锅炉原理课程设计35th煤粉炉校核计算

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1、锅炉原理课程设计班 级学 号姓 名35 t/h 煤粉炉校核计算一、锅炉的原始数据：1. 蒸发量 D t/h (kg/s) 35 (9.73)2. 过热蒸汽压力 P MPa 3.83. 过热蒸汽温度 t 4504. 给水温度 t 1005. 排烟温度 1506. 热风温度 t 3707. 燃料为无烟煤 其组成如下:Cy（%）Hy（%）Oy（%）Ny（%）Sy（%）Ay（%）W（%）Qdy（kJ/kg）V（%）70.12.741.581.052.53184266307.5二、 炉型、燃烧器和制粉系统固态除渣煤粉炉。双锅壳燃烧器其结构特性为：喷口外径760，估算热功率1723MW。制粉系统为筒式球磨

2、机、中间储仓式。三、 空气量、燃烧产物和温焓表计算1. 理论空气量V2. 燃烧产物的理论容积 3. 烟道的漏风系数和过量空气系数烟道名称炉膛和凝渣管.第级过热器.第级过热器.第级省煤器.第级空气预热器.第级省煤器.第级空气预热器.4. 锅炉烟道中的燃烧产物计算特性 数值名称单位V= V=V= V=炉膛及凝渣管第级过热器第级过热器第级省煤器第级空气预热器第级省煤器第级空气预热器各段烟道后的过量空气系数1.251.281.301.341.371.411.44各段烟道的平均过量空气系数V= V+0.016(-1)VNm/kgV= V+ V+ V+(-1) VNm/kgr=r=r= r+ rG=1-+

3、1.306V=Kg/kg=Kg/Nm 取值为：951图1 炉膛结构尺寸炉墙面积和炉膛辐射受热面面积的计算名称符号单位前墙侧墙后墙炉膛出口烟窗总面积炉墙出口烟窗的面积m69.15243.6545.0521.55223.05各墙边界管子中心线间的距离m4.624.074.564.56管子暴光长度m13.5198.368辐射受热面占有的炉墙总面积m62.4681.6338.1621.55203.80其中被涂料覆盖住的面积m1427.529光管水冷壁部分m48.4666.6338.1621.55174.8水冷壁管外径d60606060水冷壁管间距s11011080水冷壁管中心线到墙面的距离e60606

4、0比值s/d1.831.831.33比值e/d111水冷壁的角系数0.900.900.971.00光管水冷壁的辐射受热面积Hm43.616037.0221055162.18被涂料覆盖部分水冷壁的辐射受热面积Hm141529过热器特性和结构尺寸尺寸和特征单位级名称符号计算公式或确定方法级（低温级）级（高温级）管径d/d按结构尺寸38/3238/32每排管数（垂直于烟气流动方向）Z同上根4040沿烟气流动方向管排数Z同上226横向节距S同上110110纵向平均节距S同上83.4104管束中管子的排列方式同上顺列顺列冲刷特征同上横向冲刷横向冲刷受热面积H同上219.2998.78入口烟气流通截面积F

5、ab-l Zd7.4811.60出口烟气流通截面积a”b”-l” Zd5.649.25烟气平均流通截面积F(指高温级)6.4310.29沿蒸汽方向平行连接的蛇形管数目m按结构尺寸根4040蒸汽的有效流通截面积fndm/40.03220.0322图3尾部受热面布置图 名称符号单位第一级第二级管子外径d3232管子内径d2626管子排列方式错列错列垂直烟气方向管子排数Z1616管子横向节距S9090管子纵向节距S5656横向相对节距S/d2.812.81纵向相对节距S/d1.751.75受热面面积H175.683.98烟道截面尺寸、宽度m4.34.3深度m1.491.49烟气的有效流通截面积F4.

6、204.20按水流方向平行连接的管数Z3232水的有效流通截面积f0.0170.017 图案2 过热器布置系统图 省煤器的结构尺寸和特性空气烟气I表I=I+(-1)I kJ/kg=1.25=1.28=1.30=1.34=1.37=1.41=1.44IIIIIIIIIIIIII30100200300400500600700800900100011001200130014001500160017001800190020002100空气预热器的结构尺寸和特性名称符号单位级第一级第二级管子内径d4040管子外径d3737管子长度Lm4.14.1管子布置方式错列错列空气侧的流程数22垂直空气流动方向每排

7、管子数Z根7171顺着空气流动方向的管排数目Z排3434相对于空气流动的横向节距S5656相对于空气流动的纵向节距S4444横向相对节距Sd1.41.4纵向相对节距S/d1.11.1烟气流动方向管子的数目根24142414烟气的有效流通截面积F2.5942.594风道截面的宽度Bm4.34.3风道截面的高度Hm2.012.01空气的有效流通截面积F2.5652.565受热面面积H1196.51196.5序号数值名称符号单位计算公式计算数据结果热平衡计算燃料的可支配热量QkJ/kg化学未完全燃烧热损失q%机械为完全燃烧热损失q%排烟温度排烟焓IkJ/kg锅炉房冷气温度t冷空气焓IkJ/kg排烟热

8、损失q%散热损失q%炉渣带走的物理热损失q%热损失总和%锅炉效率%保热系数锅炉机组蒸发量Dkg/s任务书给定汽包内蒸汽压力PMP任务书给定4.4饱和水温度t饱和水焓ikJ/kg给水温度t给水焓ikJ/kg过热器出口蒸汽焓ikJ/kg序号数值名称符号单位计算公式计算数据结果排污率P3锅炉机组的有效利用热QkJ/s(kw)燃料的总消耗量Bkg/s燃料的计算消耗量Bkg/s炉膛的有效容积Vm根据结构计算炉膛容积热强度计算值qkw/ m允许值qkw/ m炉内换热的校核计算炉膛容积Vm根据结构计算辐射受热面的总面积Hm按结构尺寸计算HHH未覆盖涂料的水冷壁辐射受热面积Hm同上覆盖涂料的水冷壁辐射受热面积

9、Hm同上燃烧室炉墙总面积Fm同上火焰辐射层有效厚度Sm燃烧器布置高度hm2.5炉膛高度Hm10.3燃烧器布置的相对标高h/ H考虑炉内最高温度的位置偏高燃烧器布置标高时的修正量旋流燃烧器水平布置0序号数值名称符号单位计算数据计算数据结果修正后的相对标高hH系数M炉膛出口处过量空气系数按标准选1.25炉膛漏风系数同上0.05制粉系统漏风系数同上0.10热空气温度t设计任务书给定370热空气出口焓IkJ/kg查焓温表空气带入炉内的热量QkJ/kg炉内有效放热量QkJ/kg绝热燃烧温度查焓温表炉膛出口烟温先假定炉膛出口烟焓IkJ/kg按查I一表燃烧产物的平均比热kJ/kg水蒸汽的容积份额r三原子气体

10、的容积份额r三原子气体的总容积份额rrrr乘积SmMPar三原子气体减弱系数k1/ mMPa灰颗粒减弱系数k1/ mMPa焦碳粒子的减弱系数k1/ mMPa无因次参数x无因次参数x序号数值名称符号单位计算公式计算数据结果炉膛内燃烧产物总辐射减弱系数k1/ mMPa燃烧产物的吸收力kPS火焰黑度a水冷壁沾污系数卫燃带沾污系数前侧墙水冷壁热有效系数后侧墙水冷壁热有效系数出口烟窗热有效系数卫燃带热有效系数平均热有效系数炉膛出口黑度a炉膛出口温度炉膛出口烟气焓IkJ/kg按查I表炉内以辐射方式传递的热量QkJ/kg（- I）炉膛截面热负荷qkw/ mB/F炉膛单位辐射受热面的平均热负荷qkw/ mB

11、Q/ H序号数值名称符号单位计算公式计算数据结果凝渣管的校核计算凝渣管受热面积Hm按结构尺寸计算42位于凝渣管区的侧墙水冷壁面积Hm同上4管径d60横向相对节距S/d按结构尺寸4纵向相对节距S/d同上3.5沿烟气流程的管子排数Z3横向每排管子数Z19烟气的有效流通截面积FmF=Lb-ndL3.84.4-190.063.8辐射层有效厚度Sm凝渣管入口烟气温度=凝渣管入口烟气焓IkJ/kg查I表凝渣管出口烟气温度先假定凝渣管出口烟气焓IkJ/kg查I表热平衡时烟气侧的放热量QkJ/kgt查水蒸汽表平均烟温平均温压t平均烟速m/s对流放热系数W/ m凝渣管壁温th三原子气体的总吸收能力SmMPa序号

12、数值名称符号单位计算公式计算数据结果三原子气体的辐射减弱系数k1/ mMPa灰粒子的辐射减弱系数k1/ mMPa燃烧产物的总减弱系数k1/ mMPa燃烧产物的吸收能力kPS辐射介质的黑度a辐射放热系数W/ m受热面的利用系数烟气对管壁的放热系数W/ m污染系数m/ W传热系数KW/ m按传热方程凝渣管吸收量QkJ/kg贴墙水冷壁的吸收量QkJ/kg凝渣管烟道内总吸热量QQ+ Q计算吸热量的偏差Q%序号数值名称符号单位计算公式计算数据结果第二级过热器的校核计算第二级过热器出口的蒸汽温度t按任务书出口蒸汽焓ikJ/kg按P=4.0MPa, t=450查水蒸汽表过热器入口烟温由凝渣管计算知过热器入口

13、烟气焓IkJ/kg同上过热器出口烟温先假定，后校核过热器出口烟气焓IkJ/kg查I表漏风系数按标准选冷空气的焓IkJ/kg按t=30热平衡烟气的放热量QkJ/kg沿高度热负荷分布系数查标准线标图各面墙之间（后墙）热负荷分布系数按教科书P.203凝渣管的角系数X出口烟窗每单位面积的辐射吸热量Qkw/ mq透过烟窗每单位面积上的辐射热量Qkw/ m高温级过热器入口烟道截面积Fm高温级过热器的辐射吸热量QkJ/kg烟气的平均温度烟气容积VNm/kg由燃烧产物平均特性计算表总容积份额Rr+r飞灰浓度kg/kg由平均特性计算表平均烟速m/s对流放热系数W/ m高温段过热器总吸热量QkJ/kgQ+Q蒸汽入

14、口焓IkJ/kg由平衡式D (i-i)=B(Q+Q)求出入口蒸汽温度T按P=4.2MPa查水蒸汽表蒸汽平均温度T平均温度下蒸汽的比容m/kg按 t、P查水蒸汽表蒸汽的平均速度m/s管壁对蒸汽的放热系数W/ m辐射层厚度Sm三原子气体的总吸收能力PrSmMPa三原子气体的辐射减弱系数K1/ mMPa灰粒子的辐射减弱系数Kh1/ mMPa含灰烟气的辐射减弱系数K1/ mMPa烟气总吸收能力KPS辐射介质的黑度a污染系数m/ W污染管壁温度T辐射放热系数W/ m烟气对管壁的放热系数W/ m热有效系数传热系数KW/ m烟气与蒸汽之间的温差最大最小逆流时的温压顺流部分的受热面面积H按结构尺寸49.5参数

15、A烟气总温降蒸汽总温降参数参数R转化到复杂方案的变换系数第二级过热器的温压按传热方程第二级过热器吸热量QkJ/kg计算吸热量的偏差Q%序号数值名称符号单位计算公式计算数据结果第一级过热器校核计算第一级过热器蛇形管受热面积Hm按结构尺寸计算219.29顶棚贴墙管的角系数X根据S/d=110/38,e=0.5d查标准附加受热面积HmH=lbX=2.744.4X8.60第二级过热器总的受热面积HmH=H+H227.89倾斜烟道入口烟气流通截面积FmF=Lb-ndl 按结构计算7.48水平烟道出口烟气流通截面积Fm按结构计算5.64倾斜烟道部分平均烟气流通截面积FmF=倾斜烟道部分受热面面积Hm按结构

16、计算46.17水平烟道部分受热面面积Hm按结构计算181.72第一级过热器平均烟气流通面积Fm高温段过热器入口蒸汽焓ikJ/kg由高温段热力计算知减温器内蒸汽焓降kJ/kg按设计任务给定60第一级过热器出口蒸汽焓ikJ/kg第一级过热器出口蒸汽温度t按P=4.2MPa，及i查水蒸汽表入口烟气温度由高温段热力计算知入口烟气焓IkJ/kg由高温段热力计算知入口蒸汽干度选用0.98入口蒸汽的焓ikJ/kg按P=4.4MPa查水蒸汽表，得饱和蒸汽焓h及饱和水焓h。i= h+ h(1-)从工质侧计算过热器吸热量QkJ/kgQ=过热器出口烟焓IkJ/kg由平衡式Q=( I- I)过热器出口烟温由I查I-表

17、第一级过热器的平均烟温第一级烟气容积VyNm3/kg由燃料计算特性知对流放热系数dw/m2查计算标准第一级入口蒸汽温度t 1汽包压力Pqb=4.4MPa饱和温度平均汽温tpj平均汽温下的蒸汽比容vm3/kg由tpj 及 Ppj=0.5(Pqb+P1”)查水蒸汽表蒸汽平均速度wqm/s管壁对蒸汽的放热系数w/m2查计算标准辐射层有效厚度sm三原子气体总的容积份额rqrg=rH2O+ rRO2三原子气体的总吸收能力PqsmMPaPrgs三原子气体的辐射减弱系数kq1/mMPa灰粒子的辐射减弱系数Kh1/mMPa烟气辐射减弱系数K1/mMPa烟气总的吸收能力Kps辐射介质的黑度a污染系数m2/ w顺

18、序布置过热皿推荐值0.0043污染管壁的温度thb辐射放热系数fw/m2本级前面的烟气室烟气温度TqsKTqs=+273系数A按计算标准推荐顺烟气流程方向本级管束深度Lgm按结构尺寸1.918顺烟气流程方向本级前烟气室深度Lqm按结构尺寸0.536序号数值名称符号单位计算公式计算数据结果已考虑本级前面烟气空间辐射的辐射放热系数fw/m2烟气管壁的放热系数1w/m2热有效系数查计算标准传热系数Kw/m2过热器入口端温差tmax过热器出口端温差tmin比值 tmax/tmin受热面的温差t第一级过热器传热吸热量QcrkJ/kg计算吸热量的偏差Q第 二 级省煤器 的 校 核 计 算第二级省煤器入口烟

19、温由低温过热器计算知省煤器入口烟焓IkJ/kg省煤器中工质流量smKg/ssm=D（1+Ppw/100）省煤器出口水焓ism”kJ/kgism”= D(igr”+ ijw)/sm+ Ppw/100 D/sm ibh-Bj/sm(Qf+ Qnzd+ Qgr+ Qgrl)省煤器出口水温tsm”按Ppb=4.4MP和 ism”查水蒸汽表省煤器出口烟温”先假定，后校核省煤器出口烟焓I”kJ/kg查I-表烟气放热量QdkJ/kg省煤器入口水焓ismkJ/kg根据热平衡式QdBj=sm（ism”- ism）求出省煤器入口水温tsm按0.5（Pqb+ Pgs）和ism查水蒸气表，其中Pgs=4.8MP省煤器

20、平均水温t蛇形管内水的平均比容v m3/kg查水蒸气表蛇形管内平均水速 ws m/s平均烟温 pj烟气平均速度wym/s对流放热系数dw/m2查计算标准辐射层有效厚度 sm三原子气体的总吸收能力PrsmMP三原子气体的辐射减弱系数Kq1/mMPa灰粒子的辐射减弱系数kh1/mMPa烟气辐射减弱系数k1/mMPa烟气总的吸收能力KPS烟气黑度a污染管壁温度thb辐射放热系数fw/m2查计算标准第二级省煤器前烟气室的温度 Tyk 由第级过热器计算知系数A沿烟气流动方向省煤器管束的深度lgm由结构尺寸知0.616省煤器前烟室 深度Lqm由结构尺寸知2.0致虑烟气空间辐射后的辐射放热系数f利用系数烟气

21、对壁管的放热系数 w/m2对污染系数的修正植m2/w查计算标准污染系数m2/w查计算标准传热系数Kw/m2介质间的最大温差tmax介质间的最小温差tmin比值tmax/tmin省煤器的温差t被传热方程第二级省煤器吸热量QcrkJ/kg计算吸热量的偏差Q第二级空气预热器校核计算第二级空气预热器烟气入口温度由第二节省煤器热力计算知入口烟气焓IkJ/kg查I-表出口热空气温度tk”由原设计任务原始数据370出口理论空气焓IR0”kJ/kg查I-表出口过量空气系数2”2”=L”- L- 2f第二级空气预热器漏风系数ky2由推荐植0.03进口空气温度tk先假设，后校核进口理论空气焓Ik0kJ/kg查I-

22、表第二级空气预热器吸热量QdkykJ/kg平均空气温度tpj在平均温度下理论漏风量的焓ILF0kJ/kg由tpj查I-表第二级空气预热器出口烟气焓I”kJ/kg由烟气放热方程式Qdky=（I- I”+ky2 ILF0）求I”出口烟气温度”查I-表平均烟气温度pj烟气的平均速度wym/s烟气对管壁的对流放热系数dw/m2查标准图灰污管壁的温度thb辐射层有效厚度sm三原子气体总吸收能力PrSmMP三原子气体的辐射减弱系数Kq1/mMPa灰粒子的辐射减弱系数Kh1/mMPa烟气的辐射减弱系数K1/mMPa烟气的总吸收能力KPS烟气黑度a烟气对管壁的辐射放热系数fw/m2查标准图烟气对管壁的放热系数

23、1w/m21=d+f空气平均速度wkm/s空气侧的放热系数2w/m2查标准图受热面的利用系数传热系数K第二级空气预热器入口温度t出口温差t”比值tmax/ tmin逆流时的温压tnl最大温降tmax最小温降tmin参数P参数R系数查标准图受热面的温压t按传热方程第二级空气预热器吸热量QcrkJ/kg计算吸热量的偏差Q第级（低温段）空气预热器的校核计算出口烟气温度”按原始数据”=py150出口烟气焓IkJ/kg查I-表进口空气温度tk给定（即冷空气温度tlk）30理论冷空气量的焓Ik0kJ/kg查I-表出口空气温度tk”参考第二级入口温度先假定，再校核第一级出口处理论空气量的焓Ik0”kJ/kg

24、查I-表出口过量空气系数l”l”=2”+ky2第一级空气预热器的吸热量QdkykJ/kg第一级平均空气温度tpj在平均温度下理论漏风量的焓Ilf0kJ/kg查I-表第一级入口处烟气焓IkJ/kg由热平衡方程式Qdky=（I- I+ky1 Ilf0）来求入口烟气温度查I-表烟气的平均温度pj烟气平均速度Wym/s烟气对管壁的放热系数1w/m2查标准图空气的平均速度Wkm/s空气侧的放热系数2w/m2查标准图受热面的利用系数传热系数Kw/m2第一级空气预热器入口温差t出口温差t”比值tmax/tmin逆流时的温压tml最大温降max最小温降min参数P参数R系数受热面的温压t按传热方程第一级空气预

25、热器吸热量QcrkJ/kg计算吸热量的偏差Q第一级（低温级）省煤器的校核计算第一级省煤器的入口烟温由第二极空气预热器计算知入口烟气焓I kJ/kg查I-表出口烟温”由第一极空气预热器计算知出口烟气焓I”kJ/kg查I-表烟气放热量QdkJ/kg第一级省煤器入口水焓ism1kJ/kgism1=igs+D ijw/Dsm入口水温tsm按P=4.8MP查水蒸汽表出口水焓ism1”kJ/kg出口水温tsm1”按P=4.6MP查水蒸汽表校核一下与tsm2是否一致，相差多少水的平均温度tpj管内平均水速Wsm/s入口介质温差t出口介质温差t”比值tmax/tmin受热面温压t平均烟温pj平均烟速Wym/s

26、对流放热系数dw/m2查标准图辐射层有效厚度sm三原子气体的总吸收能力PrsmMP三原子气体的辐射减弱系数Kg1/mMPa灰粒子的辐射减弱系数Kh1/mMPa烟气的辐射减弱系数K1/mMPa烟气的吸收能力KPS烟气黑度a污染管壁温度tab辐射放热系数fw/m2查标准图第一级省煤器前烟气空间的温度TqsKTqs=ky2 ”+273系数A沿烟气流动方向烟气室的深度Lgqm按结构尺寸0.65管束容积深度Lgm按结构尺寸1.232考虑烟气空间辐射的辐射放热系数fw/m2实际上对于低温级省热器不必致虑利用系数烟气对管壁的放热系数1w/m2污染系数的修正量m2/w污染系数m2/w传热系数Kw/m2按传热方

27、程的第一级省煤器吸热量QcvkJ/kg计算吸热量偏差Q锅炉热平衡误差的计算如果计算结果中求出的排烟温度与计算开始时所采用的排烟温度之差未超过10，同时从第一、二级省煤器和空气过热器的计算中求出的水温和空气温度的中间值之差未超过10的话，即可认为锅炉机组的换热计算已告结束，可按下述规定进行锅炉热平衡误差的计算。热平衡误差的计算热空气的计算温度trk取自空气预热器计算在计算温度下热空气的焓Irk0kJ/kg空气带入炉内的热量QkkJ/kg(l”-zf)Irk0+ Ilk0(l+zf) 炉内有效放热量QlkJ/kgQdy(100- q3- q4- q6)/(100- q4)+ Qk炉膛的辐射吸热量QfkJ/kg (Ql-Il”)热平衡的计算热量偏差QkJ/kgQrg-(Qf+ Qdnz+ Qdgr+Q)(1-q4/100)相对误差Q/ Qr