设计说明书

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1、锅炉与锅炉房设备课程设计热能与动力工程系空调制冷专业目录第1章原始资料11.1热负荷资料11.2煤质资料11.3水质资料11.4气象与地质资料21.5工作班次2第2章锅炉型号和台数的选择32.1热负荷计算32.1.1计算热负荷32.1.2平均热负荷32.1.3全年热负荷32.2锅炉台数确定原则42.3锅炉类型的选择52.3.1应能满足供热介质参量的要求52.3.2应能有效地燃烧所采用的燃料52.3.3 其它5第3章燃烧热平衡计算73.1燃烧过程中烟道各处过量空气系数及各受热面的漏风系数73.2理论、实际空气量及理论、实际烟气量计算73.3各受热面烟道中的烟气特性93.4烟气温焓表93.5锅炉热

2、平衡及燃料消耗量计算9第四章炉膛热力计算及尺寸确定参考文献17致谢 错误! 未定义书签。附录52第1章原始资料11热负荷资料表1-1热负荷资料热负荷种类耗汽量（t/h）凝结水回收率（%）最大平均生产热负荷17.012.240米暖热负荷12.895通风热负荷5.690生活热负荷3.20.4801.2煤质资料辽宁抚顺烟煤：C =55.82%,H =4.95 %, O =8.77%, N = 1.04%, S =ararararar0.51%, A = 16.71%, M =12.20 %, V = 46.04%, Q = 22.38kJ/kgarardafnet .ar1.3水质资料总硬度H03.

3、6mmol/L；非碳酸盐硬度hbt1.6mmol/L；碳酸盐硬度ht2.0mmol/L；总碱度A2.3mmol/L；PH值8.4；溶解氧9mg/L；溶解固形物426mg/L；夏季最低水温20 C；冬季最低水温5C；供水压力0.6 MPa；悬浮物及含油量极微，忽略不计。1.4气象与地质资料海拔高度0 m；冬季采暖室外计算温度-13C；冬季通风室外计算温度-10C；采暖期室外平均温度-9.8 C；米暖室内计算温度18-22 C；米暖天数174 天；夏季通风室外计算温度27 C；年主导风向sw；大气压力冬季99.40KPa；夏季97.79KPa；平均风速冬季4.2m/s；夏季3.5m/s。1.5工作

4、班次三班制全年工作306天。第二章锅炉型号 和台数的选择1.6热负荷计算1.6.1计算热负荷Qmax = K （KQ + KQ + K Qq+k Q ）（2-1）011223344式中 K -锅炉房自耗热量和管网损失系数，取1.1;0K、K、K、K -分别为采暖、通风、生产和生活负荷同时使用系数，1234分别取 1、0.9、0.8、0.5；Q max = 1.1X (1x12.8 + 0.9 X 5.6 + 0.8 x17 + 0.5 x 3.2) = 36.344 h1.6.2平均热负荷采暖平均热负荷t tQpj 二Q1t t1nw20 (9.8)=x 12.8 = 11.56t/h20 (

5、13)（2-2）通风平均热负荷t tQpj 二Q2t t2nw20 (9.8)=x 5.6 = 5.06t / h20 (13)（2-3）生产平均热负荷Qpj = 12.2t / h3生活平均热负荷Qpj = 0.48t / h4全年平均热负荷Qpj 二 1.1x (11.56 + 5.06 +12.2 + 0.48)二 29.3t/h（2-4）1.6.3全年热负荷D,二 8n SQpj + (3 - S)Qf 二 8x 174x 3x11.56 + (3 -3)Qf 二 48274.56年 (2-5) 1 1 1 1 1D2 二 8n SQpj = 8x 174x 3x5.06 二 2113

6、0.56t/年(2-6)2 22D3二8n SQpj = 8x306x3xl2.2二89596.8年(2-7)3 3 3D4 二 8n SQpj 二 8x 174x3x0.48 二 3525.12年(2-8)4 34D = K (D + D + D + D )001234二 1.1x (48274.56 + 21130.56 + 89596.8 + 3525.12)(2-9)二 178779.744 年式中Qpj, Qpj, Qpj, Qpj -分别为采暖、通风、生产及生活的平均热负荷，4444t / h ；n，n，n -分别为采暖、通风天数和全年工作天数；123Qpj -非工作班时保温用热负

7、荷，t/h ；4S-每昼夜工作班数；1.7锅炉台数确定原则根据热负荷计算，锅炉最大热负荷36.344t/h，确定锅炉总额定功率为20t/h可选范围： 2台20t/h锅炉台数的确定原则：锅炉台数应按所有运行锅炉在额定功率工作时能满足锅炉最大计算热负荷的 原则来确定。应有较高的热效率，并应使锅炉的热负荷、台数和其它性能均能有效地适应 热负荷变化的需要。热负荷大小及其发展趋势与选择锅炉容量、台数有极大的关 系。热负荷大者，单台锅炉的容量应较大，如近期内热负荷可能有较大增长，也可 选用较大容量的锅炉。将发展负荷考虑进去，如考虑远期负荷的增长，则可在锅炉 的发展端留有安装扩建锅炉的富裕位置或者在总图上留

8、有空地。锅炉台数应根据热负荷的高度、锅炉的检修和改建时总数不超过7台。以生产热负荷为主或常年供热的锅炉房，可以设置一台备用锅炉；以采暖通 风和生活热负荷为主的锅炉房一般不设备用锅炉。参考以上锅炉台数确定原则及热负荷计算结果，平均热负荷36.344t/h适合2 台20t/h锅炉使用，在非供暖期可用1台，即1台锅炉也能维持平均热负荷，故选 用2台20t/h锅炉，无备用炉。结论：选用2台20t/h锅炉。1.8锅炉类型的选择1.8.1应能满足供热介质参量的要求(1) 热水锅炉炉水温的选择由热用户所要求的供暖系统方式决定。(2) 为方便设计、安装、运行和维护，同一锅炉房应采用同一型号、相同热 介质的锅炉

9、。当选用不同锅炉时，不宜超过两种，采暖锅炉房一般宜采用热水锅 炉；当有通风热负荷时特别注意对热水温度的要求，可选用蒸汽锅炉。采暖热水锅 炉，当有通风热负荷时特别注意对热水用交换器或蒸汽锅炉。采暖热水交换器中的 蒸汽由喷射器产生。采暖热负荷较大的锅炉房且生产用蒸汽压力较低时，可选用高 温热水锅炉，用高温热水通过蒸汽发生器来产生蒸汽，也可在同一锅炉房内同时设 置蒸汽锅炉和热水锅炉。1.8.2应能有效地燃烧所采用的燃料锅炉燃烧方式的选择，应根据采用的煤种和锅炉所适应的煤种范围，综合考虑以下要求；(1)对煤种的适应性好；(2)对负荷的适应性和压力性较好;(3)除烟效果好；(4)劳动强度低。1.8.3其

10、它所采用的锅炉应有较高的热效率和较低的基建投资、运行费用，并能经济而有 效地适应热负荷的变化。鉴于上述情况，本设计采用2台杭州生产的SHS20-2.5/400-A型蒸汽锅炉，额定工作压力：2.5MPa，蒸汽出口温度为 400 C，给水温度20 C，热空气温度340C，排烟温度160C，辐射受热面104.65m2,对流受热面286m2，过热器受热面58 m2，省煤器受热面268 m2，空预器受热面350 m2炉膛容积85 m2，炉排有效面积20.4 m 2，锅炉效率76.1%，外形尺寸14.5 m X7.8 m X11.3 m，金属重量126t。第2章燃烧热平 衡计算2.1燃烧过程中烟道各处过量

11、空气系数及各受热面的漏风系数表3-1烟道各处过量空气系数及各受热面的漏风系数锅炉受热面过量空气系数漏风系数Aa入口 Q出口 a 炉膛1.51.60.1防渣管1.61.60蒸汽过热器1.61.650.05锅炉管束1.651.750.1省煤器1.751.850.1空气预热器1.851.900.052.2理论、实际空气量及理论、实际烟气量计算(1) 理论空气量V 0kV0 二 0.0889(C + 0.375S ) + 0.265H 0.0333Okarararar=0. 0889 x(55. 8 + 0. 375 x 0.5)+ 0. 265 x 5 一 0. 0333 x 8.8/、(2-10)

12、二 6.002m3 / kg(2) 三原子气体体积VROV 二 0. 01866 x (C + 0. 375S )RO?arar( 2-二 0. 01866 x(55. 8 + 0. 375 x 0. 5)二 1. 045m3 / kg11)(3) N的理论体积V 02N 2V 0 二 0.7W 0 + 0. 008N 二 0. 79 x 6. 002 + 0.008 x 1 二 4. 750m3 / kg ( 2-N 2kar12)(4) 理论水蒸气体积V 0H 2V0 二 0.111H + 0.0124M + 0.0161V OHOararK二 0. 0111 x 5.0 + 0. 012

13、4 x 12. 20 + 0. 0161 x 6. 002 二 0. 797m3 / kg ( 2-一二气 空 论 rm 理一 z(x1X理 论 空 气 量vkog k365Hy co2氮气理论容积O2N Vg k33三原子气体容积02Vg k354o4水蒸气理论容积OO2HVg k313)(5)烟气中水蒸气的实际体积VH 2V 二 V 0 + 0. 0161 x (a1)H2OH2O二 0. 855m3 / kg(2-14)(6)理论烟气量V 0yV0 二二 V + V 0 + V 0= 1.045yR2O N2 H2O(2-15)(7)实际空气量VkV 二 aV 0 二 1. 6 x 6.

14、 002 kk(2-16)(8 )实际烟气量VyV 二 V 0 + 1.0161(a 1V 0 二 6 y yk二 10. 413m3 / kg(2-17)3.3烟气特性表2.3烟气温焓表见附录。烟气特性表序号名称及公 式符号单位炉膛对流过 热器主省煤 器空气预热器受热面漏风系 数 a0.0500.0500.0300.1501烟道出口过量 空气系数a1.6001.6501.8501.9002烟道出口平均 空气系数a .1.5501.6251.8001.8753干烟气容积PJVNm3/kg9.0969.5399.0729.0645水蒸气容积VH2ONm3/kg0.8510.8580.8750.8

15、826烟气总容积VyNm3/kg9.94610.3969.9469.9467R02占烟气 容积份额JrRO20.10510.10050.10510.10518H2O占烟气容积份额rH2O0.08550.08250.08790.10519RO2+H2O 的容积份额r0.19060.18300.19300.193710烟气质量Gkg/kg0.832913.655515.036415.628211飞灰浓度,a fh取 0.90yuhkg/kg0.18060.01100.01000.00962.4锅炉热平衡及燃料消耗量计算表3-3锅炉热平衡及燃料消耗量计算表燃料低位发热量冷空气温度Qnet ,art-

16、lRkJ / kg0C给定给定22380.0030冷空气理论比焓排烟温度I 0IktpykJ / kgC排烟比焓机械不完全燃烧热损失化学完全燃烧热损失散热损失kJ / kg排烟热损失11锅炉总热损失12锅炉热效率13过热蒸汽比焓1415饱和水比焓给水比焓q3gqbsgskJ / kgkJ / kgkJ / kgVolo 二 6.002 X 38. 12k k假定按t , a查烟气焓温表py查教材3-4表查锅炉房实用设计手册表2-45选取查教材表3-6选取a 10-pypy lk (1 Qnet ,arx 100q + q + q + q + q23456qP = 2.5MPa,t = 400

17、C查i s图P = 2. 5MPa查水蒸气表228.7961602176.950.80.51.56.619.4190.593240.70961.96116锅炉有效利用热QglkJ / h17燃料消耗量kg / ht 二20 C查表gsD X 103(I I ) +gqgsP D x 103(I I )pwgsgs_Q /耳Qglnet ,ar84.5631240003113.5418计算燃料消耗量kg / hB (1 3088.6319保热系数1-厶 耳+ q50.985炉膛尺寸计算炉膛结口构尺寸计算序 号名称符号单位计算公式或 数据来源结果1外形尺寸 长am3.20宽bm2.50高cm9.1

18、82侧墙面积Aim2据图5-14计算29.38a2m2据图5-14计算22.95A3im2据图5-14计算29.38A4m2据图5-14计 算22.953Acm2104.654炉膛出口烟 窗面积Achm2据图5-14计 算2.505炉顶包覆面 积Aldm2据图5-14计 算8.006燃烧器面积Am2据图5-14计 算1.807前后侧墙水 冷壁角系数x按膜式水冷 壁选取1.008炉顶角系数Xld选取1.0009炉膛出口烟 窗处角系数xch选取1.0010整个炉膛的 平均角系数x .(2A x+AX K cch ch+Aldxld)/(2A +A K+cchAiq)1.000炉膛自由容积的水冷壁面

19、积PJAm2(A -A)- cr，Ach + Ald108.35炉膛容积Vlm3A a73.44炉膛的自由容积Vm3Vl73.44自由容积的 辐射层有效 厚度zyszym23.6Vzh/Azy2.4411炉膛的辐射 层有效厚度zysm23.6Vlsi2.4412燃烧器中心线的高度hm据图5-14计 算3.80013炉膛高度Him据图5-14计 算9.18014燃烧器相对 咼度hr/hlhr/Hl0.4115火焰中心相 对高度xlh/Hpxx为查取为00.41序号名 称符 号单位计算公式或数据来 源结果1执空 气温 度trkC假定340.002理论 执空 气焓HrkkJ/kg查焓温表591.59

20、6炉膛 漏风 系数 ai由烟气特性表得0.057制粉 系统 漏风 系数 a fzf选用0.068冷空 气温 度tlkC给定30.009理论 冷空 气焓HIkJ/kg差焓温表38.6010入炉 热量Qne tKj/KgQne t22380.0(11空预 器出 口过 量空 气系 数P ky&：-(片+A azf)1.4912空气 带入 炉内 热量QkkJ/kgP kyHrk+Q 怦 azf)Hik885.72131kg燃料 带入 炉内 的热 量QikJ/kgQJlOOp% q6)/(100-q4)+Qk23152.914理论 燃烧 温度eAC查烟气焓温表1476.7215炉膛 出口 烟温e lC假

21、定1050.0016炉膛 出口 烟气 焓HlkJ/kg查焓温表17100.00烟气 的平 均热y I八热 /力烟温（计算值）校核1参考文献1航天工业部第七设计研究院编工业锅炉房设计手册（第二版）中国建筑 工业出版社，1986年9月；2 锅炉房实用设计手册（第二版）机械工业出版社，2003年2月；3冯俊凯、沈幼庭主编锅炉原理及计算（第二版）科学出版社，1992年7 月；4林宗虎、徐通模主编实用锅炉手册（第一版）化学工业出版社，1996年 6月；5 江红辉主编，周斌、田正渠副主编工业锅炉技术大全（第一版）科学普 及出版社，1990年12月；6 丁崇功主编，夏喜英主审工业锅炉房设备（第一版）机械工业

22、出版社， 2005 年 11 月；7李培元、王蒙聚、宋建华、黄纪生编低压锅炉水质处理（第二版）湖北 科学技术出版社，1992年5月；8机械工业部设计研究院、王秉铨主编.工业炉设计手册（第二版）.机械工业 出版社，2004年7月；9刘庆山主编，李建民、唐志文编锅炉与压力容器安装工程（第一版）中 国建筑工业出版社，2006年4月；10沈阳电力高等专科学校、杨庆柏编热工过程控制仪表中国电力出版社， 1998 年 11 月。11中小型热电联产工程设计手册编写组编中小型热电联产工程设计手册中 国电力出版社，2006年10月。附录附录1烟气温焓表9V 二 0.72RO2(m3 /kg)V0 二 3.05N

23、 2(m 3 / kg)V 0 二 0.432H 2(m 3 / kg)10(kJ / kg)yV 0 = 3.857k(m 3 / kg)(C)(c9)CO2(c9 )CO2 VRO2(c9几n2(c9 )N 2 V 0N 2(c9)H 2(c9)H 2 V 0H 2工(3+5+ 7 + 9)(c9片kI 二(c9)ykV0(kj/kg)k12345678910100170122.4130396.5015165.23584.13132509.12200357257.04260793.00304131.331181.372661025.96300559402.483921195.6046320

24、0.021798.104031554.37400772555.845271607.35626270.432433.625422090.49500994715.686642025.20795343.443084.326842638.196001225882.008042452.20969418.613752.818303201.3170014621052.649482891.401149496.374440.419783772.1580017051227.610943336.701334576.295140.5911294354.5590019521405.4412423788.10152665

25、9.2325852.7712824944.67100022041586.8813924245.601723744.376576.8214375542.51110024581769.7615444709.201925831.607310.5615956151.92120027171956.2416975175.852132921.028053.1117536761.32130029772143.4418535651.6523441012.618807.7019147382.30140032392332.0820096127.4525591105.499565.0220768007.13150035032522.1621666606.3027791200.5310328.9922398635.82