WNS4460-1460型燃气蒸汽锅炉设计毕业设计
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中国矿业大学徐海学院
本科生毕业设计
姓 名： 学 号：
学 院： 中国矿业大学徐海学院
专 业： 热能与动力工程
设计题目： WNS4.0-1.0型燃气蒸汽锅炉设计
专 题：
指导教师： 职 称：
2014 年 6月 徐州
2
中国矿业大学徐海学院毕业设计任务书
专业年级 学号 学生姓名
任务下达日期： 2014 年 12月20 日
毕业设计日期： 2015年1 月 20日至2015 年6月 10日
毕业设计题目：WNS4.0-1.0型燃气蒸汽锅炉设计
毕业设计专题题目：
毕业设计主要内容和要求：
指导教师签字： 郑 重 声 明
本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。
本人签名： 日期：
中国矿业大学徐海学院毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：
成 绩： 指导教师签字：
年 月 日
中国矿业大学徐海学院毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：
成 绩： 评阅教师签字：
年 月 日
中国矿业大学徐海学院毕业设计答辩及综合成绩
答 辩 情 况
提 出 问 题 回 答 问 题
正
确 基本
正确 有一般性错误 有原则性错误 没有
回答
答辩委员会评语及建议成绩：
答辩委员会主任签字：
年 月 日
学院领导小组综合评定成绩：
学院领导小组负责人：
年 月 日
摘 要
WNS锅炉是指卧式内燃三回程锅炉，采用天然气为原料，该类型锅炉具有结构紧凑、占地面积小、节能、耐用、环保等优点，最初应用在船用锅炉上。
本设计对4t being refers to the boiler, using natural gas as raw material, the type boiler
area of an area small, the advantages of energy saving, durable, environmental
protection, the initial application in Marine boiler.
The design of 4 t, design parameters as: boiler rated evaporation: D = 4.0 t part is the
specific design, including: design and calculation of furnace, threaded pipe thermal
calculation, other parts of the , resistance calculation. The detailed arrangement,
intensity calculation and structure thermal efficiency can reach 87.3%, and two and
a ; gas
目 录
1 绪论
锅炉是一种把石油、煤炭或天然气等能源储藏的化学能转变成水或水蒸气的热能重要设备，同时锅炉也是国民经济中重要的供应蒸汽设备,电力、机械、冶金、化工、食品、造纸等，以及工业和民用都需要锅炉供给大量的蒸汽或热水。各种工业的生产性质与规模不同，工业及民用采暖的规模大小也不一样，因此所需要的锅炉容量、蒸汽参数、结构、性能方面也很不相同。
我国是一个储煤量较多的国家，但燃煤工业和生活锅炉的热效率较低，仅有65%。能源的浪费和环境的污染问题相当严重。全国燃煤电厂排放的烟尘达1680万吨，排入大气的SO2达1310万吨，发生酸雨的频率不断增加。近几年，国际社会中环保的呼声越来越高，许多大中城市和经济发展较快地区在环保上的要求也越来越高，再加上城市用地紧张，在这些情况下促进了燃气锅炉的研究、生产发展。
燃气锅炉具有许多燃煤锅炉难以具备的优点，如气体燃料容易着火，燃烧迅速，锅炉可以迅速点火启动；气体燃料中的灰分和硫分含量极少，硫和氮的氧化物也比较少，大大减轻了对环境的污染，可称得上是绿色环保型燃料；具有较高的发热值，燃烧时容易燃尽，需要的燃烧空间少，允许采用较大的热负荷，锅炉的体积小于同容量的燃煤锅炉；输送和燃烧前后的辅助设备简单，管道运输比车辆输送清洁，也不需要燃煤时所需要的运煤、储煤、除灰等设施，大大降低了锅炉房的占地面积和基建投资；燃气锅炉的燃料供应系统和运行系统简单，利于采用自动化控制系统对锅炉的燃烧、蒸汽和热水参数进行自动控制。
据统计，国外的一些发达国家供暖锅炉中，燃油、燃气锅炉已占相当大的比例，如俄罗斯占60%，美国占98%，日本占99%。随着本国的发展和国际社会对环保呼声的提髙，我国燃气锅炉制造与应用必将有一个新的发展。
1.1燃气锅炉的结构
现代锅炉工业中的中小型锅炉趋向于快装化、自动化，无论是水管还是锅壳式燃油锅炉，其结构形式一般可分为立式和卧式两种。其中立式锅炉有结构简单，安装方便，占地面积小的优点[1]。
从理论上讲，小型立式锅炉要想达到较高的热效率，必须具备特殊的燃烧器，以强化炉膛内的传热，由于温度的4次方正比于辐射换热量，而对流 换热部分采用较
大的换热面积，这样才能最大限度的降低第一回程的出口烟温，小功率的燃烧器不能克服太大的烟气阻力，因此无论第一回程是横向冲刷还是纵向冲刷管束都不可能釆用较高的烟速，传热效果降低，因此第二回程也不会产生较大的温降[2]。
图1-1 小型立式锅炉
因此，立式锅炉排烟温度高，锅炉效率低，由于结构问题又易于损失，因此一些旧式立式锅炉已逐渐被淘汰，因此本设计选用卧式锅炉，其具有以下特点：
卧室锅壳式燃气燃油锅炉容量一般在lt。回燃室筒体的壁厚应不大于35mm,且不应小于10mm。采用双炉胆可减少炉胆和回燃室筒体的壁厚，当锅炉容量比较大，壁厚不能满足要求时，单炉胆的壁厚有可能超过标准要求。我国锅炉制造厂很少采用双炉胆结构，这和锅炉制造厂的传统制造工艺有关。湿背顺流燃烧式炉胆可以偏置，也可以轴对称布置。因为偏置式的布置在水循环方面有一些好处，所以本设计选择偏置式的炉胆。
1.2锅壳式火管燃油燃气锅炉
燃油燃气锅炉就其本体结构而言可分为锅壳式（也称火管）锅炉、水管锅炉和浸没燃烧式加热锅炉。锅壳式锅炉结构简单，水及蒸汽容积大，对负荷变动适应性好，对水质要求比水管锅炉低，多用于小型企业的生产工艺和生活采暖上。水管锅炉的受热面布置方便，传热性能好，在结构上可用于大 容量和高参数的工况。但对水质和运行水平要求较高。水火管锅炉是在锅壳 式锅炉和水管锅炉的基础上发展起
来的，具有两者的优点，对水质要求和水 管锅炉相近。锅壳式锅炉因为容量小、结构紧凑，一般制成快装式锅炉，容量不大的水管锅炉也可制成快装锅炉，以便于运输和现场安装。浸没燃烧式加热锅炉不需要间壁式换热所需要的固定传热面，而是将高温烟气直接喷入 液体中完成加热的方式。浸没燃烧式加热锅炉热效率高，设备成本低，加热 速度快，适合快速加热和调峰操作的情况。本次设计的锅炉是带压卧式锅壳燃气蒸汽锅炉。
图1-4 卧式湿背锅炉
所谓锅壳式锅炉，也称为火管锅炉，即以炉胆（火简）和烟管（火管）为主要受热面构成的锅炉。其工作特征是火焰或烟气在炉胆（火筒）和烟管 （火管）受热面中流动，并将热量传给炉胆或管外炉水以产生蒸汽或热水，在19世纪末期出现的船用和陆用的锅炉主要是这类锅炉。后来船用锅炉向着大容量的水管锅炉方向发展，这种锅壳式锅炉才用船用锅炉的辅助锅炉。
随着人们对节能和环保意识的增强，现代燃油燃气祸炉也向着组装化、大型化、自动化方面发展，和早期的卧室锅壳式燃油燃气锅炉相比，现代卧室锅壳式锅炉主要在结构上进行了以下改进：
(1)由于大功率燃烧器的采用，目前卧室锅壳式锅炉接本上采用单炉胆结构，最多不超过两个炉胆，目前燃烧器的单台功率已达到29MW以上。
单台锅炉容通大大提高，卧室锅壳式燃油燃气热水锅炉的最大容量可达19MW左
右，蒸汽锅炉的最大容量可达15t。
（5）水冷壁炉膛的结构应有足够的承载能力，以承受在不正常的正压燃烧情况下对炉膛的压力，避免炉膛被轻易的破坏。
（6）炉腔应有良好的密封性，以减少漏风和热损，保持燃烧的稳定性。
（7）承载结构在承压设计载荷时应具有足够的强度、刚度、稳定性及防腐性，以满足安全的要求。
（8）便于安装、运行操作、检修和淸洗内外部。如：门孔的开设应便于人员通过、检查等工作，链条炉排锅炉应便于拨火操作。
（9）锅炉的排污结构应利于排污，以防锅炉内水垢堆积和锅水含盐量过高。
（10）必须装有可靠的安全保护设施。锅炉上的安全附件、自动控制装置是为了运行中发生异常情况时能够发出报警或严重时自行动作的，是保护人员和设备安全必不可少的设施，是锅炉安全的保证[7]。
2.2锅炉热平衡的计算
燃气蒸汽锅炉运算目标是确定应有的受热面，从而确保锅炉适合的效率及出力。气体燃料燃烧中和燃烧过后产生的烟气，与固体燃料相比，有它自己的特点。
