电厂锅炉原理课程设计

1、河北工程大学电站锅炉原理课程设计河北工程大学锅炉课程设计报告题 目: 400t/h 再热煤粉锅炉 院 系：水电学院热能与动力工程 班 级： 热动 1102 学 号： 110280204 学生姓名： 李贺然 同组人员： 李亮、张久伟、赵春明 指导教师： 高俊如 ：400t/h再热煤粉锅炉 2014年 6 月 日-2014年 6 月 日- 10 -目录一、课程设计的目的与要求21.1 目的.21.2 要求.2二、设计正文32.1 设计任务书.32.2 煤的元素分析数据校核和煤种判定.42.3 燃烧产物和锅炉热平衡计算.62.4 锅炉热平衡级燃料消耗量计算.102.5 炉膛热力计算.112.6 后屏

2、过热器热力计算.142.7 对流过热器热力计算.172.8 高温再热器热力计算.192.9 第一、二、三转向室及低温再热器引出管的热力计算.222.10 低温再热器热力计算.282.11 旁路省煤器热力计算.312.12 减温水量校核.332.13 主省煤器热力计算.342.14 空气预热器热力计算.362.15 热力计算数据的修正和计算结果汇总.38三、参考文献.40一、 课程设计的目的与要求1.1目的锅炉课程设计是锅炉原理课程的重要教学环节。通过课程设计可以达到如下目的：1） 使学生对锅炉原理课程的知识得以巩固、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和具有综合

3、考虑机组设计与布置的初步能力；3） 培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力，提高学生运算、制图等基本技能；4） 培养学生对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。 1.2 要求1）熟悉所设计锅炉的结构和特点，包括主要工况参数、烟气流程、蒸汽 流程等；2）掌握锅炉热力计算方法，如烟气焓的计算、炉膛热力计算、对流受热面热力计算等；3）各个计算环节要达到相应误差要求，如排烟温度校核、对流受热面传热量校核等；4）计算过程合理、结果可信；5）提交的报告格式规范，有条理。二、设计正文2.1 设计任务书2.1.1 设计题目 400t/h 再热煤粉锅炉2.1.2 给定工况负荷（%）煤种名称周围温度（）100淮

4、北洗中煤202.1.3 计算负荷下的工况参数 1）过热蒸汽流量 D1= 420 t/h； 2）再热蒸汽流量 D2= 350 t/h； 3）过热蒸汽出口压力和温度 = 13.7 MPa(表压)， t1 = 540 ； 4）再热蒸汽压力和温度 进口：=2.5MPa(表压)，= 330 ； 出口：= 2.3 MPa(表压)，= 540 ； 5）给水温度 = 235 ； 6）给水压力 = 15.6 MPa(表压)； 7）汽包工作压力 = 15.2 MPa(表压)2.1.4 燃料特性1）收到基成分（%）：Car = 58.44 % 、Har= 3.13%、Oar= 3.00 %、Nar= 0.83%、S

5、ar= 0.90%、Aar= 26.70%、 Mar= 7.00% 2）干燥无灰基挥发分Vdaf= 16.00 %；3）低位发热量：= 22608.72 kJ/kg； 4）灰熔点： DT、FT、ST15002.1.5 制粉系统中间贮仓式，闭式热风送粉，筒式钢球磨煤机（提示数据:排烟温度假定值py=135;热空气温度假定值trk=320）2.2煤的元素分析数据校核和煤种判别2.2.1 煤的元素各成分之和为100%的校核+=58.44%+3.13%+3.00%+0.83%+0.90%+7.00%+26.70% =100%2.2.2 元素分析数据校核（一）可燃基元素成分的计算 可燃基元素成分与应用元

6、素成分之间的换算因子为 Kr=1.51则可燃基元素成分应为（%） 1.51*58.44=88.24 1.51*3.13=4.73 1.51*3.00=4.53 1.51*0.83=1.25 1.51*0.90=1.36 (二)干燥基灰分的计算(三)可燃基低位发热量(试验值)的计算(四)可燃基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算 34439.73-34364.59=75.14KJ/kg 因为 75.14KJ/kg800KJ/kg 所以元素成分是正确的2.2.3煤种判别（一）煤种判别由燃料特性得知Vr= 16.00% 20% 但是= 22608.72KJ/Kg 4% ，属于 高灰份燃料 52.

7、3燃料产物和锅炉热平衡计算2.3.1 理论空气量及理论烟气容积1）理论空气量： Nm3/kg2）理论氮气量： Nm3/kg3）三原子气体RO2的容积： Nm3/kg4）理论水蒸气容积： Nm3/kg5）理论烟气容积： Nm3/kg2.3.2空气平衡表级烟气特性表根据该锅炉的燃料属劣质烟煤，可按表2-7选取炉膛出口过量空气系数l= 1.22 又按表2-9选取各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，如表3-1。 表3-1 空气平衡表受热面名称过量空气系数炉膛、后屏过热器 l,hp对流过热器 dl高温再热器 gzr低温再热器，旁路省煤器 dz,ps主省煤器 sm空气预热器 ky进口1.221.2

8、71.301.331.36漏风al=0.05ahp=00.050.030.030.030.2出口1.221.271.301.331.361.56根据上述计算出的数据，又按表2-10选取份炉渣份额后计算得飞灰份额fh= 0.9 ，计算表3-2列出的各项，此表为烟气特性表。10表 3-2 烟 气 特 性 表项 目 名 称符 号单 位炉膛，后屏l,hp对流过热器dlgr 高温再热器gzr低再热，旁路省煤器dzr,psm主省煤器sm空预器ky烟道进口过热量空气系数1.221.221.271.301.331.36烟道出口过热量空气系数1.221.271.301.331.361.56烟道平均过热量空气系数

9、1.221.2451.2851.3151.3451.46过剩空气量DVNm3/kg1.30811.45681.69461.87302.05142.7312水蒸气容积Nm3/kg0.55110.55350.55730.56020.56300.5740烟气总容积Nm3/kg7.66027.81138.05298.23428.41549.1062RO2气体占烟气容积总份额0.14320.14040.13620.13320.13040.1205水蒸汽占烟气容积总份额0.07190.07090.06920.06800.06690.0630三原子气体和水蒸汽占烟气容积总份额0.21510.21130.20

10、540.20120.19730.1835烟气质量kg/kg10.206910.401010.711610.944611.177612.0706飞灰无因次浓度kg/kg0.02350.02310.02240.02200.02150.01992.3.3烟气焓温表计算表3-3列出的各项，此表为烟气焓温表。表3-3 烟 气 焓 温 度 表顺序烟气(或空气)温度(oc)理论烟气的焓(kJ/kg)理论空气的焓 (kJ/kg)飞灰的焓Hfh(kJ/kg)烟气的焓Hy(kJ/kg)炉膛，后屏过热器 =1.2对流过热器 =1.25高温再热器 =1.28低温再热器，旁路省煤器 =1.31主省煤器 =1.34空预器

11、热段 =1.44空预器冷段 =1.54DHyDHyDHyDHyDHyDHyDHy11008797851240131912651313824422001777158223472505266312181300330027032396349435653805404512281253440036583223462547224818123012551281550046354067573358555977609912391265129113176600563949356725697271207268741612271270129713237700667258157951824284178591125012

12、951321880077246713920195379738126813139900879276231046910850128710100098798533117561310111100109809484130661320121200120931042314386131300121061138114140014360123441515001550513313161600166621428817170017824152631818001899317237191900201631823023955139820200031342192292535314012121002253220228267622

13、2220023714注：因为，所以计算烟气焓Hy是不考虑飞灰的焓Hfh。2.4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算锅炉热平衡及燃料消耗量计算，如表3-4所示。表3-4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1燃料带入热量kJ/kg22608.722排烟温度假定1353排烟焓kJ/kg查焓温表：表314944冷空气温度给定205理论冷空气焓kJ/kg查焓温表：表31576机械不完全燃烧热损失取用27化学不完全燃烧热损失取用08排烟热损失6.739散热损失查图2-150.410灰渣物理热损失忽略011保热系数0.99612锅炉总热损失9.1313锅炉热效率90.8714过热蒸汽焓

14、kJ/kg查蒸汽特性表，p= 13.7 MPa, t= 540 343715给水焓kJ/kg查水特性表， p= 15.6 MPa, t= 245 101616过热蒸汽流量kg/h已知17再热蒸汽出口焓kJ/kg查蒸汽特性表，p= 2.30 MPa, t= 540 355418再热 蒸汽进口焓kJ/kg查水特性表， p= 2.50MPa, t= 320 308119再热蒸汽流量kg/h已知20再热蒸汽焓增量kJ/kg47321锅炉有效利用热kJ/h22实际燃料消耗量Bkg/h23计算燃料消耗量Bjkg/h442.5 炉膛热力计算（带前屏过热器）炉膛热力计算（带前屏过热器） 结果列于表3-9中表3

15、-9 炉膛热力计算（带前屏过热器）序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1热空气温度trk给定3202理论热空气焓Hrk0kJ/kg查焓温表：表325613炉膛漏风系数l由空气平衡表知0.054制粉系统漏风系数zf选用0.15冷空气温度tlk给定206理论冷空气焓Hlk0kJ/kg查焓温表1577空预器出口过量空气系数kyl-(l+zf)1.078空气带入炉内热量QkkJ/kgkyHrko+(l+zf)Hlk0276491kg燃料带入炉内的热 量QlkJ/kgQr*(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qk25372.710理论燃烧温度a根据Ql查焓温表：表3201411炉膛出口烟温

16、l假定110012炉膛出口烟焓HlkJ/kg查焓温表：表31306613烟气的平均热容量VcpjkJ/(kg)(Ql-Hl)/(a-l)13.4614水蒸汽容积份额rH2O查烟气特性表0.071915三原子气体容积份额rn查烟气特性表0.215116三原子气体分压力pnMPaprn(p为炉膛压力,等于0.098 MPa)0.02117pn与S的乘积pnSm.MPapnS0.13918三原子气体辐射减弱系数Ky1/(m.MPa)2.3719灰粒子辐射减弱系数Kh1/(m.MPa)81.8420焦碳粒子辐射减弱系数Kj1/(m.MPa)取用1021无因次量x1按参考文献1选取0.522无因次量x2

17、按参考文献1选取0.123半发光火焰辐射减弱系数K1/(m.MPa)2.9324乘积KpSKpS1.9125炉膛火焰有效黑度ahy0.85226乘积pnSzym.MPa0.1327自由容积内三原子气体辐射减弱系数Ky1/(m.MPa)3.2828乘积KpSzy(Kyrn+Khh+Kjx1x2).pSzy1.9829自由容积的火焰有效黑度azy1-e-KpSzy0.8630乘积pnSpqm.MPapnSpq0.030431屏间容积内三原子气体辐射减弱系数Ky1/(m.MPa)7.4932乘积KpSpq(Kyrn+Khh+Kjx1x2).pSpq0.5733屏间容积的火焰有效黑度apr1-e-Kp

18、Spq0.4334屏宽A与Szy比值A/SzyA/Szy(A=2.424 m,见图3-6)0.3935屏宽A与屏节距之比A/s11.79136屏的修正系数cp查附录三图V（b）0.9537屏区的修正系数cpq查附录三图V（b）0.8638系数a查附录三图V（a）0.9039屏的辐射系数p查附录三图V（c）0.1640屏区的辐射系数查附录三图V（d）0.0841屏的黑度0.5642屏区的黑度0.48943屏的暴光不均匀系数0.65144屏区水冷壁的暴光不均匀系数0.5645计及暴光不均匀的屏的面积m2182.046计及暴光不均匀的屏区面积m239.3447炉墙总面积m21334.3448前后侧墙

19、水冷壁的沾污系数查附录二表0.4549屏的沾污系数p查附录二表0.3550炉顶包覆管沾污系数ld查附录二表0.4551炉膛出品屏的沾污系数(查附录三图VI，得=0.98)0.44152前后侧墙水冷 壁的热有效系数0.4553炉顶包覆管的热有效系数ld0.4454屏的热有效系数p0.3555炉膛出品处的屏的热有效系数ch0.44156平均热有效系数pj0.458957炉膛黑度0.92658与炉内最高温度位置有关的系数MB-Cxl, B,C查附录二表V ,B=0.56,C=0.50.43559炉膛出口烟温1099.860炉膛出口烟焓HlkJ/kg查焓温表1306361炉膛吸热量kJ/kg12260

20、.462炉膛容积热强度W/m3/(3.6Vl)16190063炉膛截面热强度W/m2426000064炉内平均辐射热强度W/m213840065炉顶辐射吸热分布系数ld查附录三图0.6566炉顶辐射热强度W/m28996067炉顶辐射受热面积m231.8468炉顶吸热量W2864330kJ/kg3.618369前屏辐射吸热分布系数查附录三图0.8470前屏辐射热强度W/m211630071前屏吸热量W (Ahp=Ach)33831700kJ/kg2159.572后屏辐射吸热分布系数hp查附录三图0.8273后屏辐射热强度11120074后屏吸热量W (Ahp=Ach)11388700kJ/kg

21、72775附加过热器总吸热量kJ/kg先假定后核算85776一级减温水量Djw1kg/h先假定后核算600077二级减温水量Djw2kg/h先假定后核算500078附加过热器焓增量kJ/kg119.679饱和蒸汽焓kJ/kg查蒸汽特性表2597.380包覆出口蒸汽焓kJ/kg2698.981包覆出口蒸汽温度查蒸汽特性表340.5482前屏焓增量kJ/kg31383前屏出口蒸汽焓kJ/kg3011.984前屏出口 蒸汽温度查蒸汽特性表，p=MPa33885炉膛出口烟温校核|(假定值)-（计算值）|0.21002.6 后屏过热器热力计算后屏过热器热力计算的结果列于表3-11中表3-11 后屏过热器

22、热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1烟气进屏温度=1099.82烟气进屏焓kJ/kg=130633烟气出屏温度假定9904烟气出屏焓kJ/kg查焓温表3-3116705烟气平均温度 0.5（+）1044.96屏区附加受热面对流吸热 量kJ/kg先估后校= 55，= 1101657屏的对流吸热 量kJ/kg（-）-1277.48屏入口吸收的炉膛辐射热量kJ/kg=7279三原子气体辐射 减弱系数1/(m.MPa)11.410乘积1/(m.MPa)2.45411灰粒的辐射减弱系数1/(m.MPa)84.1112飞灰浓度kg/kg 查烟气特性表0.023513乘积1/(m.MPa)1.9

23、814烟气注的辐射减弱系数K2/(m.MPa)+4.43415乘积0.36816屏区的烟气黑度0.30817屏进口对出口的角系数=0.13318修正系数按煤种选取，据参考文献0.4519屏出口面积m2等于对流过热器进口面积76.820炉膛及屏间辐射热量kJ/kg=184.521屏区吸收炉膛辐射 热量kJ/kg-542.522屏区炉顶附加受热面吸收的炉膛辐射热量kJ/kg20.0923屏区水冷壁附加受热面吸收的炉膛辐射热量kJ/kg40.9424屏所吸收的炉膛辐射热 kJ/kg -481.4725屏所吸收的总热量kJ/kg1802.7726蒸汽进屏焓kJ/kg2981.527蒸汽进屏温度 查蒸汽

24、特性表，p=14.4MPa396.628蒸汽出屏焓kJ/kg+3218.929蒸汽出屏温度查蒸汽特性表，p=14MPa460.330屏内蒸汽平均温度 0.5(+)428.531屏内蒸汽平均比容m3/kg查蒸汽特性表，p=14.2MPa, t=428.50.190932屏内蒸汽平均流速wm/s (D-D)/(3600)2033管壁对蒸汽的放热 系数W/(m2.)查附录三图IX499234屏间烟气平均流速wym/s6.5835烟气侧对流放热系数W/(m2.)查附录三图XI4536灰污系数m2./W查附录二表VII0.00737管壁灰污层温度+826.6538辐射放热系数W/(m2.)查附录三图XV

25、得114.739利用系数查附录三图X IV0.8540烟气对管壁的放热系数W/(m2.)150.841对流传热系数W/(m2.)6042较大温差-703.243较小温差-53044平均温差616.545屏对流传热量kJ/kg1261.446误差1.447屏区两侧水冷壁水温查蒸汽表，p=15.3MPa下的饱和温度343.748平均传热温差-701.249屏区两侧水冷壁对流吸热量kJ/kg118.250误差-8.251屏区炉顶进口汽焓kJ/kg2623.852屏区炉顶进口汽温查蒸汽特性表，p=15.3MPa345.153屏区炉顶蒸汽焓增量kJ/kg10.8854屏区炉顶出口汽焓kJ/kg2634.

26、6855屏区炉顶出口汽温查蒸汽特性表，p=15.3MPa346.0356平均传热温差698.457屏区炉顶对流吸热量kJ/kg57.758误差-4.92.7 对流过热器热力计算对流过热器的热力计算结果列于表3-14中。表3-14 对流过热器热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1烟气进气温度9902烟气进口焓kJ/=116703蒸汽进口焓kJ/3191.364蒸汽出口温度查蒸汽特性表，p=14.01MPa454.575蒸汽出口温度已知5406蒸汽出口焓kJ/查蒸汽特性表，p=13.8MPa343.57过热器吸热量kJ/1727.978炉顶附加收热面吸热量kJ/假定509水冷壁附加受热面

27、吸热量kJ/假定15010炉膛及后屏，对过热器辐射热量kJ/由后屏热力计算得184.511炉顶吸收辐射热量kJ/3.3412水冷壁吸收辐射热量kJ/9.7613过热器吸收辐射热量kJ/-117.3914过热器对流吸热量kJ/- 1556.5815烟气出口焓kJ/9414.516烟气出口温度查焓温表76017烟气平均温度（+）87518蒸汽平均温度（+）497.219烟气流速12.420烟气侧对流放热系数查附录三图XI8021蒸汽平均比容/查蒸汽特性表，p=14.01MPa0.223622蒸汽平均流速14.6123灰污系数查附录三图XIII0.004324蒸汽侧放热系数查附录三图IX296625

28、管壁灰污层温度620.2726乘积SmMPa0.004327三原子气体的辐射减弱系数(mMPa)33.828乘积(mMPa)7.2029灰粒的辐射减弱系数(mMPa）92.2230乘积(mMPa)2.1231气流辐射减弱系数K(mMPa)+9.3532乘积K0.15133烟气黑度0.14134烟气侧辐射放热系数查附录三图XV得32.435利用系数查附录三图X IV1.036烟气侧放热系数(+)112.3837热有效系数查附录二表VIII0.6338传热系数68.2139较小温差22040较大温差535.4341平均温差335.042对流传热量kJ/1576.743误差%(-)/*100-1.3

29、044两侧水冷壁工质温度查蒸汽特性表，p=15.3MPa下的饱和温度34045平均传热温差-531.346两侧水冷壁对流吸热量kJ/135.347误差%(-)/*1009.848炉顶过热器进口汽焓kJ/=2647.249炉顶过热器进口气温=347.650炉顶过热器蒸汽焓增量751炉顶过热器出口汽焓kJ/+2654.2352炉顶过热器出口气温查蒸汽特性表，p=15.3MPa347.853平均温差527.354炉顶过热器对流吸热量kJ/46.3655误差%7.22.8 高温再热器热力计算高温再热器的热力计算结果列于表3-17中。表3-17 高温再热器热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1

30、后管引出管对流吸热量kJ/估计402对流过热器出口烟焓kJ/由对流过热器热力计算得9914.53烟气进口焓kJ/9874.14烟气进口温度查焓温表38105烟气出口温度假定7206烟气出口焓kJ/查焓温表38945.47省煤器附加对流吸热量kJ/假定558炉顶及包覆过热器附加对流吸热量kJ/假定1109高温再热器对流吸热量kJ/（+）764.610蒸汽焓增量kJ/123.2411出口气温已知54012出口气焓kJ/查蒸汽特性表, p=2.3MPa 355413进口气焓kJ/3430.7614进口气温 查蒸汽特性表, p=2.6 MPa486.515蒸汽平均温度（+）513.2516蒸汽平均比容

31、查蒸汽特性表，p=2.53MPa0.1470717蒸汽流速w35.6718整齐侧对流放热系数查附录三图IX105919灰污系数查附录三图XIII0.004320灰污管壁温度576.2421烟气平均温度（+）76522烟气流速11.5323蒸汽侧对流放热系数查附录三图XI7824乘积mMPa0.002325三原子气体的辐射减弱系数(mMPa)35.5626乘积(mMPa)7.30427灰粒子辐射减弱系数(mMPa）98.6228乘积(mMPa）2.2129气体辐射减弱系数K(mMPa)+9.5130乘积K0.10731烟气黑度0.10132烟气侧辐射放热系查附录三图XV得20.7433利用系数查

32、附录三图X IV1.034烟气侧放热系数(+)98.7435热有效系数查附录二表VIII0.6536传热系数58.737较大温差323.538较小温差18039平均温差212.1340对流传热量kJ/77441误差%(-)/*100-1.242省煤器平均工质温度（）29043省煤气附加对流吸热量kJ/59.844误差%(-)/*100-8.7245炉顶及包覆过热器工质平均温度（）346.7146炉顶及包覆过热器附加对流吸热量kJ/12047误差%(-)/*100-9.12.9 第一、二、三转向室及低温再热器引出管的热力计算表3-19 第一、二、三转向室及低温再热器引出管热力计算序号名称符号单位

33、计算公式或数据来源数值 （一）第一转向室1进口烟温由高温再热器热力计算知7202进口烟焓kJ/由高温再热器热力计算知8945.43包覆过热器附加吸热量kJ/假定654省煤器吸热量kJ/假定2105出口烟焓kJ/8669.36出口烟温查焓温表3-37057省煤器内工质平均温度（）2908省煤器灰污管壁温度；=603509包覆过热器灰污系数查附录三图XIII0.004310包覆过热器内工质平均温度（）346.7111包覆过热器灰污管壁温度434.8112平均烟温（+）712.513乘积mMPa0.049714三原子气体的辐射减弱系数(mMPa)7.3915乘积(mMPa)1.5116灰粒子辐射减弱

34、系数(mMPa）102.0917乘积(mMPa）2.28618气体辐射减弱系数K(mMPa)+3.7919乘积K0.91720烟气黑度0.60121省煤器辐射放热系数查附录三图XV得67.422包覆过热器辐射放热系数查附录三图XV得78.2823省煤器吸热量kJ/197.5924误差%(-)/*100-5.925包覆过热器吸热量kJ/68.9626误差%(-)/*100-6.1 （二）第二转向室1进口烟温由第一转向室热力计算知7052进口烟焓kJ/由第一转向室热力计算知8669.33隔墙省煤器吸热量kJ/假定804包覆过热器吸热量kJ/假定2805出口烟焓kJ/8307.826出口烟温查焓温表

35、36907平均烟温(+)/2697.58灰污系数查附录图X(推荐值：0.0043)0.00139隔墙省煤器平均工质温度(tbs+tgs)/229010包覆过热器内工质平均温度(tbs+tbf)/2346.7111烟气旁通份额选取0.7212隔墙省煤器灰污管壁温度tsmpj+t，t60为经验值35013包覆过热器灰污管壁温度tbfpj+Bj Qbffj /(Abf+Adgr)3.6)414.7514乘积mMPaprns0.041415三原子气体的辐射减弱系数(mMPa)8.2316乘积(mMPa)kyrn1.6917灰粒子辐射减弱系数(mMPa）103.1518乘积(mMPa）khh2.3119气体辐射减弱系数K(mMPa)kyrn+khh4.0020乘积Kkps0.80721烟气黑度1-e-kps0.55322隔墙省煤器辐射放热系数查附录三录得a0,af=aa060.223包覆过热器辐射放热系数查附录三录得a0,af=aa071.224隔墙省煤器吸热量kJ/3.6 asmf (pj -tsmhb) Asmd/(Bj) 74.1825误差%(Qsmfj - Qsmdfj)/ Qsmfj1007.2726包覆过热器吸热量kJ/3.6 abff (pj tbfhb) (Abf+Ad)/ (Bj)272.3527误差%(Qbffj