锅炉课程设计说明书200th高压煤粉锅炉热力计算.doc

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1、大学课 程 设 计 说 明 书题目： 学院（系）： 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 大学课程设计（论文）任务书院（系）： 基层教学单位： 学 号学生姓名专业（班级）设计题目200t/h高压煤粉锅炉热力计算设计技术参数1锅炉蒸发量： D1 = 200 ； 2给水温度： tgs = 215 ；3给水压力： Pgs = 11.3 MPa；4过热蒸汽温度： t1 = 540 ；5过热蒸汽压力： P1 = 9.8 MPa；6周围环境温度： tlk = 20 ；7连续排污率： pw = 1.8%8空气湿度： d = 10 g/kg9燃料特性：（1）燃料名称：烟煤1；Car%Har

2、%Oar%Nar%Sar%Mar%Mad%Aar%Vdaf%Qnet,ar,pkJ/kg33.572.2210.170.570.3329.6514.4723.4948.3719507DTSTFT11501300145010制粉系统：中间储仓式，闭式热风送粉，筒式钢球磨煤机；11汽包工作压力11.08 MPa；设计要求1、 校核煤的元素分析数据和判别煤种；2、 确定锅炉的整体布置，并绘制锅炉结构简图和汽水系统流程简图；3、 燃烧产物和锅炉热平衡计算；4、 锅炉炉膛及主要受热面的结构设计；5、 额定负荷下锅炉的热力计算；6、 编写课程设计说明书。工作量1、 5000字左右说明书一份，包括：A 锅炉

3、设计说明书；B 锅炉结构计算及热力计算书；2、 A1锅炉整体图1张，主要受热面结构示意图2-3张。工作计划1、课程设计概述，布置题目（设计题目、要求），第1天；2、收集资料，第2天；3、校核煤的元素分析数据和判别煤种，第3天；4、确定锅炉的整体布置，并绘制锅炉结构和汽水系统简图，第4-5天；5、燃烧产物和锅炉热平衡计算，第6-7天； 6、炉膛结构设计，第8天；7、炉膛热力计算，第9-11天；8、主要受热面结构设计，第12天；9、主要受热面热力计算，第13-14天；10、答辩、考核、上交课程设计说明书，第15天。参考资料1、锅炉习题实验及课程设计（第二版），同济大学等院校，中国建筑工业出版社；2

4、、锅炉课程设计，赵翔 任有中，水利电力出版社，1991；3、锅炉原理及设备，叶江明，中国电力出版社，2004；4、锅炉原理及计算（第二版），冯俊凯 沈幼庭，科学出版社，1995；5、锅炉课程设计指导书李加护 闫顺林 中国电力出版社，2007。指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。年月日 大学课程设计评审意见表指导教师评语：成绩： 指导教师： 年 月 日答辩小组评语：成绩： 评阅人： 年 月 日课程设计总成绩：答辩小组成员签字：年 月 日一、校核煤的元素分析数据和判别煤种1.煤的元素各成分之和为100%的校核Car+Har+Oar+Nar+

5、Sar+Mar+Aar=33.57+2.22+10.17+0.57+0.33+29.65+23.49=100%2.以空气干燥基为基准的元素成分的计算（已知Mad=14.47）换算系数:K=（100-Mad）/（100-Mar）=(100-14.47)/（100-29.65）=1.216空气干燥基元素成分： Cad=KCar=1.21633.57=40.82 Had=KHar=1.2162.22=2.70Oad=KOar=1.21610.17=12.37 Nad=KNar=1.2160.57=0.69Sad=KSar=1.2160.33 =0.40 Aad=KAar=1.21623.49=28.

6、563. 空气干燥基低位发热量的计算Qad,net,p = Qar,net,p+25.1(9Har+Mar) -25.1(9Had+Mad)=19507+25.1(92.22+29.65)(100-14.47)/(100-29.65)-25.1(92.7+14.47)=24257.57（kJ/kg）4.煤种判别（1） Vdaf=48.37% , Qar,net,p = 19.507 MJ/kg 11.5 MJ/kg 高挥发分烟煤 （2） Ad = Aar100/(100-Mar)=23.49100/(100-29.65)=33.39 24% Ad 34% 中灰分煤 （3） Mar=29.65%

7、 ， 22% Mar 40% 高水分高挥发分煤 （4） Sd= Sar100/(100-Mar)=0.33100/(100-29.65)=0.47 Sd=0.47% 1% 低硫煤（5） ST=1300 1350 ，Qar,net,p = 19.507 MJ/kg 12.5 MJ/kg 易结渣煤 综上，该煤为高水分，高挥发分，中灰分，低硫且易结渣的烟煤。二、 锅炉整体布置的确定1.炉整体的外型选型布置，选择形布置的理由如下：（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，烟囱也建在地面上；（2）对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力；（3）各受热

8、面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热；（4）机炉之间的连接管道不长。2. 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。本锅炉为高压参数，汽化吸热较少，加热吸热和过热吸热较多。为使炉膛出口烟温降到要求的值，保护水平烟道的对流受热面，除在水平烟道内布置高、低温对流过热器外，还在炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。为使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。3.汽水系统（1）过热蒸汽系统流程汽包顶棚过热器进口集箱炉顶及尾部包覆过热器管束尾部包覆过热器后集箱（悬吊管过热器管束悬吊管过

9、热器出口集箱）尾部左右侧包覆过热器上集箱尾部上下侧包覆过热器管束尾部上下侧包覆过热器下前集箱水平烟道左右侧包覆过热器管束水平烟道左右侧包覆过热器上集箱屏式过热器对流过热器进口集箱对流过热器管束对流过热器出口集箱集汽集箱汽轮机。（2）水系统流程给水省煤器进口集箱省煤器管束省煤器出口集箱后墙引出管汽包下降管下联箱水冷壁上联箱汽包。三、燃烧产物和锅炉热平衡计算（1） 燃烧所需理论空气量V0 =0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har-0.0333 Oar=0.0889(33.57+0.3750.33)+0.2652.22-0.033310.17=3.2450（2） 烟气容积 理论氮

10、气容积：V0N2 = 0.79 V0 += 0.793.2450 += 2.5681 三原子气体RO2的容积： VRO2 = VCO2 + VSO2 = 0.6287 理论水蒸气容积： = 0.111Har + 0.0124Mar + 0.0161V0 = 0.1112.22+0.012429.65+0.01613.2450=0.6663 理论干烟气量容积：= V0N2 + VRO2 = 2.5681+0.6287=3.1968 理论烟气量容积： = V0N2 + VRO2 + =2.5681+0.6287+0.6663 = 3.8631 名称V0V0N2VRO2计算结果（）3.24502.5

11、6810.62870.66633.19683.8631（3）此高压锅炉燃料为高水分，高挥发分，中灰分，低硫且易结渣的烟煤。因ST=1300，1200ST1400,采用固态排渣，选取炉膛出口过量空气系数为1.20。选取飞灰份额=0.9。 漏风系数和过量空气系数过量空气系数受热面积入口漏风出口炉膛、屏式过热器(l,ps)0al=0.05，aps=0 1.20高温过热器（gwgr）1.200.031.23低温过热器（dwgr）1.230.031.26高温省煤气（gsm）1.260.021.28高温空气预热器（gky）1.280.031.31低温省煤气（sm）1.310.021.33低温空气预热器（k

12、y）1.330.031.36烟气特性表符号炉膛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1.20 1.20 1.23 1.26 1.28 1.31 1.33 1.20 1.23 1.26 1.28 1.31 1.33 1.36 1.2000 1.2150 1.2450 1.2700 1.2950 1.3200 1.3450 3.8458 3.8945 3.9918 4.0730 4.1541 4.2352 4.3163 0.6767 0.6775 0.6791 0.6804 0.6817 0.6830 0.6843 4.5225 4.5720 4.6709 4.753

13、4 4.8358 4.9182 5.0006 0.1390 0.1375 0.1346 0.1323 0.1300 0.1278 0.1257 0.1496 0.1482 0.1454 0.1431 0.1410 0.1389 0.1368 r0.2887 0.2857 0.2800 0.2754 0.2710 0.2667 0.2626 46.7458 46.2401 45.2608 44.4759 43.7178 42.9851 42.2765 5.8507 5.9142 6.0414 6.1473 6.2533 6.3592 6.4652 0.0361 0.0357 0.0350 0.0

14、344 0.0338 0.0332 0.0327 烟气焓温表（用于低温空气预热器的计算）烟气或空气温度（）理论烟气焓理论空气焓理论烟气焓增低温空气预热器=1.36100539.963735429.7354555.1336571.2577588.2923604.8138621.1079694.6685711.5906730.5184750.7539771.1538791.18612001095.09735864.33821406.00093001666.355061306.7292136.7784002254.647381758.0112887.5315002859.461182220.0673

15、658.6856003480.569062692.5064449.871烟气焓温表（用于高温空气预器，低温省煤器的计算）烟气或空气温度（）理论烟气焓理论空气焓理论烟气焓增高温空气预热器=1.31低温省煤器=1.33100539.963735429.7354555.1336571.2577588.2923604.8138621.1079673.1817689.8605708.3989728.1898748.051767.5641681.776401698.5526717.2467737.2154757.2921777.01292001095.09735864.33821363.0421380.3

16、28963001666.355061306.7292071.4412097.575654002254.647381758.0112799.6312834.791075002859.461182220.0673547.6823592.083216003480.569062692.5064315.2464369.09614烟气焓温表（用于低温空气预器，高温省煤器的计算）烟气或空气温度（）理论烟气焓理论空气焓理论烟气焓增低温过热器=1.26高温省煤器=1.283001666.355061306.729588.2923604.8138621.1079637.3131651.56082006.10570

17、5.6257724.9482743.9422762.67778.79072032.2392714.6513734.1894753.391772.3129788.57774002254.647381758.0112711.732746.890515002859.461182220.0673436.6793481.079876003480.569062692.5064180.6214234.470827004117.882163174.6484943.2915006.783718004769.442943663.9945722.0815795.36137烟气焓温表（用于炉膛，屏式过热器，高温过热器

18、的计算）烟气或空气温度（）理论烟气焓理论空气焓理论烟气焓增炉膛，屏式过热器=1.20高温过热器=1.23 4002254.651758.01604.81 621.11 637.31 651.56 663.18 674.71 685.44 694.35 704.00 709.06 716.41 722.43 729.57 731.25 736.26 739.50 746.24 744.74 2606.25 697.22715.60733.74749.43762.61775.29787.71797.25808.37814.16822.00828.85836.31838.03844.62847.73

19、855.39853.672658.99711.09 729.77 748.21 764.11 777.52 790.38 803.05 812.68 824.02 829.93 837.84 844.82 852.32 854.04 860.87 863.96 871.77 870.01 5002859.462220.073303.47 3370.086003480.572692.514019.07 4099.857004117.883174.654752.81 4848.058004769.443663.995502.24 5612.169005432.624161.136264.85 63

20、89.6810006107.334664.047040.14 7180.0611006792.775175.427827.85 7983.1212007487.125689.918625.10 8795.8013008191.126211.749433.46 9619.8214008900.176737.2710247.63 10449.7515009616.587265.2311069.63 11287.59160010339.017797.3511898.48 12132.40170011068.598331.0212734.79 12984.72180011799.848864.8913

21、572.82 13838.76190012536.109406.7014417.44 14699.64200013275.599947.8715265.17 15563.60210014021.8310493.6516120.56 16435.37220014766.5711038.3216974.23 17305.38锅炉热平衡及燃料消耗量计算名称符号单位公式计算结果锅炉输入热量19507排烟温度先估后校140排烟焓查焓温表用插值法求1050.64冷空气温度取用20理论冷空气焓=85.95化学未完全燃烧损失%取用0机械未完全燃烧损失%取用1.3排烟处过量空气系数低温空气预热器进口处过量空气系

22、数1.36排烟损失%4.72散热损失%取用0.6灰渣损失%0锅炉总损失%6.62锅炉热效率%100-93.38保热系数0.9936过热蒸汽焓P=9.8MP , t=5403475.4给水温度给定215给水焓P=11.3MP ，t=215946.3名称符号单位公式计算结果锅炉有效利用热 5.0582 实际燃料消耗量B 27768.45计算燃料消耗量27407.46确定炉膛容积，选取炉膛容积热负荷=0.140，则V=1074.76确定炉膛截面尺寸，选取炉膛截面热负荷=2.33，则=64.58四、炉膛结构设计名称符号单位公式计算结果炉膛截面宽深比a/b-按 a/b=11.2选取1.1炉膛宽度am8.

23、429炉膛深度bm7.662 冷灰斗倾角o50o50冷灰斗出口尺寸-m按0.61.4选取1折焰角长度mb/31.8折焰角上倾角o20045030折焰角下倾角o20030030炉膛出口烟气流速m/s选取6炉膛出口烟气温度先估后校1050炉膛出口通流面积28.860炉膛出口高度m3.424水平烟道流速m/s选取10水平烟道高度m2.054折焰角高度m/tan6000.331炉顶容积按结构计算156.26冷灰斗容积Vhd按结构计算 100.32炉膛主体高度m(V- Vhd)/A12.669水冷壁结构尺寸计算名称符号单位公式计算结果前后墙水冷壁回路个数个按a/2.5(每个回路受热宽度一般不超过2.5m

24、m)选取4左右墙水冷壁回路个数个按b/2.5(每个回路受热宽度一般不超过2.5mm)选取3管径及壁厚mm查表选取605管子节距Smm按s/d=1.301.35选取80前后墙管子根数根按a/s+1=106.36选取106左右墙管子根数根按b/s+1=96.78选取97燃烧器结构尺寸计算名称符号单位公式计算结果一次风速查表选取30二次风速查表选取45三次风速查表选取50一次风率%查表选取35二次风率%1-50三次风率%由制粉系统设计确定15一次风温由制粉系统设计确定210二次风温290三次风温由制粉系统设计确定70燃烧器数量Z个四角布置4一次风口面积（单只）0.076二次风口面积 （单只）0.05

25、7三次风口面积（单只）0.028燃烧室假想切圆直径mm查表选取450燃烧器矩形对角线长度2mm11391特性比值-选取9特性比值2- 33.98燃烧器喷口宽度mm2/=335340一次风喷口高度mm224二次风喷口高度mm168三次风喷口高度mm83燃烧器高度mm根据A1，A2，A3面积算出，/=8.09, 接近原选定值不必重算2750最下一排燃烧器的下边距冷灰斗上沿的距离m1.7条件火炬长度m lhy的计算结果大于火炬长度最低极限值12,，且上排燃烧器中心线到前屏下边缘高度大于8米，所以炉膛高度设计合理15.858炉膛结构尺寸名称符号单位公式计算结果侧墙面积3.3623.42411.511.

26、0390.5 （5.862+7.662）7.037.66212.66997.070.51.985（7.662+4.331）11.90+127.51名称符号单位公式计算 结果前墙面积（12.669+3.424+1.8tan300）+4.331/2+0.50.5(7.662-1)/cos500 8.429184.50后墙面积(1.8/cos300+0.50.5(7.662-1)/cos500 +12.669+4.331/2 8.429164.40炉膛出口烟窗面积（2.5+3.424）8.42949.93炉顶包裹面积3.3628.42928.34燃烧器面积41.22.7513.2前后墙侧水冷壁角系数

27、X-按膜式水冷壁选取1炉顶角系数-查锅炉热力计算线0.98炉膛出口烟窗处角系数-选取1整个炉膛的平均角系数-0.999炉膛自由容积的水冷壁面积668.99炉膛容积a1074.78炉膛自由容积因无前屏过热器，所以=1074.78自由容积辐射层有效厚度m3.6/5.784炉膛的辐射层有效厚度Sm5.784燃烧器中心线的高度m据图5.06炉膛高度m据图17.405名称符号单位公式计算 结果燃烧器相对高度/-/0.291火焰中心相对高度X1-/+（=0）0.291炉膛校核热力计算名称符号单位公式计算结果炉膛出口过量空气系数-选用1.20炉膛漏风系数-选用0.05制粉系统漏风系数-选用0.12空气预热器

28、出口过量空气系数-（+）1.03热风温度先估后校300理论热风焓查焓温表1306.729冷空气温度给定20理论冷风焓=85.95空气带入炉膛热量1360.542对应于每千克燃料送入炉膛的热量20867.542理论燃烧温度差温焓表2550理论燃烧绝对温度K+2732823炉膛出口烟气温度先估后校1050炉膛出口烟气焓差温焓表7434烟气平均热容量VcKJ/(kg)（-）/ (-)8.956水冷壁污染系数-查表0.45水冷壁角系数-取用1水冷壁热有效系数-0.45屏、炉交界面的污染系数-（取0.98）0.441屏、炉交界面的角系数-取用1屏、炉交界面的热有效系数-0.441燃烧器及门孔的热有效系数

29、-未敷设水冷壁0平均热有效系数- 0.479炉膛有效辐射层厚度Sm5.784炉膛内压力pMPa0.1水蒸气容积份额-查烟气特性表0.1496三原子气体和水蒸气容积总份额r-查烟气特性表0.2887三原子气体辐射减弱系数3.546烟气质量飞灰浓度查烟气特性表0.0361灰粒平均浓度取用13灰粒辐射减弱系数 83.896燃料种类修正系数-取用0.5燃料方法修正系数-取用0.1煤粉火焰辐射减弱系数k 4.552火焰黑度-0.928炉膛黑度-0.966火焰中心相对高度X1-/+（=0）0.291系数M-A-B（X1+）其中A=0.59,B=0.5=00.4445炉膛出口烟气温度（计算值）957.02计

30、算误差-（估）允许误差-92.98炉膛出口烟气焓查焓温表，按计算值6652.50炉膛有效辐射放热量14124.07辐射受热面平均热负荷1.607105炉膛截面热强度2.33106炉膛容积热强度0.14106炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计算表名称符号单位公式计算结果顶棚管径mm 选取384节距SmmS/d1.2547.5排数n-a/S+1178顶棚管角系数x-查锅炉热力计算线0.98顶棚面积3.3628.42928.34蒸汽流通面积0.126炉膛顶棚热负荷分配不均系数-查锅炉热力计算线0.7炉膛顶棚总辐射吸热量3.67.142106减温水总流量先估后校8000炉膛顶棚蒸汽流量D-1920

31、00炉膛顶棚蒸汽焓增/37.20炉膛顶棚进口蒸汽焓蒸汽参数汽包压力对应的干饱和蒸汽，汽包工作压力11.08 MPa2708.45炉膛顶棚出口蒸汽焓+2745.65炉膛顶棚出口蒸汽温度查表340六、屏式过热器结构尺寸的设计及计算名称符号单位公式计算结果管径及壁厚mm 选取385屏片数Z1片-12单片管子根数根10屏的深度Cm根据图取2.052屏的平均高度m3.11横向节距mm在5001000之间630比值/d-16.58纵向平均节距mmC/(4-3)62.16比值/d-1.64屏的角系数-查锅炉热力计算线0.80屏区接受炉膛辐射的面积=49.93屏的对流受热面积160.24屏的计算对流受热面积1

32、28.19屏区炉顶受热面积2.0528.42916.95屏两侧水冷壁受热面积13.35屏区附加受热面积+30.30屏接受炉膛辐射受热面积40.38炉顶附加受热辐射面积5.34水冷壁附加受热面辐射面积4.21烟气进屏流通面积43.33烟气出屏流通面积22.07烟气平均流通面积2/(+)29.24蒸汽流通截面积A0.074蒸汽质量流速735.74烟气辐射层有效厚度Sm0.75后屏过热器热力计算名称符号单位公式计算结果烟气进屏温度957.02烟气进屏焓查焓温表 6652.50烟气出屏温度假定880烟气出屏焓查焓温表6112.33烟气平均温度0.5（+）919屏区附加受热面对流吸热量先估后校145屏的

33、对流吸热量-391.71后屏辐射吸热分布系数-查表0.7后屏辐射热强度1.102105后屏吸热量W5.5021063.6/722.69屏入口吸收的炉膛辐射热量=722.69水蒸气容积份额-查烟气特性表0.1496三原子气体和水蒸气容积总份额r-查烟气特性表0.2887烟气质量飞灰浓度查烟气特性表0.0361烟气辐射层有效厚度Sm0.75三原子气体辐射减弱系数11.95灰粒辐射减弱系数1/(m.MPa)90.96烟气的辐射减弱系数k1/(m.MPa)+6.73屏区烟气黑度-0.396屏进口对出口的角系数-=0.15修正系数-按煤种选取0.5屏出口面积m2等于对流过热器进口面积（3.0638.42

34、9） 25.03炉膛及屏间烟气向屏后受热面的辐射热量kJ/kg=136.45屏区吸收炉膛辐射热量kJ/kg-586.24屏区炉顶附加受热面吸收的炉膛辐射热量kJ/kg62.70屏区水冷壁附加受热面吸收的炉膛辐射热量kJ/kg49.43屏所吸收的炉膛辐射热kJ/kg-474.11屏所吸收的总热量kJ/kg+865.82附加过热器总吸热量kJ/kg先假定后核算2500一级减温水量Djw1kg/h先假定后核算4000二级减温水量Djw2kg/h先假定后核算4000附加过热器焓增量kJ/kg356.87饱和蒸汽焓kJ/kg查蒸汽特性表，P=11.08 MP2708.45低温过热气出口蒸汽焓kJ/kg3065.32低温过热器出口压力PdgMP10.33低温过热气出口蒸汽温度查蒸汽特表 Pdg=10.33, =3065.32390蒸汽进屏焓kJ/kg3021.64蒸汽进屏温度查蒸汽特性表 p=10.20 MPa, =3021.64370蒸汽出屏焓kJ/kg