锅炉课设热力计算电子版

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业课程设计任务书一、课程设计题目： 二、课程设计任务：1.任务： 2.已知条件： 三、原始资料1.锅炉结构及设计参数锅炉型号为SHL10-1.3/350-W型，如图8-1所示，炉膛内前墙、后墙、炉顶及两侧墙均布置有水冷壁，炉膛后沿烟气流程布置有凝渣管、过热器、对流管束、鳍片式铸铁省煤器和管式空气预热器。锅炉设计给水温度105，给水压力1.4MPa，排污率5%，冷空气温度30，热空气温度150，排烟温度180，炉膛出口处负压20Pa。设计煤种为山西阳泉无烟煤，煤质资料为：C

2、ar=65.65%，Har=2.64%，Oar=3.19%，Nar=0.99%，Sar=0.51%，Mar=8%，A ar=19.02%，Vdaf=7.85%，24426kJ/kg。锅炉受热面的设计过量空气系数及漏风系数见表8-8。设计热力计算结果见表8-9。表8-8 过量空气系数及漏风系数序号锅炉受热面入口过量空气系数漏风系数出口过量空气系数 1炉 膛1.400.101.502凝渣管1.5001.503蒸汽过热器1.500.051.554锅炉管束1.550.101.655省煤器1.650.101.756空气预热器1.750.101.85表8-9 设计燃料校核热力计算结果汇总表项目符号单位热平

3、衡烟道名称炉膛凝渣管过热器锅炉管束转向室省煤器空气预热器锅炉热效率% 73.74燃料计算消耗量Bjkg/h1289炉膛容积热强度qvkW/m3256.5炉排面积热强度qRkW/m2881.2管径及壁厚dmm513513383.5 513 768 401.5管子布置方式 错、顺列顺列顺列顺列错列横向节距S1mm前、后墙170左、右墙1052278512015080相对横向节距S1/d4.452.242.352纵向节距S2mm 前、后墙e=25.5左、右墙e=6518010012015040相对纵向节距S2/d3.532.632.351比值1沿烟气流向管排数z排4416423管长lm1.42.02

4、.4烟气有效通流截面积Fm23.23Fhx=1.71Fzx=2.522.041.622.160.960.629烟气平均容积Vym3/kg10.10210.26610.756 11.08411.41212.067烟气平均流速wym/s5.07Whx=8.92 Wzx=6.055.59.1512.5进口烟温tll=1601974929770351351267出口烟温974929770351351267175平均烟温tav952850516351309221进口介质温度19719719719710530出口介质温度197197324197137144介质流速wm/s20.420.526.56受热面积

5、Hm251.8711.52 Hhx=28.64 Hzx=16.32230.194.4169.8温压755587319187131传热系数KkW/m20.03060.0306 0.0309 0.02270.0228吸热量QkJ/kg10781.5735.22229.4 6289.21111.31409.2 图8-1 SHL10-1.37/350-W型锅炉本体结构简图1-炉膛；2-烟窗及凝渣管； 3-过热器；4-对流管束；5-省煤器，6-烟道门；7-空气预热器；8-风室；9-炉排四、热力计算步骤（一）辅助计算1理论空气量、理论烟气量的计算名称符号单位计算公式结果理论空气量m3/kg0.0889(C

6、ar+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar三原子气体容积m3/kg0.01866(Car+0.375Sar)理论氮气容积m3/kg理论水蒸汽容积m3/kg0.111Har+0.0124War+0.01612各受热面烟道中烟气特性表名称符号单位计算公式炉膛与凝渣管蒸汽过热器锅炉管束省煤器空气预热器进口过量空气系数给定出口过量空气系数给定漏风系数平均过量空气系数av实际水蒸汽容积m3/kg烟气总容积Vym3/kgRO2容积份额H2O容积份额三原子气体总容积份额烟气重量Gykg/kg飞灰份额afh按表8-4查取 0.15飞灰浓度kg灰/kg烟气烟气中灰粒平均直径dhm按表8-4查

7、取烟气密度kg/m3一般取定值1.33烟气焓温表4锅炉热平衡及燃料耗量计算 名称符号单位计算公式或来源数值燃料低位发热量Qar,netkJ/kg给定燃料的物理显热hrkJ/kg给定或计算，公式见教材喷入炉膛的蒸汽带入的热量QzqkJ/kg给定或计算，公式见教材外来热源加热空气带入的热量QwlkJ/kg给定或计算，公式见教材输入热量QrkJ/kgQnet,ar + hr + Qzq + Qwl冷空气温度tlk给定理论冷空气焓kJ/kg，ck从焓温表查取排烟温度tpy先假定，后校核排烟焓hpykJ/kg根据最后一级受热面烟气出口过量空气系数py，查燃烧产物焓温表固体不完全燃烧损失q4%选取15气体

8、不完全燃烧损失q3%选取1排烟热损失q2%散热损失q5%选取1.7排渣漏煤灰份额ahz+lm选取0.8灰渣焓hhzkJ/kg选取灰渣物理热损失q6kJ/kg锅炉总热损失q%锅炉热效率%100-q 过热蒸汽焓hgrkJ/kg按过热蒸汽温度、压力查水蒸汽性质表饱和水焓hskJ/kg按P=1.4MPa查水蒸汽性质表给水温度tgs给定给水焓hgskJ/kg按P=1.4MPa查水蒸汽性质表排污率ppw%给定锅炉有效利用热QglkJ/h燃料消耗量Bkg/hBkg/s计算燃料消耗量Bjkg/hkg/s保热系数烟气温度ty()(kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg)(kJ/kg) (kJ/kg)(kJ/

9、kg) (kJ/kg)10020030040050060070080090010001100120013001400150016001700当6时，飞灰焓可忽略不计；实际烟气焓值只需要计算设备所处温度环境对应的焓值，不必全部算。（二）炉膛热力计算炉膛结构如图8-2所示。图8-2 炉膛结构AB=3320mm；BC=2280mm；CD=3850mm；DE=1970mm；EF=3340mm；FG=980mm；GH=1470mm；HI=640mm1.炉膛结构特性计算名称符号单位计算公式或来源数值前墙面积（包括炉顶）Aqqm2(0.5+0.64+0.98+1.47+3.34+1.97)2.7224.21

10、后墙面积Ahqm2(0.472+3.32+2.28+3.85)2.7226.98侧墙面积Acqm2要求学生计算复核14.88炉排有效面积Rm2(3.285+0.595+0.92+0.32)2.3011.78炉膛周界总面积Alm224.21+26.98+214.88+11.7892.73炉膛容积Vlm3Acq2.7240.47水冷壁管径dm0.051前墙结构尺寸管数n=16，管节距S=0.17m，e=0.0255m，曝光管长l1=4.87m，角系数 x1=0.59，覆盖耐火材料层长l2=3.53m，角系数 x2=1（角系数根据S/d=3.33，e/d=0.5及炉墙特点查取）前墙有效辐射受热面积(

11、包括炉顶)Hqqm2(4.870.59+3.531)(16-1)0.1716.36后墙结构尺寸管数n=16，管节距S=0.17m，e=0.0255m，曝光管长l1=4.63m，角系数 x1=0.59，覆盖耐火材料层长l2=3.32m，角系数 x2=1（角系数根据S/d=3.33，e/d=0.5及炉墙特点查取）后墙有效辐射受热面积Hhqm2(4.630.59+3.321)(16-1)0.1715.44烟窗结构尺寸管数n=8，管节距S=0.34m，管长l=1.5m，角系数 x=1， 烟窗有效辐射受热面积Hycm2(8-0.5)0.341.513.83侧墙结构尺寸管数n=16，管节距S=0.105m

12、，e=0.065m，曝光管炉壁面积A1=7.98m2，角系数 x1=0.87，覆盖耐火材料层面积A2=1.18 m2，角系数 x2=1（角系数根据S/d=2.06，e/d=1.275及炉墙特点查取）侧墙总有效辐射受热面积Hcqm22(7.980.87+1.181)16.24炉膛总有效辐射受热面积Hfm2Hqq + Hhq + Hyc + Hcq 51.87炉膛平均有效角系数x炉膛有效辐射层厚度m火床与炉墙面积之比要求学生：在图8-2中标出与尺寸相关的结构名称，如炉膛宽度、深度等。2.炉膛的传热计算名称符号单位计算公式或来源数值热空气温度trk先假定，再校核理论热空气焓kJ/kg，ck从焓温表查

13、取空气带入炉内热量QkkJ/kg炉膛有效放热量QlkJ/kg理论燃烧温度tll从焓温表查取TllKtll+273炉膛出口烟温先假定，再校核K+273炉膛出口烟气焓kJ/kg从焓温表查取烟气平均热容量VycavkJ/(kg)炉膛压力PMPa一般取0.1三原子气体辐射减弱系数kq1/(mMPa)灰粒减弱系数kh1/(mMPa)焦炭粒等的修正系数C1/(mMPa)根据煤种从教材中选取固体颗粒的辐射减弱系数kg1/(mMPa)kh +C炉内介质的辐射减弱系数k1/(mMPa)kq + kg火焰黑度水冷壁表面黑度可取为0.8炉膛的系统黑度波尔茨曼准则B0管外积灰层热阻m2K/kW一般取为2.6炉膛辐射换

14、热量QfkJ/kg炉膛有效辐射热流密度qfkW/m2水冷壁管壁温度TgbK可取管内工作压力下介质的饱和温度水冷壁管外积灰层表面温度TbKqf+ Tgb系数值m无因次数无因次炉膛出口烟温查教材线算图12-17炉膛出口烟气温度K-273校核炉膛出口烟气温度要求：假定值计算值100，否则，重新假定并计算炉膛出口烟气焓kJ/kg按计算所得炉膛出口烟温，从焓温表查取炉膛辐射换热量QfkJ/kg炉膛有效辐射热流密度qfkW/m2炉膛容积热强度qvkW/m3，是否在合理范围内炉排面积热强度qRkW/m2，是否在合理范围内（三）凝渣管的热力计算凝渣管结构如图8-3所示。图8-3 凝渣管结构1.凝渣管结构计算名

15、称符号单位计算公式或来源数值第1、2排（错列部分）结构尺寸管数n=8/排，管径d=513mm，横向节距=0.34m，纵向节距S2=0.18m，管长l=1.5m，=6.67，角系数=0.2，管排数Z2=2受热面积m2烟气流通截面积m2第3、4排（顺列部分）结构尺寸管数n=16/排，管径d=513mm，横向节距=0.17m，纵向节距=0.18m，管长l=1.5m，=3.33，角系数=0.41受热面积m2烟气流通截面积m2总受热面积Am2+烟气平均流通截面积Favm2凝渣管受炉膛辐射面积Anzm2等于烟窗有效辐射面积凝渣管角系数xnz凝渣管有效辐射受热面积Hnzm2xnzAnz横向平均节距S1m烟气

16、有效辐射层厚度m相对横向节距1S1/d相对纵向节距2S2/d2.凝渣管的热力计算名称符号单位计算公式或依据数值进口烟温炉膛出口烟温进口烟焓kJ/kg炉膛出口烟焓出口烟温先假定，后校核出口烟焓kJ/kg按凝渣管出口过量空气系数，查焓温表平均烟温烟气放热量QrpkJ/kg管内工质温度tP=1.4MPa，饱和温度，查水蒸汽性质表最大温压最小烟压平均烟压烟气流速wym/s烟气中水蒸汽容积份额从烟气特性表中查取凝渣管处的对应值错列部分条件对流放热系数kW/m2根据烟气流速wy和管径d从线算图中查取修正系数根据管排数Z2和相对横向节距1从线算图中查取修正系数根据平均烟温和从线算图中查取修正系数根据相对横向

17、节距1和相对纵向节距2从线算图中查取错列部分对流放热系数kW/m2顺列部分条件对流放热系数kW/m2根据烟气流速wy和管径d从线算图中查取修正系数根据管排数Z2从线算图中查取修正系数根据平均烟温和从线算图中查取修正系数根据相对横向节距1和相对纵向节距2 从线算图中查取顺列部分对流放热系数kW/m2对流放热系数kW/m2管壁积灰层表面温度thb (积灰层两侧的温差，对炉膛出口处的凝渣管，=80)条件辐射放热系数kW/m2根据管壁积灰层表面温度thb和平均烟温从线算图中查取辐射修正系数同上（层燃炉烟气中主要是三原子气体，属不含灰气流）三原子气体容积份额从烟气特性表中查取凝渣管处的对应值三原子气体辐

18、射减弱系数kq1/(mMPa)介质的辐射减弱系数k1/(mMPa)kq + kg (当锅炉燃用气体和液体燃料以及层燃炉时，烟气中主要是三原子气体，属不含灰气流，故kg可略去)烟气黑度辐射放热系数kW/m2冲刷系数横向冲刷1烟气对管壁的对流放热系数kW/m2烟窗处炉膛有效辐射分布系数取定0.7凝渣管吸收炉膛辐射热量kJ/kg（qf见炉膛热力计算）有效系数对无烟煤和贫煤取0.6对烟煤、褐煤、烟煤的洗中煤取0.8传热系数KkW/m2传热量kJ/kg误差%要求： 说明：横向冲刷错列管束时的对流放热系数线算图；横向冲刷顺列管束时的对流放热系数线算图；辐射放热系数线算图。（四）过热器的热力计算过热器结构如

19、图8-4所示。图8-4 过热器结构1.过热器结构计算名称符号单位计算公式或来源数值结构尺寸管径d=383.5mm，横向节距=0.068m，=0.102m，纵向节距S2=0.1m，管长l=1.57m，横向管排数Z1=30，纵向管排数Z2=8横向平均节距S1m烟气通流截面积横向冲刷Fhxm2(这里l为烟气横向冲刷的管长，l=1m)纵向冲刷Fzxm2受热面积横向冲刷Ahxm2(这里l为烟气横向冲刷的管长，l=1m)纵向冲刷Azxm2（这里l为烟气纵向冲刷的管长，l=0.57m）总受热面积Azm2Ahx + Azx蒸汽通流截面积逆流部分fnlm2顺流部分fslm2蒸汽平均通流截面积fm2管间有效辐射层

20、厚度m纵向冲刷当量直径ddlm相对横向节距1S1/d相对纵向节距2S2/d要求学生：1.在图上用箭头标出工质流向；2.画出过热器区域立体布置图。2.过热器的热力计算名称符号单位计算公式或依据数值进口烟温凝渣管出口烟温进口烟焓kJ/kg凝渣管出口烟焓出口烟温先假定，后校核出口烟焓kJ/kg按过热器出口过量空气系数和出口烟温，查焓温表烟气放热量QrpkJ/kg烟窗处炉膛有效辐射分布系数取用0.7过热器接受炉膛的辐射热QfkJ/kg过热器进口蒸汽温度P=1. 4MPa查水蒸气性质表过热器进口蒸汽焓kJ/kgP=1. 4MPa查水蒸气性质表过热器出口焓kJ/kg过热蒸汽出口温度P=1. 3MPa查水蒸

21、气性质表过热蒸汽平均温度蒸汽进口比体积m3/kgP=1. 4MPa查水蒸气性质表蒸汽出口比体积m3/kgP=1. 3MPa查水蒸气性质表蒸汽平均比体积m3/kg蒸汽流速wm/s蒸汽侧条件对流放热系数kW/m2根据过热蒸汽压力、平均温度、流速从线算图中查取管径修正系数根据管径从线算图中查取蒸汽侧对流放热系数kW/m2灰污系数m2/kW燃用固体燃料时，过热器的=4.34.3管壁积灰层表面温度thb平均烟温烟气中水蒸汽容积份额从烟气特性表中查取过热器处的对应值三原子气体容积份额从烟气特性表中查取过热器处的对应值三原子气体辐射减弱系数kq1/(mMPa)介质的辐射减弱系数k1/(mMPa)kq + k

22、g (当锅炉燃用气体和液体燃料以及层燃炉时，烟气中主要是三原子气体，属不含灰气流，故kg可略去)烟气黑度条件辐射放热系数kW/m2根据管壁积灰层表面温度thb和平均烟温从线算图中查取辐射修正系数同上（层燃炉烟气中主要是三原子气体，属不含灰气流）辐射放热系数kW/m2冲刷系数混合冲刷，取用0.95横向冲刷顺列管束烟气流速whxm/s条件对流放热系数kW/m2根据烟气流速、管径从线算图中查取修正系数根据相对横向节距1和相对纵向节距2从线算图中查取修正系数根据管排数Z2从线算图中查取修正系数根据烟气温度和和从线算图中查取对流放热系数kW/m2烟气侧对流放热系数kW/m2有效系数对无烟煤和贫煤取0.6

23、对烟煤、褐煤、烟煤的洗中煤取0.8横向冲刷传热系数kW/m2纵向冲刷顺列管束烟气流速wzxm/s条件对流放热系数kW/m2根据烟气流速、当量直径ddl从线算图中查取修正系数根据烟气温度和和从线算图中查取修正系数根据l/ddl从线算图中查取（这里l为烟气纵向冲刷的管长，l=0.57m）对流放热系数kW/m2烟气侧对流放热系数kW/m2纵向冲刷传热系数kW/m2平均传热系数KkW/m2最大温压最小温压平均温压无因次计算参数PR（d、x分别为两种介质本身温差中的大温差和小温差）辅助参数A过热器顺流部分的受热面与总受热面的比值0.5温差修正系数根据P、R、A从线算图中查取平均温压传热量kJ/kg出口烟

24、温由作图法求得，方法见教材278页。备注：采用此法求得的出口烟温可保证烟气放热量和传热量的误差满足小于等于2%的要求。出口烟焓kJ/kg按过热器出口过量空气系数和出口烟温，查焓温表过热器吸热量kJ/kg过热器出口蒸汽热焓kJ/kg过热器出口蒸汽温度P=1. 3MPa查水蒸气性质表最大温压最小温压平均温压无因次计算参数PR（d、x分别为两种介质本身温差中的大温差和小温差）辅助参数A过热器顺流部分的受热面与总受热面的比值0.5温差修正系数根据P、R、A从线算图中查取平均温压平均烟温横向烟速whxm/s纵向烟速wzxm/s传热系数KkW/m2蒸汽出口比体积m3/kg根据P=1. 3MPa和过热器出口

25、蒸汽温度，查水蒸气性质表蒸汽平均比体积m3/kg蒸汽流速wm/s过热蒸汽平均温度说明：过热蒸汽纵向冲刷时的对流放热系数线算图；辐射放热系数线算图；横向冲刷错列管束时的对流放热系数线算图；空气或烟气在纵向冲刷时的对流放热系数线算图；串联混流系统的平均温差线算图。（五）锅炉管束的热力计算锅炉管束结构如图8-5所示。图8-5 锅炉管束结构1.锅炉管束结构计算名称符号单位计算公式或来源数值结构尺寸管径d=513mm，横向节距S1=0.12m，纵向节距S2=0.12m，耐火层覆盖管长2.444m，耐火层覆盖面积9.4m2，烟隔板遮挡面积5.7m2，对流管束受热面积A=230.1m2，烟气平均流通截面积F

26、av=2.04m2。管间有效辐射层厚度m相对横向节距1S1/d相对纵向节距2S2/d2.锅炉管束的热力计算名称符号单位计算公式或依据数值锅炉管束进口烟温过热器出口烟温锅炉管束进口烟焓kJ/kg过热器出口烟温出口烟温先假定，后校核出口烟焓kJ/kg按锅炉管束出口过量空气系数和出口烟温，查焓温表烟气侧放热量QrpkJ/kg管内工质温度tP=1.4MPa，饱和温度最大温压最小温压平均温压平均烟温烟气流速wym/s烟气中水蒸汽容积份额从烟气特性表中查取锅炉管束处的对应值三原子气体容积份额同上条件对流放热系数kW/m2根据烟气流速、管径从线算图中查取修正系数根据相对横向节距1和相对纵向节距2从线算图中查

27、取根据管排数Z2从线算图中查取。Z210根据烟气温度和和从线算图中查取对流放热系数kW/m2管壁积灰层表面温度thb条件辐射放热系数kW/m2根据管壁积灰层表面温度thb和平均烟温从线算图中查取辐射修正系数同上（层燃炉烟气中主要是三原子气体，属不含灰气流）三原子气体容积份额从烟气特性表中查取锅炉管束处的对应值三原子气体辐射减弱系数kq1/(mMPa)介质的辐射减弱系数k1/(mMPa)kq + kg (当锅炉燃用气体和液体燃料以及层燃炉时，烟气中主要是三原子气体，属不含灰气流，故kg可略去)烟气黑度辐射放热系数kW/m2冲刷系数横向冲刷1烟气对管壁的对流放热系数kW/m2有效系数对无烟煤和贫煤

28、取0.6对烟煤、褐煤、烟煤的洗中煤取0.8传热系数KkW/m2传热量QcrkJ/kg出口烟温作图法备注：采用此法求得的出口烟温可保证烟气放热量和传热量的误差满足小于等于2%的要求。出口烟焓kJ/kg按锅炉管束出口过量空气系数和出口烟温，查焓温表管束吸热量kJ/kg最大温压最小温压平均温压平均烟温烟气流速wym/s传热系数KkW/m2说明：横向冲刷错列管束时的对流放热系数线算图；辐射放热系数线算图。（六）省煤器的热力计算省煤器为方鳍片型铸铁省煤器，结构如图8-6所示。图8-6 省煤器组装结构示意图 1.省煤器结构计算名称符号单位计算公式或来源数值结构尺寸每根管子：长度l=2m，宽度b=0.15m

29、，受热面面积Asm=2.95m2，烟气通流截面积Fsm=0.12m2，管径d=768mm。省煤器横向管排数Z1=8，纵向管排数Z2=4，横向节距S1=0.15m，纵向节距S2=0.15m，烟气通流截面积Fm2Z1 Fsm受热面面积Am2Z1 Z2 Asm水的通流面积fm2 （dn为管内径）2.省煤器的热力计算名称符号单位计算公式或依据数值进口烟温锅炉管束出口烟温进口烟焓kJ/kg锅炉管束出口烟焓出口烟温先假定，后校核出口烟焓kJ/kg按省煤器出口过量空气系数和出口烟温，查焓温表烟气侧放热量QrpkJ/kg进口水温给定进口水焓kJ/kg按P=1.4MPa查水蒸汽性质表出口水焓kJ/kg出口水温近

30、似值平均烟温烟气流速wym/s条件传热系数K0kW/m2查教材线算图7-24修正系数cy查线算图7-24传热系数KkW/m2cyK0 最大温压最小温压平均温压传热量QcrkJ/kg出口烟温作图法备注：采用此法求得的出口烟温可保证烟气放热量和传热量的误差满足小于等于2%的要求。出口烟焓kJ/kg按省煤器出口过量空气系数和出口烟温，查焓温表省煤器吸热量QsmkJ/kg出口水焓kJ/kg出口水温近似值省煤器中的水速wm/s最大温压最小温压平均温压 平均烟温烟气流速wym/s传热系数KkW/m2计算总偏差QkJ/kg备注：为烟气在各受热面处的放热量，而非传热量。误差校验%要求：，否则，重新计算（七）空

31、气预热器的热力计算空气预热器结构如图8-7所示。图8-7 空气预热器结构1.空气预热器的结构计算名称符号单位计算公式或来源数值结构尺寸管子长度l=2.4m，管径d=401.5mm，沿烟气流动方向管子排数Z2=23,横向节距S1=0.08m，纵向节距 S2=0.04m，管子根数n=2313+2213=585。平均管径davm（dn为管内径）受热面面积Am2Ndavl烟气通流截面积Fm2空气通流截面积fm2相对横向节距1S1/d相对纵向节距2S2/d要求：1.在图上标出横向节距和纵向节距；2.管长2.4m与图上尺寸似乎不符，如何解释？2.空气预热器热力计算名称符号单位计算公式及依据数值进口烟温省煤器出口烟温进口烟焓kJ/kg省煤器出口烟焓出口烟温先假定，后校核出口烟焓kJ/kg按空气预热器出口过量空气系数和出口烟温，查焓温表平均空气量与理论空气量之比进口冷空气焓kJ/kg按进口冷空气温度，查焓温表出口热空气焓kJ/kg出口热空气温度trk查温焓表烟气放热量Qr pkJ/kg平均烟温烟气流速wym/s烟气