《锅炉原理》课程设计内容

17《锅炉原理》课程设计

目录一、概述 21、锅炉课程设计的目的 2HYPERLINK\l"_Toc471888253"2、锅炉课程设计热力计算方法 PAGEREF_Toc471888253\h23、校核热力计算的主要内容 24、整体校核热力计算过程顺序 3二、热力计算 31、热力计算方法 32、锅炉基本资料 43、理论空气量、理论烟气容积的计算 PAGEREF_Toc471888259\h64、空气烟气焓 65、锅炉热效率及燃料消耗量的估算 86、炉膛校核热力计算 9三、对流受热面和燃烧器的选择 131、屏式过热器 132、对流过热器 143、燃烧器 14四、课设总结 15参考文献： 16一、概述1、锅炉课程设计的目的锅炉课程设计是《锅炉原理》课程的重要教学实践环节。通过课程设计应达到以下目的：对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高；掌握锅炉机组的热力计算方法，学会使用《锅炉机组热力计算标准方法》，并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力；培养学生对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。2、锅炉课程设计热力计算方法根据计算任务的不同，可分为设计（结构）热力计算和校核热力计算两种。本课程设计为设计热力计算，即进行设计新锅炉时的热力计算称为设计热力计算。主要任务是在锅炉容量和参数、燃料性质以及某些受热边界的水、汽、风、烟温度给定的情况下，选定合理的炉子结构和尺寸，并计算出各个受热面积和数值，同时也为锅炉其他一些计算提供必要的原始资料。一般来说，对已有的锅炉进行改造估算时常用校核热力计算，设计制造新锅炉时用设计热力计算。但随着人们对已有锅炉认识的不断加深，已积累了相当多的成熟经验。因此，在设计制造新锅炉时，也多是先将锅炉结构等初步布置好，然后以校核热力计算方法来进行修正，并不直接采用设计热力计算。所以，掌握好校核热力计算方法是非常重要的。3、校核热力计算的主要内容1）、锅炉辅助设计计算：为后面受热面的热力计算提供必要的基本计算数据获表图；2）、受热面热力计算：其中包括为热力计算提供结构数据的各受热面的结构计算；3）、计算数据的分析：鉴定设计质量、考核学生专业知识水平的主要依据。4、整体校核热力计算过程顺序1）、列出热力计算的主要原始数据，包括锅炉主要参数和燃料特性参数；2）、根据燃料、燃烧方式及锅炉结构布置特点，进行锅炉通道空气量平衡计算；3）、理论工况下（a=1）的燃烧计算；4）、计算锅炉通道内烟气的特性参数；5）、绘制烟气温焓表；6）、锅炉平衡计算和燃料消耗量的估算；7）、锅炉炉膛热力计算；8）、按烟气流向对各受热面依次进行热力计算；9）、锅炉整体计算误差的校验；10）、编制主要计算误差的校验；11）、设计分析及结论。注：本课程设计仅进行1）-7）的计算，其他设备仅作选定。二、热力计算1、热力计算方法锅炉热力计算采用渐次逼近法。这是一种失算的方法，计算过程繁琐。在计算过程中，不仅烟气和工质在锅炉流程中的参数（如压力、温度等）是未知数，而且如排烟温度、热风温度等终端参数也是未知的。在一个具体计算式中往往会同时出现多个未知量，这就需要先假定一些量，然后通过计算去校准它。由于所求参数与假定参数值之间的相互联系和影响，因此一个参数往往需要多次假设后才能确定。应用渐次逼近法进行对流受热面的热力计算时，若计算误差超过表中的允许值，需要重新估计焓温值。当Qph小于Qch时，第二次估计焓温值，应使该级受热面进出口处焓温值差大于第一次计算时的烟温差；反之，则须小于第一次计算时的温差值。2、锅炉基本资料（1）锅炉规范锅炉额定蒸发量：De=220t/h汽轮机组功率：Pe=50MW给水温度：tgs=215℃过热蒸汽温度：tgr=400℃过热蒸汽压力：pgr=9.8MPa制粉系统：中间储仓式（过热空气干燥、钢球筒式磨煤机，乏气送粉）燃烧方式：四角切圆燃烧排渣方式：固态环境温度：30℃蒸汽流程：烟气流程：炉膛屏式过热器高温对流过热器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锅炉布置结构示意图如下:（2）过量空气系数和漏风系数设计燃料与特性：收到基成分CarHarOarNarSarAarMar（%）49.63.211.60.71.316.617挥发分26.76%收到基低位发热量（热值）19690kJ/kg锅炉各受热面的漏风系数和过量空气系数锅炉各受热面漏风系数和过量空气系数序号锅炉受热面漏风系数入口过量空气系数出口过量空气系数△aaa''1炉膛0.051.31.352凝渣管01.351.353蒸汽过热器01.351.354锅炉管束0.051.351.45省煤器0.021.41.426空气预热器0.21.421.623、理论空气量、理论烟气容积的计算理论空气量、理论烟气容积序号名称单位计算公式结果1理论空气量m3/kg0.0889*（Car+0.375*Sar）+0.265*Har-0.0333*Oar4.91452理论氮气容积m3/kg0.8*Nar/100+0.79V03.88813RO2容积m3/kg1.866*Car/100+0.7*Sar/1000.93464理论干烟气容积m3/kgV0(N2)+V(RO2)4.82275理论水蒸气容积m3/kg0.111Har+0.0124*Mar+0.0161*Vk00.64516飞灰份额afh表2-40.84、空气烟气焓各受热面烟道中烟气特性表序号名称符号单位炉膛与防渣管过热器锅炉管束省煤器空预器1受热面出口过量空气系数a”1.351.351.41.421.622平均过量空气系数apj1.351.351.3751.411.523干烟气总容积Vpj6.5427756.542776.665636.837647.378244实际水蒸气容积Vh20m3/kg0.6728160.672810.674790.677560.686265烟气总容积Vym3/kg7.2155917.215597.340437.515208.064506RO2容积份额rR020.1295250.129520.127320.124360.115897H2O容积份额rH200.0932440.093240.091920.090150.085098三原子气体总容积份额rq0.2227690.222770.219250.214520.200989容积飞灰浓度uv18.4045818.404518.091517.670816.467210烟气质量my9.4987549.498759.659219.6592110.589811质量飞灰浓度uy0.0139800.0139810.013740.013740.01254①各受热面烟道中烟气特性表②烟气空气焓熵表5、锅炉热效率及燃料消耗量的估算（1）计算步骤计算锅炉输入热量；依照燃料及燃烧设备估计机械不完全燃烧热损失和化学不完全燃烧热损失；假定锅炉排烟温度并计算锅炉排烟热损失；确定锅炉散热损失和灰渣物理热损失；用反平衡法计算锅炉热效率；计算锅炉燃料消耗量。由于计算涉及的排烟温度为假定值，所以计算出的燃料消耗量实为估算值。（2）锅炉热平衡及燃料消耗量计算6、炉膛校核热力计算（1）炉膛热力计算步骤计算炉膛结构尺寸及烟气有效辐射层厚度；选取热风温度，并依据有关条件计算每千克燃料进入炉膛的有效热量；根据燃料种类、燃烧设备的形式和布置方式，计算火焰中心位置的系数M；估计炉膛出口烟温，计算炉膛烟气平均热容量；计算炉膛受热面辐射换热特性参数，如水冷壁的灰污系数、辐射角系数、热有效系数等；根据燃料和燃烧方式计算火焰黑度和炉膛黑度；计算炉膛出口烟温；核对炉膛出口烟温误差；计算炉膛热力参数，如炉膛容积热强度等；炉膛内其他辐射受热面的换热计算，如屏式过热器等。（2）炉膛结构特性①炉膛的几何特征的计算炉膛结构数据序号名称符号单位数值1前墙总面积Aqm²219.622侧墙总面积2Acm²218.483后墙总面积Ahm²157.744喷嘴器及门孔面积Acym²65炉顶面积Aldm²32.116炉膛与屏交界面积A2m²65.617炉墙总面积A1m²693.568炉膛截面面积AAm²51.4799水冷壁外径dmm6010水冷壁管截距Smm6411管子至墙中心距离emm012水冷壁角系数Xs10.9813炉顶角系数Xs20.9814出口烟窗角系数Xyc115炉膛容积V1m³1052.616冷灰斗二等分平面到出口烟窗中心线的距离H1m19.84617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线的距离Hrm4.96219炉膛总有效辐射受热面Alzm²675.1220炉膛水冷程度Xlsl0.9721炉膛有效辐射层厚度smm5.466②炉膛尺寸结构图图1炉膛结构尺寸示意图（3）炉膛热力计算炉膛热力计算表：炉膛的热力计算序号名称符号公式及依据单位结果1炉膛出口过量空气系数a1"1.352炉膛漏风系数△a10.053制粉系统漏风系数△azf0.14热风温度trk先假定，再校核℃3005理论热风焓hrk0查温焓表kj/kg1979.026理论冷风焓hlkohlko=（ct)kVokj/kg190.0887空气带入炉膛热量Qk（al"-△al）*Irk0+△al*Ilk0kj/kg2582.23048炉膛有效放热量QlQar,net*(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qkkj/kg22153.8549理论燃烧温度θ0焓熵表℃130010理论燃烧绝对温度T0θ0+273k157311火焰中心相对高度系数XHr/H1+△x（Hr=4962,H1=22176-4092+1762,△x=0）0.2512系数MMA-BX0.46513炉膛出口烟气温度θl"先假设后校核℃112014炉膛出口烟气焓hl"al"=1.35,查温焓表kj/kg12533.92415炉膛出口绝对温度Tl"tl"+273K139316烟气平均热容量（VC）pj(Ql-hl")/(Tll-Tl")kj/(kg*℃)53.44405417水冷壁污染系数ξs1表3-40.4518水冷壁角系数Xs1表3-10.9819水冷壁有效热系数ψs1ξs1Xs10.44120屏、炉交界面的污染系数ξyc0.98ξs10.44121屏、炉交界面的角系数Xyc取用122屏、炉交界面的热有效系数ψycξycXyc0.44123燃烧器及门孔的热有效系数ψr024平均热有效系数ψpj(ψs1A+ψycA2+ψrAyc)/A1，其中A=Aq+2Ac+Ah+A1d-Ayc=621.950.437184925炉膛有效辐射厚度s表3-15.46626炉膛内压力p0.127水蒸气容积份额rH2O表2-90.093244828三原子气体和水蒸气容积份额r表2-90.222769929三原子辐射减弱系数kq[（0.78+1.6*rH20）/√PqS-0.11]*(1-0.37*Tl''/1000)*0.161/大气压*米3.626852830烟气质量飞灰浓度uy表2-90.013980831灰粒平均直径dh定值um1632灰粒的辐射减弱系数kh55900ρy/3√Tl''^2*dh^21/kg*cm2*m0.986833燃料种类修正系数x10.534燃料方法修正系数x20.135煤粉火焰辐射减弱系数kkp*r+kh*uy+10x1x21.321749936火焰黑度ah1-e^-kps0.514447837炉膛黑度al0.706100138炉膛出口烟气温度(计算值)θl"T0/(M*(4.9x10^-8*∮l*Fbz*al*Tll^3/(φ*B(VC)pj))^0.6+1)-273℃1187.561539计算误差△θθ"1-θ"1（估）（+-100）67.56147740炉膛出口烟焓hyl"al''=1.35,查温焓表kj/kg13367.2341炉膛有效热辐射放热量Qf1φ(Ql-Il'')kj/kg8712.006942辐射受热面平均热负荷qsBj*Qf1/(3.6*Alz)W/㎡98427.792/r/