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大容量D型锅炉设计doc
浏览: 发布日期:2019-10-20

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  大容量D型汽锅安排 PAGE 第 PAGE \* Arabic \* MERGEFORMAT 2 页 江苏科技大学 团队结业安排总结申报 学 院 机电与汽车工程学院 专 业 热能与动力工程 向导西宾 聂宇宏、姚寿广、 何晓崐 学生姓名 张堪衡、王凯、寻加武、徐延安、罗炜超 二零一四年六月 江苏科技大学团队良好结业论文 大容量D型汽锅安排 The large capacity D type boiler design 大容量D型汽锅安排 PAGE 1 第 PAGE \* Arabic \* MERGEFORMAT 1 页第 PAGE \* Arabic \* MERGEFORMAT 1 页 团队结业安排总申报 商量近况: “D”型汽锅正在邦内最早是使用正在石化体例,且齐备是从日本、韩邦等进口的。正在九十年代初,哈尔滨汽锅厂有限负担公司正在敷裕商量进口汽锅的安排构造特征的底子上,为扬子石化公司研制分娩了邦内首台“D”型汽锅。进程了近十年的技能发达,哈锅分娩的“D”型炉正在邦内商场上拥有越来越紧急的份额。 “D”型汽锅的首要特征是没有构架,汽锅举座为支柱构造,汽锅举座支正在汽锅底部的支座上,汽锅构造异常紧凑,占地面积小;同时汽锅的工地装置做事量小,装置速率速;这种汽锅的运转、庇护也相当大略容易。 早期该型汽锅齐备为进口,自哈尔滨汽锅汽锅厂有限负担公司为扬子石化公司安排修制的邦内首台D型汽锅投运之后,邦产D型汽锅正在邦内所占的份额正在逐年添补,跟着我邦能源构造的调治,D型汽锅将取得最通俗的使用,该汽锅运转功效优越,知足了分娩条件。进程了近10年的技能发达,哈锅分娩的D型炉正在邦内商场上拥有越来越紧急的份额,具有优越的前景,单与邦际优秀技能比拟照旧有很大差异。 从D型炉的发达前景来看,该炉的使用前景很是盛大,,固然目前正在邦内首要使用正在石化体例上,且数目很少,需求量不大。但跟着西气东送以及引俄罗斯的自然气工程的实现,自然气将会正在分娩糊口上取得通俗使用.自然气举动一种环保、干净燃料将通俗使用于社会各行业,燃气汽锅的需求将会加大。燃用自然气的D型汽锅,将以其构造紧凑、占地面积小、运转容易大略、容易庇护等特征正在航运、供汽,甚至电力行业大有举动。 商量旨趣: 跟着邦民经济的高速发达,人们糊口秤谌的高速提拔,我邦对能源的需求突飞猛进,目前已是天下上数一数二的能源损耗大邦。汽锅是一种转换能量的修设,汽锅正在咱们的糊口中饰演着相当紧急的脚色。它能通过燃烧燃料,使燃料里的化学能开释出来,进程这些燃料的燃烧开释的热量,汽锅里的工质招揽这部门热量变为蒸汽或水蒸气,这部门蒸汽再饱舞汽轮机实行发电或者转换为其他刻板能供人们分娩利用。汽锅既不是“夕晖财产”也不是“朝阳财产”,它是一种具有良久发达性的财产,固然目前已涌现许众新型能源,但这些新型能源还得不到通俗利用,是以咱们的糊口正在一段很长的功夫都离不开汽锅。大容量D型汽锅是汽锅的一种,具有占地面积小,构造紧凑,体例大略等利益。因为操纵了正压氛围密封,D型汽锅的密封性优越,大大删除了热量跟着暴露的烟气而出现的耗费,此汽锅具有极高的安好性、热出力优于其他汽锅而取得通俗利用。 为反响邦度节能、减排的呼吁以及为知足人人们对突飞猛进的能源的需求,研发更大容量的D型汽锅和小型D型汽锅的优化显得异常紧急。汽锅小组是由5名同砚构成的小组,区别对姑苏海陆重工股份有限公司的100t/h的中温中压大容量D型汽锅实行举座的Pro/E修模、热力谋划、水动力谋划、烟风阻力谋划以及构造强度谋划。通过咱们的对该汽锅的谋划商量,为从此的分娩更大容量的D型汽锅和现有汽锅的优化供应参考以及外面底子。 商量实质及分工: 1.大容量D型汽锅Pro/E修模(张堪衡) 跟着谋划机技能的迅猛发达,工程师等专业职员已不知足于AUTCAD的二维画图或者操作繁杂的AUTCAD中的三维修模。应运而生的是具有操作大略、正确直观的三维修模谋划机软件,如:Pro/ENGINEER三维实体修模安排软件,这种全新的安排理念让人线人一新,正在极短功夫内便获得各行业的工程师的青睐。区别于CAD/CAE/CAM等古代理念的Pro/ENGINEER具有其他软件所不具有的上风,更加是正在实体修模基于特色的参数修模等方面。相对其他谋划机辅助安排软件,Pro/E添补了运动仿真、零件安装、有限元理解等性能。通过运动仿真能使创修出的实体模子服从安排条件告终正在谋划机上就可观察产物可动部件的运动、安装按序。如此就能够预先会意到安排得是否合理,产物的运动是否妥协。有限元理解能够理解到构造的应力、构造强度、流场理解,如此就能够正在谋划机上数字化模仿了产物的运动流程,以及理解产物的安排合理性。是以,正在从此的分娩安排中,Pro/E修模将愈来愈显得紧急。 本次的大容量D型汽锅的Pro/E修模是基于姑苏海陆重工股份有限公司供应的二维图,进程理解二维图举座会意了汽锅的构造和尺寸,再通过谋划机三维修模软件Pro/ENGINEER创修出该汽锅的举座模子。大容量D型汽锅的Pro/E修模正在本次的汽锅小组中起到很紧急的用意,该模子可为统一小组的烟风阻力谋划以及汽锅的构造强度谋划供应汽锅模子。修树出的汽锅Pro/E模子能够导入ANSYS软件实行构造强度的理解,同时也能够导入该模子实行烟分阻力的理解。 创修Pro/E模子时最先创修汽锅的上下锅筒以及对流拘束区如图1-1所示,再正在这底子上创修汽锅的前后墙,加上高温、低温过热器以及喷水减温器,如此汽锅主体就创修好。第二步是创修省煤器拘束,接着创修省煤器拘束的外墙,结尾通过安装的特色,把汽锅的主体和燃烧器让管以及省煤器给安装起来。安装流程如下图1-2所示,汽锅的举座模子如图1-3所示。 图1-1:上下锅筒和对流拘束 图1-2 汽锅的安装流程 图1-3 汽锅的举座模子 2.大容量D型汽锅热力谋划及理解(王凯) 汽锅的热力谋划是汽锅谋划与安排的紧急合头,是水动力谋划、强度谋划、烟风阻力谋划的紧急底子。因此, 对其实行热力谋划和理解是汽锅安排与运转的底子,对境遇爱护和企业从此的发达都有及其紧急的旨趣。 本课题的首要实质是实现大容量D型汽锅正在100%、50%和30%负荷下的热力谋划,并对谋划结果实行理解,寻得汽锅正在区别负荷下的运转法则。汽锅型号为 SHS100-4.5/432-Q,是一台双锅筒横置式自然轮回汽锅。因其构造紧凑,占地面积小;体例大略, 金属耗量少;安好牢靠,热出力高;装置火速,庇护容易等利益而被通俗利用,正在我邦正正在繁荣发达,并已显示出极其盛大的发达前景。 汽锅热力谋划的实质首要是实现汽锅正在100%负荷、50%负荷和30%负荷下的热力谋划流程,囊括:燃烧产品谋划、热平均谋划、各部件受热面(炉膛、过热器、减温器、对流拘束、水冷壁、省煤器等)的热力谋划。采用的措施是参考苏联的《汽锅机组热力谋划——圭表措施》,而且正在校核各个受热面谋划时参考了《小型汽锅安排与改装》。正在对每个受热面实行校核谋划时,每一个受热面从换热方程取得的吸热量与从热平均方程式中取得的吸热量谋划差错都正在2%以内。注释原安排计划是合理的。燃烧产品谋划:燃烧产品谋划首要是依照汽锅燃料的各个因素谋划外面空胸怀、烟气中三原子气体、氮气、水蒸气等因素的容积。 热平均谋划:正在谋划汽锅出力时,采用反平均谋划法,公式为个中q2、q3、q4、q5区别为汽锅排烟热耗费、气体不统统燃烧耗费、固体不统统燃烧耗费、散热耗费。 各部件受热面的谋划:正在对每个部件受热面实行校核谋划时,条件每一个受热面从换热方程取得的吸热量与从热平均方程式中取得的吸热量谋划差错都正在2%以内。差错公式为:,个中:为烟气与受热面传热量。为烟气侧放热量。 汽锅正在100%负荷,50%负荷和30%负荷下的热力谋划如下外所示 外2-1 汽锅正在区别负荷运转下谋划结果汇总 名称 单元 工况 100%负荷 50%负荷 30%负荷 汽锅出口蒸汽流量 t/h 100 50 30 汽锅出口蒸汽温度 ℃ 432 432 432 汽锅出口蒸汽压力 Mpa 4.5 4.5 4.5 汽锅出力 % 91.5 92.42 92.76 给水温度 ℃ 125 125 125 排烟温度 ℃ 148 141 134 燃料损耗量 7767 3832 2216 通过对汽锅正在区别负荷下热力谋划结果的理解,能够得出汽锅负荷转折对汽锅参数的影响。 对烟气温度的影响 当汽锅负荷消重时,汽锅各个部件的烟气出口温度都消重,当然也囊括汽锅排烟温度,排烟温度的消重将导致排烟热耗费消重,如此汽锅的出力就进步了,可是,即使排烟温渡过低将会对汽锅尾部受热面形成低温腐化。这是由于汽锅燃料中含有肯定因素的硫,这些硫正在燃烧流程中大部门天生二氧化硫,另有一小部门会被络续氧化成三氧化硫,三氧化硫气体一朝与水蒸气连接,会天生硫酸蒸汽,当汽锅尾部受热面温度低于硫酸露点温度时,硫酸就会正在管壁上凝固而腐化管壁,形成低温腐化。 2、对汽锅出力的影响 前面仍旧理解过,汽锅正在低负荷运转时,排烟温度会消重,从而进步汽锅出力。这一点由外格也能够看出,汽锅正在100%负荷时排烟温度为148℃,出力为91.5%,汽锅正在50%负荷时排烟温度为141℃,出力为92.42%,汽锅正在30%负荷时排烟温度为134℃,出力为92.76%。但并不是说汽锅负荷越低,汽锅出力就越高,当汽锅负荷低到肯定水准时,因为炉内温度消重,汽锅不统统燃烧耗费就会增大,汽锅出力就会消重。 3、对燃料损耗量的影响 通过对谋划结果的理解能够看出,当汽锅负荷消重时,出力变大,燃料添补比略小于负荷添补比。因为这个比值转折很小,因此说当负荷改换时,能够近似以为汽锅的燃料损耗量与其负荷转折成正比的相合。 4、对汽锅其他运转参数的影响 当汽锅负荷消重时,汽锅各部件内的烟气滚动速率都有所消重,除对流拘束,其他部件内的工质滚动速率也有所消重。同时,传热系数也消重。 3.大容量D型汽锅水动力谋划及理解(寻加武) 汽锅水动力谋划正在本次的结业安排团队中拥有很紧急的份量,通过此次的谋划,我对若何保障汽锅水轮回寻常运转有了深远的会意。汽锅的水轮回若不寻常,会涌现爆管事项,使汽锅难以永远牢靠运转。而对待永远从事汽锅水动力学商量、谋划的职员和企行状单元来说,因为他们仍旧积攒了许众体味,若能简化轮回结,使受热强度区别的受热面各自变成独立的体例,再把上升管、消重管的截面比例安排的合理些,假使不实行水轮回谋划也能够保障不产生水轮回阻碍。但当汽锅的容量大到肯定水准时,汽锅的水动力谋划务必加以器重。 针对海陆100吨燃油汽锅的合系特征,同时连接小构成员的谋划数据,先假设汽锅上升管的三个轮回速率值1m/s、1.2m/s和1.5m/s。同时假设汽锅的轮回倍率为54。汽锅的轮回倍率假设极为紧急,由于假设的分歧理,我合谋划了三次才把差错担任到合理周围内,这添补了两倍的做事量。 做好上述做事后,需条件解消重管段的总压降,以下数据是消重管的最终谋划结果: 外3-1消重管总压降汇总 v=1m/s v=1.2m/s v=1.5m/s 对流拘束消重管 71001Pa 70290Pa 68975Pa 对流区后墙 78740Pa 78070Pa 76835Pa 对流区左墙 74668Pa 73656Pa 72453Pa 对流区右墙 74668Pa 73656Pa 72453Pa 上升管段的谋划远比消重管段繁杂,它必要探求单相水和两相水之间的滚动,两者所涉及到的种种阻力系数大概都市产生转折。其谋划流程难度较大。上升管段的总压降的谋划结果如下外: 外3-2 上升管总压降汇总 v=1m/s v=1.2m/s v=1.5m/s 对流拘束上升管 前墙水冷壁 79338Pa 80379Pa 82658Pa 后墙水冷壁 77579Pa 78845Pa 81078Pa 左侧墙 83759Pa 84774Pa 86536Pa 右侧墙 83759Pa 84774Pa 86536Pa 区别作出消重管和上升管的压降性格弧线。求解出汽锅水轮回寻常运转时的安稳做事点(1410,71500),从新谋划出汽锅的欠焓值和一共汽锅的轮回倍率,事先假设的轮回倍率求出的欠焓值和结尾谋划求得的轮回倍率所求得的欠焓值的相对差错不横跨50%时,且绝对差错不横跨12kJ/kg,注释本次谋划知足差错条件。 4.大容量D型汽锅烟风阻力谋划及理解(徐延安) 汽锅烟风阻力谋划是正在热力谋划的底子上通过对烟气和氛围通道的氛围动力学谋划求解通道的滚动总阻力从而为挑选适宜的引、 送风机供应数据凭借. 本文首要实质:(1)实现100吨D型汽锅烟风阻力谋划 (2)利用FLUENT软件对烟道实行模仿和理解。 烟气流场示希图如图4-1: 图4-1 烟气流场示希图 烟风阻力首要谋划实质:各区段阻力谋划;汽锅的自生透风;通道的全压降;引风机和送风机的挑选。各区段阻力谋划囊括省煤器、过热器、汽锅拘束的阻力,转弯烟道、变截面烟道的阻力。汽锅全压降必要减去自己透风,汽锅气流向上时,自生透风为正值,汽锅全压降减小,反之,自生为负,汽锅全压降添补。因为阻力谋划采用干氛围密度谋划,正在阻力相加是务必对烟气和氛围密度差实行纠正,自生透风无需纠正。依照烟风阻力谋划烟气通道全压降为1123.963Pa,结尾挑选引风机型号为Y280M-8 16D。 FLUENT流场理解采用汽锅过热器流道的pro/e模子,烟气知足以下条款:烟气为湍流模子知足k-ε模子、汽锅处于100%工况下运转、流体为不成压缩流体、该滚动为稳态定常滚动。过热器模子如下图4-2: 图4-2 过热器模子 模子体网格以Hex/Wedge网格单位和Copper 划分格式实行体网格划分,因为流体为烟气,鸿沟入口界说为压力入口,出口界说为压力出口,滚动模子界说为圭表k-ε模子 ,流场的理解结果如下图所示: 图4-3 压力云图 图4-4 速率云图 从压力云图得出,压力正在烟道顶部较大,为烟气回流区,先通过减小回流区域巨细增大转弯幅度的格式优化烟道模子,优化结果如图4-5: 图4-5 优化后的模子 现对优化结果实行流场理解,结果如下图所示: 图4-6 速率云图 图4-7压力云图 通过与原模子结果对照,压力分散匀称,阻力减小,到达了却构优化的目标。 5.大容量D型汽锅强度谋划及理解(罗炜超) D型汽锅由于它的构造紧凑、占地面积小、装置简易周期短、初期加入资金少、运转庇护容易等特征,正在邦内能源体例取得了通俗的使用。本文商量的汽锅是姑苏海陆重工股份有限公司为张家港扬子江石化有限公司修制的100燃气汽锅。汽锅型号为SHS100-4.5/432-YQ,体现的是一台蒸发量为100的双锅筒横置式的自然轮回燃气汽锅。咱们此次小组的首要职司是对这台D型汽锅实行实体修模、热力谋划、水动力谋划、烟风阻力谋划以及构造强度谋划,通过这些谋划和理解为从此实行汽锅的优化以及分娩更大容量的D型汽锅供应参考和外面底子,具有巨大旨趣。 本文大略先容了D型汽锅的构造特征,先通过古代强度谋划措施对其部门构造实行强度校核谋划,再操纵ANSYS等有限元理解软件对其个人实行强度理解,结尾把两者得出的结果实行对照得出结论。安排流程总述: 最先,通过大宗的文献阅读和材料的搜罗消化,对大容量D型汽锅的举座构造有了详尽的会意,对其构造特征和性能有了直观的了解,为从此做事的实行打好了坚实的底子。 其次,依照《GB/T9222-2008水管汽锅受压元件强度谋划》和《汽锅强度谋划圭表使用手册》对大容量D型汽锅的上锅筒筒体、对流拘束、高温过热器拘束、低温过热器拘束、省煤器拘束实行了强度校核谋划。 结尾,把小构成员张堪衡同砚的汽锅个人实体模子导入到ANSYS和ANSYS Workbench软件中实行有限元理解。理解结果证据,其变形和应力均适应条件,而且知足古代强度校核谋划的结果,因此谋划和理解结果确切有用。 至此,结业安排的职司仍旧根基实现,可是,个中也存正在许众的亏空之处,有待刷新。由于职司量大,功夫急迫的因为,正在用古代措施实行强度谋划时,有些汽锅构造的个人细节另有待商榷。正在操纵ANSYS和ANSYS Workbench软件实行强度理解的流程中也碰到了极少题目,比如实体模子导入软件的款式题目、网格划分差池、重力载荷和压力载荷怎样加、求解流程中涌现差池等等。通过一遍遍的几次的尝试,终归获得了肯定的成绩。这个中的极少细节部门大概还存正在肯定的题目,盼望通过从此一贯的研习去处置和完备这些题目。 下面是本次结业安排的首要成绩呈现: 图5-1上下汽包和对流拘束区域的实体模子 图5-2上下锅筒加上对流拘束截取中央一排的简化模子 图5-3 等效应力云图 图5-4 齐备变形图 总结 为期三个众月的结业安排终归完善实现了,因为咱们是团队做事,正在实现结业安排的流程中也深深地舆解到了小构成员之间精诚协作的紧急性,部门组员的谋划数据能够给其他组员之后的谋划供应开导,两者之间干系周密。譬喻张堪衡同砚的pro/e修模为徐延安同砚的烟风阻力谋划和罗炜超同砚的强度谋划进步前期做事预备;王凯同砚的热力谋划为寻加武同砚的汽锅水动力谋划供应数据赞成等等。 正在安排流程中,咱们深深感应大学生公众都重视外面学问的研习,忽视了试验的用意,固然上课时刻有许众尝试课,仍不行到达外面干系现实的目标。是以结业安排是一次最直接长远的现实与外面相连接从而加强了本人的学问,加深了印象,也进步了本人的着手才气和独立思索处置题目的才气同时也增强了协同功课的思念,为咱们踏入社会打下了肯定的底子。? 通过本次安排,咱们越发苏醒的认识到:要正在从此的做事研习中,一贯地用外面来向导试验,用试验来证实外面,一贯地搜求研习,积攒体味,总结教训,从而渐渐进步完备本人,以此来回报学校,为祖邦修筑进献本人的气力。 伸谢 进程3个月的配合勤劳,正在几位向导师长的用心向导下,本次结业安排仍旧完善实现,并获得了肯定成就,正在这里最先要感激的导师姚寿广师长、聂宇宏师长、何晓崐

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