锅炉原理课程设计毕业论文.docx
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锅炉原理课程设计毕业论文
课程
设计
姓名：
学号：
xxxxxxxx时间：
地点：
教学楼指导老师：
热能与动力工程系
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5第五节炉膛设计和热力计算55555555555555555555555555135第六节后屏过热器热力计算55555555555555555555555555235第七节对流过热器设计和热力计算55555555555555555555555275第八节高温再热器设计和热力计算55555555555555555555555335第九节第一、二、三转向室及低温再热器
引出管的热力计算555555555555555555555553585第十节低温再热器热力计算55555555555555555555555555465第十一节旁路省煤器热力计算55555555555555555555555555495第十二节减温水量校核555555555555555555555555555535第十三节主省煤器设计和热力计算555555555555555555555555553第十四节空气预热器热力计算55555555555555555555555555575第十五节热力计算数据的修正和计算结果汇总555555555555555555651第十六节锅炉设计说明书5555555555555555555555555556545
第一节设计任务书
设计题目400t/h再热煤粉锅炉
原始材料
1。
锅炉蒸发量D140t/h
2。
再热蒸汽流量D2350t/h
3。
给水温度tgs235C
4。
给水压力pgs15.6MPa（表压）
5。
过热蒸汽温度t1540C
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
F
t2
330C
&再热蒸汽离开锅炉机组时温度
rr
t2
540C
9。
再热蒸汽进入锅炉机组时压力
F
P2
2.5MPa（表压）
10。
再热蒸汽离开锅炉机组时压力
rr
P2
2.3MPa表压）
11。
周围环境温度tlk20C
12。
燃料特性
（1）燃料名称：
阜新烟煤
（2）煤的应用基成分（%）:
Cy=48.3:
Oy=8.6;Sy=1;Hy=3.3
Ny=0.8:
Wy=15:
Ay=23
（3）煤的可燃基挥发分Vr=.4J%
（4）煤的低位发热量Qdw=18645kJ/kg
（5）灰融点：
t1、t2、t3>1500C
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0py=135C;热空气温度假定值trk=320C
第二节煤的元素分析数据校核和煤种判别
、煤的元素各成分之和为100%的校核
Cy+Oy+Sy+Hy+NyWy+Ay=48.3+8.6+1+3.3+0.8+15+23=100%
+
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
则可燃基元素成分应为（％）
ry
C二KrC1.613冻8.3=77.9
Hr=KrHy=1.613&3=5.3
ry
OKrO1.613&6=13.9
ry
N=KrN1.6130.8=1.3
ry
S=KrSy=1.6131=1.6
（二）干燥基灰分的计算
（三）可燃基低位发热量（试验值）的计算
（四）可燃基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算
Qdw=339C「1030Hr-109（0「-S「）=33977.910305.3-109（13.9-1.6）=30526.4KJ/Kg
q；_q；w=30526.4-30679.26=-152.86KJ/Kg:
:
800KJ/Kg
因为-152.86KJ/Kg<800KJ/Kg（Ag-25%）
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Qdw=18645KJ/Kg<18840KJ/Kg，所以属于:
劣质烟煤。
（二）折算成分的计算
4182
Aar,zs23=5.16,%
18645
4182
Mar,zs15=3.364%
18645
4182
Sar,zs1.0=0.224,%
18645
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、锅炉整体的外型一选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t顶棚过热器进口集箱t炉顶及尾部包覆过热器管束t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.
（上升）
尾部左右侧包覆过热器下后集箱t尾部左右侧包覆过热器管束
尾部左右侧包覆过热器上集箱T尾部左右侧包覆过热器管束（下降）T尾部左右侧包覆过热器下前集箱T水
平烟道左右侧包覆过热器管束（上升）T水平烟道左右侧包覆过热器上集箱T前屏过热器一一级喷水减温器t后屏过热器一二级喷水减温器T对流过热器进口集箱T对流过热器管束T对
流过热器出口集箱T集汽集箱T汽轮机
31h再然畢炉如St
丿一何包丄水祎T一第莠疋鸣帮；L一后并时火殊；5-ft*丘由*鹑■诅笑耳「帀一沪HC看傀■计無齐I
7—承Fifl道左右■強僮iSZirtiE—冉iH时询盗恥丽：
T—慎诅內蚪冲匸M—育it再Hi爲；1】一上听理莘；it—fijfi确＜S沖虧KvIS—*»*ffWWiM—单中卜障耳H—fltitflIK--空*t薄州祥・rz—u
（二）水系统的流程
给水T主省煤器进口集箱T主省煤器管束T主省煤器出口集
前隔墙省煤器进口集箱T前隔墙省煤器管束
箱｛
后隔墙省煤器进口集箱T后隔墙省煤器管束
隔墙省煤器出口集箱T旁路省煤器进口集箱T旁路省煤器及斜烟道包覆管束T旁路省煤器
左右侧墙水冷壁
出口集箱T后墙引出管T汽包T下降管T下联箱｛
｝上联箱T汽包。
前后墙水冷壁
（3）
再热蒸汽系统的流程
热器进口集箱T高温再热器管束T高温再热器出口集箱T再热器集汽集箱T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a1'=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a巾=0.9，计算
表3-2列出的各项，此表为烟气特性表。
（3）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'
炉膛、后屏过热器
（l,hp）
对流过热器
（dlgr）
高温再热器
（gzr）
低温再热器，旁路省煤器
（dzr,psm）
主省煤器
（sm）
空气预热器
（ky）
进口a'
1.20
1.25
1.28
1.31
1.33
漏风Aa
△al=0.05
0.05
0.03
0.03
0.02
0.2
△ahp=O
出口a''
1.20
1.25
1.28
1.31
1.33
1.53
项目名称
符号
单位
l,hp
dlgr
gzr
dzr,psm
sm
ky
烟道进口过热量空气系数
a
1.2
1.2
1.25
1.28
1.31
1.33
烟道岀口过热量空气系数
S3a
1.2
1.25
1.28
1.31
1.33
1.53
烟道平均过热量空气系数
Si
1.2
1.225
1.265
1.295
1.32
1.43
过剩空气量
V
M?
/kg
0.9834
1.1063
1.3030
1.4505
1.5734
2.1142
水蒸气容积
vH=0
惭/kg
0.3176
0.31963
0.3228
0.3252
0.3271
0.3358
烟气总容积
惭/kg
5.7824
5.9053
6.1020
6.2495
6.3724
6.9132
RO2气体占烟气容积总份额
0.1571
0.1538
0.1489
0.1454
0.14254
0.1314
水蒸汽占烟气容积总份额
0.0549
0.0541
0.0529
0.0520
0.0513
0.0486
三原子气体和水蒸汽占烟气容积总份额
0.2120
0.2079
0.2018
0.1974
0.1939
0.1800
烟气质量
毎
kg/kg
8.4756
8.6361
8.893
9.0856
9.2462
9.9525
飞灰无因次浓度
Mb
kg/kg
0.0244
0.024
0.0233
0.0228
0.0224
0.0208
顺
序
烟
气
（或
理论烟气
的焓
理论空气
的焓
飞灰的焓
烟气的焓Hy（kJ/kg）
炉膛，
热
后屏过
器
对流过热器
高温再热器
低温再热器，旁路
省煤器
主省煤器
空预器热段
空预器冷段
空
气）
温度
（°C）
呼（kJ/kg
Hj（kJ/kg
Hfh（kJ/kg
）
亦pg
a心=「28
*d：
r.p5tn=1.31
心九34
n
=1.44
aW
=1.54
）
）
AHy
\
984.88
915.5
105
1
705.8
705.8
2
4
0
100
\
981
\
1769.
1900.4
1124.
203
2
1338
1338
\
6
1057
2
3
1
200
\
119
2
3
2173
2172.7
\
2786.9
8
979.80
3
2826.
6
993.4
7
3024.7
5
1061.
8
322
3
300
\
\
3686.
3766.7
1002.1
3820.
1016.
4086.5
4
2941
2940.7
\
8
981.2
8
4
1
1
7
400
\
\
3363.
717.8
1008.
4768.9
4836.
5
3726
3726.4
\
1
5
4668
1
2
1029.6
2
1044
500
\
\
5349.
4080.
727.6
5676.
1033.
5798.5
1055.4
5880.
6
4533
4533.4
\
6
9
9
1
6
2
7
1
600
\
101
9
7
5363
5363.3
\
6325
4808.
6
742.4
4
6709.
7
1052.
5
6853.9
9
700
\
101
二、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3-4所示。
表3-4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
Qr
kJ/kg
18645
2
排烟温度
Epy
°C
135
3
排烟焓
Hpy
kJ/kg
1463.864
4
冷空气温度
tlk
°C
20
5
理论冷空气焓
监
kJ/kg
130
6
机械不完全燃烧损失
q4
%
2
7
化学不完全燃烧损失
q3
%
0
8
排烟损失
q2
%
6.64877833
9
散热损失
q5
%
0.4
10
灰渣物理热损失
q6
%
0
11
保热系数
%
0.996
12
锅炉总热损失
龙q
%
9.04877833
13
锅炉热效率
%
%
90.9512217
14
过热蒸汽焓
kJ/kg
3434.453
15
给水焓
hgs
kJ/kg
1016.524
16
过热蒸汽流量
Dgr
kg/h
420000
17
再热蒸汽岀口焓
丄
kJ/kg
3551.4
18
再热蒸汽进口焓
hSr
kJ/kg
3078.3
19
再热蒸汽流量
Dzr
kg/h
350000
20
再热蒸汽焓增量
hzr
kJ/kg
473.1
21
锅炉有效利用热
Qgl
kg/h
1.1811E+09
22
实际燃烧消耗量
B
kg/h
69650.033
23
计算燃烧消耗量
Bj
kg/h
68257.0323
第五节炉膛设计和热力计算
一、炉膛结构设计（带前屏过热器）炉膛结构设计（带前屏过热器）列表于3-5
表3-5炉膛结构设计
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
（一）炉膛尺寸的确定
1
炉膛容积热强度
Mv
w/斥
150000
2
炉膛容积
也
BL"
2404.58
3
炉膛截面热强度
qp
血
4000000
4
炉膛截面积
Ai
BL"
90.1717
5
炉膛截面宽深比
a/b
1.0213
6
炉膛宽度
a
m
9.6
7
炉膛深度
b
m
9.4
8
冷灰斗斜角
50
9
冷灰斗出口尺寸
m
1.2
10
冷灰斗容积
171.956
11
折焰角长度
k
m
3
12
折焰角上斜角
■k
45
13
折焰角下斜角
30
14
前屏管径及壁厚
d
mm
38X4.5
15
前屏管内工质质量流速
w
kg/（泌E）
1000
16
前屏管子总流通面积
A
d
0.10806
17
前屏每根管子面积
壯
0.00066
18
前屏总管子数
n
根
163.675
19
前屏横向管距
S1
mm
1350
20
前屏片数
珂
片
6
21
前屏单片管子数
根
27
22
前屏纵向节距
也
mm
42
23
前屏最小弯曲半径
R
mm
75
24
前屏深度
%
mm
2334
25
前屏与前墙之间距离
mm
1240
26
前后屏之间距离
mm
780
27
炉膛岀口烟气流速
m/s
6
28
炉膛岀口烟气温度
°C：
1100
29
炉膛出口通流面积
A：
ti
97.2681
30
炉膛岀口高度
m
10.1321
31
前屏高度
%
m
10
32
水平烟道烟气流速
F
m/s
10
33
水平烟道高度
m
5.8
34
折焰角高度
h巧
m
0.8
35
炉顶容积
%
BL"
549.339
36
炉膛主体高度
hit
m
18.6675
（二）水冷壁
1
前后墙水冷壁回路个数
=1.
个
4
2
左右侧墙水冷壁回路个数
个
4
3
管径及壁厚
d
mm
60X6
4
管子节距
s
mm
80.5
5
前后墙管子根数
根
120
6
左右侧墙管子根数
%
根
117
为了保证后墙水冷壁在折焰角处的刚度，便于后墙水冷壁的悬吊，其中有38根水冷壁
用分叉管，即有38根上升管在折焰角处呈三叉管结构，考虑到流动阻力的影响，在38根上
升叉管上方装有$10的节流孔，使有足够的汽水混合物流过折焰角处的上升管，以免烧坏，如图3-2所示。
二、燃烧器的设计
本锅炉燃烧器是根据煤的Vr大小，按表2-14选用的四角布置的直流燃烧器。
因为是劣
质烟煤，所以配风方式选用分级配风，并采用双切圆（大小切圆直径选取$800和$200）燃烧方式。
这样有利
于加强炉内气流扰动，使燃料在炉内的停留时间增长。
为了加强燃烧器对煤种的适用性及适应负荷的变化，
燃烧器的喷口截面采用可调的，以调节气流量和火炬长度。
此外，喷口还可摆动一角度，单个喷口的摆动
为土10°,联动时能上下摆动土20°,这样可改变火焰中心的高度。
燃烧器风口布置如图3-3所示，其中一
次风喷口层数按表2-18选取为3层。
—athi
2__
二
二扶闿
L
—悩一1
燃烧器结构尺寸计算列于表3-6,其喷嘴结构尺寸如图3-4。
表3-6燃烧器结构尺寸计算
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
1
一次风速
m/j：
27
2
二次风速
■Xi
m/j：
50
3
三次风速
m/s
50
4
一次风率
%
25
5
三次风率
%
20
6
二次风率
%
55
7
一次风温
0C
200
8
二次风温
0C
310
9
三次风温
0C
70
10
燃烧器数量
z
个
4
11
一次风口面积（单只）
0.12463
12
二次风口面积（单只）
0.16424
13
三次风口面积（单只）
寸
0.14055
14
燃烧器假想切圆直径
mm
800
15
燃烧器矩形对角线长度
mm
13430.8
16
特性比值
12
17
特性比值
40.2
18
燃烧器喷口宽度
mm
420
19
一次风喷口宽度
k
mm
296.737
二次风喷口宽度
h土
mm
391.055
三次风喷口宽度
片
mm
334.65
20
燃烧器高度
mm
5406
21
最下一排燃烧器的下边缘距
冷灰
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