设计说明书《锅炉房实用设计手册》.docx

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1、封面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封面名目第 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 应能有效地燃烧所承受的燃料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

2、 各受热面烟道中的烟气特性93.4 烟气温焓表93.5 锅炉热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封面第1章 原始资料1.1 热负荷资料表 1-1 热负荷资料热负荷种类耗汽量t/h最大平均凝 结 水 回 收 率%生产热负荷17.012.240采暖热负荷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： Car=55.82%, Har=4.95 %, O =8.77%， Narar= 1.04%， S=ar0.51%， Aar= 16.71%， Mar=12.20 %，Vdaf= 46.04%， Qn

3、et.ar= 22.38kJ/kg1.3 水质资料总硬度 H0非碳酸盐硬度 HBT碳酸盐硬度 HT总碱度 A3.6mmol/L；1.6mmol/L；2.0mmol/L； 2.3mmol/L；PH 值8.4；溶解氧9mg/L；溶解固形物426mg/L；夏季最低水温20；冬季最低水温5；供水压力0.6 MPa；悬浮物及含油量极微，无视不计。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-13；冬季通风室外计算温度-10；采暖期室外平均温度-9.8；采暖室内计算温度采暖天数夏季通风室外计算温度年主导风向大气压力冬季夏季平均风速冬季夏季18-22；174 天；27； SW； 99.40KP

4、a；97.79KPa；4.2m/s；3.5m/s。1.5 工作班次三班制全年工作 306 天。其次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Q max = K0( KQ + K112Q + K23Q + K34Q )2-14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；Qmax =1.1 (112.8 + 0.9 5.6 + 0.817 + 0.5 3.2) = 36.344t / h1.6.2 平均热负荷t- t20 - (-9.8)采暖平均热负荷Q

5、pj= npj Q =12.8 = 11.56t / h2-21 t- t1nwt- t20 - (-13)20 - (-9.8)通风平均热负荷Q pj= npj Q= 5.6 = 5.06t / h2-32 t- t2nw20 - (-13)生产平均热负荷Q pj = 12.2t / h3生活平均热负荷Q pj = 0.48t / h4全年平均热负荷Q pj = 1.1 (11.56 + 5.06 +12.2 + 0.48) = 29.3t / h2-41.6.3 全年热负荷D = 8n SQ pj + (3 - S )Q f = 8174 311.56 + (3 - 3)Q f = 482

6、74.56t / 年 2-5111112D= 8nD = 8nSQ pj = 8174 3 5.06 = 21130.56t / 年2-622SQ pj = 8 306 312.2 = 89596.8t / 年2-73334D = 8n3SQ pj = 8174 3 0.48 = 3525.12t / 年2-84D= K (D + D0012+D +D )34= 1.1 (48274.56 + 21130.56 + 89596.8 + 3525.12)2-9= 178779.744t / 年式中Q pj ， Q pj ， Q pj ， Q pj分别为采暖、通风、生产及生活的平均热负荷，4444

7、t / h ；n ， n12， n分别为采暖、通风天数和全年工作天数；31.7 锅炉台数确定原则Q pj非工作班时保温用热负荷， t / h ；4S每昼夜工作班数；依据热负荷计算，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锅炉台数确实定原则:锅炉台数应按全部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。热负荷大小及其进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

8、炉。将进展负荷考虑进去，如考虑远期负荷的增长，则可在锅炉的进展端留有安装扩建锅炉的富有位置或者在总图上留有空地。锅炉台数应依据热负荷的高度、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，应选用 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

9、 热水锅炉炉水温的选择由热用户所要求的供暖系统方式打算。2 为便利设计、安装、运行和维护，同一锅炉房应承受同一型号、一样热介质的锅炉。中选用不同锅炉时，不宜超过两种，采暖锅炉房一般宜承受热水锅 炉；当有通风热负荷时特别留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留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 应能有效地燃烧所承受的燃料锅炉燃烧方式的选择，应依据承受的煤种和锅炉所适应的煤种范围

10、，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 其它所承受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。鉴于上述状况，本设计承受 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 ，给水温度 20，热空气温度340，排烟温度 160，辐射受热面 104.65 m2 ,对流受热面 286 m2 ，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

11、有效面积 20.4 m 2 ，锅炉效率 76.1%，外形尺寸 14.5 m 7.8 m 11.3 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过量空气系数锅炉受热面入口a ”出口a “漏风系数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 0kV 0 = 0.0889(Ckar+ 0.375Sa

12、r) + 0.265Har- 0.0333Oar= 0.0889 (55.8 + 0.375 0.5) + 0.265 5 - 0.0333 8.8= 6.002m 3 / kg（2） 三原子气体体积 VRO22-10VRO2= 0.01866 (Car+ 0.375S )ar 2-= 0.01866 (55.8 + 0.375 0.5) = 1.045m 3 / kg11（3） N的理论体积 V 02N2V 0= 0.79VN 20 + 0.008Nkar= 0.79 6.002 + 0.008 1 = 4.750m 3 / kg 2-12（4） 理论水蒸气体积 V0H 2OV 0H 2O=

13、 0.111Har+ 0.0124Mar+ 0.0161V OK= 0.0111 5.0 + 0.0124 12.20 + 0.0161 6.002 = 0.797m 3 / kg 2-13三、燃烧产物计算一 理论空气量及=1 时的燃烧产物计算理论0.0889(Cy+0.375Sy)+0.265Hy（5） 烟气中水蒸气的实际 体 积VH 2O1 空VkONm3/kg气0.033Oy6.002V= V 0H OH O+ 0.0161 (a”-1量氮气2 理 V0Nm3/kg0.79V0+0.008Ny4.75022= 0.855m 3 / kg2-14（6） 理论烟论N2容气量 V 0y积V 0

14、 = V三yR O+ V 0 + V 0NH O= 1.04原子152222-3 气VR02体容积Nm3/kg0.01866(Cy+0.375Sy)1.045（7） 实际空气量 Vk水Vk = a“V蒸0 = 1.6 6.002k气4 理 V0Nm3/kg 0.111Hy+0.0124Wy+0.0161Vo0.7972-16（8） 实际烟气H2O论o量 V y积V = Vy0 + 1.0161(a - 1)V 0 =yk2-173.3 烟气特性表= 10.413m 3 / kg2.3 烟气温焓表见附录。烟 气 特 性 表单位炉膛对流过热器主省煤器空气预热器0.0500.0500.0300.15

15、01.6001.6501.8501.9001.5501.6251.8001.875Nm3/kg9.0969.5399.0729.064Nm3/kg0.8510.8580.8750.882Nm3/kg9.94610.3969.9469.9460.10510.10050.10510.10510.08550.08250.08790.10510.19060.18300.19300.1937kg/kg0.832913.655515.036415.6282kg/kg0.18060.01100.01000.0096名称及公序号式受热面漏风系数烟道出口过量1 空气系数烟道出口平均2 空气系数3 干烟气容积5

16、水蒸气容积6 烟气总容积RO2 占烟气7 容积份额H2O 占烟气8 容积份额RO2+H2O 的9 容积份额10 烟气质量符号 a“apj Vgy VH2OVy rRO2 rH2Orn Gyfh飞灰浓度,11取 0.90uh2.4 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序项 目号符 号单 位计算公式或数值来源数值结果1 燃料低位发热量2 冷空气温度3 冷空气理论比焓Qnet ,artlRI 0kJ / kg0CkJ / kgV给定给定0I 0 = 6.002 38.1222380.0030228.796lkkk4 排烟温度t假定py1605 排烟比焓Ipy6 机械不完

17、全燃烧q热损失47 化学完全燃烧热q损失38 散热损失q5kJ / kg%按t，a 查烟气焓温表py查教材 3-4 表查锅炉房有用设计手册表 2- 45 选取查教材表 3-6 选取2176.950.80.51.5I-aI 0pypylk(1 -q4 ) 1009 排烟热损失q 2%Qnet ,ar1006.6111 锅炉总热损失12 锅炉热效率13 过热蒸汽比焓14 饱和水比焓15 给水比焓q%h%glIkJ / kggqIkJ / kgbsIkJ / kggsq+ q+ q+ q+ q23456100 - qP = 2.5MPa,t = 400 查i - s 图P = 2.5MPa 查水蒸气

18、表t= 20 查表gs9.4190.593240.70961.9684.511 锅炉有效利用热QkJ / hD 103 (I- I) +gqgs631240006glrD 103 (Ipwgs- I)gs17 燃料消耗量Bkg / hQ/h Qglnet ,arq3113.5418 计算燃料消耗量B f19 保热系数jkg / hB(1 -1 -4 )100q53088.630.985h + q5炉膛尺寸计算炉膛构造尺寸计算序计算公式或号名称符号单 位数据来源结果外形尺寸am3.20bm2.50cm9.18据图 5-14 计A1算据图 5-14 计29.38A2算据图 5-14 计22.95A

19、3算据图 5-14 计29.38A4算22.95Ac104.65据图 5-14 计1 长宽高2 侧墙面积3炉膛出口烟4 窗面积炉顶包覆面据图 5-14 计6燃烧器面积前后侧墙水Ar算按膜式水冷1.807冷壁角系数x壁选取1.005 积Ach Ald算据图 5-14 计算2.508.008 炉顶角系数炉膛出口烟9 窗处角系数整个炉膛的xld xch 选取 选取(2Acx+Achxch+Aldxld )/(2Ac+Ach+1.0001.0010平均角系数炉膛自由容xpjAlq)1.000积的水冷壁面积炉膛容积 炉膛的自由Azy Vl(Ac-Ar)-Ach+Aldm3Aca108.3573.44容积

20、自由容积的辐射层有效Vzym3Vl73.44厚度Szy3.6Vzh/Azy2.44炉膛的辐射11层有效厚度S3.6Vl/A12.44燃烧器中心据图 5-14 计12线的高度hrm算3.800据图 5-14 计13炉膛高度Hlm算9.180燃烧器相对14高度hr/hlhr/Hl0.4115火焰中心相对高度xlhr/Hl+x,x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热空气温1度trk假定340.00理论热空2气焓HrkkJ/kg查焓温表591.59炉膛漏风6系数 al由烟气特性表得0.05制粉系统漏风7系数 azf选用0.06冷空气温8度tlk给定30.009理论冷空气焓Hl

21、kkJ/kg差焓温表入炉10热量QnetKj/KgQnet空预器出口过量空气系38.6022380.011数空气带入炉内12热量1kg燃料带入炉内的热13量理论燃烧“kya“l-( al+ azf)1.49 “H +( a +kyrklQkkJ/kgazf)Hlk885.72Q (100-q -q -r3414温度炉膛出口a查烟气焓温表1476.7215烟温炉膛“l假定1050.00出口烟气16焓 烟气H“lkJ/kg查焓温表17100.0的平均热QlkJ/kgq6)/(100-q4)+Qk23152.9烟温计算值校核参考文献1 航天工业部第七设计争论院编工业锅炉房设计手册其次版中国建筑工业出

22、版社，1986 年 9 月；2 锅炉房有用设计手册其次版机械工业出版社，2023 年 2 月；3 冯俊凯、沈幼庭主编锅炉原理及计算其次版科学出版社，1992 年 7月；4 林宗虎、徐通模主编有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出版社，2023 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其次版湖北科学技术出版社，1992 年 5 月；8 机械工业部设计争论院、王秉铨主编.工业炉设计手册其次版.机械工业出版社

23、，2023 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，2023 年 4 月；10 沈阳电力高等专科学校、杨庆柏编热工过程掌握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，2023 年 10 月。致谢附录附录 1烟气温焓表VJRO2= 0.72V 0= 3.05N 2V 0H 2O= 0.432I 0 (kJ / kg)V 0 = 3.857k(m3 / kg)(m3 / kg )(m3 / kg)y(m3 / kg)()(cJ )(cJ )CO2(cJ )(cJ )

24、N2(cJ )(cJ )H2O(3 + 5(cJ )kI= (cJ )ykCO2 VRO2N2 V 0N2 V 0H 2OH O2+ 7 + 9)V 0 (kj / kg)k12345678910100170122.4130396.5015165.23584.13132509.12200357257.04260793.00304131.331181.372661025.96300559402.483921195.60463200.021798.104031554.37400772555.845271607.35626270.432433.625422090.49500994715.686642

25、025.20795343.443084.326842638.196001225882.008042452.20969418.613752.818303201.3170014621052.649482891.401149496.374440.419783772.1580017051227.610943336.701334576.295140.5911294354.5590019521405.4412423788.101526659.2325852.7712824944.67100022041586.8813924245.601723744.376576.8214375542.51110024581769.7615444709.201925831.607310.5615956151.92120027171956.2416975175.852132921.028053.1117536761.32130029772143.4418535651.6523441012.618807.7019147382.30140032392332.0820236127.4525591105.499565.0220768007.13150035032522.1621666606.3027791200.5310328.9922398635.82