锅炉原理课程设计——

锅炉原理课程设计一、煤的成分计算基准和计算基准的换算：1、换热系数k的推导：（依据碳氢氧氮硫及内外部水分、灰分在不同基下的质量守恒来推导）x=kx0x0——按原基准计算某一成分的质量百分数，%x——按新基准计算某一成分的质量百分数，%（1）以收到基为原基准①空气干燥基为新基准收到基：100%arararararararCHONSAM空气干燥基：100%adadadadadadadCHONSAM推导k值时取收到基和空气干燥基各为100g，某一成分在原基准是x0g，新基准是xg。∵空气干燥基较收到基少了外部水分：则：0100100adarxxMM∴k=0xx=ardMM100-100a②干燥基为新基准干燥基：100%ddddddCHONSA同理：干燥基较收到基少了整个水分则：0100100arxxM∴k=0xx=arM100100③干燥无灰基为新基准干燥无灰基：100%dafdafdafdafdafCHONS∵干燥无灰基较收到基少了灰分和水分∴0100100ararxxMA即k=0xx=ararAM-100100依次方法，同样可以得到下面的不同情况下的k值：（2）以空气干燥基为原基准①收到基为新基准：aradMxMx1001000k=0xx=adarMM100-100②干燥基为新基准：1001000xMxadk=0xx=adM100100③干燥无灰基为新基准：1001000xAMxadadk=0xx=ad-100100AMad（3）以干燥基为原基准：①收到基为新基准：arMxx1001000k=0xx=100-100arM②空气干燥基为新基准：d0100100aMxxk=0xx=100-100adM③干燥无灰基为新基准：1001000xAxdk=0xx=d100100A（4）以干燥无灰基为原基准：①收到基为新基准：ararAMxx1001000k=0xx=100-100ararAM②空气干燥基为新基准：adadAMxx1001000k=0xx=100-100adadAM③干燥无灰基为新基准：dAxx1001000k=0xx=100100dA2、已知收到基中的各元素成分，计算空气干燥基、干燥基、干燥无灰基中的各元素成分:已知：Car=43.23％Har=2.81％Oar=5.11％Nar=0.72％Sar=0.94％Aar=39.13％Mar=8.06％Vdaf=30.67％低位发热量Qnet=16.23MJ/kg解答：①空气干燥基（取内部水分为零）k=0xx=ardMM100-100a得k=1.088②干燥基k=0xx=arM100100得k=1.088③干燥无灰基k=0xx=ararAM-100100得k=1.894通过计算，整合成以下表格：碳分/C氢分/H氧分/O氮分/N硫分/S灰分/A水分/M挥发分/Vdaf空气干燥基47.023.065.560.781.0242.568.7733.37干燥基47.023.065.560.781.0242.568.7733.37干燥无灰基81.865.329.681.361.7874.1115.2758.09二、空气量和烟气量的计算燃烧计算前提1、均以1kg燃料收到基为基础2、理想气体322.4Nm3、气体容积计算的单位均为：3/Nmkg理论空气量（氧气量）1、碳燃烧消耗的氧气量22COCO1222.4,322.4112kgNm322.41.86612100100ararCCNm=0.807Nm32、氢燃烧耗氧量22222HOHO422.4,322.414kgNm322.45.564100100ararHHNm=0.156Nm33、硫燃烧耗氧量22SOSO3222.4，322.4132kgNm322.40.732100100ararSSNm=0.007Nm34、燃料本身耗氧量322.40.732100100ararOONm=0.036Nm31kg燃料完全燃烧所需的氧量2031.8665.550.70.7100100100100ararararOCHSOVNm=1.006Nm31kg燃料完全燃烧所需的空气量200310.08890.2650.0333()0.21OararararVVCHSONm=4.449Nm3实际空气量：∵过量空气系数等于1.0且0kVV，∴实际空气量就等于理论空气量。理论烟气量：燃烧产物按1Nm3燃料计算，烟气体积Vy为222223y/COSONOHOVVVVVVNmkg2003(1)/VyyHOVVVVNmkg23/ygyHOVVVNmkg2VHOV------过量空气带入的水蒸气α=1.0时（没有过量空气）完全燃烧后的烟气体积还是理论烟气量2222000yCOSONHOVVVVV0yV------理论上燃烧产生的烟气，不随过量空气系数而变。计算理论烟气量的各项气体的容积：1、三原子气体烟气量222ROCOSOVVV2、理论氮气量20NV3、理论水蒸汽量20HOV2222000yCOSONHOVVVVV1、三原子气体烟气量222ROCOSOVVV22COCO22.41.86612100100ararCC=0.807Nm3/kg22SOSO22.40.732100100ararSS=0.007Nm3/kg21.8660.7100100ararROCSV=0.814Nm3/kg2、理论氮气量20022.40.7928100arNNVV2000.80.79100arNNVV=3.52Nm3/kg3、理论水蒸气量（1）由煤中的水分22.40.012418100ararMM=0.001Nm3/kg（2）煤中氢元素转换的水分222.40.11122100ararHH=0.003Nm3/kg（3）由理论空气量0V带入的水分，即相对于每kg燃煤带入的水蒸气容积0.0161V0Nm3/kg不考虑过量空气中水蒸气的容积(假设无蒸汽雾化的这部分)2000.01240.1110.01611.24HOararwhVMHVG=0.0757Nm3/kg理论烟气量2222000yCOSONHOVVVVV=4.41Nm3/kg过量空气中的水蒸气容积2220000.00161(1)0.0161(1)VHOHOHOVVVdVV=0Nm3/kg实际烟气量∵000(1)0.0161(1)yyVVVV001.0161(1)yyVVV∴Vy=V0y=4.41Nm3/kg每千克燃料燃烧后产生的烟气的质量011.306100arywhAGGV=6.806kg/kg式中1.306αV0为1kg燃料燃烧所需要空气及所含水分转入的烟气质量三、锅炉热平衡计算已知：Qr≈Qar,net＝16.23MJ/kg2.排烟温度148pyQC;3.排烟的焓hpy=Iy=0yI+（α-1）0kI+Ifh;查表（1m3空气，烟气和1kg灰的焓kJ/m3,KJ/kg）θ，℃（cθ）CO2（cθ）N2（cθ）O2（cθ）H2O（cθ）K（cθ）h10017013013215113280200358260267305266168利用均值差分法计算T=148℃时,（ct）K=132+（266-132）/100(148-100)=196.32KJ/kg(ct)RO2=170+（358-170）/100(148-100)=260.24KJ/kg(cθ)2N=130+（260-130）/100(148-100)=192.40KJ/kg（cθ）H2O=151+（305-151）/100(148-100)=224.92KJ/kg（cθ）h=80+（168-80）/100(148-100)=122.24KJ/kg理论烟气焓为0yI=VRO2(cθ)RO2+02NV(cθ)2N+02OHV(cθ)OH2=0.184260.24+3.52192.40+0.0757224.92=1059.35KJ/kg烟气飞灰焓IfhIfh=hfharcaA)(100∵netararfhQAa,4187=4187x0.95x39.13/(16.23x106)=0.016∴这部分不再考虑过量空气系数α=1∴hpy=Iy=0yI+（α-1）0kI+Ifh=1059.35KJ/kg4.冷风温度20lktC;5.理论冷空气焓00()lkkhCTV=4.449x(20x132/100)=117.45kJ/kg;6.30.5(%)q;7.41.5(%)q;8.排烟处过量空气系数1.05py；9.排烟热损失024(100)()/pypylkrqqhhQ=(100-1.5)(1059.35-1.05x117.45)/(1.623x104)=5.68（％）；10.散热损失50.5(%)q；11.60q；12.锅炉总损失23456qqqqqq=5.68+0.5+1.5+0.5+0=8.18(％)；13.；ηgl=100-Σq=91.82(％);14.求过量蒸汽焓hgg查资料书的过热蒸汽表：P=10MPahgg=3454.2kJ/kg;P=12MPahgg=3475.4kJ/kg;流量220t/ht=540℃汽包压力11.08MPahgg=(10.98-10)x(3475.4-3454.2)+3475.4=3465.0kJ/kg15.求给水焓值hgs：同理查未饱和水的表：200℃时，P=10MPa,hgs=855.9kJ/kg，P=12MPa，hgs=856.8kJ/kg;得Pgs=11.08MPa，hgs=856.4kJ/kg220℃时，P=10MPa,hgs=946.0kJ/kg，P=12MPa，hgs=946.6kJ/kg;得Pgs=11.08MPa，hgs=946.3kJ/kgtgs=215℃,Pgs=11.08MPa时，hgs=（856.4-946.3）x15/20+856.4=923.8kJ/kg16.有效利用热''''()220()grgggsgggsQDhhhh=220x1000x2541.2/3600=1.55x105kw；17.燃煤量计算：1）实际燃料量1100/()glBQQ=100x1.55x105/91.82/16230=10.4kg/s2）计算燃料量4(1/100)jBBq=10.24kg/s