电站220th燃煤锅炉校核计课程设计.docx

电站220th燃煤锅炉校核计课程设计.docx

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电站220th燃煤锅炉校核计课程设计

1引言

锅炉课程设计是巩固我们理论知识和提高实践能力的重要环节。

它不仅使我们对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高，掌握了锅炉机组的热力计算方法，学会使用锅炉机组热力计算标准方法，并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；而且培养了我们查阅资料，合理选择和分析数据的能力，培养了我们严肃认真和负责的态度。

我国的锅炉目前以煤为主要燃料，锅炉的结构设计和参数的设计与选择以及煤种的选择与应用等都将会对燃料效率、锅炉安全经济运行水平以及环境污染等问题有影响。

因为，在锅炉设计中对锅炉的性能、结构、经济性和可靠性等方面进行各种计算，尤其是热力计算作为主要和基础的计算，为锅炉的其他计算，如水和空气动力计算、烟气阻力计算、强度计算等提供相关的重要的基础数据。

2锅炉设计基本特征

2.1锅炉设计参数

所设计的煤粉锅炉型号为：

WXL-220/9.8-540/540-M62

额定蒸发量：

220t/h

汽包压力：

10.98MPa

过热蒸汽出口温度：

540℃

过热蒸汽出口压力：

9.8MPa（表压）

给水温度：

215℃

冷风温度：

30℃

制粉系统：

中间储仓式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）

燃烧方式：

四角切圆燃烧

排渣方式：

固态

2.2燃料资料：

燃料：

徐州烟煤，它的成分百分比如下：

Car（碳）：

63%；

Har（氢）：

4.1%；

Nar（氮）：

1.5%；

Oar（氧）：

6.7%；

Sar（硫）：

1.2%；

Aar（灰分）：

13.5%；

Mar（水分）：

10%；

Qnet.v.ar（低位热值）：

24720。

灰熔点：

DT1100℃；ST1380℃；FT1450℃

2.3锅炉性能保证

1）锅炉额定蒸发量220t/h

2）锅炉保证热效率92%

2.4锅炉基本尺寸

1）炉膛宽度（两侧水冷壁中心线间距离）7680mm

2）炉膛深度（前后水冷壁中心线间距离）6912mm

3）炉膛高度（冷灰斗中心线到出口烟窗中心线）19846mm

3锅炉基本概述

3.1蒸汽流程

汽包→顶棚管→低温对流过热器→经过一次喷水减温→屏式过热器→高温对流过热器冷段→经过二次喷水减温→高温过热器热段→汽轮机

3.2烟气流程

炉膛→屏式过热器→高温对流过热器→低温对流过热器→高温省煤器→高温空气预热器→低温省煤器→低温空气预热器

3.3锅炉基本结构简述

本锅炉为单锅筒、自然循环、集中下降管、Ⅱ型布置的燃用平顶山烟煤的锅炉。

本锅炉采用半露天布置、锅炉前部为开式结构炉膛，全膜式水冷壁。

炉顶设顶棚过热器，尾部竖井烟道中布置省煤器和空气预热器。

锅炉构架采用全钢结构，按七度地震强度设计。

炉膛、过热器为悬吊结构，上级省煤器、下级省煤器和空气预热器为支承结构。

本锅炉以燃烟煤为主，点火用燃油，燃烧器布置在前墙。

3.3.1炉膛和水冷壁

整个水冷壁采用φ60×4节距为64mm的光管加扁钢焊接成膜式水冷壁。

每集中下降管从锅筒最低点引出。

炉膛水冷壁的重量通过上集箱用吊杆悬吊于顶部钢架上，后水冷壁由穿过水平烟道的引出管悬吊于顶部钢架上。

整个炉膛受热后一起向下膨胀。

后墙水冷壁在炉膛出口处向内凸出形成折焰角，以改善炉膛上部空气动力场。

前后墙水冷壁下部内折成45°倾角，组成炉膛炉底。

3.3.2过热器和气温调节

本锅炉过热器采用高温过热器在前，低温过热器在后，自制冷凝水喷水减温的过热器系统。

饱和蒸汽从锅筒连接管引至顶棚过热器进口集箱，经顶棚过热器后再进入低温过热器和高温过热器。

顶棚过热器采用φ38mm，节距47.5mm的光管加扁钢膜式壁管。

屏式过热器既受烟气冲刷，又吸收炉膛及屏间高温烟气的热辐射。

屏沿炉膛的宽度放向布置，共12片，屏的横向节距为591mm，每片屏的管子采用φ42×5mm,排数为40排。

低温过热器蛇形管采用φ38×4mm，顺列、逆流、双管圈，沿宽度方向布置79排，横向节距为95mm；沿深度方向布置20排，节距为80.7mm。

低温过热器的顶棚管在其上面，与低温过热器平行受热，与低温过热器相比面积很小。

高温过热器蛇形管采用φ42×5mm，冷段采用顺列、逆流、双圈管布置40排，热段采用顺列、顺流、双圈管，布置39排，横向节距为95mm，纵向节距为87mm。

蒸汽温度调节采用自制冷凝水喷水减温，在减温水管道上装设有流量孔板、调节阀、截止阀等。

喷水减温器由笛形喷管、混合套管和外壳组成。

过热器所有部件均通过吊杆悬吊在顶部钢架上。

3.3.3省煤器

省煤器布置在尾部竖井中，双级布置，工质与烟气成逆流。

上下两级省煤器均错列布置。

上级省煤器由φ32×4mm，错列、逆流、双面进水，横向节距均为86mm。

下级省煤器由φ32×4mm、错列、逆流、双面进水、双层管圈，横向节距为90mm。

上下级省煤器搁于通风梁，通风梁穿出炉墙支撑在炉墙板上。

3.3.4空气预热器

空气预热器布置在尾部竖井中，双级布置，工质与烟气呈逆流。

上下两级空气预热器均错列布置。

空气预热器采用立式管箱结构，两级两个行程7m布置。

高温空预器为φ40×1.5mm，错列、交叉流动、双面进风。

横向节距为70mm，纵向节距为42mm，管箱高度8.7m。

烟气为管内纵向冲刷，空气为管外横向冲刷。

为防止空气预热器的震动，在管箱中装有防震隔板，低温段空预器采用ND钢。

3.3.5锅炉范围内管道

锅炉为单母管给水，给水由给水母管引入给水操作台后，通过给水操纵台实现对锅炉给水的调节和控制。

锅炉装有各种监督、控制装置。

如水位表、水位自控装置、压力表、紧急放水管、加药管连续排污管和调节燃烧用的压力冲量装置及保护装置等。

所有水冷壁下集箱均设有定期排污阀。

锅筒和过热器集汽集箱上各装有2套弹簧安全阀。

集汽集箱上装有生火排汽管路，反冲洗管路和疏水管路。

在锅炉管道各高点均装有空气阀。

为了监督给水、炉水、和蒸汽品质，提供了给水、炉水、饱和蒸汽和过热蒸汽的取样及冷却装置。

另外在排污集箱上配有反冲洗阀充氮接口。

3.3.6炉墙和密封

炉膛、顶棚过热器均采用膜式壁管，故此区域炉墙采用敷管式轻型炉墙，炉膛外层敷设外护板，外护板采用彩钢板。

省煤器区域采用护板框炉墙的形式，空气预热器外壁及连通罩铺设保温材料。

水平炉底、折焰角等采用密封塞块以使前后墙与侧墙密封。

炉顶采用扁钢组成的膜式管结构，使得穿墙密封易于处理并具良好的密封性能。

过热器穿墙处的密封采用了塞块、梳形板、梳形罩等结构。

3.3.7钢架和平台扶梯

本锅炉构架为全钢焊接结构。

按地震强调六度设防，并考虑风载、雪载及设计院提供的设备荷载。

平台扶梯均以适应运行和检修的需要而设置。

为方便燃烧器处的操作、检修，每层燃烧器处均布置平台。

4锅炉热力计算表

4.1锅炉设计辅助计算

表4-1燃烧计算表

序号

项目名称

符号

单位（标准状况下）

计算公式及数据

结果

1

理论空气量

V0

m3/kg

0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har-0.0333Oar

6.504095

2

理论氮容积

V0N2

m3/kg

0.8Nar/100+0.79V0

5.150235

3

RO2容积

VRO2

m3/kg

1.866Car/100+0.7Sar/100

1.18398

4

理论干烟气容积

V0gy

m3/kg

V0N2+VRO2

6.334215

5

理论水蒸气容积

V0H2O

m3/kg

11.1Har/100+1.24Mar/100+1.61dkV0（dk=0.01kg/kg））

0.683816

6

飞灰份额

αfh

查表2-4

0.95

表4-2烟气特性表

序号

项目名称

符号

单位（标准状况下）

炉膛，屏凝渣管

高过

低过

高温省煤器

高温空预器

低温省煤器

低温空预器

1

受热面出口过量空气系数（查表1-5）

α″

-

1.2

1.2250

1.2500

1.2700

1.3200

1.3400

1.3900

2

烟道平均过量空气系数

αpj

-

1.2

1.2125

1.2375

1.2600

1.2950

1.3300

1.3650

3

干烟气容积V0gy+（αpj-1）V0

Vgy

m3/kg

7.63503405

7.7163

7.8789

8.0253

8.2529

8.4806

8.7082

4

水蒸气容积V0H2O+0.161（αpj-1）V0

VH2O

m3/kg

0.704759115

0.7061

0.7087

0.7110

0.7147

0.7184

0.7220

5

烟气总容积Vgy+VH2O

Vy

m3/kg

8.339793165

8.4224

8.5876

8.7363

8.9676

9.1989

9.4302

6

RO2容积份额VRO2/Vy

rR2O

-

0.14196755

0.1406

0.1379

0.1355

0.1320

0.1287

0.1256

7

水蒸气容积份额VH2O/Vy

rH2O

-

0.084505587

0.0838

0.0825

0.0814

0.0797

0.0781

0.0766

8

三原子气体和水蒸气容积总份额rRO2+rH2O

r

-

0.226473136

0.2244

0.2204

0.2169

0.2117

0.2068

0.2021

9

容积飞灰浓度10Aarαfh/Vy

μv

g/m3

15.37807922

15.2272

14.9343

14.6801

14.3014

13.9418

13.5999

10

烟气质量1-Aar/100+1.306αpjV0

my

kg/kg

11.05821768

11.1644

11.3768

11.5679

11.8652

12.1625

12.4598

11

质量飞灰浓度αfhAar/（100my）

μy

kg/kg

0.0115977

0.0115

0.0113

0.0111

0.0108

0.0105

0.0103

表4-3烟气焓温表（用于炉膛、屏式过热器、高温过热器的计算）

烟气或空气温度θ（℃）

理论烟气焓h0y（kJ/kg）

理论空气焓h0k（kJ/kg）

理论烟气焓增（每100℃）Δh0y

炉膛、屏、凝渣管

高温过热器

α″=

1.2

α″=

1.225

hy

Δhy

hy

Δhy

400

4053.77042

3523.658507

4758.502125

4846.593587

500

5139.54763

4449.776594

1085.777207

6029.50295

1271.00082

6140.747364

1294.153777

600

6253.91553

5396.707785

1114.367902

7333.25709

1303.75414

7468.174785

1327.42742

700

7396.38249

6363.08622

1142.466956

8668.999734

1335.74264

8828.076889

1359.902104

800

8563.32485

7343.903746

1166.94236

10032.1056

1363.10587

10215.70319

1387.626303

900

9749.26526

8340.3311

1185.940412

11417.33148

1385.22588

11625.83976

1410.136567

1000

10954.6285

9348.335744

1205.363252

12824.29566

1406.96418

13058.00406

1432.164297

1100

12177.7293

10373.31607

1223.100818

14252.39255

1428.09688

14511.72545

1453.721393

1200

14805.7761

11404.54034

2628.046788

17086.68419

2834.29164

17371.7977

2860.072247

1300

14669.1685

12450.46385

-136.6076385

17159.26125

72.5770649

17470.52285

98.72515285

1400

15930.3605

13503.80204

1261.191974

18631.12086

1471.85961

18968.71591

1498.193066

1500

17203.3681

14562.0183

1273.00766

20115.77177

1484.65091

20479.82223

1511.106317

1600

18486.4535

15628.55979

1283.085382

21612.16546

1496.39368

22002.87945

1523.057219

1700

19780.5606

16698.22326

1294.107147

23120.2053

1508.03984

23537.66088

1534.781427

1800

21077.0171

17768.27697

1296.456435

24630.67247

1510.46718

25074.8794

1537.21852

1900

22381.47

18854.26571

1304.4529

26152.32312

1521.65065

26623.67976

1548.800367

2000

23690.2707

19938.95363

1308.800672

27678.06138

1525.73826

28176.53522

1552.855455

2100

25010.9307

21032.87737

1320.660095

29217.50622

1539.44484

29743.32815

1566.792936

2200

26327.8848

22124.58972

1316.95402

30752.80271

1535.29649

31305.91745

1562.589298

表4-4烟气焓温表（用于用于低温过热器、高温温省煤器的计算）

烟气或空气温度θ（℃）

理论烟气焓h0y（kJ/kg）

理论空气焓h0k（kJ/kg）

理论烟气焓增（每100℃）Δh0y

低温过热器

高温省煤器

α″=

1.25

α″=

1.27

hy

Δhy

hy

Δhy

300

2996.97881

2619.134016

3651.762317

3704.144997

400

4053.77042

3523.658507

1056.791611

4934.68505

1282.92273

5005.15822

1301.013223

500

5139.54763

4449.776594

1085.777207

6251.991779

1317.30673

6340.987311

1335.829091

600

6253.91553

5396.707785

1114.367902

7603.092479

1351.1007

7711.026635

1370.039324

700

7396.38249

6363.08622

1142.466956

8987.154045

1384.06157

9114.415769

1403.389134

800

8563.32485

7343.903746

1166.94236

10399.30079

1412.14674

10546.17886

1431.763092

表4-5烟气焓温表（用于高温空预器、低温省煤器的计算）

烟气或空气温度θ（℃）

理论烟气焓h0y（kJ/kg）

理论空气焓h0k（kJ/kg）

理论烟气焓增（每100℃）Δh0y

高温空预器、

低温省煤器

α″=

1.32

α″=

1.34

hy

Δhy

hy

Δhy

100

971.607551

861.3373009

1247.235487

1264.462233

200

1970.06918

1732.430744

998.461632

2524.447021

1277.21153

2559.095636

1294.633403

300

2996.97881

2619.134016

1026.90963

3835.101698

1310.65468

3887.484378

1328.388742

400

4053.77042

3523.658507

1056.791611

5181.341146

1346.23945

5251.814316

1364.329938

500

5139.54763

4449.776594

1085.777207

6563.476141

1382.135

6652.471673

1400.657357

600

6253.91553

5396.707785

1114.367902

7980.862024

1417.38588

8088.79618

1436.324507

表4-6烟气焓温表（用于低温空预器的计算）

烟气或空气温度θ（℃）

理论烟气焓h0y（kJ/kg）

理论空气焓h0k（kJ/kg）

理论烟气焓增（每100℃）Δh0y

低温空预器、

α″=

1.39

hy

Δhy

100

971.607551

861.3373009

1307.529098

200

1970.06918

1732.430744

998.461632

2645.717173

1338.18807

300

2996.97881

2619.134016

1026.90963

4018.441079

1372.72391

400

4053.77042

3523.658507

1056.791611

5427.997241

1409.55616

500

5139.54763

4449.776594

1085.777207

6874.960503

1446.96326

600

6253.91553

5396.707785

1114.367902

8358.631569

1483.67107

表4-7锅炉热平衡及燃料消耗量计算

序号

名称

符号

单位

公式

结果

1

锅炉输入热量

Qr

KJ/㎏

公式（2-8）Qr≈Qar,net

24720

2

排烟温度

θpy

℃

先估后校

120

3

排烟焓

hpy

KJ/㎏

查焓湿表用插值法求

1441.401637

4

冷空气温度

tlk

℃

取用

30

5

理论冷空气焓

holk

KJ/㎏

holk=（ct）kVo

258.4011903

6

化学未完全燃烧损失

q3

％

取用

0.5

7

机械未完全燃烧损失

q4

％

取用

1.5

8

排烟处过量空气系数

αpy

查表2-9即低温空预器出口过量空气过量系数

1.39

9

排烟损失

q2

％

（100-q4）*（hpy-αpyh0lk）/Qr

4.312259803

10

散热损失

q5

％

取用

0.5

11

灰渣损失

q6

％

式（2-13）即q6=Q6/Qr*100％

0

12

锅炉总损失

∑q

％

q2+q3+q4+q5+q6

6.812259803

13

锅炉热效率

η

％

100-∑q

93.1877402

14

保热系数

ψ

1-q5/（η+q5）

0.994663122

15

过热蒸汽焓

h"gg

KJ/㎏

查附录B-6，B-7，高温过热器出口参数p=9.8Mpa（查表1-6），t=540℃

3477.5

16

给水温度

tgs

℃

给定

215

17

给水焓

hgs

KJ/㎏

查附录B-6，B-7，低温省煤器入口参数p=11.57Mpa（查表1-6），t=215℃

924.004875

18

锅炉实际负荷

D

㎏/h

220000

19

锅炉有效利用热

Q

Kj/h

Dgr（h''gg-hgs）

561768927.5

20

实际燃料消耗量

B

㎏/h

100*Q/（ηQr）

24386.55578

21

计算燃料消耗量

Bj

㎏/h

B（1-q4/100）

24020.75744

4.2炉膛热力计算

表4-8炉膛结构数据

序号

名称

符号

单位

公式

结果

1

前墙总面积

Aq

m2

7.68*[（1.395+0.905）+3.955/2]+22.176*（5.888+2*1.267）

219.62

2

侧墙总面积

2Ac

m2

Ac1=（6.912+3.955）*1.762*0.5Ac2=5.126*12.976Ac3=[5.126+（6.912-0.896-1.760）]*1.016*0.5Ac4=（6.912-0.896-1.760）*0.344Ac5=[（6.912-0.896-1.760）+3.390]*0.86*0.5Ac6=6.974*3.39Ac=Ac1+Ac2+Ac3+Ac4+Ac5+Ac6=109.24

218.48

3

后墙总面积

Ah

m2

7.68*[（1.395+0.905）+3.955/2]+12.976*（5.888+2*1.267）+7.68*2.032

157.74

4

喷燃气及门孔面积

Ayc

m2

6

5

炉顶面积

Ald

m2

（3.390+0.896）*7.68-2*0.5*0.896*0.896

32.11

6

炉膛与屏交界面积

A2

m2

（6.974+1.225+0.344）*7.68

65.61

7

炉墙总面积

A1

m2

Aq+2Ac+Ah+Ald+A2

693.56

8

炉膛截面积

AA

m2

6.912*7.68-0.8962*2

51.479

9

水冷壁管外径

d

mm

60