锅炉原理课程设计电站22th燃煤锅炉校核计.doc

目录1 引言42 锅炉设计基本特征51.1 锅炉设计参数51.2 燃料资料：51.3 锅炉性能保证51.4 锅炉基本尺寸63 锅炉基本概述73.1 蒸汽流程73.2 烟气流程73.3 锅炉基本结构简述73.3.1炉膛和水冷壁73.3.2过热器和气温调节83.3.3省煤器83.3.4空气预热器83.3.5锅炉范围内管道93.3.6炉墙和密封94 锅炉热力计算表104.1 锅炉设计辅助计算104.2 炉膛热力计算144.3 对流受热面的热力计算234.4 锅炉热力计算误差检查455 锅炉设计汇总表496 工质吸热量比较50参考文献511 引言锅炉课程设计是巩固我们理论知识和提高实践能力的重要环节。它不仅使我们对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高，掌握了锅炉机组的热力计算方法，学会使用锅炉机组热力计算标准方法，并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；而且培养了我们查阅资料，合理选择和分析数据的能力，培养了我们严肃认真和负责的态度。我国的锅炉目前以煤为主要燃料，锅炉的结构设计和参数的设计与选择以及煤种的选择与应用等都将会对燃料效率、锅炉安全经济运行水平以及环境污染等问题有影响。因为，在锅炉设计中对锅炉的性能、结构、经济性和可靠性等方面进行各种计算，尤其是热力计算作为主要和基础的计算，为锅炉的其他计算，如水和空气动力计算、烟气阻力计算、强度计算等提供相关的重要的基础数据。2 锅炉设计基本特征2.1 锅炉设计参数所设计的煤粉锅炉型号为：WXL-220/9.8-540/540-M62额定蒸发量： 220t/h汽包压力：10.98MPa过热蒸汽出口温度： 540过热蒸汽出口压力：9.8MPa(表压)给水温度：215冷风温度： 30制粉系统：中间储仓式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）燃烧方式：四角切圆燃烧排渣方式：固态2.2 燃料资料：燃料：徐州烟煤 ，它的成分百分比如下：Car（碳）：63% ；Har（氢）：4.1% ；Nar（氮）：1.5% ；Oar（氧）：6.7% ；Sar（硫）：1.2% ；Aar（灰分）：13.5% ；Mar（水分）：10% ；Qnet. v.ar（低位热值）：24720 。灰熔点：DT 1100 ；ST 1380 ；FT 14502.3 锅炉性能保证 1）锅炉额定蒸发量 220t/h 2）锅炉保证热效率 92%2.4 锅炉基本尺寸1）炉膛宽度（两侧水冷壁中心线间距离）7680mm2）炉膛深度（前后水冷壁中心线间距离） 6912mm3）炉膛高度（冷灰斗中心线到出口烟窗中心线） 19846mm3 锅炉基本概述 3.1 蒸汽流程汽包顶棚管低温对流过热器经过一次喷水减温屏式过热器高温对流过热器冷段经过二次喷水减温高温过热器热段汽轮机 3.2 烟气流程炉膛屏式过热器高温对流过热器低温对流过热器高温省煤器高温空气预热器低温省煤器低温空气预热器 3.3 锅炉基本结构简述本锅炉为单锅筒、自然循环、集中下降管、型布置的燃用平顶山烟煤的锅炉。本锅炉采用半露天布置、锅炉前部为开式结构炉膛，全膜式水冷壁。炉顶设顶棚过热器，尾部竖井烟道中布置省煤器和空气预热器。锅炉构架采用全钢结构，按七度地震强度设计。炉膛、过热器为悬吊结构，上级省煤器、下级省煤器和空气预热器为支承结构。本锅炉以燃烟煤为主，点火用燃油，燃烧器布置在前墙。3.3.1炉膛和水冷壁整个水冷壁采用60×4节距为64mm的光管加扁钢焊接成膜式水冷壁。每集中下降管从锅筒最低点引出。炉膛水冷壁的重量通过上集箱用吊杆悬吊于顶部钢架上，后水冷壁由穿过水平烟道的引出管悬吊于顶部钢架上。整个炉膛受热后一起向下膨胀。后墙水冷壁在炉膛出口处向内凸出形成折焰角，以改善炉膛上部空气动力场。前后墙水冷壁下部内折成45°倾角，组成炉膛炉底。3.3.2过热器和气温调节本锅炉过热器采用高温过热器在前，低温过热器在后，自制冷凝水喷水减温的过热器系统。饱和蒸汽从锅筒连接管引至顶棚过热器进口集箱，经顶棚过热器后再进入低温过热器和高温过热器。顶棚过热器采用38mm，节距47.5mm的光管加扁钢膜式壁管。屏式过热器既受烟气冲刷，又吸收炉膛及屏间高温烟气的热辐射。屏沿炉膛的宽度放向布置，共12片，屏的横向节距为591mm，每片屏的管子采用42×5mm,排数为40排。低温过热器蛇形管采用38×4mm，顺列、逆流、双管圈，沿宽度方向布置79排，横向节距为95mm；沿深度方向布置20排，节距为80.7mm。低温过热器的顶棚管在其上面，与低温过热器平行受热，与低温过热器相比面积很小。高温过热器蛇形管采用42×5mm，冷段采用顺列、逆流、双圈管布置40排，热段采用顺列、顺流、双圈管，布置39排，横向节距为95mm，纵向节距为87mm。蒸汽温度调节采用自制冷凝水喷水减温，在减温水管道上装设有流量孔板、调节阀、截止阀等。喷水减温器由笛形喷管、混合套管和外壳组成。过热器所有部件均通过吊杆悬吊在顶部钢架上。3.3.3省煤器省煤器布置在尾部竖井中，双级布置，工质与烟气成逆流。上下两级省煤器均错列布置。上级省煤器由32×4mm，错列、逆流、双面进水，横向节距均为86mm。下级省煤器由32×4mm、错列、逆流、双面进水、双层管圈，横向节距为90mm。上下级省煤器搁于通风梁，通风梁穿出炉墙支撑在炉墙板上。3.3.4空气预热器空气预热器布置在尾部竖井中，双级布置，工质与烟气呈逆流。上下两级空气预热器均错列布置。空气预热器采用立式管箱结构，两级两个行程7m布置。高温空预器为40×1.5mm，错列、交叉流动、双面进风。横向节距为70mm，纵向节距为42mm，管箱高度8.7m。烟气为管内纵向冲刷，空气为管外横向冲刷。为防止空气预热器的震动，在管箱中装有防震隔板，低温段空预器采用ND钢。3.3.5锅炉范围内管道锅炉为单母管给水，给水由给水母管引入给水操作台后，通过给水操纵台实现对锅炉给水的调节和控制。锅炉装有各种监督、控制装置。如水位表、水位自控装置、压力表、紧急放水管、加药管连续排污管和调节燃烧用的压力冲量装置及保护装置等。所有水冷壁下集箱均设有定期排污阀。锅筒和过热器集汽集箱上各装有2套弹簧安全阀。集汽集箱上装有生火排汽管路，反冲洗管路和疏水管路。在锅炉管道各高点均装有空气阀。为了监督给水、炉水、和蒸汽品质，提供了给水、炉水、饱和蒸汽和过热蒸汽的取样及冷却装置。另外在排污集箱上配有反冲洗阀充氮接口。3.3.6炉墙和密封炉膛、顶棚过热器均采用膜式壁管，故此区域炉墙采用敷管式轻型炉墙，炉膛外层敷设外护板，外护板采用彩钢板。省煤器区域采用护板框炉墙的形式，空气预热器外壁及连通罩铺设保温材料。水平炉底、折焰角等采用密封塞块以使前后墙与侧墙密封。炉顶采用扁钢组成的膜式管结构，使得穿墙密封易于处理并具良好的密封性能。过热器穿墙处的密封采用了塞块、梳形板、梳形罩等结构。3.3.7钢架和平台扶梯本锅炉构架为全钢焊接结构。按地震强调六度设防，并考虑风载、雪载及设计院提供的设备荷载。平台扶梯均以适应运行和检修的需要而设置。为方便燃烧器处的操作、检修，每层燃烧器处均布置平台。4 锅炉热力计算表4.1 锅炉设计辅助计算表4-1 燃烧计算表序号项 目名称符号单位（标准状况下）计算公式及数据结果1理论空气量V0m3/kg0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar6.5040952理论氮容积V0N2m3/kg0.8Nar/100+0.79V05.1502353RO2容积VRO2m3/kg1.866Car/100+0.7Sar/1001.183984理论干烟气容积V0gym3/kgV0N2+VRO26.3342155理论水蒸气容积V0H2Om3/kg11.1Har/100+1.24Mar/100+1.61dkV0(dk=0.01kg/kg)0.6838166飞灰份额fh查表2-40.95表4-2 烟气特性表序号项目名称符号单位(标准状况下)炉膛，屏凝渣管高过低过高温省煤器高温空预器低温省煤器低温空预器1受热面出口过量空气系数(查表1-5)-1.21.2250 1.2500 1.2700 1.3200 1.3400 1.3900 2烟道平均过量空气系数pj-1.21.2125 1.2375 1.2600 1.2950 1.3300 1.3650 3干烟气容积 V0gy+(pj-1)V0Vgym3/kg7.635034057.7163 7.8789 8.0253 8.2529 8.4806 8.7082 4水蒸气容积 V0H2O+0.161(pj-1)V0VH2Om3/kg0.7047591150.7061 0.7087 0.7110 0.7147 0.7184 0.7220 5烟气总容积 Vgy+VH2OVym3/kg8.3397931658.4224 8.5876 8.7363 8.9676 9.1989 9.4302 6RO2容积份额 VRO2/VyrR2O-0.141967550.1406 0.1379 0.1355 0.1320 0.1287 0.1256 7水蒸气容积份额 VH2O/VyrH2O-0.0845055870.0838 0.0825 0.0814 0.0797 0.0781 0.0766 8三原子气体和水蒸气容积总份额rRO2+rH2Or-0.2264731360.2244 0.2204 0.2169 0.2117 0.2068 0.2021 9容积飞灰浓度 10Aarfh/Vyvg/m315.3780792215.2272 14.9343 14.6801 14.3014 13.9418 13.5999 10烟气质量 1-Aar/100+1.306pjV0mykg/kg11.0582176811.1644 11.3768 11.5679 11.8652 12.1625 12.4598 11质量飞灰浓度 fhAar/（100my）ykg/kg0.0115977 0.0115 0.0113 0.0111 0.0108 0.0105 0.0103 表4-3 烟气焓温表（用于炉膛、屏式过热器、高温过热器的计算）烟气或空气温度()理论烟气焓h0y(kJ/kg）理论空气焓h0k(kJ/kg）理论烟气焓增（每100）h0y炉膛、屏、凝渣管高温过热器=1.2=1.225hyhyhyhy4004053.770423523.6585074758.5021254846.5935875005139.547634449.7765941085.7772076029.502951271.000826140.7473641294.1537776006253.915535396.7077851114.3679027333.257091303.754147468.1747851327.427427007396.382496363.086221142.4669568668.9997341335.742648828.0768891359.9021048008563.324857343.9037461166.9423610032.10561363.1058710215.703191387.6263039009749.265268340.33111185.94041211417.331481385.2258811625.839761410.136567100010954.62859348.3357441205.36325212824.295661406.9641813058.004061432.164297110012177.729310373.316071223.10081814252.392551428.0968814511.725451453.721393120014805.776111404.540342628.04678817086.684192834.2916417371.79772860.072247130014669.168512450.46385-136.607638517159.2612572.577064917470.5228598.72515285140015930.360513503.802041261.19197418631.120861471.8596118968.715911498.193066150017203.368114562.01831273.0076620115.771771484.6509120479.822231511.106317160018486.453515628.559791283.08538221612.165461496.3936822002.879451523.057219170019780.560616698.223261294.10714723120.20531508.0398423537.660881534.781427180021077.017117768.276971296.45643524630.672471510.4671825074.87941537.21852190022381.4718854.265711304.452926152.323121521.6506526623.679761548.800367200023690.270719938.953631308.80067227678.061381525.7382628176.535221552.855455210025010.930721032.877371320.66009529217.506221539.4448429743.328151566.792936220026327.884822124.589721316.9540230752.802711535.2964931305.917451562.589298表4-4 烟气焓温表（用于用于低温过热器、高温温省煤器的计算）烟气或空气温度()理论烟气焓h0y(kJ/kg）理论空气焓h0k(kJ/kg）理论烟气焓增（每100）h0y低温过热器高温省煤器=1.25=1.27hyhyhyhy3002996.978812619.1340163651.7623173704.1449974004053.770423523.6585071056.7916114934.685051282.922735005.158221301.0132235005139.547634449.7765941085.7772076251.9917791317.306736340.9873111335.8290916006253.915535396.7077851114.3679027603.0924791351.10077711.0266351370.0393247007396.382496363.086221142.4669568987.1540451384.061579114.4157691403.3891348008563.324857343.9037461166.9423610399.300791412.1467410546.178861431.763092表4-5 烟气焓温表（用于高温空预器、低温省煤器的计算）烟气或空气温度()理论烟气焓h0y(kJ/kg）理论空气焓h0k(kJ/kg）理论烟气焓增（每100）h0y高温空预器、低温省煤器=1.32=1.34hyhyhyhy100971.607551861.33730091247.2354871264.4622332001970.069181732.430744998.4616322524.4470211277.211532559.0956361294.6334033002996.978812619.1340161026.909633835.1016981310.654683887.4843781328.3887424004053.770423523.6585071056.7916115181.3411461346.239455251.8143161364.3299385005139.547634449.7765941085.7772076563.4761411382.1356652.4716731400.6573576006253.915535396.7077851114.3679027980.8620241417.385888088.796181436.324507表4-6 烟气焓温表（用于低温空预器的计算）烟气或空气温度()理论烟气焓h0y(kJ/kg）理论空气焓h0k(kJ/kg）理论烟气焓增（每100）h0y低温空预器、=1.39hyhy100971.607551861.33730091307.5290982001970.069181732.430744998.4616322645.7171731338.188073002996.978812619.1340161026.909634018.4410791372.723914004053.770423523.6585071056.7916115427.9972411409.556165005139.547634449.7765941085.7772076874.9605031446.963266006253.915535396.7077851114.3679028358.6315691483.67107表4-7 锅炉热平衡及燃料消耗量计算序号名称符号单位公式结果1锅炉输入热量QrKJ/公式（2-8）QrQar,net247202排烟温度py先估后校1203排烟焓hpyKJ/查焓湿表用插值法求1441.4016374冷空气温度tlk取用305理论冷空气焓holkKJ/holk=(ct)kVo258.40119036化学未完全燃烧损失q3取用0.57机械未完全燃烧损失q4取用1.58排烟处过量空气系数py查表2-9即低温空预器出口过量空气过量系数1.399排烟损失q2（100-q4)*（hpy-pyh0lk）/Qr4.31225980310散热损失q5取用0.511灰渣损失q6式（2-13）即q6=Q6/Qr*100012锅炉总损失qq2+q3+q4+q5+q66.81225980313锅炉热效率100-q93.187740214保热系数1-q5/(+q5)0.99466312215过热蒸汽焓h"ggKJ/查附录B-6，B-7，高温过热器出口参数 p=9.8Mpa(查表1-6），t=5403477.516给水温度tgs给定21517给水焓hgsKJ/查附录B-6，B-7，低温省煤器入口参数 p=11.57Mpa(查表1-6），t=215924.00487518锅炉实际负荷D/h22000019锅炉有效利用热QKj/hDgr(h''gg-hgs)561768927.520实际燃料消耗量B/h100*Q/(Qr)24386.5557821计算燃料消耗量Bj/hB(1-q4/100)24020.75744 4.2 炉膛热力计算 表4-8 炉膛结构数据序号名称符号单位公式结果1前墙总面积Aqm27.68*(1.395+0.905)+3.955/2+22.176*(5.888+2*1.267)219.622侧墙总面积2Acm2Ac1=（6.912+3.955）*1.762*0.5 Ac2=5.126*12.976 Ac3=5.126+（6.912-0.896-1.760）*1.016*0.5 Ac4=(6.912-0.896-1.760)*0.344 Ac5=(6.912-0.896-1.760)+3.390*0.86*0.5 Ac6=6.974*3.39 Ac=Ac1+Ac2+Ac3+Ac4+Ac5+Ac6=109.24218.483后墙总面积Ahm27.68*（1.395+0.905）+3.955/2+12.976*(5.888+2*1.267)+7.68*2.032157.744喷燃气及门孔面积Aycm265炉顶面积Aldm2（3.390+0.896）*7.68-2*0.5*0.896*0.89632.116炉膛与屏交界面积A2m2（6.974+1.225+0.344）*7.6865.617炉墙总面积A1m2Aq+2Ac+Ah+Ald+A2693.568炉膛截面积AAm26.912*7.68-0.8962*251.4799水冷壁管外径dmm6010水冷壁管节距Smm6411管子至墙中心距emm012水冷壁角系数Xsl查图A-1（a）0.9813炉顶角系数Xld0.9814出口烟窗角系数Xyc115炉膛容积Vlm3Ac*7.68+(7.68+5.888)*0.896*0.5*(22.176+12.976)1052.616冷灰斗二等分平面到出口烟窗中心线的距离Hlm19.84617冷灰斗二等分平面到炉顶的距离Hom23.93818冷灰斗二等分平面到燃烧器中心线的距离Hrm4.96219炉膛总有辐射受热面Alzm20.98*(A1-A2-Ayc)675.1220炉膛水冷程度XmSlz/Al0.9721炉膛有效辐射层厚度s3.6*Vl/Al5.466表4-9 炉膛校核热力计算名称符号单位公式结果炉膛出口过量空气系数”1查表1-5漏风系数和过量空气系数1.2炉膛漏风系数1查表1-5漏风系数和过量空气系数0.05制粉系统漏风系数zf查表1-5漏风系数和过量空气系数0.1热风温度trk先估后校280理论热风焓horkKJ/Kg查焓温表2466.560955理论冷风焓holkKJ/Kg查表2-14锅炉热平衡及燃料消耗量计算258.4011903空气带入炉膛热量QkKJ/Kg（"l-l-zf）hork+(l+zf)holk2628.649181对应于每千克燃料送入炉膛的热量QlKJ/KgQr1-(q3+q6)/(100-q4)+Qk27223.16695理论燃烧温度Jo查焓温表1970.18529理论燃烧绝对温度ToKJo+2372243.18529火焰中心相对高度系数Xhr/Hl+x(其中hr=4962,Hl=22176-4092+1762,x=0)0.250025194系数MMA-BX 注：A.B取值查表3-5，表3-60.465炉膛出口烟气温度J"l先估后校 注：T"l=J"l+2371130炉膛出口烟气焓h"glKJ/Kg查湿焓表15102.68004烟气平均热容量VcKJ/(Kg)(Ql-h"gl)/(Jo-J"l)14.42596895水冷壁污染系数sl查表3-4水冷壁灰污系数0.45水冷壁角系数Xsl查表3-1炉膛结构数据0.98水冷壁热有效系数slslXsl0.441屏，炉交界面的污染系数ycsl(取0.98）0.441屏，炉交界面的角系数Xyc取用1平炉交界面的热有效系数ycycXyc0.441燃烧器及门孔的热有效系数r未敷设水冷壁0平均热有效系数pj（slA+ycA2+rAyc）/A1 其中：A=Aq+2Ac+Ah+Ald-Ayc0.4372炉膛有效辐射层厚度sm查表3-1炉膛结构数据5.466炉膛内压力pMpa0.1水蒸气容积份额rH2O查表2-9烟气特性表0.084505587三原子气体和水蒸气容积总份额r查表2-9烟气特性表0.226473136三原子气体辐射减弱系数kq1/(m·Mpa)3.504548686烟气质量灰飞浓度yKg/Kg查表2-9烟气特性表0.01159771灰粒平均直径dhm查附录B-2筒式钢球磨煤机（通常取13m）13灰粒辐射减弱系数kh1/(m·Mpa)80.67601889燃料种类修正系数x1对底反应的燃料（无烟煤，半无烟煤，贫煤等）x1=1 对高反应的燃料（烟煤，褐煤，泥煤，页岩，木柴等）x1=0.50.5燃烧方法修正系数x2对室燃炉x2=0.1 对层燃炉x2=0.030.1煤粉火焰辐射减弱系数k1/(m·Mpa)kqr+khy+10x1x22.229343191火焰黑度ah0.704344096炉膛黑度al0.843800377炉膛出口烟气温度（计算值）J"l 注：o=5.67×10-11W/(m2k4） Bj 的单位为kg/h1093.419832计算误差JJ"1-J"1估（允许误差±100）-36.58016819炉膛出口烟气焓h"ylKJ/Kg查焓湿表，J"1按计算值14158.42137炉膛有效热辐射放热量QflKJ/Kg(Q1-Q"yl)12995.02063辐射受热面平均热负荷qsW/m2Bj×Qfl/(3.6×ALZ)128434.0555炉膛截面热强度qAW/m2Bj×Qr/(3.6×AA)3204074.174炉膛容积热强度qVW/m3Bj×Qr/(3.6×Vl)156700.1087表4-10 炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计算表序号名称符号单位公式结果1顶棚管径dmm382节距Smm47.53排数n1584顶棚管脚系数x查标准线算图1（即附录A-1）0.985顶棚面积Aldm232.116蒸汽流通面积Altm2158×（3.14×0.032）/40.1127炉膛顶棚热负荷分配不均系数h查标准线算图1（即附录A-1）（对本炉型：x=h/H0=H0/H0=23938/23938)0.660 8炉膛顶棚总辐射吸热量QldKJ/h3.6hqsAld9798665.6359减温水总流量DjwKg/h先估后校1100010炉膛顶棚蒸汽流量DldKg/hD-Djw20900011炉膛顶棚蒸汽焓增hldKJ/KgQld/Dld46.8835676312炉膛顶棚进口蒸汽焓h'ldKJ/Kg查附录B-6，B-7 注：蒸汽参数汽包压力对应的干饱和蒸汽2708.83513炉膛顶棚出口蒸汽焓h"ldKJ/Kgh'ld + hld2755.71856814炉膛顶棚出口蒸汽温度t"ld查附录B-6，B-7 345.74798074.3 对流受热面的热力计算表4-11屏的结构数据计算表序号名称符号单位公式结果1管子外径dmm42×52屏的片数Z123每片屏的管子排数n4×10404屏的深度Lm2.0765屏的平均高度hm7.46一片屏的平面面积Apm213.57屏的横向节距S1mm屏的间距5918比值1S1/d14.19屏的纵向节距S2mm4610比值2S2/d1.0911屏的角系数xp查标准线算图1（即附录A-1），曲线50.9812屏的计算受热面积Apjm22ApxpZ31713屏区顶棚面积Adpm2宽×深×角系数15.614屏区两侧水冷壁面积Aslm2高×深×角系数×230.115屏区附加受热面面积Apfjm2Adp+Asl45.716烟气进屏流通面积A'pm28.184×(7.68-12×0.042)58.7283817烟气出屏流通面积A”pm26.974×(7.680-12×0.042)50.0454218烟气平均流通面积Aym25419蒸汽流通面积Altm212×10××d2n/4（其中dn=0.042-2*0.005，单位为m）0.09720烟气有效辐射层厚度sm2 （注：S1单位为m）0.77921屏区进口烟窗面积A'chm2见表3-1中A265.6122屏区出口烟窗面积A"chm27.668×6.42449.34表4-12 屏的热力计算序号名称符号单位公式结果1烟气进屏温度J´p查表3-9炉膛校核热力计算即炉膛出口烟气温度Jl1093.4198322烟气进屏焓h´ypkJ/kg查表3-9炉膛校核热力计算即炉膛出口烟气焓hyp14158.421373烟气出屏温度J"p先估后校10004烟气出屏焓h"ypkJ/kg查焓温表12824.295665烟气平均温度Jpj（Jp+Jp）/21046.7099166屏区附加受热 对流吸热量QdpfjkJ/kg先估后校192.41581817屏的对流吸热量QdpkJ/kgj(hyp-hyp+ah0lk)-Qdpfj1134.5898248炉膛与屏相 互换热系数查附表A-150.999炉膛出口烟窗 的沿高度热 负荷分配系数yc查标准线算图11（即附录A-6）（x=h/H0=H1/H0=19846/2393