锅炉课程设计报告--------400t--------h再热煤粉锅炉--------大学毕业设计论文.doc

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1、河北工程大学锅炉课程设计报告题 目: 400t/h 再热煤粉锅炉 院 系：水电学院热能与动力工程系 班 级: 2011级 1班 学 号： 110280118 学生姓名： 高伟 同组人员： 指导教师： ：400t/h再热煤粉锅炉 年 月 日- 年 月 日目 录一、课程设计的目的与要求.1.1 目的.21.2 要求.2二、 设计正文2.1 设计任务书.32.2 煤的元素分析数据校核和煤种判定.32.3 燃烧产物和锅炉热平衡计算.52.4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算.92.5 炉膛热力计算(带前屏过热器).102.6 后屏过热器热力计算.132.7 对流过热器热力计算.152.8 高温再热器热力计算

2、.182.9 第一、二、三转向室及低温再热器引出管的热力计算.202.10 低温再热器热力计算.262.11 旁路省煤器热力计算.292.12 减温水量校核.312.13 主省煤器热力计算.322.14 空气预热器热力计算.342.15 热力计算数据的修正和计算结果汇总.36三、参考文献.38一、课程设计的目的与要求1.1目的锅炉课程设计是锅炉原理课程的重要教学环节。通过课程设计可以达到如下目的：1) 使学生对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高；2) 掌握锅炉机组的热力计算方法，并学会使用热力计算标准和具有综合考虑机组设计与布置的初步能力；3) 培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力，

3、提高学生运算、制图等基本技能；4) 培养学生对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。1.2要求1) 熟悉所设计锅炉的结构和特点，包括主要工况参数、烟气流程、蒸汽流程等；2) 掌握锅炉热力计算方法，如烟气焓的计算、炉膛热力计算、对流受热面热力计算等；3) 各个计算环节要达到相应误差要求，如排烟温度校核、对流受热面传热量校核等；4) 计算过程合理、结果可信；5） 提交的报告格式规范，有条理。二、设计正文2.1 设计任务书2.1.1设计题目400t/h 再热煤粉锅炉2.1.2给定工况负荷（%）煤种名称周围温度（）100淮北洗中煤202.1.3计算负荷下的工况参数1) 过热蒸汽流量 D1= 420 t/

4、h；2) 再热蒸汽流量 D2= 350 t/h；3) 过热蒸汽出口压力和温度 = 13.7 MPa(表压)， t1 = 540 ；4) 再热蒸汽压力和温度 进口：=2.5MPa(表压)，= 330 ；出口：= 2.3 MPa(表压)，= 540 ；5) 给水温度 = 235 ；6) 给水压力 = 15.6 MPa(表压)；7) 汽包工作压力 = 15.2 MPa(表压)；2.1.4燃料特性1）收到基成分（%）：Car = 62.45 % 、Har= 3.09 %、Oar= 3.20 %、Nar= 0.65 %、Sar= 0.35 %、Aar= 22.3 %、 Mar= 7.96 %2）干燥无灰

5、基挥发分Vdaf= 14.42 %；3）低位发热量：= 23600 kJ/kg；4）灰熔点：DT、FT、ST 1500 ；2.1.5 制粉系统中间贮仓式，闭式热风送粉，筒式钢球磨煤机（提示数据:排烟温度假定值py=135;热空气温度假定值trk=320）2.2 煤的元素分析数据校核和煤种判别2.2.1 煤的元素各成分之和为100%的校核+= 62.45+3.09+3.20+0.65+0.35+22.3+7.96 =100%2.2.2元素分析数据校核(一)可燃基元素成分的计算可燃基元素成分与应用基元素成分之间的换算因子为Kr=则可燃基元素成分应为(%) 89.55 4.43 4.59 0.93

6、0.50(二)干燥基灰分的计算 24.23%(三)可燃基低位发热量(试验值)的计算 34125.32kJ/kg(四)可燃基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算 34474.54 kJ/kg 349.22 kJ/kg因为 349.22kj/kg800kj/kg 所以元素成分是正确的2.2.3煤种判别(一)煤种判别由燃料特性得知Vr=14.22 % 但是= 23600 KJ/Kg 所以属于: 贫煤(二)折算成分的计算 22.3*4182/23600=3.95% 7.96 *4182/23600=1.41 % 0.35*4182/23600=0.06%因此Aar,zs= 3.95 % ，属于 低

7、灰分燃料2.3 燃烧产物和锅炉热平衡计算2.3.1理论空气量及理论烟气容积1) 理论空气量： V0= 6.27076.27Nm3/kg2) 理论氮气量： = 4.959 Nm3/kg3) 三原子气体RO2的容积：= 1.1677 Nm3/kg4) 理论水蒸气容积： = 0.5426 Nm3/kg5) 理论烟气容积： = 6.6693 Nm3/kg2.3.2空气平衡表及烟气特性表根据该锅炉的燃料属劣质烟煤，可按表2-7选取炉膛7出口过量空气系数l= 1.2 又按表2-9选取各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，如表3-1。表3-1 空气平衡表受热面名称过量空气系数炉膛、后屏过热器（）对流过

8、热器（）高温再热器（）低温再热器，旁路省煤器（）主省煤器（）空气预热器（）进口82页1.201.231.261.291.31漏风al=0.05ahp=00.030.030.030.020.2出口1.201.231.261.291.311.51根据上述计算出的数据，又按表2-10选取份炉渣份额后计算得飞灰份额fh= 0.9 ，计算表3-2列出的各项，此表为烟气特性表。- 5 -表 3-2 烟 气 特 性 表项 目 名 称符 号单 位l,hpdlgrgzrdzr,psmsmky烟道进口过热量空气系数1.21.21.231.261.291.31烟道出口过热量空气系数1.21.231.261.291.

9、311.51烟道平均过热量空气系数1.21.2151.2451.2751.31.41过剩空气量（a-1）V0DVNm3/kg1.2541.34811.53621.72431.8812.5707水蒸气容积(理论水量0.5426+0.0161*DV)Nm3/kg0.74450.75960.78990.82020.84540.9565烟气总容积6.6693+DV+0.0161DV=6.6693+1.061DVNm3/kg7.99988.00968.22928.49888.66509.3968RO2气体占烟气容积总份额1.1678/0.14600.14580.14190.13740.13480.124

10、3水蒸汽占烟气容积总份额/0.09310.09480.0960.09650.09760.1018三原子气体和水蒸汽占烟气容积总份额0.23910.24060.23790.23390.23240.2261烟气质量my=0.9777+1.306*6.27*a 78页kg/kg10.80410.926911.172511.418211.622912.5237飞灰无因次浓度Aar*0.9/100/my=0.2007/mykg/kg0.01860.01840.0180.01760.01730.0162.3.3烟气焓温表计算表3-3列出的各项，此表为烟气焓温表。表3-3 烟 气 焓 温 度 表顺序烟气(或

11、空气)温度(oc)理论烟气的焓(kJ/kg)理论空气的焓(kJ/kg)飞灰的焓Hfh(kJ/kg)烟气的焓Hy(kJ/kg)炉膛，后屏过热器=对流过热器=高温再热器=低温再热器，旁路省煤器=主省煤器=空预器热段=空预器冷段=DHyDHyDHyDHyDHyDHyDHy1100922.80827.641262.141344.91293.211377.2322001871.551667.822371.92555.352722.131233.721328.211414.1233002847.572526.813542.443605.613883.564136.251244.191265.9844003

12、852.103398.344684.684786.634887.151250.211276.921299.1855004884.174288.685806.245934.96063.566170.781256.021283.491310.951333.8466005943.385204.16984.27062.267218.397374.517504.611271.361285.281313.121340.9677007029.156132.068255.568347.548531.58715.471298.21312.401340.8188008138.007078.839553.76965

13、9.549872.311318.421332.8199009264.558038.1410872.1810992.81336.4610100010409.158997.4512208.641362.1211110011570.6310000.6513570.761372.8212120012745.3210991.3114943.5813130013935.4412000.7814140015132.0913016.5215150016339.6814038.5316160017556.6815006.81117170018783.7816095.0918180020013.0017129.6

14、419190021249.6018176.7324884.951449.8520200022490.0419223.8226334.81462.2821210023741.6420277.1827797.0822220024989.5521330.54注：因为 3.5607 6 ，所以计算烟气焓Hy是不考虑飞灰的焓Hfh。 2.4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算锅炉热平衡及燃料消耗量计算，如表3-4所示。表3-4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1燃料带入热量kJ/kg236002排烟温度假定1353排烟焓kJ/kg查焓温表：表31826.934冷空气温度给定205

15、理论冷空气焓kJ/kg查焓温表：表3168.046机械不完全燃烧热损失取用27化学不完全燃烧热损失取用08排烟热损失6.539散热损失查图2-150.410灰渣物理热损失忽略011保热系数1-q599.612锅炉总热损失8.9313锅炉热效率91.0714过热蒸汽焓kJ/kg查蒸汽特性表，p= 13.7 MPa, t= 540 343415给水焓kJ/kg查水特性表， p= 15.6 MPa, t= 235 1016.416过热蒸汽流量kg/h已知420*100017再热蒸汽出口焓kJ/kg查蒸汽特性表，p= 2.3 MPa, t= 540 3551.418再热 蒸汽进口焓kJ/kg查水特性表

16、， p= 2.5 MPa, t= 330 3078.319再热蒸汽流量kg/h已知350*100020再热蒸汽焓增量kJ/kg473.121锅炉有效利用热kJ/h1.1809*10922实际燃料消耗量Bkg/h52948.2823计算燃料消耗量Bjkg/h51889.312.5 炉膛热力计算（带前屏过热器）炉膛热力计算（带前屏过热器） 结果列于表3-9中表3-9 炉膛热力计算（带前屏过热器）序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1热空气温度trk给定3202理论热空气焓Hrk0kJ/kg查焓温表：表32701.123炉膛漏风系数l由空气平衡表知0.054制粉系统漏风系数zf选用0.065冷空气

17、温度tlk给定206理论冷空气焓Hlk0kJ/kg查焓温表168.047空预器出口过量空气系数kyl-(l+zf)1.098空气带入炉内热量QkkJ/kgkyHrko+(l+zf)Hlk02962.7191kg燃料带入炉内的热 量QlkJ/kgQr*(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qk26562.7110理论燃烧温度a根据Ql查焓温表：表32015.5911炉膛出口烟温l假定112012炉膛出口烟焓HlkJ/kg查焓温表：表311805.5713烟气的平均热容量VcpjkJ/(kg)(Ql-Hl)/(a-l)16.4814水蒸汽容积份额rH2O查烟气特性表0.093115三原子

18、气体容积份额rn查烟气特性表0.146016三原子气体分压力pnMPaprn(p为炉膛压力,等于 0.098 MPa)0.014317pn与S的乘积pnSm.MPapnS(s=6.646)0.095118三原子气体辐射减弱系数Ky1/(m.MPa)4.993919灰粒子辐射减弱系数Kh1/(m.MPa)13微米93.7520焦碳粒子辐射减弱系数Kj1/(m.MPa)取用1021无因次量x1按参考文献1选取0.522无因次量x2按参考文献1选取0.123半发光火焰辐射减弱系数K1/(m.MPa)2.9724乘积KpSKpS1.9425炉膛火焰有效黑度ahy0.8626乘积pnSzym.MPa（S

19、zy=6.47）0.09227自由容积内三原子气体辐射减弱系数Ky1/(m.MPa)（s为szy）4.8528乘积KpSzy(Kyrn+Khh+Kjx1x2).pSzy1.9129自由容积的火焰有效黑度azy1-e-KpSzy0.8530乘积pnSpqm.MPapnSpq（spq=1.45）0.02131屏间容积内三原子气体辐射减弱系数Ky1/(m.MPa)11.2932乘积KpSpq(Kyrn+Khh+Kjx1x2).pSpq0.5533屏间容积的火焰有效黑度apr1-e-KpSpq0.4234屏宽A与Szy比值A/SzyA/Szy(A= 2.424 m,见图3-6)0.3735屏宽A与屏节

20、距之比A/s11.79136屏的修正系数cp查附录三图V（b）0.9537屏区的修正系数cpq查附录三图V（b）0.8638系数a查附录三图V（a）0.9039屏的辐射系数p查附录三图V（c）0.1640屏区的辐射系数查附录三图V（d）0.0841屏的黑度0.5542屏区的黑度0.4843屏的暴光不均匀系数0.6544屏区水冷壁的暴光不均匀系数0.5645计及暴光不均匀的屏的面积m2(290.9,0.997,)188.546计及暴光不均匀的屏区面积m2(71.75)40.0647炉墙总面积m2(1113)134248前后侧墙水冷壁的沾污系数查附录二表0.4549屏的沾污系数p查附录二表0.35

21、50炉顶包覆管沾污系数ld查附录二表0.4551炉膛出品屏的沾污系数(查附录三图VI得= 0.98 )0.44152前后侧墙水冷 壁的热有效系数0.4553炉顶包覆管的热有效系数ld(0.970.4454屏的热有效系数p0.3555炉膛出品处的屏的热有效系数ch0.44156平均热有效系数pj0.4557炉膛黑度(0.86)0.93258与炉内最高温度位置有关的系数MB-Cxl, B,C 查附录二表V ,B=0.56 ,C=0.5 0.4459炉膛出品烟温1146.41炉膛出口烟焓HlkJ/kg查焓温表11203.661炉膛吸热量kJ/kg936662炉膛容积热强度W/m3/(3.6Vl)16

22、2.2*10363炉膛截面热强度W/m24.27*10664炉内平均辐射热强度W/m2131.1*10365炉顶辐射吸热分布系数ld查附录三图0.6566炉顶辐射热强度W/m285.2267炉顶辐射受热面积m234.1268炉顶吸热量W2908*103kJ/kg3.615069前屏辐射吸热分布系数查附录三图0.8470前屏辐射热强度W/m2110*10371前屏吸热量W (Ahp=Ach)24882000kJ/kg1281.572后屏辐射吸热分布系数hp查附录三图0.8273后屏辐射热强度10500074后屏吸热量W (Ahp=Ach)11991000kJ/kg61775附加过热器总吸热量kJ

23、/kg先假定后核算753.776一级减温水量Djw1kg/h先假定后核算600077二级减温水量Djw2kg/h先假定后核算500078附加过热器焓增量kJ/kg128.879饱和蒸汽焓kJ/kg查蒸汽特性表2597.380包覆出口蒸汽焓kJ/kg272681包覆出口蒸汽温度查蒸汽特性表35282前屏焓增量kJ/kg21983前屏出口蒸汽焓kJ/kg295384前屏出口 蒸汽温度查蒸汽特性表，p= MPa39085炉膛出口烟温校核|(假定值)-（计算值）|0.51002.6 后屏过热器热力计算后屏过热器热力计算的结果列于表3-11中表3-11 后屏过热器热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来

24、源数值1烟气进屏温度=2烟气进屏焓kJ/kg=3烟气出屏温度假定4烟气出屏焓kJ/kg查焓温表3-35烟气平均温度0.5（+）6屏区附加受热面对流吸热 量kJ/kg先估后校= 58 ，= 1127屏的对流吸热 量kJ/kg（-）-8屏入口吸收的炉膛辐射热量kJ/kg=9三原子气体辐射 减弱系数1/(m.MPa)10乘积1/(m.MPa)11灰粒的辐射减弱系数1/(m.MPa)12飞灰浓度kg/kg查烟气特性表13乘积1/(m.MPa)14烟气注的辐射减弱系数K2/(m.MPa)+15乘积16屏区的烟气黑度17屏进口对出口的角系数=18修正系数按煤种选取，据参考文献19屏出口面积m2等于对流过热

25、器进口面积20炉膛及屏间辐射热量kJ/kg=21屏区吸收炉膛辐射 热量kJ/kg-22屏区炉顶附加受热面吸收的炉膛辐射热量kJ/kg23屏区水冷壁附加受热面吸收的炉膛辐射热量kJ/kg24屏所吸收的炉膛辐射热kJ/kg-25屏所吸收的总热量kJ/kg+26蒸汽进屏焓kJ/kg27蒸汽进屏温度查蒸汽特性表，p= 14.4 MPa28蒸汽出屏焓kJ/kg+29蒸汽出屏温度查蒸汽特性表，p= 14 MPa30屏内蒸汽平均温度0.5(+)31屏内蒸汽平均比容m3/kg查蒸汽特性表，p=14.2 MPa, t= 32屏内蒸汽平均流速wm/s(D-D)/(3600)33管壁对蒸汽的放热 系数W/(m2.)

26、查附录三图IX34屏间烟气平均流速wym/s35烟气侧对流放热系数W/(m2.)查附录三图XI36灰污系数m2./W查附录二表VII37管壁灰污层温度+38辐射放热系数W/(m2.)查附录三图XV得39利用系数查附录三图X IV40烟气对管壁的放热系数W/(m2.)41对流传热系数W/(m2.)42较大温差-43较小温差-44平均温差45屏对流传热量kJ/kg46误差47屏区两侧水冷壁水温查蒸汽表，p= MPa下的饱和温度48平均传热温差-49屏区两侧水冷壁对流吸热量kJ/kg50误差51屏区炉顶进口汽焓kJ/kg52屏区炉顶进口汽温查蒸汽特性表，p= MPa53屏区炉顶蒸汽焓增量kJ/kg5

27、4屏区炉顶出口汽焓kJ/kg55屏区炉顶出口汽温查蒸汽特性表，p= MPa56平均传热温差57屏区炉顶对流吸热量kJ/kg58误差2.7 对流过热器热力计算对流过热器的热力计算结果列于表3-14中。表3-14 对流过热器热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1烟气进气温度=2烟气进口焓kJ/=3蒸汽进口焓kJ/4蒸汽出口温度查蒸汽特性表，p=14.01MPa5蒸汽出口温度已知6蒸汽出口焓kJ/查蒸汽特性表，p=13.8MPa7过热器吸热量kJ/8炉顶附加收热面吸热量kJ/假定9水冷壁附加受热面吸热量kJ/假定10炉膛及后屏，对过热器辐射热量kJ/由后屏热力计算得11炉顶吸收辐射热量kJ

28、/12水冷壁吸收辐射热量kJ/13过热器吸收辐射热量kJ/-14过热器对流吸热量kJ/- 15烟气出口焓kJ/16烟气出口温度查焓温表17烟气平均温度（+）18蒸汽平均温度（+）19烟气流速20烟气侧对流放热系数查附录三图XI21蒸汽平均比容/查蒸汽特性表，p=14.01MPa22蒸汽平均流速23灰污系数查附录三图XIII24蒸汽侧放热系数查附录三图IX25管壁灰污层温度26乘积SmMPa27三原子气体的辐射减弱系数(mMPa)28乘积(mMPa)29灰粒的辐射减弱系数(mMPa）30乘积(mMPa)31气流辐射减弱系数K(mMPa)+32乘积K33烟气黑度34烟气侧辐射放热系数查附录三图XV

29、得35利用系数查附录三图X IV36烟气侧放热系数(+)37热有效系数查附录二表VIII38传热系数39较小温差40较大温差41平均温差42对流传热量kJ/43误差%(-)/*10044两侧水冷壁工质温度查蒸汽特性表，p=15.3MPa下的饱和温度45平均传热温差-46两侧水冷壁对流吸热量kJ/47误差%(-)/*10048炉顶过热器进口汽焓kJ/=49炉顶过热器进口气温=51炉顶过热器出口汽焓kJ/+52炉顶过热器出口气温查蒸汽特性表，p=15.3MPa53平均温差54炉顶过热器对流吸热量kJ/55误差%2.8 高温再热器热力计算高温再热器的热力计算结果列于表3-17中。表3-17 高温再热器热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源