畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告----17m3蒸汽儲能器機械設(shè)計

1、<p>　　17m3蒸汽儲能器機械設(shè)計</p><p>　　1 課題的來源、目的、意義</p><p>　　眾所周知，鍋爐是廣泛應(yīng)用于化工、冶金、制糖及造紙等行業(yè)的特種熱力設(shè)備，然而由于諸多原因，其在實際運行中的產(chǎn)汽量與生產(chǎn)所需的用氣量往往不一致。這種高低峰用氣負荷的周期性波動導(dǎo)致供氣系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)蒸汽量時而供不應(yīng)求，時而供大于求，嚴重地影響了生產(chǎn)的正常運行，同時還使鍋爐因燃燒工況

2、惡化而降低熱效率。在有多個生產(chǎn)熱用戶的復(fù)雜蒸汽供熱系統(tǒng)中，保證蒸汽流量和用汽參數(shù)成了一個關(guān)系到生產(chǎn)部門和供熱行業(yè)的經(jīng)濟利益、服務(wù)質(zhì)量和企業(yè)形象的重要問題。</p><p>　　蒸汽供熱系統(tǒng)中，可采用以下辦法來保證用戶的用汽要求： </p><p>　　1 ．利用鍋爐自身的儲能量產(chǎn)生自蒸發(fā)蒸汽以適應(yīng)高峰負荷； </p><p>　　2 ．適當(dāng)調(diào)整鍋爐燃燒控制裝置，

3、改變?nèi)紵r以適應(yīng)高峰負荷； </p><p>　　3 ．加裝蒸汽儲能器。</p><p>　　應(yīng)用實踐證明：利用鍋殼式鍋爐水容量大的特點，借助其儲能量以應(yīng)付短時間高峰負荷和借助鍋爐自控裝置調(diào)整以應(yīng)付較平緩的高峰負荷是可行的，但都要求運行操作人員具有較高水平的操作技能，并需要經(jīng)常關(guān)注供汽情況以便及時處理可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，綜合比較，在鍋爐供氣系統(tǒng)中設(shè)置蒸汽儲能器是最有效、合理的方法。蒸汽

4、儲能器是一種新型的節(jié)能設(shè)備，是按照 GB150- 1998 《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計制造的儲存式壓力容器。它具有均衡蒸汽熱負荷的作用，并能自動儲存和釋放熱能，從而使鍋爐在穩(wěn)定的工況下運行，保證安全并節(jié)約能源。根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)資料報導(dǎo)，采用儲能器后，可節(jié)能5～15 %。</p><p><b>　　2 主要參考文獻</b></p><p>　　[1] 程祖虞. 蒸汽儲能器

5、的應(yīng)用和設(shè)計. 機械工業(yè)出版社, 1989.</p><p>　　[2] 夏敏問. 熱能工程設(shè)計手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[3] 李少全，龐峰. 蒸汽儲能器原理及應(yīng)用. 煤氣與熱力，2003. 8</p><p>　　[4] 何敏，徐洪江，趙建超. 蒸汽儲能器應(yīng)用初探. 應(yīng)用能源技術(shù)，2000. 2</p><p>

6、;　　[5] 賀匡國. 化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社，1989</p><p>　　[6] 姚玉英. 化工原理（下冊 修訂版）. 天津科學(xué)技術(shù)出版社，2006</p><p>　　[7] 鄭津洋等. 過程設(shè)備設(shè)計（第二版）. 化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[8] 趙惠清，蔡紀(jì)寧. 化工制圖（第二版）. 化學(xué)工業(yè)出版社，2008<

7、/p><p>　　[9] 新編機械工程技術(shù)手冊（第一版）. 機械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　[10] 劉鴻文. 材料力學(xué)（第三版）. 高等教育出版社，1991</p><p>　　[11] 孫鼎倫、陳全明. 機械工程材料學(xué). 同濟大學(xué)出版社，1992</p><p>　　[12] 機械工程手冊（第二版）. 機械工業(yè)出版社，1997&

8、lt;/p><p>　　3 國內(nèi)外研究技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　3.1 蒸汽儲能器簡介</p><p>　　3.1.1 蒸汽儲能器的分類以及在供汽系統(tǒng)中的安裝位置</p><p>　　蒸汽儲能器是蓄積蒸汽的壓力容器，用于調(diào)節(jié)和平衡熱源供汽與用戶用汽之間的矛盾。蒸汽供熱系統(tǒng)中，根據(jù)安裝位置的不同，可將蒸汽儲能器分為集中儲能器和局部儲能器。集中儲

9、能器安裝在熱源或熱網(wǎng)干線上，用來穩(wěn)定運行工況下鍋筒的壓力和供汽壓力。對于用戶負荷隨時間波動較大的熱網(wǎng)系統(tǒng)，用蒸汽儲能器可調(diào)節(jié)供熱系統(tǒng)負荷的波動。一方面，使鍋爐始終在最佳工況條件下穩(wěn)定運行，蒸汽出力和壓力保持不變，使其熱效率趨近熱平衡試驗效率；另一方面，相當(dāng)于增加了熱源的容量和提高了調(diào)節(jié)能力，當(dāng)部分用戶用汽量波動時，減小對其他用戶的影響。從而獲得節(jié)能、生產(chǎn)和環(huán)保等方面的綜合經(jīng)濟效益。由于集中儲能器可調(diào)節(jié)的用戶的范圍大，當(dāng)用戶負荷不穩(wěn)定時，

10、不能滿足個別用戶的用汽參數(shù)。局部儲能器直接安裝在支線上、一個或幾個用戶處。對某些對供汽壓力要求嚴格的用戶，可采用這種儲能器，該用戶熱負荷的波動依靠局部儲能器的調(diào)節(jié)能力來補償，不受其他用汽用戶的干擾。局部儲能器的調(diào)節(jié)范圍較小，但對穩(wěn)定一些重要用戶或特殊用戶的用汽要求有較好的效果。</p><p>　　3.1.2蒸汽儲能器的工作原理</p><p>　　儲能器的工作原理是利用水的儲能功能，將熱

11、能以飽和水的形式儲存起來。當(dāng)用汽量小于產(chǎn)汽量時，將鍋爐富裕的蒸汽送入儲能器，利用儲能器里的水與其進行混合式傳熱，吸收蒸汽潛熱，將水加熱并使蒸汽凝結(jié)成水，使儲能器里水的焓值升高到與引入蒸汽壓力相應(yīng)的飽和水焓值。此時儲能器中的水位也由于蒸汽的凝結(jié)而升高，這樣就進行了所謂儲能器的充熱過程。當(dāng)用汽量突然增加或產(chǎn)汽量減少，蒸汽量不足，用戶繼續(xù)用汽時，儲能器中的壓力就下降。儲能器中水原有焓值比降壓后相應(yīng)的飽和水焓值大，因而部分水閃蒸轉(zhuǎn)換為蒸汽以彌補

12、用汽的不足，這時，儲能器中水位開始降低并進行放熱過程(向外供汽) 。</p><p>　　3.1.3蒸汽儲能器的主要結(jié)構(gòu)</p><p>　　蒸汽儲能器是一個臥式鋼制壓力容器。由儲能器殼體，頂部集汽包、內(nèi)部充熱裝置、固定支座和活動支座、水位計、壓力表、安全閥、溫度計等安全附件及外部保溫層幾部份組成。容器設(shè)有蒸汽進出口、進水、放水、排污、放氣等接管。</p><p>

13、　　3.1.4蒸汽儲能器的適用范圍 </p><p>　　廣泛應(yīng)用于石油、化工原料、金屬冶煉廠、橡膠輪胎廠、紡織印染廠、化纖廠、制漿造紙廠、制糖廠、卷煙廠、釀酒（如啤酒廠等）、制藥廠、食品加工廠、飲料廠、發(fā)泡膠廠、農(nóng)林加工、火力發(fā)電廠及供熱、醫(yī)院、賓館和大樓等各行各業(yè)。</p><p>　　適用于下列四種情況：</p><p>　　( 1 )用于用汽負荷波動較大的供

14、熱系統(tǒng)，具有一定的周期性，其目的是穩(wěn)定鍋爐的供汽壓力，提高供汽品質(zhì)和鍋爐熱效率； </p><p>　　( 2 )用于汽源流量波動大或汽源間斷性供汽， 裝設(shè)蒸汽儲能器后可以實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定供汽； </p><p>　　( 3 )用于瞬時耗汽量大的供熱系統(tǒng)，可采用小的鍋爐配足夠容量的儲能器。目的是減少初期投資，保證供汽，提高鍋爐熱效率； </p><p>　　( 4

15、 )儲存蒸汽以備隨時調(diào)用的場合，儲能器可以隨時把暫存用不完的蒸汽儲存起來，也可以隨時應(yīng)對用戶緊急用汽。 </p><p>　　3.2 蒸汽儲能器的發(fā)展和應(yīng)用</p><p>　　蒸汽的儲存和利用最早是德國的拉特教授提出的，到1873年美國的麥克馬洪將</p><p>　　蒸汽以高溫?zé)崴男问絹韮Υ?，為現(xiàn)代儲能器奠定了基礎(chǔ)。1916年，瑞典工程師魯茨博士發(fā)明了著名的魯

16、茨儲能器（蒸汽儲能器），為儲能器的廣泛應(yīng)用打開了局面。</p><p>　　蒸汽儲能器能夠有效地改善鍋爐的運行狀況 ,提高鍋爐運行熱效率和供汽品質(zhì)，均衡用汽負荷，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。蒸汽儲能器作為一種重要的節(jié)能工具，理應(yīng)受到進一步的推廣和應(yīng)用。蒸汽儲能器是一種高效節(jié)能設(shè)備，設(shè)置后一般均可取得節(jié)能和提高產(chǎn)品產(chǎn)量或質(zhì)量的綜合經(jīng)濟效益,故其應(yīng)用很廣泛。歐美、日本、前蘇聯(lián)等均作為重要節(jié)能設(shè)備而受到重視和推廣。尤

17、其日本，在70年代石油危機后，各行各業(yè)應(yīng)用蒸汽儲能器節(jié)能是十分廣泛和卓有成效的，堪稱節(jié)能的重要設(shè)備之一。我國自60年代開始研究，但直到80年代才開始重視其技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，1984年還從日本引進了全套先進的設(shè)計與制造技術(shù)。目前,北京、上海、哈爾濱、南京、福州等地均有設(shè)置蒸汽儲能器的廠家。據(jù)調(diào)查，國內(nèi)凡采用蒸汽儲能器的用戶，均取得了顯著的經(jīng)濟效益。但這一先進節(jié)能設(shè)備在我國的推廣應(yīng)用尚非常有限，其原因主要是許多蒸汽供熱單位對該枝術(shù)還不夠了解。

18、</p><p>　　鍋爐供熱系統(tǒng)中設(shè)置燕汽儲能器后，鍋的產(chǎn)汽量可不必隨用汽負荷而頻繁波動，而爐始終在最佳工況條件下穩(wěn)定運行，消除了負荷波動對鍋爐運行產(chǎn)生的各種不利影響，使熱效率提高，蒸汽參數(shù)穩(wěn)定，品質(zhì)改善，從而獲得節(jié)能、生產(chǎn)和環(huán)保等方面的綜合經(jīng)濟效益：①一般可直接節(jié)約燃料5～15 %，我國設(shè)置單位一般均節(jié)約燃煤11%以上，鍋爐熱效率可提高至70%以上；②增大供汽能力，解決高峰用汽，減少鍋爐臺數(shù)，節(jié)省建設(shè)投資及相

19、應(yīng)的操作維護費用；③保證生產(chǎn)用汽參數(shù)穩(wěn)定，為提高產(chǎn)品產(chǎn)量或質(zhì)量提供可靠供汽條件；④由于鍋爐以最佳工況穩(wěn)定運行，可以減少故障，延長鍋爐操作周期和壽命，并改善勞動條件有利于環(huán)保。</p><p>　　目前，能源危機幾乎已成為世界各國所共同面臨的重要問題，嚴重的危機向人類提出了嚴厲的警告?；谶@樣的能源形勢，節(jié)能技術(shù)已經(jīng)被提到了前所未有的高度。蒸汽儲能器是實現(xiàn)鍋爐和用汽系統(tǒng)平穩(wěn)連接的橋梁，能夠達到供需雙方連續(xù)而穩(wěn)定的供

20、用汽平衡，從而使鍋爐運行負荷均衡，提高鍋爐燃燒效率，達到節(jié)約能源的目的。此外，蒸汽儲能器設(shè)計理論簡明、工藝流程簡單、能夠自動化運行、實用性強。</p><p>　　由此可以預(yù)見，隨著我國能源政策的不斷調(diào)整以及節(jié)能工作的不斷深入，蒸汽儲能器將越來越被人們所重視，并且將在工業(yè)企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　4 課題任務(wù)分析及擬采用的技術(shù)方案</p><p>

21、　　本課題是針對17m3蒸汽儲能器進行機械設(shè)計。蒸汽儲能器適用于下列四種情況： 應(yīng)用于用汽負荷波動較大的供熱系統(tǒng)；應(yīng)用于瞬時耗汽量極大的供熱系統(tǒng)；應(yīng)用于汽源間斷供汽的或流量波動的供熱系統(tǒng)；應(yīng)用于需要蓄存蒸汽供隨時需要的場合。</p><p>　　蒸汽儲能器的設(shè)計主要包括兩方面的內(nèi)容，即蒸汽儲能器的容積計算和熱力系統(tǒng)設(shè)計。首先需要收集蒸汽儲能器的相關(guān)信息，了解其主要特點和詳細的工藝流程；接著要選擇蒸汽儲能器的主要技

22、術(shù)參數(shù)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進行：</p><p>　?、湃莘e計算，包括：①需要蓄汽量的計算；②儲能器工作壓力的計算；③單位水容積儲能量的計算④儲能器的計算容積的計算；</p><p>　?、鏌崃ο到y(tǒng)設(shè)計，包括：儲能器的設(shè)置位置，配管系統(tǒng)，控制方法等。</p><p>　　然后進行詳細強度計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計、平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計；接下來繪制設(shè)備裝配圖、平臺結(jié)構(gòu)圖，并完成設(shè)備的制造工藝流

23、程卡和設(shè)備的運輸安裝方案的編制，最后整理完成設(shè)計進行答辯。</p><p>　　5 課題進度計劃及技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　第1周 考察該設(shè)備相關(guān)企業(yè)使用情況調(diào)研；</p><p>　　第2—3周 查閱文獻，收集相關(guān)資料；開題報告、外文翻譯；</p><p>　　第4周 方案選擇設(shè)計；</p>

24、;<p>　　第5周 進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計；</p><p>　　第6—9周 詳細強度計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計、平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計；</p><p>　　第10—11周 設(shè)備裝配圖的繪制；平臺結(jié)構(gòu)圖的繪制；</p><p>　　第12周 設(shè)備的制造工藝流程卡編制；</p><p>　　第13周 設(shè)備

25、的運輸安裝方案的編制；</p><p>　　第14周 修改設(shè)計并完成；畢業(yè)設(shè)計答辯。</p><p>　　6 課題最終目標(biāo)及完成的時間</p><p>　　本設(shè)計主要是研究17m3蒸汽儲能器機械設(shè)計。同時編制該設(shè)備的制造工藝流程，設(shè)備檢驗、安裝、使用、維護。設(shè)計結(jié)果以設(shè)計說明書、設(shè)備裝配圖、制造工藝說明的形式體現(xiàn)。</p><p>

26、;　　通過本設(shè)計應(yīng)該得到符合要求機械結(jié)構(gòu)尺寸，同時制定出該設(shè)備的制造工藝流程卡，并對該設(shè)備進行平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p><b>　　7 現(xiàn)有的條件</b></p><p>　　學(xué)校圖書館已有部分資料，但學(xué)生缺乏對該設(shè)備感性認識，可以組織學(xué)生參觀相關(guān)工廠。同時，有固定的設(shè)計教室、繪圖圖板、以方便教師指導(dǎo)，也方便學(xué)生交流設(shè)計心得、查閱相關(guān)資料。</p>