DZL型工业锅炉空气动力场的研究及设计

摘要

本文对中国目前能源的现状及工业锅炉存在的问题进行了分析、研究,提出了当前工业锅炉普遍存在热效率低,排尘浓度高的突出技术问题。
　　 如何解决上述问题,如何节能减排,如何做到低碳燃烧?这是摆在我们政府和专业技术人员面前艰巨而又紧迫的任务。
　　 目前,工业锅炉节能减排的途径大体有以下几种:一是增加锅炉尾部受热面,降低排烟温度,提高锅炉热效率;二是配置高效除尘器,降低锅炉排尘浓度;三是改进锅炉结构,提高燃烧效率,降低锅炉初始排尘浓度。若采用第一种措施增加尾部受热面,可以提高锅炉热效率,但钢材耗量增加,并且还不能解决排尘浓度高的问题,而且排烟温度过低会导致尾部受热面的低温腐蚀;配置高效除尘器则可以降低排尘浓度,减少污染,但技术难度大、成本高,并不能提高锅炉热效率;如从炉内结构入手,可以使炉内燃烧强化,不但可以提高锅炉热效率,而且可以降低锅炉初始排尘浓度,有利于节能和减排。
　　 本文以一台DZL1.4-0.7/95/70-AⅠ型热水锅炉为实验设备,从炉内空气动力场的试验研究入手。在冷态下利用七孔探针测试出燃烧室出口折烟墙倾角为0°、30°、45°时的炉膛空气速度矢量值,进而利用Lagrange二次差值对其进行优化细分,得到折烟墙倾角为27°～35°(间隔1°)时的速度矢量值,然后利用Excel的数组功能计算出不同折烟墙倾角时各个点的旋度值及每种倾角下旋度模的和,将其输入Origin数据处理软件中,得到不同倾角时的旋度模的和的曲线,最后利用MATLAB三维绘图程序调用Excel中的炉膛空气速度矢量值,绘制出不同折烟墙倾角时燃烧室和燃烬室的空气动力场图。将炉膛内不同折烟墙倾角时的三维空气动力场图和旋度模的和的曲线图进行分析、比较,最后得出结论:将原锅炉燃烧室出口水平折烟墙改为左高右低的倾斜式折烟墙,且倾角为27°～29°时,锅炉内部烟气扰动最强烈,烟气在炉内流动路线最长,这有利于飞灰可燃物的进一步燃烬和飞灰的进一步沉降,有利于工业锅炉的节能和环保。
　　 本次研究在不增加钢材耗量及其他成本的情况下,减少了工业锅炉的制造工时,降低了机械不完全燃烧热损失和化学不完全燃烧热损失,提高了锅炉热效率,降低了工业锅炉的初始排尘浓度,减少了烟尘对大气的污染,有利于工业锅炉的节能减排。上述研究为新锅炉的设计和旧工业锅炉的改造提供了参考数据,将会创造较好的经济效益、社会效益,以及社会环境效益。
　　 根据上述试验研究,设计了一台DZL1.4-0.7/95/70-AⅠ型热水锅炉,并完成了该锅炉的本体设计和本体图纸绘制,完成了该锅炉的热力计算和强度计算,编写了设计说明书、安装说明书、使用说明书。根据前面炉内空气动力场的试验研究,所设计锅炉采用倾角为28°的倾斜式折烟墙,延长了烟气在炉内的停留时间,使得烟气中的飞灰可燃物进一步燃烬;在对流管束间设计多道挡烟墙,烟尘在多次折返的对流管束中靠离心力和惯性力进一步沉降,进一步降低了工业锅炉的初始排尘浓度;该热水锅炉的水循环采用强制与自然并联的循环方式,兼有强制循环与自然循环的优点,停炉便于保护。该锅炉与1.4MW的SZL,型水管锅炉及DZL型水火管锅炉相比,平均节约钢材20％～30％,其设计热效率与工业锅炉通用技术条件中规定的相比高出6.78％。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:符号说明

第一篇 工业锅炉空气动力场的研究

1 绪论

1.1 中国的能源现状及存在的问题

1.2 我国工业锅炉的现状及存在的问题

1.3 课题研究的目的和方法

2 工业锅炉炉内燃烧过程分析

2.1 燃料的燃烧过程

2.2 煤在链条炉排上的燃烧过程

2.3 影响工业锅炉燃烧效率的因素

2.4 炉排上的燃烧动力学稳定性分析

3 工业锅炉节能减排的措施

3.1 增加尾部受热面,降低排烟温度

3.2 配置高效除尘器,降低排尘浓度

3.3 改进炉膛结构,提高燃烧效率,降低初始排尘浓度

4 工业锅炉空气动力场的试验研究

4.1 试验原理

4.2 试验设备及测量装置

4.3 燃烧室出口折烟墙形状对空气动力场的影响试验

5 试验数据的处理及空气动力场的模拟

5.1 Lagrange插值及数据的处理

5.2 空气动力场旋度的计算

5.3 空气动力场的模拟

6 试验分析

6.1 分析方法

6.2 分析过程

7 试验结论

第二篇 DZL1.4-0.7/95/70-A Ⅰ型热水锅炉的设计

1 锅炉简介

2 锅炉采用的主要技术

3 该锅炉的优点

4 锅炉的热力计算及强度计算

附录

附录一 DZL1.4-0.7/95/70.A Ⅰ型热水锅炉热力计算

附录二 DZL1-4-0.7/95/70.A Ⅰ型热水锅炉强度计算

附录三 DZL1.4-0.7/95/70-A Ⅰ型锅炉说明书

1 设计说明书

2 安装说明书

3 使用说明书

附录四 不同折烟墙形式下燃烧室与燃烬室的空气动力场图

参考文献

致谢

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