220th高压煤粉锅炉热力计算

1目录前言第一节锅炉课程设计任务书……………………………………………………………………………1第二节煤的元素分析数据校核和煤种判别……………………………………………………………2第三节锅炉整体布置的确定……………………………………………………………………………3第四节燃料产物和锅炉热平衡计算……………………………………………………………………4第五节炉膛设计和热力计算……………………………………………………………………………6第六节屏式过热器热力计算……………………………………………………………………………12第七节高温对流过热器的计算……………………………………………………………………………15第八节低温对流过热器的计算…………………………………………………………………………17第九节转向烟室的计算…………………………………………………………………………19第十节减温水量的校核…………………………………………………………………………………21第十一节省煤器的计算………………………………………………………………………………21第十二节空气预热器的计算…………………………………………………………………………23第十三节热力计算数据的修正和计算结果汇总…………………………………………………………27第十四节锅炉设计说明书………………………………………………………………………………29参考文献………………………………………………………………………………31前言《锅炉原理》是一门涉及基础理论面较广，而专业实践性较强的课程。该2课程的教学必须有相应的实践教学环节相配合，而课程设计就是让学生全面运用所学的锅炉原理知识设计一台锅炉，因此，它是《锅炉原理》课程理论联系实际的重要教学环节。它对加强学生的能力培养起着重要的作用。本设计说明书详细的记录了锅炉本体各受热面的结构特征和工作过程，内容包括锅炉受热面，锅炉炉膛的辐射传热及计算。对流受热面的传热及计算，锅炉受热面的布置原理和热力计算，受热面外部工作过程，锅炉蒸汽参数的变化特性与调节空气动力计算等。由于知识掌握程度有限以及三周的设计时间对于我们难免有些仓促，此次设计一定存在一些错误和遗漏。3220t/h高压煤粉锅炉热力计算第1章设计任务书1.1设计题目220t/h高压煤粉锅炉1.2原始资料(1)、锅炉额定蒸发量；D1=220t/h(2)、过热蒸汽压力：P1=9.9MP(3)、过热蒸汽温度；t1=540℃(4)、给水温度；tgs=215℃(5)、给水压力；pgs=11.3Mpa(6)、排污率；Ppw=1.5%(7)、周围环境温度；tlk=20℃(8)含湿量d=10g/kg(9)、燃料特性①燃料名称：龙凤洗中煤②煤的收到基成分（%）：Car=42.9；Oar=7.5；Sar=0.5；Har=3.4；Nar=0.9；Mar=15；Aar=29.8③煤的干燥无灰基挥发份；Vdaf=47.0%④煤的低位发热量；Qar,netw=16760kJ/kg⑤灰熔点：DT=1380℃、ST=1400℃、FT1400℃(13)制粉系统中间储仓式，乏气送粉，筒式钢球磨煤机(14)汽包工作压力10.3Mpa（表压）第2章煤的元素分析数据校核和煤种判别2.1煤的元素各成分之和为100%的校核Car+Oar+Sar+Har+Nar+Mar+Aar=42.9+7.5+0.5+3.4+0.9+15+29.8=100%2.2元素分析数据校核（1）干燥无灰基元素成分的计算干燥无灰基元素成分与收到基元素成分之间的转换因子为4Kdaf=100/（100—Mar—Aar）=100/（100-15-29.8）=1.816则干燥无灰基元素成分应为Cdaf=Kdaf×Car=77.6Hr=Kdaf×Hat=6.2Odafr=Kdaf×Oar=13.6Ndaf=Kdaf×Nar=1.7Sdaf=Kdaf×Sar=0.9（2）干燥基灰分的计算Ad=100Aa/（100-Mar）r=15%（3）干燥无灰基低位发热量的计算Qdaf,net=(Qar,net+25×Mar)ararAM100100（16760+375）100/（100-15-29.8）=31042（kJ/kg）（4）干燥无灰基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算Qdaf.net=339Cdaf+1030Hdaf-109(Odaf-Sdaf)=31308(kJ/kg)Qdaf.net-Qdaf'.net=31308-31042=266(kJ/kg)因为266KJ/kg＜800KJ/kg，(A25%)所以元素分析是正确的。2.3煤种判别；（1）煤种判别由燃料特性得知Vdaf=47.0%＞20%，而且Qar.net=16760J/kg18840kJ/kg，所以属于劣质烟煤。（2）折算成分的计算Aar,zs=netQarAar,4187(%)=7.44%Mar,zs=netQarWar,4178(%)=3.74%Sar,zs=netQarSar,4178(%)=0.12%此煤属于高灰的煤。第3章锅炉整体布置的确定3.1炉整体的外型——选Π型布置选择Π形布置的理由如下：(1)锅炉排烟口在下方送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅炉结构和厂房较低，5烟囱也建在地面上；(2)对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力；(3)各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热；(4)机炉之间的连接不长。3.2受热面的布置在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要受蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。本锅炉为超高压参数，汽化吸热较少，加热吸热和过热吸热较多。为使炉膛出口烟温降到要求的值，保护水平烟道的对流受热面，除在水平烟道内布置高、低温对流过热器外，炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。前后隔墙省煤器采用膜式水冷壁结构。设置省煤器时，根据锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式的，采用单级空气预热器。在省煤器的烟道转弯处，设置落灰斗，由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺落灰斗下降，有利于防止回转式空气预热器的堵灰，减轻除尘设备的负担。3.3汽水系统按超高压大容量锅炉热力系统的设计要求，该锅炉的汽水系统的流程设计如下：（1）过热蒸汽系统的流程汽包——顶棚过热器进口联箱——炉顶及尾部包覆过热器管束——尾部包覆过热器后集箱——尾部左右侧包覆过热器上集箱——一尾部左右侧包覆过热器管束（下降）——尾部左右侧包覆过热器下前集箱——水平烟道左右侧包覆过热器管束（上升）——水平烟道左右侧包覆过热器上集箱——低温过热器——一级减温——屛式过热器——二级减温——高温对流过热器——对流过热器管束——对流过热器出口集箱——集汽集箱——汽轮机。（2）水系统的流程给水——省煤器进口联箱——省煤器管束——省煤器出口集箱——前、后隔墙省煤器进口集箱及管束——后墙引出管——汽包——下降管——水冷壁下联箱——水冷壁——上联箱——汽包。第4章燃烧产物和锅炉热平衡计算4.1燃烧产物计算燃烧产物计算公式略，只给出如下计算结果。(1)理论烟气量及理论烟气容积理论烟气量V0=ararararOHSC0333.0265.0)375.0(089.04.476Nm3/kg；6理论氮气容积V0N2=079.01008.0VNar=3.543Nm3/kg；三原子气体RO2的容积VRO2=07.0100866.1VCar=0.804Nm3/kg；理论水蒸气容积V0H2O=00161.010024.11001.11VMHarar=0.635Nm3/kg；理论烟气容积V0y=VRO2+V0N2+V0H2O=4.982Nm3/kg(2)空气平衡表及烟气特性表根据该锅炉的燃料属优质燃料，可选取炉膛出口过量空气系数=1.15，选取各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，如表4•1。根据上述计算出的数据，又选取炉渣份额后计算得飞灰份额=0.9，计算表4•2列出各项，此表为烟气特性表。表4•1空气平衡表(3)烟气焓温表计算表4•2列出的各项，此表为烟气焓温表。炉膛后屏过热器（l,hp）高温对流过热器(dlgr)低温对流过热器(dzr.ps)主省煤器(sm)空气预热器（ky）进口α′1.201.231.261.28漏风⊿α⊿al=0.05⊿αhp=00.030.030.020.03出口α″1.201.231.261.281.31受热面名称过量空气系数7焓温表温度理论烟焓理论空气焓炉膛出口α＂=1.17高过出口α＂=1.20低过出口α＂=1.23省煤器出口α＂=1.25空预出口α＂=1.28℃IºyIºkIyIyIyIyIy10069359189720014031191178118173002132180427072761400288524263612366037335003656306244844576463747296004449371553405451556356375749700526443786318644965806668679980060945053731174627614771590069395738830584778649100077986423935395459738110086697139103991200955178461145813001044785671400113479292136291500122551002214735160013174107561700140961149018001502512228190015955129762000168921372384.2热平衡及燃料消耗量计算锅炉热平衡及燃料消耗量计算，如表4•4所示。空气预热器1.281.311.2951.32000.6566.32300.12720.10370.23098.27210.0324省煤器1.261.281.271.20850.6546.20950.12950.10530.23488.12600.0330低温过热器1.231.261.2451.09660.6536.09660.13190.10710.2397.97980.0336高温过热器1.201.231.2150.96230.6505.95930.13490.10910.24407.80450.0344炉膛1.201.200.89520.6495.89120.13650.11020.24677.71680.0348单位Nm3/kgNm3/kgNm3/kgKg/kgKg/kg符号α′α″αpj⊿VVH2OVyrRO2rH2ORnGyμh项目名称烟道进口过量空气系数烟道出口过量空气系数烟道平均过量空气系数过剩空气量水蒸气容积烟气容积RO2气体占烟气的份额水蒸气占烟气的份额三原子气体和水蒸气占烟气的份额烟气质量飞灰无因次浓度9表4•4锅炉热平衡及燃料消耗量计算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QrkJ/kg167602排烟温度θpy0C假定1303排烟焓HpyKJ/kg查焓温表1—31304.64冷空气温度tlkoC给定205理论冷空气焓HlkkJ/kg查焓温表1—3118.66机械不完全燃烧热损失Q4%取用27化学不完全燃烧热损失Q3%取用08排烟热损失Q2%6.69散热损失Q5%查图1—150.4510灰渣物理热损失Q6%AyQydw/419所以忽略011保热系数φ%1-q5/1000.995512锅炉总热损失Σq%q2+q3+q4+q5+q69.0513锅炉热效率ηgl%100-∑q90.9514过热蒸汽焓H″grKJ/kg查蒸汽特性表347415给水焓hgsKJ/kg查水特性表92416过热蒸汽流量DgrKJ/kg已知22000017锅炉有效利用热QglKJ/hDgr(h″gr-hgs)+Dzr(h″zr-h′zr)5.781x10818实际燃料消耗量BKg/hQgl/(ηglQr)3.67925×10419计算燃料消耗量BjKg/hB(1-q4/100)3.7166×104第5章炉膛设计和热力计算5.1炉膛结