生物质锅炉设计用表

《锅炉原理》课程设计示例说明1课程设计示例1.设计任务书2.原始资料锅炉型式：带有屏式过热器的汽包锅炉额定蒸发量：D＝220t/h过热器温度：t＝540℃过热器压力：pgr＝100kgf/cm2（表压）给水温度：tgs＝215℃热空气温度：trk＝400℃排烟温度：θ＝130℃冷空气温度：tlk＝30℃设计煤种：某无烟煤，成分如下，Cy=63%，Hy＝1.938%，Oy＝2.16%，Ny＝0.555%，Sy＝0.62%，Ay＝22.017%，Wy＝9.71%，Qyd＝22558kJ/kg制粉系统：本锅炉采用钢球磨煤机中间贮仓式热风送粉系统锅炉给定参数：给水温度：tgs＝215℃，锅炉负荷：D＝220t/h，过热蒸汽压力：pgr＝100kgf/cm2（表压），过热蒸汽温度：tgr＝540℃汽包工作压力：p=112kgf/cm2（绝对）3.改烧煤种的元素分析数据校核和煤种判别3.1改烧煤种数据Cy=66.70%，Hy＝3.20%，Oy＝2.10%，Ny＝1.25%，Sy＝2.47%，Ay=17.97%，Wy＝6.31%，Vr=9.41%，Qyd＝25191kJ/kgt1=1190℃，t2=1340℃，t3=1450℃，Kkm=1.63.2元素成分校核Cy＋Hy＋Oy＋Ny＋Sy＋Ay＋Wy＝66.7＋3.2＋2.1＋1.25＋2.47＋17.97＋6.31=100.00%，元素分析正确。23.3发热量计算应用基低位发热量Qydw′＝339Cy＋1030Hy-109（Oy-Sy-25Wy3.4煤种判别Vr=？10%，煤种为无烟煤Syzs＝4187Sy/QydwAyzs＝4187Ay/QydwWyzs＝4187Wy/Qydw4.锅炉结构特性（见结构计算书）5.锅炉汽水系统（见任务书）（附）6.燃烧产物和锅炉热平衡计算6.1理论空气量和理论烟气容积序号项目名称符号单位计算公式或数据来源结果1理论空气量V0Nm3/kg0.0889(Cy+0.375Sy)+0.265Hy-0.0333Oy=0.0889×(66.7＋0.375×2.47)+0.265×3.2-0.0333×2.12理论氮气容积VN20Nm3/kg0.79V0+0.8Ny/100=0.79×6.79+0.8×1.25/1003RO2气体容积VRO2Nm3/kg1.866(Cy+0.375Sy)/100=1.866×(66.7+0.375×2.47)/1004理论水蒸汽容积V0H2ONm3/kg11.1Hy/100+1.24Wy/100+0.0161V0=11.1×3.2/100+1.24×6.31/100+0.0161×6.796.2空气平衡表受热面名称炉膛、屏凝渣管高温过热器低温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α′Δαα″36.3烟气特性表名称符号单位受热面名称炉膛、屏凝渣管高温过热器低温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受热面进口过量空气系数α′/受热面出口过量空气系数α″/平均过量空气系数αpj/过量空气量ΔVNm3/kg水蒸气容积VH2ONm3/kgRO2容积VRO2Nm3/kg理论氮气容积V0N2Nm3/kg烟气总容积VyNm3/kgRO2份额rRO2/水蒸气份额rH2O/三原子气体份额rn/烟气质量Gykg/kg飞灰浓度μhkg/kgΔV＝（αpj-1）V0对炉膛α用α″VH2O＝V0H2O+0.0161(αpj-1)V0VRO2＝1.866(Cy+0.375Sy)/100V0N2＝0.79V0+0.8Ny/100Vy＝VH2O+VRO2+V0N2+ΔVrRO2=VRO2/VyrH2O=VH2O/Vyrn＝rRO2＋rH2OGy＝1-Ay/100+1.306αpjV0αfh＝0.95μh＝Ayαfh/(100Gy)46.4烟气焓温表温度/℃理论烟气焓I0y/kJ/kg理论空气焓I0k/kJ/kg飞灰焓Ifh/kJ/kg烟气焓炉膛、屏高温过热器低温过热器高温省煤器高温空预器低温省煤器低温空预器3010020030040050060070080090010001100120018001900200021002200I0y=VRO2(cθ)CO2+V0N2(cθ)N2+V0H2O(cθ)H2OI0k=V0(cθ)kIfh=αfhAy(cθ)k/100Iy=I0y+(α″-1)I0k+Ifh56.5热平衡计算序号项目名称符号单位计算公式或数据来源结果1燃料带入热量QrkJ/kgQydw/630=25191/603=39.99Wy=6.31,不计显热，无外部热源加热空气，取Qydw2排烟温度θpy℃假定3排烟焓IpykJ/kg由焓温表计算4冷空气温度tlk℃给定5理论冷空气焓IlkkJ/kg焓温表6机械不完全燃烧热损失q4%《锅炉原理-周》P1527化学不完全燃烧热损失q3%《锅炉原理-周》P1538排烟热损失q2%100×Q2/Qr=100(Ipy-Ilk)(1-q4/100)/Qr9散热损失q5%《锅炉原理-周》P153图8-310灰渣热物理损失q6%∵Ay=17.97Qydw/419=25191/419=60.12，∴不计11保热系数φ/1-q5/100=1-0.5/10012锅炉总损失Σq％q2+q3+q4+q5+q6=5.88+0+4+0.5+013锅炉效率η％1-Σq14过热蒸汽焓i″grkJ/kg蒸汽特性表，9.898MPa，540℃15给水焓igskJ/kg水特性表，11.564MPa，215℃16过热蒸汽流量Dkg/h给定参数17锅炉有效利用热QglkJ/hD(i″gr-igs)=220×103×(3475.1-924)18实际燃料消耗量Bkg/hQgl/(ηQr/100)=561.24×106/(89.62×25191/100)19计算燃料消耗量Bjkg/hB(1-q4/100)=24.86×103×(1-4/100)67.炉膛的热力计算序号项目名称符号单位计算公式或数据来源结果1热空气温度trk℃假定《锅炉原理-周》P224表12-22理论热空气焓I0rk焓温表3炉膛漏风系数Δαl/空气平衡表4制粉系统漏风系数Δαzf/《锅炉原理-周》P179表10-15冷空气温度tlk℃给定6理论冷空气焓I0lkkJ/kg焓温表7空预器出口过量空气系数β″gk/α″l-(Δαl+Δαzf)＝1.2-(0.05+0.06)《锅炉原理-周》P1818空气带入炉内的热量QkkJ/kgβ″gkI0rk+(Δαl+Δαzf)I0lk=1.09×3680+(0.05+0.06)×265《锅炉原理-周》P1699燃料带入炉内的热量QlkJ/kgQr(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qk=25191×(100-0+4+0)/(100-4)+4037.710理论燃烧温度θa℃由Ql查焓温表11炉膛出口烟温θ″l℃假定12炉膛出口烟焓I″lkJ/kg查焓温表713烟气平均热容VcpjkJ/kg·℃(Ql-I″l)/(θa-θ″l)=(29228.7-15246.3)/(2029.2-1130)14水蒸汽容积份额rH2O/烟气特性表15三原子气体容积份额rn/烟气特性表16三原子气体分压力pnMPaprn=0.098×0.21317辐射层有效厚度Sm结构计算书18三原子气体辐射减弱系数ky1/(mMPa)100037.01110168.72lnOHTSpr=1000140337.01144.5021.010066.0168.719灰粒子辐射减弱系数kh1/(mMPa)55900/322hldT=55900/32213140320焦炭粒子辐射减弱系数kJ1/(mMPa)经验公式21无因次量x1/取决于燃料种类，无烟煤等1，烟煤0.522无因次量x2/燃烧方式，室燃0.1，层燃炉0.0323飞灰浓度μhkg/kg烟气特性表24火焰辐射减弱系数k1/(mMPa)kyrn+khμh+kJx1x2=3.98×0.213+80.68×0.0149+10×1×0.1825火焰黑度a/《锅炉原理-周》P169（9－42）1-e-kpS=1-e-3.04×0.098×5.4426炉膛总(包敷)面积FLm2结构计算书27水冷壁热有效系数ψ/《锅炉原理-周》P173表9-3Cfh12%28卫燃带热有效系数ψw/《锅炉原理-周》P173表9-329炉顶管热有效系数ψld/给定30烟窗热有效系数ψch/给定31门孔热有效系数ψk/《锅炉原理-周》P17432燃烧器热有效系数ψr/《锅炉原理-周》P17433平均热有效系数ψpj/(ΣψiFi)/FL=(0.446×(736-68.25-32.34-70.06-1-6.82)+68.25×0.2+32.34×0.441+70.06×0.441+0+0)/73634炉膛黑度al/《锅炉原理-周》P174（9-96）a/(a+(1-a)ψpj)=0.803/(0.803+(1-0.803)×0.418)35系数MM/结构计算书36炉膛出口温度θ″lj℃1)273(2736.030apjjalpjlVcBFaM-273=13600/55.151087.23995.0)2732.2029(736418.0907.01067.5452.02732.20296.03311-27337误差Δθ″l℃θ″l-θ″lj=1130-1113.4938允许误差δ℃给定39炉膛出口烟焓I″l烟气焓温表40炉膛吸热量QflkJ/kgΦ(Ql-I″l)=0.995×(29228.7-15000.5)41炉内平均辐射热强度qfkW/m2BjQfl/(3600HfL)=23.87×103×14157.1/(3600×721.27)42炉顶辐射吸热分布系数ηld/《锅炉原理-周》P175图9-8，按炉顶相对高度大于1外推43炉顶辐射热强度qldηldqf=0.6×127.5444炉顶辐射受热面积Hldm2结构计算书45炉顶吸热量QldkJ/kgqldHld/Bj=3600×76.52×31.69/(23.87×103)46烟窗辐射吸热分布系数ηch/《锅炉原理-周》P175图9-8，按烟窗相对高度等于147系数ββ/附页P178图VI48烟窗辐射热强度qchkW/m2βηchqf=0.98×0.65×127.5449烟窗受热面积H′pqm2结构计算书50屏区吸收炉膛辐射热QchkJ/kgqchH′pq/Bj=3600×81.24×70.06/(23.87×103)51一级减温水量Djw1kg/h先假定52二级减温水量Djw2kg/h先假定1053炉顶过热器焓增ΔikJ/kgQldBj/(D-Djw1-Djw2)=365.72×23.87×103/(220000-200-200)54饱和蒸汽焓i″bhkJ/kg蒸汽特性表，汽包压力112×0.098=10.976MPa，317.9℃55炉顶出口蒸汽焓i″ldkJ/kgi″bh+Δi=2705.48+39.7556炉顶出口蒸汽温度t″ld℃由112×0.098=10.976MPa，(320℃)2720.4，(340℃)2837.0插入8.屏式过热器热力计算序号项目名称符号单位计算公式或数据来源结果1烟气进屏温度θ′P℃炉膛计算结果2烟气进屏焓I′PkJ/kg炉膛计算结果3烟气出屏温度θ″P℃假定4烟气出屏焓I″PkJ/kg烟气焓温表5烟气平均温度θpj℃(θ′P+θ″P)/2=(1113.4+965)/26烟气在屏区放热量QpqkJ/kgΦ(I′P-I″P)=0.995×(15000.5-12811.6)7水蒸汽容积份额rH2O/烟气特性表8三原子气体和水蒸气容积份额rn/烟气特性表119三原子气体分压力pnMPaprn=0.098×0.21310辐射层有效厚度Sm结构计算书11三原子气体辐射减弱系数ky1/(mMPa)