锅炉课程设计.doc
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锅炉课程设计
课程名称：
220t/h煤粉锅炉热力设计
所选煤种：
抚顺烟煤
学 院：
专 业：
热能与动力工程
年级：
热能111
姓 名：
学 号：
指导教师：
2014年月日至年月日共2周
目录
前言
第一章锅炉课程设计概述····················································1
一、锅炉课程设计的目的··························································1
二、锅炉校核计算主要内容 ······················································2
三、整体校核热力计算过程顺序·················································2
四、热力校核计算基本资参数 ···················································3
五、锅炉的主要参数及燃料特性参数············································3
1、热力计算的主要原始数据··················································3
2、漏风系数和过量空气系数················································4
3、100%负荷下汽水侧各点压力值·········································4
第二章辅助计算··································································5
一、燃料燃烧计算································································5
1、燃烧计算·····································································5
2、烟气特性计算·······························································5
3、烟气焓、空气焓、蒸汽焓的计算·······································7
二、锅炉热效率及燃料消耗量的估算····································10
第三章炉膛热力计算··························································12
一、校核热力计算步骤·························································12
二、炉膛校核热力计算·························································12
三、炉膛顶部辐射受热面及工质焓增的计算··························15
第四章对流受热面的热力计算·············································16
一、对流受热面计算·····························································16
二、屏式过热器在热力计算方面具有特点······························17
三、凝渣管（或悬吊管）························································21
四、高温过热器的热力计算···················································22
五、低温过热器的热力计······················································27
六、省煤器和空气预热器······················································29
第五章锅炉热力计算误差检查·············································37
总结分析·················································································38
前言
《锅炉原理》课程设计的学习目的是为了巩固、提高锅炉原理课程的知识，培养查阅资料、合理选择和分析数据的能力以及对工程技术认真负责的态度。
设计的主要内容为锅炉辅助设计计算、受热面热力计算、计算数据分析三部分。
时间为两周。
结果要求各种误差在规定范围之内，各项计算或选择的内容不得空缺。
第一章锅炉课程设计概述
一、锅炉课程设计的目的
锅炉课程设计是《锅炉原理》课程的重要教学实践环节。
通过课程设计来达到以下目的：
对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高；掌握锅炉机组的热力计算方法，学会使用热力计算标准方法,并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；培养对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。
二、锅炉校核计算主要内容
1、锅炉辅助设计：
这部分计算的目的是为后面受热面的热力计算提供必要的基本计算数据或图表。
2、受热面热力计算：
其中包含为热力计算提供结构数据的各受热面的结构计算。
3、计算数据的分析：
这部分内容往往是鉴定设计质量等的主要数据。
三、整体校核热力计算过程顺序
1、列出热力计算的主要原始数据，包括锅炉的主要参数和燃料特性参数。
2、根据燃料、燃烧方式及锅炉结构布置特点，进行锅炉通道空气量平衡计算。
3、理论工况下（a＝1）的燃烧计算。
4、计算锅炉通道内烟气的特性参数。
5、绘制烟气温焓表。
6、锅炉热平衡计算和燃料消耗量的估算。
7、锅炉炉膛热力计算。
8、按烟气流向对各个受热面依次进行热力计算。
9、锅炉整体计算误差的校验。
10、编制主要计算误差的校验。
11、设计分析及结论。
四、热力校核计算基本资参数
蒸汽流程：
汽包→顶棚管→低温对流过热器→（投一次喷水减温）屏式过热器→高温对流过热器冷段→（投二次喷水减温）高温对流过热器热段→汽轮机
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→高温空预器→低温省煤器→低温空预器
五、锅炉的主要参数及燃料特性参数
1、热力计算的主要原始数据，见下表1-4.
热力计算主要原始数据表1-4
锅炉主
要参数
序号
名称
符号
单位
数值
01
锅炉蒸发量
D
t/h
220
02
过热蒸汽出口压力
Pgr
Mpa
9.8
03
过热蒸汽出口温度
tgr
℃
540
04
给水温度
tgs
℃
215
05
给水压力
Pgs
Mpa
11.3
06
汽包工作压力
Pgt
Mpa
10.8
07
排污率
P
%
1
08
环境温度
T
℃
20
09
制粉系统
中间储仓式
10
排渣方式
固态
11
燃烧方式
四角切圆燃烧
煤种特
性参数
12
水分
Mar
%
13
13
灰分
Aar
%
14.8
14
碳
Car
%
56.9
15
氢
Har
%
4.4
16
氧
Oar
%
9.1
17
氮
Nar
%
1.2
18
硫
Sar
%
0.6
19
收到基低位
发热量
kj/kg
22415
20
干燥无灰基
挥发分
Vdaf
%
46
21
空气干燥基水分
Mad
%
3.5
22
可磨性系数
Kkm
1.4
23
变形温度
DT
℃
1190
24
软化温度
ST
℃
>1500
25
熔化温度
FT
℃
备注:
所选煤种为抚顺烟煤，依据本人学号末尾数为0
2、漏风系数和过量空气系数，见下表1-5.
漏风系数和过量空气系数表1-5
序号
名称
额定负荷时漏风系数
△αe
非额定负荷时漏风系数△α
入口过量空气系数
α´
出口过量空气系数α"
符号
计算公式
结果
符号
计算公式
结果
1
制粉系统
漏风系数△αzf
0.1
－
－
－
－
－
－
－
2
炉膛
0.05
△α1
△αe（De/D）
0.050
α"1
燃烧方式为煤粉炉固态排渣，燃料为烟煤，查表1-2
1.20
3
屏,凝渣管
0
△αpn
－
0.000
α´pn=α"1
α"pn
α´pn+△αpn
1.200
4
高温过热器
0.025
△αgg
△αe√（De/D）
其中：
De为锅炉额定负荷
；D为锅炉实际负荷。
0.025
α´gg=α"pn
α"gg
α´gg+△αgg
1.225
5
低温过热器
0.025
△αdg
0.025
α´dg=α"gg
α"dg
α´dg+△αdg
1.250
6
高温省煤器
0.02
△αss
0.020
α´ss=α"dg
α"ss
α´ss+△αss
1.270
7
高温空预器
0.05
△αsk
0.050
α´sk=α"ss
α"sk
α´sk+△αsk
1.320
8
低温省煤器
0.02
△αxs
0.020
α´xs=α"sk
α"xs
α´xs+△αxs
1.340
9
低温空预器
0.05
△αxk
0.050
α´xk=α"xs
α"xk
α´xk+△αxk
1.390
注:
工程计算中，一般当D<70%De时才进行漏风系数的修正，本课程设计将对其进行修正,取D=100%De时数据。
结果取小数点后三位（后同）
3、100%负荷下汽水侧各点压力值见下表1-6.
100%负荷下汽水侧各点压力值表1-6（绝对压力）
负荷
位置
低温省煤气
入口
高温省煤器入口
高温省煤器
出口
汽包
低温过热器
出口
屏式过热器
出口
搞过冷段
出口
高过热段
出口
70%
11.57
11.28
11.08
10.98
10.49
10.20
10.10
9.90
第二章辅助计算
一、燃料燃烧计算
1、燃烧计算
需计算出理论空气量、理论氮容积、RO2容积、理论干烟气容积、理论水蒸汽容积等，计算结果见下表2-8。
燃烧计算表2-8
序号
项目名称
符号
单位
（标准状况下）
计算公式及数据
结果
01
理论空气量
Vº
m3/kg
0.0889（Car+0.375Sar）+0.265
Har-0.0333Oar
5.941
02
理论氮容积
VºN2
m3/kg
0.8*Nar/100+0.79Vº
4.703
03
RO2容积
VRO2
m3/kg
（1.866Car+0.7Sar）/100
1.066
04
理论干烟气容积
Vºgy
m3/kg
VºN2+VRO2
5.769
05
理论水蒸汽容积
VºH2O
m3/kg
11.1Har/100+1.24Mar/100+1.61dkVº（dk=0.01kg/kg）
0.745
06
飞灰份额
αfh
查表2-4（固态排渣，
αfh=0.90―0.95）
0.930
2、烟气特性计算
需要计算出各受热面的烟道平均过量空气系数。
干烟气容积、水蒸汽容积，烟气总容积、RO2容积份额、三原子气体和水蒸汽容积总份额、容积飞灰浓度、烟 气质量、质量飞灰浓度等。
具体计算见下表2-9。
烟气特性计算表2-9
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
01
受热面出口过量空气系数
α"
－
1.200
1.225
1.250
1.270
1.320
1.340
1.390
02
烟道平均过量空气系数
αpj
－
1.200
1.213
1.238
1.260
1.295
1.330
1.365
03
干烟气容积
Vºgy+（αpj—1）Vº
Vgy
m3/kg
6.958
7.032
7.180
7.314
7.522
7.730
7.938
04
水蒸气容积
VºH2O+0.0161（αpj-1）Vº
VH2O
m3/kg
0.764
0.766
0.768
0.770
0.773
0.777
0.780
05
烟气总容积
Vgy+VH2O
Vy
m3/kg
7.722
7.797
7.948
8.084
8.295
8.507
8.718
06
RO2容积份额
VRO2/Vy
rRO2
－
0.138
0.137
0.134
0.132
0.128
0.125
0.122
07
水蒸气容积份额
VH2O/Vy
rH2O
－
0.099
0.098
0.097
0.095
0.093
0.091
0.089
08
三原子气体和水蒸气容积份额
rRO2+rH2O
r
－
0.237
0.235
0.231
0.227
0.222
0.217
0.212
09
容积飞灰浓度
10Aarαfh/Vy
µv
g/m3
17.825
17.652
17.317
17.026
16.592
16.180
15.788
10
烟气质量
1-Aar/100+1.306αpjVº
my
kg/kg
10.163
10.260
10.454
10.629
10.900
11.172
11.444
11
质量飞灰浓度
αfhAar/（100my）
µy
kg/kg
0.014
0.013
0.013
0.013
0.013
0.012
0.012
3、烟气焓、空气焓、蒸汽焓的计算
炉膛、屏式过热器、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、高温空气预热器、低温省煤器、低温空气预热器等所在烟气区域的烟气在不同温度下的焓，并列成表格作为温焓表。
具体见下表2-10、2-11、2-12、2-13。
烟气焓温表2-10（用于炉膛、屏式过热器、高温过热器的计算）
备注
烟气或空气温度θ（℃）
理论烟气焓hºy（kJ/kg）
理论空气焓hºk（kJ/kg）
理论烟气焓增hºy
（每100℃）
△hºy
炉膛、屏、凝渣管
高温过热器
飞灰、灰渣
（cθ）fh、（cθ）fh
kJ/kg
α"=1.200
α"=1.225
hy
△hy
hy
△hy
400
3765.816
3218.803
―
4409.576
―
4490.046
―
360
1008.528
1177.727
1198.877
500
4774.344
4064.797
5587.303
5688.923
458.5
1035.163
1208.164
1229.789
600
5809.506
4929.803
6795.467
6918.712
559.8
1061.434
1237.988
1260.057
700
6870.940
5812.573
8033.455
8178.769
663.2
1084.373
1263.566
1285.965
800
7955.314
6708.534
9297.021
9464.734
767.2
1102.390
1284.434
1307.189
900
9057.704
7618.754
10581.455
10771.923
873.9
1120.699
1304.859
1327.878
1000
10178.403
8539.549
11886.313
12099.802
984
1137.488
1324.748
1348.156
1100
11315.891
9475.852
13211.061
13447.958
1096
1151.171
1339.572
1363.123
1200
12467.062
10417.858
14550.634
14811.080
1206
1166.690
1357.776
1381.662
1300
13633.752
11373.291
15908.410
16192.742
1360
1173.773
1366.214
1390.269
1400
14807.525
12335.498
17274.624
17583.012
1571
1185.054
1378.387
1402.553
1500
15992.579
13302.161
18653.011
18985.565
1758
1194.578
1389.431
1413.788
1600
17187.156
14276.429
20042.442
20399.353
1830
1205.201
1400.625
1425.053
1700
18392.358
15253.549
21443.067
21824.406
2066
1207.509
1403.005
1427.442
1800
19599.867
16231.025
22846.072
23251.848
2184
1215.161
1413.567
1438.368
1900
20815.028
17223.058
24259.639
24690.216
2358
1219.506
1417.675
1442.446
2000
22034.534
18213.902
25677.314
26132.662
2512
1230.612
1430.469
1455.451
2100
23265.146
19213.183
27107.783
27588.112
2640
1227.360
1426.812
1451.744
2200
24492.506
20210.444
28534.595
29039.856
2760
―
―
―
烟气焓温表2-11（用于低温过热器、高温省煤器的计算）
烟气或空气温度θ（℃）
理论烟气焓hºy（kJ/kg）
理论空气焓hºk（kJ/kg）
理论烟气焓增hºy
（每100℃）
△hºy
低温过热器
高温省煤器
α"=1.250
α"=1.270
hy
△hy
hy
△hy
300
2784.248
2392.535
―
3382.382
―
3430.233
―
981.567
1188.134
1204.660
400
3765.816
3218.803
4570.516
4634.893
1008.528
1220.026
1236.946
500
4774.344
4064.797
5790.543
5871.839
1035.163
1251.414
1268.714
600
5809.506
4929.803
7041.957
7140.553
1061.434
1282.127
1299.782
700
6870.940
5812.573
8324.084
8440.335
1084.373
1308.364
1326.283
800
7955.314
6708.534
9632.447
9766.618
―
―
―
烟气焓温表2-12（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hºy（kJ/kg）
理论空气焓hºk（kJ/kg）
理论烟气焓增hºy
（每100℃）
△hºy
高温空预器
低温省煤器
α"=1.320
α"=1.340
hy
△hy
hy
△hy
100
902.873
786.817
―
1154.654
―
1170.391
―
927.544
1182.177
1198.092
200
1830.416
1582.547
2336.831
2368.482
953.832
1213.028
1229.228
300
2784.248
2392.535
3549.860
3597.710
981.567
1245.973
1262.498
400
3765.816
3218.803
4795.833
4860.209
1008.528
1279.246
1296.166
500
4774.344
4064.797
6075.079
6156.375
1035.163
1311.965
1329.265
600
5809.506
4929.803
7387.043
7485.639
―
―
―
烟气焓温表2-13（用于低温空预器的计算）
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