锅炉课程设计范例.docx
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锅炉课程设计范例
《电厂锅炉原理》
课程设计指导书
能源与动力工程系
附录1
课程设计的目的和任务
一、课题
2012t/h亚临界压力自然循环锅炉的设计布置与计算
二、目的和任务
目的：
1）运用原理课所学知识,并加以巩固充实和提高；
2）掌握锅炉机组的热力计算方法并学会使用热力计算标准；
3）培养综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；
4）培养查阅资料,合理选择和分析数据的能力,提高运算制图等基本技能；
5）培养对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。
任务：
1）完成2012t/h锅炉的整体布置和热力计算；
2）写出热力计算书
3）绘出锅炉本体纵向剖面图；
4）编写设计说明书。
三、锅炉设计原始数据
煤质资料（设计煤种）：
碳Car=56.59%氢Har=2.69%氧Oar=2.93%
氮Nar=0.94%硫Sar=0.75%灰分Aar=29.60%
水分Mar=6.50%挥发分Vdaf=26.76%低位发热量Qar,net,p=21280kJ/kg
DT=1210℃ST=1430℃FT=1480℃
锅炉参数（BMCR）：
过热蒸汽流量Dgr2012t/h
过热蒸汽压力pgr17.42Mpa
过热蒸汽温度tgr528℃（注：
**——学号后2位数字）
再热蒸汽流量Dzr1858t/h
再热蒸汽压力（进口/出口）pzr1/pzr24.03/3.85Mpa
再热蒸汽温度（进口/出口）Tzr1/Tzr2333/528℃
给水压力pgs18.92Mpa
给水温度tgs283℃
燃烧方式四角布置、切向燃烧
当地大气压：
100.7kpa
空气中含水率10克/千克干空气
制粉系统型式中速磨煤机正压冷一次风机直吹式
再热蒸汽调温方式：
摆动式燃烧器
表1锅炉各受热面出口的过量空气系数
受热面名称
炉膛
分隔屏过热器
后屏过热器
末级再热器
末级过热器
转向室
低温再热器
省煤器
空气预热器
过量空气系数（出口）
1.2
1.2
1.2
1.2
1.22
1.22
1.24
1.26
1.34
表2锅炉各受热面出口的介质压力
受热面名称
省煤器
汽包
包复过热器
分隔屏过热器
后屏过热器
末级过热器
低温再热器
末级再热器
介质压力（出口），Mpa
18.70
18.67
18.34
18.05
17.70
17.42
3.95
3.85
课程设计例题——2012t/h超临界煤粉锅炉热力计算
第一部分热力计算书
锅炉参数（BMCR）与煤质
序
号
项目
符号
单位
数值
1
过热蒸汽流量
Dgr
t/h
2012
2
过热蒸汽压力
pgr
MPa
17.42
3
过热蒸汽温度
tgr
℃
528
4
再热蒸汽流量
Dzr
t/h
1858
5
再热蒸汽压力（进口/出口）
pzr
MPa
4.03/3.85
6
再热蒸汽温度（进口/出口）
tzr
℃
333/528
7
给水压力
pgs
MPa
18.92
8
给水温度
tgs
℃
283
煤质资料（兖州烟煤）
1
收到基碳
Car
%
56.59
2
收到基氢
Har
%
2.69
3
收到基氧
Oar
%
2.93
4
收到基氮
Nar
%
0.94
5
收到基硫
Sar
%
0.75
6
收到基灰分
Aar
%
29.60
7
收到基水分
Mar
%
6.5
8
空干基水分
Mad
%
2.10
9
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
26.76
10
低位发热量
Qar,net,p
kJ/kg
21280
11
变形温度
DT
℃
1210
12
软化温度
ST
℃
1430
13
流动温度
FT
℃
1480
14
可磨性指数
HGI
-
62
注1：
制粉系统:
中速磨正压冷一次风机直吹式；
注2：
环境温度：
25℃；
主要热力计算结果汇总表（BMCR）
序号
项目
符号
单位
数值
锅炉参数
1
过热蒸汽流量
Dgr
t/h
2102
2
过热蒸汽出口压力
pgr
MPa
25.4
3
过热蒸汽出口温度
tgr
℃
528
4
再热蒸汽流量
Dzr
t/h
1761
5
再热蒸汽进口压力
Pzr1
MPa
4.72
6
再热蒸汽出口压力
Pzr2
MPa
4.52
7
再热蒸汽进口温度
tzr1
℃
322
8
再热蒸汽出口温度
tzr2
℃
528
9
给水压力
pgs
MPa
29.33
10
给水温度
tgs
℃
282
热损失及热负荷
11
排烟热损失
q2
%
5.364
12
化学不完全燃烧热损失
q3
%
0
13
机械不完全燃烧热损失
q4
%
0.73
14
散热损失
q5
%
0.2
15
其它损失
q6
%
0
16
制造厂裕度
q7
%
0.06
17
锅炉热效率
ηgl
%
93．65
18
燃料消耗量
B
kg/s
69.04
19
计算燃料消耗量
Bj
kg/s
68.54
20
炉膛容积热负荷
qv
kW/m3
85.83
21
炉膛截面热负荷
qa
MW/m2
4.855
22
燃烧区热负荷
qr
MW/m2
1.786
23
排烟温度
tpy
℃
132
24
过热器喷水温度
tps
℃
282
25
过热器喷水量（第一级）
Djw1
t/h
53.0
26
过热器喷水量（第二级）
Djw2
t/h
31.0
烟气温度
27
炉膛（下炉膛）
出口
tyl2
℃
1365
28
分隔屏
进口
tyf1
℃
1365
29
分隔屏
出口
tyf2
℃
1167
30
后屏
进口
tyh1
℃
1167
31
后屏
出口
tyh2
℃
1055
32
末级再热器
进口
tyz1
℃
1055
33
末级再热器
出口
tyz2
℃
938
34
水冷壁后墙悬吊管
进口
tyx1
℃
938
35
水冷壁后墙悬吊管
出口
tyx2
℃
928
36
末级过热器
进口
tyg1
℃
928
37
末级过热器
出口
tyg2
℃
767
38
蒸汽冷却管
进口
tyq1
℃
767
39
蒸汽冷却管
出口
tyq2
℃
762
40
低再垂直部分
进口
tyc1
℃
762
41
低再垂直部分
出口
tyc2
℃
730
42
转向室省煤器悬吊管
进口
tys1
℃
730
43
转向室省煤器悬吊管
出口
tys2
℃
716
44
低再水平部分
进口
tyd1
℃
716
45
低再水平部分
出口
tyd2
℃
520
46
省煤器
进口
tym1
℃
520
47
省煤器
出口
tym2
℃
376
48
空气预热器
进口
tyk1
℃
376
49
空气预热器
出口
tyk2
℃
132
工质温度
50
分离器
出口
tf2
℃
425
51
分隔屏
进口
tg1
℃
437
52
分隔屏
出口
tg2
℃
484
53
后屏
进口
th1
℃
473
54
后屏
出口
th2
℃
516
55
末级再热器
进口
tz1
℃
480
56
末级再热器
出口
tz2
℃
569
57
水冷壁后墙悬吊管
进口
tx1
℃
421
58
水冷壁后墙悬吊管
出口
tx2
℃
433
59
末级过热器
进口
tg1
℃
508
60
末级过热器
出口
tg2
℃
571
61
蒸汽冷却管
进口
tq1
℃
433
62
蒸汽冷却管
出口
tq2
℃
433
63
低再垂直部分
进口
tc1
℃
454
64
低再垂直部分
出口
tc2
℃
480
65
转向室省煤器悬吊管
进口
ts1
℃
433/329
66
转向室省煤器悬吊管
出口
ts2
℃
436/331
67
低再水平部分
进口
td1
℃
322
68
低再水平部分
出口
td2
℃
454
69
省煤器
进口
tm1
℃
282
70
省煤器
出口
tm2
℃
324
71
空气预热器
进口
tk1
℃
25
72
空气预热器（一/二次风
出口
tk2
℃
328/335
烟气平均流速
73
后屏
wyh
m/s
8.28
74
末级再热器
wyz
m/s
8.59
75
水冷壁后墙悬吊管
wyx
m/s
10.35
76
末级过热器
wyg
m/s
11.40
77
蒸汽冷却管
wyq
m/s
12.25
78
低再垂直部分
wyc
m/s
12.72
79
省煤器悬吊管
wys
m/s
10.96
80
低再水平部分
wyd
m/s
10.88
81
省煤器
wym
m/s
8.62
82
空气预热器
wyk
m/s
16.86
吸热量
83
过热蒸汽吸热量
Qgr
kW
1258610
84
再热蒸汽吸热量
Qzr
kW
291940
85
包复过热器
Qbf
kW
54000
86
分隔屏
Qfg
kW
128960
87
后屏
Qh
kW
98900
88
末级再热器
Qz
kW
98420
89
末级过热器
Qg
kW
127350
90
低再垂直部分
Qc
kW
28610
91
省煤器悬吊管
Qx
kW
5370
92
低再水平部分
Qs
kW
162850
93
省煤器
Qm
kW
121520
94
水冷壁
Qsl
kW
691890
95
空气预热器
Qk
kW
195010
烟气、空气流量
96
进预热器一次空气
Gk11
kg/h
345888
97
进预热器二次空气
Gk21
kg/h
1920852
98
进预热器烟气
Gy1
kg/h
2617376
99
一次空气调温风量
Gk10
kg/h
166752
100
出预热器一次空气
Gk12
kg/h
241560
101
出预热器二次空气
Gk22
kg/h
1885915
102
出预热器烟气
Gy2
kg/h
2756696
103
空气到烟气漏风量
dGy
kg/h
139320
104
一次空气到二次空气漏风
dG12
kg/h
-10800
105
二次空气到烟气漏风
dG2y
kg/h
24120
106
一次空气到烟气漏风
dG1y
kg/h
115200
空气平衡计算表
受热面
炉膛
分隔屏
后屏
末再
后墙悬吊管
末过
α′
1．2
1．2
1．2
1．2
1．2
1．2
α〞
1．2
1．2
1．2
1．2
1．2
1．22
αpj
1．2
1．2
1．2
1．2
1．2
1．21
受热面
蒸汽引出管
低再垂直段
转向室
低再水平段
省煤器
空预器
α′
1．22
1．22
1．22
1．22
1．23
1．25
α〞
1．22
1．22
1．22
1．23
1．25
1．32
αpj
1．22
1．22
1．22
1．225
1．24
1．285
燃料燃烧计算表
序号
项目
符号
单位
计算依据或公式
数值
1
理论空气容积
v0
Nm3/kg
0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har-0.0333Oar=0.0889（61.54+0.375×0.62）+0.265×3.65-0.0333×8.63
6.1714
2
RO2容积
vRO2
Nm3/kg
0.01866（Car+0.375Sar）=
0.01866（61.54+0.375×0.62）
1.1527
3
理论氮气容积
vN20
Nm3/kg
0.79v0+0.008Nar=0.79×6.1714+0.008×0.98
4.8832
4
理论干烟气容积
vgy0
Nm3/kg
VRO2+VN20=1.1527+4.8832
6.0359
5
理论水蒸气容积
vH2O0
Nm3/kg
0.111Har+0.0124Mar+0.0161v0=0.111×3.65+0.0124×6.6+0.0161×6.1714
0.5863
6
理论烟气容积
vy0
Nm3/kg
vgy0+vH2O0=6.0359+0.5863
6.6222
燃料燃烧计算表（续）
序号
项目
符号
单位
计算依据或公式
炉膛
分隔屏
后屏
末再
末过
低再垂直段
转向室
低再水平段
省煤器
空预器
7
平均过量空气系数
αpj
-
空气平衡计算表
1.2
1.2
1.2
1.2
1.21
1.22
1.22
1.225
1.24
1.285
8
理论空气容积
v0
Nm3/kg
如前
6.1714
9
理论水蒸气容积
vH2O0
Nm3/kg
如前
0.5863
10
理论烟气容积
vy0
Nm3/kg
vgy0+vH2O0=6.0359+0.5863
6.6222
11
烟气总容积
vy
Nm3/kg
vy0+1.0161（αpj-1）v0=
6.6222+1.0161（1.2-1）×6.1714
7.876
7.876
7.876
7.876
7.939
8.002
8.002
8.033
8.127
8.409
12
水蒸汽容积
vH2O
Nm3/kg
vH2O0+0.0161（αpj-1）v0=
0.5863+1.0161（1.2-1）×6.1714
0.6062
0.6062
0.6062
0.6062
0.6072
0.6082
0.6082
0.6087
0.6102
0.6147
13
RO2容积份额
rRO2
-
vRO2/vy=1.1527/7.876
0.1463
0.1463
0.1463
0.1463
0.1452
0.1441
0.1441
0.1435
0.1418
0.1371
14
水蒸汽容积份额
rH2O
-
vH2O/vy=0.6062/7.876
0.07697
0.07697
0.07697
0.07697
0.07636
0.07576
0.07576
0.07546
0.07458
0.0720
15
三原子气体容积份额
r
-
rRO2+rH2O=0.1463+0.07697
0.2233
0.2233
0.2233
0.2233
0.2215
0.2198
0.2198
0.2190
0.2164
0.2091
16
无因次飞灰浓度
μh
kg/kg
afh．Aar/（100ρy．Vy）=0.95×17.98/（100×1.3×7.876
0.01668
0.01668
0.01668
0.01668
0.01655
0.01642
0.0164
0.01635
0.01616
0.0156
焓温表
焓温表（煤种：
兖州烟煤，Qar,net,p=24010kJ/kg）
温度
℃
v0=6.1714，vRO2=1.1527，vN20=4.8832，vH2O0=0.5863Nm3/kg
Iko
=v0（ct）k
Iy0=vRO2（ct）RO2+vN20（ct）N2+vH2O0（ct）H2O0
Iy=Iy0+（α-1）Ik0+μh（ct）h
α=1.2
1.22
1.23
1.25
1.32
100
816.8
916.7
1179
200
1643
1859
2273
2388
300
2484
2830
3405
3455
400
3343
3828
4603
4670
500
4222
4855
5833
5918
600
5120
5908
7043
7094
700
6036
6985
8324
800
6970
8086
9492
9632
900
7918
9207
10805
10963
1000
8880
10346
12138
1100
9853
11502
13491
1200
10835
12671
14859
1300
11825
13853
16241
1400
12821
15046
17636
1500
13823
16248
1600
14831
17458
1700
15844
18676
1800
16863
19901
1900
17888
21132
24749
2000
18919
22369
26195
2100
19957
23611
27646
2200
20999
24859
29102
热平衡及燃料量计算
序
号
项目
符号
单位
计算依据或公式
数值
1
低位发热量
Qar,net,p
kJ/kg
设计数据
24010
2
冷空气温度
tlk
℃
设计数据
25
3
理论冷空气焓
Ilk0
kJ/kg
焓温表
203.7
4
输入热量
Qr
kJ/kg
Qr=Qar,net,p
24010
5
化学不完全燃烧损失
q3
%
设计选取
0
6
机械不完全燃烧损失
q4
%
设计选取
0.73
7
散热损失
q5
%
标准[注]，5-09节
0.2
8
排烟温度
tpy
℃
设计选取
132
9
排烟焓
Ipy
kJ/kg
焓温表
1567
10
排烟过量空气系数
αpy
—
表3-3
1.32
11
排烟损失
q2
%
5.364
12
灰渣物理热损失
Q6
%
设计选取
0
13
制造厂裕度
q7
%
设计选取
0.06
14
损失之和
∑qi
%
q2+q3+q4+q5+q6+q7=5.364+0+
0.73+0.2+0+0.06
6.354
15
锅炉效率
η
%
100－∑qi=100－6.354
93.65
16
保热系数
φ
%
0.9978
17
给水温度
tgs
℃
设计数据
282
18
给水比焓
hgs
kJ/kg
水蒸气性质表，p=29.33MPa
1239
19
过热蒸汽温度
tgr
℃
设计数据
571
20
过热蒸汽比焓
hgr
kJ/kg
水蒸气性质表，p=25.4MPa
3399
21
过热蒸汽流量
Dgr
t/h
设计数据
2102
22
再热蒸汽进口温度
tzr1
℃
设计数据
322
23
再热蒸汽进口比焓
hzr1
kJ/kg
水蒸气性质表，p=4.72MPa
3001
24
再热蒸汽出口温度
tzr2
℃
设计数据
569
25
再热蒸汽出口比焓
hzr2
kJ/kg
水蒸气性质表，p=4.52MPa
3597
26
再热蒸汽流量
Dzr
t/h
设计数据
1761
27
锅炉有效利用热量
Qgl
kw
Dgr（hgr－hgs）+Dzr（hzr2－hzr1）=
1552743
28
燃料消耗量
B
kg/s
69.04
29
计算燃料消耗量
Bj
kg/s
68.54
注:
指原苏联，《锅炉热力计算标准方法》1998，内部资料。
下同。
炉膛计算（下炉膛）
序号
项目
符号
单位
计算依据或公式
数值
1
低位发热量
Qar,net,p
kJ/kg
设计数据
24010
2
冷空气温度
tlk
℃
设计数据
25
3
理论冷空气焓
Ilk0
kJ/kg
焓温表
203.7
4
空预器出口一次风温度
t1″
℃
设计数据
328
5
空预器出口二次风温度
t2″
℃
设计数据
335
6
一次风率（空预器出口）
r1
%
设计选取
10.12
7
二次风率（空预器出口）
r2
%
设计选取
79.04
8
空预器出口平均风温
t
℃
334.2
9
空预器出口平均理论空气焓
Irk0
kJ/kg
焓温表
2778
10
炉膛出口过量空气系数
αl″
—
设计数据
1.2
11
炉膛漏风系数
Δαl
—
设计选取
0.02
12
制粉系统漏风系数
Δαzf
—
设计选取
0.0261
13
旁路一次冷风风量系数
Δα1l
—
设计选取
0.0839
14
空预器出口空气过量系数（风侧）
βky″
—
αl″－Δαl－Δαzf－Δα1l=1.2－0.02－0.0261－0.0839
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