锅炉课程设计

1、课程设计报告( 2009 2010 年度第 2 学期)名 称： 锅炉课程设计 题 目： WGZ670/140-型锅炉院 系： 能源与动力工程学院班 级： 学 号： 学生姓名： 同组人员： 指导教师： 设计周数： 三周 成 绩： 日期：2010年06月04日锅炉原理课程设计任 务 书一、目的与要求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

2、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。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、主要内容按照本组选定的工况参数（煤种、负荷、冷空气温度），结合锅炉课程设计相关资料中提供的结构等数据，完成WGZ670/140-2型锅炉的变工况热力计算。三、进度计划序号设计(实验)内容完成时间备注1熟悉设计要求和锅炉的结构2008.

3、6.232完成烟气焓的计算、炉膛计算2008.6.283完成各对流受热面计算2008.7.34提交报告并答辩2008.7.4四、设计成果要求学生须提交热力设计计算书，正文格式为宋体，五号字，行间距为21，图表、公式及其标注清楚，数据可靠。五、考核方式提交报告并以组为单位进行答辩。 学生姓名(签名)：指导教师(签名)： 2010 年6月23日目录一、课程设计的目的与要求11.1目的11.2要求1二、设计正文12.1设计任务书12.2燃烧产物计算22.3锅炉热平衡及燃料消耗量计算52.4炉膛的热力计算（带前屏过热器）62.5后屏过热器热力计算92.6高温过热器的热力计算122.7后水冷壁前悬吊管的

4、热力计算142.8高温再热器的热力计算结果152.9后水冷壁后悬吊管的热力计算172.10前包墙悬吊管的热力计算182.11主烟道上方气室的热力计算192.12低温再热器的热力计算212.13主烟道省煤器的热力计算232.14分隔墙的热力计算252.15低温过热器引出管的热力计算262.16旁路烟道上方气室的热力计算282.17低温过热器的热力计算302.18旁路烟道省煤器的热力计算322.19空气预热器的热力计算342.20热力计算数据的修正36三、课程设计总结38四、参考文献39锅炉课程设计一、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

5、目的：5) 使学生对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高；6) 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考虑机组设计与布置的初步能力；7) 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；8) 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6) 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；7) 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；8) 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；9) 计算过程合理、结果可信；10) 提交的报告格式规范，有条理。二、

6、设计正文2.1设计任务书设计题目WGZ 670/140-型锅炉变工况热力计算。2.1.2给定工况负荷（%）煤种名称冷空气温度（）10042%淄博贫媒+58%大同烟煤65计算负荷下的工况参数1) 过热蒸汽流量 D1= 670 t/h；2) 再热蒸汽流量 D2= 594.4 t/h；3) 过热蒸汽出口压力和温度= 13.73 MPa(表压)，t1= 540 ；4) 再热蒸汽压力和温度 进口：=2.59MPa(表压)，= 320 ；出口：= 2.34 MPa(表压)，= 540 ；5) 给水温度 = 245 ；6) 给水压力 =15.6 MPa(表压)；7) 汽包工作压力 =15.2 MPa(表压)

7、；8) 冷空气温度 65 ；9) 主烟道烟气份额53%；10) 一级减温水量25000t/h；11) 二级减温水量12000t/h；2.1.4燃料特性1) 燃料名称：42%淄博贫媒+58%大同烟煤；2) 收到基成分（%）：Car = 68.28 Har= 3.912 Oar= 4.79 Nar= 0.826 Sar= 2.3683) Aar= 16.278 Mar= 3.546 ；4) 干燥无灰基挥发分Vdaf= 19.786 %；5) 低位发热量：= 21701.6 kJ/kg；6) 灰熔点：DT1375.2 ；FT1416.8 ；ST1395.2 ；7) 哈氏可磨性指数HGI64.82。2

8、.2燃烧产物计算理论空气量及理论烟气容积1) 理论空气量：V0= 7.02 Nm/kg2) 理论氮气量：= 5.553 Nm/kg3) 三原子气体RO2的容积：= 1.291 Nm/kg4) 理论水蒸气容积：= 0.591 Nm/kg5) 理论烟气容积：= 7.4346 Nm/kg空气平衡表表1空气平衡表炉膛、高过等高再等低再、低过等主烟道省煤器及旁路烟道省煤器等空气预热器进口'1.21.231.261.29漏风l=0.05hp=0.030.030.030.03出口"1.21.231.261.291.32烟气特性表表2烟气特性表项目名称符号单位l，hpgzdzsmky进口过量

9、空气系数'1.21.21.231.261.29出口过量空气系数"1.21.231.261.291.32平均过量空气系数pj1.21.2151.2451.2751.305过剩空气量VNm3/kg1.40411.50941.72001.93052.1411水蒸气容积VH2ONm3/kg0.61360.61530.61870.62210.6255烟气总容积VyNm3/kg8.86068.96769.18169.39659.6095RO2占烟气容积份额rRO20.14570.14400.14060.13740.1343水蒸气占容积份额rH2O0.06930.06860.06740.0

10、6620.0651三原子气体和水蒸气占烟气容积份额rn0.2150.21260.2080.20360.1994烟气质量Gykg/kg11.838411.975912.250912.526012.8010飞灰无因次浓度hkg/kg0.01240.01220.01200.01170.0114表3烟气焓温表顺序烟气或空气温度理论烟气焓理论空气焓飞灰焓烟气的焓Hy(kJ/kg)Hy0Hk0Hfh炉膛、高过等高再等低再、低过等主烟道省煤器及旁路烟道省煤器等空气预热器°CkJ/kgkJ/kgkJ/kgl",hp=Hygz"=Hydz"=Hysm"=Hyky

11、"=Hy11001030.537102926.681988611.720161227.593661227.593661256.3211285.9746251305.4351030.5371022086.0801473171.8722794292.7667075439.9299576618.323467830.2190619063.92021410318.0280211592.6506912883.9161914190.143915517.2764116848.7639818191.3417219549.3798220911.0735222282.0837123654.86758250

12、36.8597126431.8390627818.1862422002086.0801471867.40461324.6123362484.173412484.173412542.0632601.8198962641.03533003171.8722792829.18819238.090523775.800443775.800443863.5053954.0392944013.45244004292.7667073805.01240852.3012145106.07045106.07045224.0265345.7861845425.69155005439.9299574801.8975776

13、7.5374226467.846896467.846896616.7066770.3664416871.20666006618.323465826.86401981.1621087864.858377864.858378045.4918231.9508058354.31577007830.2190616865.87109797.423839300.817119300.817119513.6599733.3669988009063.9202147925.93913112.8065410761.914610761.914611007.6211261.24875990010318.028029000

14、.047798118.95962412236.997212236.99721251610100011592.6506910074.15647147.2345113754.716513754.716514067.0211110012883.9161911197.40736165.25425615288.651912120014190.143912306.61762184.73902216836.206413130015517.2764113436.88883208.91185218413.56614140016848.7639814574.18037231.91266619995.5127151

15、50018191.3417215718.49222260.33405421595.374216160019549.3798216869.82438286.70441423210.049117170020911.0735218021.15655323488218180022282.0837119179.50904353.36282426471.348319190023654.8675820351.90216384.5677528109.815820200025036.8597121524.29528417.09119429758.8121210026431.839062

16、2703.70872030972.580822220027818.1862423883.12216032594.8107682881292.3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/kg21701.62排烟温度假定1503排烟焓kJ/kg查焓温表：表32045.8814224冷空气温度给定655理论冷空气焓kJ/kg查焓温表：表3602.34329266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5.648304789散热损失查图2-150.310灰渣物理热损失忽略011保热系数0.99712锅炉总热损失7.9483047813

17、锅炉热效率92.0516952214过热蒸汽焓kJ/kg查蒸汽特性表，p= 13.83 MPa, t= 540 3432.7515给水焓kJ/kg查水特性表， p= 15.7 MPa, t= 245 1062.716过热蒸汽流量kg/h已知67000017再热蒸汽出口焓kJ/kg查蒸汽特性表，p= 2.44 MPa, t= 540 3551.5518再热 蒸汽进口焓kJ/kg查水特性表， p= 2.69 MPa, t= 320 3053.7619再热蒸汽流量kg/h已知59400020再热蒸汽焓增量kJ/kg497.7921锅炉有效利用热kJ/h188381987622实际燃料消耗量Bkg/h

18、94300.8982423计算燃料消耗量Bjkg/h92414.880282.4炉膛的热力计算（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3302理论热空气焓Hrk0kJ/kg查焓温表：表33121.9354573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656理论冷空气焓Hlk0kJ/kg查焓温表602.34329267空预器出口过量空气系数ky"l"-(l+zf)1.178空气带入炉内热量QkkJ/kgky"Hrko+(l+zf)Hlk03743.01597991kg燃料带入炉内的

19、热 量QlkJ/kgQr*(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qk25444.6159810理论燃烧温度a根据Ql查焓温表：表31737.12061711炉膛出口烟温l"假定106012炉膛出口烟焓Hl"kJ/kg查焓温表：表314675.0777513烟气的平均热容量VcpjkJ/(kg)(Ql-Hl")/(a-l")15.9049037514水蒸汽容积份额rH2O查烟气特性表0.06927191215三原子气体容积份额rn查烟气特性表0.21492658316三原子气体分压力pnMPaprn(p为炉膛压力,等于 MPa)0.0210628

20、0517pn与S的乘积pnSm.MPapnS0.16874938918三原子气体辐射减弱系数Ky1/(m.MPa)2.96860548719灰粒子辐射减弱系数Kh1/(m.MPa)83.4762261120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积KpSKpS1.70453530425炉膛火焰有效黑度ahy0.81814312526乘积pnSzym.MPa0.16420089627自由容积内三原子气体辐射减弱系数Ky1/(m.MPa)3

21、.01641226628乘积KpSzy(Kyrn+Khh+Kjx1x2).pSzy1.65859103229自由容积的火焰有效黑度azy1-e-KpSzy0.80959293130乘积pnSpqm.MPapnSpq0.0357067231屏间容积内三原子气体辐射减弱系数Ky1/(m.MPa)7.04848641632乘积KpSpq(Kyrn+Khh+Kjx1x2).pSpq0.36067309833屏间容积的火焰有效黑度apr1-e-KpSpq0.3027931234屏宽A与Szy比值A/SzyA/Szy(A= m,见图3-6)0.42587169135屏宽A与屏节距之比A/s12.37142

22、857136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）0.939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0.42585124642屏区的黑度0.35849311443屏的暴光不均匀系数0.52600662644屏区水冷壁的暴光不均匀系数0.44280662645计及暴光不均匀的屏的面积'm2310.03070246计及暴光不均匀的屏区面积m253.9940681947炉墙总面积m22015.0863748前后侧墙水冷壁的沾污系数查附录二表0.4549屏的

23、沾污系数p查附录二表0.44150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= )0.44152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ld0.44154屏的热有效系数p0.4233655炉膛出品处的屏的热有效系数ch0.44156平均热有效系数pj0.40770246257炉膛黑度0.91690618958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= ,C=0.44559炉膛出品烟温1158.41945760炉膛出口烟焓Hl"kJ/kg查焓温表16299.2050261炉膛吸热量kJ/kg9

24、117.97472462炉膛容积热强度W/m3/(3.6Vl)139535.289763炉膛截面热强度W/m24415618.84764炉内平均辐射热强度W/m2116156.661965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/m275501.8302567炉顶辐射受热面积m249.8398945268炉顶吸热量W3763003.256kJ/kg3.6146.586909869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/m297571.5960171前屏吸热量W (Ahp=Ach)30250190.4kJ/kg1178.38907772后屏辐射吸热分布系

25、数hp查附录三图0.8473后屏辐射热强度95620.1640974后屏吸热量W (Ahp=Ach)16314712.4kJ/kg635.535797475附加过热器总吸热量kJ/kg先假定后核算210076一级减温水量Djw1kg/h先假定后核算2506077二级减温水量Djw2kg/h先假定后核算1230078附加过热器焓增量kJ/kg306.764113279饱和蒸汽焓kJ/kg查蒸汽特性表2611.0880包覆出口蒸汽焓kJ/kg2917.84411381包覆出口蒸汽温度查蒸汽特性表383.682前屏焓增量kJ/kg172.136895383前屏出口蒸汽焓kJ/kg3089.98100

26、984前屏出口 蒸汽温度查蒸汽特性表，p= MPa425.0485炉膛出口烟温校核|(假定值)-（计算值）|-98.419457332.5后屏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烟气进屏温度=1158.4194572烟气进屏焓kJ/kg=16299.205023烟气出屏温度假定10504烟气出屏焓kJ/kg查焓温表14521.68425烟气平均温度 0.5（+）1104.2097296屏区附加受热面对流吸热 量kJ/kg先估后校= 58 ，= 1123907屏的对流吸热 量kJ/kg（-）-1382.1882578屏入口吸收的炉膛辐射热量kJ/kg=635.53579749三

27、原子气体辐射 减弱系数1/(m.MPa)9.95319765510乘积1/(m.MPa)2粒的辐射减弱系数1/(m.MPa)81.6800857612飞灰浓度kg/kg 查烟气特性表0.01237404113乘积1/(m.MPa)1.01071276714烟气注的辐射减弱系数K2/(m.MPa)+3积0.25648340816屏区的烟气黑度0.22623216717屏进口对出口的角系数=0.2202732118修正系数按煤种选取，据参考文献0.519屏出口面积m2等于对流过热器进口面积131.620炉膛及屏间辐射热量kJ/kg=228.815

28、076121屏区吸收炉膛辐射 热量kJ/kg-406.720721422屏区炉顶附加受热面吸收的炉膛辐射热量kJ/kg13.4319709223屏区水冷壁附加受热面吸收的炉膛辐射热量kJ/kg25.5948748424屏所吸收的炉膛辐射热 kJ/kg -367.693875625屏所吸收的总热量kJ/kg+1749.88213226蒸汽进屏焓kJ/kg3012.73657827蒸汽进屏温度 查蒸汽特性表，p= 14.4 MPa403.8728蒸汽出屏焓kJ/kg+3258.61638329蒸汽出屏温度查蒸汽特性表，p= 14 MPa476.0130屏内蒸汽平均温度 0.5(+)439.9431

29、屏内蒸汽平均比容m3/kg查蒸汽特性表，p=14.2 MPa, t= 0.018674432屏内蒸汽平均流速wm/s (D-D)/(3600)18.1257722133管壁对蒸汽的放热 系数W/(m2.)查附录三图IX485134屏间烟气平均流速wym/s8.40863800535烟气侧对流放热系数W/(m2.)查附录三图XI84.6436灰污系数m2./W查附录二表VII0.00537管壁灰污层温度+866.622172138辐射放热系数W/(m2.)查附录三图XV得99.5421535439利用系数查附录三图X IV140烟气对管壁的放热系数W/(m2.)218.400981341对流传热

30、系数W/(m2.)89.5268701142较大温差-754.549457343较小温差-573.9944平均温差664.269728745屏对流传热量kJ/kg1269.75011546误差8区两侧水冷壁水温查蒸汽表，p= MPa下的饱和温度34548平均传热温差-759.209728749屏区两侧水冷壁对流吸热量kJ/kg101.018793650误差9.80464856751屏区炉顶进口汽焓kJ/kg2632.49314452屏区炉顶进口汽温查蒸汽特性表，p= MPa346.7153屏区炉顶蒸汽焓增量kJ/kg7.95132156654屏区炉顶出口汽焓kJ/kg

31、2640.44446655屏区炉顶出口汽温查蒸汽特性表，p= MPa347.4156平均传热温差757.149728757屏区炉顶对流吸热量kJ/kg52.869952158误差8.8449101732.6高温过热器的热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1烟气进口温度=10502烟气进口焓kJ/kg=14521.68423蒸汽进口焓kJ/kg3218.3032914蒸汽进口温度查蒸汽特性表，p=14.01MPa463.225蒸汽出口温度已知5406蒸汽 出口焓kJ/kg查蒸汽特性表，p=13.8MPa3432.757过热器吸热量kJ/kg1554.720358炉顶附加受热面吸热量kJ

32、/kg假定799水冷壁附加受热面吸热量kJ/kg假定24110炉膛及后屏、对过热器辐射 热量kJ/kg由后屏热力计算得228.815076111炉顶吸收辐射热量kJ/kg7.93416703312水冷壁吸收辐射热量kJ/kg23.8579692713过热器吸收辐射热量kJ/kg-197.022939814过热器对流吸热量kJ/kg- 1357.6974115烟气出口焓kJ/kg12838.9385616烟气出口温度查焓温表939.660914917烟气平均温度（+）994.830457418蒸汽平均温度（+）501.6119烟气流速m/s10.4316152820烟气侧对流放热系数W/(m2.

33、)查附录三图XI7021蒸汽平均比容m3/kg查蒸汽特性表，p=14.01MPa0.02214722蒸汽平均流速m/s23.5383631923灰污系数m2./W查附录三图XIII0.004324蒸汽侧放热系数W/(m2.)查附录三图IX387125管壁灰污层温度706.482938726乘积m.MPa0.0114160427三原子气体的辐射减弱系数1/(m.MPa)13.4667273428乘积1/(m.MPa)2.8943576929灰粒的辐射减弱系数1/(m.MPa)86.3128491130乘积1/(m.MPa)1.06803877331气流辐射减弱系数1/(m.MPa)+3.9623

34、9646332乘积0.21046665133烟气黑度0气侧辐射放热系数W/(m2.)查附录三图XV得56.938177635利用系数查附录三图X IV136烟气侧放热系数W/(m2.)(+)126.938177637热有效系数查附录二表VIII0.6538传热系数W/(m2.)79.8900536739较小温差399.660914940较大温差586.7841平均温差493.220457442对流传热量kJ/kg1363.03609243误差(-)/*100-0.39321591544两侧水冷壁工质温度查蒸汽特性表，p=15.3MPa下的饱和温度34545平均传热温差

35、-649.830457446两侧水冷壁对流吸热量kJ/kg217.461819347误差(-)/*1009.7668799648炉顶过热器进口汽焓kJ/kg=2640.44446649炉顶过热器进口汽温=347.4150炉顶过热器蒸汽焓增量kJ/kg11.5401737851炉顶过热器出口汽焓kJ/kg+2651.9846452炉顶过热器出口汽温查蒸汽特性表，p=15.3MPa348.5153平均温差646.870457454炉顶过热器对流吸热量kJ/kg71.9893307155误差8.8742649192.7后水冷壁前悬吊管的热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1管径d×

36、;mm几何尺寸60*6.52横向节距S1mm几何尺寸2403纵向节距S2mm几何尺寸4横向排数Z1/几何尺寸505纵向排数Z2/几何尺寸16受热面积H几何尺寸90.57烟气流通截面Fr几何尺寸86.2088烟气辐射层厚度SM几何尺寸0.2169进口烟温V由后屏过热器计算939.66091510进口烟焓IkJ/kg由后屏过热器计算12838.938611吸热量kJ/kg假定19012出口烟焓I”kJ/kg/12648.366813出口烟温 V”0.05927.10446214平均烟温Vcp05（+）933.38268815平均烟速m/s11.66027316H2o容积比rH2O/烟气特性表0.0

37、692719117三原子气体容积比rRO2/烟气特性表0.1456546718飞灰浓度hg/N烟气特性表0.0123740419对流放热系数W/(m2.)图58.806420沾污系数图X0.004321沾污壁温+/H22三原子气体吸热力ata-m0.0045495723三原子气体辐射减弱系数/22.569060824灰粒子辐射减弱系数/89.219443225乘积/（+） 0.1260490126辐射放热系数W/(m2.)图 0.1184283627传热系数KW/(m2.)8328温差589.38268829传热量kJ/kg172.45851530计算误差%（）/*1009.132360483

38、1允许误差%按标准102.8高温再热器的热力计算结果序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1后墙引出管对流吸热量kJ/kg估计1902对流过热器出口烟焓kJ/kg由对流过热器热力计算得12838.938563烟气进口焓kJ/kg/12648.366844烟气进口温度查焓温表3908.53428355烟气出口温度假定7956烟气出口焓kJ/kg查焓温表310932.920717省煤器附加对流吸热量kJ/kg假定1648炉顶及包覆过热器附加对流吸热量kJ/kg假定539高温再热器对流吸热量kJ/kg（+）1511.31587610蒸汽焓增量kJ/kg234.973209511出口汽温已知54012

39、出口汽焓kJ/kg查蒸汽特性表, p=2.45MPa 3551.4513进口汽焓kJ/kg3316.47679114进口汽温查蒸汽特性表, p=2.64MPa43515蒸汽平均温度（+）487.516蒸汽平均比容m3/kg查蒸汽特性表，p=2.54MPa0.1346117蒸汽流速m/s33.192363618蒸汽侧对流换热系数W/(m2.)查附录三图IX128719灰污系数m2./W查附录三图XIII0.004320灰污壁温614.65998321烟气平均温度（+）851.767141822烟气流速m/s9.72143191223烟气侧对流换热系数W/(m2.)查附录三图XI8924乘积m.M

40、Pa0.00485131425三原子气体辐射减弱系数1/(m.MPa)23.0025326526乘积1/(m.MPa)4.88921906127灰粒子的辐射减弱系数1/(m.MPa)93.4848335828乘积1/(m.MPa)1流辐射减弱系数1/(m.MPa)+6.03272126530乘积0气黑度0.12863300132烟气侧辐射放热系数W/(m2.)查附录三图XV得29.5855901233利用系数查附录三图X IV134烟气侧放热系数W/(m2.)(+)118.585590135热有效系数查附录二表VIII0.6536传热系数W/(m2.)70.5775415737较大温差473.534283538较小温差25539平均温差364.267141840对流传热量kJ/kg1551.30980641误差(-)/*100-2.64629858142省煤器工质平均温度（）287.543省煤器附加对流吸热量kJ/