锅炉原理 课程设计

锅炉原理课程设计姓名：文武学号：xxxxxxxx时间：第二学期第十八周地点：教学楼指导老师：娜姐热能与动力工程系锅炉原理课程设计-2-目录第一节设计任务书……………………….……………………….………………………………………………………3第二节煤的元素分析数据校核和煤种判别……………………………………………………………………3第三节锅炉整体布置的确定…………………………………………………………………………………………5第四节燃烧产物和锅炉热平衡计算………………………………………………………………………………7第五节炉膛设计和热力计算………………………………………………………………………………………13第六节后屏过热器热力计算………………………………………………………………………………………23第七节对流过热器设计和热力计算……………………………………………………………………………27第八节高温再热器设计和热力计算……………………………………………………………………………33第九节第一、二、三转向室及低温再热器引出管的热力计算………………………………………………………………………………38第十节低温再热器热力计算………………………………………………………………………………………46第十一节旁路省煤器热力计算………………………………………………………………………………………49第十二节减温水量校核…………………………………………………………………………………………53第十三节主省煤器设计和热力计算…………………………………………………………………………………53第十四节空气预热器热力计算………………………………………………………………………………………57第十五节热力计算数据的修正和计算结果汇总……………………………………………………………61第十六节锅炉设计说明书……………………………………………………………………………………………64锅炉原理课程设计-3-第一节设计任务书一、设计题目400t/h再热煤粉锅炉二、原始材料1。锅炉蒸发量D140t/h2。再热蒸汽流量D2350t/h3。给水温度tgs235℃4。给水压力pgs15.6MPa(表压)5。过热蒸汽温度t1540℃6。过热蒸汽压力p113.7MPa(表压)7。再热蒸汽进入锅炉机组时温度t2330℃8。再热蒸汽离开锅炉机组时温度t2540℃9。再热蒸汽进入锅炉机组时压力p22.5MPa(表压)10。再热蒸汽离开锅炉机组时压力p22.3MPa表压)11。周围环境温度tlk20℃12。燃料特性(1)燃料名称：阜新烟煤(2)煤的应用基成分（%）：yC=48.3;yO=8.6;yS=1;yH=3.3;yN=0.8;yW=15;yA=23(3)煤的可燃基挥发分Vr=41%(4)煤的低位发热量Qydw=18645kJ/kg(5)灰融点:t1、t2、t31500℃13。制粉系统中间贮仓式，闭式热风送粉，筒式钢球磨煤机14。汽包工作压力15.2MPa(表压)提示数据:排烟温度假定值θpy=135℃;热空气温度假定值trk=320℃第二节煤的元素分析数据校核和煤种判别一、煤的元素各成分之和为100%的校核yC+yO+yS+yH+yN+yW+yA=48.3+8.6+1+3.3+0.8+15+23=100%锅炉原理课程设计-4-二、元素分析数据校核(一)可燃基元素成分的计算可燃基元素成分与应用基元素成分之间的换算因子为Kr=yyAM100100=613.12315100100则可燃基元素成分应为(%)yrrCKC1.613×48.3=77.9yrrHKH1.613×3.3=5.3yrrOKO1.613×8.6=13.9yrrNKN1.613×0.8=1.3yrrSKS1.613×1=1.6(二)干燥基灰分的计算yygAWA10010006.272315100100(三)可燃基低位发热量(试验值)的计算yyyydwrdwAWWQQ100100)25(KgKJ/26.306792315100100)152518645((四)可燃基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算)(1091030339'rrrrrdwSOHCQKgKJ/4.30526)6.19.13(1093.510309.77339rdwrdwQQ'KgKJKgKJ/800/86.15226.306794.30526因为%)25(/800/86.152AgKgKJKgKJ所以元素成分是正确的三、煤种判别(一)煤种判别由燃料特性得知Vr=41%20%,但是rdwQ=18645KJ/Kg18840KJ/Kg，所以属于:劣质烟煤。(二)折算成分的计算,%16.523186454182zsAar,,%364.315186454182zsMar,锅炉原理课程设计-5-,%224.00.1186454182zsSar,因此Aar,zs=5.16，%4，%，属于高灰分煤。第三节锅炉整体布置的确定一、锅炉整体的外型—选n形布置选择n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，烟囱也可以建筑在地面上；(2}在对流竖井中，烟气下行流动，便于清灰，具有自身除灰的能力;(3)各受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热;(4)机炉之间连接管道不长。二、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，汽化吸热较小，加热吸热和过热吸热相应较大。为使炉膛出口烟温降低到要求的数值，保护水平烟道内的对流受热面，除在水平烟道内布置对流过热器外，还在炉内布置全辐射式的前屏过热器，炉膛出口布置半辐射式的后屏过热器。为使前屏、后屏过热器中的传热温差不致过大，在炉顶及水平烟道的两侧墙，竖井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器。为了减小热偏差，节省金属用量，采用二级再热方式，其中高温再热器置于对流过热器后的烟温较高区域，低温再热器设置在尾部竖井烟道中。但是，为了再热汽温的调节，使负荷在100%~75%之间变化时，再热器出口汽温保持不变，在低温再热器旁边(竖井烟道的前部)设置旁路省煤器，前后隔墙省煤器采用膜式水冷壁结构。在低温再热器及旁路省煤器的下面设置主省煤器。根据锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式的。热风温度要求较高（trk=320°），理应采用二级布置空气预热器，但在主省煤器后已布置不下二级空气预热器，加之回转式空气预热器结构紧凑、材料省、维修也方便，因此采用单级的回转式空气预热器，并移至炉外布置。在主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。锅炉整体布置如图3-1所示三、锅炉汽水系统按超高压大容量锅炉热力系统设计的要求.该锅炉汽水系统的流程设计如下:(一)过热蒸汽系统的流程汽包→顶棚过热器进口集箱→炉顶及尾部包覆过热器管束→尾部包覆过热器后悬吊管过热器管束———————————→悬吊管过热器出口集箱集箱尾部左右侧包覆过热器下后集箱→尾部左右侧包覆过热器管束(上升)尾部左右侧包覆过热器上集箱→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锅炉原理课程设计-6-箱→前屏过热器一级喷水减温器后屏过热器二级喷水减温器对流过热器进口集箱→对流过热器管束→对流过热器出口集箱→集汽集箱→汽轮机(二)水系统的流程给水→主省煤器进口集箱→主省煤器管束→主省煤器出口集前隔墙省煤器进口集箱→前隔墙省煤器管束箱｛｝————————————————→锅炉原理课程设计-7-后隔墙省煤器进口集箱→后隔墙省煤器管束隔墙省煤器出口集箱→旁路省煤器进口集箱→旁路省煤器及斜烟道包覆管束→旁路省煤器左右侧墙水冷壁出口集箱→后墙引出管→汽包→下降管→下联箱｛｝上联箱→汽包。前后墙水冷壁(三)再热蒸汽系统的流程汽轮机事故喷水低温再热器进口集箱→低温再热器管束→低温再热器出口集箱微量喷水高温再热器进口集箱→高温再热器管束→高温再热器出口集箱→再热器集汽集箱→汽轮机。下面介绍该锅炉各受热面的结构设计和热力计算的详细内容。结构设计部分，属于同一类型的受热面，只选其中一个介绍。第四节燃烧产物和锅炉热平衡计算一、燃烧产物计算燃烧产物计算公式略，只给出如下计算结果。(一)理论空气量及理论烟气容积理论空气量4.9168Nm³/Kg理论氮气容积3.8907Nm³/Kg三原子气体RO2的容积0.9083Nm³/Kg理论水蒸汽容积0.3018Nm³/Kg理论烟气容积5.1008Nm³/Kg(二)空气平衡表及烟气特性表根据该锅炉的燃料属劣质烟煤，可按表2-7选取炉膛出口过量空气系数αl’’=1.2又按表2-9选取各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，如表3-1。根据上述计算出的数据，又按表2-10选取份炉渣份额后计算得飞灰份额αfh=0.9，计算表3-2列出的各项，此表为烟气特性表。(三)烟气焓温表计算表3-3列出的各项，此表为烟气焓温表。表3-1空气平衡表受热面名称过量空气系数炉膛、后屏过热器（hpl,）对流过热器（rdlg）高温再热器（gzr）低温再热器，旁路省煤器（psmdzr,）主省煤器（sm）空气预热器（ky）进口'a1.201.251.281.311.33漏风aΔal=0.05Δahp=00.050.030.030.020.2出口''a1.201.251.281.311.331.53锅炉原理课程设计-8-表3-2烟气特性表项目名称符号单位l,hpdlgrgzrdzr,psmsmky烟道进口过热量空气系数1.21.21.251.281.311.33烟道出口过热量空气系数1.21.251.281.311.331.53烟道平均过热量空气系数1.21.2251.2651.2951.321.43过剩空气量VN/kg0.98341.10631.30301.45051.57342.1142水蒸气容积N/kg0.31760.319630.32280.32520.32710.3358烟气总容积N/kg5.78245.90536.10206.24956.37246.9132RO2气体占烟气容积总份额0.15710.15380.14890.14540.142540.1314水蒸汽占烟气容积总份额0.05490.05410.05290.05200.05130.0486三原子气体和水蒸汽占烟气容积总份额0.21200.20790.20180.19740.19390.1800烟气质量kg/kg8.47568.63618.8939.08569.24629.9525飞灰无因次浓度kg/kg0.02440.0240.02330.02280.02240.0208锅炉原理课程设计-10-表3-3烟气焓温度表顺序烟气(或空气)温度(oc)理论烟气的焓(kJ/kg)理论空气的焓(kJ/kg)飞灰的焓Hfh(kJ/kg)烟气的焓Hy(kJ/kg)炉膛，后屏过热器=1.2对流过热器=1.25高温再热器=1.28低温再热器，旁路省煤器=1.31主省煤器=1.34空预器热段=1.44空预器冷段=1.54HyHyHyHyHyHyHy1100705.8705.81057984.882915.5410501124.3981220013381338717.85981.2979.8031769.61900.422031993.471061.81192330021732172.72786.982826.63024.7532231002.141016.1440029412940.73686.83766.783820.14086.571008.11029.610