锅炉原理课程设计徐州烟煤.docx

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锅炉原理课程设计徐州烟煤

新疆大学

课程设计任务书

13-14学年第１学期

学院：

电气工程学院

专业：

热能与动力工程

学生姓名：

***

学号：

***

课程设计题目：

220t/h锅炉整体校核热力计算

煤种

徐州烟煤

起迄日期:

2013年12月23日~2014年1月3日

课程设计地点:

二教

指导教师:

***

系主任：

***

下达任务书日期:

２０13年12月23日

课程设计任务书

1．设计目的：

课程设计是专业课学习过程中的一个非常重要的实践性环节。

它为综合应用所学的专业知识提供了一次很好的实践机会，而且通过课程设计可以加强学生对本课程及相关课程理论及专业知识的理解和掌握，训练并提高其在理论计算、工程绘图、资料文献查阅、运用相关标准与规范及计算机应用等方面的能力；同时，为其它专业课程的学习和毕业设计（论文）奠定良好的基础。

2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：

一、锅炉规范

1、锅炉额定蒸发量：

Dc=220t/h

2、给水温度：

tgs=215℃

3、过热蒸汽温度：

tgr=540

4、过热蒸汽压力（表压）：

pgr=9.8MPa

5、制粉系统：

中间储仓式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）

6、燃烧方式：

四角切圆燃烧

7、排渣方式：

固态

8、环境温度：

20℃

9、蒸汽流程：

见指导书P4

10、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

锅炉受热面的布置结构示意图见指导书P5所示。

二、燃料的特性

煤种：

徐州烟煤（煤种的具体参数见指导书P8表1-7）

3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等〕：

1、锅炉辅助设计计算。

2、受热面热力计算。

3、受热面数据分析及材料整理

课程设计任务书

4．主要参考文献：

1．锅炉原理

2．锅炉课程设计指导书

5．设计成果形式及要求：

设计成果形式：

1、设计计算说明书。

2、锅炉示意图。

要求：

计算步骤清晰，结果正确，图表规范。

6．工作计划及进度：

2013年12月23日-12月26日：

锅炉辅助设计计算。

2013年12月27日-2014年1月1日：

受热面热力计算。

2014年1月2日-2014年1月3日：

受热面数据分析及材料整理

2014年1月3日：

答辩及成绩考核。

7、成绩组成及考核标准：

1.平时成绩（包括上课出勤）占10%

2.课程设计书面成品占50%

（1）计算结果正确合理占20%

（2）设计过程说明条理清楚、内容充实占20%

（3）插图清晰美观占10%

3.答辩回答问题占40%

（1）分析类问题占20%

（2）简答类问题占20%

合计：

100%

系主任审查意见：

签字：

年月日

绪论

一、锅炉课程设计的目的

锅炉课程设计《锅炉原理》课程的重要教学实践环节。

通过课程设计来达到以下目的：

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；培养对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。

二、锅炉校核计算主要内容

1、锅炉辅助设计：

这部分计算的目的是为后面受热面的热力计算提供必要的基本计算数据或图表。

2、受热面热力计算：

其中包含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：

这部分内容往往是鉴定设计质量等的主要数据。

三、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，包括锅炉的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、锅炉热平衡计算和燃料消耗量的估算。

7、锅炉炉膛热力计算。

8、按烟气流向对各个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。

四、热力校核计算基本资参数

1）锅炉额定蒸汽量De=220t/h

2）给水温度：

tGS=215℃

3）过热蒸汽温度：

tGR=540℃

4）过热蒸汽压力（表压）PGR=9.8MPa

5）制粉系统：

中间储仓式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）

6）燃烧方式：

四角切圆燃烧

7）排渣方式：

固态

8）环境温度：

20℃

9）蒸汽流程：

一次喷水减温二次喷水减温

↓↓

汽包→顶棚管→低温对流过热器→屏式过热器→高温对流过热器冷段→高温对流过热器热段→汽轮机

10）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→高温空预器→低温省煤器→低温空预器

五、燃料特性：

（1）燃料名称：

徐州烟煤

（2）煤的收到基成分

　　　　　　　　　　　　　　　水分

　　　　　　　　　　灰分

　　　　　　　　　碳

　　　　　氢

　　　　　氧

　　　氮

　　　硫

收到基低位

发热量

干燥无灰

基挥发分

空气干燥

基水分

可磨性

系数

变形温度

软

化

温

度

融化温度

10

13.5

63

4.1

6.7

1.5

1.2

24720

37

2

1.6

1100

1380

1450

序号

名称

漏风系数

符号

出口过量空气系数

符号

结果

1

制粉系统

0．1

△

-

-

2

炉膛

0．05

△

1.2000

3

屏、凝渣管

0

△

1.2000

4

高温过热器

0．0025

△

1.2279

5

低温过热器

0．025

△

1.2558

6

高温省煤器

0．02

△

1.2782

7

高温空预器

0．05

△

1.3341

8

低温省煤器

0．02

△

1.3565

9

低温空预器

1.05

△

1.406

（3）漏风系数和过量空气系数

　　　　　　　　　　　　　　　水分

　　　　　　　　　　灰分

　　　　　　　　　碳

　　　　　氢

　　　　　氧

　　　氮

　　　硫

收到基低位

发热量

干燥无灰

基挥发分

空气干燥

基水分

可磨性

系数

变形温度

软

化

温

度

融化温度

10

13.5

63

4.1

6.7

1.5

1.2

24720

37

2

1.6

1100

1380

1450

（4）确定锅炉的基本结构

采用单锅筒∏型布置，上升烟道为燃烧室及凝渣管。

水平烟道布置两级悬挂对流过热器。

布置两级省煤器及两级管式空气预热器。

整个炉膛全部布满水冷壁，炉膛出口凝渣管簇由锅炉后墙水冷壁延伸而成，在炉膛出口处采用由后墙水冷壁延伸构成的折焰角，以使烟气更好的充满炉膛。

采用光管水冷壁。

对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇形管束组成，在两级之间有锅炉自制冷凝水喷水减温装置，由进入锅炉的给水来冷却饱和蒸汽制成凝结水，回收凝结放热量后再进入省煤器。

省煤器和空气预热器采用两级配合布置，以节省受热面，减少钢材消耗量。

锅炉采用四根集中下降管，分别供水给12组水冷壁系统。

燃烧方式采用四角布置的直流燃烧器。

根据煤的特性选用中间储仓式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）

图1.1锅炉本体结构简图

第一章、辅助计算

1、1锅炉的空气量计算

在负压下工作的锅炉机组，炉外的冷空气不断漏入炉膛和烟道内，致使炉膛和烟道各处的空气量、烟气量、温度和焓值相应的发生变化。

对于炉膛和烟道各处实际空气量的计算称为锅炉的空气平衡量、在锅炉热力计算中，常用过量空气系数来说明炉膛和烟道的实际空气量。

锅炉空气量平衡见表1

1、2燃料燃烧计算

1）燃烧计算：

需计算出理论空气量、理论氮容积、RO2容积、理论干烟气容积、理论水蒸汽容积等。

计算结果见表

表1-1燃烧计算表

序号

项目名称

符号

数值

单位（标准状况下）

计算公式及数据

结果

1

理论空气量

V0

6.0346

m3/kg

0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har-0.0333Oar

6.5

2

理论氮容积

V0N2

4.7746

m3/kg

0.8*Nar/100+0.79V0

5.147

3

R02容积

VRO2

1.0895

m3/kg

1.866*Car/100+0.7*Sar/100

1.187

4

理论干烟气容积

V0gy

5.8641

m3/kg

V0N2+VRO2

6.331

5

理论水蒸气容积

V0H2O

0.5955

m3/kg

11.1*Har/100+1.24*Mar/100+1.61dkV0

0.684

6

飞灰份额

αfh

查表2-4

0.92

2）烟气特性计算：

需要计算出各受热面的烟道平均过量空气系数。

干烟气容积、水蒸汽容积，烟气总容积、RO2容积份额、三原子气体和水蒸汽容积总份额、容积飞灰浓度、烟

气质量、质量飞灰浓度等。

具体计算见表1-2

烟气特性表

序号

项目名称

符号

单位（标准状况下）

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

受热面出口过量空气系数（查表1-5）

α"

_

1.2

1.228

1.256

1.278

1.334

1.357

1.412

2

烟道平均过量空气系数

αpj

_

1.2

1.214

1.242

1.267

1.306

1.3455

1.3845

3

干烟气容积V0gy+（αpj-1）v0

Vgy

m3/kg

7.6350

7.7260

7.9082

8.0708

8.3245

8.5813

8.8350

4

水蒸气容积V0H2O+0.0161（αpj-1）V0

VH2O

m3/kg

0.7047

0.7062

0.7091

0.7117

0.7158

0.7199

0.7241

5

烟气总容积Vgy+VH2O

Vy

m3/kg

8.3397

8.4323

8.6173

8.7825

9.0403

9.3013

9.5591

6

RO2容积份额VRO2/VY

rRO2

_

0.1419

0.1404

0.1373

0.1348

0.1309

0.1273

0.1238

7

水蒸气容积份额VH2O/Vy

rH2O

_

0.0845

0.0837

0.0822

0.0810

0.0791

0.0774

0.0757

8

三原子气体和水蒸汽溶剂总份额rRO2+rH20

r

_

0.2264

0.2241

0.2196

0.2158

0.2101

0.2046

0.1996

9

容积飞灰浓度10Aarαfh/Vy

μν

g/m3

14.892

14.729

14.412

14.141

13.738

13.3528

12.9928

10

烟气质量1-Aar/100+1.306αpjV0

my

kg/kg

11.058

11.177

11.414

11.627

11.958

12.2941

12.6254

11

质量飞灰浓度αfhAar/（100my）

μy

kg/kg

0.0112

0.0111

0.0108

0.0106

0.0103

0.01010

0.0098

3）烟气焓、空气焓、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。

具体见表1-3、1-4、1-5、1-6

对在锅炉受热面的各个部位的蒸汽或者空气的焓值进行计算，列成表格，作为温焓表。

具体见下表

1-3烟气焓温表—用于炉膛、屏、高过的计算

烟气或空气温度

（℃）

理论烟气焓

（kj/kg）

理论空气焓

（kj/kg）

理论烟气焓增

（kj/kg）

炉膛、屏，凝渣管

高温过热器

=1.25

=1.271

hy

△hy

400

4053.7704

3523.6585

1085.7772

4802.1773

1282.9508

4900.4873

1308.7895

500

5139.5476

4449.7765

1114.3679

6085.1281

1316.0438

6209.2769

1342.4632

600

6253.9155

5396.7077

1142.4669

7401.1720

1348.2871

7551.7401

1375.2491

700

7396.3824

6363.0862

1166.9423

8749.4591

1375.7231

8926.9892

1403.0879

800

8563.3248

7343.9037

1185.9404

10125.1823

1398.1707

10330.0772

1425.9710

900

9749.2652

8340.3311

1205.3632

11523.3530

1420.3215

11756.0482

1448.4448

1000

10954.6285

9348.3357

1223.1008

12943.6745

1441.6847

13204.4931

1470.2816

1100

12177.7293

10373.3160

1237.4833

14385.3592

1457.0733

14674.7747

1485.8445

1200

13415.2126

11404.5403

1253.9558

15842.4326

1481.8238

16160.6193

1511.0050

1300

14669.1684

12450.4638

1261.1919

17324.2564

1497.4581

17671.6243

1526.8462

1400

15930.3604

13503.8020

1273.0076

18821.7145

1507.3377

19198.4706

1536.8619

1500

17203.3681

14562.0183

1283.0853

20329.0523

1505.1287

20735.3326

1534.8852

1600

18486.4535

15628.5597

1294.10714

21834.1810

1536.671

22270.2178

1566.5149

1700

19780.5606

16698.2232

1296.4564

23370.8524

1524.7829

23836.7328

1554.6374

1800

21077.0170

17768.2769

1304.4529

24895.6353

1542.7603

25391.3702

1573.0594

1900

22381.469

18854.265

1308.801

26438.395

1544.42

26964.4

1574.68

2000

23690.27

19938.95

1320.66

27982.8

1554.97

28539

1585.4

2100

25010.93

21032.877

1316.95

29537.79

1549.86

30124

1580.3

2200

26327.88

22124.58

31087.64

31704.92

1-4烟气焓温表—用于低温过热器、高温省煤器的计算

烟气或空气温度

（℃）

理论烟气焓

（kj/kg）

理论空气焓

（

）

理论烟气焓增

（kj/kg）

低温过热器

高温省煤器

=1.25

=1.27

300

2996.978813

2619.134016

1056.791611

3698.945378

1299.852092

3757.61398

1320.11344

400

4053.770423

3523.658507

1085.777207

4998.797469

1334.628234

5077.72742

1355.373279

500

5139.547631

4449.776594

1114.367902

6333.425704

1368.882617

6433.100699

1390.093876

600

6253.915533

5396.707785

1142.466956

7702.30832

1402.211048

7823.194575

1423.857925

700

7396.382489

6363.08622

1166.94236

9104.519369

1430.452763

9247.0525

1452.423076

800

8563.324849

7343.903746

10534.97213

10699.47558

1-5烟气焓温表—用于高温空预器、低温省煤器的计算

烟气或空气温度

（℃）

理论烟气焓

（kj/kg）

理论空气焓

（

）

理论烟气焓增

（kj/kg）

高温空预器

低温省煤器

=1.32

=1.34

100

971.6075509

861.3373009

998.461632

1269.182999

1300.206507

1288.476955

1319.719001

200

1970.069183

1732.430744

1026.90963

2569.389507

1334.634065

2608.195955

1354.496218

300

2996.978813

2619.134016

1056.791611

3904.023571

1370.676359

3962.692173

1390.937708

400

4053.770423

3523.658507

1085.777207

5274.699931

1407.14328

5353.629881

1427.888325

500

5139.547631

4449.776594

1114.367902

6681.843211

1443.027329

6781.518207

1464.238588

600

6253.915533

5396.707785

8124.87054

8245.756794

1-6烟气焓温表—用于低温空预器的计算

烟气或空气温度

（℃）

理论烟气焓

（kj/kg）

理论空气焓

（

）

理论烟气焓增

（kj/kg）

低温空预器

=1.406

100

971.6075509

861.3373009

998.461632

1336.62571

1368.413124

200

1970.069183

1732.430744

1026.90963

2705.038834

1404.062931

300

2996.978813

2619.134016

1056.791611

4109.101765

1441.500627

400

4053.770423

3523.658507

1085.777207

5550.602392

1479.658327

500

5139.547631

4449.776594

1114.367902

7030.260718

1517.172041

600

6253.915533

5396.707785

8547.43276

（3）锅炉热平衡及燃料消耗量见表1-7

1-7热平衡及燃料消耗量计算

序号

名称

符号

单位

公式

结果

1

锅炉输入热量

Qr

kJ/kg

式（2-8）Qr≌Q

24720

2

排烟温度

Θpy

℃

先估后算

115

3

排烟焓

hpy

kJ/kg

查焓温表用插值法求

1541.8876

4

冷空气温度

tlk

℃

取用

20

5

理论冷空气焓

h0lk

kJ/kg

h0lk=（ct）kV0

172.159

6

化学未完全燃烧损失

q3

%

取用

0.5

7

机械未完全燃烧损失

q4

%

取用

1.5

8

排烟处过量空气系数

αpy

查表2-9即低温空预器出口过量空气过量系数

1.412

9

排烟损失

q2

%

（100-q4）（hpy-αpyh0lk）/Qr

5.1752

10

散热损失

q5

%

取用

0.5

11

灰渣损失

q6

%

式（2-13）

0

12

锅炉总损失

∑q

%

q2+q3+q4+q5+q6

7.6752

13

锅炉热效率

η

%

100-∑q

92.3247

14

保热系数

φ

1-q5/（η+q5）

0.9946

15

过热蒸汽焓

h"gg

kJ/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=540℃

3476.45

16

给水温度

tgs

℃

给定

215

17

给水焓

hgs

kJ/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=215℃

923.78

18

锅炉有效利用热

Q

kJ/h

Dgr（h"gg-hgs）

561587400

19

实际燃料消耗量

B

kg/h

100*Q/（ηQr）

24606.5462

20

计算燃料消耗量

Bj

kg/h

B（1-q4/100）

24237.4480

第二章、炉膛校核热力计算

2、1校核热力计算步骤：

1、计算炉膛结构尺寸及烟气有效辐射层。

2、选取热风温度、并依据有