)和燃燒控制調(diào)節(jié)主要靠手工操作。而國外。有關(guān)加熱爐的安全保護和運行控制均實現(xiàn)自動化，可實現(xiàn)加熱爐運行，無人值守。 隨著我國改革開放的不斷深化，全國各地經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，城市高層民用建筑的快速崛起，國家對環(huán)保工作提出更高要求，油氣資源的大力開發(fā)，燃油燃氣鍋爐應(yīng)用逐年上升。綜觀最近幾年燃油燃氣鍋爐的改造發(fā)展，我們可以總結(jié)出未來的發(fā)展方向如下：（1）鍋爐效率越來越高。燃油燃氣鍋爐的高效率意味著可以節(jié)約日益緊張和昂貴的能源。（2）結(jié)構(gòu)越來越簡單。采用簡單結(jié)構(gòu)構(gòu)成的受熱面，減少同種材料的不同使用規(guī)格。

29、（3）使用更加簡易的配套輔機。給水泵.重油泵.重油加熱器.鼓風(fēng)機和其他一些輔機要和鍋爐本體一起裝配，且要保證運輸?shù)目煽啃?。特別是快裝鍋爐，應(yīng)盡可能地避免采用引風(fēng)機。（4）自動化程度更加高并配有多級保護系統(tǒng)。燃油和燃氣公路不僅要保證高效率，還有使其操作簡單.可靠；不僅要配有完善的全自動燃燒控制裝置，更要配有多級安全保護系統(tǒng)，應(yīng)具有鍋爐缺水.超壓.超溫.熄火保護.點火程序控制及聲.光.電報警。 （5）配備燃燒器（送風(fēng)機）和煙道消音系統(tǒng)，減低鍋爐的運行噪音。（6）配備其他監(jiān)測裝置和限制裝置，保證鍋爐24小時無監(jiān)督安全運行主攻方向：1. 改善火筒爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)，節(jié)省空間且減少熱損失2. 提高對流換熱，或輻

30、射換熱的效率2選題背景一般認為，工業(yè)原材料在冶煉、加工或成品的制造過程中為實覡預(yù)期的物理變化或化學(xué)變化所需要的加熱裝置，統(tǒng)稱為工業(yè)爐。 作為一種重要的熱工設(shè)備工業(yè)爐廣泛應(yīng)用于物料的焙燒、干燥、熔化、熔煉、加熱和熱處理等各種生產(chǎn)過程中不僅數(shù)最眾多，而且種類繁多。工業(yè)爐工作的好壞將直接關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗、成本和環(huán)境污染等多項技木經(jīng)濟指標(biāo)，因而在各工業(yè)部門的生產(chǎn)中都占有重要的地位。 對工業(yè)爐的基本要求是：產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量首先要滿足要求；燃料或其他能源的消耗要低；建爐投資和運行費用要低；使用壽命長；操作人員的生產(chǎn)條件要好；污染一般認為，工業(yè)原材料在冶煉、加工或成品的制造過程中為實覡預(yù)期的物理

31、變化或化學(xué)變化所需要的加熱裝置，統(tǒng)稱為工業(yè)爐。 作為一種重要的熱工設(shè)備工業(yè)爐廣泛應(yīng)用于物料的焙燒、干燥、熔化、熔煉、加熱和熱處理等各種生產(chǎn)過程中不僅數(shù)最眾多，而且種類繁多。工業(yè)爐工作的好壞將直接關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗、成本和環(huán)境污染等多項技木經(jīng)濟指標(biāo)，因而在各工業(yè)部門的生產(chǎn)中都占有重要的地位。 對工業(yè)爐的基本要求是：產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量首先要滿足要求；燃料或其他能源的消耗要低；建爐投資和運行費用要低；使用壽命長；操作人員的生產(chǎn)條件要好；污染物的排放量耍符合環(huán)保的要求，一座好的工業(yè)爐應(yīng)盡可能同時滿足上述各項要求。為保證產(chǎn)品的質(zhì)量要準(zhǔn)確地控制爐內(nèi)的溫度和氣氛選擇合適的筑爐材料。工業(yè)爐的生產(chǎn)能力必

32、須與生產(chǎn)過程所要求的產(chǎn)量相適應(yīng)。為了節(jié)約燃料，在工業(yè)爐的設(shè)汁和操作中必須重視熱量在爐膛內(nèi)的充分利用，并要允分回收余熱。為了降低建爐的投資和運行的費用，應(yīng)提高工業(yè)爐單位容積(爐底面積)的生產(chǎn)能力簡化工業(yè)爐結(jié)構(gòu)，工業(yè)爐的廢氣、廢水、廢渣中往往含有有害物質(zhì)必須采取措施使各種食害物質(zhì)的排放量小超過國家或地區(qū)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。 工業(yè)爐按工藝用途分，有冶金工業(yè)中的各種冶煉爐、加熱爐、熱處理爐，機電工業(yè)中的鍛造爐、干燥爐、熱處理爐，陶瓷工業(yè)中的隧道窯、各種玻璃熔煉爐、熱處理爐，石化工業(yè)中的焦化爐、加熱爐裂解爐，環(huán)保工業(yè)中的廢料焚燒爐建材工業(yè)中的水泥窯等。按熱源分，有煤氣爐、油爐、煤爐、電爐；按熱工制度及操作方式分

33、，有恒溫爐、周期爐及連續(xù)爐等。按結(jié)構(gòu)形式分由于涉及各個行業(yè)，更是不勝枚舉。由于工業(yè)爐所涉及的工藝過程繁多，我們可以通過掌握工業(yè)爐的基本原理來學(xué)習(xí)工業(yè)爐設(shè)計的基本方法。 本論文所介紹的工業(yè)爐設(shè)計只是最常用的典型爐型設(shè)計。掌握好這方面工業(yè)爐設(shè)計的基本方法，將有助于其他類型工業(yè)爐的設(shè)計。 雖然工業(yè)爐的范疇如此之寬涉及的工藝過程如此眾多但作為工業(yè)爐熱源向物料的傳熱是一個基本過程每一個工業(yè)爐都會有此過程。因此要使工|業(yè)爐的工作達到“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、少污染”的基本目標(biāo)，除了掌握正確的工藝操作之外還必須要有合理的爐體結(jié)構(gòu)予以保證。 工業(yè)爐的設(shè)計從來都離不開工藝而單獨進行，設(shè)計人員在設(shè)計時首先必須根據(jù)工藝

34、的要求進行設(shè)計，使工業(yè)爐能夠滿足工藝制度所規(guī)定的要求。而從能源角度看工業(yè)爐又是國民經(jīng)濟中的耗能之一。因此，如何提高工業(yè)爐熱效率，合理使用一次能源，充分而有效地叫回收并利用二次能源，在當(dāng)今能源緊缺的形勢下，更顯出其必要性。在工業(yè)爐的設(shè)汁中，所有降低能耗的有效措施，都應(yīng)力圖采用。 工業(yè)爐設(shè)計的目的足參考現(xiàn)有爐型。以熱工理論為指導(dǎo)設(shè)汁出結(jié)構(gòu)更完善的爐體結(jié)構(gòu)。優(yōu)秀的設(shè)計者不應(yīng)是現(xiàn)有工業(yè)爐的抄襲者，而應(yīng)該是把現(xiàn)有工業(yè)爐變成更新、更完善的工業(yè)爐的創(chuàng)造者。對已定型的有成熟經(jīng)驗的工業(yè)爐有時設(shè)計時不進行理論計算，而是憑經(jīng)驗數(shù)據(jù)直接確定加熱時間或者通過選用有效的爐底強度，從而確定出工業(yè)爐的基本尺寸。這樣不僅簡單易

35、算，而且排除了理論計算時因各種系數(shù)或參數(shù)選取不當(dāng)而造戰(zhàn)的誤差這種方法穩(wěn)妥可靠。但當(dāng)設(shè)計新爐型或采取特殊的溫?zé)嶂贫葧r。參考的經(jīng)驗不足，而理論計算恰好能把工業(yè)爐的熱交換條件和物料加熱時間聯(lián)系起來反映出工業(yè)爐的熱工特點。所以對新爐型和采用特殊溫?zé)嶂贫鹊墓I(yè)爐。理論計算是必需的。對一般連續(xù)加熱爐，理論計算雖然只具有一定的參考價值但是作為一種設(shè)計方法，特別是科技水平快速發(fā)展的今天，理論計算法仍然相當(dāng)重要。即使是憑經(jīng)驗設(shè)計，也是在專業(yè)理論的基礎(chǔ)上，廣泛采納國內(nèi)外先進經(jīng)驗，進行優(yōu)化設(shè)計并加以改進。 工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)(幾何形狀、尺寸、筑爐材料的種類等)和熱工操作(燃料量其分配、空氣量及其分配、閘門的開啟度等)的變

36、動。會影響爐內(nèi)的熱工過程(包括傳熱、燃燒及氣體運動等)而熱工過程的變功又會影響工業(yè)爐的生產(chǎn)指標(biāo)(產(chǎn)品質(zhì)量、單位生產(chǎn)率、單位熱耗、工業(yè)爐使用壽命、污染物的排放量等)。人們的目的是提高生產(chǎn)指標(biāo)，但人們所能直接規(guī)定或摸縱的因素既不是熱工過程參數(shù)，也不是生產(chǎn)指標(biāo)而是結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)。因此，工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)和操作之間，必須相互適應(yīng)，各熱工過程之間也必須相互配合。同時，各生產(chǎn)指標(biāo)之間也要相互關(guān)聯(lián)。一座新的工業(yè)爐的性能好壞將直接影響其生產(chǎn)質(zhì)量和能源消耗，而原始設(shè)計合理與否將起決定性的作用。試想一座設(shè)計不合理的工業(yè)爐，勢必顯得先天不足，即使以后經(jīng)操作凋整也難以達到理想的境界。而一座設(shè)計合理的工業(yè)爐，加上操作人員的精

37、心管理，則如虎添翼，定能創(chuàng)造出良好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。作為設(shè)計者，設(shè)計出技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)合理完善的工業(yè)爐，則是首要的任務(wù)。爐；按熱工制度及操作方式分，有恒溫爐、周期爐及連續(xù)爐等。按結(jié)構(gòu)形式分由于涉及各個行業(yè)，更是不勝枚舉。由于工業(yè)爐所涉及的工藝過程繁多，我們可以通過掌握工業(yè)爐的基本原理來學(xué)習(xí)工業(yè)爐設(shè)計的基本方法。 本論文所介紹的工業(yè)爐設(shè)計只是最常用的典型爐型設(shè)計。掌握好這方面工業(yè)爐設(shè)計的基本方法，將有助于其他類型工業(yè)爐的設(shè)計。 雖然工業(yè)爐的范疇如此之寬涉及的工藝過程如此眾多但作為工業(yè)爐熱源向物料的傳熱是一個基本過程每一個工業(yè)爐都會有此過程。因此要使工|業(yè)爐的工作達到“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗、少污染”的基

38、本目標(biāo)，除了掌握正確的工藝操作之外還必須要有合理的爐體結(jié)構(gòu)予以保證。 工業(yè)爐的設(shè)計從來都離不開工藝而單獨進行，設(shè)計人員在設(shè)計時首先必須根據(jù)工藝的要求進行設(shè)計，使工業(yè)爐能夠滿足工藝制度所規(guī)定的要求。而從能源角度看工業(yè)爐又是國民經(jīng)濟中的耗能之一。因此，如何提高工業(yè)爐熱效率，合理使用一次能源，充分而有效地叫回收并利用二次能源，在當(dāng)今能源緊缺的形勢下，更顯出其必要性。在工業(yè)爐的設(shè)汁中，所有降低能耗的有效措施，都應(yīng)力圖采用。 工業(yè)爐設(shè)計的目的足參考現(xiàn)有爐型。以熱工理論為指導(dǎo)設(shè)汁出結(jié)構(gòu)更完善的爐體結(jié)構(gòu)。優(yōu)秀的設(shè)計者不應(yīng)是現(xiàn)有工業(yè)爐的抄襲者，而應(yīng)該是把現(xiàn)有工業(yè)爐變成更新、更完善的工業(yè)爐的創(chuàng)造者。對已定型的有

39、成熟經(jīng)驗的工業(yè)爐有時設(shè)計時不進行理論計算，而是憑經(jīng)驗數(shù)據(jù)直接確定加熱時間或者通過選用有效的爐底強度，從而確定出工業(yè)爐的基本尺寸。這樣不僅簡單易算，而且排除了理論計算時因各種系數(shù)或參數(shù)選取不當(dāng)而造戰(zhàn)的誤差這種方法穩(wěn)妥可靠。但當(dāng)設(shè)計新爐型或采取特殊的溫?zé)嶂贫葧r。參考的經(jīng)驗不足，而理論計算恰好能把工業(yè)爐的熱交換條件和物料加熱時間聯(lián)系起來反映出工業(yè)爐的熱工特點。所以對新爐型和采用特殊溫?zé)嶂贫鹊墓I(yè)爐。理論計算是必需的。對一般連續(xù)加熱爐，理論計算雖然只具有一定的參考價值但是作為一種設(shè)計方法，特別是科技水平快速發(fā)展的今天，理論計算法仍然相當(dāng)重要。即使是憑經(jīng)驗設(shè)計，也是在專業(yè)理論的基礎(chǔ)上，廣泛采納國內(nèi)外先進

40、經(jīng)驗，進行優(yōu)化設(shè)計并加以改進。 工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)(幾何形狀、尺寸、筑爐材料的種類等)和熱工操作(燃料量其分配、空氣量及其分配、閘門的開啟度等)的變動。會影響爐內(nèi)的熱工過程(包括傳熱、燃燒及氣體運動等)而熱工過程的變功又會影響工業(yè)爐的生產(chǎn)指標(biāo)(產(chǎn)品質(zhì)量、單位生產(chǎn)率、單位熱耗、工業(yè)爐使用壽命、污染物的排放量等)。人們的目的是提高生產(chǎn)指標(biāo)，但人們所能直接規(guī)定或摸縱的因素既不是熱工過程參數(shù)，也不是生產(chǎn)指標(biāo)而是結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)。因此，工業(yè)爐的結(jié)構(gòu)和操作之間，必須相互適應(yīng)，各熱工過程之間也必須相互配合。同時，各生產(chǎn)指標(biāo)之間也要相互關(guān)聯(lián)。一座新的工業(yè)爐的性能好壞將直接影響其生產(chǎn)質(zhì)量和能源消耗，而原始設(shè)計合理與否將

41、起決定性的作用。試想一座設(shè)計不合理的工業(yè)爐，勢必顯得先天不足，即使以后經(jīng)操作凋整也難以達到理想的境界。而一座設(shè)計合理的工業(yè)爐，加上操作人員的精心管理，則如虎添翼，定能創(chuàng)造出良好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。作為設(shè)計者，設(shè)計出技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)合理完善的工業(yè)爐，則是首要的任務(wù)。3 一般規(guī)定3.1 火筒式加熱爐熱力與阻力計算方法的一般步驟是：首先收集整理及分析原始資料，確定基本爐型結(jié)構(gòu)；其次進行燃燒計算及熱平衡計算等輔助計算：隨后邊行火管、煙管盤管的熱力計算；最后進行流體阻力計算。 火簡式間接加熱爐熱力與阻力計算的基本程序及主要內(nèi)容見圖1火筒式直熱爐熱力與阻力計算的基本程序及主要內(nèi)容按圖1進行僅略去有關(guān)盤管熱力計算

42、祁流體阻力訃算的程序與內(nèi)容。3.2火筒式加熱爐的熱力計算按照給定條件和計算目的的不同分為設(shè)計熱力計算和校核熱力計算兩種。 設(shè)計熱力計算是在火筒式加熱爐設(shè)計時所使用的計算。它的目的是：根據(jù)紿定的熱功率、被加炔熱介質(zhì)的種類與參數(shù)、燃料資料和選定的爐型結(jié)構(gòu)燃燒器型式等條件，計算確定各傳熱元件的面積與主要結(jié)構(gòu)尺寸以及燃料消耗量空氣體積煙氣體積等數(shù)據(jù)，設(shè)計熱力計算并為流體阻力計算和強度計算等提供數(shù)據(jù)。 校核熱力計算是在加熱爐已經(jīng)存在或主要結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)紿定的情況下所使用的計算。它的目的是：根據(jù)已有的結(jié)構(gòu)尺寸和給定的熱功率、被加熱介質(zhì)種類與參數(shù)、燃料資料等條件，計算確定加熱爐的熱效率、燃料消耗量、空氣休積煙

43、氣體積各傳熱元件址進出口介質(zhì)的溫度等數(shù)據(jù)以校核加熱爐達到所要求熱功率以及被加熱介質(zhì)參數(shù)的可能性、經(jīng)濟性及可靠性。3.3火筒式加熱爐熱力計算是由火筒煙管、盤管等傳熱元件幾個環(huán)節(jié)組成，每一環(huán)節(jié)計算結(jié)果應(yīng)作誤差校核且計算誤差不得超過相應(yīng)規(guī)定。3.4火筒式加熱爐的流體阻力計算一般是在熱力計算及結(jié)構(gòu)尺寸確定后進行，流體阻力計算中的一些數(shù)據(jù)要從熱力計算和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中取得。通過流體阻力計算所得的結(jié)果，來校核加熱爐設(shè)計的合理性及選擇流體動力設(shè)備。如果流體阻力計算所得流體阻力過大-呈現(xiàn)明顯的不合理則需修改設(shè)計。4 燃燒計算4.1 符號說明燃料氣干燥基碳氫化合物的體積百分數(shù) %燃料氣干燥基一氧化碳的體積百分數(shù) %燃

44、料氣干燥基二氧化碳的體積百分數(shù) %濕空氣中以1kg干空氣為基準(zhǔn)的水蒸氣含量，g/kg燃料氣應(yīng)用基中以1干燥基為基準(zhǔn)的水蒸氣含量，理論空氣體積的焓或理論煙氣體積的焓或?qū)嶋H煙氣體積的焓或燃料氣干燥基氫氣的體積百分數(shù) %燃料氣干燥基硫化氫的體積百分數(shù) %干空氣的體積比焓水蒸氣的體積比焓氮氣的體積比焓干三原子的體積比焓碳氫化合物分子式中碳的原子數(shù)實際煙氣質(zhì)量或 燃料氣干燥基氮氣的體積百分數(shù)燃料氣干燥基硫化氫的體積百分數(shù) %燃料氣干燥基氧氣的體積百分數(shù) %煙氣中水蒸氣分壓力，煙氣中干三原子分壓力，煙氣的總壓力，環(huán)境大氣壓力，燃料氣壓力，水蒸氣飽和壓力，煙氣中三原子氣體總分壓力燃料氣干燥基低位發(fā)熱量燃料氣

45、應(yīng)用基低位發(fā)熱量燃料氣中碳氫化合物低位發(fā)熱量， 燃料氣中一氧化碳低位發(fā)熱量 燃料氣中氫氣低位發(fā)熱量 燃料氣中硫化氫低位發(fā)熱量 煙氣中水蒸氣體積份額； 煙氣中干三原于氣體體積份額： 煙氣中三原子氣體總體積份額； 燃|料油應(yīng)用基元素硫的質(zhì)量百分救； 理論空氣體積，或； 實際空氣體積或 理論水蒸氣體枳，或 實際水蒸氣體積，或 理論氮氣體積或 干三原子氣體體積，或； 理論煙氣體積，或 實際煙氣體積，或 燃料油應(yīng)用基水分的質(zhì)量百分敫： 油氣混合燃料中相對lkg燃料油所附加的燃料氣體積數(shù) 過剩空氣系敉： 燃料氣干燥基密度 燃料氣應(yīng)用基密度， 煙氣密度， 空氣相對混度，4.2 一般規(guī)定4.2.1 火筒式加熱

46、爐天然氣燃料在燃燒計算時的空氣體積，煙氣體枳以及焓等，按下列單位燃料基準(zhǔn)進行： 燃氣時，以1干燥基燃料氣為基準(zhǔn)：。4.2.3燃料氣的成分略去灰含量不計水蒸氣含量按1m3。干燥基燃料氣為基準(zhǔn)，4.2.4燃料的燃燒反應(yīng)是按完全燃繞工況下進行的燃燒計算中的燃料氣、空氣及煙氣（包括水蒸氣)均按理想氣體考慮在0和101.325 kpa狀態(tài)時1kmol氣體的體積為22.414.2.5空氣和煙氣及其各組分的焓按0和101.325 kpa狀態(tài)下1 體積計量，焓值以0為起算點。4.3 燃料發(fā)熱量4.3.1燃料氣的發(fā)熱量可以根據(jù)燃料氣的組分按下式計算： a.燃料氣干燥基低位發(fā)熱量=0.01*98*35906+0.

47、4*87667+0.3*93244+0.3*123649=36189.23 燃料氣可燃組分在0和101.325 kpa狀態(tài)下的低位發(fā)熱量應(yīng)按gb 11062 中的規(guī)定值查得b.燃料氣應(yīng)用基低位發(fā)熱量按下式計算：=36189.23*804/(804+18.994)= 35354.014.3.3 燃料氣的水蒸氣含量一般按燃燒器進口處相應(yīng)燃料氣壓力和溫度下的飽計算： 在20，,101.325 kpa時，=804*2.3385/（101.325-2.3385）=18.994 水蒸氣的飽和壓力按水蒸氣溫度（即燃料氣溫度）從飽和水蒸氣性質(zhì)表中查得。4.4燃燒空氣體積4.4.1料燃燒所需的理論空氣體積按下列

48、公式計算： 燃料氣： =0.0476*(2*98+4.5*0.4+5*0.3+6.5* 0.3) =9.5795 4.4.2 燃料燃燒所需的實際空氣體積按下式計算：過?？諝庀禂?shù)一般根據(jù)通風(fēng)方式自然通風(fēng)和火筒爐燃燒器型式按sy 5263中的規(guī)定選取。=1.25=1.25*9.5795=11.974 4.5燃燒煙氣體積4.5.1燃料氣燃燒聲稱的煙氣體積按下列公式計算：a.干三原子氣體體積： =0.01(1*98+3*0.4+3*0.3+4*0.3) =1.013 b. 理論氮氣體積： =0.79*9.5795+0.01*1=7.578 c. 理論水蒸氣體積： =0.01*0.5*(2*98+3*0

49、.4+4*0.3+5*0.3) +0.124*18.994+0.0016*0.0718*9.5795 =0.01*102.3053+0.0011=1.204 d. 理論煙氣體積=1.013+7.578+1.204=9.795 e.實際煙氣體積=9.795+ (1+0.0016*0.0718)*(1.25-1)*9.5795=12.190 f.實際水蒸氣體積按下式計算：=1.204+0.0016*0.0718*0.25*9.5795=1.204 4.5.3 空氣的水蒸氣含量根據(jù)相對濕度及大氣壓力按下式計算：=0.5*2.3385/（100*101.325-0.5*2.3385）=0.0718 在

50、設(shè)計時，大氣壓力，空氣的相對濕度及水蒸氣飽和壓力均按所處環(huán)境的年平均值確定。4.6 煙氣特性4.6.1 煙氣中三原子氣體的體積份額和分壓力按下列公式計算：a. 干三原子氣體的體積份額：=1.013/12.190=0.0831b. 干三原子氣體的分壓力：=101.325*0.0831=8.420c. 水蒸氣的體積份額：=1.204/12.190=0.0988 水蒸氣分壓力：=101.325*0.0988=10.010d. 三原子氣體的總體積份額：=0.0988+0.0831=0.1819e. 三原子氣體的總分壓： =101.325*0.189=19.4504.6.2 煙氣的質(zhì)量和密度按下列公式計

51、算：a. 燃料氣的煙氣質(zhì)量： =19.262+0.001*18.994+1.293*(1+0.001*0.0718)*1.25*9.5795=36.764b. 燃料氣干燥基密度： =0.01*1.2498*1+(0.536*1+0.045*4)*98+(0.536*3+0.045*6)*0.4+(0.536*3+0.045*8)*0.3+( 0.536*4+0.045*10)*0.3=0.723 c. 燃料氣應(yīng)用基密度：= (0.723+18.994)*804/(804+18.994) =19.262d. 煙氣密度：=36.764/12.190=2.8524.7煙氣焓空氣，氮氣，干三原子氣體體積和水蒸氣的體積焓均按表1查得。4.7.1 理論空氣焓：=9.5795*3014.5=28877.214.7.2 理論煙氣焓：=4770*1.013+2917*7.578+3855.6*1.204=31579.1784.7.3 實際煙氣焓：=31579.178+0.25*28877.21=38798.48空氣，氮氣，干三原子氣體體積和水蒸氣的體積焓均按表1查得。5 熱