锅炉原理设计—125祝慧雯(学)

实用文档专业设计提高办公、学习效率1125t/h(34.72kg/s)中参数燃煤锅炉的热力计算1.设计任务（1）锅炉额定蒸发量D=125t/h（2）蒸汽参数：1）汽包蒸汽压力：p=4.3MPa2）过热器出口蒸汽压力：pgr=3.9MPa3）过热器出口蒸汽温度：tgr=450℃（3）给水温度：tgs=170℃（4）给水压力：pgs=4.9MPa（5）排污率：ppm2%（6）排烟温度：θpy=140℃（7）预热空气温度：trk=370℃（8）冷空气温度：tlk=30℃（9）空气中含水蒸汽量：d=10g/kg2.燃料特性：（1）燃料名称：阳泉无烟煤（2）煤的收到基成分：1)碳Car=69.01%2)氢Har=2.89%3)氧Oar=2.36%4)氮Nar=0.99%5)硫Sar=0.76%6)水分Mar=5.0%7)灰分Aar=18.99%（3）煤的干燥无灰基挥发份Vdaf=9%（4）煤的收到基低位发热量：Qar,net,p=26400kJ/kg（5）灰熔点特性：DT=1400℃ST=1500℃FT＞1500℃（6）煤的可磨度：Kkm=13.确定锅炉基本结构采用单锅筒Ⅱ型布置，上升烟道为燃烧室及凝渣管。水平烟道布置两级悬挂对流过热器，垂直下行烟道布置两级省煤器及两级管式空气预热器。整个炉膛全部布满水冷壁，炉膛出口凝渣管簇由锅炉后墙水冷壁延伸组成，在炉膛出口处采用由后墙水冷壁延伸构成的折焰角，以使烟气更好地充满炉膛。采用光管水冷壁。对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇形管束组成，在两级之间有锅炉自制冷凝水喷水减温装置，由进入锅炉的给水来冷却饱和蒸汽制成凝结水，回收凝结放实用文档专业设计提高办公、学习效率2热量后再进入省煤器。省煤器和空气预热器采用两级配合布置，以节省受热面，减少钢材消耗量。锅炉采用四根集中下降管，分别供水给12组水冷壁系统。燃烧方式采用四角布置的直流燃烧器。根据煤的特性选用中速磨煤机的负压直吹系统。锅炉本体结构见附图。4.辅助计算（1）燃烧产物容积计算煤完全燃烧（α=1）时理论空气量及燃烧产物容积计算见表I-1（以1kg燃料为准）。（2）空气平衡及焓温表1）烟道各处过量空气系数、各受热面的漏风系数及不同过量空气系数下燃烧产物的容积见表I-2，炉膛出口处过量空气系数按表4-2取。I-2烟气特性名称及公式符号单位炉膛及凝渣管第二过热器第一级过热器上级省煤器上级空气预热器下级省煤器下级空气预热器漏风系数Δα─0.10.0150.0150.020.030.020.03出口过量空气系数α─1.251.2651.281.31.331.351.38平均过量空气系数αpj─1.251.25751.27251.291.3151.341.365水蒸气容积VH2ONm3/kg0.52060.52140.52310.5250.52780.53050.5333表I-1初始数据序号名称符号单位公式及计算结果1理论空气容积Vkom3/㎏0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar6.84762三原子气体容积VRO2m3/㎏0.01866(Car+0.375Sar)1.29303理论氮气容积VN2om3/㎏0.008Nar+0.79Vko5.41754理论水蒸气容积VH2Oom3/㎏0.111Har+0.0124Mar+0.0161Vko0.49305理论烟气容积Vyom3/㎏VR02+VN2o+VH20o7.20366飞灰中纯灰份额αfh―查表8-510.957烟气中飞灰质量浓度Gfh㎏/㎏αfhAar/1000.18048烟其中飞灰质量浓度Azhg/MJ10000Aar/Qar,net,p7.1932实用文档专业设计提高办公、学习效率3烟气总容积VyNm3/kg8.94318.99529.09969.22149.39539.56939.7432RO2容积份额2ROrNm3/kg0.14460.14370.14210.14020.13760.13510.1327H2O容积份额OHr2─0.05820.0580.05750.05690.05620.05540.0547三原子气体总容积rΣ─0.20280.20170.19960.19720.19380.19060.1874烟气质量Gykg/kg11.988712.055812.189912.346412.5712.793613.0171飞灰浓度μfhkg/kg0.01510.0150.01480.01480.01460.01410.0139烟道各处过量空气系数及各受热面的漏风系数列于表I-1中。空气预热器出口热空气的过量空气系数:ß''=al-△al-△af=1.25-0.1-0.1=1.052）不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表见表I-33）锅炉热平衡及燃料消耗计算见表I-4表I-4热平衡及燃料消耗量计算序号名称符号单位公式及计算结果1固体未完全燃烧损失qgt%查表42气体未完全燃烧损失qqt%查表03外部冷却损失qlq%由D=37.5kg/s,查教材71页0.664灰渣物理热损失qhz%Qar,net,p/420=26400/420=62.8519=Aar,不计算05排烟过量空气系数αpy—查表4.21.386排烟温度θpy℃见任务书1407排烟焓IpykJ/kg查表4.31908.1878冷空气温度tlk℃见任务书30实用文档专业设计提高办公、学习效率49冷空气焓IlkkJ/kg查表4.3271.18510排烟损失qpy%（Ipy-αpyIlk)(100-qgt)/Qar,net,p5.57811锅炉效率ηgl%100-qgt-qqt-qlq-qhz-qpy89.76212锅炉蒸发量Dkg/s见任务书34.7213过热蒸汽出口焓igrkJ/kgp=3.9MPa,t=450℃，查水蒸气表3332.414饱和水焓ibhkJ/kgp=4.3MPa,查水蒸气表1108.515给水温度tgs℃见任务书17016给水焓igskJ/kgp=4.9MPa,t=170℃，查水蒸气表721.6517排污率ppw%见任务书218锅炉总吸热量QglkwD(igr-igs)+ppwD(ibh-igs)9091419燃料消耗量Bkg/s100Qgl/(ηgl*Qar,net,p)3.836520计算燃料消耗量Bjkg/sB(1-qgt/100)3.68321制粉系统漏风系数Δαf—查表0.122空气预热器出口空气温度trk℃见任务书37023空气预热器出口空气焓IrkkJ/kg查表4.33418.7224空气预热器吸热量QkykJ/kgβky(Irk-Ilk)3304.9117525空气预热器吸热量与燃料热量的百分比qky%100Qky/Qar,net,p12.51926保热系数Φ—ηgl/(ηgl+qlq)0.9927I-5燃烧室设计及计算1．燃烧室尺寸的决定（1）炉膛宽度及深度因采用角置直流式燃烧器，炉膛采用正方形截图。按表8-39取炉膛截面热负荷qF=2519kW/㎡，炉膛截面F=40.145㎡，取炉膛宽度a=6.213m，炉膛深度6.213m，布置Φ60*3的水冷壁管，管间距s=64mm，侧面墙的管数为100根，前、后墙的管数为98根。（2）燃烧室炉墙面积的决定实用文档专业设计提高办公、学习效率5燃烧室侧面尺寸见附表，决定过程见表I-5。表I-5炉膛结构尺寸序号名称符号单位公式及计算结果1炉膛截面热负荷qFkW/m2查表25192炉膛截面积Fm2a2=BjQar,net,p/qF38.599126643炉膛宽度amF0.5取整，64的倍数6.3364第一根凝渣管高hnlm设定4.25顶棚宽度ldpma-lzy-lxcosγx3.86折焰角前端到第一排凝渣管斜管段长lxm设定0.7347折焰角宽度lzym设定1.98折焰角上倾角度γs设定459折焰角下倾角度γx设定3010顶棚倾角γd设定811凝渣管与炉墙距离lnzma-ldp2.53612顶棚高度hdpmhnl+ldptanγd4.73413折焰角高度hzymlzytanγx1.09714—hzymlnztanγx1.46415冷灰斗底口宽度lhdm设定1.06216冷灰斗倾角γhd设定5517冷灰斗中部宽度ldzm(a+lhd)/23.69918冷灰斗高度hhdm(a-lhd)(tanγhd)/23.76619冷灰斗斜边长度的一半lhxmhhd/(2sinγhd)2.29920炉膛容积热负荷qvkJ/m3选定16921炉膛容积Vlm3BjQar,net,p/qv575.332544422侧墙面积Fcm2Vl/a90.80423炉膛中部高度hlzm(Fc-(hnl+hdp)ldp/2-(ldp+a)hzy/2-(a+ldz)hhd/4)/a8.9924出口窗中心到灰斗中心hckm(hnl+lxsinγx)/2+hzy+hlz+hhd/214.253实用文档专业设计提高办公、学习效率6高25前墙面积Fqm2(hdp+hzy+hlz+lhx+ldz/2)a122.51626后墙面积Fhm2(lzy/cosγx+hlz+lhx+ldz/2)*a97.14627出口窗面积Fchm2(hnl+(lnz-lzy)/cosγx)*a31.26428顶棚面积Fdm2ldp*a/cosγd24.31329炉膛总面积Flm22Fc+Fq+Fh+Fch+Fd456.84730炉膛总高hlzmhdp+hzy+hlz+hhd/217.0712.粉煤燃烧器的型式及布置采用角置直流式粉煤燃烧器，分布于炉膛四角，燃烧器的中心距冷灰斗上沿为1.73m。每组燃烧器都有两个一次风口，两个二次风口和两个废气燃烧器，燃烧器的结构计算见表I-6。表I-6燃烧器结构序号名称符号单位公式及计算结果1一次风率r1查表,选取0.252磨煤废气（三次风率）r3由制粉系统得0.223二次风及送粉热风温度t2℃trk-103604炉膛漏风系数Δαl由表4.2烟气特性得0.15炉膛出口过量空气系数αl由表4.2烟气特性得1.256一次风温t1℃先假设，后校核3507煤粉温度ti℃由制粉系统得1508炉膛漏风率rlfΔαl/αl0.089二次风率r21-r1-r3-rlf0.4510二次风量V2m3/sr2αlV0Bj(1+t2/273)32.8911一次风量V1m3/sr1αlV0Bj(1+t1/273)17.9912磨煤废气量Vim3/sr3αlV0Bj(1+ti/273)10.7513一次风速w1m/s查表，选取2214二次风速w2m/s查表，选取5015磨煤废气风速w3m/s查表，选取5516燃烧器数量Z—切向燃烧四角布置4实用文档专业设计提高办公、学习效率717一次风口面积f1m2V1/(2W1)0.4118二次风口面积f2m2V2/(2W2)0.319废气喷口面积f3m2Vf/(2W3)0.120下二次风口下沿到冷灰斗转角的距离H'm选定0.625燃烧器喷口宽度brm结构设计定为0.2826燃烧器喷口高度hrm按f1、f2要求画出结构图，得hr2.2627燃烧器占有面积FRm21.4142(br+0.03)(hr+0.03)*44.01583.燃烧室水冷壁布置水冷壁采用Φ60的光管，管节距s=64mm，管子悬挂炉墙，管子中心和炉墙距e=0,。每面墙宽6213mm，侧面墙的管数为100根，前、后墙的管数为98根。后墙水冷壁管子在折角处有叉管，直叉管垂直向上连接联箱，可以承受后墙管子和炉墙的重量，斜叉管组成凝渣管和折焰角。凝渣管有24*3=72根管子，折焰角上有22根管子，另4根管子直接与联箱相连。侧墙水冷壁向上延伸，在折焰角区域和凝渣管区域形成附加受热面。燃烧室结构特性计算见表I-7。表I-7炉膛受热面序号名称符号单位公式及计算结果前、后、侧顶棚出口窗1水冷壁规格dmm606060δmm3332管节距smm6484.5—3相对值s/d—1.0671.408—4管中心与炉墙距离emm030—5相对值e/d—00.5—6角系数x—查图0.990.9417炉墙面积Flm2