锅炉热力喷雾填料式除氧器设计计算书

锅炉热力喷雾填料式除氧器设计计算书1设计条件及基本参数本计算书适用于一台高压热力喷雾填料式除氧器，配套电站锅炉给水除氧系统，依据国家及行业相关标准，完成热力计算、结构尺寸设计、强度校核及接管选型等全套设计工作，保证设备满足额定工况运行及除氧性能要求。1.1除氧器主要技术参数项目符号数值单位额定出水流量Q150t/h工作压力（绝对）P0.588MPa工作温度（饱和）t158℃进水温度t40℃进水压力P≥0.2MPa(G)加热蒸汽压力（绝对）P0.8MPa加热蒸汽温度t300℃排汽率（占出水）α0.5%—出水溶解氧指标—≤15μg/L1.2引用标准及规范GB150.1~150.4—2011《压力容器》DL/T1149—2010《火电厂除氧器技术条件》GB50041—2020《锅炉房设计标准》NB/T47041—2014《卧式容器》JB/T10325—2002《锅炉除氧器技术条件》2符号说明符号含义单位D进水量kg/hD加热蒸汽量kg/hD排汽量kg/hh进水比焓kJ/kgh饱和出水比焓kJ/kgh加热蒸汽比焓kJ/kgh排汽比焓（饱和汽）kJ/kg[蒸汽空间允许质量流速kg/(m²·h)q喷淋密度t/(m²·h)D内径mmP计算压力MPa[设计温度下许用应力MPaϕ焊接接头系数—δ计算厚度mmδ名义厚度mm3热力平衡与蒸汽消耗量计算3.1平衡方程根据除氧器稳态运行工况，建立物料平衡与能量平衡方程。物质平衡方程：D能量平衡方程：D3.2排汽量计算根据设计给定排汽率，计算排汽量：D3.3工质焓值取值（查水蒸气性质表）进水温度40℃：h除氧器工作压力0.588MPa饱和水：h0.588MPa饱和排汽：h加热蒸汽0.8MPa、300℃：h3.4方程联立求解将各参数代入平衡方程联立求解，得到加热蒸汽量与进水量：DD4除氧头结构尺寸设计4.1除氧头内径确定除氧头内部上升蒸汽量由加热蒸汽余量与排汽量组成，取加热蒸汽量的8%作为富余上升蒸汽量，用于汽提除氧：D依据《热力除氧器设计手册》，选取蒸汽空间允许质量流速[ρv]=900A按进水流量校核喷淋流通截面积，选取喷淋密度q=120A取两种工况下较大截面积作为除氧头设计截面积A=3.199d结合设备标准化选型要求，圆整取值，除氧头设计内径Di4.2填料层高度确定依据DL/T1149—2010、JB/T10325—2002除氧器技术条件，选用比表面积250m²/m³的不锈钢规整填料，通过传质单元数校核，选取填料层高度Hpack=800mm，可保证设备在额定工况下出水残余溶解氧≤155给水箱容积及尺寸设计依据GB50041—2020《锅炉房设计标准》，除氧水箱有效容积不得小于锅炉额定蒸发量下20min给水用量。水箱有效容积计算：V选取水箱设计内径DiA水箱有效容积按满水容积的80%设计，所需满水总容积：V计算筒体有效长度（不含封头直边段）：L结合设备加工标准化要求，圆整取值，水箱筒体设计长度L=90006强度计算（按GB150.3—2011）6.1设计基础参数设备筒体、封头材质选用Q345R压力容器专用钢板；设计温度158℃，材料许用应力[σ]t=185MPa；采用双面焊接、100%无损检测，焊接接头系数ϕ6.2除氧头筒体壁厚计算除氧头内径Diδ代入参数计算：δ设计厚度=计算厚度+腐蚀裕量：δd=3.25+2.0=5.25mm6.3除氧头椭圆封头壁厚计算标准椭圆封头壁厚计算公式（形状系数K=1）：δ代入参数计算：δ为保证结构统一性，封头与筒体等厚设计，取名义厚度δn6.4给水箱筒体壁厚计算水箱内径Diδ设计厚度=4.87+2.0=6.87mm，考虑钢板负偏差及运行安全裕量，选取名义厚度δn6.5给水箱椭圆封头壁厚计算δ统一水箱结构厚度，封头名义厚度取10mm。6.6开孔补强校核选取设备最大开孔（加热蒸汽进口）进行补强校核：蒸汽流量26.61t/h，介质比容0.325m³/kg，设计流速40m/s，计算开孔内径276mm，选用接管规格∅325×10。依据GB150.3—2011等面积补强法校核，利用接管管壁多余厚度+补强圈组合补强，选配10mm厚补强圈，有效补强面积大于所需补强面积，开孔强度满足规范要求。7接管口径选型接管名称流量介质参数流速选取计算内径选用规格进水口124.14t/h水，40℃2.0m/s148mm∅159×4.5蒸汽入口26.61t/h0.8MPa蒸汽40m/s276mm∅325×10出水口150t/h饱和水2.5m/s146mm∅159×4.5排汽口750kg/h饱和汽20m/s65mm∅89×48结果验证8.1除氧性能校核设备采用喷雾+规整填料复合除氧结构，高温加热蒸汽可将进水快速加热至饱和温度，大幅降低氧气溶解度；配合800mm高填料层的充分汽提换热，强化气液传质效果，额定工况下出水溶解氧可稳定≤15μg/L，完全满足DL/T1149—2010技术要求。8.2容积性能校核水箱有效容积50m³，可满足锅炉额定负荷下20min给水缓冲需求，符合GB50041—2020设计规范，有效保障机组变工况运行时给水流量稳定。8.3结构强度校核除氧头、水箱筒体及封头计算壁厚、名义厚度均留有充足安全裕量，一次薄膜应力符合压力容器规范要求；关键开孔采用合规补强结构，设备整体强度、刚度满足长期连续运行要求。8.4热力工况校核热力平衡计算封闭，26.61t/h加热蒸汽可实现124.14t/h低温进水全额加热至饱和温度，换热端差为0K，热力匹配合理，无能量浪费，工况稳定可靠。9总结本设计针对150t/h高压热力喷雾填料式除氧器，严格遵循国家及行业现行标准，完成了热力参数核算、蒸汽耗量计算、除氧