锅炉课设热力计算电子版

课程设计任务书一、课程设计题目：二、课程设计任务：1.任务：2.已知条件：三、原始资料1.锅炉结构及设计参数锅炉型号为SHL10-1.3/350-WⅢ型，如图8-1所示，炉膛内前墙、后墙、炉顶及两侧墙均布置有水冷壁，炉膛后沿烟气流程布置有凝渣管、过热器、对流管束、鳍片式铸铁省煤器和管式空气预热器。锅炉设计给水温度105℃，给水压力1.4MPa，排污率5%，冷空气温度30℃，热空气温度150℃，排烟温度180℃，炉膛出口处负压20Pa。设计煤种为山西阳泉无烟煤，煤质资料为：Car=65.65%，Har=2.64%，Oar=3.19%，Nar=0.99%，Sar=0.51%，Mar=8%，Aar=19.02%，Vdaf=7.85%，netar,Q24426kJ/kg。锅炉受热面的设计过量空气系数及漏风系数见表8-8。设计热力计算结果见表8-9。表8-8过量空气系数及漏风系数序号锅炉受热面入口过量空气系数漏风系数出口过量空气系数1炉膛1.400.101.502凝渣管1.5001.503蒸汽过热器1.500.051.554锅炉管束1.550.101.655省煤器1.650.101.756空气预热器1.750.101.85表8-9设计燃料校核热力计算结果汇总表项目符号单位热平衡烟道名称炉膛凝渣管过热器锅炉管束转向室省煤器空气预热器锅炉热效率%73.74燃料计算消耗量Bjkg/h1289炉膛容积热强度qvkW/m3256.5炉排面积热强度qRkW/m2881.2管径及壁厚d×mm51×351×338×3.551×376×840×1.5管子布置方式错、顺列顺列顺列顺列错列横向节距S1mm前、后墙170左、右墙1052278512015080相对横向节距S1/d4.452.242.352纵向节距S2mm前、后墙e=25.5左、右墙e=6518010012015040相对纵向节距S2/d3.532.632.351比值dsds211沿烟气流向管排数z排4416423管长lm1.42.02.4烟气有效通流截面积Fm23.23Fhx=1.71Fzx=2.522.041.622.160.960.629烟气平均容积Vym3/kg10.10210.26610.75611.08411.41212.067烟气平均流速wym/s5.07Whx=8.92Wzx=6.055.59.1512.5进口烟温yt℃tll=1601974929770351351267出口烟温yt℃974929770351351267175平均烟温tav℃952850516351309221进口介质温度t℃19719719719710530出口介质温度t℃197197324197137144介质流速wm/s20.420.526.56受热面积Hm251.8711.52Hhx=28.64Hzx=16.32230.194.4169.8温压t℃755587319187131传热系数KkW/m2·℃0.03060.03060.03090.02270.0228吸热量QkJ/kg10781.5735.22229.46289.21111.31409.2图8-1SHL10-1.37/350-WⅢ型锅炉本体结构简图1-炉膛；2-烟窗及凝渣管；3-过热器；4-对流管束；5-省煤器，6-烟道门；7-空气预热器；8-风室；9-炉排四、热力计算步骤（一）辅助计算1．理论空气量、理论烟气量的计算名称符号单位计算公式结果理论空气量0kVm3/kg0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar三原子气体容积2ROVm3/kg0.01866(Car+0.375Sar)理论氮气容积0N2Vm3/kg1008.079.0ar0kNV理论水蒸汽容积0OH2Vm3/kg0.111Har+0.0124War+0.01610kV2．各受热面烟道中烟气特性表名称符号单位计算公式炉膛与凝渣管蒸汽过热器锅炉管束省煤器空气预热器进口过量空气系数给定出口过量空气系数给定漏风系数平均过量空气系数av2/)(实际水蒸汽容积OH2Vm3/kg0kav0OH)1(1610.02VV烟气总容积Vym3/kg0kavOHN0ROV)1(VVV222RO2容积份额2ROyRO/2VVH2O容积份额OH2yOHV/2V三原子气体总容积份额qOHRO22烟气重量Gykg/kg0kavar306.1100A1Va飞灰份额afh按表8-4查取0.15飞灰浓度hkg灰/kg烟气GA100/afhar烟气中灰粒平均直径dhm按表8-4查取烟气密度ykg/m3一般取定值1.33．烟气焓温表4．锅炉热平衡及燃料耗量计算名称符号单位计算公式或来源数值燃料低位发热量Qar,netkJ/kg给定燃料的物理显热hrkJ/kg给定或计算，公式见教材喷入炉膛的蒸汽带入的热量QzqkJ/kg给定或计算，公式见教材外来热源加热空气带入的热量QwlkJ/kg给定或计算，公式见教材输入热量QrkJ/kgQnet,ar+hr+Qzq+Qwl冷空气温度tlk℃给定理论冷空气焓0lkhkJ/kglkk0ktcV，ck从焓温表查取排烟温度tpy℃先假定，后校核排烟焓hpykJ/kg根据最后一级受热面烟气出口过量空气系数py，查燃烧产物焓温表固体不完全燃烧损失q4%选取15气体不完全燃烧损失q3%选取1排烟热损失q2%4r0lkpypy100qQhh散热损失q5%选取1.7排渣漏煤灰份额ahz+lm—选取0.8灰渣焓hhzkJ/kg选取灰渣物理热损失q6kJ/kgrarhzlmhzAaQh锅炉总热损失Σq%65432qqqqq锅炉热效率η%100-Σq过热蒸汽焓hgrkJ/kg按过热蒸汽温度、压力查水蒸汽性质表饱和水焓hskJ/kg按P=1.4MPa查水蒸汽性质表给水温度tgs℃给定给水焓hgskJ/kg按P=1.4MPa查水蒸汽性质表排污率ppw%给定锅炉有效利用热QglkJ/hgspw3pwgsgr3hh10phh10DD燃料消耗量Bkg/h100rglQQBkg/s计算燃料消耗量Bjkg/h)1001(4qBjBkg/s保热系数551qq烟气温度ty(℃)yCOROROth222CV(kJ/kg)yN0N0Nth222CV(kJ/kg)y0H2O0OHth2V(kJ/kg)fhh(kJ/kg)0OH0NRO0y222hhhI(kJ/kg)yk0k0kthCV(kJ/kg)0k0yh1hhy(kJ/kg)lgrgssmpyky10020030040050060070080090010001100120013001400150016001700当netar,arfhAa4190Q≤6时，飞灰焓fhh可忽略不计；实际烟气焓值只需要计算设备所处温度环境对应的焓值，不必全部算。（二）炉膛热力计算炉膛结构如图8-2所示。图8-2炉膛结构AB=3320mm；BC=2280mm；CD=3850mm；DE=1970mm；EF=3340mm；FG=980mm；GH=1470mm；HI=640mm1.炉膛结构特性计算2.炉膛的传热计算名称符号单位计算公式或来源数值前墙面积（包括炉顶）Aqqm2(0.5+0.64+0.98+1.47+3.34+1.97)×2.7224.21后墙面积Ahqm2(0.472+3.32+2.28+3.85)×2.7226.98侧墙面积Acqm2要求学生计算复核14.88炉排有效面积Rm2(3.285+0.595+0.92+0.32)×2.3011.78炉膛周界总面积Alm224.21+26.98+2×14.88+11.7892.73炉膛容积Vlm3Acq×2.7240.47水冷壁管径dm0.051前墙结构尺寸管数n=16，管节距S=0.17m，e=0.0255m，曝光管长l1=4.87m，角系数x1=0.59，覆盖耐火材料层长l2=3.53m，角系数x2=1（角系数根据S/d=3.33，e/d=0.5及炉墙特点查取）前墙有效辐射受热面积(包括炉顶)Hqqm2(4.87×0.59+3.53×1)×(16-1)×0.1716.36后墙结构尺寸管数n=16，管节距S=0.17m，e=0.0255m，曝光管长l1=4.63m，角系数x1=0.59，覆盖耐火材料层长l2=3.32m，角系数x2=1（角系数根据S/d=3.33，e/d=0.5及炉墙特点查取）后墙有效辐射受热面积Hhqm2(4.63×0.59+3.32×1)×(16-1)×0.1715.44烟窗结构尺寸管数n=8，管节距S=0.34m，管长l=1.5m，角系数x=1，烟窗有效辐射受热面积Hycm2(8-0.5)×0.34×1.5×13.83侧墙结构尺寸管数n=16，管节距S=0.105m，e=0.065m，曝光管炉壁面积A1=7.98m2，角系数x1=0.87，覆盖耐火材料层面积A2=1.18m2，角系数x2=1（角系数根据S/d=2.06，e/d=1.275及炉墙特点查取）侧墙总有效辐射受热面积Hcqm22×(7.98×0.87+1.18×1)16.24炉膛总有效辐射受热面积Hfm2Hqq+Hhq+Hyc+Hcq51.87炉膛平均有效角系数x)A/(lfRH炉膛有效辐射层厚度ml1A/6.3V火床与炉墙面积之比)A/(lRR要求学生：在图8-2中标出与尺寸相关的结构名称，如炉膛宽度、深度等。名称符号单位计算公式或来源数值热空气温度trk℃先假定，再校核理论热空气焓0rkhkJ/kgrkk0ktcV，ck从焓温表查取空气带入炉内热量QkkJ/kg0rkl0llhhrk炉膛有效放热量QlkJ/kgk4643r100100QqqqqQ理论燃烧温度tll℃从焓温表查取TllKtll+273炉膛出口烟温lt℃先假定，再校核lTKlt+273炉膛出口烟气焓lhkJ/kg从焓温表查取烟气平均热容量VycavkJ/(kg·℃))T-T/()h(llll1Q炉膛压力PMPa一般取0.1三原子气体辐射减弱系数kq1/(m·MPa)qlqOH)100037.01)(1.010168.7(2TP灰粒减弱系数kh1/(m·MPa)32h2lhy32lhdT43000T7600焦炭粒等的修正系数C1/(m·MPa)根据煤种从教材中选取固体颗粒的辐射减弱系数kg1/(m·MPa)kh+C炉内介质的辐射减弱系数k1/(m·MPa)kq+kg火焰黑度hakp1e水冷壁表面黑度ba可取为0.8炉膛的系统黑度1a)1)(1(1)1)(1(x11hhbaaa波尔茨曼准则B0favyjH/cVB管外积灰层热阻m2·K/kW一般取为2.6炉膛辐射换热量QfkJ/kg)h(llQ炉膛有效辐射热流密度qfkW/m2ffjH/BQ水冷壁管壁温度TgbK可取管内工作压力下介质的饱和温度水冷壁管外积灰层表面温度TbKqf+Tgb系数值mf4b0/qT无因次数)1(10maB无因次炉膛出口烟温l查教材线算图12-17炉膛出口烟气温度lTKlllTlt℃lT-273校核炉膛出口烟气温度要求：假定值－计算值100℃，否则，重新假定并计算炉膛出口烟气焓lhkJ/kg按计算所得炉膛出口烟温，从焓温表查取炉膛辐射换热量QfkJ/kg)h(llQ炉膛有效辐射热流密度qfkW/m2ffjH/BQ炉膛容积热强度qvkW/m3lrjV/BQ，是否在合理范围内炉排面积热强度qRkW/m2R/BrjQ，是否在合理范围内（三）凝渣管的热力计算凝渣管结构如图8-3所示。图8-3凝渣管结构1.凝渣管结构计算2.凝渣管的热力计算名称符号单位计算公式或依据数值