锅炉课程设计说明书-200th高压煤粉锅炉热力计算

学院(系):×××大学课程设计(论文)任务书院(系):学号学生姓名专业(班级)设计题目200t/h高压煤粉锅炉热力计算设计技术参数1(1)燃料名称：烟煤1;%%%%%%%%%P℃℃℃10制粉系统：中间储仓式，闭式热风送粉，筒式钢球磨煤机；11汽包工作压力11.08MPa;设计要求1、校核煤的元素分析数据和判别煤种；2、确定锅炉的整体布置，并绘制锅炉结构简图和汽水系统流程简图；3、燃烧产物和锅炉热平衡计算；4、锅炉炉膛及主要受热面的结构设计；5、额定负荷下锅炉的热力计算；工作量1、5000字左右说明书一份，包括：A.锅炉设计说明书；B.锅炉结构计算及热力计算书；2、A1锅炉整体图1张，主要受热面结构示意图2-3张。工作计划1、课程设计概述，布置题目(设计题目、要求),第1天；2、收集资料，第2天；3、校核煤的元素分析数据和判别煤种，第3天；4、确定锅炉的整体布置，并绘制锅炉结构和汽水系统简图，第4-5天；5、燃烧产物和锅炉热平衡计算，第6-7天；6、炉膛结构设计，第8天；7、炉膛热力计算，第9-11天；8、主要受热面结构设计，第12天；9、主要受热面热力计算，第13-14天；10、答辩、考核、上交课程设计说明书，第15参考资料1、《锅炉习题实验及课程设计》(第二版),同济大学等院校，中国建筑工业出版社2、《锅炉课程设计》,赵翔任有中，水利电力出版社，1991;3、《锅炉原理及设备》,叶江明，中国电力出版社，2004;4、《锅炉原理及计算》(第二版),冯俊凯沈幼庭，科学出版社，1995;5、《锅炉课程设计指导书》李加护闫顺林中国电力出版社，200指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。××××年××月××日成绩：指导教师：成绩：课程设计总成绩：答辩小组成员签字：一、校核煤的元素分析数据和判别煤种1.煤的元素各成分之和为100%的校核=33.57%+2.22%+10.17%+0.57%+0.33%+22.以空气干燥基为基准的元素成分的计算(已知Mad=14.47)空气干燥基元素成分：Cad=K×Car=1.216×33.57=40.82Had=K×Har=1.216×2.22=2.70Oad=K×0ar=1.216×10.17=12.37Nad=K×Nar=1.216×0.57=Sad=K×Sar=1.216×0.33=0.403.空气干燥基低位发热量的计算=[19507+25.1×(9×2.22+29.65)]×(100-14.47)/(100-29.65)-4.煤种判别(1)Vdaf=48.37%,Qar,net,p=19.507MJ/kg>11.5MJ/kg高挥发分烟煤(2)Ad=Aar×100/(100-Mar)=23.49×100/(100-29.65)=33.3924%<Ad≤34%中灰分煤(3)Mar=29.65%,22%<Mar≤40%高水分高挥发分煤(4)Sd=Sar×100/(100-Mar)=0.33×100/(100-29.65)=0.47Sd=0.47%≤1%低硫煤1.炉整体的外型——选Ⅱ型布置，选择Ⅱ形布置的理由如下：(1)锅炉排烟口在下方，送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅炉(2)对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力；(3)各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热；(4)机炉之间的连接管道不长。在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要受蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。本锅炉为高压参数，汽化吸热较少，加热吸热和过热吸热较多。为使炉膛出口烟温降到要求的值，保护水平烟道的对流受热面，除在水平烟道内布置高、低温对流过热器外，还在炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。为使后屏过热器中的传热温差不致过大，在炉顶3.汽水系统(1)过热蒸汽系统流程热器后集箱→(悬吊管过热器管束→悬吊管过热器出口集箱)尾部左右侧包覆过热器上集箱→尾部上下侧包覆过热器管束→尾部上下侧包覆过热器下前集箱→水平烟道左右侧包覆过热器管束→水平烟道左右侧包覆过热器上集箱→屏式过热器→对流过热器进口集箱→对流过热器管束→对流过热器出口集(2)水系统流程给水→省煤器进口集箱→省煤器管束→省煤器出口集箱→后墙引出管→汽包→下降管→下联箱→水冷壁→上联箱→汽包。三、燃烧产物和锅炉热平衡计算(1)燃烧所需理论空气量vo=0.0889(Car+0.375Sar)+0.2=0.6287Nm³/理论水蒸气容积：=0.111×2.22+0.0124×29.65+0.0理论烟气量容积：名称计算结果((3)此高压锅炉燃料为高水分，高挥发分，中灰分，低硫且易结渣的烟煤。因ST=1300℃,1200℃<ST<1400℃,采用固态排渣，选取炉膛出口过量空气系漏风系数和过量空气系数过量空气系数受热面积漏风△a出口a*炉膛、屏式过热器(1,ps)00高温过热器(gwgr)低温过热器(dwgr)高温省煤气(gsm)高温空气预热器(gky)低温省煤气(sm)低温空气预热器(ky)烟气特性表符号炉膛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a…”QVTn₂oTμ烟气焓温表(用于低温空气预热器的计算)烟气或空气温度理论烟气焓理论空气焓理论烟气焓增△h°低温空气预热器烟气焓温表(用于高温空气预器，低温省煤器的计算)烟气或空气温度理论烟气焓理论空气焓理论烟气焓增△t高温空气预热器煤器748.051烟气焓温表(用于低温空气预器，高温省煤器的计算)烟气或空气温度理论烟气焓理论空气焓理论烟气焓增Ah°低温过热器煤器753.391烟气焓温表(用于炉膛，屏式过热器，高温过热器的计算)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，屏式过热器高温过h₂热器名称符号单位公式计算结果锅炉输入热量排烟温度9℃先估后校排烟焓h查焓温表用插值法求冷空气温度t℃取用理论冷空气焓化学未完全燃烧损失%取用0机械未完全燃烧损失%取用排烟处过量空气系数低温空气预热器进口处过量空气系数排烟损失%散热损失%取用灰渣损失%0锅炉总损失%锅炉热效率η%保热系数φ过热蒸汽焓h给水温度℃给定给水焓h名称符号单位公式锅炉有效利用热Q实际燃料消耗量B计算燃料消耗量四、炉膛结构设计名称符号单位公式计算结果炉膛截面宽深比一按a/b=1—1.2选取炉膛宽度amap=A且a/b=1.1炉膛深度bⅢag=A且a/b=1.1冷灰斗倾角00冷灰斗出口尺寸一Ⅲ按0.6—1.4选取1折焰角长度m折焰角上倾角0折焰角下倾角00炉膛出口烟气流速选取6炉膛出口烟气温度8℃先估后校炉膛出口通流面积炉膛出口高度m水平烟道流速W选取水平烟道高度m折焰角高度h₂m炉顶容积按结构计算冷灰斗容积按结构计算炉膛主体高度m水冷壁结构尺寸计算名称符号单位公式计算结果前后墙水冷壁回路个数个按a/2.5(每个回路受热宽度一般不超过2.5mm)选取4左右墙水冷壁回路个数个按b/2.5(每个回路受热宽度一般不超过2.5mm)选取3管径及壁厚查表选取管子节距S按s/d=1.30—1.35选取前后墙管子根数m根按a/s+1=106.36选取左右墙管子根数根按b/s+1=96.78选取燃烧器结构尺寸计算名称符号单位公式计算结果一次风速查表选取二次风速查表选取三次风速查表选取一次风率f%查表选取二次风率%三次风率%由制粉系统设计确定一次风温℃由制粉系统设计确定二次风温℃三次风温℃由制粉系统设计确定燃烧器数量Z个四角布置4一次风口面积(单只)A二次风口面积(单只)三次风口面积(单只)燃烧室假想切圆直径查表选取燃烧器矩形对角线长度特性比值一选取9特性比值一燃烧器喷口宽度一次风喷口高度h二次风喷口高度h₂三次风喷口高度燃烧器高度根据A1,A2,A3面积算出h,不必重算接近原选定值最下一排燃烧器的下边距冷灰斗上沿的距离lm条件火炬长度lmIy的计算结果大于火炬长度最低极限值12,,且上排燃烧器中心线到前屏下边缘高度大于8米，所以炉膛高度设计合理炉膛结构尺寸名称符号单位公式计算结果侧墙面积A名称符号单位公式计算结果前墙面积A后墙面积炉膛出口烟窗面积A炉顶包裹面积燃烧器面积前后墙侧水冷壁角系数X一按膜式水冷壁选取1炉顶角系数X一查锅炉热力计算线炉膛出口烟窗处角系数X-选取l整个炉膛的平均角系数x一炉膛自由容积的水冷壁面积炉膛容积炉膛自由容积V因无前屏过热器，所以V=V自由容积辐射层有效厚度Sm炉膛的辐射层有效厚度Sm燃烧器中心线的高度m据图炉膛高度m据图名称符号单位公式计算结果燃烧器相对高度一火焰中心相对高度一炉膛校核热力计算名称符号单位公式计算结果炉膛出口过量空气系数a一选用炉膛漏风系数一选用制粉系统漏风系数一选用空气预热器出口过量空气系数β一热风温度℃先估后校理论热风焓查焓温表冷空气温度℃给定理论冷风焓空气带入炉膛热量QPh²+(△a₁+a₄)₂对应于每千克燃料送入炉膛的热量Q理论燃烧温度8℃差温焓表理论燃烧绝对温度K炉膛出口烟气温度8℃先估后校炉膛出口烟气焓h₂差温焓表烟气平均热容量)水冷壁污染系数一查表水冷壁角系数一取用1水冷壁热有效系数W一屏、炉交界面的污染系数一屏、炉交界面的角系数X一取用l屏、炉交界面的热有效系数一燃烧器及门孔的热有效系数一未敷设水冷壁0平均热有效系数一炉膛有效辐射层厚度Sm炉膛内压力p水蒸气容积份额T₂o一查烟气特性表三原子气体和水蒸气容积总份额r一查烟气特性表三原子气体辐射减弱系数k其中T=&+273烟气质量飞灰浓度查烟气特性表灰粒平均浓度取用灰粒辐射减弱系数燃料种类修正系数一取用燃料方法修正系数一取用煤粉火焰辐射减弱系数k火焰黑度一炉膛黑度a一火焰中心相对高度一系数M一A-B(X₁+△x)其中A=0.59,B=0.5炉膛出口烟气温度(计算值)8℃其中σ₀=5.67×10~"W/(m²g)计算误差℃炉膛出口烟气焓查焓温表，8”按计算值炉膛有效辐射放热量辐射受热面平均热负荷炉膛截面热强度炉膛容积热强度炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计算表名称符号单位公式计算结果顶棚管径选取节距S排数n一顶棚管角系数X一查锅炉热力计算线顶棚面积蒸汽流通面积A炉膛顶棚热负荷分配不均系数一查锅炉热力计算线炉膛顶棚总辐射吸热量减温水总流量D先估后校炉膛顶棚蒸汽流量D炉膛顶棚蒸汽焓增炉膛顶棚进口蒸汽焓蒸汽参数—汽包压力对应的干饱和蒸汽，汽包工作压力11.08MPa炉膛顶棚出口蒸汽焓炉膛顶棚出口蒸汽温度℃查表名称符号单位公式计算结果管径及壁厚选取屏片数片单片管子根数n根pw选取800kg/(mg)屏的深度Cm根据图取屏的平均高度m横向节距在500——1000之间比值一一纵向平均节距比值一屏的角系数一查锅炉热力计算线屏区接受炉膛辐射的面积屏的对流受热面积屏的计算对流受热面积屏区炉顶受热面积屏两侧水冷壁受热面积屏区附加受热面积屏接受炉膛辐射受热面积炉顶附加受热辐射面积水冷壁附加受热面辐射面积烟气进屏流通面积烟气出屏流通面积烟气平均流通面积A蒸汽流通截面积A蒸汽质量流速烟气辐射层有效厚度Sm后屏过热器热力计算名称符号单位公式计算结果烟气进屏温度℃烟气进屏焓查焓温表烟气出屏温度℃假定烟气出屏焓查焓温表烟气平均温度℃屏区附加受热面对流吸热量先估后校屏的对流吸热量Q后屏辐射吸热分布系数一查表后屏辐射热强度后屏吸热量QW屏入口吸收的炉膛辐射热量Q,’水蒸气容积份额Ti₂o一查烟气特性表三原子气体和水蒸气容积总份额r一查烟气特性表烟气质量飞灰浓度查烟气特性表烟气辐射层有效厚度Sm三原子气体辐射减弱系数k₂其中T=9+27:灰粒辐射减弱系数烟气的辐射减弱系数k屏区烟气黑度a一屏进口对出口的角系数一修正系数一按煤种选取屏出口面积等于对流过热器进口面积炉膛及屏间烟气向屏后受热面的辐射热量屏区吸收炉膛辐射热量屏区炉顶附加受热面吸收的炉膛辐射热量屏区水冷壁附加受热面吸收的炉膛辐射热量屏所吸收的炉膛辐射热屏所吸收的总热量附加过热器总吸热量先假定后核算一级减温水量先假定后核算二级减温水量先假定后核算附加过热器焓增量饱和蒸汽焓h查蒸汽特性表，P=11.08MP低温过热气出口蒸汽焓低温过热器出口压力低温过热气出口蒸汽温度℃查蒸汽特表蒸汽进屏焓蒸汽进屏温度℃查蒸汽特性表蒸汽出屏焓蒸汽出屏温度℃查蒸汽特性表屏内蒸汽平均温度℃屏内蒸汽平均比容查蒸汽特性表屏内蒸汽平W均流速管壁对蒸汽的放热系数查附录屏间烟气平均流速烟气侧对流放热系数查附录灰污系数E查附录管壁灰污层温度℃辐射放热系数查附录a。,a,=aa利用系数5一查附录烟气对管壁的放热系数a对流传热系数k较大温差℃较小温差℃平均温差℃屏对流传热量误差%屏区两侧水冷壁水温℃查蒸汽表，p=11.08Mpa下的饱和温度平均传热温差℃屏区两侧水冷壁对流吸热量误差%屏区炉顶进口汽焓已求屏区炉顶进口汽温℃查蒸汽特性表，p=11.08屏区炉顶蒸汽焓增量已求屏区炉顶出口汽焓已求屏区炉顶出口汽温℃查蒸汽特性表，p=11Mpa平均传热温差℃屏区炉顶对流吸热量误差%七、高温过热器结构设计及计算名称符号单位公式计算结果管径及壁厚选取横向节距管子排数排每排管子根数m根pw选取800kg/(mg)2纵向平均节距高温过热器深度S蒸汽流通面积A烟气进口流通面积A烟气进口流通面积A烟气平均流通面积烟气辐射有效层厚度Sm计算对流受热面积炉顶附加受热面积A”水冷壁附加受热面积高温过热器热力计算名称符号单位公式计算结果烟气进口温度θ℃后屏出口烟温烟气进口屏焓H查焓温表蒸汽进口焓D蒸汽进口温度t℃查蒸汽特性表，p=10MPa蒸汽出口温度t℃已知蒸汽出口焓h”查蒸汽特性表，p=9.8MPa过热器吸热量Q炉顶附加受热面吸热量假定水冷壁附加假定受热面吸热量炉膛及屏间烟气向屏后受热面的辐射热量由后屏热力计算得炉顶吸收辐射热量水冷壁吸收辐射热量过热器吸收辐射热量过热器对流吸热量烟气出口焓烟气出口温度9”℃查焓温表烟气平均温度℃蒸汽平均温度℃烟气流速烟气侧对流放热系数查附录蒸汽平均比容查蒸汽特性表，p=10MPa蒸汽平均流速W灰污系数E查附录蒸汽侧放热系数查附录管壁灰污层温度℃水蒸气容积份额一查烟气特性表三原子气体和水蒸气容积总份额r一查烟气特性表烟气质量飞灰浓度查烟气特性表烟气辐射层有效厚度Sm三原子气体辐射减弱系数其中T=S+273灰粒辐射减弱系数烟气的辐射减弱系数k屏区烟气黑度a