锅炉原理作业.docx

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锅炉原理作业

锅炉原理作业

作业

（一）

已知：

某台锅炉燃烧烟煤，煤的元素分析成分为：

Car=55.43%、Har=3.09%、Oar=4.13%、Nar=1.34%、Sar=0.34%、Aar=27.74%、Mar=7.93%、Vdaf=20.19%

低位发热量为Qar,net=21270kJ/kg，飞灰系数αfa=0.9。

按照烟气的流程锅炉的各受热面名称及漏风系数如下：

炉膛出口及屏式过热器α〃=1.2800~2200℃

高温对流过热器Δα=0.05500~1000℃

高温对流再热器Δα=0.03400~900℃

低温再热器Δα=0.03300~800℃

省煤器Δα=0.03200~600℃

空预器热段Δα=0.1100~400℃

空预器冷段Δα=0.1100~400℃

求：

1.理论空气量

2.三原子气体容积

3.理论水蒸汽容积

4.理论氮气容积

5.理论烟气容积

6.烟气特性表（按各级受热面的进、出口平均过量空气系数αav计算）

7.烟气焓温表（按各级受热面的出（进）口过量空气系数α”计算）

附1（烟气特性表示例）：

附2（烟气焓温表示例）

作业

（二）

已知某台煤粉锅炉，采用固态排渣方式。

额定蒸发量D=420t/h，再热蒸汽流量350t/h

过热蒸汽压力Psh=13.7Mpa，过热蒸汽温度tsh=540℃，

给水压力Pfw=15.6MPa，给水温度tfw=235℃，

再热蒸汽进入锅炉时压力/温度2.5MPa/330℃

再热蒸汽出锅炉时压力/温度2.3MPa/540℃

排污率pbl=3%，汽包压力Pdrum=14.8Mpa，

排烟温度θexg=135℃，冷空气温度tca=30℃

飞灰和灰渣含碳量均为Cfa=Csl=5%，q3=0.5%。

求：

锅炉热效率，燃料消耗量，计算燃料量，保热系数。

注：

压力均为表压，其它参数参考作业

（一）。

作业（三）

一台935t/h亚临界压力锅炉，燃用烟煤，制粉系统采用中速磨煤机，四角切圆燃烧，水冷壁和炉顶管采用膜式结构。

●结构参数：

炉膛壁面积F为2225m2（其中燃烧器和孔门占用面积为45m2、出口烟窗面积为260m2），炉膛有效容积Vf为3890m3，燃烧器的相对高度xB=0.29。

●运行参数：

Ø炉膛出口过量空气系数

=1.2，炉膛漏风

=0.05，制粉系统漏风

=0.06。

烟气压力p=0.1MPa。

Ø热空气温度为320℃，冷空气温度为30℃。

Ø化学未完全燃烧热损失q3=0，机械未完全燃烧热损失q4=1.5%，灰渣热物理损失q6=0，保热系数φ=0.997，计算燃料量Bcal=132t/h。

（其它参数参考作业

（一））

求：

炉膛出口烟温，炉内换热量

说明：

（1）采用苏联1973年炉膛传热计算方法（书p.175式9-66）

对应的火焰黑度计算式9-42中

各项内容根据书p.176的叙述计算，即：

（在上课的课件中已列出）

1）三原子气体吸收减弱系数

2）灰粒的吸收减弱系数

3）焦炭颗粒的吸收减弱系数

无烟煤和贫煤：

；

烟煤和褐煤：

。

（2）

该计算过程是一个假设计算校核的迭代过程。

迭代结束的精度要求：

炉膛出口烟温的假设值与计算值的偏差<100℃。

由于计算工作量比较大，所以作业只要求计算一个过程，不做反复迭代；

（3）建议开始计算时，炉膛出口烟温的假设值取为1200℃；

（4）注意炉膛出口烟温计算公式中燃料量的单位是kg/s；

（5）注意公式中温度单位：

℃?

K?

（6）β值参见教科书p.174，或用上课的课件中的β线算图查取。

（7）作业（三）计算参考顺序

项目

理论热空气焓

理论冷空气焓

空气带入热量

1kg燃料入炉膛热量

理论燃烧温度θth

炉膛出口烟温θf”（假设值）

炉膛出口烟焓If”

烟气平均热容

烟气的水蒸汽容积

烟气的三原子气体容积VRO2

烟气容积

烟气的水蒸汽容积份额

烟气的三原子气体容积份额

烟气的三原子气体总容积份额

炉膛辐射层厚度

三原子气体辐射减弱系数

灰粒辐射减弱系数

单位kg燃料产生的烟气质量

烟气中飞灰浓度

炉内介质辐射减弱系数

火焰黑度

水冷壁热有效系数

燃烧器和孔门的热有效系数

（＝0）

炉膛出口热有效系数

（包括辐射修正系数β的影响）

平均热有效系数（式9-59）

炉膛黑度

反映火焰中心的系数M

炉膛出口烟温

误差

计算的出口烟温对应的烟气焓If”

炉膛换热量

作业（四）

已知一台直流锅炉的高温过热器，顺列、顺流布置在锅炉的水平烟道。

●结构参数：

管径（外径×壁厚）￠38×6，横向节距s1=135mm，纵向节距s2=60mm，纵向排数z2>10，烟气的平均流通截面积Fg=99m2，蒸汽的流通截面积Fs=0.27m2，受热面积H=1120m2。

●运行参数：

Ø蒸汽流量D=935t/h，进口汽温t1=500℃，进口汽压p1=17.3MPa，出口汽压p2=17.1MPa；

Ø进口烟温θ1=980℃，进口过量空气系数

=1.2，漏风系数

=0.05，保热系数φ=0.997，计算燃料量Bcal=132t/h，烟气压力p=0.1MPa；

Ø飞灰份额αfa=0.9，冷风温度tca=30℃。

●与该过热器并行布置了附加受热面，其受热面积Hadd=130m2,附加受热面管内工质的平均温度tadd=380℃。

●锅炉的制粉系统采用中速磨煤机。

求：

该过热器的出口参数和传热量。

说明：

（1）

该计算过程是一个假设计算校核的迭代过程。

迭代结束的精度要求：

传热量与放热量的相对偏差<2%。

由于计算工作量比较大，所以作业要求只计算一个过程，不做反复迭代；

（2）建议开始计算时，出口烟温的假设值取为870℃；烟气对附加受热面的放热量Qadd的假设值取为135kJ/kg；

（3）注意不同公式中对温度单位的要求：

℃?

K?

；

（4）注意线算图中放热系数的单位与公式中需要的单位是否统一？

（5）计算管内换热系数时，用管子内径；计算管外换热系数时，用管子外径；

（6）烟气的放热量×保热系数＝过热器吸热量＋附加受热面吸热量；

（7）计算辐射换热系数时，用到的烟气量Vg、Gg要按进出口平均过量空气系数0.5*（1.2+1.25）=1.225计算；

（8）烟气侧对流放热系数αc，属于纯传热学内容且计算繁琐，所以不必计算，直接用给定值αc=0.0751kW/（m2℃）；

（9）烟气辐射减弱系数ka、烟气黑度ε1的计算方法：

参照作业三，但是注意：

计算式中的烟温要用进出口平均烟温。

（10）作业（四）计算参考顺序

项目

进口烟焓I’

理论冷空气焓

出口烟温θ”（假设值）

出口烟焓I”

烟气放热量

附加受热面吸热量Qadd（假设值）

过热器工质吸热量

进口蒸汽焓i’

出口蒸汽焓i”

出口蒸汽温度t”

烟气平均温度θav

蒸汽平均温度tav

蒸汽平均比容vav

蒸汽平均流速w

蒸汽侧放热系数α2（查图10-9）

烟气的水蒸汽容积

VH2O

烟气的三原子气体容积VRO2

烟气容积Vg

烟气的水蒸汽容积份额rH2O

烟气的三原子气体容积份额rRO2

烟气的三原子气体总容积份额r

烟气平均流速wg

横向相对节距

纵向相对节距

烟气侧对流放热系数

用给定值：

αc=0.0751kW/（m2℃）

烟气辐射层厚度S

三原子气体辐射减弱系数kg

（计算方法：

与作业三相同）

灰粒辐射减弱系数kash

（计算方法：

与作业三相同）

单位kg燃料产生的烟气质量Gg

烟气中飞灰浓度μash

烟气辐射减弱系数ka

（计算方法：

与作业三相同，但不含焦炭）

烟气黑度ε1

灰污壁温t2

烟气辐射放热系数αr

烟气侧放热系数α1

热有效系数ψ

传热系数K

传热温差

过热器传热量

附加受热面传热量

过热器热量误差δQc

附加受热面热量误差δQadd