冶金行业锅炉课程设计计算阜新烟煤精编.docx
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冶金行业锅炉课程设计计算阜新烟煤精编
(冶金行业)锅炉课程设计计算阜新烟煤
1绪论
1.3锅炉计算的基本资料
1.3.1锅炉规范
(1)锅炉额定蒸发量:
De=220t/h=220×103kg/h;
(2)给水温度:
=215;
(3)过热蒸汽温度:
=540;
(4)过热蒸汽压力(表压):
pgr=9.8
(5)制粉系统:
中间储仓式(热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机),漏风系数为0.1;
(6)燃烧方式:
四角切圆燃烧;
(7)排渣方式:
固态;
(8)环境温度:
20;
(9)蒸汽流程:
如图1-2;
图1-2锅炉蒸汽流程图
(10)烟气流程:
炉膛→屏式过热器→高温对流过热器→低温对流过热器→高温省煤器→高温空气预热器→低温省煤器→低温空气预热器;
(11)烟气受热面的布置见文献1。
1.3.2过量空气系数和漏风系数
表1-1锅炉各受热面的空气过量系数及漏风系数
烟道名称
过量空气系数
漏风系数
入口
出口
炉膛
1.2
0.05
屏、凝渣管
1.2
1.2
0
高温过热器
1.2
1.227
0.025
低温过热器
1.227
1.254
0.025
高温省煤器
1.254
1.277
0.02
高温空气预热器
1.277
1.333
0.05
低温省煤器
1.333
1.356
0.02
低温空气预热器
1.356`
1.411
0.05
注:
在D<70%De时,漏风系数的选取是根据经验先确定额定负荷下的漏风系数,然后由非额定负荷与额定负荷的比值进行漏风系数的修正,本文中取D=De,故不用进行修正。
1.3.3各种负荷下汽水侧各点压力值
表1-2各种负荷下汽水侧各点压力值
位置
低温
省煤器
入口
高温
省煤器入口
高温
省煤器出口
汽包
低温
过热器出口
屏式
过热器出口
高过
冷段出口
高过
热段出口
压力
11.02
10.82
10.68
10.61
10.29
10.10
10.03
9.9
1.3.4燃料特性
表1-3煤质资料表格
序号
项目名称
符号
数值
单位
1
碳
48.3
%
2
氢
3.3
%
3
氧
8.6
%
4
氮
0.8
%
5
硫
1.0
%
6
水分
15
%
7
灰分
23
%
8
低位发热量
18645
KJ/kg
9
可燃质挥发份
41
Kcal/Kg
2辅助计算
2.1燃料燃烧计算
2.1.1理论空气量和理论烟气量的计算
表2-1锅炉燃烧计算汇总表
序号
项目
名称
符号
单位(
标准状况下)
计算公式及数据
结果
1
理论
空气量
由参考文献2,3-59式
-
4.92
2
理论
氮容积
3.889
3
RO2
容积
0.908
4
理论
干烟气容积
4.807
5
理论
水蒸气容积
0.627
6
飞灰
份额
查表
0.93
表2-2烟气特性表
序号
项目名称
符号
单位
(标准状况下)
炉膛屏凝渣管
高过
低过
高温
省煤器
低温
省煤器
低温省煤器
低温空预器
1
受热面
出口过量空气系数
1.2
1.23
1.26
1.28
1.31
1.33
1.411
2
烟道平均过量空气系数
1.2
1.215
1.254
1.27
1.295
1.32
1.345
3
干烟气容积
5.782
5.855
6.003
6.125
6.294
6.372
6.495
4
水蒸气
容积
+
0.0161-1)V0
0.643
0.644
0.646
0.649
0.654
0.652
0.654
5
烟气
总容积
6.452
6.5
6.65
6.774
6.9
7.02
7.15
6
RO2
容积份额
-
0.141
0.14
0.137
0.134
0.132
0.13
0.127
7
水蒸气
容积份额
0.1
0.099
0.097
0.0957
0.0942
0.0929
0.0915
8
三元子
气体和
水蒸气容积总份额
0.241
0.24
0.234
0.23
0.226
0.223
0.219
9
容积飞灰浓度
33.29
32.91
32.17
31.58
31
30.47
29.92
10
烟气质量
8.48
8.58
8.77
8.93
9.09
9.25
9.41
11
质量飞灰浓度
0.025
0.0249
0.0244
0.024
0.0235
0.0231
0.0228
2.1.2烟气和空气焓的计算:
表2-3焓温表(炉膛、屏、高温过热器)
烟气或空气
温度
理论烟气焓
理论空气焓
理论烟气
焓增
炉膛、屏、凝渣管
高温过热器
400
3141.4
2665.5
3749.0
3754.68
842.2
1002.1
1002.9
500
3983.6
3366.01
4751.1
4758.59
881.21
1046
1028.85
600
4864.86
4082.32
5797.2
5786.43
868.74
1053.62
1054.19
700
5733.6
4813.33
6696.2
6840.63
905.23
1071.27
1075.88
800
6638.83
5555.27
7749.8
7916.52
920.27
1088.23
1093.68
900
7559.1
6309.01
8820.9
9010.20
935.6
1104.72
1110.99
1000
8494.7
7071.52
9909.05
10121.20
1127.98
949.7
1117.35
1100
9444.4
7846.82
11.13.78
11249.38
961.1
1132.29
1140.53
1200
10406
8626.92
12130.91
12389.72
974.0
1139.30
1156.03
1300
11380
9418.11
13264.2
13545.74
980.0
1149.53
1163.27
1400
12360
10241.9
14402.5
17709.01
989.6
1158.73
1173.54
1500
13349
11015.39
15552.1
15882.56
997
1168.10
1182.94
1600
14346
11822.17
16710.8
17065.50
1007
1170.14
1192.38
1700
15353
12631.31
18257.87
1008
17878.9
1194.38
1800
16361
13440.75
19049.0
19452.26
1014
1178.89
1203.54
1900
17375
14262.24
20227.9
20655.80
1015
1182.35
1206.97
2000
18390
15082.75
21420.3
21862.76
1031
1192.98
1217.81
2100
19421
15920.25
22603.27
23080.53
1025
1189.97
1214.7
2200
20446
16736.07
23793.2
24295.93
表2-4焓温表(高温空预器、低温省煤器)
烟气或空气温度
理论烟气焓
理论空气焓
理论烟气焓增
低温过热器
高温省煤器
1.37
1.39
100
752.82
651.5
998.3
1003.3
773.68
1003.4
1028.5
200
1526.5
1310.4
2001.7
2031.8
795.9
1041
1056.5
300
2322.4
1981.2
3042.7
3088.3
819.2
1069.2
1084.9
400
3141.6
2665.4
4111.9
4173.2
841.8
1097.8
1113.9
500
3983.4
3366.0
5209.7
5287.1
765.2
1125.9
1142.4
600
4847.5
4082.3
6335.6
6429.5
表2-5焓温表(低温过热器、高温省煤器)
烟气或空气
温度
理论
烟气焓
理论
空气焓
理论烟焓增
低温过热器
高温省煤器
300
2322.44
1981.24
2886.3
29931.8
819.19
1014.9
1030.7
400
3141.4
2665.5
3901.2
3962.5
841.7
1042.8
1058.9
500
3983.6
3366.0
4944.0
5021.4
864.10
1086.4
1102.9
600
4864.8
4082.3
6030.4
6124.3
886.05
1078.3
1095.1
700
5733.6
4813.3
7108.7
7219.4
905.2
1117.6
1134.7
800
6638.83
555.3
8226.3
8354.1
表2-6焓温表(低温空气预热器)
烟气或空气温度
理论烟气焓
理论空气焓
理论烟气
焓增
低温空预器
1.44
100
752.8
651.5
1039.1
773.7
1064.8
200
1526.5
1310.4
2103.9
795.8
1093.4
300
2322.4
1981.2
3197.3
819.1
1122.5
400
3141.6
2665.4
4319.8
841.7
1152.4
500
3983.4
3366.0
5472.2
864.1
1181.8
600
4847.5
4082.3
6654.0
2.2锅炉热平衡计算
表2-7锅炉热平衡及燃料消耗量
序号
名称
符号
单位
公式
结果
1
锅炉输入
热量
任务书给定
18645
2
排烟温度
先估后校
140
3
排烟焓
查焓温表用插值法求
1465.022
4
冷空气
温度
取用
20
5
理论
冷空气焓
=
130.38
6
化学
未完全
燃烧损失
%
取用
0.5
7
机械
未完全
燃烧损失
%
取用
1.5
8
排烟处
过量空气系数
查表2-9即低温空气预热器出口过量空气系数
1.411
9
排烟损失
%
6.86
10
散热损失
%
根据《标准》推荐取用
0.5
11
灰渣损失
%
式(2-13)
0.041
12
锅炉总损失
%
9.40
13
锅炉热效率
%
100-
90.60
14
保热系数
0.9945
15
过热蒸汽焓
查标准,高温过热器出口参数
3475.8
16
给水温度
给定
215
17
给水焓
查《标准》,低温省煤器入口
参数,并插值
923.82
18
锅炉有效利用热
5.614*108
19
实际燃料消耗量
3.32*104
20
计算燃料消耗量
3.24*104
3炉膛的热力计算
表3-1炉膛结构计算
序号
名
称
符号
单位
公式
结果
1
前墙总
面积
219.62
2
侧墙总面积
218.48
3
后墙总面积
157.74
4
喷燃器及门孔面积
取用
6
5
炉顶面积
32.11
6
炉膛与屏交界面积
65.61
7
炉墙总面积
693.56
8
炉膛截面面积
51.479
9
水冷壁管外径
取用
60
10
水冷壁管节距
取用
64
11
管子
至墙
中心距
取用
0
12
水冷壁角系数
取用
0.98
13
炉顶角
系数
取用
0.98
14
出口烟窗角系数
取用
1
15
炉膛容积
1052.6
16
冷灰斗二等分平面到出口烟窗中心线的距离
取用
19.846
17
冷灰斗二等分平面到炉顶的距离
取用
23.938
18
冷灰斗二等分平面到燃烧器中心线的距离
取用
4.962
19
炉膛总有效辐射受热面
675.12
20
炉膛
水冷
程度
其中
0.97
21
炉膛
有效
辐射层
厚度
5.466
表3-2锅炉炉膛的热力计算
序号
名称
符号
单位
公式
结果
1
炉膛出口
过量空气系数
查1-5漏风系数和过量空气系数
1.2
2
炉膛漏风
系数
查1-5漏风系数和过量空气系数
0.05
3
制粉系统
漏风系数
查1-5漏风系数和过量空气系数
0.1
4
热风温度
先估后校
350
5
理论热风焓
查焓温表
2720.3
6
理论冷风焓
查表2-14锅炉热平衡及燃料消耗量计算
130.38
7
空气带入
炉膛热量
2875.8
8
对应于每千克燃料送入炉膛的热量
21418.3
9
理论燃烧
温度
查焓温表
1913.5
10
理论燃烧
绝对温度
2186.5
11
火焰中心
相对高度系数
(其中=4962,=22176-4092+1762,)
0.25
12
系数M
注:
A、B取值查表3-5,表-6
0.465
13
炉膛出口烟气温度
先估后校
注:
1100
14
炉膛出口
烟气焓
查焓温表
11013.78
15
烟气平均
热容量
12.78
16
水冷壁
污染系数
查表3-4水冷壁灰污系数
0.45
17
水冷壁
角系数
查表3-1炉膛结构数据
0.98
18
水冷壁热
有效系数
0.441
19
屏、炉
交界面的污染系数
(取0.98)
0.441
20
屏、炉交界面的角系数
取用
1
21
屏、炉交界面的热有效系数
0.441
22
燃烧器及
门孔的热
有效系数
未敷设水冷壁
0
23
平均热有效系数
其中:
0.437
24
炉膛有效
辐射层厚度
查炉膛结构数据
5.466
25
炉膛内压力
0.1
26
水蒸气容积份额
1/()
查烟气特性表
0.1
27
三原子气体和水蒸气容积总份额
r
查烟气特性表
0.241
28
三原子气体辐射减弱系数
3.57
29
烟气质量飞灰浓度
查烟气特性表
0.025
30
灰粒平均直径
任务书推荐
13
31
灰粒辐射减弱系数
注:
单位为
81.85
32
燃料种类修正系数
对于高反应燃料选0.5
对低反应燃料选择1
0.5
33
燃烧方法修正系数
对室燃炉
对层燃炉
0.1
34
煤粉火焰辐射减弱系数
1/()
3.4
35
火焰黑度
0.844
36
炉膛黑度
0.91
37
炉膛出口烟气温度(计算值)
注:
单位为
1035
38
计算误差
(估)
(允许误差)
64
39
炉膛出口烟气焓
查焓温表,按计算值算
9986.9
40
炉膛有效热辐射放热量
11368.5
41
辐射受热面平均热负荷
1.52*105
42
炉膛截面热强度
3.28*106
43
炉膛容积热强度
1.59*105
表3-3炉膛顶棚热力计算表
序号
名称
符号
单位
公式
结果
1
顶棚管径
38
2
节距
s
47.5
3
排数
n
158
4
顶棚管角系数
x
查《标准》线算图1
0.98
5
顶棚面积
32.11
6
蒸汽流通面积
0.112
7
炉膛顶棚热负荷分配不均匀系数
查《标准》线算图11(对本炉型:
=)
0.65
8
炉膛顶棚总辐射吸热量
1.14*107
9
减温水总流量
先估后校
1.6*104
10
炉膛顶棚蒸汽流量
2.04*105
11
炉膛顶棚蒸汽焓增
55.88
12
炉膛顶棚进口蒸汽焓
查《标准》
注:
蒸汽参数—汽包压力对应的干饱和蒸汽
1449.44
13
炉膛
顶棚蒸汽焓增
2057.23
14
炉膛顶棚出口蒸汽温度
查《标准》
317.94
4对流受热面的热力计算
表4-1屏的结构数据计算表
序号
名称
符号
单位
公式
结果
1
管子外径
2
屏的片数
12
3
每片屏的管子排数
410
40
4
屏的深度
2.076
5
屏的平均高度
7.4
6
一片屏的平均面积
13.5
7
屏的横向节距
屏的间距
591
8
比值
14.1
9
屏的纵向节距
46
10
比值
1.09
11
屏的角系数
查《标准》线算图1
0.98
12
屏的计算受热面积
317
13
屏区顶棚面积
宽×深×角系数
15.6
14
屏区两侧水冷壁面积
高×深×角系数×2
30.1
15
屏区附加受热面积
45.7
16
烟气进屏流通面积
(6.424+1.760)-12×0.042×(6.424+1.760)
58.8
17
烟气出屏流通面积
(6.424+0.550)-12×0.042×(6.424+0.550)
50
18
烟气平均流通面积
54
19
蒸汽流通面积
12×10××
(其中=0.042-2.005,单位为m)
0.097
20
烟气有效辐射层厚度
s
(注:
单位为m)
0.779
21
屏区进口烟窗面积
见表3-1中
65.61
22
屏区出口烟窗面积
7.686.424
49.34
表4-2屏的热力计算
序号
名称
符号
单位
公式
结果
1
烟气进屏温度
查炉膛校核热力计算表,即炉膛出口烟温
1035
2
烟气进屏焓
查炉膛校核热力计算表,即炉膛出口烟气焓
9986.9
3
烟气出屏温度
先估后校
857
4
烟气出屏焓
查焓温表
8210.4
5
烟气平均温度
946
6
屏区附加受热面对流吸热量
先估后校
220
7
屏的对流吸热量
1642.6
8
炉膛与屏相互换热系数
查《标准》
0.98
9
炉膛出口烟窗的沿高度热负荷分配系数
查标准线算图11(x==
=19846/23938)
0.81
10
炉膛出口烟窗射入屏区的炉膛辐射热量
877.0
11
屏间烟气有效辐射厚度
查屏的结构数据表
0.779
12
屏间烟气压力
0.1
13
水蒸气容积份额
查烟气特性表
0.1
14
三原子气体辐射减弱系数
12.01
15
三原子气体和水蒸气容积总份额
查烟气特性表
0.241
16
灰粒的辐射减弱系数
87.06
17
烟气质量飞灰浓度
查烟气特性表
0.025
18
烟气的辐射减弱系数
5.07
19
屏区烟气黑度
a
0.32
20
屏进口对出口的角系数
x
注:
单位为
0.14
21
燃料种类修正系数
取用
0.5
22
屏出口烟窗面积
查屏的结构计算表
50
23
炉膛及屏间烟气向屏后受热面的辐射热量
注:
161.2
24
屏区吸收的炉膛辐射热
7.5.8
25
屏区附加受热面吸收的辐射热量
88.93
26
屏区水冷壁吸收的辐射热量
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