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、并依据有关条件计算随每k
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