200t/h大容量D型锅炉的开发

摘要

D型锅炉早期被运用于国内石化行业，并依赖进口。随着环境问题的日益突出以及清洁能源的不断普及，该型燃油燃气锅炉正面临着替代工业燃煤锅炉的需求。而当前国内的D型锅炉由于蒸发量较小等原因并不能完全替代大型燃煤工业锅炉，因此大容量D型燃气锅炉的开发成为当前的重要课题。
　　本文以苏州海陆重工股份有限公司已有的100t/h D型锅炉为蓝本，通过热力计算与烟风阻力计算来调整受热结构与布置，获得200t/h大容量D型燃气锅炉的初步设计方案。在此基础上通过D型锅炉水动力计算来验证设计的200t/h大容量D型燃气锅炉的水循环可靠性。进一步在烟气热态流动数值模拟基础上优化受热面结构，并通过数值模拟获得的升力系数变化来预测对流管束区烟气流动是否带来卡门漩涡脱落而产生共振。
　　本文从传统的锅炉三大计算、对流管束区的热态烟气流动数值模拟以及对流管束区振动预测分析三个方面来论证所开发的大容量D型燃气锅炉的可靠性。通过一系列的计算与分析，得出如下结论：
　　（1）在原100t/h D型锅炉结构尺寸不做实质性大调整的基础上，通过提升锅炉整体高度与优化相应的受热面结构，可以获得符合当前设计规范标准的200t/h大容量D型燃气锅炉的设计方案。
　　（2）通过D型锅炉水动力计算，表明所设计的200t/h大容量D型燃气锅炉的水循环在其额定工况的120％至20%区间是可靠。
　　（3）基于对流管束区热态烟气流动数值模拟获得的对流管束区振动预测分析，表明所设计的200t/h大容量D型燃气锅炉运行中与原100t/h D型锅炉一样，仍存在着由于卡门漩涡脱落带来的振动现象，但相比于原100t/h D型锅炉，新设计的200t/h D型燃气锅炉的振动有所减弱。以200t/h的额定工况为界，锅炉运行负荷降低时，卡门漩涡脱落频率越来越接近一阶驻波频率，振动逐渐加剧，锅炉运行负荷升高时，卡门漩涡脱落频率与一阶驻波频率的差值越来越大，振动逐渐消失。
　　本文的设计与研究工作表明，在苏州海陆重工股份有限公司已有的100t/h D型锅炉的基础上，所设计开发的新200t/h大容量D型燃气锅炉方案是可靠的。

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目录

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2 D型燃气锅炉研究现状及发展趋势

1.3 本课题的主要研究内容与方法

第2章 200t/h 大容量D型燃气锅炉设计方案的选择

2.1 100t/h D型燃气锅炉的技术特点

2.2 200t/h D型燃气锅炉的设计方案的提出

2.3两种200t/h D型燃气锅炉方案的热力计算与烟风阻力计算

2.4 200t/h D型燃气锅炉两种方案的对比及方案的选择

2.5 本章小结

第3章 大容量D型锅炉自然循环水动力特性分析

3.1 D型锅炉水动力系统的特点

3.2 D型锅炉自然循环水动力计算模型的建立

3.3 模型正确性的验证

3.4 额定工况下水动力计算的结果与分析

3.5 变工况下水动力计算的结果与分析

3.6 本章小结

第4章 D型锅炉烟气流动的数值模拟与分析

4.1 模型的建立与网格的划分

4.2 计算模型的假设条件与边界条件的设定

4.3 烟气流动与传热模拟的模型选择

4.4 数值模拟的结果与分析

4.5 结构优化处理与分析

4.6 本章小结

第5章 D型锅炉对流管束区的振动预测分析

5.1 对流管束区域流体诱导振动机理简述

5.2 对流管束区卡门漩涡脱落频率的理论计算

5.3 100%工况下对流管束区卡门涡街脱落频率数值模拟计算

5.4 多工况下对流管束区卡门涡街脱落频率数值模拟计算

5.5 对流管束区的振动预测分析

5.6 本章小结

研究总结与展望

1. 研究总结

2. 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢