220t锅炉课程设计220th煤粉锅炉热力设计

1、锅炉课程设计课题名称：220t/h煤粉锅炉热力设计专业、班级：热能与动力工程、热动111、设计题目：220t/h煤粉锅炉热力设计二、原始资料：锅炉额定蒸发量：D=220t/h=220X103kg/he给水温度：t=215Cgs过热蒸汽温度：t=540Cgr过热蒸汽压力：p=9.8MPagr制粉系统：中间仓储式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）燃烧方式：四角切圆燃烧排渣方式：固态环境温度:20C高温对流过热烟气流程：炉膛f高温对流过热器f低温对流过热器f高温省煤器f高温空气预热器f低温省煤器f低温空气预热器锅炉受热面的布置结构如右图：本组选用的燃料为新汶煤，首先要对燃料的应用基成分进行校核，本燃

2、料校核是100%,一上顋空预窣-下辭悝睾表1-7新汶烟煤煤质分析数据元素成分()收到基低位量(kJ/kg)干燥无灰基挥发分Vdaf(%)空气干燥基水Mad(%)BTH法可磨性系数Kkm灰熔点水分灰分碳氢氧氮硫变形温度DT(C)软化温度ST(C)熔化温度FT(C)MarAarCarHarOarNarSar618.8604.16.81.42.9251404021.412001500表2-8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V0Nm3/kg0.0889(C+0.375S)+0.265H-0.03330arararar5.2258778752理论氮容积V0N22Nm3kgNV

3、0.8+0.79V01004.1516435213RO容2积VRO2Nm3/kgCS1.866硕+0.7硕1.13994理论干烟气容积V0GYNm3/kgV0+VN2RO225.2915435215理论水蒸汽容积V0H2ONm3/kgHMdVd11.1a+1.24ar+1.61dV0(d=0.01kg/k100100kk总g)0.6136366346飞灰份额afh查表2-40.8三、空气平衡量及焓温表表2-9烟气特征表序号项目名称符号单位炉膛，屏凝渣管高过低过高温省煤器高温空预器低温省煤器低温空预器1漏风系数a0.050.0250.0250.020.050.020.052受热面出口过量空气系数

4、a_1.21.2251.251.271.321.341.393烟道平均过量空气系数aPJ_1.21.21251.23751.261.2951.331.365干烟气容Vm3/kg6.33676.402046.532686.650276.833177.016087.198984积GY190962579517176974943228946水蒸气容Vm/kg0.63040.631510.633610.635510.638450.641400.644345H2O积63961566890842159694117236505烟气总容Vm3/kg6.96717.033557.166307.285787.471

5、637.657487.843336积Y830578238860139274435494354517R02容积rROc6.33676.402046.532686.650276.833177.016087.19898份额21909625795171769749432289468水蒸气容rH2O0.63040.631510.633610.635510.638450.641400.64434积份额63961566890842159694117236505三原子气r9体和水蒸6.96717.033557.166307.285787.471637.657487.84333汽溶剂总8305782388601

6、3927443549435451份额容积飞灰g/m321.58621.383220.987020.642920.129419.640919.175510浓度v91666024995083994644813581544续表11烟气质量kg/kg9.00199.08739.25799.41149.65039.889210.128my9580608262331759559670474453511202312质量飞灰卩ykg/kg1.35391.36671.39231.41541.45141.48731.5232浓度001693116393149889381571942501692822）烟气焓、空气

7、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。具体见下表。表2-10烟气焓温表（用于炉膛、屏式过热器、高温过热器计算）烟气或空气温理论烟气焓h0y（kj/kg）理论空气焓h0k（kj/kg）理论烟气焓增（每100C）h0y炉膛、屏、凝渣管高温过热器a=1.2a=1.225hyhyhyhy度0(C)4003450.0240732831.1715984376.2583934141.181683927.04553941174.3680891109.2853085004377

8、.0696133575.2843485550.6264825250.4669911132.443911385.9110221318.867436005509.5135224336.1199086936.5375046569.334422795.61906931054.311256985.87413967006305.1325925112.5808437990.848767555.208561997.33419931258.9466761190.2898368007302.4667915900.6432269249.7954368745.4983971012.616971279.43786812

9、08.8006619008315.0837616701.24771710529.23339954.2990571031.7627341303.8440441230.55074810009346.8464957511.1542711833.0773511184.849811045.8484561322.5576751247.991127110010392.694958334.70036413155.6350212432.840931058.3602331334.0728211261.330894120011451.055189163.26330114489.7078413694.17183107

10、2.2731531394.3478371284.518773130012523.3283410003.6367215884.0556814978.69061078.7616061459.0277911300.920464140013602.0899410849.9676417343.0834716279.611061088.8805011445.9305671308.311625150014690.9704411700.2179718789.0140417587.922691097.486911340.8748011301.127087160015788.4573512557.15743201

11、29.8888418889.049781108.5046331516.3942081337.374805170016896.9619913416.605321646.2830520226.424581107.663571397.6158561318.857091180018004.6255614276.3667323043.898921545.281671116.5874851465.1004511339.084172190019121.2130415148.9315624508.9993622884.365841119.2055471447.5094781338.45906920002024

12、0.4185916020.4512125956.5088324222.824911129.7268491433.5149281346.739638210021370.1454416899.3916127390.0237625569.564551126.7882061422.2209261342.198016220022496.9336417776.5552128812.2446926911.76257表2-11烟气焓温表(用于低温过热器、高温省煤气的计算)烟气或空气温理论烟气焓h0y(kJ/kg)理论空气焓h0k(kJ/kg)理论烟气焓增(每100C)h0y低温过热器高温省煤器度0(C)a=1

13、.25a=1.27hyhyhyhy3002548.4152392104.4087613114.1779093156.266085901.60883451097.7830631112.318324003450.0240732831.1715984211.9609734268.584405927.04553941127.8881271142.7703825004377.0696133575.2843485339.84915411.3547871132.443911337.8883191353.1050316005509.5135224336.1199086677.7374196764.459817

14、795.61906931005.2856631020.8148827006305.1325925112.5808437683.0230827785.274699997.33419931209.9913951225.7526438007302.4667915900.6432268893.0144789011.027342表2-12烟气温焓表(用于高温空预器、低温省煤气的计算)烟气或空气温度0(C)理论烟气焓h0y(kJ/kg)理论空气焓h0k(kJ/kg)理论烟气焓增(每100C)h0y高温空预器低温省煤器a=1.32a=1.34hyhyhyhy100824.1517506692.0630071

15、057.7642331071.605493849.2398971086.4888011100.4868372001673.3916481391.9648312144.2530332172.09233875.02359141117.2334891131.4823683002548.4152392104.4087613261.4865233303.574698901.60883451148.6564621163.1917194003450.0240732831.1715984410.1429854466.766417927.04553941179.976021194.8582755004377.0

16、696133575.2843485590.1190045661.6246911132.443911391.1468091406.36356005509.5135224336.1199086981.2658137067.988211表2-13烟气焓温表(用于低温空预器计算)烟气或空气温度0(C)理论烟气恰h0y(kJ/kg)理论空气恰h0k(kJ/kg)理论烟气恰增(每100C)h0y低温空预器a=1.39hyhy100824.1517506692.0630071106.208643849.2398971135.4819282001673.3916481391.9648312241.690572

17、875.02359141167.1045643002548.4152392104.4087613408.795136901.60883451199.5298614003450.0240732831.1715984608.324996927.04553941232.0639125004377.0696133575.2843485840.3889091132.443911444.4052986005509.5135224336.1199087284.7942062.4锅炉热平衡及燃料消耗量计算计算锅炉输入热量，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。各项热损失，包括

18、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2-14.表2-14锅炉热平衡及燃烧消耗量计算序号名称符号单位公式结果1锅炉输入热量QkJ/kg式(2-8)QrQ25140.0002排烟温度C先估后算125.0003排烟焓hkJ/kg查焓温表用插值法求1036.4624冷空气温度tlkC取用20.0005理论冷空气焓holkkJ/kgho=(ct)Vlkk138.4136化学未完全燃烧损失q%取用0.5007机械未完全燃烧损失q4%取用1.5008排烟处过量空气系数apy查表2-9即低温空预器出口过

19、量空气过量系数1.3909排烟损失q2%(100-q)(h-aho)/Q4pypylkr3.30710散热损失q5%取用0.50011灰渣损失%式(2-13)0.00012锅炉总损失E%2+43+5+45+465.80713锅炉热效率n%100-Eq94.19314保热系数1-q5/(n+q5)0.99515过热蒸汽焓hggkJ/kg查附录B-6、B-7，高温过热器出口参数p=9.9Mpa（查表1-6）,t=540C3475.40016给水温度tC给定215.00017给水焓hgskJ/kg查附录B-6、B-7,低温省煤器入口参数p=10.78Mpa（查表1-6）,t=215C924.1501

20、8锅炉实际负荷Dkg/h220000.00019锅炉有效利用热QkJ/hD(h-h)grgggs561275000.00020实际燃料消耗量Bkg/h100*Q/(nQr)23702.47821计算燃料消耗量B.kg/hB(1-q/100)423346.940第三章炉膛热力计算表3-1炉膛的结构数据序号名称符号单位公式结果1前墙总面积Aqm27.68(1.395+0.905)+3.995/2+22.176x(5.888+2x1.276)219.622侧墙总面积2Acm2A=(6.912+3.995)x1.762x0.5clA=5.126x12.976C2A=5.126+(6.912-0.896

21、T.76)x1.106x0.5C3A=(6.912-0.896-1.76)x0.334C4A=(6.912-0.896-1.76)+3.39x0.86x0.5C5AC6=6.974x3.39AA=A+A+A+A+A+C6CclC2C3C4C5C6218.483后墙总面积Ahm27.68(1.395+0.905)+3.995/2+12.976x(5.888+2x1.276)+7.68x2.032157.744喷燃器及门孔面积Aycm265炉顶面积Aldm27.68(3.39+0.869)-2x0.5x0.896x0.89632.116炉膛与屏的交界面积A2m2(6.974+0.225+0.334

22、)x7.6865.617炉墙总面积Alm2A+2A+A+A+Ahchld2693.568炉膛截面面积AAm26.912x7.680.8962x251.4799水冷壁管外径dmm6010水冷壁管节距smm6411管子至墙中心距emm012水冷壁角系数XSL0.9813炉顶角系数XLD0.9814出口烟窗角系数XYC115炉膛容积VLm3Ax7.68+(7.68+5.888)x0.896x0.5x(22.176+12.976)c1052.616冷灰斗二等分平面到出口烟窗中心距离HLm19.84617冷灰斗二等分平面到炉顶的距离H0m23.93818冷灰斗二等分平面到燃烧器中心距离Hrm4.9621

23、9炉膛总有效辐射受热面积Alzm20.98x(AA-A)+Al2yc2675.1220炉膛水冷程度XS/ALZ】0.9721炉膛有效辐射层厚度Sm3.6xV/AL】5.466表3-9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ffai查表1-5漏风系数和过量空气系数1.2002炉膛漏风系数Aai查表1-5漏风系数和过量空气系数0.0503制粉系统漏风系数AaZF查表1-5漏风系数和过量空气系数0.1004热风温度trkC先估后校核270.0005理论热风焓h0rkkj/kg查温焓表1890.6766理论冷风焓h0lkkj/kg查表2-14锅炉热平衡及燃料消耗量计算138.41

24、37空气带入炉膛热量QKkj/kg(aAaAa)h0+llZFrk(Aa+Aa)h0ZFllk2005.9718对应每公斤燃料送入炉膛的热量QLkj/kgQq+qQQ(1-)+Qr100-qK427018.2779理论燃烧温度00C查焓温表2074.06710燃烧绝对温度T0K0+27302347.06711火焰中心相对高度系数XhAXl0.25012系数MMA-BX注：A,B取值杳表3-5，表3-60.43513炉膛出口烟气温度0lC先估后校1125.00014炉膛出口烟气焓h”glkj/kg查焓温表13489.15315烟气平均热容量VCkj/(kgC)(Q-h”)/(0-0)Lgl0l1

25、4.25516水冷壁污染系数匚SL查表3-4水冷壁灰污系数0.20017水冷壁角系数x查表3-1炉膛结构数据0.98018水冷壁热有效系数si屮SL:xSLsl0.19619屏、炉交界面的污染系数gYC0乙SL0.19620屏、炉交界面的角系数XYC取用1.00021屏、炉交界面的热有效系数屮YCgXYCYC0.19622燃烧孔及门孔的热有效系数屮R未敷设水冷壁0.00023平均热有效系数屮PJ(屮A+屮A+屮A)/ASLYC2Ryc10.19424炉膛有效辐射层厚度Sm查表3-1炉膛结构数据5.46625炉膛内压力PMPa0.10026水蒸汽容积份额rH2O查表2-9烟气特征表0.09027

26、三原子气体容积份额r查表2-9烟气特征表0.25428三原子气体辐射减弱系数kQ1/(m.MP0.78+16r1021.6H2O0.039丄itja)IJ10.2-r-P-s丿rt)10.37L1I1000丿29烟气质量飞灰浓度ykg/m3查表2-9烟气特征表1.35430灰粒平均直径dh卩m查附录B-1筒式钢球磨球机（通常取13卩m）13.00031灰粒辐射减弱系数kH1/(m.MPa)55900毛T2.d2plh0.23232燃料种类修正系数x1取x=0.510.50033燃烧方法修正系数x2取x=0.120.10034煤粉火焰辐射减弱系数k1/(m.MPa)kr+k卩+10 xxQHy1

27、20.82535火焰黑度aH1_e-kps0.76036炉膛黑度alaHa+(1-a)屮HHSL0.94237炉膛出口烟气温度ylCT”3600CaAlT327M(爲BT10)+1jC31152.60038计算误差A9收0-D（估）（允许误差100C）ll27.60039炉膛出口烟气焓h“yikj/kg查焓温表13857.35740炉膛有效热辐射热量QfLkj/kg申(Q-h”)l只13091.42741辐射受热面平均热负荷qsw/m2BxQf/(3.6xA)jLlz125757.38042炉膛截面热强度qFw/m2BxQ/(36Ad)A.jr3167106.35043炉膛容积热强度qVw/m

28、3Bxq/(3.6V)jrL154892.141表3-10炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增计算序号名称符号单位公式结果1顶棚管径dmm382节距smm47.53排数n1584顶棚管角系数x查标准线算图1（即附录A-1）0.985顶棚面积Aid32.116蒸汽流通面积Ait158x(3.14x0.032)/40.1127炉膛顶棚热负荷分配不均系数nH查标准线算图11（即附录A-6）（对本炉型：x=h/H=H/H=23938/23938）0000.6808炉膛顶棚总辐射吸热量QLDKj/h3.6n人qHAlds423.4049减温水总量DJWKg/h先估后校8800.00010炉膛顶棚蒸汽流量D

29、LDKg/hDDJW211200.00011炉膛顶棚蒸汽焓增hldKj/kgQ/DLDLD0.00212炉膛顶棚进口蒸汽焓h，ldKj/kg查附录B-6、B-7注：蒸汽参数汽包压力对应的干饱和蒸汽2746.95013炉膛顶棚出口蒸汽焓h”ldKj/kgh，+hldld2746.95214炉膛顶棚出口蒸汽温度t“LDC查附录B中水和水蒸气性质表按计算负荷下汽包压力p=10.98MPa（查表1-6）317.805第四章对流受热面校核热力计算一、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Q=（I-I+AaIo）计算对流传热量。dLF3、依据烟气侧放热量等于工

30、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、对流传热系数的处理1）对流放热系数与气流冲刷方式、速度及介质的温度和物性等有关。计算中，可按气流冲刷方式，直接从线算图中查取。（2）对流面结构不同时，对流放热系数按以下原则处理：一部分管子错列、一部分管子顺列布置时，放热系数按管束平均烟气温度，分别求出顺列和错

31、列的对流放热系数，然后按对流换热面积计算平均对流放热系数。斜向冲刷受热面时，对流放热系数按横向冲刷计算，在进行修正。顺列管束，修正系数为1.07，错列管束不进行修正。（3）污层对于对流受热面传热过程的影响，用污染系数来表示。燃用固体燃料顺列布置的受热面以及凝渣管、对流管束等，灰污层对传热的影响常用热有效系数来表示。（4）利用系数是考虑烟气对受热面冲刷的不均匀、不完全时对传热过程的影响修正系数，各种对流受热面的热力计算应考虑利用系数。（5）再计算高温区受热面的对流换热量时，常用烟气辐射放热系数来考虑高温烟气的辐射热量，其值与烟气黑度、温度等有关。（6）出屏式受热面以外，其他各受热面加热介质对管壁

32、的放热系数，都包括对流放热系数辐射放热系数两部分。4.1屏、凝渣管的热力计算：A,屏式过热器在热力计算方面具有以下特点：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；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；屏与屏之间横向节距大，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。B,凝渣管的热力计算主要特点：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4-5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dmm42x52屏的片数Z123每片屏的管子排数n4x10404屏的深度Lm2.7065屏的平均高度hm7.46一片屏的平面面积Apm213.57屏的横向节距s1mm屏的节距5918比值c1S/d14.19屏的纵向节距s2mm4610比值c2S/d1.0911屏的角系数xP指导书附录图1,曲线50.9812屏的计算受热面积Apj