1.4 MW真空相变锅炉的设计.pdf

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研究与开发?
4MW真空相变锅炉的设计
文章编号:1004-8774(2015)01-0027-04
1.4MW真空相变锅炉的设计
岳东方
(青岛骏鹏石化设备制造有限公司,山东青岛26611)
摘要:根据用户需求和真空相变锅炉的原理,设计了1.4M燃气真空相变锅炉,介绍了
该锅炉的结构特点以及热力计算
关键词:真空相变;锅炉;设计
中图分类号:TK175文献标识码:A
Design of 1. 4 MW Vacuum Phase Change Boiler
作者简介:岳东方
(1977-),女,工程
YUE Dong-fang
师,工学硕士,2005
(Qingdao Junpeng Petrochemical Equipment Manufacturing Co. Ltd
年毕业于青岛科技
Qingdao 266111, Shandong, China)
大学,从事锅炉设计
工作
Abstract. Introduces the structural characteristics and thermodvnamic calculation of the 1.4 MW
gas-burning vacuum phase change boiler developed based on the users needs and vacuum phase
change boiler theory.
Key words: vacuum phase change; boiler; design
前言
净水,无腐蚀、无水垢,使锅炉寿命长达20多年。真
相变锅炉是根据水吸热蒸发、水蒸气冷凝放热空锅炉采用安装在锅壳上的真空阙来调节锅売内压
的相变换热原理设计的4。相变锅炉通过在锅筒力,该真空阀设计有足够的泄放面积并且在微正压
的蒸汽空间中加装换热器而成,燃料燃烧产生高温状态下阀芯即起跳。运行过程中锅売内蒸汽压力始
烟气,高温烟气通过受热面与锅壳内的水进行换热
终保持在-0.01~0MPa。当锅壳内压力高于真空
水吸热后转变为蒸汽,蒸汽通过锅筒中安装的换热设定的起跳压力,真空阀打开,自动进行排空,水
器,将热量传递给换热器中的介质,蒸汽冷凝为水,蒸气携带着锅売内原有的空气(主要是不凝气体)
水在重力作用下滴落回水空间,继续吸热蒸发,在锅高速排出。当锅売内压力低于真空阀起跳压力后,
内往复循环。利用蒸汽冷凝(相变)时的强烈换热,真空阀阀芯回位,真空阀关闭。使锅壳内始终保持
使换热器管東受热面积大幅减小,是相变锅炉经济在真空状态。
性的基础。本文以1.4MW真空相变锅炉为例,介
我公司应客户的需求设计开发了1.4MW燃气
绍了该类型锅炉的设计思路和结构特点
真空相变热水锅炉ZKS1.4-0.7/85/60Q,其技
1相变换热锅炉的结构、特点
术参数如下:
锅炉额定功率:1,4MW
1.1相变换热锅炉的结构
管程额定出水压力:0.7MPa
卧式燃气真空热水锅炉的整体结构与普通卧式
壳程(真空度):-0.01~0MPa
燃气锅炉一样,由燃烧室与传热管组成;其锅壳内装
额定回水温度:60℃
有传热工质,锅壳上部为真空室,其中安装了热交换
额定出水温度:85℃
器。由于锅炉整体是在负压状态下运行,故绝对安
燃料种类;天然气(低位发热值:35564kJ/m2)
全。锅内的传热工质,在锅炉运行的全过程中,不
设计热效率:92%
进、不出、不增、不减,在锅炉的传热管与热交换器之
排烟温度:135℃
间传递热量。锅内的传热工质一般是完全脱氧的纯
该锅炉的本体结构如图1所示。主要由底座、
锅壳、炉胆、管、换热器等部件组成。该锅炉采用
收稿日期:2014-05-22
中心回燃结构:炉胆部分采用波形炉胆,有效地吸收
工业锅炉
2015年第1期(总第149期
炉胆受热产生的轴向膨胀;烟管采用螺纹煳管,增强的高温烟气进入螺纹烟管进行对流换热后从烟囱中
了烟气紊流,提高了烟管的传热系数;燃烧器火焰在排出;蒸汽空间中的换热器吸收蒸汽的凝结放热,将
炉胆中发生辐射换热,破坏了层流边界层,燃烧产生换热器内的工质加热至设计温度
1一底座2一锅売3一炉胆4一烟管5一换热器6一烟气出口
图?1锅炉结构图
1.2相变换热锅炉的特点
烟气侧的传热系数按公式(2
(1)高效节能:利用蒸汽凝结换热,有效地提高
Q=0.0144
0.12
了热效率,换热性能好
(2)采用软化水做介质,无腐蚀、不结垢,热交
2)
换器采用不锈钢材质。
式中&传热系数,W/(m?℃)
(3)机组负压运行,安全可靠。
0一烟气流速,m/s
(4)结构紧凑,减少占地面积,节省空间。
d。一烟管内径,m
(5)该设备作为常压容器使用,可不受《锅炉
烟气平均温度运动粘度,m2/s
安全技术监察规程》监察。
p螺纹节距,m
h-一管内螺纹深度,m
主要参数的确定
入一烟气平均温度下的导热系数,
2.1炉膛出口温度的确定
以天然气或油为燃料,炉膛出们温度(1)按公
通过上述公式,可以计算得出炉胆、烟管尺寸以
式(1)计算
及相应的面积
-273(1)2.3总传热系数K的确定
5.67×10yhb006+1
2.3.1换热器管内对流传热系数an
2B. V
根据已知条件求水的物理性值:水的平均温度
式中一一炉膛出口温度,K
1=(4+2)/2,据此查得水的物理特性值入1、Pr,计
T理论燃烧温度,K
算雷诺数Re=aodn/o1
M一修正系数
(1)湍流Re>1000
y一热有效系数
换热器内水的对流传热系数
H一一炉膛辐射受热面积,m
ax1=0.023RePrん1/d
炉膛黑度
2)过渡流Re=2300~10000
g保热系数
换热器内水的对流传热系数:
B-一计算燃料消耗量,kg/h
a1-=0.023(1-6×105/RelS)Re。sPp4A1/d
V.一炉膛容积
(3)层流Re<2300
2.2螺纹烟管对流传热系数的计算
换热器内水的对流传热系数
由于该真空相变锅炉采用螺纹烟管,因此计算
Nu=1.86RE"Pr(d,/L)"(W/