锅炉课程设计-65th中压煤粉锅炉设计cwme.docx

南京工业大学锅炉课程设计目 录前言第一节锅炉课程程设计任任务书3第二节煤的元素素分析数数据校核核和煤种种判别3第三节锅炉整体体布置的的确定4第四节燃料产物物和锅炉炉热平衡衡计算5第五节炉膛设计计和热力力计算8第六节凝扎管热热力计算算166第七节高温对流流过热器器设计及及热力计计算188第八节低温对流流过热器器设计及及热力计计算233第九节上级省煤煤器设计计及热力力计算277第十节上级空气气预热器器设计及及热力计计算311第十一节节下级省煤煤器设计计及热力力计算333第十二节节下级空气气预热器器设计及及热力计计算377第十三节节热力计算算数据的的修正和和计算结结果汇总总399第十四节节锅炉设计计说明书书 442 参考文文献 446前 言锅炉原原理是是一门涉涉及基础础理论面面较广，而而专业实实践性较较强的课课程。该该课程的的教学必必须有相相应的实实践教学学环节相相配合，而而课程设设计就是是让学生生全面运运用所学学的锅炉炉原理知知识设计计一台锅锅炉，因因此，它它是锅锅炉原理理课程程理论联联系实际际的重要要教学环环节。它它对加强强学生的的能力培培养起着着重要的的作用。本设计说说明书详详细的记记录了锅锅炉本体体各受热热面的结结构特征征和工作作过程，内内容包括括锅炉受受热面，锅锅炉炉膛膛的辐射射传热及及计算。对对流受热热面的传传热及计计算，锅锅炉受热热面的布布置原理理和热力力计算，受受热面外外部工作作过程，锅锅炉蒸汽汽参数的的变化特特性与调调节空气气动力计计算等。由于知识识掌握程程度有限限以及三三周的设设计时间间对于我我们难免免有些仓仓促，此此次设计计一定存存在一些些错误和和遗漏。 65t/h中压压煤粉锅锅炉设计计第1章 设计计任务书书1.1设设计题目目 665t/h中压压煤粉锅锅炉1.2原原始资料料(1)、锅锅炉额定定蒸发量量； D1 =655t/hh(2)、过过热蒸汽汽压力： P1=3.9MPP(3)、过过热蒸汽汽温度； t1 =4550(4)、给水温温度； ttgs =1770(5)、给给水压力力； ppgs =4.9Mppa(6)、排污率率； Pppw=22%(7)、周围环环境温度度； tlk =300(8)排排烟温度度假定值值：1445，热空空气温度度假定值值：trk =3220(9)、燃料特特性燃料名名称：西西山贫煤煤 煤的收收到基成成分（%）： =677.6；=1.88；=1.3；=2.7；=0.9；=6.0；=199.7煤的干干燥无灰灰基挥发发份；=15%煤的低低位发热热量； =247720kkJ/kkg灰熔点点： DT=111900、ST=113400、FT=14450(10)制粉系系统 中中间储仓仓式，乏乏气送粉粉，筒式式钢球磨磨煤机(11)汽包工工作压力力4.33Mpaa（表压压） 第2章 煤的元元素分析析数据校校核和煤煤种判别别2.1煤煤的元素素各成分分之和为为1000%的校校核+ + + + + + =667.66+1.88+1.33+2.77+0.99+6.00+19.7=1100%2.2元元素分析析数据校校核（1）干干燥无灰灰基元素素成分的的计算干燥无灰灰基元素素成分与与收到基基元素成成分之间间的转换换因子为为=1000/（1100）=1100/（1000-66-199.7）=1.3346则干燥无无灰基元元素成分分应为=××=900.9883 Hr=×=3.6344=××=2.4233 =× =1.2111=××=1.7500 （2）干干燥基灰灰分的计计算=1000 /（1000-）r=21%（3）干干燥无灰灰基低位位发热量量的计算算=(+255×)=（2447200+255*6）1100/（1000-66-199.7）=334472.41（kJ/kg）2.3煤煤种判别别；（1）煤煤种判别别由燃料特特性得知知=155.0%<200%，而而且=2447200J/kkg>1188440 kkJ/kkg，所所以属于于类烟煤煤。（2）折折算成分分的计算算= (%)=3.34%Mar,zs= (%)=11.022%Sar,zs= (%)=00.222%因为<44%,所以此煤煤不属于于高灰的的煤。第3章 锅炉炉整体布布置的确确定3.1 炉整体体的外型型选型布置置选择形形布置的的理由如如下：(1)锅锅炉排烟烟口在下下方送、引引风机及及除尘器器等设备备均可布布置在地地面，锅锅炉结构构和厂房房较低，烟烟囱也建建在地面面上；(2)对对流竖井井中，烟烟气下行行流动便便于清灰灰，具有有自身除除尘的能能力；(3)各各受热面面易于布布置成逆逆流的方方式，以以加强对对流换热热；(4)机机炉之间间的连接接管道不不长。3.2受受热面的的布置在炉膛内内壁面，全全部布置置水冷壁壁受热面面，其他他受热面面的布置置主要受受蒸汽参参数、锅锅炉容量量和燃料料性质的的影响。本锅炉为为中压参参数，汽汽化吸热热较少，加加热吸热热和过热热吸热较较多。为为使炉膛膛出口烟烟温降到到要求的的值，保保护水平平烟道的的对流受受热面，在在水平烟烟道内布布置高、低低温对流流过热器器。前后后隔墙省省煤器采采用膜式式水冷壁壁结构。设设置省煤煤器时，根根据锅炉炉的参数数，省煤煤器出口口工质状状态选用用非沸腾腾式的。热风温度度=350，理应应采用二二级布置置空气预预热器。在省煤器器的烟道道转弯处处，设置置落灰斗斗，由于于转弯处处离心力力的作用用，颗粒粒较大的的灰粒顺顺落灰斗斗下降，有有利于防防止回转转式空气气预热器器的堵灰灰，减轻轻除尘设设备的负负担。3.3汽汽水系统统按中压锅锅炉热力力系统的的设计要要求，该该锅炉的的汽水系系统的流流程设计计如下：（1） 过热蒸汽汽系统的的流程汽包顶棚式式过热器器低温温对流过过热器一级级喷水减减温高温对对流过热热器汽轮机机。（2）水水系统的的流程给水泵低温温级省煤煤器高温级级省煤器器汽包包下降降管下联箱箱水冷冷壁上联箱箱汽包包。第4章 燃烧烧产物和和锅炉热热平衡计计算4.1燃燃烧产物物计算燃烧产物物计算公公式略，只只给出如如下计算算结果。(1) 理论烟气气量及理理论烟气气容积理论氧气气量=1.40888Nmm3/kgg理论空气气量=6.70885Nmm3/kgg理论烟气气容积VV0Y=7.05995Nmm3/kgg理论氮气气容积VV0N2=55.30069NNm3/kgg；三原子气气体ROO2的容积积VRO22= 11.27705NNm3/kgg；理论水蒸蒸气容积积V0H2OO= 00.48821NNm3/kgg； (2)空气平平衡表及及烟气特特性表根据该锅锅炉的燃燃料属优优质燃料料，可选选取炉膛膛出口过过量空气气系数=1.2，选选取各受受热面烟烟道的漏漏风系数数，然后后列出空空气平衡衡表，如如表41。根根据上述述计算出出的数据据，又选选取炉渣渣份额后后计算得得飞灰份份额=0.9，计计算表442列出出各项，此此表为烟烟气特性性表。炉膛，凝凝渣管高温对流流过热器器低温对流流过热器器二级省煤煤器二级空气气预热器器一级省煤煤器一级空气气预热器器进口1.2001.2331.2661.2881，3111.333漏风0.0550.0330.0330.0220.0330.0220.033出口1.2001.2331.2661.2881.3111.3331.366表411 空气平平衡表(3)烟烟气焓温温表计算表442列出出的各项项，此表表为烟气气焓温表表。温度理论空气气hk00理论烟气气hy00炉膛出口口高过出口口低过出口口二级省煤煤器二级空气气预热器器一级省煤煤器一级空气气预热器器1008869791156611822120991227712533127111297720017844198222339923922244662481125355257112624430027044301443554436366371773771138522390663987740036366407994807749166502555097752077527995388850045899512446041161799631776408865466663886776660055688629007404475711773887849980166812888295570065611744228755589511914889279994766960779804480075744861551013301035571058841073361096631111141134429008600098077115227117885120443122115124773126445129003100009627711011812944313233213522113711414000214199514488411000107000122445143885147006150227152441155662157776160997120001176601348861583381619901654431677781713311736661771191300012844014744617311417699918088418344118722618988319366814000139227160110187996192114196331199110203228206006210224150001502201728852028892074402119902149912194412224422269921600016122118577421799822288222766623088823577223899424377817000172221198667233111238228243444246889252005255550260666180001832282116682483342538832593332630002685502721162776661900019444822477126366026944427522727911628500028888929477220000205668237882278996285113291330295441301558305770311887表4-22 烟烟气焓温温表项目名称称符号单位炉膛高过低过二级省煤煤器二级预热热器一级省煤煤器一级预热热器烟道进口口过量空空气系数数1.21.21.2331.2661.2881.3111.333烟道出口口过量空空气系数数1.21.2331.2661.2881.3111.3331.366烟道平均均过量空空气系数数pj1.21.21151.24451.2771.29951.3221.3445过剩空气气量VNm3/kg1.34417 1.44423 1.64436 1.81113 1.97790 2.14467 2.31144 水蒸气容容积VH2OONm3/kg0.50037 错0.50053 0.50086 0.51113 0.51140 0.51167 0.51194 烟气容积积VyNm3/kg8.42228 8.52250 8.72295 8.90000 9.07704 9.24408 9.41112 RO2气气体占烟烟气的份份额rRO220.15508 0.14490 0.14455 0.14428 0.14401 0.13375 0.13350 水蒸气占占烟气的的份额rH2OO0.05598 0.05593 0.05583 0.05574 0.05567 0.05559 0.05552 三原子气气体和水水蒸气占占烟气的的Rn0.21106 0.20083 0.20038 0.20002 0.19967 0.19934 0.19902 烟气质量量GyKg/kkg11.331666 11.444800 11.771088 11.992999 12.114899 12.336799 12.558699 飞灰无因因次浓度度hKg/kkg0.01157 0.01155 0.01151 0.01149 0.01146 0.01143 0.01141 表4-33 烟烟气特性性表4.2热热平衡及及燃料消消耗量计计算锅炉热平平衡及燃燃料消耗耗量计算算，如表表44所示示。表444锅炉热热平衡及及燃料消消耗量计计算序号名 称称符号单位计算公式式或数据据来源数 值值1燃料带入入热量QrkJ/kkg2472202排烟温度度py0C假定1253排烟焓HpyKJ/kkg查焓温表表4212299.7554冷空气温温度tlkoC给定305理论冷空空气焓HlkkJ/kkg查焓温表表42265.86机械不完完全燃烧烧热损失失Q4%取用27化学不完完全燃烧烧热损失失Q3%取用08排烟热损损失Q2%3.4449散热损失失Q5%查图1150.810灰渣物理理热损失失Q6%Ay<QQydw/4419 所以忽忽略011保热系数数%1-q55/100099.2212锅炉总热热损失q%q2+qq3+q4+q5+q66.244 13锅炉热效效率gl%100-q93.77614过热蒸汽汽焓HgrrKJ/kkg查蒸汽特特性表33322.4 15给水焓hgsKJ/kkg查水特性性表721.516饱和水焓焓HqbKJ/kkg查表11099.517过热蒸汽汽流量DgrKg/hh已知65000018锅炉总吸吸热量QglKJ/ssD(hgr-hhgs)+0.002D(hbbh-hhgss)47299119实际燃料料消耗量量BKg/ssQgl/(gglQr)2.0440420计算燃料料消耗量量BjKg/ssB(1-q4/1000)1.99996第5章 炉膛膛设计和和热力计计算5.1炉炉膛结构构设计炉膛结构构设计列列表51 表511炉膛结结构设计计序号名 称符号单位计算公式式或数据据来源数值（一）炉炉膛尺寸寸确定1炉膛容积积热强度度qVW/m33按表111选选取120××10332炉膛容积积V1m3BQyddw/33.6qqv420.33炉膛截面面热强度度qFW/m22按表1-112选取取1.8××10664炉膛截面面积Alm2BQyddw/33.6qqF28.0025炉膛截面面宽深比比a/b按a/bb=11.22选取1.16炉膛宽度度am选取a值值使a/b=111.25.6 7炉膛深度度bmA1/aa5.08冷灰斗倾倾角按550º选取50º9冷灰斗出出口尺寸寸m按0.661.4选取取1.210冷灰斗容容积Vdhm3按结构尺尺寸计算算22.22711折焰角长长度lzm按=1/3b选取1.67712折焰角上上倾角按上=20ºº-445º选取4513折焰角下下倾角按下=20ºº-330º选取30º14炉膛出口口烟气流流速wym/s选取615炉膛出口口烟气温温度lºC按表1-200选取1100016炉膛出口口通流面面积Achm2BjVyy/(336000wy+)*(l+2773)/273314.11217炉膛出口口高度hchmAch/a2.52218水平烟道道烟气流流速wsym/s选取1019水平烟道道高度hsym按BjVVy/36600wwya+2273/2733选取4.520炉顶容积积Vldm3按图1-5中AA1和A2计算51.77721炉膛主体体高度hltm(Vl-Vldd-Vhdd)/AAl12.336（二）水水冷壁1前后墙水水冷壁回回路个数数z1个a/2.5(按每个个回路加加热宽度度2.55选取22左右侧墙墙水冷壁壁回路个个数z2个b/2.5(按每个个回路加加热宽度度2.55 23管径及壁壁厚d*mm按2-13选选取60×664管子节距距Smm按s/dd=1.311.355选取80.555前后墙管管子根数数n1根按a/ss+1=1077.255选取716左右侧墙墙管子数数n2根按b/ss+1=97.6255选取635.2燃燃烧器的的设计燃烧器结结构尺寸寸计算列列于表552本锅炉燃燃烧器是是根据煤煤的大小，按按照表22-144选用的的四角布布置直流流燃烧器器，应为为是贫煤煤，所以以配风方方式选用用分级配配风，并并采用双双切圆（大大小切圆圆直径选选取8000和2000）燃烧烧方式。这这样有利利于加强强炉内气气流流动动，使燃燃料在炉炉内的停停留时间间增长，为为了加强强燃烧器器对煤种种的适应应性及负负荷的变变化，燃燃烧器的的喷口截截面采用用可调的的，以调调节气流流量和火火炬长度度，此外外，喷口口还可摆摆动一角角度，单单个喷口口的摆动动为，这样样可改变变火焰中中心的高高度。燃燃烧器风风口布置置如图所所示，其其中一次次风喷口口层数选选取为33层 折焰角示示意图 燃烧器器风口布布置表522燃烧器器结构尺尺寸计算算序号名 称称符号单位计算公式式或数据据来源数值1一次风速速w1m / s按表2-16选选取252二次风速速w2m / s按表2-16选选取503三次风速速W3m / s按表2-16选选取504一次风率率r1%按表2-15选选取255三次风率率r3%由制粉系系统的设设计计算算确定的的磨煤废废气份额额106二次风率率r2%按表2-15选选取757一次风温温t1由制粉系系统的设设计计算算确定2008二次风温温t2trk -1003409三次风温温T3由制粉系系统的设设计计算算确定7010燃烧器数数量Z个四角布置置411一次风口口面积A1m20.0223212二次风口口面积A2m20.0332213三次风口口面积A3m20.0110114燃烧器假假想切圆圆直径d jMm按表2-17选选取60015燃烧器矩矩形对角角线长度度l jMm75116特性比值值hr / brr初步选定定1217特性比值值hr/ br由式（22-7）确确定40.2218燃烧器喷喷口宽度度b rMm结构设计计时定为为br= 211521519一次风喷喷口高度度h1MmA1 / b108二次风喷喷口高度度h2MmA2 / brr150三次风喷喷口高度度h3MmA3 / brr4820燃烧器高高度h rMm 按A11、A22 、AA3 的的要求，画画出燃烧烧器喷口口结构尺尺寸图（55-3），得得 hrr;核算算hr / bbr = 133.466,接近近原选定定值，不不必重算算2893321最下一排排燃烧器器的下边边距冷灰灰斗上沿沿的距离离lM按 l = (455)brr选取 1.022条件火炬炬长度l hyyMl hyy的计算算结果符符合表22-199的规定定，而且且上排燃燃烧器中中心线到到前屏下下边缘高高度大于于8米，所所以炉膛膛高度设设计合理理16.99>1445.3炉炉膛结构构尺寸计计算 根据炉炉膛的结结构尺寸寸，计算算炉膛结结构尺寸寸数据，列列于表553中。序号名 称符号单位计算公式式或数据据来源数值1侧墙面积积A1m2hch *(bb-lz)6.933A2m2(2b-lz) *lz *ttan/24.155A3m2B* hhlt61.88A4m2(b-)7.022Acm2A1 + A22 + A3 + AA479.992前墙面积积Aqm2据图108.93后墙面积积Ahm2据图105.94炉膛出口口烟窗面面积Achm2据图17.1195炉顶包覆覆面积Aldm2据图15.446燃烧器面面积Arm2据图19.227前后墙侧侧水冷壁壁角系数数x按膜式水水冷壁选选取1.08炉顶角系系数x ldd查附录三三图I（aa ）44，s / dd = 45 / 338=11.1884, e =00.9229炉膛出口口烟窗处处角系数数xch选取1.010整个炉膛膛的平均均角系数数x(2Accx + Aqqx + Ahhx + Acch xxch + AAld xxld) / (2Acc + Aq Ah + Achh +AAld )0.999711炉膛自由由容积的的水冷壁壁面积Azym2Aq+AAh+2(Ac-0.5Arr)+AAch+ Aldd160.812炉膛容积积Vlm3Aca420.313炉膛的自自由容积积Vzym3Vl - Vpp420.314自由容积积辐射层层有效厚厚度Szym3.6VVzy / Azzy9.41115炉膛的辐辐射层有有效厚度度Sm1.88816燃烧器中中心线的的高度hrm据图1-3317炉膛高度度Hlm据图1-312.33618燃烧器相相对高度度hr /Hlhr / Hll0.244319火焰中心心相对高高度xlhr / Hll + x ,x按附附录二表表查得等等于0.2443表533炉膛结结构尺寸寸 5.4炉炉膛热力力计算炉膛的热热力计算算结果列列于表555中。表555炉膛热热力计算算序号名 称称符 号单位计算公式式或数据据来源数 值1热空气温温度tlk给定3502理论热空空气焓HorkkKJ/kkg查焓温表表1-44317003炉膛漏风风系数al由空气平平衡表11-1知知0.0554制粉系统统漏风系系数azff选用0.0665冷空气温温度Tlk给定306理论冷空空气焓HlkookJ/kkg查焓温表表1-44265.87空预器出出口过量量空气系系数kyal" - (al + azf )1.0998空气带入入炉內热热量QkkJ/kkgky"HHrk + (al+azf )Hlkk34844.54491kg燃燃料带入入炉內热热量QlkJ/kkgQr +Qk282004.55410理论燃烧烧温度a根据Q查查焓温表表1-442020011炉膛出口口烟温l假定1100012炉膛出口口烟焓HlkJ/kkg查焓温表表1-4414388513烟气的平平均热容容量VcpjjkJ/(kg )(Ql -Hll") / (a -l")15.00214水蒸汽容容积份额额rH2OO查烟气特特性表11-30.0559815三原子气气体容积积份额rn查烟气特特性表11-30.1550816三原子气气体分压压力pnMpaprn(p为炉炉膛压力力，0.0988MPaa)0.022117pn与SS的乘积积PnSm.MppaPnS0.399518三原子气气体辐射射减弱系系数Ky1/(mm.MPPa)10()(11-0.37)1.96619灰粒子辐辐射减弱弱系数Kh1/(mm.MPPa559000/8020焦炭粒子子辐射减减弱系数数Kj1/(mm.MPPa)取用1021无因次量量x1选取0.522无因次量量x2选取0.123半发光火火焰辐射射减弱系系数K1/(mm.MPPa)Kyrnn+Kh+kjxx1x23.79924乘积KpSkPskps2.28825炉膛火焰焰有效黒黒度ahy1 - e-kkpS0.89926炉顶包覆覆管沾污污系数ld查附录二二表0.45527炉膛出口口屏的沾沾污系数数ch(查查附录三三图，=0.98)0.444128前后墙水水冷壁的的热有效效沾污系系数x0.45529炉顶包覆覆管热有有效系数数ldld xldd0.44430炉膛出口口处的屏屏的热有有效系数数ch chhxchh0.444131平均热有有效系数数pj0.45532炉膛黑度度al0.944733与炉内最最高温度度有关的的系数MBCxxlB、C 查附录录B=00.566,C=0.550.44434炉膛出口口烟温l"1052235炉膛出口口烟焓Hl"kJ/kkg查焓温表表1-3313666436炉膛吸热热量QflkJ/kkg(Qll - Hl")14422437炉膛容积积热强度度qvW/m33BQyddw /(3.6Vll)119.8×10338炉膛截面面热强度度qfW/m22BQyddw/(3.66Al)1.8××10639炉内平均均辐射热热强度qpjllW/m22BjQffl / (36600AAlp)99.88×10340一级减温温水量Djw11kg/hh先假定后后校核2.6××10341饱和蒸汽汽焓hbqkJ/kkg查蒸汽特特性表pp=155.3MMPa,t=334542包覆出口口蒸汽温温度tbf""查蒸汽特特性表pp=144.7MMPa35243炉膛出口口烟温校校和l""l"aal48<1100dh 灰粒的的平均直直径，取取dh=133m；x1、xx2考虑火火焰中焦焦碳粒子子浓度影影响的无无因次量量。第六节 凝渣渣管换热热计算6.1 凝渣管管结构特特性计算算表611 凝渣管管结构特特性计算算序号数值名称称符号单位计算公式式结果1管子规格格d×mm60×332横向管子子节距s1mm256纵向管子子节距s2mm2503横向相对对节距s1/d4.277纵向相对对节距s2/dd4.1774管子数目目：第一一排n118第二排n219第三排n3205每根管长长：第一一排L1m4.466第二排L2m4.299第三排L3m4.1226凝渣管受受热面积积Hm2(n1 L1+ n2L2+ n3 L3) dd46.0027水冷壁附附加受热热面积HFJm25.8888计算受热热面积HJm2H+ HHFJ51.999烟气辐射射层有效效厚度Sm0.9dd(4/-1)1.17710烟气流通通截面Fym2L(a-nd)15.7776.2 凝渣管管传热计计算表622