《锅炉课程设计》word版

1、1 绪论1.3 锅炉计算的基本资料1.3.1 锅炉规范(1) 锅炉额定蒸发量：De=220t/h=220103kg/h；(2) 给水温度： =215；(3) 过热蒸汽温度：=540；(4) 过热蒸汽压力（表压）：pgr=9.8 (5) 制粉系统：中间储仓式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）,漏风系数为0.1；(6) 燃烧方式：四角切圆燃烧；(7) 排渣方式：固态；(8) 环境温度：20；(9) 蒸汽流程: 如图1-2； 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一次喷水减温水二次喷水减温图1-2 锅炉蒸汽流程图 (10) 烟气流程：炉膛屏式过热器高温对流过热器

2、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；(11) 烟气受热面的布置见文献1。1.3.2 过量空气系数和漏风系数表1-1 锅炉各受热面的空气过量系数及漏风系数烟道名称过量空气系数漏风系数入口出口炉膛0.05屏、凝渣管0高温过热器0.0025低温过热器0.025高温省煤器0.02高温空气预热器0.05低温省煤器0.02低温空气预热器0.05注：在D70%De时，漏风系数的选取是根据经验先确定额定负荷下的漏风系数,然后由非额定负荷与额定负荷的比值进行漏风系数的修正，本文中取D=De,故不用进行修正。1.3.3 各种负荷下汽水侧各点压力值 表1-2 各种负荷下汽水侧各点压力值位

3、置低温省煤器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高过冷段出口高过热段出口压力100%11.5711.0810.9810.4910.2010.109.901.3.4 燃料特性 表1-3 煤质资料表格序号项目名称符号数值单位1碳48.3%2氢3.3%3氧8.6%4氮0.8%5硫1.0%6水分15%7灰分23%8低位发热量18645%9可燃质挥发份41Kcal/Kg2 辅助计算2.1燃料燃烧计算2.1.1 理论空气量和理论烟气量的计算 表2-1 锅炉燃烧计算汇总表序号项目名称符 号单 位（标准状况下）计算公式及数据结果1理论空气量由参考文献2，3-59 式-4.9152理

4、论氮容积3.8893RO2容积0.9084理论干烟气容积4.7985理论水蒸气容积0.6316飞灰份额查表0.93表2-2 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低温省煤器低温省煤器低温空预器1受热面出口过量空气系数_1.21.2281.2561.2781.3341.331.362烟道平均过量空气系数_1.201.2151.2451.271.2951.321.3453干烟气容积5.7815.8546.0026.1256.2486.3716.4944水蒸气容积+0.0161-1)V00.6470.6480.6500.6520.6540.6560.6585烟气总

5、容积6.4286.5026.6526.7776.9027.0277.1526RO2容积份额_0.1410.1400.1360.1340.1320.1300.0927水蒸气容积份额_0.1000.1000.0970.0960.0950.0930.0928三元子气体和水蒸气容积总份额_0.2410.2400.2330.2300.2270.2230.2199容积飞灰浓度33.2832.9032.1631.5631.0030.4429.9110烟气质量kg/kg8.478.578.768.929.089.249.4011质量飞灰浓度0.0250.0250.0240.02360.02360.02310.

6、02282.1.2 烟气和空气焓的计算：表2-3 焓温表（炉膛、屏、高温过热器）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、凝渣管高温过热器4003143.612662.753676.16043756.04842.3281982.2971003.2935003985.9383362.5974658.45784759.33864.63891007.7541029.2216004850.5774078.1725666.21175788.55886.63311032.6871054.5957005737.214808.4436698.89896843.1522905.83751054.0

7、741076.3098006643.0485549.6257752.97287919.461921.48641072.0811094.6719007564.5346302.6038825.05489014.132935.7151088.0601110.91210008500.2497064.339913.115110125.041128.466950.31821105.22911009450.5677838.88411018.34411253.51961.7931117.6481141.026120010412.368618.15812135.99212394.53974.741132.816

8、31156.528130011387.19408.53913268.80813551.06980.71521139.9121163.792140012367.8210204.5214408.7214714.85990.15371150.0881174.078150013357.9711004.1915558.80815888.93998.11431159.3061183.486160014356.0811810.1616718.11517072.411007.0181168.6821192.932170015363.112618.4817886.79718264.351008.9721170.

9、6951194.954180016372.0713427.0919057.49219460.301015.3691179.5001204.12190017387.4414247.7520236.99320664.4251019.031182.9641207.555200018406.4715067.4221419.95721871.971028.2771193.6081218.40210019434.7515894.0822613.56523090.381025.6011190.5971215.34220020460.3516719.0623804.16224305.73表2-4 焓温表（高温

10、空预器、低温省煤器)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预器低温省煤器1.311.33100735.302650.89955.08968.10774.21978.28991.442001527.521309.1631938.361959.54796.391004.111017.513002323.901979.222937.462977.05819.711031.601073.284003143.612662.753969.066022.318842.331059.281100.785003985.943362.605028.645095.60864.641086.471127

11、.626004850.584078.176114.816193.37表2-5 焓温表（低温过热器、高温省煤器）烟气或空气温度理论烟气焓理论空气焓理论烟焓增低温过热器高温省煤器3002323.901979.223838.52878.09819.71997.431011.104003143.612662.753835.933889.18842.331024.291038.295003985.943362.604860.214927.47864.641050.691065.006004820.584078.175910.905992.47886.331076.501091.117005737.214

12、808.446987.417083.57905.841098.551113.378006643.055549.638085.958196.94表2-6 焓温表（低温空气预热器）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预器1.44100753.302650.89987.62774.211011.192001527.521309.161998.87796.391037.613002323.901979.223036.42819.711065.784003143.612662.754102.2842.331094.275003985.943362.605196.47864.641122.

13、256004850.584078.176318.722.2锅炉热平衡计算 表2-7 锅炉热平衡及燃料消耗量序号名 称符号单 位公 式结 果1锅炉输入热量任务书给定186452排烟温度先估后校1403排烟焓查焓温表用插值法求1391.774冷空气温度取用205理论冷空气焓= 130.186化学未完全燃烧损失%取用0.57机械未完全燃烧损失%取用1.58排烟处过量空气系数查表2-9即低温空气预热器出口过量空气系数1.369排烟损失%6.4210散热损失%根据标准推荐取用0.511灰渣损失%式（2-13）012锅炉总损失%8.9213锅炉热效率%100-91.0814保热系数99.4515过热蒸汽焓

14、查标准,高温过热器出口参数3475.85516给水温度给定21517给水焓查标准，低温省煤器入口参数，并插值92418锅炉有效利用热56200000019实际燃料消耗量3290020计算燃料消耗量32400 3 炉膛的热力计算表3-1 炉膛结构计算序号名称符号单位公 式结 果1前墙总面积219.622侧墙总面积 218.483后墙总面积157.744喷燃器及门孔面积取用65炉顶面积32.116炉膛与屏交界面积65.617炉墙总面积693.568炉膛截面面积51.4799水冷壁管外径取用6010水冷壁管节距取用6411管子至墙中心距取用012水冷壁角系数取用0.9813炉顶角系数取用0.9814

15、出口烟窗角系数取用115炉膛容积1052.616冷灰斗二等分平面到出口烟窗中心线的距离取用19.84617冷灰斗二等分平面到炉顶的距离 取用23.93818冷灰斗二等分平面到燃烧器中心线的距离取用4.96219炉膛总有效辐射受热面 675.1220炉膛水冷程度 , 其中0.9721炉膛有效辐射层厚度5.446表3-2 锅炉炉膛的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1-5漏风系数和过量空气系数1.22炉膛漏风系数查1-5漏风系数和过量空气系数0.053制粉系统漏风系数查1-5漏风系数和过量空气系数0.14热风温度先估后校3505理论热风焓查焓温表22756理论冷风焓查表2

16、-14锅炉热平衡及燃料消耗量计算130.187空气带入炉膛热量2408.288对应于每千克燃料送入炉膛的热量20958.649理论燃烧温度查焓温表196110理论燃烧绝对温度223411火焰中心相对高度系数（其中=4962，=22176-4092+1762，）0.2512系数M注：A、B取值查表3-5，表-60.46513炉膛出口烟气温度先估后校注：110014炉膛出口烟气焓查焓温表11018.3415烟气平均热容量11.5416水冷壁污染系数查表3-4水冷壁灰污系数0.4517水冷壁角系数查表3-1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（取0.98）0.

17、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燃烧器及门孔的热有效系数未敷设水冷壁023平均热有效系数其中： 0.43724炉膛有效辐射层厚度查炉膛结构数据5.46625炉膛内压力0.126水蒸气容积份额1/( )查烟气特性表0.127三原子气体和水蒸气容积总份额r查烟气特性表0.24128三原子气体辐射减弱系数3.5729烟气质量飞灰浓度查烟气特性表0.02530灰粒平均直径任务书推荐1331灰粒辐射减弱系数注：单位为81.8532燃料种类修正系数对于高反应燃料选0.5对低反应燃料选择10.533燃烧方法修正系数对室燃炉对层燃炉0.134煤粉火焰辐射减弱系数1

18、/( )3.4335火焰黑度0.84436炉膛黑度0.9137炉膛出口烟气温度（计算值）注：单位为1035.09238计算误差（估）（允许误差）64.90839炉膛出口烟气焓查焓温表， 按计算值算9951.940炉膛有效热辐射放热量10273.7141辐射受热面平均热负荷13200042炉膛截面热强度327000043炉膛容积热强度160000 表3-3 炉膛顶棚热力计算表序号名 称符号单位公 式结 果1顶棚管径382节距s47.53排数n1584顶棚管角系数x查标准线算图10.985顶棚面积32.116蒸汽流通面积0.1127炉膛顶棚热负荷分配不均匀系数查标准线算图11（对本炉型：= ）0.

19、658炉膛顶棚总辐射吸热量103000009减温水总流量先估后校1600010炉膛顶棚蒸汽流量20400011炉膛顶棚蒸汽焓增50.6512炉膛顶棚进口蒸汽焓查标准注：蒸汽参数汽包压力对应的干饱和蒸汽1449.4413炉膛顶棚蒸汽焓增1496.9414炉膛顶棚出口蒸汽温度查标准317.944 对流受热面的热力计算表4-1 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2屏的片数123每片屏的管子排数410404屏的深度2.0765屏的平均高度7.46一片屏的平均面积 13.57屏的横向节距屏的间距5918比值14.19屏的纵向节距4610比值1.0911屏的角系数查标准线算图10.9

20、812屏的计算受热面积31713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230.115屏区附加受热面积45.716烟气进屏流通面积（6.424+1.760）120.042（6.424+1.760）58.817烟气出屏流通面积（6.424+0.550）120.042（6.424+0.550）5018烟气平均流通面积5419蒸汽流通面积1210（其中=0.0422.005，单位为m）0.09720烟气有效辐射层厚度s(注：单位为m)0.77921屏区进口烟窗面积见表3-1中65.6122屏区出口烟窗面积7.686.42449.34表4-2 屏的热力计算序号名称符号单位公 式结

21、 果1烟气进屏温度查炉膛校核热力计算表，即炉膛出口烟温1035.0922烟气进屏焓查炉膛校核热力计算表，即炉膛出口烟气焓9951.93烟气出屏温度先估后校8404烟气出屏焓查焓温表8182.3465烟气平均温度937.5466屏区附加受热面对流吸热量先估后校2507屏的对流吸热量1509.828炉膛与屏相互换热系数查标准0.989炉膛出口烟窗的沿高度热负荷分配系数查标准线算图11（x=19846/23938)0.8110炉膛出口烟窗射入屏区的炉膛辐射热量846.9911屏间烟气有效辐射厚度查屏的结构数据表0.77912屏间烟气压力0.113水蒸气容积份额查烟气特性表0.114三原子气体辐射减弱

22、系数11.5315三原子气体和水蒸气容积总份额查烟气特性表0.74116灰粒的辐射减弱系数89.0517烟气质量飞灰浓度查烟气特性表0.02518烟气的辐射减弱系数5.00519屏区烟气黑度a0.322820屏进口对出口的角系数x注：单位为0.1421燃料种类修正系数取用0.522屏出口烟窗面积查屏的结构计算表5023炉膛及屏间烟气向屏后受热面的辐射热量注：189.6924屏区吸收的炉膛辐射热657.29925屏区附加受热面吸收的辐射热量82.8226屏区水冷壁吸收的辐射热量54.54827屏区顶棚吸收的辐射热量28.27128屏吸收的辐射热量574.4829屏吸收的总热量2084.30130

23、第一级减温水喷水量取用1000031第二级减温水喷水量取用600032屏中蒸汽流量21400033蒸汽进屏温度先估后校40034蒸汽进屏焓查标准，按计算负荷下出屏p=10.98MPa3086.5835蒸汽出屏焓3402.14736蒸汽出屏温度查标准，按计算负荷下出屏P=10.2MPa487.9937屏内蒸汽平均温度(+)/2443.99538平均传热温差-493.55139屏内蒸汽平均比体积查标准，按计算负荷下屏进出口压力平均值=10.59Mpa及0.028740屏内蒸汽流速其中：17.58841管壁对蒸汽的放热系数，查标准线图15259742烟气流速（其中见烟气特性表）4.7543烟气侧对流

24、放热系数，43.744灰污系数查标准0.004845管壁灰污层温度750.824846辐射放热系数，查标准线算图1987.17447利用系数查标准0.8448烟气侧放热系数 ,x-屏的角系数，查标准线算图1245.349对流传热系数86.81350屏的对流传热量1509.1551计算误差%（估）-/0.04452屏区水冷壁的水温查计算负荷下汽包P=10.98Mpa的饱和温度317.94353平均传热温差619.60354屏区水冷壁对流吸热量179.9055屏区顶棚进口蒸汽温度查炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计算表317.94456屏区顶棚进口蒸汽焓查炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计

25、算表1449.4457屏区顶棚蒸汽焓增先估后校2058屏区顶棚出口蒸汽焓1469.4459屏区顶棚出口蒸汽温度查标准按汽包压力P=10.98MPa317.94460屏区顶棚平均气温（+）/2317.94461平均传热温差619.60262屏区顶棚对流传热量93.23563屏区顶棚总吸热量+121.50664屏区顶棚蒸汽流量等于20400065屏区顶棚焓增19.29866计算误差检查（估）-（允许误差）3.667屏区附加受热面对流吸热量273.1368计算误差%（估）-（允许误差）-8.4669屏区受热面总对流吸热量1782.29 4.2.2. 凝渣管的热力计算和结构计算表4-3 凝渣管的结构计

26、算和热力计算序号名称符号单位公 式结 果1管子尺寸133*102管子排列方式及根数根横列一排103管子节距7004受热面积26.85烟道流通截面积6.424（7.68-100.133）48.46烟道容积 7.686.4240.5527.27烟道表面积2（7.686.4246.4240.557.680.55）114.18烟气辐射层厚度3.60.8659烟气进凝渣管温度 等于屏出口烟气温度84010烟气进凝渣管焓kJ/kg等于屏出口烟气焓8182.34611烟气出凝渣管温度 -583512烟气出凝渣管焓查焓温表8128.2013凝渣管对流吸热量53846714凝渣管角系数 查标准线图10.2415

27、来自炉膛和屏的辐射热查屏的热力计算表，即等于189.6916凝渣管吸收的辐射热45.52617凝渣管总吸收热量+99.37318通过凝渣管的辐射热（1-）144.1664.2.3. 高温过热器的结构计算和热力计算计算结果如表(4-4)，(4-5)。表4-4 高温过热器的结构计算 序号名称符号单位公 式结 果1管子尺寸2冷端横向节距及布置顺列、逆流、双管圈403热端横向节距及布置顺列、顺流、双管圈394横向节距955横向节距比2.6266纵向节距877纵向节距比2.078管子纵向排数89冷端蒸汽流通面积注：单位为m，下同0.064210热端蒸汽流通面积0.062811平均流通面积（+）/20.0

28、63412烟气流通面积（7.68-790.042）5.4323.313冷端受热面积23714热段受热面积23115顶棚受热面积7.68（0.7+0.61）10.0616管束前烟室深度0.717管束深度0.6118有效辐射层厚度s0.9d()注：d的单位为m0.188表4-5 高温过热器热力计算表序号名称符号单位公 式结果1入口烟温查凝渣管结构及计算第11项8352入口烟焓查凝渣管结构及计算第12项8128.2023进冷段蒸汽温度即屏出口蒸汽温度，查屏热力计算487.994进冷段蒸汽焓即屏出口蒸汽焓，查屏热力计算表3402.155总辐射吸热量等于144.16626冷段辐射吸热量71.47097热

29、段辐射吸热量69.66158顶棚辐射吸热量3.033749出热段蒸汽温度取推荐值54055010出热段蒸汽焓查标准，按计算负荷下高温过热段出口压力p=9.90MPa3502.95811出冷段蒸汽温度先估后校54812出冷段蒸汽焓查标准，按计算负荷下高温过热段出口压力p=10.10MPa3493.52513第二次减温水量取用600014减温水焓就是给水焓，按p=10.98MPa923.37815进热段蒸汽焓3423.4316进热段蒸汽温度查标准，按计算负荷下高温过冷段出口压力p=10.10MPa492.5217冷段吸热量603.52818热段吸热量540.003919高温过热器吸热量1143.5

30、3220高温过热器对流吸热量999.36621顶棚对流吸热量先估后校4022高温过热器出口烟气焓7123.30923高温过热器烟气出口温度查焓温表737.106924高过平均烟温786.05325烟气流速9.742926烟气侧对流放热系数0CzCWCS69.1227冷段蒸汽平均温度517.99528冷端蒸汽平均比体积查标准，按冷段出口压力平均值0.03329冷段蒸汽平均流速m/s30.59730冷段蒸汽放热系数查标准线算图15367531热段蒸汽平均温度（）/2532.2632热端蒸汽平均比体积查标准，按热段进出口压力平均值0.03375433热段蒸汽平均流速32.845834热段蒸汽放热系数

31、查标准线算图150.352835高过烟气有效辐射厚度查高温对流过热器的结构尺寸0.18836烟气压力0.137水蒸气容积份额查烟气焓温表0.1438三原子气体和水蒸气容积总份额查烟气焓温表0.2439三原子气体辐射减弱系数10.222.87740灰粒的辐射减弱系数注：单位为97.31341烟气质量飞灰浓度查烟气特性表0.02542烟气辐射减弱系数 7.9114843烟气黑度0.138244冷段管壁灰污层温度其中：716.5445热段管壁灰污层温度其中：725.46746冷段辐射放热系数查标准线算图1929.0226847热段辐射放热系数查标准线算图1930.404748修正后冷段辐射放热系数4

32、8.6849修正后热段辐射放热系数4199750冷段传热系数（其中-热有效系数，查标准，）74.191851热段传热系数（其中-热有效系数，查标准，）70.0252冷段平均温差（其中， ）267.611753热段平均温差（其中，）257.013454冷段对流吸热量522.83855计算误差允许误差2%0.0176%56热段对流吸热量461.90457计算误差允许误差2%0.01858顶棚入口汽温即屏顶棚出口汽温317.94459顶棚入口汽焓kJ/kg即屏顶棚出口汽焓1469.4460顶棚出口汽焓kJ/kg1475.79361顶棚出口汽温查标准，p=10.00MPa310.9962顶棚对流吸热量

33、(其中K=，)38.28863计算误差%允许误差10%-0.034564高温过热器区域总对流吸热量1037.6554.2.4 低温过热器的热力计算与结构计算表4-6 低温过热器的结构计算表序号名 称符号单位公 式结 果1布置顺列，逆流，双管圈2管子尺寸d3843横向排数794纵向排数205横向节距956横向节距比2.57纵向节距80.78纵向节距比2.129烟气流通面积18.710蒸汽流通面积0.11211低温过热器受热面积76812低温过热器前气室深度0.913低温过热器前管束深度1.53314烟气有效辐射层厚度s（注：d的单位为m）0.198表4-7 低温过热器的热力计算表序号名称符号单

34、位公 式结 果1进口烟气温度即高温过热器出口烟气温度617.52进口烟气焓即高温过热器出口烟气焓5893.53进口蒸汽温度即高温过热器顶棚出口蒸汽温度382.234进口蒸汽焓即高温过热器顶棚出口蒸汽焓2759.65出口蒸汽温度先估后校3936出口蒸汽焓查标准，按低过出口压力p=10.49MPa2958.37低温过热器对流吸热量1286.58出口烟气焓1782.479出口烟气温度查焓温表478.7410烟气平均温度546.3911烟气速度（其中见表2-9）9.0612烟气侧对流放热系数查标准线算图12（附录A-7）7313蒸汽平均温度392.514蒸汽平均比体积查标准，按计算负荷下低温过热器进出

35、口压力平均值0.02515蒸汽流速11.8616蒸汽侧放热系数查标准线算图15220017低过烟气有效辐射层厚度查低温过热器尺寸0.19818烟气压力0.119水蒸气容积份额查烟气特性表0.09720三原子气体和水蒸气容积份额查烟气特性表0.23321三原子气体减弱系数33.5422灰粒的辐射减弱系数 注: 单位为120.623烟气质量飞灰浓度查烟气特性表0.024424烟气的辐射减弱系数11.3225烟气黑度0.18726管壁灰污层温度其中：=0，0043506.727烟气侧辐射放热系数（含灰气流，其中a烟气黑度）查标准线算图1919.6428修正后辐射放热系数25.6329烟气侧放热系数其

36、中=197.5730传热系数（为热有效系数，查附录B-4）93.9231平均传热温差（其中，）151.0832低温过热器对流吸热量1222.3433计算误差 允许误差1.0334第一次减温水量原来假定数据1000035减温后蒸汽焓2886.336减温后蒸汽温度查附录B-6，B-7按低温过热器出口压力p=Mpa(查表1-6)398.6337屏入口汽温的误差0.384.2.4 高温省煤器的结构计算和热力计算表4-8 高温省煤器的结构尺寸序号名称符号单位公 式结 果1布置错列、逆流、双面进水2管子尺寸32*43横向节距864纵向节距605横向节距比/d2.686纵向节距比/d1.877横向排数109

37、8纵向排数249高温省煤器受热面积(注：l,为有效长度，取3.84m)101110烟气流通面积7.684.724550.0327.8423.211水流通面积0.09912烟气有效辐射层厚度s（注：d的单位为m）0.15613管束前气室深度3.214管束深度1.324.2.5 高温省煤器的热力计算与结构计算表4-9 高温省煤器热力计算表 序号名称符号单位公 式结 果1进口烟气温度即低温过热器出口烟气温度478.842进口烟气焓即低温过热器出口烟气焓4617.33出口烟气温度先估后校362.744出口烟气焓查焓温表3503.35高温省煤器吸热量（其中为漏风系数，为理论冷空气焓）1123.836减温水量160007高温省煤器水流量2040008炉膛有效辐射放热量见表3-9103399屏区受热面总对流吸热量见表4-666910凝渣管对流吸热量见表4-754.0311高温过热器区域总对流吸热量见表4-91461.4712低温过热器对流吸热量见表4-111296.513省煤器后工质总吸热量14732.514锅炉出口蒸汽焓查表4-9，第10项34