年产30万吨合成氨造气工段立式火管废热锅炉的设计.doc

PAGE PAGE 43 摘 要 本课题主要对年产30万吨合成氨造气工段立式火管废热锅炉的设计，这里既关系到工艺方面的，又涉及到设备等方面的知识。通过对整个工段工艺流程的详细了解后，我主要从以下几个方面开始此次设计：第一步依照化工设计的知识进行物料衡算和能量衡算，确定出锅炉筒径和炉高。再次，依照机械设计基础和过程设备设计的知识进行机械设计、设备设计、强度和结构校核等。最后，依所计算的结果进行流程图、装配图和零件图的绘制。 关键词： 废热锅炉，工艺计算，结构设计，强度计算 目 录 TOC \o 1-3 \h \z 1.前　言 1 1.1氨的简介 1 1.1.1氨的性质 1 1.1.2合成氨在国民经济中的意义 1 1.1.3氨的生产原理 1 1.1.4合成氨生产过程 1 1.1.5合成氨国内外研究及现状 2 1.2废热锅炉介绍 3 1.2.1废热锅炉应用范围 3 1.2.2废热锅炉的发展动向及研究进展 3 2.工艺设计 5 2.1湿吹风气 5 2.2热平衡 5 2.3炉体尺寸的确定 7 2.4传热系数的计算 8 2.4.1管内给热系数的计算 8 2.4.2管外给热系数的计算 11 2.4.3总传热系数计算 12 2.5换热面积计算 12 2.5.1平均温差 12 2.5.2换热面积 12 2.6 验算 13 2.6.1管内壁温度验算 13 2.6.2管子换热面积验算 13 2.7结论 13 3.汽包结构设计 14 3.1汽包的尺寸 14 3.2进气管的尺寸 15 3.3补水口 15 3.4出水口 16 4.设备及结构计算 17 4.1筒体壁厚计算 17 4.2 外头盖短节、封头厚度计算 18 4.3管箱短节、封头厚度计算 19 4.4管箱短节开孔补强的校核 19 4.5壳体接管计算 21 4.6固定管板计算 21 4.7管子强度校核 23 4.7.1壳体的横截面积 23 4.7.2一根管子的横截面积 23 4.7.3温差引起的轴向力 23 4.8管箱计算 25 4.9椭圆形封头计算 25 4.10容器法兰及垫片及密封形式 25 4.10.1法兰垫片 25 4.10.2垫片参数 26 4.10.3垫片实际宽度 26 4.11.螺栓设计 27 4.11.1螺栓材料和许用应力 27 4.11.2螺栓载荷 27 4.11.3螺栓面积 27 4.11.4螺栓配置 27 4.12炉衬选用 28 4.13筒节 28 4.14出气口 28 4.15膨胀节的设计 29 4.16消灰口 31 4.17裙座 31 4.17.1座圈的计算 31 4.17.2地脚螺栓的选择 32 4.18吊耳 32 4.19汽包的确定 32 4.19.1汽包尺寸 32 4.19.2汽包壁厚计算 32 4.19.3汽包封头 34 4.19.4汽包进气管的确定 34 4.19.5汽包补水管的确定 34 4.19.6汽包出水管的确定 34 4.19.7汽包人孔 34 4.19.8汽包上保护仪表 34 结论 35 符号说明 36 参考文献 37 谢辞 38 外文翻译（热交换设备） 39 附 件 43 1.前　言 1.1氨的简介 1.1.1氨的性质 氨，分子式NH3。常温下为一种刺激性气味的气体。氨有强烈的毒性，空气中含有0.5%（体积）的氨，就能使人在几分钟内窒息而死。在标准条件下，氨的相对密度为0.5971（空气为1）。氨很易被液化，在0.1MPa压力下，将氨冷却到-33.50C，或在常压下加压到0.7MPa～0.8MPa，氨就能冷凝成无色的液体，同时放出大量的热量。氨极易溶于水，氨的水溶液呈弱碱性，易挥发。 氨与酸或酸酐可以直接作用，生成各种铵盐。氨与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵，脱水生成尿素。在高温下，氨能分解成氢和氮。 1.1.2合成氨在国民经济中的意义 它是一种重要的含氮化合物，在自然界很少单独存在。它是重要的化工产品之一，用途很广。在农业方面，以氨为主要原料的可以生产各种氮素原料，如尿素、硝酸铵、碳酸氢氨、氯化铵等，以及各种含氮复合肥料。氮也是重要的工业原料，广泛用于制药、炼油、纯碱、合成纤维、合成树脂、含氮无机物等。将氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生产炸药、染料等产品的重要原料。生产火箭的推进剂和氧化剂