锅炉原理课程设计

1榆林学院题目锅炉课程设计学生姓名学号院(系)能源工程学院专业热能与动力工程指导教师胡广涛报告日期2015年06月10日2目录前言第一章锅炉课程设计任务书……………………………………………………………………………4第二章煤的元素分析数据校核和煤种判别……………………………………………………………5第三章燃料燃烧计算……………………………………………………………………………………6第四章锅炉热平衡计算…………………………………………………………………………………8第五章炉膛设计和热力计算……………………………………………………………………………9第六章前屏过热器设计和热力计算……………………………………………………………………13第七章后屏过热器设计和热力计算……………………………………………………………………17第八章高温再热器设计和热力计算……………………………………………………………………21第九章第一悬吊管热力计算……………………………………………………………………………25第十章高温对流过热器设计和热力计算………………………………………………………………27第十一章第二悬吊管热力计算……………………………………………………………………………30第十二章低温再热器垂直段设计和热力计算……………………………………………………………32第十三章转向室热力计算…………………………………………………………………………………36第十四章低温再热器水平段设计和热力计算……………………………………………………………38第十五章省煤器设计及热力计算…………………………………………………………………………41第十六章分离器气温和前屏进口气温的校核……………………………………………………………44第十七章空气预热器设计和热力计算……………………………………………………………………453第十八章锅炉整体热平衡校核………………………………………………………………………………52第十九章热力计算结果的汇总………………………………………………………………………………534前言《锅炉原理》是一门涉及基础理论面较广，而专业实践性较强的课程。该课程的教学必须有相应的实践教学环节相配合，而课程设计就是让学生全面运用所学的锅炉原理知识设计一台锅炉，因此，它是《锅炉原理》课程理论联系实际的重要教学环节。它对加强学生的能力培养起着重要的作用。本设计说明书详细的记录了锅炉本体各受热面的结构特征和工作过程，内容包括锅炉受热面，锅炉炉膛的辐射传热及计算。对流受热面的传热及计算，锅炉受热面的布置原理和热力计算，受热面外部工作过程，锅炉蒸汽参数的变化特性与调节空气动力计算等。由于知识掌握程度有限以及三周的设计时间对于我们难免有些仓促，此次设计一定存在一些错误和遗漏。第一章锅炉课程设计任务书1.1引言锅炉课程设计是巩固我们理论知识和提高实践能力的重要环节。它不仅使我们对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高掌握了锅炉机组的热力计算方法，学会使用锅炉机组热力计算标准方法，并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力而且培养了我们查阅资料，合理选择和分析数据的能力，培养了我们严肃认真和负责的态度。我国的锅炉目前以煤为主要燃料。锅炉的结构设计和参数的设计与选择以及煤种的选择与应用等都将会对燃料效率、锅炉安全经济运行水平以及环境污染等问题有影响。因为在锅炉设计中对锅炉的性能、结构、经济性和可靠性等方面进行各种计算，尤其是热力计算作为主要和基础的计算，为锅炉的其他计算，如水和空气动力计算、烟气阻力计算、强度计算等提供相关的重要的基础数据1.2锅炉设计参数（1）锅炉额定蒸发量：D1=1913t/h（2）过热蒸汽压力:P1=25.4Mpa（3）过热蒸汽温度:t1=571℃（4）给水温度:tgs=282℃（5）给水压力：pgs=29.35Mp（6）周围环境温度：t1k=20℃（7）排烟温度假定值：126℃1.3燃料特性;（1）燃料名称：神府东胜煤（2）煤的收到基成分：（%）：Cy=57.33Hy=3.62Oy=9.94Ny=0.70Sy=0.41Wy=13.00Ay=15.00（3）煤的干燥无灰基挥发分：Vy=33.64%（4）煤的低位发热值：Qydw=21805kJ/kg（5）灰熔点：DT、ST、FT1500℃名称符号单位计算公式或数据来源结果额定蒸发量Dsh''t/h给定1913过热蒸汽压力psh''MPa给定，表压25.4过热蒸汽温度tsh''℃给定571再热蒸汽流量Drh''t/h给定1586再热蒸汽入口压力prh'MPa给定，表压4.355再热蒸汽入口温度trh'℃给定310再热蒸汽出口压力prh''MPa给定，表压4.17再热蒸汽出口温度trh''℃给定569给水压力pfwMPa给定，表压29.35给水温度tfw℃给定282周围环境温度tca℃给定20锅炉燃煤特性神府东胜煤（1）碳收到基质量百分比Car%给定57.33（2）氢收到基质量百分比Har%给定3.62（3）氧收到基质量百分比Oar%给定9.94（4）氮收到基质量百分比Nar%给定0.70（5）硫收到基质量百分比Sar%给定0.41（6）灰分收到基质量百分比Aar%给定15.00（7）水分收到基质量百分比Mar%给定13.00（8）挥发分干燥无灰基质量百分比Vdaf%给定33.64（9）燃料收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg给定21850第二章煤的元素分析数据校核和煤种判别2.1煤的元素分析数据校核和煤种判别：元素之和—％Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar100元素之和正确否？———正确高位发热量（经验公式）Qgr,arkJ/kg339Car+1256Har-109(Oar-Sar)22943低位发热量（经验公式）Q'net,arkJ/kgQgr,ar-r(0.09Har+0.01Mar)21803经验公式值和给定值之差⊿Qnet,arkJ/kgQ'net,ar-Qnet,ar﹣2误差判别——│⊿Qnet,ar│800正确煤的折算因子red—4190/Qnet,ar0.192折算灰分Ared,ar％red×Aar2.88折算水分Mred,ar％red×Mar2.50折算硫分Sred,ar％red×Sar0.08煤的灰分特性判断——Ared,ar4%低灰分煤——Mred,ar8%低水分煤——Sred,ar0.2%低硫分煤62.2炉整体的外型——选Π型布置选择Π形布置的理由如下：(1)锅炉排烟口在下方送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅炉结构和厂房较低，烟囱也建在地面上；(2)对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力；(3)各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热；(4)机炉之间的连接管道不长。2.3受热面的布置在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要受蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。本锅炉为中压参数，汽化吸热较少，加热吸热和过热吸热较多。为使炉膛出口烟温降到要求的值，保护水平烟道的对流受热面，在水平烟道内布置高、低温对流过热器。前后隔墙省煤器采用膜式水冷壁结构。设置省煤器时，根据锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式的。热风温度rkt=350C，理应采用二级布置空气预热器。在省煤器的烟道转弯处，设置落灰斗，由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺落灰斗下降，有利于防止回转式空气预热器的堵灰，减轻除尘设备的负担。2.4汽水系统按锅炉热力系统的设计要求，该锅炉的汽水系统的流程设计如下：（1）过热蒸汽系统的流程汽包——顶棚式过热器——低温对流过热器——一级喷水减温——高温对流过热器——汽轮机（2）水系统的流程给水泵——低温级省煤器——高温级省煤器——汽包——下降管——下联箱——水冷壁——上联箱——汽包。第三章燃料燃烧计算3.1燃烧产物计算(1)理论烟气量及理论烟气容积(2)空气平衡表及烟气特性表根据该锅炉的燃料属优质燃料，可选取炉膛出口过量空气系数α’’1=1.2，选取各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，如表4•1。根据上述计算出的数据，又选取炉渣份额后计算得飞灰份额αfh=0.9，计算表4•2列出各项，此表为烟气特性表。7表4•1空气平衡表表4-1理论空气量和理论烟气量计算序号名称符号单位计算公式或数据来源结果1理论空气量VoNm3/kg0.0889×(Car+0.375×Sar)+0.265×Har－0.0333×Oar5.7392理论氮气容积VoN2Nm3/kg0.79×V0+0.008×Nar4.5393三原子气体RO2的容积VRO2Nm3/kg0.01866×(Car+0.375×Sar)1.0734理论水蒸汽容积V0H2ONm3/kg0.111×Har+0.0124×Mar+0.0161×V00.6555理论烟气容积VogNm3/kgVoN2+VoH2O+VRO26.267(3)烟气焓温表表4-4烟气焓温表序号温度(℃)理论烟气焓I0g(kJ/kg)理论空气焓I0a(kJ/kg)飞灰的焓Ifa(kJ/kg)烟气的焓Ig=I0g+(α-1)I0a+Ifa(kJ/kg)α=1.2α=1.24α=1.28IgΔIgIgΔIgIgΔIg1100870.3757.511.5——1063.61089.21093.91119.922001762.31526.524.1——2152.81122.22213.9—33002682.42312.737.63182.51121.33275.0———44003630.53110.351.34303.81149.3————55004602.73925.265.35453.11173.3————66005594.04763.079.86626.41204.6————77006612.95618.194.57831.01239.2————88007664.46484.6109.39070.21258.2————99008733.77351.2124.510328.51279.9————1010009820.18240.6140.211608.41289.1————11110010910.79153.1156.212897.51292.3————12120012004.810065.5171.914189.81325.4————13130013125.810977.9193.815515.21362.3————14140014271.011913.3223.916877.51345.3————炉膛，凝渣管高温对流过热器低温对流过热器二级省煤器二级空气预热器一级省煤器一级空气预热器进口α′1.201.231.261.281.311.33漏风⊿α0.050.030.030.020.030.020.03出口α″1.201.231.261.281.311.331.36815150015402.512848.7250.518222.81347.8————16160016551.913789.9260.819570.61378.0————17170017709.214725.3294.420948.61369.0————18180018874.315660.6311.222317.71399.5————19190020052.416624.7339.923717.21379.2————20200021221.917583.1358.025094.41396.7————21210022407.518547.2376.226493.11396.4————22220023595.119505.5393.327889.5————（4）烟气特性表表4-3烟气特性表序号名称及公式符号单位前屏至省煤器空预器热段空预器冷段1烟道进口过量空气系数（查表3-3）a'—1.201.201.242烟道出口过量空气系数（查表3-4）a—1.201.241.283烟道平均过量空气系数(α'+α)/2aav—1.201.221.26