1、29MW热水锅炉烟风阻力计算本 科 毕 业 设 计 29MW热水锅炉烟风阻力计算The calculation of smoke wind resistance in 29 MW hot water boiler 29MW热水锅炉烟风阻力计算摘要 热水锅炉在人们的日常生活中是不可缺少的热力设备，将煤，石油等燃料的化学能燃烧释放的热量传给水，加热后的热水直接供给工业生产和民用生活使用。本次毕业设计任务是29MW热水锅炉烟风阻力计算。锅炉烟风阻力计算是在热力计算的基础上，通过对烟气和空气通道的空气动力学计算，求解通道的流动总阻力，从而为选择合适的引、送风机提供基础数据。烟风系统各部分介质流量、温度
2、以及流通截面等相关数据均根据锅炉结构尺寸及额定负荷下热力计算数据确定。烟风阻力计算包括烟气侧阻力的计算，引风机的选择，空气侧阻力的计算及鼓风机的选择。关键词：热水锅炉，引风机，鼓风机，烟风阻力计算The calculation of smoke wind resistance in 29 MW hot water boiler Abstract Hot water boiler is indispensable heating equipment in Peoples Daily lives.The combustion of coal, oil and other fuel is used
3、to released the heat to the water .The hot water heated supply to the use of industrial production and civil life directly.This graduation design of the calculation of smoke wind resistance in 29 MW hot water boiler is conducted. The calculation of smoke wind resistance in hot water boiler is on the
4、 basis of thermodynamic calculation, through aerodynamic calculation of flue gas and air channels, to solve the flow channel of total resistance and to provide basic data to choose the appropriate guide blower. Each part of the medium flow rate, temperature and flow area and other related data are b
5、ased on the boiler thermodynamic calculation data of measurement under the rated load in the smoke wind system. The calculation of smoke wind resistance including the calculation of flue gas resistance add to the selection of the induced draft fan, the calculation of air resistance and the selection
6、 of the blower. Key words：hot water boiler, induced draft fan, blower ,the calculation of smoke wind resistance 目录第1章 绪论 11.1锅炉的应用现状及其在社会生活中的重要性 11.1.1锅炉的发展 11.1.2锅炉的工作过程 21.1.3锅炉在社会生活中的应用现状 21.2热水锅炉 31.2.1锅炉分类 31.2.2热水锅炉现状 51.2.3热水锅炉举例 61.2.4烟风阻力计算的重要性 91.2.5烟风阻力计算设计优化和改进 101.3烟风阻力计算步骤 111.3.1 烟气侧阻
7、力计算及引风机的选型 111.3.2空气侧阻力计算及鼓风机的选型 11第2章 烟气侧阻力计算 122.1炉膛出口负压及八字烟道阻力 132.1.1纵向、横向相对截距 132.1.2斜向节距 132.1.3单排管子阻力系数10 132.1.4八字烟道阻力系数 142.1.5烟气动压头 152.2前烟道箱阻力 162.2.1局部阻力系数及有效截面积 162.2.2前烟箱烟气速度 172.2.3前烟箱局部阻力 172.3螺纹烟管阻力 182.3.1动压头 182.3.2入口、出口阻力系数 182.3.3螺纹烟管阻力 182.4后烟箱阻力 192.4.1后烟箱出口阻力系数和后烟箱截面变化阻力系数 19
8、2.4.2动压头 192.4.3后烟箱与省煤器之间的阻力 202.5后烟箱与除尘器与烟囱之间的烟道阻力 202.6除尘器阻力 202.7烟囱阻力 202.7.1烟气动压头 202.7.2沿程阻力系数 212.7.3烟囱阻力 212.8自生通风力 212.9烟气侧全压降 22第3章 引风机 233.1烟气容量 233.2引风机应有烟气量 233.3引风机应有压头 243.4引风机型号 243.5引风机参数 25第4章 空气侧阻力计算 264.1吸风管路阻力 264.1.1空气速度 264.1.2吸风口阻力 264.1.3沿程阻力 274.1.4吸风管路阻力 274.2调风装置阻力 274.3送风
9、道阻力 284.3.1沿程阻力 284.3.2三通分流阻力 294.3.3送风道阻力 304.3.4风仓室阻力 314.3.5风道总阻力 31第5章 鼓风机 335.1鼓风机选择 335.2本章小结 33结论 34致谢 35参考文献 36附录 37第1章 绪论1.1锅炉的应用现状及其在社会生活中的重要性锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机
10、械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，又叫蒸汽发生器，常简称为锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。锅炉的主要工作原理是利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传递给容器内的水，使水达到所需要的温度或一定压力蒸汽的热力设备。锅炉“锅”与“炉”两部分同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，然后引出应用。在燃烧设备部分，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，将热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后
11、由烟囱排出。 1.1.1锅炉的发展锅炉的发展分为使用的蒸汽压力方面的发展、蒸汽锅炉的结构发展、锅炉的循环方式发展、锅炉压力的变化、炉排结构的发展、锅炉种类的发展等多个方面。（1）使用的蒸汽压力方面的发展：18世纪上半叶，英国煤矿使用的包括瓦特的初期蒸汽机的蒸汽机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。（2）蒸汽锅炉的结构发展：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。随着锅炉越做越大，为了增加受热面积，在锅壳中加装单个或多个火筒，称为火筒锅炉。1830年左右，在掌握了优质钢管的生产和胀管技术之后出
12、现了火管锅炉。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。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。这种锅炉中的圆筒形锅壳遂改名为锅筒，或称为汽包。随着制造工艺和水处理技术的发展，出现了弯水管式锅炉。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。（3）锅炉的循环方式发展：以前的火筒锅炉、火管锅炉和水管锅炉都属于自然循环锅炉，水汽在上升、下降管路中因受热情况不同，造成密度差而产生自然流动。在发展自然循环锅炉的同时，从30年代开始应用直流
13、锅炉，40年代开始应用强制循环锅炉，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。（4）锅炉压力的变化：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。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。（5）炉排结构的发
14、展：要求不但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，早年的固定炉排锅炉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。（6）锅炉种类的发展：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。发电机组功
15、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。 1.1.2锅炉的工作过程在水汽系统方面，给水在加热器中加热到一
16、定温度后，经给水管道进入省煤器，进一步加热以后送入锅筒，与锅水混合后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁管内吸收炉膛辐射热形成汽水混合物经上升管到达锅筒中，由汽水分离装置使水、汽分离。分离出来的饱和蒸汽由锅筒上部流往过热器，继续吸热成为450的过热蒸汽，然后送往汽轮机。 在燃烧和烟风系统方面，送风机将空气送入空气预热器加热到一定温度。在磨煤机中被磨成一定细度的煤粉，由来自空气预热器的一部分热空气携带经燃烧器喷入炉膛。燃烧器喷出的煤粉与空气混合物在炉膛中与其余的热空气混合燃烧，放出大量热量。燃烧后的热烟气顺序流经炉膛、凝渣管束、过热器、省煤器和空气预热器后，再经过除尘装置，除去其中的飞灰，最
17、后由引风机送往烟囱排向大气。1.1.3锅炉在社会生活中的应用现状在各种工业企业的动力设备中，锅炉是最重要的组成部分。这些锅炉用户使用锅炉，是为了提供热源或动力源。大多数的工矿企业是用蒸汽或高温热水对其产品进行加热，烘焙，消毒，保温或作为冬季采暖，夏季空调制冷的热源等。也有少数的工矿企业用蒸汽作为动力，驱动汽轮机来拖动风机、水泵，油田和炼油厂或特殊部门都有这种需要。就一个供热系统而言，通常是利用锅炉生产出蒸汽（或热水），而后通过热力管道，将蒸汽（或热水）输送到用户，以满足生产工艺或生活采暖等方面的需要。此外，还有用于生活热水供应、洗浴和采暖的所谓生活锅炉。用于工业生产和生活的锅炉数量大、分布广，
18、并且绝大多数都以产生携带一定量热能的蒸汽和热水为目的，以水作为介质的形式出现。通常，我们把用于动力、发电方面的锅炉，叫做动力锅炉，把用于工业及采暖方面的锅炉，称为供热锅炉，又称工业锅炉。随着人民生活水民的提高，对热能的需要量急剧增大，锅炉的数量也就越来越多。目前，世界各国都在致力于高效、低污染锅炉的研究和开发工作，力求使得由于锅炉燃烧燃料而对环境造成的破坏最小化。1.2热水锅炉 1.2.1锅炉分类 锅炉可按照不同的方法进行分类。一、 按用途分类： 1.电站锅炉：用于发电，大多为大容量、高参数锅炉，火室燃烧，效率高，出口工质为过热蒸汽；2.工业锅炉：用于工业生产和采暖，大多数为低压、低温、小容量
19、锅炉，火床燃烧居多，热效率较低，出口工质为蒸汽的称为蒸汽锅炉，出口工质为热水的称为热水锅炉；3.船用锅炉；4.机车锅炉；5.注汽锅炉：用于油田对稠油的注汽热采，出口工质一般为，高压湿蒸汽。二、按结构分类： 1.火管锅炉：烟气在火管内流过，一般为小容量、低参数锅炉，热效率低，但结构简单，水质要求低，运行维修方便；2.水管锅炉：汽水在管内流过，可以制成小容量，低参数锅炉，也可以制成大容量、高参数锅炉。电站锅炉一般均为水管锅炉，热效率高，但对水质和运行水平的要求也较高。三、按循环方式分类 1.自然循环锅筒锅炉；2.多次强制循环锅筒锅炉；3.低倍率循环锅炉；4.直流锅炉；5.复合循环锅炉。四、按锅炉出
20、口工质压力分类 1.低压锅炉：一般压力小于1.275MPa；2.中压锅炉：一般压力为3.825MPa ；3.高压锅炉：一般压力为9.8MPa；4.超高压锅炉：一般压力为13.73MPa；5.亚临界压力锅炉：一般压力为16.67MPa；6.超临界压力锅炉：一般压力为22.13MPa。五、按燃烧方式分类1.火床燃烧锅炉：主要用于工业锅炉，包括固定炉排炉、往复炉排炉等； 2.火室燃烧锅炉：主要用于电站锅炉，燃用液体燃料、气体燃料和煤粉的锅炉均为火室燃烧锅炉； 3.沸腾炉：送入炉排空气流速较高，使大颗粒燃煤在炉排上面的沸腾床中翻腾燃烧，小颗粒燃煤随空气上升并燃烧。六、按所用燃料或能源分类1.固体燃料锅
21、炉：燃用煤等固体燃料；2.液体燃料锅炉：燃用重油等液体燃料；3.气体燃料锅炉：燃用天然气等气体燃料。七、按排渣方式分类 1.固态排渣锅炉；2.液态排渣锅炉。八、按炉膛烟气压力 1.负压锅炉：炉膛压力保持负压，有送、引风机，是燃煤锅炉主要型式；2.微正压锅炉：炉膛表压25KPa，不需引风机，易于低氧燃烧。九、按级别分类A级锅炉：额定工作压力（表压，下同）P3.8MPa的锅炉，包括：1.超超临界锅炉： P27.0MPa或额定出口温度590的锅炉；2.超临界锅炉：22.1MPaP27.0MPa；3.亚临界锅炉：16.7MPaP22.1MPa；4.超高压锅炉：13.7MPaP16.7MPa；5.高压锅
22、炉： 9.8MPaP13.7MPa；6.次高压锅炉：5.4MPaP9.8MPa；7.中压锅炉：3.8MPaP5.4MPa。B级锅炉：1.蒸汽锅炉： 0.8MPaP3.8MPa或额定蒸发量1.0t/h； 2.热水锅炉： 额定出水温度120或额定热功率4.2MW； 3.有机热载体锅炉：(1)使用气相有机热载体的锅炉；(2)液相有机热载体锅炉:额定热功率4.2MW。C级锅炉，除D级锅炉外的下列锅炉： 1.蒸汽锅炉: 额定工作压力0.8MPa且额定蒸发量1.0t/h的蒸汽锅炉； 2.热水锅炉: 额定出水温度120且额定热功率4.2MW； 3.液相有机热载体锅炉: 额定热功率4.2MW。D级锅炉：1.蒸
23、汽锅炉：设计正常水位时水容积50L且额定工作压力0.8MPa； 2.汽水两用锅炉: 额定工作压力0.04MPa且额定蒸发量0.5t/h的锅炉；E仅用自来水加压的热水锅炉，且出水温度95。 1.2.2热水锅炉现状 回顾热水锅炉的发展历史，可以说，目前我国热水锅炉产品的研制已经达到了比较成熟与完善的阶段。20世纪60年代初，当人们认识到热水供暖的优点与热水锅炉运行的安全性较之蒸汽锅炉具有诸多优越性时，最初的热水锅炉是由蒸汽锅炉改装而成。我国自行设计、制造的第一代热水锅炉是20世纪70年代初由上海工业锅炉研究所研发的“快装锅炉”。快装锅炉具有体积小，制造、运输、安装简单的特点，受到用户的广泛欢迎，从
24、而极大的推动了我国蒸汽锅炉供暖改为热水锅炉供暖的更新换代过程。同时其先后开发研制的“管架式强制循环热水锅炉”及“长短锅筒水管锅炉”也得到了广泛应用。近时期出现的“角管锅炉”及大容量“”型布置水管锅炉，更加增多了我国热水锅炉的品种。近年来出现的锅壳式螺旋烟管水火管锅炉，利用高新科学技术改造老产品，解决原有的快装锅炉存在的不足和缺陷，使之成为具有体积小、耗钢量低、热效率高的创新产品，这是对我国热水锅炉发展史上具有历史性意义的突出贡献。 热水锅炉的工作过程：1.燃烧过程，这一过程是燃料中的可燃质与空气中的氧气相混合而燃烧放出热量的过程，是可燃质与氧气的化学反应过程，是一个燃料的化学能转化为热能的转换
25、过程。2.传热过程，这个过程是燃料燃烧所释放出来的热量。通过受热面传度给水的过程，这是一个纯粹的热传递过程。燃烧过程是放热过程，而传热过程是吸热过程。放热与吸热是矛盾的两个方面，而在锅炉中这一主要矛盾中的焦点就是炉膛。所谓炉膛是燃料燃烧放出热量、同时布置有一定的水冷壁受热面而吸热的空间。当然，锅炉中的吸热过程将继续进行。应该强调的是，在炉膛中同时进行燃烧与传热两个过程。3.水循环过程，对于热水锅炉来说，锅内的水循环过程是：水不断地被加热而升温，最终得到具有一定温度的热水的过程。锅炉的水循环按其流动规律，分为自然循环与强制循环。热水锅炉中的水循环的系统型式多样，有自然循环锅炉，有强制循环锅炉，也
26、有自然循环结构系统运行中随着循环水泵的运转成为强制循环的，也有强制循环与自然循环共存于一个锅炉循环系统内的复杂循环。热水锅炉在社会生活中的应用现状：热水锅炉在人们的日常生活中不可缺少的热力设备。又因为其分布的部门广，数量多，在国民经济中占有重要的地位。它通过煤，石油等燃料的化学能燃烧释放热能，并通过传热把热量传给水，使水加热，热水直接供给工业生产和民用生活。 随着高科技的飞速发展，锅炉的设计和应用技术也得到了很大的提高，现在燃烧机械化，给水自动化都已经得到实现。然而，在我国东北，华北，西北地区，冬天寒冷，利用蒸汽锅炉采暖，热量损失巨大，与蒸汽锅炉采暖相比，热水系统的热量损失要小的多。因为他使用
27、的是单相介质热水作为系统，无蒸汽产生，漏水量很少，管道的散热损失也少，同时，热水锅炉连续供给温度不很高的热水，室内温度比较稳定，系统比较安全，维修费用比较低。因此，热水采暖正逐步取代原有的蒸汽采暖。 1.2.3热水锅炉举例 (1)全自动卧式链条燃煤热水锅炉 一、YLW型卧式链条导热油加热炉性能特点： YLW系列有机热载体炉为组装式强制循环链条炉排锅炉。锅炉本体前面为炉膛辐射受热面，由密排的双方形盘管构成；后部为对流冲刷受热面，由蛇形管束组成。锅炉由上部本体和下部链条炉排组成，空气预热布置在锅炉后面。燃烧生成的高温烟气在炉膛被吸走部分热量，经转向烟室进入对流受热面换热，出锅炉后在空气预热器中加热
28、燃烧所需的空气，再经除尘器由引风机将烟气送至烟囱排入大气。二、直观简洁的全自动电脑智能控制系统主要特点： 1.电脑智能控制，集成度高、可操作性强； 2.中文液晶屏显示，LED运行指示、有感触摸面板操作； 3.一健启动，操作简单、误操作率低； 4.自动/手动自由切换，自动主运行，安全稳定，手动调试方便可靠； 5.锅炉故障时液晶屏报中文故障信息，LED 灯指示，蜂鸣器声音报警； 6.锅炉启动过程界面化设计，全中文指示，一目了然； 7.对大功率设备（如给水泵、引风机及鼓风机）实行延时启动，启动时间通过面板可以设定； 8.配置传统动力配电柜无法实现的参数设定功能，使锅炉机组运行数字化。三、导热油锅炉全
29、自动电脑智能控制系统主要功能： 1. 导热油温控制：根据温度传感器信号控制锅炉机组的自动启停并对导热油温高进行双重安全保护； 2. 系统压力控制：对系统压力进行实时监控，超压欠压差压安全联锁保护； 3. 锅炉液位控制：根据浮球液位计信号控制注油泵的启停，保证锅炉液位在设定范围内； 4. 辅机控制：延时启动各动力元件，辅机启动后对其运行状态进行实时监控，循环泵双泵设置，一备一用； 5. 安全控制：锅炉超温超压欠压差压保护，锅炉液位超限保护，循环泵、引风机、鼓风机、除渣机、炉排机、上煤机、注油泵故障联锁； 6. 定时开关机：每天4时段定时开关机； 7配备手动开关：以备应急使用，无须担心因控制柜偶尔
30、故障而带来的不便之苦； 8.控制精度高：实现功能齐全，性价比高，为用户降低运行成本； 9.手操器：与电脑控制系统互为备用，当电脑系统发生故障时可应急使用；10、遥控上煤器：异地上煤，操作工人只需站在煤斗下按下遥控器的上煤键即可自动上煤。 (2)CWDR卧式全自动智能电热水锅炉1、产品概述：本锅炉以动力电为能源，通过电加热管对水加热，实现供暖或提供生活用热水，锅炉智能化程度高、加热快、热效率高、节约能源、无噪音、无污染、体积小、安装使用方便、美观大方，是综合了多项前沿科技而打造的最新一代热水锅炉产品。图1-1全自动卧式链条燃煤热水锅炉2、控制系统： 配置热水锅炉专用电脑控制器，采用现代电脑控制技
31、术，把锅炉性能的智能化、自动化、人性化变成现实，具有稳定性高、功能丰富、操作简单、使用方便、控制灵活、造型美观等优点。功能强大，拥有锅炉水温控制、锅炉水位显示、缺水保护、超温保护、内置万年历、连续或定时（4个时间段）运行控制等多项自动显示、控制功能。锅炉运行采用血液循环原理，结合专用微电脑控制器CPU，通过温度传感器，构成循环调节系统。按恒温、节能的优化运行原则，随着水温的变化，控制系统不断进行温度采集，逻辑运算和数字芯片控制调节，而达到系统自动恒温，实现采暖或提供生活热水的目的。3、综合特点： （1）大屏幕全中文带背光液晶显示屏，具有丰富的显示功能，将锅炉的运行状态和采集到的循环泵工作状态、加热器工作状态、炉水温度、水位状态、当前时间、报警信息等准确直观的显示出来。利用控制器键盘进行操作设置，并可查核、设定和修改各种调节参数，实现人机对话，易懂、易学、易记，操作简单、方便。 （2）控制器带内藏式日历时钟，系统可按用户要求，在一天内4个时间段任意设定开、关机时间，节省电损耗，降低锅炉使用费用。 （3）加热器采用陶瓷电加热棒，表面热负荷低，使用寿命更长，布局均
