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1、锅炉课程设计说明书锅炉课程设计说明书目录一、锅炉课程设计的目的2二、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、热力校核计算基本参数2五、燃料特性3六、辅助计算4七、炉膛校核热力计算8八、对流受热面热力计算13九、锅炉热力计算误差检验19十、总结38十一、参考数目39一、锅炉课程设计的目的锅炉课程设计思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：对锅炉原理课程的只是得以巩固、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和具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力。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
2、的基本计算数据或者图表。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：这部分内容是鉴定设计质量的主要数据。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（a1）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
3、计算基本资参数1）锅炉额定蒸发量：De220t/h2）给水温度：tgs2153）过热蒸汽温度：tGR5404）过热蒸汽压力：PGR9.8MPa5）制粉系统：中间储仓式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）6）燃烧方式：四角切圆燃烧7）排渣方式：固态8）环境温度：209）蒸汽流程： 一次喷水减温 二次喷水减温 汽包顶棚管低温对流过热器屏式过热器高温对流过热器冷段高温对流过热器热段汽轮机五、燃料特性：1）燃料名称：阜新烟煤2）煤的收到基成分表1-1 燃性特料数据表水分灰分碳氢氧氮硫收到基低位发热量干燥无灰基挥发分空气干燥基水分可磨性系数变形温度软化温度融化温度15.02348.33.38.6081.0
4、18645413.11.6123012801340过剩空气系数的选择，由于是煤粉炉、固态排渣所以炉膛出口过量空气系数选择1.20根据锅炉结构分别选取各部分的漏风系数为固态排渣、屏式水冷壁漏风系数选择0.05您渣管簇、屏式过热器、第一对对流蒸发管簇D14Kg/s(220t/h)漏风系数0过热器漏风系数0 再热器漏风系数 0.03 省煤器漏风系数 0.03管式空气预热器每级漏风系数0.03 中间煤粉仓，以热空气作为干燥剂漏风系数0.1表1-2 漏风系数和过量空序号名称漏风系数符号出口过量空气系数符号结果1制粉系统012炉膛005123屏、凝渣管0124高温过热器0031.235低温过热器00312
5、66高温省煤器0021287高温空气预热器0031318低温省煤器002133六、辅助计算：一、锅炉的空气量计算在负压下工作的锅炉机组，炉外的冷空气不断漏入炉膛和烟道内，致使炉膛和烟道各处的空气量、烟气量、温度和焓值相应的发生变化。对于炉膛和烟道各处实际空气量的计算称为锅炉的空气平衡量、在锅炉热力计算中，常用过量空气系数来说明炉膛和烟道的实际空气量。锅炉空气量平衡见表2二、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。计算结果见表表2-1燃烧计算表序号项目名称符号单位计算公式及数据结果1理论空气量/kg0.0889(+0.375)+0
6、.265-0.03334.922理论氮容积/kg0.8+0.793.893容积/kg1.866+0.70.9084理论干烟气容积/kg+4.7895理论水蒸汽容积/kg11.1+1.24+1.61(=0.01kg/kg)0.6276飞灰份额查指导书表2-40.93 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。具体计算见表2-2 表2-2烟气特性表序号项目名称符号单位炉膛、屏凝渣管高过低过高省高空预低省低空预1出口过量空气系数121231.261.281.3
7、11.331.362平均过量空气系数121.2151.2451.271.2951.321.3453干烟气容积/kg57825.85586.0034612466.2949637246.49544水蒸汽容积/kg0.6430.6440.6460.6490.650.6520.6545烟气总容积/kg6.4526.56.656.7746.97.027.156容积份额0.1410.140.1370.1340.1320.130.1277水蒸汽容积份额0.10.0990.0970.09570.09420.09290.09158三原子气体和水蒸汽容积份额r0.2410.240.2340.230.2260.22
8、30.2199容积飞灰浓度33.2932.9132.1731.583130.4729.9210烟气质量kg/kg8.488.588.778.939.099.259.4111质量飞灰浓度Kg/kg0.0250.02490.02440.0240.02350.02310.02283） 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。具体见表2-3、2-4、2-5、2-6对在锅炉受热面的各个部位的蒸汽或者空气的焓值进行计算，列成表格，作为温焓表。具体见表表2-3烟气
9、焓温表用于炉膛、屏、高过的计算烟气或空气温度（）理论烟气焓（kj/kg）理论空焓（kj/kg）理论烟气焓增炉膛、屏、凝渣管高温过热器=1.2=1.1254003141.62665.5841.773674.72981.883754.681002.95003983.63366.018864.104656.601007.364758.591028.8560048487.54082.32886.0575663.971053.625786.431054.197005733.64813.33905.246696.231071.276840.631075.888006638.835555.27920.332
10、7749.851088.237916.521093.689007559.16309.01935.6288820.931104.729010.201110.9910008494.77071.52949.669909.051104.7210121.201127.9911009444.47846.86961.1111013.781117.3511249.381140.531200104068626.92974.0512130.911132.2912389.721156.031300113809418.1198013264.201139.3013545.741163.2714001236010214.
11、9989.4314402.571149.5314709.0151173.5415001334911015.39997.3815552.101158.7315882.561182.9416001434611822.171006.2716710.841168.1017065.501192.3817001535312631.311008.21517878.931170.1418257.871194.3818001636113440.751014.6019049.041178.8919452.261203.5419001737514262.241018.2520227.931182.3520655.8
12、01206.9720001834915082.751027.4921420.281192.9821862.761217.81321001942115920.251024.8022603.271189.9723080.531214.7522002044616736.0723793.2524295.93表2-4烟气焓温表用于低温过热器、高温省煤器的计算烟气或空气温度（）理论烟气焓（kj/kg）理论空气焓()理论烟气焓增(kj/kg)低温过热器高温省煤器=1.26=1.283002322.441981.24819.192837.56997.0862877.191010.774003141.62665
13、.5841.773834.651023.923887.961037.935003983.63366.018864.104858.571050.344925.891064.6760048487.54082.32886.0575908.901076.125990.561090.747005733.64813.33905.246985.021098.457081.301112.988006638.835555.278083.188194.28表25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（）理论烟气焓（kj/kg）理论空气焓()理论烟气焓增(kj/kg)高温空预器低温省煤器=1.31
14、=1.33100752.82948651.5556773.72942954.8117967.84282001526.55891310.4912795.884921932.811977.99951959.021991.17823002322.443821981.2348819.188342936.6271003.8152976.2511017.234003141.632162665.4592841.771783967.9251031.2984021.2341044.9825003983.403943366.018864.10195026.871058.9455094.191072.9566004
15、847.505844082.32086113.0251086.1566194.6721100.482表26烟气焓温表用于低温空预器的计算烟气或空气温度（）理论烟气焓（kj/kg）理论空气焓()理论烟气焓增(kj/kg)低温空预器=1.36100752.82948651.5556987.38952001526.55891310.4912773.729421998.3361010.9463002322.443821981.2348795.884923035.6881037.3534003141.632162665.4592819.188344101.1971065.5095003983.40394
16、3366.018841.771785195.171093.9736004847.505844082.3208864.10196317.1411121.9714） 锅炉热效率及燃料热消耗量计算：1、计算锅炉输入热量，包括燃料的收到基低位发热量，燃料物理显热、外来热源加热空气时带入的热量。2、各项热损失，包括化学不完全燃烧热损失q3和机械不完全燃烧热损失q4，锅炉散热损失q5，灰渣热物理损失q6，排烟热损失q2。具体数据见锅炉热平衡及燃料消耗量计算表表27锅炉热平衡及燃料消耗量的计算序号名称符号单位公式结果1锅炉输入热量186452排烟温度先估后校1403排烟焓查焓温表1391.774 冷空气温度
17、取用205理论冷空气焓=130.316化学未完全燃烧损失%取用07机械未完全燃烧损失%取用1.58排烟出过量空气系数%指导书表29即低温空预器出口过量空气系数1.369排烟损失%（100-）（-）/6.6910散热损失%取用0.511灰渣损失%指导书式（213）0.05512锅炉总损失%+8.73513锅炉热效率%100-91.2414保热系数1-0.994615过热蒸汽焓查附录二中水和水蒸气性质表，高过出口参数=9.8MPa t=5403475.816给水温度给定21517给水焓查附录二中水和水蒸气性质表,低省入口参数 t=21592418锅炉有效利用热Q(-)5.6119实际燃料消耗量B1
18、00Q/()3.2920计算燃料消耗量B(1-/100)3.24七、炉膛校核热力计算一、校核热力计算步骤： 1、计算炉膛结构尺寸及烟气有效辐射层。 2、选取热风温度、并依据有关条件计算随每kg燃料进入炉膛的有效热量。3、根据燃料种类、燃烧设备的形式和布置方式，计算火焰中心位置的系数M。4、估计炉膛出口烟温，计算炉膛烟气平均热容量。5、计算炉膛受热面辐射换热特性参数。6、根据燃料和燃烧方式计算火焰黑度和炉膛黑度。7、计算炉膛出口烟温。8、核对炉膛出口烟温误差。9、计算炉膛热力参数。10、炉膛内其他辐射受热面的换热计算。具体见表3-2、表3-4表31炉膛的结构数据序号名称符号单位公式结果1前墙总面
19、积768（1.395+0.905）+3.995/2+22.176(5.888+21.276)219.622侧墙总面积=(6.912+3.995)1.762=5.126=5.126+(6.912-0.896-1.76)=(6.912-0.896-1.76)0.334=(6.912-0.896-1.76)+3.39 =6.974=+ 218.483后墙总面积768（1.395+0.905）+3.995/2+12.976(5.888+21.276)+7.68157.744喷燃器及门孔面积65炉顶面积7.68(3.39+0.869)-232.116炉膛与屏的交界面积(6.974+0.225+0.334
20、)65.617炉墙总面积+693.568炉膛截面面积6.91251.4799水冷壁管外径6010水冷壁管节距6411管子至墙中心距012水冷壁角系数0.9813炉顶角系数0.9814出口烟窗角系数115炉膛容积1052.616冷灰斗二等分平面到出口烟窗中心距离m19.84617冷灰斗二等分平面到炉顶的距离m23.93818冷灰斗二等分平面到燃烧器中心距离m4.96219炉膛总有效辐射受热面积0.98(-)+675.1220炉膛水冷程度X/0.9721炉膛有效辐射层厚度Sm3.6/5.466表32炉膛校核热力计算序号名称符号单位公式结果1炉膛出口过量空气系数查指导书15漏风系数和过量空气系数1.
21、22炉膛漏风系数查指导书15漏风系数和过量空气系数0.053制粉系统漏风系数查指导书15漏风系数和过量空气系数0.14热风温度先估后校2505理论热风焓查焓温表1645.866理论冷风焓查指导书23锅炉热平衡及燃料消耗量计算130.317空气带入炉膛热量（-）+（+）1747.698对应每公斤燃料送入炉膛的热量（1-）+20382.289理论燃烧温度 查焓温表1913.510燃烧绝对温度K+2732186.511火焰中心相对高度系数X0.2512系数MMA-BX 注：A，B查取指导书表35，360.46513炉膛出口烟气温度先估后校110014炉膛出口烟气焓查焓温表11013.7815烟气平均
22、热容量）（-）/（-）11.5116水冷壁污染系数查指导书35水冷壁污染系数0.4517水冷壁角系数查指导书31炉膛结构数据0.9818水冷壁热有效系数0.44119屏、炉交界面的污染系数0.44120屏、炉交界面的角系数取用121屏、炉交界面的热有效系数0.44122燃烧孔及门孔的热有效系数未敷设水冷壁023平均热有效系数（F+）/0.57624炉膛有效辐射层厚度S查指导书31炉膛结构数据5.46625炉膛内压力P0.126水蒸汽容积份额查指导书29烟气特性表0.127三原子气体容积份额查指导书29烟气特性表0.24128三原子气体辐射减弱系数1023.5729烟气质量飞灰浓度查指导书29烟
23、气特性表0.02530灰粒平均直径查指导书附录表一1331灰粒辐射减弱系数81.8532燃料种类修正系数取=0.50.533燃烧方法修正系数取=0.10.134煤粉火焰辐射减弱系数+103.435火焰黑度1-0.84436炉膛黑度0.9137炉膛出口烟气温度100738计算误差收-(估)9339炉膛出口烟气焓查焓温表9986.940炉膛有效热辐射热量(-)1033941辐射受热面平均热负荷1.3842炉膛截面热强度/()3.2643炉膛容积热强度/()1.59表33炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计算表序号名称符号单位公式结果1顶棚管径mm382节距smm4753排数n1584顶棚管角系数
24、x指导书附录图一0985顶棚面积32116蒸汽流通面积f15801127炉膛顶部热负荷分配不均匀系数指导书附录图七0658炉膛顶棚总辐射吸热量Kj/h361.039减温水总量Kg/h先估后校1610炉膛顶棚蒸汽流量Kg/h20411炉膛顶棚蒸汽焓增Kj/kg/50.6512炉膛顶棚进口蒸汽焓Kj/kg指导书查附录二中水和水蒸汽性质表2708.813炉膛顶棚出口蒸汽焓Kj/kg+2759.3614炉膛顶棚出口蒸汽温度指导书查附录二中水和水蒸汽性质表380八、对流受热面的热力计算一、对流受热面计算步骤：1、假设受热面出口烟气温度，查取相应焓值。2、根据出口烟焓，通过Qd=(I-I+aIoLF)计算
25、对流传热量。3、依据烟气侧放热量等于工质侧吸热量原理，求取工质出口焓和相应温度。4、计算平均对流传热温差。5、计算烟气侧对流放热系数及管壁污染系数。6、计算工质侧对流放热系数。7、计算管壁污染层温度。8、计算烟气黑度，及确定烟气侧辐射放热系数。9、计算对流放热系数K。10、计算对流传热量。与计算结果相比较，其差值应在允许范围之内。否则重新假设受热面出口烟温，重复上述计算。二、屏式过热器热力计算：屏式过热器在热力计算方面具有以下特点：1、 在换热方式上，既受烟气冲刷，又吸收炉膛及屏间高温烟气的热辐射；2、 屏式过热器属于中间过热器，其进出口处的工质参数在进行屏的计算时往往是未知数；3、 屏与屏之
26、间横向节距大，烟气流速低，且冲刷不完善。所以某些交换参数不同于一般对流受热面。屏的具体热力计算见表4-2表41屏的结构数据计算表序号名称符号单位公式结果1管子外径dmm2屏的片数Z123每片屏的管子排数n410404屏的深度Lm2.7065屏的平均高度hm7.46一片屏的平面面积13.57屏的横向节距mm屏的节距5918比值14.19屏的纵向节距mm4610比值1.0911屏的角系数指导书附录图1，曲线50.9812屏的计算受热面积2 Z31713屏区顶棚面积宽深角系数15.614屏区两侧水冷壁面积高深角系数30.115屏区附加受热面面积+45.716烟气进屏流通面积（6.424+1.76）-
27、120.042(6.424+1.76)58.817烟气出屏流通面积(6.424+0.55)- 120.042(6.424+0.55)5018烟气平均流通面积2/(+)5419蒸汽流通面积f12103.140.09720烟气有效辐射层厚度Sm0.77921屏区进口烟窗面积见指导书表3165.6122屏区出口烟窗面积7.686.42449.342、屏的热力计算表42屏的热力计算序号名称符号单位公式结果1烟气进屏温度指导书表39炉膛热力计算炉膛出口烟气温度10072烟气进屏焓指导书表39炉膛热力计算炉膛出口烟气焓9986.93烟气出屏温度先估后校8574烟气出屏焓查焓温表83705烟气平均温度（+）
28、/29326屏区附加受热面对流吸热量先估后校3507屏的对流吸热量-+）-1258.168炉膛与屏相互换热系数查指导书附录图160.989炉膛出口烟窗的沿高度热负荷分配系数查指导书附录图70.8110炉膛出口烟窗射入屏区的炉膛辐射热量796.3911三原子气体的辐射减弱系数104.0212三原子气体容积份额查指导书29烟气特性表0.24113灰粒的辐射减弱系数89.2914烟气质量飞灰浓度查指导书29烟气特性表0.02515烟气辐射减弱系数+3.2016屏区烟气黑度0.2217屏进口对出口的角系数0.1418燃料种类修正系数取用0.519屏出口烟窗面积查指导书表45，屏的结构数据表5020炉膛
29、及屏间烟气向屏后受热面的辐射热量127.0821屏区吸收的炉膛辐射热-66922屏区附加受热面吸收的辐射热84.423屏区水冷壁吸收的辐射热55.524屏区顶棚吸收的辐射热28.8125屏吸收的辐射热-584.626屏吸收的总热量+1842.2627第一级减温水喷水量取用1000028第二级减温水喷水量取用600029屏中蒸汽流量D-21400030蒸汽进屏温度先估后校39031蒸汽进屏焓查指导书附录二水和水蒸汽性质表3020.832蒸汽出屏焓+/329933蒸汽出屏温度查指导书附录二水和水蒸汽性质表435.9334屏内蒸汽平均温度(+)/2412.935平均传热温差-51936屏内蒸汽平均比
30、容查指导书附录二水和水蒸汽性质表0.026637屏内蒸汽流速16.338管壁对蒸汽的放热系数查指导书附录11253839烟气流速4.640烟气侧对流放热系数查指导书附录885.541灰污系数查指导书附录15曲线20.005442管壁灰污曾温度+()716.0343辐射放热系数查指导书附录1961.544利用系数查指导书附录120.8545烟气侧放热系数158.546对流传热系数63.8547屏的对流传热量1203.748计算误差 %1.549屏区水冷壁的水温查计算负荷下汽包饱和水温度317.750平均传热温差-614.351屏区水冷壁对流吸热量135.2852屏区顶棚进口蒸汽温度查指导书表31
31、038053屏区顶棚进口蒸汽焓查指导书表3102779.3654屏区顶棚蒸汽焓增先估后校3555屏区顶棚出口蒸汽焓+284156屏区顶棚出口蒸汽温度查指导书附录二水和水蒸汽性质表385.6257屏区顶棚平均汽温（+）/2387.7358平均传热温差-544.3459屏区顶棚对流吸热量191.8660屏区顶棚总吸热量+214.6861屏区顶棚焓增/35.8462计算误差检查%（估）-/2.363屏区附加受热面对流吸热量+332.1564计算误差%（估）-/5.365屏区受热面总对流吸热量+1535.85三、凝渣管的热力计算：其计算主要特点：1、和后屏过热器类似，也直接吸收炉膛辐射热。当管少于5排
32、时，将有部分炉膛辐射热落在其后受热面上。2、凝渣管区域都布置其它附加受热面。3、凝渣管内为汽水混合物，在沸腾状态下进行换热，工质温度始终为饱和温度。4、凝渣管总吸热量包含对流吸热量和辐射吸热量。具体见表4-3。表43凝渣管结构及计算序号名称符号单位公式结果1管子尺寸d2管子排列方式及根数n根横列一排103管子节距7004受热面积26.85烟道流通截面积48.46烟道容积V27.27烟道表面积F114.18烟道辐射层厚度s0.8659烟气进凝渣管温度等于屏出口烟气温度85710烟气进凝渣管焓等于屏出口烟气焓837011烟气出凝渣管温度-585212烟气出凝渣管焓查焓温表8315.5613凝渣管对
33、流吸热量-）54.0314凝渣管角系数查指导书附录图1曲线50.2415来自炉膛及屏的辐射热 屏的热力计算第20项127.0816凝渣管吸收的辐射热30.4917凝渣管总吸收热+80.5218通过凝渣管的辐射热（1-）96.58三、高温过热器的热力计算：高温过热器分冷段和热段两部分。蒸汽从屏出来后，先进入高温对流过热器冷段，经过二次喷水减温后进入高温对流过热器热段。冷段在烟道两侧为逆流，热段在中间为顺流。根据高温过热器结构尺寸对高温过热器进行热力计算，具体见表4-5表44高温过热器的结构尺寸序号名称符号单位公式结果1管子尺寸d2冷段横向节距及布置顺流、逆流、双管圈403热横向节距及布置顺流、逆流、双管圈394横向节距955横向节距比/ d2.2626纵向节距877纵向节距比/ d2.078管子纵向排数89冷段蒸汽流通面积0.064210热段蒸汽流通面积0.062811平均流通截面积+ ）/2 0.063412烟气流通面积23.313冷段受热面积23714热段受热面积23115顶棚受热面积10.0616管束
