锅炉负荷计算校核.docx

1、锅炉负荷计算校核锅炉负荷计算校核 前 言 锅炉课程设计是巩固我们理论知识和提高实践能力的重要环节。它不仅使我们对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高，掌握了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；而且培养了我们查阅资料，合理选择和分析数据的能力，培养了我们严肃认真和负责的态度。我国的锅炉目前以煤为主要燃料，锅炉的结构设计和参数的设计与选择以及煤种的选择与应用等都将会对燃料效率、锅炉安全经济运行水平以及环境污染等问题有影响。因为，在锅炉设计中对锅炉的性能、结构、经济性和可靠性等方面进行各种计算，尤其是热力计算作为主要和基础的计算，为

2、锅炉的其他计算，如水和空气动力计算、烟气阻力计算、强度计算等提供相关的重要的基础数据。第一章 锅炉设计基本特征 1.1 锅炉设计参数锅炉设计参数 所设计的煤粉锅炉型号为：WXL-220/9.8-540/540-M62 额定蒸发量：220t/h 汽包压力：10.98MPa 过热蒸汽出口温度：540 过热蒸汽出口压力：9.8MPa(表压)给水温度：215 冷风温度：20 制粉系统：中间储仓式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）燃烧方式：四角切圆燃烧 排渣方式：固态排渣 1.2 燃料资料燃料资料 1、煤种：西山贫煤，它的成分百分比如下：2、煤的收到基成分：碳 67.6%氢 2.7%氧 1.8%氮 0.

3、9%硫 1.3%灰分 19.7%水分 6%3、煤的干燥无灰基挥发分 15%4、灰熔点特性：DT=1190 ST=1340 FT=1450 5、煤的可磨度 6、煤的收到基低位发热量：1.3 锅炉基本概述 1、蒸汽流程 汽包顶棚管低温对流过热器经过一次喷水减温屏式过热器高温对流过热器冷段经过二次喷水减温高温过热器热段汽轮机 2、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 3、结构概述 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

4、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。本锅炉过热器采用高温过热器在前，低温过热器在后，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。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速磨煤机的负压直吹系统次风。第二章 锅炉热力计算表 2.1 锅炉设计辅助计算锅炉设计辅助计算（1）燃烧产物容积计算）燃烧产物容积计算 煤完全燃烧（=1）时理论空气量及燃烧产物容积计算见表 21 表 2-1 燃烧计算

5、表 序号 项 目名称 符号 单位（标准状况下）计算公式及数据 结果 1 理论空气量 m3/kg 0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar 6.709 2 理论氮容积 m3/kg 0.8Nar/100+0.79V0 5.307 3 RO2容积 m3/kg 1.866Car/100+0.7Sar/100 1.271 4 理论干烟气容积 m3/kg V0N2+VRO2 7.517 5 理论水蒸气容积 m3/kg 11.1Har/100+1.24Mar/100+1.61dkV0(dk=0.01kg/kg)0.482 6 飞灰份额 查表可得 0.92 （2）空气平衡

6、及焓温表）空气平衡及焓温表 烟道各处过量空气系数、各受热面的漏风系数及不同过量空气系数下燃烧产物的容积列于表 21中，炉膛出口处过量空气系数按表 22取。表 2-2 烟气特性表 序号 项目名称 符号 单位 炉膛屏凝渣管 高过热器 低过热器 高省煤器 高空预器 低省煤器 低空预器 受热面出口过量空气系数-1.21 1.24 1.27 1.29 1.32 1.34 1.37 2平均过量空气系数-1.21 1.225 1.255 1.28 1.305 1.33 1.355 3干烟气容积V0gy+(pj-1)V0 m3/kg 7.986 8.087 8.288 8.456 8.624 8.791 8.

7、959 4水蒸气容积 V0H2O+0.m3/kg 0.504 0.506 0.5095 0.5122 0.5149 0.5176 0.5203 161(pj-1)V0 5烟气总容积Vgy+VH2O m3/kg 8.491 8.593 8.7983 8.9687 9.1391 9.3096 9.4800 6RO2容积份额VRO2/Vy -0.149 0.147 0.1444 0.1417 0.1390 0.1365 0.1340 7水蒸气容积份额 VH2O/Vy-0.059 0.058 0.0579 0.0571 0.0563 0.0556 0.0548 8三原子气体和水蒸气容积总份额rRO2+

8、rH2O r-0.209 0.206 0.2023 0.1988 0.1954 0.1921 0.1889 9容积飞灰浓度 g/m3 21.34 21.08 20.599 20.207 19.831 19.468 19.118 0 烟气质量 1-Aar/100+1.306pjV0 my kg/kg 11.4050 11.53 11.799 12.018 12.237 12.456 2.6755 1 质量飞灰浓度 fhAar/（100my）kg/kg 0.01587 0.015 0.0153 0.0150 0.0147 0.0145 0.0142 不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表 表 2-3

9、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、顶棚管 高温过热器=1.2=1.225 hy hy hy hy 100 976.33983 888.47287-1162.919-1176.2462258-1004.136 1192.829 1206.3076733 200 1980.47682 1787.00924 2355.74876 2382.553899 1033.1988 1225.2727737 1238.9923433 300 3013.67562 2701.64721 3581.02153 3621.5462423

10、 1063.43462 1259.3689523 1273.3642618 400 4077.11024 3634.66784 4840.39048 4894.910504 1092.61291 1293.2247571 1307.5541748 500 5169.72315 4589.96235 6133.61524 6202.4646788 1121.28471 1326.4050051 1341.0564548 600 6291.00786 5566.72566 7460.02024 7543.5211335 1149.27114 1358.6040162 1373.5563645 70

11、0 7440.279 6563.54888 8818.62426 8917.077498 1173.53948 1386.000092 1401.17585 800 8613.81848 7575.26608 10204.6243 10318.253348 1191.98653 1407.828478 1423.24576 900 9805.80501 8603.08488 11612.4528 11741.499108 1211.03319 1429.3829622 1444.9793745 1000 11016.8382 9642.8457 13041.8357 13186.478483

12、1228.3066 1450.333573 1466.1926425 1100 12245.1448 10700.117 14492.1693 14652.671125 1242.19 1465.569499 1481.5251775 1200 13487.3348 11763.8289 15957.7388 16134.196303 1258.3335 1484.897103 1501.0802175 1300 14745.6683 12842.7032 17442.6359 17635.27652 1263.5169 1491.686646 1507.984485 1400 16009.1

13、852 13929.2258 18934.3226 19143.261005 1500 17286.9042 15020.7801 1277.719 20441.2680 1506.945403 20666.579723 1523.3187175 1286.1042 1517.133978 1533.636105 1600 18573.0084 16120.9219 21958.4019 22200.215828 1296.4741 1528.180141 1544.7305725 1700 19869.4825 17224.284 23486.5821 23744.9464 1298.614

14、7 1530.405287 1546.9617575 1800 21168.0972 18328.0487 25016.9874 25291.908158 1306.2338 1541.476157 1558.2791825 1900 22474.331 19448.2504 26558.4635 26850.18734 1310.0414 1545.002 1561.7849 2000 23784.3724 20567.1104 28103.4655 28411.97224 1321.7765 1558.737707 1575.6635075 2100 25106.1489 21695.49

15、71 29662.2032 29987.635748 1317.71208 1554.1942686 1571.0858535 2200 26423.86098 22821.60276 31216.3975 31558.721601 -表 2-4 烟气焓温表（用于用于低温过热器、高温温省煤器的计算）烟气或空气温度 理论烟气焓 理论空气焓 理论烟气焓增 低温过热器 高温省煤器=1.27=1.29 hy hy hy hy 300 3013.67562 3014.67562-3691.97763-3857.7847936-1063.43462 1202.9328695 1237.0324416 40

16、0 4077.11024 3634.66784 4894.91050 5094.8172352 1092.61291 1307.5541748 1360.0953728 500 5169.72315 4589.96235 1121.28471 6202.46467 1341.0564548 6454.912608 1394.7784368 600 6291.00786 5566.72566 7543.521133 7849.6910448 1149.27114 1373.5563645 1428.3816416 700 7440.279 6563.54888 8917.077498 9278.

17、0726864 1173.53948 1401.17585 1456.820296 800 8613.81848 7575.26608 10318.25334 10734.892982 -表 2-5 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 理论空气焓 理论烟气焓增 高温空气预热器 低温省煤器=1.32=1.34 hy hy hy hy 100 976.33983 888.47287-1247.3240554-1269.5358771-1004.13699 1278.1905829 1300.6539921 200 1980.47682 1787.00924 2

18、525.5146382 2570.1898692 1033.1988 1312.1633809 1335.0293301 300 3013.67562 2701.64721 3837.6780191 3905.2191993 1063.43462 1348.0059122 1371.3314279 400 4077.11024 3634.66784 5185.6839312 5276.5506272 1092.61291 1383.9777356 1407.8600983 500 5169.72315 4589.96235 6569.6616668 6684.4107255 1121.2847

19、1 1419.1975196 1443.6166023 600 6291.00786 5566.72566 7988.8591863 8128.0273278 -表 2-6 烟气焓温表（用于低温空预器的计算）烟气或理论烟气焓 理论空气焓 理论烟气焓增 低温空气预热器=1.37 空气温度 hy hy 100 976.33983 888.47287-1291.7476989-1004.13699 1323.1174014 200 1980.47682 1787.00924 2614.8651002 1033.1988 1357.8952794 300 3013.67562 2701.64721 3

20、972.7603796 1063.43462 1394.6569437 400 4077.11024 3634.66784 5367.4173232 1092.61291 1431.7424611 500 5169.72315 4589.96235 6799.1597843 1121.28471 1468.0356851 600 6291.00786 5566.72566 8267.1954693 -（3）锅炉热平衡及燃料消耗量计算 表 2-7 锅炉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/公式 QrQar,net 24720 2 排烟温度 py

21、 先估后校 140 3 排烟焓 hpy KJ/查焓湿表用插值法求 1688.683 4 冷空气温度 tlk 取用 20 5 理论冷空气焓 holk KJ/holk=(ct)kVo 177.6946 6 化学未完q3 取用 0.5 全燃烧损失 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 py 查表即低温空预器出口过量空气过量系数 1.37 9 排烟损失 q2 （100-q4)*（hpy-pyh0lk）/Qr 5.75857 10 散热损失 q5 取用 0.5 11 灰渣损失 q6 q6=Q6/Qr*100 0 12 锅炉总损失 q q2+q3+q4+q5+q6 8.259

22、 13 锅炉热效率 100-q 92.7413 14 保热系数 1-q5/(+q5)0.99458 15 过热蒸汽焓 hgg KJ/查附录 B-6，B-7，高温过热器出口参数 p=9.9Mpa，t=540 3977.91 16 给水温度 tgs 给定 215 17 给水焓 hgs KJ/查附录 B-6，B-7，低温省煤器入口参数 p=11.57Mpa，t=215 923.73 18 锅炉实际负荷 D/h 220000 19 锅炉有效利用热 Q Kj/h Dgr(hgg-hgs)6.742 20 实际燃料消耗量 B/h 100*Q/(Qr)29825.55 21 计算燃料消耗量 Bj/h B(1

23、-q4/100)29378.17 第三章第三章 炉膛热力计算炉膛热力计算 3.1 燃烧室设计及传热计算燃烧室设计及传热计算 表 3-1 炉膛结构数据 序号 名称 符号 单位 公式 结果 1 前墙总面积 Aq m2 7.68*(1.395+0.905)+3.955/2+22.176*(5.888+2*1.267)219.62 2 侧墙总面积 2Ac m2 Ac1=（6.912+3.955）*1.762*0.5 Ac2=5.126*12.976 Ac3=5.126+（6.912-0.896-1.760）*1.016*0.5 Ac4=(6.912-0.896-1.760)*0.344 Ac5=(6.

24、912-0.896-1.760)+3.390*0.86*0.5 Ac6=6.974*3.39 Ac=Ac1+Ac2+Ac3+Ac4+Ac5+Ac6=109.24 218.48 3 后墙总面积 Ah m2 7.68*（1.395+0.905）+3.955/2+12.976*(5.888+2*1.267)+7.68*2.032 157.74 4 喷燃气及门孔面积 Ayc m2 6 5 炉顶面积 Ald m2（3.390+0.896）*7.68-2*0.5*0.896*0.896 32.11 6 炉膛与屏交界面积 A2 m2（6.974+1.225+0.344）*7.68 65.61 7 炉墙总面积

25、 A1 m2 Aq+2Ac+Ah+Ald+A2 693.56 8 炉膛截面积 AA m2 6.912*7.68-0.8962*2 51.479 9 水冷壁管外径 d mm 60 10 水冷壁管节距 S mm 64 11 管子至墙中心距 e mm 0 12 水冷壁角系数 Xsl 查图 A-1（a）0.98 13 炉顶角系数 Xld 0.98 14 出口烟窗角系数 Xyc 1 15 炉膛容积 Vl m3 Ac*7.68+(7.68+5.888)*0.896*0.5*(22.176+12.976)1052.6 16 冷灰斗二等分平面到出口烟窗中心线的距离 Hl m 19.846 17 冷灰斗二等分平

26、面到炉顶的距离 Ho m 23.938 18 冷灰斗二等分平面到燃烧器中心线的距离 Hr m 4.962 19 炉膛总有辐射受热面 Alz m2 0.98*(A1-A2-Ayc)675.12 20 炉膛水X m Slz/Al 0.97 冷程度 21 炉膛有效辐射层厚度 s 3.6*Vl/Al 5.466 表 3-2 炉膛热力计算 序号 名称 符号 单位 公式 结果 1 炉膛出口过量空气系数”1 查漏风系数和过量空气系数表 1.21 2 炉膛漏风系数 1 查漏风系数和过量空气系数表 0.07 3 制粉系统漏风系数 zf 查漏风系数和过量空气系数表 0.1 4 热风温度 trk 先估后校 290

27、5 理论热风焓 hork KJ/Kg 查焓温表 3356.5127 6 理论冷风焓 holk KJ/Kg 查锅炉热平衡及燃料消耗量计算表 2-1 117.6946 7 空气带入炉膛热量 Qk KJ/Kg（l-l-zf）hork+(l+zf)holk 1234.0145 8 对应于每Ql KJ/Kg Qr1-(q3+q6)/(100-q4)+Qk 25828.53227 千克燃料送入炉膛的热量 9 理论燃烧温度 查焓温表 1852.647 10 理论燃烧绝对温度 To K 2125.647 11 火焰中心相对高度系数 X hr/Hl+x(其中hr=4962,Hl=22176-4092+1762,

28、x=0)0.25 12 系数 M M A-BX 0.07 13 炉膛出口烟气温度 先估后校 注：Tl=+273 1100 14 炉膛出口烟气焓 hgl KJ/Kg 查湿焓表 14492.17 15 烟气平均热容量 Vc KJ/(Kg)(Ql-hgl)/(-)15.062 16 水冷壁污染系数 sl 查水冷壁灰污系数表 0.35 17 水冷壁角系数 Xsl 查炉膛结构数据表 3-1 0.98 18 水冷壁热sl slXsl 0.343 有效系数 19 屏，炉交界面的污染系数 yc sl(取 0.98）0.343 20 屏，炉交界面的角系数 Xyc 取用 1 21 平炉交界面的热有效系数 yc y

29、cXyc 0.343 22 燃烧器及门孔的热有效系数 r 未敷设水冷壁 0 23 平均热有效系数 pj （slA+ycA2+rAyc）/A1 其中：A=Aq+2Ac+Ah+Ald-Ayc 0.34 24 炉膛有效辐射层厚度 s m 查炉膛结构数据表 3-1 5.466 25 炉膛内压力 p Mpa 0.1 26 水蒸气容积份额 rH2O 查烟气特性表 2-2 0.0594 27 三原子气体和水r 查烟气特性表 2-2 0.2685 蒸气容积总份额 28 三原子气体辐射减弱系数 kq 1/(m Mpa)3.078 29 烟气质量灰飞浓度 y Kg/Kg 查表 2-1 烟气特性表 0.01587

30、30 灰粒平均直径 dh m 查附录 B-2筒式钢球磨煤机（通常取 13m）13 31 灰粒辐射减弱系数 kh 1/(m Mpa)81.768 32 燃料种类修正系数 x1 对底反应的燃料（无烟煤，半无烟煤，贫煤等）x1=1 对高反应的燃料（烟煤，褐煤，泥煤，页岩，木柴等）x1=0.5 1 33 燃烧方法修正系数 x2 对室燃炉 x2=0.1 对层燃炉 x2=0.03 0.1 34 煤粉火焰辐射减弱系数 k 1/(m Mpa)kqr+khy+10 x1x2 3.127 35 火焰黑度 ah 0.809 36 炉膛黑度 al 0.93 37 炉膛出口烟气温度（计算值）注：o=5.6710-11W

31、/(m2k4 1145.35 38 计算误差 -估（允许误差100）45.35 39 炉膛出口烟气焓 hyl KJ/Kg 查焓湿表 15156.805 40 炉膛有效热辐射放热量 Qfl KJ/Kg(Q1-Qyl)10613.031 41 辐射受热面平均热负荷 qs W/m2 Bj Qfl/(3.6 ALZ)128286.425 42 炉膛截面热强度 qA W/m2 Bj Qr/(3.6 AA)3918678.245 43 炉膛容积热强度 qV W/m3 Bj Qr/(3.6 Vl)191649.345 表 3-3 炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计算表 序号 名称 符号 单位 公式 结果

32、 1 顶棚管径 d mm 38 2 节距 S mm 47.5 3 排数 n 158 4 顶棚管脚系数 x 查标准线算图 1（即附录 A-1）0.98 5 顶棚面积 Ald m2 32.11 6 蒸汽流通面积 Alt m2 158（3.14 0.032）/4 0.112 7 炉膛顶棚热负荷分配不均系数 h 查标准线算图 1（即附录 A-1）（对本炉型：x=h/H0=H0/H0=23938/23938)0.660 8 炉膛顶棚总辐射吸热量 Qld KJ/h 3.6hqsAld 9798665.635 9 减温水总流量 Djw Kg/h 先估后校 11000 10 炉膛顶棚蒸汽流量 Dld Kg/h

33、 D-Djw 209000 11 炉膛顶棚蒸汽焓增 hld KJ/Kg Qld/Dld 46.88356763 12 炉膛顶棚进口蒸汽焓 hld KJ/Kg 查附录 B-6，B-7 注：蒸汽参数汽包压力对应的干饱和蒸汽 2708.835 13 炉膛顶棚出口蒸汽焓 hld KJ/Kg hld+hld 2755.718568 14 炉膛顶棚出口蒸汽温度 tld 345.7479807 第四章第四章 各种对流受热面热力计算各种对流受热面热力计算 4.1 屏的热力计算屏的热力计算 表 4-1 屏的结构数据计算表 序号 名称 符号 单位 公式 结果 1 管子外径 d mm 425 2 屏的片数 Z 12 3 每片屏的管子排数 n 4 10 40 4 屏的深度 L m 2.076 5 屏的平均高度 h m 7.4 6 一片屏的平面面积 Ap m2 13.5 7 屏的横向节距 S1 mm 屏的间距 59