SZL10125型工业锅炉设计.docx

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SZL10125型工业锅炉设计

SZL10-1.25型工业锅炉设计

1、设计对象

设计一台SZL10-1.25型工业锅炉，常温给水，常温送风

2、设计燃料的性质

项目

Mar

Aar

Car

Har

Oar

Nar

Sar

Qar，v，net

单位

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

kJ/kg

数据

10.0

0.87

44.59

5.23

39.07

0.20

0.05

14812

3、指定设计参数

项目

炉膛出口过量空气系数

排烟温度

飞灰份额

灰渣含碳量

飞灰含碳量

符号

单位

-

℃

（%）

（%）

（%）

数据

1.35

185

95

5.0

10.0

4、设计任务与进度安排

工作日

内容

备注

1

准备设计工具与参考书，熟悉工作内容

2

燃料与燃烧计算；

3

编制温焓表；

4

热平衡计算

进度检查节点

5

确定炉排面积、受热面积吸热量分配、确定各级受热面的出口烟温；

6

炉膛结构设计、炉膛传热计算；

7

对流受热面的结构设计、对流受热面传热计算

进度检查节点

8

制图：

锅炉总图（不含竖井烟道），1号图纸1张

9

10

11

进度检查节点

12

编制计算说明书

13

14

装订并提交课程设计说明书（含任务书、设计计算书）、设计图

注：

此页装订在提交的设计说明书的封面之后

5、

SZL10-1.25型工业锅炉设计说明书

一、原始设计数据

锅炉规范

序号

名称

符号

单位

数值

备注

1

额定蒸发量

D

t/h

10

表压

饱和

2

蒸汽压力

P

MPa

1.25

3

蒸汽温度

t

℃

193

4

给水温度

tgs

℃

30

设计

参数

5

排烟温度

θpy

℃

185

6

冷空气温度

tlk

℃

20

7

排污率

Xpw

%

5

燃料基准换算

空气干燥基

项目

Aad

Cad

Had

Oad

Nad

Sad

Mad

Qad

单位

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

数据

0.94

48.28

5.66

42.3

0.22

0.05

2.55

16245

收到基

项目

k

Aar

Car

Har

Oar

Nar

Sar

Mar

Qar

单位

-

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

（%）

数据

0.92

0.87

44.59

5.23

39.07

0.20

0.05

10

14812

二、燃烧产物特性计算

烟气计算

项目

CO2的体积

N2的体积

H20的体积

理论空气量

符号

VCOz

VNz

VHzO

V0k

单位

m3/kg

m3/kg

m3/kg

m3/kg

数值

0.83

3.2

0.77

4.04

锅炉各受热面的漏风系数和空气量系数

受热面名称

过量空气系数

漏风系数Δα

入口α'

出口α"

炉膛

1.35

0.05

第Ⅰ对流管束

1.35

1.4

0.05

第Ⅱ对流管束

1.4

1.45

0.05

省煤器

1.45

1.55

0.1

烟气容积及特性计算

序号

名称

符号

单位

计算

公式

炉膛

第Ⅰ对流管束

第Ⅱ对流管束

省煤器

1

平均过量空气系数

αpj

0.5（α'+α"）

1.35

1.375

1.425

1.5

2

烟气体积

VH2O

Nm3/kg

VH2O0+0.0161（αpj-1）Vk0

6.214

6.416

6.618

7.022

3

RO2体积份额

rR20

VRO2/Vy

0.136

0.134

0.129

0.124

4

H2O体积份额

rH2O

VH2O/Vy

0.124

0.120

0.116

0.110

5

三原子体积份额

rq

rR20+rH2O

0.134

0.129

0.125

0.118

三、温焓表

温焓表

烟气温度

ICO2

IN2

IH2O

Iy0

IAir

I1（1.35）

△I

I2（1.40）

△I

I3（1.45）

△I

I4（1.55）

△I

I5（1.65）

△I

℃

kJ/m3

kJ/m3

kJ/m3

kJ/kg

kJ/m3

kJ/kg

kJ/kg

kJ/kg

kJ/kg

kJ/kg

kJ/kg

kJ/kg

kJ/kg

kJ/kg

kJ/kg

100

142

416

116

673

534

860

887

860

860

860

200

297

831

234

1362

1076

1739

879

1792

906

1846

986

1954

1094

2061

1201

300

465

1253

356

2075

1630

2645

906

2726

934

2808

962

2971

1017

3134

1073

400

643

1684

482

2809

2192

3576

931

3685

959

3795

987

4014

1043

4233

1100

500

827

2122

612

3562

2766

4530

954

4668

982

4806

1011

5083

1069

5359

1126

600

1020

2570

746

4335

3356

5510

980

5678

1010

5846

1039

6181

1098

6517

1157

700

1217

3030

884

5131

3955

6515

1006

6713

1036

6911

1065

7306

1125

7702

1185

800

1419

3497

1027

5943

4565

7540

1025

7769

1056

7997

1086

8453

1147

8910

1208

900

1625

3970

1175

6769

5184

8583

1043

8843

1074

9102

1105

9620

1167

10139

1229

1000

1835

4449

1326

7610

5811

9643

1060

9934

1092

10225

1123

10806

1186

11387

1248

1100

2046

4935

1482

8462

6450

10720

1076

11042

1108

11365

1140

12010

1204

12655

1268

1200

2262

5424

1641

9326

7089

11807

1088

12162

1119

12516

1152

13225

1215

13934

1279

1300

2478

5922

1804

10205

7740

12913

1106

13300

1139

13687

1171

14461

1236

15235

1301

1400

2696

6421

1970

11087

8395

14025

1112

14445

1144

14864

1177

15704

1242

16543

1308

1500

2916

6923

2139

11978

9054

15146

1122

15599

1155

16052

1188

16957

1253

17863

1319

1600

3137

7431

2310

12879

9717

16280

1133

16766

1167

17251

1200

18223

1266

19195

1332

1700

3360

7930

2485

13774

10380

17407

1128

17926

1161

18445

1194

19483

1260

20521

1327

1800

3584

8451

2661

14695

11043

18561

1153

19113

1186

19665

1220

20769

1286

21874

1352

1900

3807

8962

2840

15609

11723

19712

1152

20298

1186

20884

1220

22057

1288

23229

1355

四、热平衡计算

热平衡计算

序号

项目

符号

单位

计算公式或者数值来源

数值

1

燃料收到基的低位发热量

Qar,v,net

kJ/kg

按空气干燥基的低位发热量换算

14812

2

排烟温度

Tpy

℃

选定

185.00

3

排烟焓

Ipy

kJ/kg

查温焓表

1881.11

4

冷空气温度

Tlk

℃

选定

20.00

5

冷空气理论焓

Ilk

kJ/kg

[*]查温焓表

138.40

6

固体不完全燃烧热损失

q4

%

[*]查表2-20选取

12.00

7

气体不完全热损失

q3

%

[*]查表2-19选取

1.00

8

散热损失

q5

%

[*]查图2-3

1.50

9

排烟热损失

q2

%

（Ipy-αpyIlk）（100-q4）/Qar,v,net

9.82

10

灰渣份额

αhz

1-αfh

0.05

11

灰渣温度

Thz

℃

取用

500.00

12

灰渣焓值

（Cθ）hz

kJ/kg

[*]据Thz，查表2-16

461.00

13

灰渣物理热损失

q6

%

αhz*（Cθ）hz*Aar/Qar,v,net

0.00

14

锅炉总热损失

∑q

%

24.32

15

锅炉反平衡效率

η

%

100-∑q

75.68

16

饱和蒸汽焓

I''

kJ/kg

按照绝对压力P=1.35MPa查EES

2786.00

17

给水温度

Tgs

℃

给定

20.00

18

给水焓

Igs

kJ/kg

压力P=1.45MPa，温度Tgs，查EES

85.32

19

饱和水焓

I'

kJ/kg

压力P=1.35MPa，查EES

822.40

20

排污水量

Dps

kg/s

Xps*D

0.14

21

蒸汽湿度

ω

%

取用

3.00

22

气化潜热

γ

kJ/kg

压力P=1.35MPa，查EES

1964.00

23

锅炉有效吸热量

Q1

kw

7440.59

24

燃料消耗量

B

kg/s

0.66

kg/h

2389.57

25

计算燃料消耗量

Bj

kg/s

0.58

kg/h

2102.82

26

保热系数

φ

-

0.98

五、炉膛特性计算：

图1炉膛结构简图

炉膛结构特性计算

序号

项目

符号

单位

计算公式或者数值来源

数值

1

前墙总面积（包括前拱）

Fbqq

m2

13.08

2

后墙总面积（包括后拱）

Fbhq

m2

20.17

3

侧墙总面积

Fbcq

m2

20.89

4

顶部总面积

Fbdb

m2

7.23

5

炉排有效面积

R

m2

12.60

6

炉壁总面积

Fb

m2

73.97

7

炉膛容积

Vl

m3

28.72

8

炉膛包覆面积

F1

m2

86.57

9

前墙水冷壁

节距

S

mm

设计

127.50

水冷壁管管径

d

mm

选定

51.00

水冷壁管中心到墙距离

e

mm

设计

25.50

有效辐射系数

x

-

[#]据s/d=2.5,e=0.5d查图7-2

0.72

管子数量

nq

-

　设计

22.00

曝光长度

l'a

m

设计

2.60

有效辐射受热面积

Hq

m2

（nq-1）*s*l'a*x

5.01

10

后水冷壁

节距

S

mm

设计

127.50

水冷壁管管径

d

mm

选定

51.00

水冷壁管中心到墙距离

e

mm

设计

25.50

有效辐射系数

x

-

[#]据s/d=2.5,e=0.5d查图7-2

0.72

管子数量

nh

-

15.00

曝光长度

l'a

m

设计

2.60

有效辐射受热面积

Hh

m2

（nq-1）*s*l'a*x

3.34

11

侧水冷壁

节距

S

mm

设计

127.50

水冷壁管管径

d

mm

选定

51.00

水冷壁管中心到墙距离

e

mm

设计

25.50

有效辐射系数

x

-

[#]据s/d=2.5,e=0.5d查图7-2

0.72

管子数量

nc

-

　设计

18.00

曝光长度

l'a

m

设计

2.60

有效辐射受热面积

Hc

m2

（nq-1）*s*l'a*x

8.12

12

顶部水冷壁

节距

S

mm

设计

127.50

水冷壁管管径

d

mm

选定

51.00

水冷壁管中心到墙距离

e

mm

设计

25.50

有效辐射系数

x

-

[#]据s/d=2.5,e=0.5d查图7-2

0.72

管子数量

nd

-

　设计

18.00

曝光长度

l'a

m

设计

3.17

有效辐射受热面积

Hd

m2

（nq-1）*s*l'a*x

4.95

13

烟窗

节距

S

mm

设计

204.00

水冷壁管管径

d

mm

选定

51.00

有效辐射系数

x

-

x=1-（1-0.35）（1-0.35）（1-0.35）

1.00

管子数量

ny

-

4×3排

4.00

曝光长度

l'a

m

设计

1.50

有效辐射受热面积

Hy

m2

（nq-1）*s*l'a*x

0.92

14

总有效辐射受热面积

H

m2

Hq+Hh+Hc+Hd+Hy

22.33

15

炉膛有效辐射层厚度

δ

m

3.6vl/Fl

1.19

16

燃烧面与炉墙面积之比

ρ

-

R/Fb

0.17

炉膛热力计算

序号

项目

符号

单位

计算公式或者数值来源

数值

1

燃料收到基的低位发热量

Qar,v,net

kJ/kg

按空气干燥基的低位发热量换算

14812.0

2

燃料消耗量

B

kg/s

　见表4

0.66

3

kg/h

2380.11

4

计算燃料消耗量

Bj

kg/s

　见表4

0.58

5

kg/h

2094.49

6

保温系数

φ

-

　见表4

0.98

7

炉膛出口过量空气系数

αl

-

设计

1.35

8

炉膛漏风系数

△αl

-

0.05

9

冷空气理论焓

Ilk

kJ/kg

[*]查温焓表

138.40

10

空气带入炉内焓

Qk

kJ/kg

αl*Ilk

186.84

11

炉膛有效放热量

Q’

kJ/kg

Qar,v,net*（100-q3-q4-q6）/（100-q4）

14830.25

12

理论燃烧温度

θu

℃

查温焓表

1471.82

13

绝对理论燃烧温度

Tu

K

θu+273

1744.82

14

炉膛出口烟温

θl''

℃

先假定，后校核

1030.00

15

炉膛出口烟焓

Il''

kJ/kg

α=1.35,查温焓表

9966.32

16

炉膛出口绝对温度

Tl''

K

θl''+273

1303.00

17

烟气平均热容

Vycpj

kJ/（kg.℃）

　查表

11.01

18

烟气中水蒸气容积份额

rH20

-

VH20/Vyq

0.12

19

三原子气体的容积份额

rq

-

Vq/Vyq

0.26

20

三原子气体总分压力

pq

Mpa

rq*Pdq

0.0265

21

三原子气体辐射力

pqδ

m.Mpa

pqδ

0.0317

22

三原子气体辐射减弱系数

Kqrq

1/m.Mpa

　（

2.18

23

烟气密度

ρy

kg/m3

取定值

1.30

24

烟气灰粒平均直径

dh

μm

取定值

20.00

25

1kg燃料烟气量

Gy

kg/kg

　ρy*Vy

8.11

26

烟气中灰粒的无因次浓度

μh

　计算

0.001019

27

灰粒的减弱系数

kh

1/m.Mpa

0.064778

28

焦炭粒等的修正系数

c

1/m.Mpa

　查表

0.3000

29

固体颗粒减弱系数

kg

1/m.Mpa

kh+c

0.3648

30

气体介质吸收力

kpδ

（kg+kq）pδ

0.3045

31

火焰黑度

ah

　1-

0.2625

32

炉膛水冷程度

Х

Hf/FlR

0.3019

33

水冷壁表面黑度

ab

取定

0.8000

34

炉膛系统黑度

a1

0.5794

35

波尔兹曼准则

Bo

计算

0.93

36

管外壁灰污系数

ε

（m2.℃）/kw

取用

2.60

37

炉膛辐射面吸热量

Qf

kJ/kg

　Ψ（Ql）

4769.40

38

辐射受热面热流密度

ql

kW/m2

124.24

39

水冷壁管外积灰层表面温度

Tb

K

　计算

789.43

40

系数

m

　-

　查线算图

0.18

41

计算值

Bo（1/al+m）

　-

　Bo（1/al+m）

1.78

42

无因次炉膛出口烟温

θ''l

　-

[#]查线算图7-8

0.748

43

炉膛出口绝对烟温

Tl''

　K

　先假定，再验证

1305.12

44

炉膛出口烟温

θl''

　K

Tl''

1032.12

45

炉膛出口烟焓

I''l

　kJ/kg

　温焓表

9987.85

46

炉膛辐射换热量

Qf

　kW

　Ψ（Ql）

4748.29

47

燃烧面热强度

q''R

　kW/m2

777.21

48

燃烧室热强度

q''v

　　kW/m3

340.97

49

实际辐射受热面热流密度

qf

123.69

六、第Ⅰ锅炉管束

第Ⅰ锅炉管束

第Ⅰ锅炉管束结构计算

序号

项目

符号

单位

计算公式或者数值来源

数值

备注

1

管径

d

mm

选定

51.00

2

横向截距

S1

mm

　设计

120.00

3

纵向截距

S2

mm

　设计

120.00

4

单排管的数量

ndl

-

22*120=2640

20.00

5

管子排数

nd2

-

　设计

18.00

6

受热面面积

H

m2

　见炉膛结构计算表

86.52

7

烟气流通截面平均高度

a

m

　设计

1.50

8

烟气流通截面面积

F

m2

　见炉膛结构计算表

2.07

9

管间有效辐射层厚度

δ

m

　见炉膛结构计算表

0.28

10

比值

σ

-

S/d

2.35

第Ⅰ锅炉管束热力计算[&]

序号

项目

符号

单位

计算公式或者数值来源

数值

备注

1

进口烟温

θ'd1

℃

炉膛出口烟温

1032.12

1032.12

2

进口烟焓

I'd1

kJ/kg

查温焓表

9987.85

9987.85

3

出口烟温

θ''d1

℃

先假定后校核

632.12

612.12

4

出口烟焓

I''d1

℃

查温焓表

6010.25

5803.15

5

吸热量

Qd1

kJ/kg

φ（I'd1-I''d1-△αIlk）

3907.08

4110.15

6

平均烟温

θpj

℃

0.5*（θ''d1+θ'd1）

832.12

822.12

7

大温差

△td

℃

838.72

838.72

8

小温差

△tx

℃

438.72

418.72

9

平均温差

△t

℃

617.27

604.60

10

烟气流速

wy

m