锅炉课程设计范例.doc

锅炉课程设计范例1192020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。电厂锅炉原理课程设计指导书能源与动力工程系目 录第一章 锅炉设计的任务及热力计算的作用和分类2第二章 锅炉的设计计算4第一节 设计计算的步骤4第二节 辅助计算和热平衡计算5第三节 炉膛计算6第四节 屏式受热面的计算11第五节 烟道对流受热面的计算14第三章 锅炉的校核计算17第四章 符号与参考文献18A. 符号比较18B. 参考文献19附录1 课程设计的目的和任务20附录2 课程设计例题2102t/h超临界煤粉锅炉热力计算23第一部分 热力计算书23第二部分 结构计算书64附录3 锅炉设计说明书示例86附录1 课程设计的目的和任务一、课题 t/h亚临界压力自然循环锅炉的设计布置与计算二、目的和任务目的：1）运用原理课所学知识, 并加以巩固充实和提高；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；3）培养综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；4）培养查阅资料,合理选择和分析数据的能力,提高运算制图等基本技能； 5）培养对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。任务：1）完成 t/h锅炉的整体布置和热力计算；2）写出热力计算书3）绘出锅炉本体纵向剖面图；4）编写设计说明书。三、锅炉设计原始数据煤质资料(设计煤种）：碳 Car=56.59 % 氢 Har=2.69 % 氧 Oar=2.93% 氮 Nar=0.94 % 硫 Sar=0.75% 灰分 Aar=29.60% 水分 Mar=6.50 % 挥发分 Vdaf=26.76% 低位发热量 Qar,net,p=21280 kJ/kgDT=1210 ST=1430 FT=1480 锅炉参数（BMCR）：过热蒸汽流量 Dgr t/h过热蒸汽压力 pgr 17.42 Mpa过热蒸汽温度 tgr 528 (注：*学号后2位数字)再热蒸汽流量 Dzr 1858 t/h再热蒸汽压力（进口/出口） pzr1/pzr2 4.03/ 3.85 Mpa再热蒸汽温度（进口/出口） Tzr1/Tzr2 333/ 528 给水压力 pgs 18.92 Mpa给水温度 tgs 283 燃烧方式 四角布置、切向燃烧当地大气压：100.7 kpa空气中含水率 10 克/千克干空气制粉系统型式 中速磨煤机正压冷一次风机直吹式再热蒸汽调温方式：摆动式燃烧器表1 锅炉各受热面出口的过量空气系数受热面名称炉膛分隔屏过热器后屏过热器末级再热器末级过热器转向室低温再热器省煤器空气预热器过量空气系数（出口）1.21.21.21.21.221.221.241.261.34表2 锅炉各受热面出口的介质压力受热面名称省煤器汽包包复过热器分隔屏过热器后屏过热器末级过热器低温再热器末级再热器介质压力（出口），Mpa18.7018.6718.3418.0517.7017.423.953.85课程设计例题 t/h超临界煤粉锅炉热力计算第一部分 热力计算书锅炉参数(BMCR)与煤质序号项 目符号单位数 值1过热蒸汽流量Dgrt/h 2过热蒸汽压力pgrMPa17.423过热蒸汽温度tgr5284再热蒸汽流量Dzrt/h18585再热蒸汽压力(进口/出口)pzrMPa4.03/3.856再热蒸汽温度(进口/出口)tzr333/5287给水压力pgsMPa18.928给水温度tgs283煤质资料（兖州烟煤）1收到基碳Car%56.592收到基氢Har%2.693收到基氧Oar%2.934收到基氮Nar%0.945收到基硫Sar%0.756收到基灰分Aar%29.607收到基水分Mar%6.58空干基水分Mad%2.109干燥无灰基挥发分Vdaf%26.7610低位发热量Qar,net,pkJ/kg2128011变形温度DT121012软化温度ST143013流动温度FT148014可磨性指数HGI-62注1：制粉系统: 中速磨正压冷一次风机直吹式；注2：环境温度：25；主要热力计算结果汇总表（BMCR）序号项 目符号单位数 值锅炉参数1过热蒸汽流量Dgrt/h21022过热蒸汽出口压力pgrMPa25.43过热蒸汽出口温度tgr5284再热蒸汽流量Dzrt/h17615再热蒸汽进口压力Pzr1MPa4.726再热蒸汽出口压力Pzr2MPa4.527再热蒸汽进口温度tzr13228再热蒸汽出口温度tzr25289给水压力pgsMPa29.3310给水温度tgs282热损失及热负荷11排烟热损失q2%5.36412化学不完全燃烧热损失q3%013机械不完全燃烧热损失q4%0.7314散热损失q5%0.215其它损失q6%016制造厂裕度q7%0.0617锅炉热效率gl%936518燃料消耗量Bkg/s69.0419计算燃料消耗量Bjkg/s68.5420炉膛容积热负荷qvkW/m385.8321炉膛截面热负荷qaMW/m24.85522燃烧区热负荷qrMW/m21.78623排烟温度tpy13224过热器喷水温度tps28225过热器喷水量（第一级）Djw1t/h53.026过热器喷水量（第二级）Djw2t/h31.0烟气温度27炉膛（下炉膛）出口tyl2136528分隔屏进口tyf1136529分隔屏出口tyf2116730后屏进口tyh1116731后屏出口tyh2105532末级再热器进口tyz1105533末级再热器出口tyz293834水冷壁后墙悬吊管进口tyx193835水冷壁后墙悬吊管出口tyx292836末级过热器进口tyg192837末级过热器出口tyg276738蒸汽冷却管进口tyq176739蒸汽冷却管出口tyq276240低再垂直部分进口tyc176241低再垂直部分出口tyc273042转向室省煤器悬吊管进口tys173043转向室省煤器悬吊管出口tys271644低再水平部分进口tyd171645低再水平部分出口tyd252046省煤器进口tym152047省煤器出口tym237648空气预热器进口tyk137649空气预热器出口tyk2132工质温度50分离器出口tf242551分隔屏进口tg143752分隔屏出口tg248453后屏进口th147354后屏出口th251655末级再热器进口tz148056末级再热器出口tz256957水冷壁后墙悬吊管进口tx142158水冷壁后墙悬吊管出口tx243359末级过热器进口tg150860末级过热器出口tg257161蒸汽冷却管进口tq143362蒸汽冷却管出口tq243363低再垂直部分进口tc145464低再垂直部分出口tc248065转向室省煤器悬吊管进口ts1433/32966转向室省煤器悬吊管出口ts2436/33167低再水平部分进口td132268低再水平部分出口td245469省煤器进口tm128270省煤器出口tm232471空气预热器进口tk12572空气预热器（一/二次风出口tk2328/335烟气平均流速73后屏wyhm/s8.2874末级再热器wyzm/s8.5975水冷壁后墙悬吊管wyxm/s10.3576末级过热器wygm/s11.4077蒸汽冷却管wyqm/s12.2578低再垂直部分wycm/s12.7279省煤器悬吊管wysm/s10.9680低再水平部分wydm/s10.8881省煤器wymm/s8.6282空气预热器wykm/s16.86吸热量83过热蒸汽吸热量QgrkW125861084再热蒸汽吸热量QzrkW29194085包复过热器QbfkW5400086分隔屏QfgkW12896087后屏QhkW9890088末级再热器QzkW9842089末级过热器QgkW12735090低再垂直部分QckW2861091省煤器悬吊管QxkW537092低再水平部分QskW16285093省煤器QmkW12152094水冷壁QslkW69189095空气预热器QkkW195010烟气、空气流量96进预热器一次空气Gk11kg/h34588897进预热器二次空气Gk21kg/h192085298进预热器烟气Gy1kg/h261737699一次空气调温风量Gk10kg/h166752100出预热器一次空气Gk12kg/h241560101出预热器二次空气Gk22kg/h1885915102出预热器烟气Gy2kg/h2756696103空气到烟气漏风量dGykg/h139320104一次空气到二次空气漏风dG12kg/h-10800105二次空气到烟气漏风dG2ykg/h24120106一次空气到烟气漏风dG1ykg/h115200空气平衡计算表受热面炉膛分隔屏后屏末再后墙悬吊管末过1212121212121212121212122pj1212121212121受热面蒸汽引出管低再垂直段转向室低再水平段省煤器空预器122122122122123125122122122123125132pj12212212212251241285燃料燃烧计算表序号项 目符号单位计算依据或公式数值1理论空气容积v0Nm3/kg0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar=0.0889(61.54+0.3750.62)+0.2653.65-0.03338.636.17142RO2容积vRO2Nm3/kg0.01866(Car+0.375Sar)=0.01866(61.54+0.3750.62)1.15273理论氮气容积vN20Nm3/kg0.79v0+0.008Nar=0.796.1714+0.0080.984.88324理论干烟气容积vgy0Nm3/kgVRO2+ VN20=1.1527+4.88326.03595理论水蒸气容积vH2O0Nm3/kg0.111Har+0.0124Mar+0.0161 v0=0.1113.65+0.01246.6+0.01616.17140.58636理论烟气容积vy0Nm3/kgv gy0+ vH2O0=6.0359+0.58636.6222燃料燃烧计算表(续)序号项 目符号单位计算依据或公式炉膛分隔屏后屏末再末过低再垂直段转向室低再水平段省煤器空预器7平均过量空气系数pj-空气平衡计算表1.21.21.21.21.211.221.221.2251.241.2858理论空气容积v0Nm3/kg如 前6.17149理论水蒸气容积vH2O0Nm3/kg如 前0.586310理论烟气容积vy0Nm3/kgv gy0+ vH2O0=6.0359+0.58636.622211烟气总容积vyNm3/kgvy0+1.0161(pj-1) v0=6.6222+1.0161(1.2-1)6.17147.8767.8767.8767.8767.9398.0028.0028.0338.1278.40912水蒸汽容积vH2ONm3/kgvH2O0+0.0161(pj-1) v0=0.5863+1.0161(1.2-1)6.17140.60620.60620.60620.60620.60720.60820.60820.60870.61020.614713RO2容积份额rRO2-vRO 2/ vy=1.1527/7.8760.14630.14630.14630.14630.14520.14410.14410.14350.14180.137114水蒸汽容积份额rH2O-vH2O/ vy=0.6062/7.8760.076970.076970.076970.076970.076360.075760.075760.075460.074580.072015三原子气体容积份额r-rRO2+ rH2O=0.1463+0.076970.22330.22330.22330.22330.22150.21980.21980.21900.21640.209116无因次飞灰浓度hkg/kgafhAar/(100yVy)=0.9517.98/(1001.37.8760.016680.016680.016680.016680.016550.016420.01640.016350.016160.0156焓 温 表焓 温 表 （煤种：兖州烟煤，Qar,net,p=24010kJ/kg）温 度v0=6.1714，v RO2=1.1527，vN20=4.8832，vH2O0=0.5863 Nm3/kgIko=v0(ct)kIy0=vRO2(ct)RO2+ vN20 (ct)N2+ vH2O0 (ct) H2O0Iy=Iy0+(-1)Ik0+h(ct)h=1.21.221.231.251.32100816.8916.71179200164318592273238830024842830340534554003343382846034670500422248555833591860051205908704370947006036698583248006970808694929632900791892071080510963100088801034612138110098531150213491120010835126711485913001182513853162411400128211504617636150013823162481600148311745817001584418676180016863199011900178882113224749 18919223692619521001995723611276462200209992485929102热平衡及燃料量计算序号项 目符号单位计算依据或公式数值1低位发热量Qar,net,pkJ/kg设计数据240102冷空气温度tlk设计数据253理论冷空气焓Ilk0kJ/kg 焓温表203.74输入热量QrkJ/kgQr = Qar,net,p240105化学不完全燃烧损失q3%设计选取06机械不完全燃烧损失q4%设计选取0.737散热损失q5%标准注， 5-09节0.28排烟温度tpy设计选取1329排烟焓IpykJ/kg 焓温表156710排烟过量空气系数py表3-31.3211排烟损失q2%5.36412灰渣物理热损失Q6%设计选取013制造厂裕度q7%设计选取0.0614损失之和qi%q2+q3+q4+q5+q6+q7=5.364+0+0.73+0.2+0+0.066.35415锅炉效率%100qi=1006.35493.6516保热系数%0.997817给水温度tgs设计数据28218给水比焓hgskJ/kg水蒸气性质表，p=29.33MPa123919过热蒸汽温度tgr设计数据57120过热蒸汽比焓hgrkJ/kg水蒸气性质表，p=25.4MPa339921过热蒸汽流量Dgrt/h设计数据210222再热蒸汽进口温度tzr1设计数据32223再热蒸汽进口比焓hzr1kJ/kg水蒸气性质表，p=4.72MPa300124再热蒸汽出口温度tzr2设计数据56925再热蒸汽出口比焓hzr2kJ/kg水蒸气性质表，p=4.52MPa359726再热蒸汽流量Dzrt/h设计数据176127锅炉有效利用热量QglkwDgr(hgrhgs)+ Dzr(hzr2hzr1)=155274328燃料消耗量Bkg/s69.0429计算燃料消耗量Bjkg/s68.54注: 指原苏联，锅炉热力计算标准方法1998，内部资料。下同。炉膛计算（下炉膛）序号项 目符号单位计算依据或公式数值1低位发热量Qar,net,pkJ/kg设计数据240102冷空气温度tlk设计数据253理论冷空气焓Ilk0kJ/kg 焓温表203.74空预器出口一次风温度t1设计数据3285空预器出口二次风温度t2设计数据3356一次风率(空预器出口)r1%设计选取10.127二次风率(空预器出口)r2%设计选取79.048空预器出口平均风温t334.29空预器出口平均理论空气焓Irk0kJ/kg焓温表277810炉膛出口过量空气系数l设计数据1.211炉膛漏风系数l设计选取0.0212制粉系统漏风系数zf设计选取0.026113旁路一次冷风风量系数1l设计选取0.083914空预器出口空气过量系数（风侧）kyllzf1l=1.20.020.02610.08391.0715热风带入炉内热量QkkJ/kgkyIrk0+(l +zf+1l) Ilk0=1.072778+(0.02+0.0251+0.0839) 203.7299916炉内有效热量QlkJ/kgQr+Qk=24010+29992700917理论燃烧温度a焓温表(=1.2)205618炉膛出口烟温l先设后校135019炉膛出口烟焓IlkJ/kg焓温表(=1.2)1691220平均烟气热容(vc)pjkJ/(kg)14.3021燃烧器相对高度xr结构计算书0.474622系数M0M0标准，6-18节0.4623炉膛出口烟气容积vyNm3/kg燃烧计算7.87624理论干烟气容积vgy0Nm3/kg燃烧计算6.03625炉内烟气成分参数rv-vy / vgy0=7.876/6.0361.30526系数MM0.4072各沾污系数:27水冷壁1标准，6-22节0.4528燃烧器2标准， 6-22节039出口烟窗3标准， 6-22节0.4530反向辐射影响系数标准， 6-22节0.631修正后的出口窗各角系数:33=0.60.450.2732水冷壁x1标准，6-22节133燃烧器x2标准，6-22节134出口烟窗x3标准，6-22节135各热有效系数:标准，6-22节36水冷壁1x11=10.450.4537燃烧器2x22=10038出口烟窗3x33=10.270.27各面积39水冷壁F1m2结构计算书323040燃烧器F2m2结构计算书28.341出口烟窗F3m2结构计算书259.742热有效系数平均值pj-0.433143炉墙面积FCTm2结构计算书351844理论燃烧温度Taka +273=2056+273232945保热系数-热平衡计算0.997846计算燃料消耗量Bjkg/s热平衡计算68.5447炉膛有效辐射层厚度sm结构计算书13.8048水蒸气容积份额rH2o燃烧计算0.0769749三原子气体容积份额r燃烧计算0.223350三原子气体分压力pnMpa0.1 r=0.10.22330.0223351乘积pnsMpampns=0.0223313.800.308152三原子气体辐射减弱系数kq1/(m.Mpa)标准，线算图21.6753无因次飞灰浓度hkg/kg燃烧计算0.0166854炉膛出口烟温Tlkl+273=1350+273162355灰粒辐射减弱系数kh1/(m.Mpa)45.3756焦炭粒子辐射减弱系数kj1/(m.Mpa)标准，表6-20.257炉膛介质辐射减弱系数k1/(m.Mpa)r.kq+hkh+kj=0.22331.67+0.0166845.37+0.21.32958布格尔准则Buk.p.s=1.3290.113.801.83559布格尔准则有效值Bu0903060炉膛出口烟温l136561炉膛出口烟焓IlkJ/kg焓温表 (l=1.2)1714762炉膛容积(全炉膛)VLm3结构计算书1931363燃料消耗量Bkg/s热平衡计算69.0464低位发热量Qar,net,pkJ/kg热平衡计算2401065炉膛容积热负荷qvkW/m385.8366炉膛截面积 Am2结构计算书341.467炉膛截面热负荷qaMW/m24.855分 隔 屏序号项 目符号单位计算依据或公式数值1炉内单位辐射热量QfkJ/kg(QlIl)=0.9978(27009-17147)98402炉膛平均壁面热负荷qpjkJ/(kgm2) Qf /FCT=9840/35182.7973出口窗沿高度吸热不均系数yh标准，表8-30.754出口窗壁面热负荷qckkJ/(kgm2)1.3085出口窗面积Fckm2结构计算书259.76出口窗辐射热量QckkJ/kgqckFck=1.308259.7339.77出口窗对屏的角系数xp结构计算书0.36418屏由炉膛直接获得的辐射热量QfpkJ/kgxpQck=0.3641339.71249分离器出口温度tf设计参数42510分离器出口比焓hfkJ/kg水蒸气性质表，t=425,p=27.22273111包过总吸热QbgkJ/kg先设后校78812过热蒸汽流量Dgrt/h设计参数210213一级减温水量Djw1t/h设计参数5314二级减温水量Djw2t/h设计参数3115分隔屏介质流量Dfpkg/s560.516分隔屏进口蒸汽比焓hkJ/kg282717分隔屏进口汽温t水蒸气性质表，h=2827,p=26.9 437.418分隔屏进口烟温炉膛计算136519分隔屏进口烟焓IykJ/kg炉膛计算1714720分隔屏出口烟温先设后校116721分隔屏出口烟焓IykJ/kg焓温表(=1.2)1440822附加吸热量QfjkJ/kg先设后校84023漏风系数空气平衡表024对流放热量QdfkJ/kg（Iy- Iy+Ilk0）Qfj=0.9978(1714714408+0)840189525蒸汽出口比焓hkJ/kg3074.326蒸汽出口温度t水蒸气性质表，h=3074.3,p=26.5484.027平均烟温126628平均汽温t460.729传热温差t- t=1266-460.7806.330烟气通流截面积Fltm2结构计算书28631烟气容积vynm3/kg燃烧计算7.87632屏间烟速wym/s10.8733光管外径dmm设计取值41.334基本放热系数Hw/m2标准，线算图77835相对横向节距1-结构计算书65.0836相对纵向节距2-结构计算书1.2337节距修正系数cs-标准，线算图70.7338温度修正系数c-标准，线算图70.8939管排修正系数cz-标准，线算图7140对流放热系数dw/m2cs cczH= 0.730.8917850.641屏传热面积Fm2见结构计算书182742管子壁面热负荷qbw/m27574043管子通流截面积fm2结构计算书0.323544蒸汽比体积vm3/kg水蒸气性质表，t=460.3,p=26.70.008745蒸汽流速w2m/s15.0746基本放热系数Hw/m2标准，线算图12480047光管内径dnmm结构计算书29.348管径修正系数cd标准，线算图121.049管内介质放热系数2w/m2CdH=1.04800480050污染系数m2/w标准，图7-150.007751污染管子壁温tgb105952有效辐射层厚度sm结构计算书3.32253水蒸气容积份额rH2o燃烧计算0.0769754三原子气体容积份额r燃烧计算0.223355三原子气体分压力pnMPa0.1r =0.10.22330.0223356乘积pnsMpa.mpns=0.022333.3220.0741857三原子气体减弱系数kq1/(m.Mpa)标准，线算图24.1258无因次飞灰浓度hkg/kg燃烧计算0.0166859烟温Ty+273=1266+273153960灰粒减弱系数kh1/(m.Mpa)56.2361屏间烟气辐射减弱系数k1/(m.Mpa)rkq+hkh =0.22334.12+0.0166856.231.85762屏区黑度ay1exp(-kps)=1exp(-1.8570.13.322)0.460463基本放热系数Hw/m2标准，线算图1861064辐射放热系数fw/m2yH=0.460461028065利用系数标准，7-41节1.066角系数xp标准，线算图10.9867烟侧放热系数1w/m2