WNS3一1.25一Y全自動燃油蒸汽鍋爐設計開題報告
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- 鍋爐設計開題報告畢業論文題目：WNS3-1.25-Y全自動燃油蒸汽鍋爐設計
姓名：徐長昊
專業班級：過程裝備與控制工程1505班
學號：1503020529
1.任務課題的基本學習與理解
⑴課題的研究價值與研究目的（鍋爐技術的價值及實際指導意義）
【11】鍋爐是國民經濟中重要的供應蒸汽的設備，同時也是煉化企業動力車間常用設備。電力，機械，冶金，化工等領域，以及工業及民用采暖都需要鍋爐供給大量的蒸汽，由所需蒸汽量與工業生產性質不同，其規格，結構，性能也不盡相同。現代電力工業與煉油企業規模巨大，發展迅速的先行工業，煉油動力車間一班容量巨大，對蒸汽參數以及鍋爐性能有著很高的要求，在煉油鍋爐的設計、制造與運行技術上我國已經達到了很高的水平。產品的發展也越來越優良。根據國家質檢總局特種設備安全監察局的相關統計資料，截止2014年，我國工業鍋爐總數達到61.06萬臺，而對于目前仍采用手燒加煤，【9】間歇燃燒方式的小型固定爐排鍋爐，必將遭到淘汰，取而代之的是新開發的新型鍋爐，促進了鍋爐行業的快速發展。然而隨著鍋爐行業及傳統經濟體
的發展，能源匱乏的現象越來越嚴重，【7】根據我國中長期技術發展規劃
綱要（2006-2020）和一十五科技攻關計劃發展綱要已經將能源的清潔開發以及燃煤污染物的綜合控制及利用的技術與裝備明確為重點研究內容，這也意味著鍋爐的發展必將朝著節能，占地小，效率高，污染低的方向發展，而本次課題的研究，主要是結合國內外先進的技術，研究并選擇國內外最優的WNS3-1.25-Y全自動燃油蒸汽鍋爐設計方案，滿足了效率高，成本低，占地小，穩定節能的特點，滿足國家相關部門的環保要求，很好地改善居住和投資環境，是目前鍋爐行業及工業生產需要發展的趨勢，近些年來，燃油鍋爐在結構和性能上不斷改進，技術已經逐步成熟，是國內外鍋爐技術在節能、高效上的代表，因此我們選擇了WNS3-1.25-Y全自動燃油蒸汽鍋爐設計課題，希望在了解與學習國內外先進技術的同時，進行WNS3-1.25-Y全自動燃油蒸汽鍋爐設計，。
⑵課題的背景分析（課題所涉問題國內外的研究現狀及發展趨勢）
①國外WNS3-1.25-Y全自動燃油蒸汽鍋爐研究現狀：
目前的WNS系列臥式內燃鍋爐是鍋殼式三回程濕背燃油鍋爐。【8】燃燒室由波形爐膽和濕煙室(轉煙室)構成 ，基本原理為燃料經燃燒器霧化后，形成的火炬充滿在全波形爐膽內，并通過爐膽壁傳遞輻射熱，此為第一回程。燃燒產生的高溫煙氣在回燃室內匯聚，轉向進入第二回程，即螺紋煙管管束區，經對流換熱后，煙氣溫度逐漸降低后至前煙箱，并在此轉向進入第三回程，即光管管束區，隨后經后煙箱流入煙囪，最后排入大氣。
通過國內外相關技術資料的查詢，【9】比較各類能源及形式的鍋爐后，總結出目前WNS3-1.25-Y全自動燃油蒸汽鍋爐在結構設計及性能方面以下特點及先進性【3】：
a：采用全對接焊縫濕背式結構。高溫煙氣都被爐水所包圍, 既有效利用受熱面又能避免了象干背鍋爐那樣后煙箱長期受高溫煙氣的直接沖刷,煙氣短路,容易損壞而不得不停爐檢修的缺點,確保鍋爐安全可靠運行,從而使鍋爐的正常運行周期延長。
b：螺紋煙管與光管組合構成高溫煙氣與爐水間充分換熱的對流受熱面,第二回程煙管束為螺紋煙管,當煙氣從管內流過時,由于螺紋突筋存在使靠近壁面的流體受到擾動,沿邊界的層流狀態改變成為紊流狀態,使工質與管壁間的對流傳熱得到強化,使傳熱系數增加,提高了鍋爐熱效率。
c：采用低位燃燒室,即波形爐膽布置在低位,鍋爐具有較大的蒸汽空間,保證較好的蒸汽品質, 同時使最高煙氣溫度遠離水位表面,最大限度地防止缺水事故,加上雙重獨立的水位控制報警及壓力控制系統
,使鍋爐運行安全可靠。例如美國【5】Ultramax公司的燃燒優化技術，Pegasus公司的Power Pefecter燃燒優化技術等。
d:鍋爐前后均設有看火孔可觀測燃燒情況,在燃燒室后部檢查孔中設有一彈簧式防爆門,萬一點火爆燃時起泄壓作用,泄壓后自行恢復原狀。
e：前后煙箱設有可拆卸煙箱門,使鍋爐內部清掃及維修極為方便。
f：采用科光871高溫膠泥代替普通耐火泥涂抹煙箱隔熱層的向火表面,保護絕熱材料不被高溫煙氣帶走而堵塞煙管, 采用輕型保溫材酸鋁纖維毯,重量輕、保溫性能好,減少了鍋爐散熱損失。
g：鍋爐本體及煙管束全部采用焊接結構,與脹接結構相比可靠性進一步提高,維修費用進一步降低。
h：可靠的安全保護系統設計對全自動控制的油爐至關重要。本鍋爐對直接影響鍋爐安全運行的水位、壓力、燃燒等因素,除配備有完善的全自動控制裝置外, 還配有多種安全保護裝置。水位監視UQK-31、
UQK-32浮球水位控制器。UQK-31控制器作為鍋爐給水自動制,UQK-32警報器作為鍋爐高低水位警報。壓力控制設有3個YwK -50-C壓力控制器,通過這三個壓力控制器分別完成:負荷調節、第一超壓停爐保護和第二超壓停爐保護。控制系統對不論是點火失敗,還是燃燒過程中發生意外熄火,均自動停止向爐膛噴油,并發出聲光報警，最大程度保證設備安全。
目前國外的鍋爐設計常采用三維流體動力學設計軟件（CFD）設計，通過架設一些虛擬的管道和設備，來模擬實際工作過程中可能出現的種種情況，來達到快速做出改進方案的目的。
附WNS3-1.25-Y全自動燃油蒸汽鍋爐主要技術參數【2】：
產品型號:WN3S-1.25-Y
額定蒸發量:3t/h
工作壓力:1.25MPa
蒸汽溫度:193.3℃(飽和)
給水溫度:20℃
受熱面積:76.7m2
設計熱效率:8%
設計燃料:0號柴油或60號重油
燃燒方式:壓力霧化微正壓燃燒
控制方式:全自動控制
②國內工業鍋爐的發展現狀及技術缺陷：
a：發展現狀：目前我國國內工業鍋爐50%以上用于各主要工業部門。【1】據統計，在我國工業生產中需要大量用熱的部門，主要是輕紡和化學工業，其用熱溫區和用量比例，和美國1977年對全國工業用熱的調查估計大體一致，工業用熱的參數范圍大約在300℃和1.0MPa以下。2018年4月，中國工業鍋爐產量29689.7蒸發量噸，同比減少6.4%。2018年1-4月中國工業鍋爐累計產量104937.3蒸發量噸，累計減少4.2%。具體來看，2017年中國工業鍋爐累計產量為433674.7蒸發量噸，預計2018年中國工業鍋爐累計產量將413667.5蒸發量噸。
我國工業鍋爐主要需求市場分布（單位：%）
2017-2018年工業鍋爐當月累計產量及同比增長走勢
b：國內鍋爐技術缺陷：雖然我國大型加工廠以及行業龍頭企業都已實現清潔能源的鍋爐應用，然而目前我國的許多工廠的鍋爐還停留在燃煤階段，大部分工業鍋爐仍為燃煤鍋爐，其效率低，而且由于煤含硫化物等較多，污染和噪音都相對較大。根據中國鍋爐網發布的相關數據，截止至2016年，中國仍有80%的工業鍋爐為燃煤鍋爐，其成本及危害都在較高水平，燃油燃氣鍋爐技術并不成熟，在運行過程中問題較多，對【4】進油量、油內成分、空氣流速及混合氣體成分控制無法精確導致會經常出現堵塞、腐蝕、漏風、熄火等故障，相比國外全自動控制內燃鍋爐，在穩定性及性能方面還有一定距離。
③工業鍋爐發展趨勢：未來輕紡工業、能源工業、建材、建筑業、化學工業、冶金工業、交通運輸業和軍工部門等仍將是工業鍋爐的主要市場。
【6】2018-2022年中國工業鍋爐產量預測（單位：萬蒸發量噸，%）...
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