摘 要摘 要能源与环境是困扰当今社会的两大难题，随着我国重工业的蓬勃发展，能源供给变得相对紧张起来。锅炉行业作为耗能与污染的大户，必须响应国家保护环境与节约资源的号召，在已有基础上加强核心技术创新，提升锅炉节能效果，降低锅炉污染排放。因此，我们应该将眼光放长远，不再单一的依赖于传统煤粉锅炉，而是采用世界先进的锅炉技术来提高能源利用效率。基于上述现状，本课题将设计的是130t/h燃气角管式锅炉。该锅炉不但具有全封闭结构，并且过量空气系数特别低，在降低了烟气带走的损失同时，还减少环境污染。并且它拥有体积小、耗材少、易布置及安全水循环等优点，是锅炉换代的理想选择。该锅炉利用天燃气为燃料，相较于传统煤粉锅炉而言，它大大降低了燃烧后烟气中的污染成分，由于不需要复杂的制粉装置，角管式燃气锅炉的体积更小、耗材更低。因此，它不但能够利用燃气取代煤炭，节约能源，还能创造友好的环境，具有很大的利用前景。本论文在建立了相应的热力系统模型后，进行锅炉的热力计算来确定角管式锅炉的各项基础参数。再以热力计算为基础进行各个受热面的烟气阻力计算，以确保锅炉可以安全、稳定地运行。还对锅炉的主要受压元件进行强度校核计算，以确保所设计锅炉的安全性。最后进行水处理设备的选型，从根源保证水循环的安全性，最大程度降低水质对锅炉的影响。关键词角管式锅炉；热力计算；烟气阻力；强度校核；水处理
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 燃气角管式锅炉的国内外研究现状 2
1.3 研究课题的主要任务 3
第二章 锅炉部件热力计算与分析 4
2.1 角管式锅炉的特点 4
2.2各系统的流程 5
2.3锅炉热力计算与分析 5
2.3.1 角管式锅炉参数及燃料特性 6
2.3.2 角管式锅炉热平衡计算 8
2.3.3 炉膛热力计算 9
2.3.4过热器热力计算 10
2.3.5 对流管束热力计算 14
2.3.6 省煤器热力计算 16
第三章 锅炉烟气阻力计算与分析 19
3.1 高温过热器烟风阻力计算 19
3.2 低温过热器烟风阻力计算 20

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3.3 过热器后转弯烟道阻力计算 21
3.4 对流管束入口转弯阻力计算 21
3.5 对流管束烟风阻力计算 21
3.6 省煤器前转弯阻力计算 22
3.7 省煤器烟风阻力计算 23
第四章 锅炉强度校核计算与分析 25
4.1 锅筒封头及筒体强度校核计算 26
4.2 粗汽水分离管强度校核计算 28
4.3 安全阀排放量校核 30
第五章 锅炉水处理 32
5.1 水中杂质危害 32
5.1.1 锅炉的结垢防垢 32
5.1.2 锅炉的腐蚀和防腐蚀 33
5.1.3 汽水共腾 33
5.2 水质标准 33
5.3 锅炉水处理设备发展 34
5.4 炉外水处理 35
5.4.1 预处理 35
5.4.2 软化处理 35
5.4.3 除碱处理 35
5.5 炉内水处理 36
5.6 排污 36
5.7 水处理设备选型 36
5.7.1 氢钠离子交换转化、除碱原理 36
结论与展望 38
致谢 39
参考文献 40
第一章 绪论
1.1 引言
世界的发展是离不开能源的消耗的，而如今我国正处于高速的发展阶段，工业的不断发展使得我国的能源问题愈加紧张，紧随而至的便是严峻的环境问题[1]。煤炭能源是地球馈赠我们的一次性能源，随着能源的不断开采，我国的煤炭资源日益告急。为了下一代着想，我们应该适度开采现有的煤炭资源，不可以只看在当下，只注重当下的发展，要让我们的后代有能源可用。现如今节约资源和保护环境已经成为我国的基本国策，衣食住行都要和绿色挂钩。洁净的能源利用科技，如电力汽车等技术层出不穷，这些都是在响应国家的号召[2]。在工业方面，中国飞速发展所带来的严重污染不可以无视，我们应该勇于面对现存的问题，在专心治理已被污染地区的基础上，改善我们的工业技术来做到减少污染排放。环境和发展不应该是永远的死对头，在科技发展的今天，我们应该让它们举头并进，而非一味地牺牲某一方。我国作为工业大国，又是现如今最大的发展中国家，工业改革势在必行。
我国拥有辽阔的疆土，作为能源生产大国的同时，也是能源消费大国。虽然我国的能源储备尚且有很多，但是考虑到中国的庞大的人口基数，人均能够占有的能源消费量仅仅只有各个发达国家的5%到10%不等[3]。在不断地生产能源的同时，却又在不断地浪费能源。当今非常严重的一个现状就是能源利用率低下，如果提高能源的利用率，避免不必要的能源浪费，那在将来可以让我们人均的能源占有量大大提高。再者，我国主要消费的能源是煤炭。然而煤炭在燃烧之后带来的污染排放实在是太严重了。据统计，每当燃烧一吨的煤炭，会排放大概28公斤的二氧化碳、26公斤的二氧化硫以及大约7公斤的氮氧化合物[45]。这些污染物每天数以万计的排放着，不仅污染了我们的居住环境，而且深深地危害着我们与其它生物的健康。而天然气则没有这么多的困扰，它比煤更容易充分燃烧，产生更多的能量，而且它也不会造成环境的负担，能够在保护环境的同时节约资源。
早有相关研究证明，天然气燃烧后产生的气态水量非常大，接近总体积的三分之一之多，而这部分热量完全是可以吸收利用的。在维持锅炉正常运行的情况下，用一切方法将这部分气态水的热量回收，不但可以使锅炉效率更上一层楼，还能大大降低能源消耗率。长久如此，节约能量产生的收益将无限大，我们应该把目光放长远，这将是我们长久的研究方向。
1.2 燃气角管式锅炉的国内外研究现状
对于一个锅炉而言，决定锅炉的好坏取决于它是否安全、是否节能。本论文所涉及的是角管式燃气锅炉，在安全性能和节能方面可以说是处于锅炉行业的领先地位。它是在1994年被研究出来的，当初研究它的专家是德国的一位水动力专家Vorkauf，起初设计它主要是想利用它独特的水循环性能，用来解决当时汽车上不利的给水条件。而最终发现它能够更好的利用在锅炉上。角管式锅炉不但效率高，而且拥有合理的结构和美观的外形。因此自上世纪50年代起，角管式锅炉开始被大量运用于西方各个发达国家，各种型号和用途的角管式都被开发出来。然而在1984年角管式锅炉技术才在我国开始起步。在最初引用角管式锅炉之前，国内锅炉房现状可以说是一塌糊涂。国内工业锅炉落后于西方国家太多太多，普遍的问题有炉排燃烧效率差、运行时的热效率低、锅炉房中的操作环境又乱又脏等等[6]。就是为了解决这些问题，国家才批准原来的上海四方锅炉厂从国外购买最新的角管式锅炉技术，从此，角管式锅炉才登上了国内工业锅炉的舞台。

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