燃煤锅炉整体设计锅炉原理课程设计Word格式文档下载.docx

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三、毕业设计（论文）应完成的工作

1.完成煤粉炉热力计算及设备选型。

2.根据煤粉炉热力计算进行锅炉整体设计方案确定。

3.完成180t/h煤粉炉整体结构设计图纸绘制。

四、毕业设计（论文）进程安排

序号

设计（论文）各阶段内容

地点

起止日期

1

完成煤粉炉整体热力计算及设备选型

图书馆

18周

2

完成煤粉炉结构设计图纸绘制，论文撰写

18，19周

3

完成论文撰写和答辩

20周

五、应收集的资料及主要参考文献

1.工业锅炉；

2.锅炉原理与计算；

3.工程热力学；

4.工业锅炉运行与管理；

5.国内外有关产品的目录与介绍；

6.中国期刊网上的有关文献，图书馆外文数据库的有关文献。

发出任务书日期：

2014年06月25日

指导教师签名：

预计完成日期：

2014年07月10日

专业负责人签章：

、八

前言

锅炉原理课程设计是锅炉原理教学的一个重要环节，是综合应用本门

课程和有关先修课程所学知识，完成以单元操作为主的一次设计实践。

通过课程设计使学生掌握锅炉设计的基本程序和方法，并在查阅技术资料、选用公式和数据、用简洁文字和图表表达设计结果、制图以及计算机辅助计算等能力方面得到一次基本训练，在设计过程中能够培养学生树立正确的设计思想和实事求是、严肃负责的学习作风。

锅炉原理课程设计是锅炉原理课程教学的一个实践环节，是使学生得到锅炉设计的初步训练，为毕业设计奠定基础。

围绕以某一典型单元设备（工业锅炉）的设计为中心，训练学生非定型设备的设计和定型设备的选型能力。

设计时数为两周，其基本内容为：

（1）设计方案简介：

对给定或选定的主要设备的型式进行简要的论述。

（2）主要设备的工艺设计计算（含计算机辅助计算）：

物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算。

（3）辅助设备的选型：

典型辅助设备主要工艺尺寸的计算，设备的规格、型号的选定。

（4）主要设备的工艺条件图：

图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特

性表。

（5）设计说明书的编写。

设计说明书的内容应包括：

设计任务书，目录，设计方案简介，工艺计算及主要设备设计，辅助设备的计算和选型，设计结果汇总，设计评述，参考文献。

整个设计由论述，计算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；

计算要求方法正确，误差小于设计要求，计算公式和所有数据必需注明出处；

图表应能简要表达计算的结果。

、设计的初始数据

1.1设计任务

1）锅炉额定蒸汽量：

180t/h;

120C；

3）给水压力：

14.5MPa；

4）过热蒸汽温度：

480C；

5）过热蒸汽压力：

13MPa

6）排渣方式：

7）燃烧方式：

8）冷空气温度：

tlk=25T

9）空气中含水蒸汽量：

d=10g/kg

1.2煤的成分

1）燃料名称：

义马烟煤

2）煤的收到基成分：

碳Car=49.6

氢HL=3.2%

氧Or=11.6%

4氮Mr=0.7%

5硫Sr=1.3%

6灰分A=16.6%

7水分Mr=17%

3）煤的干燥无灰基挥发分Vdaf=41%

4）灰熔点特性：

DT=1230CST=1250CFT=1300C

5）煤的可磨度：

Kkm=1.4

6）煤的收到基低位发热量：

Qar,net,p=19690KJ/kg

1.3过量空气系数和漏风系数

炉膛出口过量空气系数是由燃料性质和燃烧方法决定的，其值一般在

1.1—1.5的范围内变化。

不同的受热面由于结构不同，漏风系数也不同。

通过汇总整理各个受热面的

序

号

名称

额定负荷

时漏风系

数Acte

非额定负荷时漏风系数Aa

入口过

量空气

系数a

出口过量空气系数a'

'

符号

计算公式

结果

计算公式

制粉系统漏风系数

皿zf

0.1

炉膛

0.05

△a

1.20

a

11

l

屏、凝渣

心apn

Ct

pn=

<

0（pn+

管

H

pn

也apn

高温过热

c

CL

gg=

i

（

agg+

1.225

4

器

0.025

皿gg

gg

Aa如

低温过热

dg=

Ctdg+

5

dg

皿dg

1.250

6

高温省煤

gs

）.5

ss=

n

OEss+

0.02

ss

Aotass

1.27

气D丿

其中：

De为锅炉额定

高温空预

△°

sk

负荷；

D为锅炉实际

sk=

CEsk+

7

负荷

xs

gk

1.32

低温省煤

xs=

OExs+

8

Of

△a

1.34

低温空预

xk=

otxk+

9

xk

Sxk

1.39

漏风系数与过量空气系数如下:

表1-1漏风系数和过量空气系数

二、辅助计算

辅助计算包括以下内容：

1、燃料数据的分析和整理；

2、锅炉漏风系数的确定和空气量平衡；

3、燃料的燃烧计算及烟气特性参数的确定；

4、锅炉热平衡及锅炉热效率、燃料消耗量的估计

2.1燃烧计算表

表2-1燃烧计算表

项目名称

单位（标准状况下）

计算公式及数据

理论空气量

V0

m3/kg

0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har-

0.033Oar

4.9145

理论氮容积

V0N2

Nar0

0.8+0.79V

100

3.888

RQ容积

V0ro2

m/kg

CS

1.866—aL+0.7—a^

100100

0.9346

理论干烟气

容积

V0gy

Vn2+Vro2

4.8227

理论水蒸气

V0H2O

11.1Har+1.24Mar+1.61dkV0

（dk=0.01kg/kg）

0.6451

飞灰份额

afh

查表2-4

0.9200

2.2烟气特性

表2-2烟气特性表

符

单位

（标准状况下）

屏凝

渣管

高过

低过

高温

省煤

空预

低温

受热面岀口过量空气系数（查表1-5）

—

1.200

1.25

烟道平均过量空气

系数

«

pj

1.2°

1.2125

1.2375

1.26

1.295

1.33

1.365

干烟气容积

Vgy+（apj-1）

V°

Vgy

5.8063

5.8678

5.9907

6.1014

6.2735

6.4456

6.6178

水蒸气容积

H2O+°

.°

161（

x,0

%1）V

Vh2o

M/kg

0.6609

0.6619

0.6639

0.6657

0.6685

0.6712

0.6740

烟气总容积

gy+V°

h2o

Vy

n^/kg

6.4672

6.5297

6.6546

6.7671

6.9420

7.1169

7.2918

RO容积份额

V°

RO2/Vy

rRO2

0.1445

0.1978

0.1940

0.1908

0.1860

0.1814

0.1771

水蒸气容积份额

H2。

/Vy

rH2O

0.1022

0.1014

0.1000

0.0984

0.0963

0.0943

0.0924

二原子气体和水蒸

气容积总份额

rRO2+rH2O

r

0.2467

0.2991

0.2938

0.2891

0.2823

0.2758

0.2695

容积飞灰浓度

10AarJh/Vy

旳

g/m3

23.614

23.388

22.949

22.568

21.995

21.458

20.944

10

烟气质量

my

kg/k

g

8.5415

8.6217

8.7824

8.9269

9.1517

9.3764

9.6013

Aar

1-+1.306aPj

100PJ

质量飞灰浓度

GfhAar/（100my

）

巴

0.0179

0.0177

0.0174

0.0171

0.0167

0.0163

0.0159

2.3烟气焓温表（用于炉膛、屏式过热器、高温过热器的计算）

表2-3烟气焓温表（用于炉膛、屏式过热器、高温过热器的计算）

（每100C）

:

-=1.20

hy

3769.9538

-=1.2799

：

h

3836.5927

Sy

991.0316

1187.2576

1207.175

1400

12493.9369

10209.77

14810.5013

15065.7455

1000.58

1193.5941

1213.6350

1500

13494.5166

11011.4

16004.0954

16279.3805

1008.626

1182.5224

1202.686

1600

14503.1430

11817.95

17186.6178

17482.0667

1017.649

1220.2118

1240.3756

1700

15520.7917

12624.51

18406.8297

18722.4423

1019.646

1202.5667

1222.853

1800

16540.4380

13435.98

19609.3964

19945.2958

1026.113

1220.7894

1241.3220

1900

17566.5509

14257.28

20830.1857

21186.6178

1029.84

1221.0202

1241.553

2000

18596.3907

15078.59

22051.2059

22428.1706

1076.538

1264.1571

1284.8127

2100

19672.9286

15904.81

23315.3630

23712.9833

999.1017

1185.3225

1205.978

2200

20672.0302

16731.04

24500.6854

24918.9613

2.4烟气焓温表（用于低温过热器、高温省煤器的计算）

表2-4烟气焓温表（用于低温过热器、高温省煤器的计算）

烟气或空气温度

9（C）

理论烟气焓

h0（kJ/kg）

理论空气焓

理论烟气焓增

低温过热器

高温省煤器

a'

=1.25

=1.34

Ah

y

△h

300

3071.929

2757.004

3807.275

4055.405

101.986

95.9568

87.7265

400

3173.915

2665.556

3903.232

4143.132

850.964

1042.7716

1105.624

500

4024.879

3363.912

4946.003

5248.755

873.435

1070.6486

1135.271

2.5

烟气焓温表（用于高温空预器、低温省煤器的计算）

表2-5烟气焓温表（用于高温空预器、低温省煤器的计算）

烟气或空

气温度

200

hy（kJ/kg）

995.617

2018.808

hk

（kJ/kg）

903.0384

1723.999

1053.121

高温空预器

-=1.32

1298.713

2600.047

4000.265

4089.821

5181.477

低温省煤器

1400.2183

89.55543

1091.6565

1316.774

2634.527

1317.753

1420.878

87.72648

2.6烟气焓温表（用于低温看空预器的计算）

表2-6烟气焓温表（用于低温看空预器的计算）

烟气或空气温度

9（c）

h；

（kJ/kg）

hk（kJ/kg）

理论烟气焓增

（每100C）

Ah0

低温空预器

=1.4272

也hy

1361.926

1023.191

1358.8009

2720.727

1472.5286

4193.255

83.1541

4276.409

1140.5414

5416.951

1171.1726

600

4898.314

4081.94

6588.123

2.7锅炉热平衡及燃料消耗量计算

1.锅炉热效率及燃料量计算步骤

锅炉热效率及燃料量可按以下步骤估算：

1）计算锅炉输入热量；

2）依照燃料及燃烧设备估计机械不完全燃烧热损失和化学不完全燃烧热损失；

3）假定锅炉排烟温度并计算锅炉排烟热损失；

4）确定锅炉散热损失和灰渣物理热损失；

5）用反平衡法计算锅炉热效率；

6）计算锅炉燃烧消耗量。

由于计算时涉及的排烟温度为假定值，所以计算出的燃料消耗量实为估算值。

2.锅炉输入热量

对应于1kg燃料输入锅炉的热量为

Q=Qar,net+hr+Qwr+QzqkJ/kg

式中Qr,net—-燃料的收到基低位发热量，kJ/kg；

hr——燃料物理显热，kJ/kg；

Qwr—外来热源加热空气时带入的热量，kJ/kg；

Qzq—-雾化燃油所用蒸汽带入的热量，kJ/kgo

表2-7锅炉热平衡及燃料消耗量计算

锅炉输入热量

Qr

kJ/kg

Q'

QQr,net

19690

排烟温度

日py

C

先估后校

120

排烟焓

hpy

查焓温表用插值法求

1634.311

冷空气温度

tIk

取用

25

理论冷空气

Hik°

Hk0=（ct）kV0

162.1785

化学未完全燃烧损失

Q

%

机械未完全燃烧损失

1.1

排烟处过量空气系数

Gpy

查表，低温空预器出口过量空气

排烟损失

0

（100—Q））（hpy—apyH1k）/Q

7.0766

散热损失

0.43

灰渣损失

12

锅炉总损失

EQ

Q+Q+Q+Q++Q

8.6067

13

锅炉热效率

100—EQ

91.3934

14

保热系数

$

1—Q/Q5+

0.9953

15

过热蒸汽焓

hgg

3281.03

16

给水温度

tgs

给定

17

给水焓

hgs

531.89

18

锅炉实际负荷

D

kg/h

180000

19

锅炉有效利用热

kJ/h

dr（hgghgs）

498085200

20

实际燃料消耗量

B

100Q

27678.5383

21

计算燃料消耗量

Bj

（Q4、

B1-竺

I100丿

27374.0744

三、炉膛热力计算

3.1炉膛校核热力计算的步骤

炉膛校核热力计算可按以下步骤进行：

（1）计算炉膛结构尺寸及烟气有效辐射层厚度；

（2）选取热风温度，并依据有关条件计算随每千克燃料进入炉膛的有效热量；

（3）根据燃料种类、燃烧设备的形式和布置方式，计算火焰中心位置的系数M；

（4）估计炉膛出口烟温，计算炉膛烟气平均热容量；

（5）计算炉膛受热面辐射换热特性参数，如水冷壁的灰污系数§

、辐射角系数x、热有效系数屮sl等；

（6）根据燃料和燃烧方式计算火焰黑度和炉膛黑度；

（7）计算炉膛出口烟温；

（8）核对炉膛出口烟温误差；

（9）计算炉膛热力参数，如炉膛容积热强度等；

（10）炉膛内其他辐射受热面的换热计算，如屏式过热器等。

3.2炉膛几何特征的计算

1）炉膛结构的几何特征参数及其影响因素炉膛结构的几何特征主要包括：

2膛容积；

②炉膛内炉墙总面积；

3膛有效辐射受热面的面积；

4膛火焰有效辐射层厚度；

5膛水冷程度。

炉膛结构的几何特征参数与锅炉的设计容量、燃料特性、炉膛容积热负荷、炉膛截面热负荷、燃烧区域受热面热负荷、炉膛辐射受热面热负荷、炉膛出口烟气温度等设计参数密切相关。

锅炉炉膛设计中，参照设计规范中推荐的取值范围和选取原则，再结合以往经验来决定这些参数的