兆瓦机组锅炉省煤器设计项目说明指导书王瑞雪.doc

郑州大学
课程设计阐明书

题 目： 50MW锅炉省煤器器设计
指引教师： 王培萍
学生姓名： 王瑞雪 学号： 0390220
专 业： 热能与动力工程
院（系）： 化工与能源学院
完毕时间： 10月21日

9月 22 日

目录
1. 课程设计任务书 4

2. 省煤器设计意义、所设计设备在电厂中作用、位置 4

3. 省煤器设计参数 4

4. 省煤器设计计算 4

4.1 燃煤选取和烟气计算分析 4

4.2 烟气出口温度计算 5

4.3 对数平均温差计算 6

4.4 管子参数设计计算 7

5. 省煤器基本参数汇总 9

课程设计任务书
院系
化工与能源学院
专业
热能与动力工程
姓名
王瑞雪
学号

设计题目
50MW省煤器设计
相应课程

设计背景
省煤器安装在锅炉尾部烟道，吸取烟道中低温烟气热量，对于低参数锅炉可减少排烟温度，提高锅炉热效率，节约燃料。同步，省煤器采用提高了进入锅筒水温，减少了锅筒壁与给水之间温度差，从而使锅筒热应力减少，可提高锅炉寿命。
设计参数
设计参数：蒸汽流量220t/h，给水温度205℃，省煤器出口水温220℃。炉膛尾部宽度2.0m，管子规格51×3.5mm，管内水速1m/s。烟气进口温度400℃，烟速8m/s。
设计计算内容
1、拟定物性数据；
2、计算烟气出口温度；
3、估算传热面积；
4、拟定换热管规格及排列方式；
5、省煤器校核。
设计规定
1、计算某些规定列出所有计算公式，凡浮现公式处均必要代入相应数据；
2、总装备图及零部件必要严格按照工程图绘制办法进行绘制；
3、课程设计阐明书应涉及设计条件、设计思路、计算过程、构造设计办法等详细内容。
书写格式规定
1、封面：题目、姓名、时间、指引教师姓名；
2、正文：设计条件、设计思路、计算过程及成果、构造设计办法等详细内容；
3、参照文献。
参照文献
[1] 林宗虎，汪军．强化传热技术．北京：化学工业出版社，
[2] 樊泉桂，阎维平，锅炉原理. 北京：中华人民共和国电力出版社，
[3] 杨世铭，陶文铨，传热学. 北京：高等教诲出版社。.8

备注
通过课程设计培养人们对锅炉和传热学基本原理实际应用，重点锻炼计算机绘图能力，以及将设计过程用文字表达能力等。

50兆瓦机组锅炉省煤器设计阐明书
一、省煤器设计意义、所设计设备在电厂中作用、位置
省煤器安装在锅炉尾部烟道，吸取烟道中低温烟气热量，对于低参数锅炉可减少排烟温度，提高锅炉热效率，节约燃料。同步，省煤器采用提高了进入锅筒水温，减少了锅筒壁与给水之间温度差，从而使锅筒热应力减少，可提高锅炉寿命。
二、设计参数
设计参数：蒸汽流量220t/h，给水温度205℃，省煤器出口水温220℃。炉膛尾部宽度2.0m，管子规格51×3.5mm，管内水速1m/s。烟气进口温度400℃，烟速8m/s。
三、计算过程
查得50MW锅炉蒸汽压力为9.9MPa
水定性温度为： 以10.89MPa为定性压力查得：
水有关参数：

管子材料选用20G，差其导热系数为
1、锅炉燃料选用平顶山烟煤： 元素成分如下 （%）

Mar
Aar
Car
Har
Oar
Nar
Sar
发热量
7.0
25.6
58.2
3.7
4.1
0.9
0.5
22625

1kg收到基中含碳，完全燃烧需氧生成
1kg收到基中含氢，完全燃烧需氧生成
1kg收到基中含硫，完全燃烧需氧生成
1kg收到基中含氧，在原则状态下它容积为
综上所述，所需理论空气量为：

生成理论烟气量为：

取修正系数
则实际烟气量：
设该50MW机组发电效率为35%则烟气流量为：

2、由式 带入已知参数得:
······················ (1)
(1)式中只有在第一某些算出，别的三项都与出口烟温关于
其中
··
因此有 ·············(2)
同理有 ····················(3)
<1> 假设平均烟温为350°C查得：=1.088kJ/kg·K =0.8411kg/
=1.0802kJ/kg·K =0.535kg/
分别代入（2）（3）可得： =1.0814kJ/kg·K =0.579kg/
再将其代入（1）式可得： =137.8°C
此时平均烟温=
与假设不相符，不合理。
<2> 假设平均烟温为340°C查得：=1.0834kJ/kg·K =0.8548kg/
=1.078kJ/kg·K =0.5438kg/
分别代入（2）（3）可得： =1.0788kJ/kg·K =0.59kg/
再将其代入（1）式可得： =135.56°C
此时平均烟温=332.22°C
与假设不相符，不合理。
<3> 假设平均烟温为330°C查得：=1.078kJ/kg·K =0.869kg/
=1.0758kJ/kg·K =0.5528kg/
分别代入（2）（3）可得： =1.076kJ/kg·K =0.598kg/
再将其代入（1）式可得 =134.1°C
此时平均烟温=332.9°C
与假设基本相符，合理。
综上所述，取平均烟温330°C，即烟气出口温度为260°C。
3、由于烟气和给水呈逆流布置，因此
总传热方程：······························（4）
其中Q和已知。
4、设k=40W/ 代入（4）式可得A=979.83
<1> 假设管内水速为1m/s时

多排10%可知应排39根管子

又，管子间距为1.5倍管距
因此最窄处总烟气通道面积为：
此时烟气流速为
烟速过大，不合理，假设不对的

<2> 假设管内水速为0.5m/s时

多排10%可知应排77根管子

又，管子间距为1.5倍管距
因此最窄处总烟气通道面积为：
此时烟气流速为：
烟速过大，不合理，假设不对的
<3> 假设管内水速为0.336m/s时

又，管子间距为1.5倍管距
因此最窄处总烟气通道面积为：
此时烟气流速为：
假设合理，可以继续计算

则
水侧对流传热系数：
查得在平均烟温330℃下：

则
查得烟气横掠顺排管束公式：
忽视修正系数则有

烟侧对流传热系数：
查得水侧和烟侧污垢热阻分别为:
综上所诉：
即
比所设传热系数大了30%，基本符合规定。
四、 设计成果
设计成果：管长60米，管子数104根，四根一屏共35 屏，1.5倍管间距
管子规格51×3.5mm，管子采用20G，详细图形见所附CAD
图。

五、参照文献
[1] 林宗虎，汪军．强化传热技术．北京：化学工业出版社，
[2] 樊泉桂，阎维平，锅炉原理. 北京：中华人民共和国电力出版社，
[3] 杨世铭，陶文铨，传热学. 北京：高等教诲出版社。.8