煤粉锅炉课程设计讲解.doc

目录第1章 锅炉的总体布置1第2章 空气平衡1第3章 燃烧产物及烟气焓温表23.1 燃烧产物的计算23.2 烟气特性33.3 烟气焓温特性4第4章 锅炉热平衡及燃料消耗量计算6第5章 炉内换热计算75.1 燃烧器特性75.2 炉膛结构设计85.3 炉膛热力计算9第6章 对流传热计算116.1 过热器结构设计116.1.1 第一级过热器结构116.1.2 第二级过热器结构设计116.2 对流过热器热力计算126.2.1 第一级过热器热力计算126.2.2 第二级过热器热力计算14第7章 省煤器结构设计及热力计算167.1 高温煤器设计计算167.1.1 高温省煤器结构设计167.1.2 高温省煤器结构尺寸设计177.1.3 高温省煤器热力计算187.2 低温煤器设计计算197.2.1 低温省煤器结构设计197.2.2 低温省煤器结构尺寸设计217.2.3 低温省煤器热力计算21第8章 空气预热器结构设计及热力计算238.1 空气预热器结构尺寸设计238.2 空气预热器热力计算24第9章 热力计算数据的修正和计算结果汇总279.1 热力计算数据修正279.2 排烟温度校核279.3 热空气温度校核289.4 锅炉热平衡误差校核28第10章 个人总结29 第1章 锅炉的总体布置锅炉为单汽包，自然循环煤粉炉，呈型布置。炉膛由mm水冷壁组成，炉膛截面深宽=91009100mm，宽深比为1，为正方形。燃烧器呈四角切圆布置。上升烟道为燃烧室，水平烟道布置两级悬挂式对流过热器，垂直下行烟道布置两级省煤器及两级回转式空气预热器。对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇形管束组成，在两级之间有锅炉自制冷凝水喷水减温装置，由进入锅炉的给水来冷却饱和蒸汽制成凝结水，回收凝结水放热后再进入省煤器。省煤器和空气预热器采用两级配合布置，以节省受热面，减少钢材消耗量。锅炉采用四根集中下降管，分别供水给12组水冷壁系统。根据煤的特性选用钢球筒式磨煤机,热空气作干燥剂,中间储仓式制粉系统。 第2章 空气平衡烟道各处过量空气系数及各受热面的漏风系数列于表2-1。表2-1 烟道中各受热面的过量空气系数及漏风系数 烟道名称过量空气系数漏风系数入口出口炉膛1.15第二级对流过热器1.151.180.03第一级对流过热器1.181.210.03上级省煤器1.211.230.02上级空气预热器1.231.250.02下级省煤器1.251.280.03下级空气预器1.281.310.03系数按表4-2取，各受热面的漏风系数按表4-3取，空气预热器出口热空气的过量空气系数 1.03第3章 燃烧产物及烟气焓温表3.1 燃烧产物的计算理论空气量： kJ/kg理论容积： kJ/kg三原子气体容积： kJ/kg理论水蒸气容积： kJ/kg理论烟气容积： kJ/kg 3.2 烟气特性表3-1 烟气特性表项目名称符号单位炉膛第二级对流过热器第二级对流过热器上级省煤器上级空预器下级省煤器下级空预器烟道进口过热量空气系数1.151.181.211.231.251.28烟道出口过热量空气系数1.151.181.211.231.251.281.31烟道平均过热量空气系数1.151.1651.1951.221.241.2651.295过剩空气量Nm3/kg0.981.071.271.431.561.731.92水蒸气容积Nm3/kg0.5950.5970.6000.6030.6050.6080.611烟气总容积Nm3/kg7.918.008.208.368.508.678.86气体占烟气容积总份额0.1500.1470.1440.1410.1390.1360.133水蒸汽占烟气容积总份额0.0750.0750.0730.0720.0710.0700.069三原子气体和水蒸汽占烟气容积总份额0.2250.2220.2170.2130.2100.2060.202烟气质量kg/kg10.6410.7711.0211.2411.4111.6211.88飞灰无因次浓度kg/kg0.01210.01190.01160.01140.01120.01100.01083.3 烟气焓温特性表3-2 烟气焓温表烟气温度kJ/Nm3理论烟气焓kJ/Nm3理论空气焓kJ/Nm3实际烟气焓kJ/Nm3炉膛低温过热器高温过热器高温省煤器高温空预器下级省煤器 低温空预器100956.5859.32995.442001936.581731.662007.072015.053002946.962623.533045.6953053.7554003988.093528.424110.044120.884131.725005055.44452.845188.785209.35222.986006143.425403.36305.276330.177007261.146373.297422.6757452.0458008413.977356.38600.429009587.558339.319779.79798.915100010777.969348.3610993.3611014.9110011973.0910383.4512212.34120013171.2911418.5413434.39130014398.712453.6314685.65140015653.1913514.7615964.59150016891.1414575.8917226.99续表3-2160018149.0915643.5318509.54170019415.2616704.6619800.16180020689.4817765.7921098.83190021978.5718859.4722413.12200023256.4219946.6423716.02210024553.1321040.3225037.93220025851.5822127.4926361.43230027148.9423247.2127684.59240028449.1124347.429010.11第4章 锅炉热平衡及燃料消耗量计算表4-1 锅炉热平衡及燃料消耗量计算表序 号名 称符 号单 位计算公式或数据来源数 值1燃料带入热量kJ/kg题目给定247202排烟温度oC假定1353排烟焓kJ/kg查 烟气焓温表 得1438.54冷空气温度oC题目给定305理论冷空气焓kJ/kg查课本 p31253.96实际冷空气焓kJ/kg292.17机械不完全燃烧损失%查表得58化学不完全燃烧损失%09排烟损失%410散热损失%查表得0.4511灰渣物理热损失%，忽略012保热系数%0.995513锅炉总热损失%9.4514锅炉热效率%90.5515过热蒸汽焓kJ/kg查水蒸气表得3477.9116给水焓kJ/kg查表得878.6117过热蒸汽流量kg/h题目给定18锅炉有效利用热kg/h9.1×10819实际燃烧消耗量kg/h4.1×10420计算燃烧消耗量kg/h3.9×104第5章 炉内换热计算燃烧器四角布置，直流燃烧器，均等配风，两层一次风口，三层二次风口。5.1 燃烧器特性表5-1 燃烧器特性计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1一次风份额r1%表6-4302二次风份额r2%100-r1703一次风出口速度1m/s选用表6-27244二次风出口速度2m/s选用表6-27505一次风容积流量V1m3/s50.506二次风容积流量V2m3/s117.807每个一次风口面积f1m20.268每个二次风口面积f2m20.295.2 炉膛结构设计序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1炉膛容积热强度qvW/m3按表2-11选取150×1032炉膛容积Vlm31785.333炉膛截面热强度qFW/m2按表2-12选取3.23×1064炉膛截面Alm282.915炉膛截面宽深比a/b按a/b=1-1.2选取16炉膛宽度am选取a值使a/b=1-1.29.17炉膛深度bmAl/a9.18冷灰斗倾角按50º选取60º9冷灰斗出口尺寸m按0.6-1.4选取1.210冷灰斗容积Vhdm3按图结构尺寸计算217.411炉膛出口烟气流速wym/s选取612炉膛出口烟气温度"l按表2-20选取126013炉膛高度hltm18.4（二）水冷壁1前后墙水冷壁回路个数z1个（按每个回路加热宽度2.5m选取）32左右侧墙水冷壁回路个数z2个（按每个回路加热宽度2.5m选取）33管径及壁厚d×mm按表2-13选取60×64管子节距smm按s/d=1.3-1.35选取805前后墙管子根数n1根按选取1156左右侧墙管子根数n2根按选取115表5-2炉膛结构设计5.3 炉膛热力计算表5-3 炉膛热力计算结果序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1热空气温度trk假设3602理论热空气焓HºrkkJ/kg查焓温表3-23166.463炉膛漏风系数l查空气平衡表3-20.054制粉系统漏风系数zf选用0.075冷空气温度tlk给定306理论冷空气焓HºlkkJ/kg查焓温表3-2253.897空预器出口过量空气系数"ky1.038空气带人炉内热量QkkJ/kg3291.891kg燃料带人炉内热量QlkJ/kg2801110理论燃烧温度a根据Ql查焓温表3-2236611炉膛出口烟温"l假定126012炉膛出口烟焓H"lkJ/kg查焓温表3-214185.1513烟气的平均热容量VCpjkJ/（kg·）12.214乘积KPSKPS1.25915炉膛火焰有效黑度ahy0.7216炉墙总面积Alqm267017水冷壁沾污系数查附录二表0.4518水冷壁角系数x查附录三图0.9819水冷壁热有效系数x0.44220炉膛黑度al0.8521与炉内最高温度位置有关系数M查附录二表B=0.59，C=0.50.44续表5-322炉膛出口烟温"l1327.523炉膛出口烟焓H"lkJ/kg查焓温表3-21503724炉膛吸热量QlfkJ/kg1297425炉膛出口烟温校核"l67.5<100第6章 对流传热计算过热器的分级或分段，应以每极或每段的蒸汽焓增不超过250420kJ/k为宜，以减少热偏差。根据进出口蒸汽焓差，把过热器分为两级。6.1 过热器结构设计6.1.1 第一级过热器结构 表6-1 第一级过热器结构设计序号名称符号单位公式及计算结果1管子规格dmm38mm3.52横向管子节距s1mm1003s2mm77.64横向相对节距1mms1/d2.635纵向相对节距2mms2/d2.046横向管子排数z1637纵向管子排数z2168每根管子平均长度lm29.99尺寸见图9顶棚管子长度ldm0.694+0.9+1.02.610受热面Hm22×3.14×z1×d×l+z1×3.14×d×ld470.4211辐射层有效厚度Sm0.9×d(4/3.14×1×2-1)0.2012蒸汽流通截面fm22×z1×3.14/4dn×dn0.1013烟气流通截面Fym26.4×3.8-63×0.038×3.6315.636.1.2 第二级过热器结构设计表6-2 第二级过热器结构设计序号名称符号单位公式及计算结果1管子规格dmm42mm3.52横向管子节距s1mm1003s2mm77.64横向相对节距1mms1/d2.385纵向相对节距2mms2/d1.856横向管子排数z1637纵向管子排数z2168每根管子平均长度lm尺寸见图29.99续表6-29顶棚管子长度ldm0.694+0.9+1.02.610受热面Hm22×3.14×z1×d×l+z1×3.14×d×ld519.9411辐射层有效厚度Sm0.9×d(4/3.14×1×2-1)0.1712蒸汽流通截面fm22×z1×3.14/4dn×dn0.1213烟气流通截面Fym26.4×3.8-63×0.038×3.6315.636.2 对流过热器热力计算6.2.1 第一级过热器热力计算表6-3 第一级过热器热力计算结果序号名称符号单位公式及计算结果1烟气进口温度1327.52烟气进口焓kJ/kg150733蒸汽进口焓kJ/kg蒸汽焓温表2705.94蒸汽进口温度查蒸汽特性表，p=9.8MPa317.95蒸汽出口温度已知4076蒸汽出口焓kJ/kg3125.97过热器传过热量热量kJ/kg4276.38烟气出口焓kJ/kg107859烟气出口温度假设90010烟气平均温度111411蒸汽平均温度362.512烟气流速m/s24.313烟气侧对流放热系数查附录图9914蒸汽平均比容m2/kg0.0241续表6-315蒸汽平均比流速m/s23.4316灰污系数m2·c·w查附录图0.00517蒸汽侧放热系数查附录图346518管壁灰污层温度54019三元子气体的减弱系数1.1520飞灰的减弱系数8.2521气流辐射吸收力-0.193222烟气黑度0.17523烟气侧辐射放热系数18.524对管簇前烟气空间改正后的放热系数2625热有效系数查附表0.6526传热系数78.227较小温差58228较大温差92029逆流温压27630混流温压改正系数查附表0.7931混流温压22432传过热量kJ/kg3870.833相对误差%4.816.2.2 第二级过热器热力计算表6-4 第二级过热器热力计算结果序号名称符号单位公式及计算结果1烟气进口温度焓温表9002烟气进口焓kJ/kg分级后得焓温表107853蒸汽进口焓kJ/kg蒸汽焓温表3125.94蒸汽进口温度查蒸汽特性表，p=9.8MPa4075蒸汽出口温度已知5406蒸汽出口焓kJ/kg34777过热器传过热量热量kJ/kg39758烟气出口焓kJ/kg68009烟气出口温度假设64910烟气平均温度77511蒸汽平均温度473.512烟气流速m/s18.413烟气侧对流放热系数查附录图8214蒸汽平均比容0.031015蒸汽平均比流速m/s25.116灰污系数m2·c·w查附录图0.00517蒸汽侧放热系数查附录图268018管壁灰污层温度62019三元子气体的减弱系数26920飞灰的减弱系数12.7421气流辐射吸收力-0.1568续表6-422烟气黑度0.14523烟气侧辐射放热系数18.424对管簇前烟气空间改正后的放热系数25.425热有效系数查附表0.6526传热系数67.127较小温差24328较大温差36029逆流温压27130混流温压改正系数查附表0.8331混流温压22432传过热量kJ/kg3884.533相对误差%4.9综上，校核计算中，第一、二级的相对误差均小于5%，在允许范围内，故此对流过热器的设计合理。第7章 省煤器结构设计及热力计算7.1 高温煤器设计计算7.1.1 高温省煤器结构设计表7-1 高温省煤器结构计算结果序号表6-4 第二级过热器热力计算结果序号名称符号单位公式及计算结果1进口水温假定2502进口水焓kJ/kg查水特性表,.p=10.98MPa1085.93焓增量kJ/kg假定3034出口水焓kJ/kg1388.95对流吸热量kJ/kg2719.206出口水温查水特性表,.p=10.98MPa3087烟气进口温度由过热器计算知6498烟气进口焓kJ/kg查烟气焓温表6905.89烟气出口焓kJ/kg4190.210烟气出口温度查烟气焓温表40711较大温差34112较小温差15713平均温差对数平均温差23714传热系数k按实际选取52 15计算对流传热面积239116工质质量流速参照实际选取107017工质流通面积A0.09118管径及壁厚mm选取32×419每根管子截面积0.7854.52×10-420管子总根数n根A/202续表7-121横向节距mmS1/d>28022每排管子根数根选取223管子排数根10124管子弯曲半径RmmR=(1.52)d选取5025单根管长lm11826纵向平均节距mm按实际布置计算7427每排管子实际平均长度m按实际布置计算12028实际布置的对流受热面积238429防腐罩面积按实际防磨罩数目5030计算对流受热面积233431误差%-2。07.1.2 高温省煤器结构尺寸设计表7-2 高温省煤器结构尺寸计算结果序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1管径及壁厚dmm由结构设计知32×42横向节距mm由结构设计知803纵向平均节距mm由结构设计知744管子排数布置排逆流,顺列1015每排管子数根由结构设计知26工质流通面积A0.7850.0917烟道深度bm8.18烟气流通面积,（根据炉膛宽度a取9）479对流受热面积238410防磨罩面积烟气流通面积按实际防磨罩数目5011计算对流受热面积233412辐射层有效厚度sm0.1837.1.3 高温省煤器热力计算表7-3 高温省煤器热力计算结果序号名称符号单位公式及计算结果1进口水温假定2502进口水焓kJ/kg查水特性表,.p=10.98MPa1085.93进口烟温由过热器计算知6494进口烟焓kJ/kg查烟气焓温表6905.85水焓增量kJ/kg假定3036出口水焓kJ/kg1388.97出口水温查水特性表,p=10.98Mp3088对流吸热量kJ/kg2719.209烟气出口焓kJ/kg4190.210烟气出口温度查烟气焓温表40711平均温度542812平均水温25713烟气流速m/s(p128公式)6.3414烟气侧对流放热系数查p64图表6215三原子气体辐射减弱系数(p78公式)34.616灰粒子辐射减弱系数103.417气流辐射减弱系数K+8.4718烟气黑度a0.11319灰污管壁温度 (取60)317续表7-320烟气侧辐射放热系数查p79图,17.521烟气侧放热系数79.522热有效系数查p76表0.6523传热系数Ka51.724较大温差34125较小温差15726平均温差对数平均温差23727对流传热量kJ/kg2724.428误差%-0.197.2 低温煤器设计计算7.2.1 低温省煤器结构设计表7-4 低温省煤器结构计算结果序号名称符号单位公式及计算结果1进口水温给定给水温度2052进口水焓kJ/kg查水特性表,.p=10.98MPa878.63焓增量kJ/kg假定2074出口水焓kJ/kg1085.65对流吸热量kJ/kg1857.66出口水温查水特性表,.p=10.98MPa2507烟气进口温度假定3508烟气进口焓kJ/kg查烟气焓温表3527.89烟气出口焓kJ/kg3327.210烟气出口温度查烟气焓温表32511较大温差12012较小温差100续表7-413平均温差11014传热系数k按实际选取5215计算对流传热面积302216工质质量流速参照实际选取107017工质流通面积A0.09118管径及壁厚mm选取32×419每根管子截面积0.7854.52×10-420管子总根数n根A/20221横向节距mmS1/d>28022每排管子根数根选取223管子排数根10124管子弯曲半径RmmR=(1.52)d选取5025单根管长lm14926纵向平均节距mm按实际布置计算7427每排管子实际平均长度m按实际布置计算15128实际布置的对流受热面积306429防腐罩面积按实际管子防磨罩数目6030计算对流受热面积300431误差%-0.67.2.2 低温省煤器结构尺寸设计表7-5 低温省煤器结构尺寸计算结果序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1管径及壁厚dmm由结构设计知32×42横向节距mm由结构设计知803纵向平均节距mm由结构设计知744管子排数布置排逆流,顺列1015每排管子数根由结构设计知26工质流通面积A0.7850.0917烟道深度bm8.18烟气流通面积,（根据炉膛宽度a取9）479对流受热面积306410防磨罩面积烟气流通面积按实际管子防磨罩数目6011计算对流受热面积300412辐射层有效厚度sm0.1837.2.3 低温省煤器热力计算表7-6 低温省煤器热力计算结果序号名称符号单位公式及计算结果1进口水温给定给水温度2052进口水焓kJ/kg查水特性表,.p=10.98MPa878.63进口烟温假定3504进口烟焓kJ/kg查烟气焓温表3527.85水焓增量kJ/kg假定2076出口水焓kJ/kg1085.67出口水温查水特性表,p=10.98Mp250续表7-68对流吸热量kJ/kg1857.69烟气出口焓kJ/kg3327.210烟气出口温度查烟气焓温表32511平均温度33812平均水温22813烟气流速m/s(p128公式)6.214烟气侧对流放热系数查p64图表6215三原子气体辐射减弱系数(p78式)31.416灰粒子辐射减弱系数99.417气流辐射减弱系数K+8.4718烟气黑度a0.11319灰污管壁温度 (取60)28820烟气侧辐射放热系数查p79图,16.521烟气侧放热系数78.522热有效系数查p76表0.6523传热系数Ka5124较大温差12025较小温差10026平均温差11027对流传热量184728误差%0.53第8章 空气预热器结构设计及热力计算8.1 空气预热器结构尺寸设计表8-1 空气预热器结构尺寸计算序号名称符号单位公式及计算结果1转子直径Dmm选取62002中心筒直径dmm选取1200（一） 高温部分1受热面当量直径m选取0.00942烟气流通面积选取20.83空气流通面积选取20.84烟气通道所占份额0.4175空气通道所占份额0.4176计算受热面积选用29839（二） 低温部分1受热面当量直径m选取0.00942烟气流通面积选取20.83空气流通面积选取20.84烟气通道所占份额0.4175空气通道所占份额0.4176计算受热面积选取71618.2 空气预热器热力计算表8-2 空气预热器结构尺寸计算序号名称符号单位公式及计算结果（一） 高温部分1空气进口温度tC假定1902空气出口温度tC假定2803空气预热器出口过量空气系数已知1.034空气进口焓查焓温表1825.35空气出口焓查焓温表2445.26对流吸热量1029.37烟气进口温度C由高温省煤器热力计算知4028烟气进口焓查焓温表4154.79烟气出口焓3176.310烟气出口温度C查焓温表34011平均烟温C37112空气平均温度C23513较小温差C