锅炉原理课程设计——.doc

锅炉原理课程设计
一、煤的成分计算基准和计算基准的换算：
1、换热系数k的推导： （依据碳氢氧氮硫及内外部水分、灰分在不同基下的质量守恒来推导）
x=kx0
x0——按原基准计算某一成分的质量百分数，%
x ——按新基准计算某一成分的质量百分数，%
（1）以收到基为原基准
①空气干燥基为新基准
收到基：
空气干燥基：
推导k值时取收到基和空气干燥基各为100g，某一成分在原基准是x0 g，新基准是x g。
∵空气干燥基较收到基少了外部水分：
则：
∴ k==
②干燥基为新基准
干燥基：
同理：干燥基较收到基少了整个水分
则：
∴k==
③干燥无灰基为新基准
干燥无灰基：
∵干燥无灰基较收到基少了灰分和水分
∴
即 k==
依次方法，同样可以得到下面的不同情况下的k值：
（2）以空气干燥基为原基准
①收到基为新基准：
k==
②干燥基为新基准：
k==
③干燥无灰基为新基准：
k==
（3）以干燥基为原基准：
①收到基为新基准：
k==
②空气干燥基为新基准：
k==
③干燥无灰基为新基准：
k==
（4）以干燥无灰基为原基准：
①收到基为新基准：
k==
②空气干燥基为新基准：
k==
③干燥无灰基为新基准：
k==

2、已知收到基中的各元素成分，计算空气干燥基、干燥基、干燥无灰基中的各元素成分:
已知：
Car=43.23％ Har=2.81％ Oar=5.11％ Nar=0.72％
Sar=0.94％ Aar=39.13％ Mar=8.06％ Vdaf=30.67％
低位发热量 Qnet=16.23 MJ/kg
解答： ①空气干燥基（取内部水分为零）
k== 得k=1.088
②干燥基
k==得 k=1.088
③干燥无灰基
k== 得 k=1.894
通过计算，整合成以下表格：

碳分/C
氢分/H
氧分/O
氮分/N
硫分/S
灰分/A
水分/M
挥发分/Vdaf
空气干燥基
47.02
3.06
5.56
0.78
1.02
42.56
8.77
33.37
干燥基
47.02
3.06
5.56
0.78
1.02
42.56
8.77
33.37
干燥无灰基
81.86
5.32
9.68
1.36
1.78
74.11
15.27
58.09

二、空气量和烟气量的计算
燃烧计算前提
1、均以1kg燃料收到基为基础
2、理想气体
3、气体容积计算的单位均为：

理论空气量（氧气量）
1、碳燃烧消耗的氧气量

12 22.4 ,

=0.807 Nm3
2、氢燃烧耗氧量

4 22.4 ,

0.156 Nm3
3、硫燃烧耗氧量

32 22.4 ，

=0.007 Nm3
4、燃料本身耗氧量
=0.036 Nm3

1kg燃料完全燃烧所需的氧量

=1.006 Nm3
1kg燃料完全燃烧所需的空气量

=4.449 Nm3

实际空气量：
∵过量空气系数等于1.0且 ，∴ 实际空气量就等于理论空气量。
理论烟气量：燃烧产物按1 Nm3 燃料计算，烟气体积Vy为

------过量空气带入的水蒸气
α=1.0时（没有过量空气）完全燃烧后的烟气体积还是理论烟气量

------理论上燃烧产生的烟气，不随过量空气系数而变。
计算理论烟气量的各项气体的容积：
1、三原子气体烟气量
2、理论氮气量
3、理论水蒸汽量

1、三原子气体烟气量

=0.807 Nm3/kg
=0.007 Nm3/kg
=0.814 Nm3/kg
2、理论氮气量

=3.52 Nm3/kg
3、理论水蒸气量
（1）由煤中的水分 =0.001 Nm3/kg
（2）煤中氢元素转换的水分 =0.003 Nm3/kg
（3）由理论空气量带入的水分，即相对于每kg燃煤带入的水蒸气容积0.0161V0 Nm3/kg
不考虑过量空气中水蒸气的容积(假设无蒸汽雾化的这部分)

=0.0757 Nm3/kg

理论烟气量

=4.41 Nm3/kg

过量空气中的水蒸气容积
=0 Nm3/kg

实际烟气量
∵

∴ Vy=V=4.41 Nm3/kg

每千克燃料燃烧后产生的烟气的质量
=6.806kg/kg
式中1.306αV0为1kg燃料燃烧所需要空气及所含水分转入的烟气质量

三、锅炉热平衡计算
已知：Qr≈Qar,net＝16.23MJ/kg
2. 排烟温度 ;
3. 排烟的焓 hpy=Iy=+（α-1）+Ifh;
查表（1m3空气，烟气和1kg灰的焓kJ/m3,KJ/kg）
θ，℃
（cθ）CO2
（cθ）N2
（cθ）O2
（cθ）H2O
（cθ）K
（cθ）h
100
170
130
132
151
132
80
200
358
260
267
305
266
168
利用均值差分法计算T=148℃时,
（ct）K=132+（266-132）/100(148-100)=196.32 KJ/kg
(ct) RO2 =170+（358-170）/100(148-100)=260.24 KJ/kg
(cθ) =130+（260-130）/100(148-100)=192.40 KJ/kg
（cθ）H2O=151+（305-151）/100(148-100)=224.92 KJ/kg
（cθ）h= 80+（168-80）/100(148-100)=122.24 KJ/kg
理论烟气焓为
=VRO2(cθ) RO2+ (cθ) + (cθ)
=0.184260.24+3.52192.40+0.0757224.92
=1059.35 KJ/kg
烟气飞灰焓Ifh
Ifh=
∵=4187x0.95x39.13/(16.23x106)=0.01<<6
∴这部分不再考虑
过量空气系数α=1
∴hpy =Iy=+（α-1）+Ifh=1059.35 KJ/kg
4. 冷风温度 ;
5. 理论冷空气焓 =4.449x(20x132/100)=117.45 kJ/kg;
6. ;
7. ;
8. 排烟处过量空气系数 ；
9. 排烟热损失=(100-1.5)(1059.35-1.05x117.45)/(1.623x104)=5.68（％）；
10. 散热损失 ；
11. ；
12. 锅炉总损失 =5.68+0.5+1.5+0.5+0=8.18(％)；
13.；ηgl=100-Σq=91.82(％);
14. 求过量蒸汽焓
查资料书的过热蒸汽表： P=10 MPa hgg=3454.2kJ/kg;
P=12MPa hgg=3475.4kJ/kg;
流量 220t/h t=540℃ 汽包压力 11.08MPa
=(10.98-10)x(3475.4-3454.2)+3475.4=3465.0 kJ/kg
15. 求给水焓值hgs：
同理查未饱和水的表：200℃时，P=10 MPa , hgs =855.9kJ/kg，P=12MPa ，hgs =856.8kJ/kg;
得Pgs=11.08MPa，hgs =856.4kJ/kg
220℃时，P=10 MPa , hgs =946.0kJ/kg，P=12MPa ，hgs =946.6kJ/kg;
得Pgs=11.08MPa，hgs =946.3kJ/kg
tgs=215℃,Pgs=11.08MPa时，hgs=（856.4-946.3）x15/20+856.4=923.8 kJ/kg
16. 有效利用热 =220x1000x2541.2/3600=1.55x105kw；
17. 燃煤量计算 ：
1）实际燃料量
= 100x1.55x105/91.82/16230=10.4kg/s
2）计算燃料量
=10.24 kg/s