锅炉课设内工大之欧阳总创编.docx
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锅炉课设内工大之欧阳总创编
系别：
热能与动力工程系班级：
能环09-1班
时间：
2021.02.13
创作：
欧阳总
学生姓名：
谭娅婷学号：
200921207055
指导教师：
佐双吉完成时间：
2012年6月30日
前言……………………………………………………………………………………………3
锅炉课程设计任务书…………………………………………………………………………5
第一章
煤的元素分析数据校核和煤种判别…………………………………………………………6
第二章
锅炉整体布置的确定…………………………………………………………………………7
第三章
燃料产物和锅炉热平衡计算…………………………………………………………………8
第四章
炉膛设计和热力计算…………………………………………………………………………12
第五章
屏式过热器设计和热力计算…………………………………………………………………19
第六章
高温过热器设计和热力计算…………………………………………………………………24
第七章
低温过热器设计和热力计算…………………………………………………………………28
第八章
第一、二转向室的设计和热力计算…………………………………………………………34
第九章
减温水量校核…………………………………………………………………………………35
第十章
省煤器设计和热力计算………………………………………………………………………44
第十一章
空气预热器热力计算…………………………………………………………………………48
第十二章
热力计算数据的修正和计算结果汇总………………………………………………………51
第十三章
锅炉设计说明书………………………………………………………………………………53
参考文献……………………………………………………………………………………54
前言
《电站锅炉原理》是一门涉及基础理论面较广，而专业实践性较强的课程。
该课程的教学必须有相应的实践教学环节相配合，而课程设计就是让学生全面运用所学的锅炉原理知识设计一台锅炉，因此，它是《电站锅炉原理》课程理论联系实际的重要教学环节。
它对加强学生的能力培养起着重要的作用。
本设计说明书详细的记录了锅炉本体各受热面的结构特征和工作过程，内容包括锅炉受热面，锅炉炉膛的辐射传热及计算。
对流受热面的传热及计算，锅炉受热面的布置原理和热力计算，受热面外部工作过程，锅炉蒸汽参数的变化特性与调节空气动力计算等。
由于知识掌握程度有限以及二周的设计时间对于我们难免有些仓促，此次设计一定存在一些错误和遗漏，希望指导老师给予指正。
编者
2012年6月30日
内蒙古工业大学课程设计任务书
学院（系）：
热能与动力工程系课程名称：
电站锅炉原理课程设计指导教师（签名）
专业班级：
能环09-1班 学生姓名：
谭娅婷学号：
200921207055
一、课程设计题目230t/h煤粉锅炉热力计算
二、课程设计的目的
课程设计是本课程理论联系实际的重要环节。
通过本课程设计，使学生在锅炉原理课程中所学到的知识得到巩固、充实和提高，较深入地掌握锅炉整体热力计算方法，获得一次工程师能力的基本训练。
三、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等）
主要技术参数：
1.锅炉蒸发量D=210T/H
2. 过热蒸汽压力P1=9.9Mpa
3. 过热蒸汽温度t1=540℃
4. 给水温度tgs=210℃给水压力Pgs=11.3Mpa
5. 连续排污率Ppw=1.8%
6. 周围环境温度tlk=5℃
7. 汽包工作压力Pqb=10.3Mpa
8.空气湿度d=10g/kg
9.燃料特性28＃煤
主要内容：
1.确定锅炉的整体布置，并绘制锅炉结构图和汽水系统流程简图。
2.锅炉炉膛及主要受热面的热力计算。
3.额定负荷下锅炉的热力计算。
4.编写课程设计说明书。
要求：
1.完成设计说明书一份。
2.在每个受热面的结构设计中，应该附受热面结构简图。
3.计算一般都采用表格的方式进行。
四、工作进度安排
1.煤种校核、炉膛热力计算4天
2.水平烟道受热面计算、尾部烟道受热面计算4天
3.编写课程设计说明书2天
五、主要参考文献
1.容銮恩等.《电站锅炉原理》.中国电力出版社.1997年11月.第一版
2.赵翔、任有中.《锅炉课程设计》.水利电力出版社.1991年5月.第一版
3.冯俊凯、沈幼庭.《锅炉原理及计算》.科学出版社.1992年.第二版
4.自编教材.《电站锅炉原理课程设计指导书》.2006年5月.
5.李加护等.《锅炉课程设计指导书》.中国电力出版社.2007年8月.第一版
审核批准意见
系（教研室）主任（签字）
第一章煤的元素分析数据校核和煤种判别
1.1煤的元素各成分之和为100%的校核
（一）可燃基元素成分的计算：
（二）Car+Har+Sar+Oar+Nar+Mar+Aar=41.54+2.51+0.93+11.24+0.28+16.22+mt27.64+13.40+40.05=100%
1.2元素分析数据校核
（一）干燥基灰分的计算
Ad=22.4156%
（二）干燥无灰基低位发热量（试验值）的计算
Qdafdw=（Qardw+25×Mar）
（14520+688）
=27094.763（kj/kg）
（三）干燥无灰基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算
Qdafdw′=339Cdaf+1030Hdaf-109（Odaf-Sdaf）=26900.496（kj/kg）
Qdafdw′-Qdafdw=194.26（kj/kg）
1.3煤种判别
（一）煤种判别
由燃料特性得知Vdaf=44%>40.05%，而且Qardw=14520kj/kg，所以属于褐煤。
（二）折算成分的计算
Aarzs=
（%）=4.6772%>4%
Marzs=
（%）=7.97%<8%
Sarzs=
（%）=0.08%<0.2%
因此煤属于高灰分煤。
第二章锅炉整体布置的确定
2.1炉整体的外型——选Π型布置
选择Π形布置的理由如下：
（一）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，锅炉结构和厂房较低，烟囱也建在地面上；
（二）对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力；
（三）各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热；
（四）机炉之间的连接管道不长。
2.2受热面的布置
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对流过热器外，还在炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。
在炉顶及水平烟道的两侧墙，竖井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器。
热风温度要求较高（Trk=300℃），采用双级布置空气预热器。
在空气预热器的烟道的转弯处，设置冷灰斗，由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺冷灰斗下落，减轻除尘设备的负担。
2.3汽水系统
按高压大容量锅炉热力系统的设计要求，该锅炉的汽水系统的流程设计如下：
（一）过热蒸汽系统的流程
汽包→顶棚过热器进口联箱→炉顶及尾部包覆过热器管束→尾部包覆过热器后集箱→（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下后集箱→尾部左右侧包覆过热器管束（上升）→左右侧包覆过热器上集箱→尾部左右侧包覆过热器管束（下降）→尾部左右侧包覆过热器下前集箱→水平烟道左右侧包覆过热器管束（上升）→水平烟道左右侧包覆过热器上集箱→低温过热器→屏式过热器→对流过热器进口联箱→对流过热器管束→对流过热器出口集箱→集汽联箱→汽轮机。
第三章燃烧产物和锅炉热平衡计算
3.1燃烧产物计算
燃烧产物计算公式见教材，只给出如下计算结果。
（一）理论烟气量及理论烟气容积
理论空气量V0=3.8976985Nm3/kg；
理论氮气容积V0N2=3.0866Nm3/kg；
三原子气体RO2的容积VRO2=0.777Nm3/kg；
理论水蒸气容积V0H2O=0.6437Nm3/kg；
理论烟气容积V0y=4.507Nm3/kg。
（二）空气平衡表及烟气特性表
根据该锅炉的燃料属优质燃料，可按表1—7选取炉膛出口过量空气系数等于1.25，又选取各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，选取炉渣份额后计算得飞灰份额等于0.90。
表3-1空气平衡表
炉膛,屏式过热器（l,ps）
高温过热器（gwgr）
低温过热器（dwgr）
上级省煤器（sm）
上级空气预热器
下级省煤器
下级空气预热器
（ky）
进口α′
1.20
1.225
1.25
1.27
1.32
1.34
漏风⊿α
⊿al=0.05⊿αps=0
0.03
0.03
0.02
0.05
0.02
0.03
出口α″
1.20
1.225
1.25
1.27
1.32
1.34
1.39
表3—2烟气特性表的相关公式
水蒸气容积：
烟气总容积：
RO2容积份额：
水蒸气容积份额：
三原子气体和水蒸气：
容积飞灰浓度：
烟气质量：
质量飞灰浓度：
表3-2烟气特性表
xjky
1.33
1.36
1.345
1.3447
0.6654
5.8742
0.1323
0.1132
0.2455
7.6838
0.19
xjsm
1.31
1.33
1.32
1.247
0.6645
5.8147
0.1336
0.1142
0.2479
7.5566
0.0193
sjky
1.28
1.31
1.295
1.1498
0.6623
5.67611
0.1369
0.1167
0.2356
7.429
0.0196
sjsm
1.26
1.28
1.27
1.05237
0.66
5.576
0.139
0.118
0.257
7.3021
0.01999
Dwg
1.23
1.26
1.245
0.9549
0.6591
5.47812
0.142
0.12031
0.26214
7.1748
0.020
gwgr
1.20
1.23
1.215
0.838
0.65708
5.35864
0.145
0.12262
0.2676
7.022
0.0207
l,ps
0.0
1.20
1.20
0.77954
0.65629
5.2996
0.14661
0.1238
0.27045
6.9458
0.0210
单位
Nm3/kg
Nm3/kg
Nm3/kg
Kg/kg
Kg/kg
符号
α′
α″
αpj
⊿V
VH2O
Vy
rRO2
rH2O
Rn
Gy
μh
项目名称
烟道进口过量空气系数
烟道出口过量空气系数
烟道平均过量空气系数
过剩空气量
水蒸气容积
烟气容积
RO2气体占烟气的份额
水蒸气占烟气的份额
三原子气体和水蒸气占烟气的份额
烟气质量
飞灰无因次浓度
表3-3焓温表
2200
2100
2000
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
烟气或空气温度
17171
15309
16309
15443
14585
13731
12881
12037
1
11196
12037
10364
9541
8721
7914
7118
6332
5560
4801
4087
3334
2629
19424
1277
630.5467
理论烟气的的焓
13260
12605
11950
11299
10648
10005
9366
8727
8091
7460
6833
6217
5593
4997
4401
3812
3235
2666
2113
2
1570
1036
514
理论空气的焓
19823
18830
17833
16844
15860
14882
13910
12941
11983
11033
10087
9158
8236
7331
6440
5564.3
4732
3866
炉膛，屏式过热器
烟气的焓
929
922
905
891
876
830
⊿Hy
10190
9521
8320
7406
6506
5621
4782
3906
3083
高温过热器
914
901
884
838
823
⊿Hy
9438
8488
7556
6638
5735
4880
3987
3146
2327
低温过热器
918
903
900
893
840
⊿Hy
8628
7681
6748
5830
4960
4054
3199
2366
1557
上级省煤器
918
870
906
855
833
809
⊿Hy
7806
6858
5925
5041
4119
3252
2405
1582
1131
上级空预器
922
895
867
847
823
⊿Hy
6918
6020
5122
4186
3305
2444
1608
795
下级省煤器
3.2热平衡及燃料消耗量计算
表3-4锅炉热平衡及燃料消耗量计算
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
1
燃料带入热量
Qr
kJ/kg
14520
2
排烟温度
θpy
0C
假定
140
3
排烟焓
Hpy
KJ/kg
查焓温表1—3
1127.6
4
冷空气温度
tlk
oC
给定
5
5
理论冷空气焓
Hlk
kJ/kg
查焓温表1—3
25.7
6
机械不完全燃烧热损失
q4
%
取用
1
7
化学不完全燃烧热损失
q3
%
取用
0
8
排烟热损失
q2
%
7.455
9
散热损失
q5
%
0.5
10
灰渣物理热损失
q6
%
Ay0
11
保热系数
φ
%
1-q5/100
0.995
12
锅炉总热损失
Σq
%
q2+q3+q4+q5+q6
8.95
13
锅炉热效率
ηgl
%
100-∑q
91.045
14
过热蒸汽焓
h″gr
Kj/kg
查蒸汽特性表
3475.13
15
给水焓
hgs
Kj/kg
查水特性表
901.024
16
过热蒸汽流量
Dgr
Kj/kg
已知
210×103
17
锅炉有效利用热
Qgl
Kj/h
Dgr（h″gr-hgs）+Dzr（h″zr-h′zr）
5.4×108
18
实际燃料消耗量
B
Kg/h
Qgl/（ηglQr）
40.8×103
19
计算燃料消耗量
Bj
Kg/h
B（1-q4/100）
40.32×103
第四章炉膛设计和热力计算
4.1炉膛结构设计
表4-1炉膛结构设计
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
（一）炉膛尺寸确定
1
炉膛容积热强度
qV
W/m3
选取
120×103
2
炉膛容积
V1
m3
BQydw/3.6qv
1371.33
3
炉膛截面热强度
qF
W/m2
选取
2.4×106
4
炉膛截面积
Al
m2
BQydw/3.6qF
68.57
5
炉膛截面宽深比
a/b
按a/b=1～1.2选取
1.05
6
炉膛宽度
a
m
选取a值使a/b=1～1.2
8.48
7
炉膛深度
b
m
A1/a
8.08
8
冷灰斗倾角
θ
按θ≥50º选取
50º
9
冷灰斗出口尺寸
m
按0.6～1.4选取
1.0
10
冷灰斗容积
Vdh
m3
按结构尺寸计算
83.8653
11
折烟角长度
lz
m
按=1/3b选取
2.69
12
折烟角上倾角
θ
按θ上=20º～45º选取
45
13
折烟角下倾角
θ
按θ下=20º～30º选取
30
14
炉膛出口烟气流速
wy
m/s
选取
7
15
炉膛出口烟气温度
θ″l
ºC
选取
1100
16
炉膛出口通流面积
Ach
M2
BjVy/（3600wy+*（θl″+273）/273
36.21
17
炉膛出口高度
hch
m
Ach/a
4.27
18
水平烟道烟气流速
wsy
m/s
选取
10
19
水平烟道高度
hsy
m
按BjVy/3600wyaθ″+273/273=6.4选取
4.26
20
折焰角高度
hzy
m
按hqp-hsy-lz=1.0选取
0.60
21
炉顶容积
Vld
m3
按图1-5中A1和A2计算
269.3
22
炉膛主体高度
hlt
m
（Vl-Vld-Vhd）/Al
11.13
（二）水冷壁
1
前后墙水冷壁回路个数
z1
个
8.47/2.5=3.84（按每个回路加热宽度≤2。
5选取
3
2
左右侧墙水冷壁回路个数
z2
个
8.24/2.5=2.99（按每个回路加热宽度≤2。
5
3
3
管径及壁厚
d*δ
mm
选取
60×6
4
管子节距
s
mm
按s/d=1.1～1.2选取
66
5
前后墙管子根数
n1
根
按a/s+1=129.3选取
129
6
左右侧墙管子数
n2
根
按b/s+1=125.8选取
124
4.2燃烧器的设计
图4-2燃烧器结构尺寸
表4-2燃烧器结构尺寸计算
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
1
一次风速
w1
m/s
选取
25
2
二次风速
w2
m/s
选取
30
3
三次风速
w3
m/s
选取
50
4
一次风率
r1
%
选取
0
5
二次风率
r2
%
选取
0.878
6
三次风率
r3
%
此处未做制粉系统的设计计算
1.122
7
一次风温
t1
℃
未做制粉系统的设计计算
350
8
二次风温
t2
℃
trk-10
350
9
三次风温
t3
℃
由制粉系统的设计计算确定
100
10
燃烧器数量
z
个
四角布置
4
11
一次风口面积
A1
m2
0.0576
12
二次风口面积
A2
m2
0.06
13
三次风口面积
A3
m2
0.04
14
燃烧器假想切圆直径
dj
mm
选取
400
15
燃烧器矩形对角线长度
2lj
mm
11713
16
特性比值
hr/br
初步选定
5
17
特性比值
hr/br
22
18
燃烧器喷口宽度
br
mm
结构设计时定为br=437
532
19
一次风喷口高度
h1
mm
A1/b
100
二次风喷口高度
h2
mm
A2/br
112.78
20
燃烧器高度
hr
mm
按A1、A2、A3的要求，画出燃烧器喷口结构尺寸得hr;核算hr/br=13.46,接近原选定值，不必重算
1481
21
最下一排燃烧器的下边距冷灰斗上沿的距离
m
按l=（4～5）br选取
2.12
22
条件火炬长度
lhy
m
lhy的计算结果符合规定，而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
14.63>12
4.3炉膛结构尺寸计算
表4-3炉膛结构尺寸
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
1
侧墙面积
A1
m2
据图4.12×5.39
22.14
A2
m2
0.5×（8.24+5.39）×1.375
9.835
A3
m2
据图8.24×11.36
91.86
A4
m2
据图0.5×（8.24+4.62）×3.14
19.65
Ac
m2
A1+A2+A3+A4
143.485
2
前墙面积
Aq
m2
据图
174.912
3
后墙面积
Ah
m2
据图
136.29
4
炉膛出口烟窗面积
Ach
m2
据图
52.35
5
炉顶包覆面积
Ald
m2
据图4.12×8.47
33.12
6
燃烧器面积
Ar
m2
据图
8.1
7
前后墙侧水冷壁角系数
x
按膜式水冷壁选取
1.0
8
炉顶角系数
Xld
查附录三图I（a）4，
0.98
9
炉膛出口烟窗处角系数
xch
选取
1.0
10
整个炉膛的平均角系数
x
0.72
11
炉膛自由容积的水冷壁面积
Azy
m2
698.5
12
炉膛容积
Vl
m3
Aca
1371.33
13
炉膛的自由容积
Vzy
m3
Vl-Vp
1371.33
14
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