50兆瓦机组锅炉省煤器设计说明书----王瑞雪

郑州大学课程设计说明书题目：50MW锅炉省煤器器设计指导教师：王培萍学生姓名：王瑞雪学号：20080390220专业：热能与动力工程院（系）：化工与能源学院完成时间：2011年10月21日2011年9月22日2目录1.课程设计任务书..........................................................................42.省煤器设计的意义、所设计设备在电厂中的作用、位置......43.省煤器设计参数..........................................................................44.省煤器设计计算..........................................................................44.1燃煤选择和烟气计算分析..................................................44.2烟气出口温度计算..............................................................54.3对数平均温差计算..............................................................64.4管子参数设计计算..............................................................75.省煤器基本参数汇总..................................................................93课程设计任务书院系化工与能源学院专业热能与动力工程姓名王瑞雪学号20080390220设计题目50MW省煤器设计对应课程设计背景省煤器安装在锅炉的尾部烟道，吸收烟道中低温烟气的热量，对于低参数锅炉可降低排烟温度，提高锅炉热效率，节省燃料。同时，省煤器的采用提高了进入锅筒的水温，减少了锅筒壁与给水之间的温度差，从而使锅筒热应力降低，可提高锅炉的寿命。设计参数设计参数：蒸汽流量220t/h，给水温度205℃，省煤器出口水温220℃。炉膛尾部宽度2.0m，管子规格51×3.5mm,管内水速1m/s。烟气进口温度400℃，烟速8m/s。设计计算内容1、确定物性数据；2、计算烟气出口温度；3、估算传热面积；4、确定换热管规格及排列方式；5、省煤器校核。设计要求1、计算部分要求列出所有计算公式，凡出现公式处均必须代入相应数据；2、总装备图及零部件必须严格按照工程图的绘制方法进行绘制；3、课程设计说明书应包括设计条件、设计思路、计算过程、结构设计方法等详细内容。书写格式要求1、封面：题目、姓名、时间、指导教师姓名；2、正文：设计条件、设计思路、计算过程及结果、结构设计方法等详细内容；3、参考文献。参考文献[1]林宗虎，汪军．强化传热技术．北京：化学工业出版社，2007[2]樊泉桂，阎维平，锅炉原理.北京：中国电力出版社，2008[3]杨世铭，陶文铨，传热学.北京：高等教育出版社。2006.8备注通过课程设计培养大家对锅炉和传热学的基本原理的实际应用，重点锻炼计算机绘图能力，以及将设计过程用文字的表达能力等。450兆瓦机组锅炉省煤器设计说明书一、省煤器设计的意义、所设计设备在电厂中的作用、位置省煤器安装在锅炉的尾部烟道，吸收烟道中低温烟气的热量，对于低参数锅炉可降低排烟温度，提高锅炉热效率，节省燃料。同时，省煤器的采用提高了进入锅筒的水温，减少了锅筒壁与给水之间的温度差，从而使锅筒热应力降低，可提高锅炉的寿命。二、设计参数设计参数：蒸汽流量220t/h，给水温度205℃，省煤器出口水温220℃。炉膛尾部宽度2.0m，管子规格51×3.5mm,管内水速1m/s。烟气进口温度400℃，烟速8m/s。三、计算过程查得50MW锅炉蒸汽压力为9.9MPa水的定性温度为：CCt5.2122205220以10.89MPa为定性压力查得：水的相关参数：CkgkJCp/50781.43/85.856mkgsPa247.128)m/(66351.0CW871296.0Prs/m1014967.026-管子材料选用20G，差的其导热系数为）（CWm/481、锅炉燃料选用平顶山烟煤:元素成分如下（%）MarAarCarHarOarNarSar发热量7.025.658.23.74.10.90.5226251kg收到基中含碳kgrC100a，完全燃烧需氧3866.1100armC生成3866.1100armC2CO1kg收到基中含氢kgH100ar，完全燃烧需氧310056.5mHar生成OHmH23100ar1.1151kg收到基中含硫kgSar100，完全燃烧需氧3100mSar生成221007.0SOmSar1kg收到基中含氧kgOar100，在标准状态下它的容积为1007.0100324.22OarOar综上所述，所需理论空气量为：)1007.01007.010056.5100ar866.1(21.010OarSarHarCV）（0287.0-0035.020572.0086012.121.013m031.6生成理论烟气量为：OHOHNSOCOVVVVVVy22222000100184.221001.1179.0100284.221007.0100ar866.10MarHarVNarSarC0861.04107.076449.40072.00035.0086012.1kg/m358.63取修正系数2.101.0dk则实际烟气量：kgmVdVVVky/584.7)1(61.1)1(3000y设该50MW机组的发电效率为35%则烟气流量为：smVqyV/89.47584.722625%35105033单位发热量总发电量2、由式水水水烟tqppmgyvgyCtqC带入已知参数得:WtqCgyvgypk16.132.4烟······················(1)(1)式中只有Vq在第一部分算出，其余三项都与出口烟温有关其中10010010022p22ROCROCCNpCOpgy37.141001007.0100866.1100222yySOCOVSarCarVVVRO··所以有22pp8563.01437.0NCOpgyCCC·············(2)同理有228563.01437.0NCO····················(3)61假设平均烟温为350°C查得：2pCOC=1.088kJ/kg·K2CO=0.8411kg/3m2NpC=1.0802kJ/kg·K2N=0.535kg/3m分别代入（2）（3）可得：gyCp=1.0814kJ/kg·Kgy=0.579kg/3m再将其代入（1）式可得：烟t=137.8°C此时平均烟温=C1.3312t-4002烟与假设不相符，不合理。2假设平均烟温为340°C查得：2pCOC=1.0834kJ/kg·K2CO=0.8548kg/3m2NpC=1.078kJ/kg·K2N=0.5438kg/3m分别代入（2）（3）可得：gyCp=1.0788kJ/kg·Kgy=0.59kg/3m再将其代入（1）式可得：烟t=135.56°C此时平均烟温=2t-4002烟332.22°C与假设不相符，不合理。3假设平均烟温为330°C查得：2pCOC=1.078kJ/kg·K2CO=0.869kg/3m2NpC=1.0758kJ/kg·K2N=0.5528kg/3m分别代入（2）（3）可得：gyCp=1.076kJ/kg·Kgy=0.598kg/3m再将其代入（1）式可得：烟t=134.1°C此时平均烟温=2t-4002烟332.9°C与假设基本相符，合理。综上所述，取平均烟温330°C，即烟气出口温度为260°C。3、由于烟气和给水呈逆流布置，所以Ctttt43.10555/180ln55180/lntminmaxminmaxm总传热方程：mtkAQ······························（4）7其中Q和mt已知。4、设k=40W/C2m代入（4）式可得A=979.832m1假设管内水速为1m/s时根水内359.3485.856105114.336004102004n6-232dvq多排10%可知应排39根管子m8.156105114.33983.9793-内dnAl又，管子间距为1.5倍管距所以最窄处的总烟气通道面积为：23-m204.2221025.3511-39）（）（此时烟气流速为：svv/m73.21204.289.47204.2q烟烟烟速过大，不合理，假设不正确2假设管内水速为0.5m/s时根水内708.6985.856105114.336005.04102204n6-32dnq多排10%可知应排77根管子m4.79105114.37783.9793-内dnAl8又，管子间距为1.5倍管距所以最窄处的总烟气通道面积为：23-m408.4221025.3511-77）（）（此时烟气流速为：sqvv/m68.10408.489.47408.4烟烟烟速过大，不合理，假设不正确3假设管内水速为0.336m/s时根水内1049.10385.856105114.33600336.041022046-23-2dvqnm60105114.310483.9793-内dnAl又，管子间距为1.5倍管距所以最窄处的总烟气通道面积为：2m974.52225.3511-104）（）（此时烟气流速为：smqv/02.8974.589.47974.5烟烟假设合理，可以继续计算56-10145.11014967.0051.0336.0Re水内水水dv则5.21464.010145.1023.0PrRe023.04.08.054.08.0）（水水水Nu水侧对流传热系数：KmWdNuh2/645.2790051.066351.05.214内水水水查得在平均烟温330℃下：sv/m10018.525-烟647.0Pr烟KmW/101.52-烟则83.926910018.5058.002.8Re5-烟外烟烟dv查得烟气横掠顺排管束的公式：36.063.0PrRe27.0Nu25.0PrPr）（w忽略修正系数25.0PrPr）（w则有9876.72647.083.926927.0PrRe27.036.063.036.063.0烟Nu烟侧对流传热系数：KmWdNuh22-/08.64058.0101.5876.72外烟烟烟查得水侧和烟侧的污垢热阻分别为:WKmRWKmR/1076.1/1076.1242231综上所诉：21111RRhhK钢烟水WKm/018.02即KmWK2/55018.01比所设的传热系数KmW2/40大了30%，基本符合要求。四、设计结果设计结果：管长60米，管子数104根，四根一屏共35屏，1.5倍管间距管子规格51×3.5mm，管子采用20G，具体图形见所附CAD图。五、参考文献[1]林宗虎，汪军．强化传热技术．北京：化学工业出版社，2007[2]樊泉桂，阎维平，锅炉原理.北京：