阜新烟煤锅炉课程设计计算

1 绪论1.3 锅炉计算的基本资料1.3.1 锅炉规范(1) 锅炉额定蒸发量：De=220t/h=220103kg/h；(2) 给水温度： =215；(3) 过热蒸汽温度：=540；(4) 过热蒸汽压力（表压）：pgr=9.8 (5) 制粉系统：中间储仓式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）,漏风系数为0.1；(6) 燃烧方式：四角切圆燃烧；(7) 排渣方式：固态；(8) 环境温度：20；(9) 蒸汽流程: 如图1-2； 汽包顶棚管低温对流过热器屏式过热器高温对流过热器冷段高温对流过热器热段汽轮机一次喷水减温水二次喷水减温图1-2 锅炉蒸汽流程图 (10) 烟气流程：炉膛屏式过热器高温对流过热器低温对流过热器高温省煤器高温空气预热器低温省煤器低温空气预热器；(11) 烟气受热面的布置见文献1。1.3.2 过量空气系数和漏风系数表1-1 锅炉各受热面的空气过量系数及漏风系数烟道名称过量空气系数漏风系数入口出口炉膛12005屏、凝渣管1212 0高温过热器1212270025低温过热器122712540025高温省煤器12541277002高温空气预热器12771333005低温省煤温空气预热：在D70%De时，漏风系数的选取是根据经验先确定额定负荷下的漏风系数,然后由非额定负荷与额定负荷的比值进行漏风系数的修正，本文中取D=De,故不用进行修正。1.3.3 各种负荷下汽水侧各点压力值 表1-2 各种负荷下汽水侧各点压力值位置低温省煤器入口高温省煤器入口高温省煤器出口汽包低温过热器出口屏式过热器出口高过冷段出口高过热段出口压力1102108210681061102910101003991.3.4 燃料特性 表1-3 煤质资料表格序号项目名称符号数值单位1碳483%2氢33%3氧86%4氮08%5硫10%6水分15%7灰分23%8低位发热量18645KJ/kg9可燃质挥发份41Kcal/Kg2 辅助计算2.1燃料燃烧计算2.1.1 理论空气量和理论烟气量的计算 表2-1 锅炉燃烧计算汇总表序号项目名称符 号单 位（标准状况下）计算公式及数据结果1理论空气量由参考文献2，3-59 式-4.922理论氮容积3.8893RO2容积0.9084理论干烟气容积4.8075理论水蒸气容积0.6276飞灰份额查表0.93表2-2 烟气特性表序号项目名称符号单位（标准状况下）炉膛屏凝渣管高过低过高温省煤器低温省煤器低温省煤器低温空预器1受热面出口过量空气系数1.21.231.261.281.311.331.4112烟道平均过量空气系数1.21.2151.2541.271.2951.321.3453干烟气容积5.7825.8556.0036.1256.2946.3726.4954水蒸气容积+0.0161-1)V00.6430.6440.6460.6490.6540.6520.6545烟气总容积6.4526.56.656.7746.97.027.156RO2容积份额-0.1410.140.1370.1340.1320.130.1277水蒸气容积份额0.10.0990.0970.09570.09420.09290.09158三元子气体和水蒸气容积总份额0.2410.240.2340.230.2260.2230.2199容积飞灰浓度33.2932.9132.1731.583130.4729.9210烟气质量8.488.588.778.939.099.259.4111质量飞灰浓度0.0250.02490.02440.0240.02350.02310.02282.1.2 烟气和空气焓的计算：表2-3 焓温表（炉膛、屏、高温过热器）烟气或空气温度理论烟气焓理论空气焓理论烟气焓增炉膛、屏、凝渣管高温过热器4003141.42665.53749.03754.68842.21002.11002.95003983.63366.014751.14758.59881.2110461028.856004864.864082.325797.25786.43868.741053.621054.197005733.64813.336696.26840.63905.231071.271075.888006638.835555.277749.87916.52920.271088.231093.689007559.16309.018820.99010.20935.61104.721110.9910008494.77071.529909.0510121.201127.98949.71117.3511009444.47846.8211.13.7811249.38961.11132.291140.531200104068626.9212130.9112389.72974.01139.301156.031300113809418.1113264.213545.74980.01149.531163.2714001236010241.914402.517709.01989.61158.731173.5415001334911015.3915552.115882.569971168.101182.9416001434611822.1716710.817065.5010071170.141192.3817001535312631.3118257.87100817878.91194.3818001636113440.7519049.019452.2610141178.891203.5419001737514262.2420227.920655.8010151182.351206.9720001839015082.7521420.321862.7610311192.981217.8121001942115920.2522603.2723080.5310251189.971214.722002044616736.0723793.224295.93表2-4 焓温表（高温空预器、低温省煤器)烟气或空气温度理论烟气焓理论空气焓理论烟气焓增低温过热器高温省煤器1.371.39100752.82651.5998.31003.3773.681003.41028.52001526.51310.42001.72031.8795.910411056.53002322.41981.23042.73088.3819.21069.21084.94003141.62665.44111.94173.2841.81097.81113.95003983.43366.05209.75287.1765.21125.91142.46004847.54082.36335.66429.5表2-5 焓温表（低温过热器、高温省煤器）烟气或空气温度理论烟气焓理论空气焓理论烟焓增低温过热器高温省煤器3002322.441981.242886.329931.8819.191014.91030.74003141.42665.53901.23962.5841.71042.81058.95003983.63366.04944.05021.4864.101086.41102.96004864.84082.36030.46124.3886.051078.31095.17005733.64813.37108.77219.4905.21117.61134.78006638.83555.38226.38354.1表2-6 焓温表（低温空气预热器）烟气或空气温度理论烟气焓理论空气焓理论烟气焓增低温空预器1.44100752.8651.51039.1773.71064.82001526.51310.42103.9795.81093.43002322.41981.23197.3819.11122.54003141.62665.44319.8841.71152.45003983.43366.05472.2864.11181.86004847.54082.36654.02.2锅炉热平衡计算 表2-7 锅炉热平衡及燃料消耗量序号名 称符号单 位公 式结 果1锅炉输入热量任务书给定186452排烟温度先估后校1403排烟焓查焓温表用插值法求14650224冷空气温度取用205理论冷空气焓= 130386化学未完全燃烧损失%取用057机械未完全燃烧损失%取用158排烟处过量空气系数查表2-9即低温空气预热器出口过量空气系数14119排烟损失%68610散热损失%根据标准推荐取用0511灰渣损失%式（2-13）004112锅炉总损失%94013锅炉热效率%100-906014保热系数0994515过热蒸汽焓查标准,高温过热器出口参数347586116给水温度给定21517给水焓查标准，低温省煤器入口参数，并插值9238218锅炉有效利用热5614*10819实际燃料消耗量332*10420计算燃料消耗量324*104 3 炉膛的热力计算表3-1 炉膛结构计算序号名称符号单位公 式结 果1前墙总面积219622侧墙总面积 218483后墙总面积157744喷燃器及门孔面积取用65炉顶面积32116炉膛与屏交界面积65617炉墙总面积693568炉膛截面面积514799水冷壁管外径取用6010水冷壁管节距取用6411管子至墙中心距取用012水冷壁角系数取用09813炉顶角系数取用09814出口烟窗角系数取用115炉膛容积1052616冷灰斗二等分平面到出口烟窗中心线的距离取用1984617冷灰斗二等分平面到炉顶的距离 取用2393818冷灰斗二等分平面到燃烧器中心线的距离取用496219炉膛总有效辐射受热面 6751220炉膛水冷程度 , 其中09721炉膛有效辐射层厚度5466 表3-2 锅炉炉膛的热力计算序号名称符号单位公 式结 果1炉膛出口过量空气系数查1-5漏风系数和过量空气系数122炉膛漏风系数查1-5漏风系数和过量空气系数0053制粉系统漏风系数查1-5漏风系数和过量空气系数014热风温度先估后校3505理论热风焓查焓温表272036理论冷风焓查表2-14锅炉热平衡及燃料消耗量计算130.387空气带入炉膛热量2875.88对应于每千克燃料送入炉膛的热量21418.39理论燃烧温度查焓温表1913.510理论燃烧绝对温度2186.511火焰中心相对高度系数（其中=4962，=22176-4092+1762，）0.2512系数M注：A、B取值查表3-5，表-60.46513炉膛出口烟气温度先估后校注：110014炉膛出口烟气焓查焓温表11013.7815烟气平均热容量12.7816水冷壁污染系数查表3-4水冷壁灰污系数0.4517水冷壁角系数查表3-1炉膛结构数据0.9818水冷壁热有效系数0.44119屏、炉交界面的污染系数（取0.98）0.44120屏、炉交界面的角系数取用121屏、炉交界面的热有效系数0.44122燃烧器及门孔的热有效系数未敷设水冷壁023平均热有效系数其中： 0.43724炉膛有效辐射层厚度查炉膛结构数据5.46625炉膛内压力0.126水蒸气容积份额1/( )查烟气特性表0.127三原子气体和水蒸气容积总份额r查烟气特性表0.24128三原子气体辐射减弱系数3.5729烟气质量飞灰浓度查烟气特性表0.02530灰粒平均直径任务书推荐1331灰粒辐射减弱系数注：单位为81.8532燃料种类修正系数对于高反应燃料选0.5对低反应燃料选择10.533燃烧方法修正系数对室燃炉对层燃炉0.134煤粉火焰辐射减弱系数1/( )3.435火焰黑度0.84436炉膛黑度0.9137炉膛出口烟气温度（计算值）注：单位为103538计算误差（估）（允许误差）6439炉膛出口烟气焓查焓温表， 按计算值算9986.940炉膛有效热辐射放热量11368.541辐射受热面平均热负荷1.52*10542炉膛截面热强度3.28*10643炉膛容积热强度1.59*105 表3-3 炉膛顶棚热力计算表序号名 称符号单位公 式结 果1顶棚管径382节距s47.53排数n1584顶棚管角系数x查标准线算图10.985顶棚面积32.116蒸汽流通面积0.1127炉膛顶棚热负荷分配不均匀系数查标准线算图11（对本炉型：= ）0.658炉膛顶棚总辐射吸热量1.14*1079减温水总流量先估后校1.6*10410炉膛顶棚蒸汽流量2.04*10511炉膛顶棚蒸汽焓增55.8812炉膛顶棚进口蒸汽焓查标准注：蒸汽参数汽包压力对应的干饱和蒸汽1449.4413炉膛顶棚蒸汽焓增2057.2314炉膛顶棚出口蒸汽温度查标准317.944 对流受热面的热力计算表4-1 屏的结构数据计算表序号名称符号单位公 式结 果1管子外径2屏的片数123每片屏的管子排数410404屏的深度2.0765屏的平均高度7.46一片屏的平均面积 13.57屏的横向节距屏的间距5918比值14.19屏的纵向节距4610比值1.0911屏的角系数查标准线算图10.9812屏的计算受热面积31713屏区顶棚面积宽深角系数15.614屏区两侧水冷壁面积高深角系数230.115屏区附加受热面积45.716烟气进屏流通面积（6.424+1.760）120.042（6.424+1.760）58.817烟气出屏流通面积（6.424+0.550）120.042（6.424+0.550）5018烟气平均流通面积5419蒸汽流通面积1210（其中=0.0422.005，单位为m）0.09720烟气有效辐射层厚度s(注：单位为m)0.77921屏区进口烟窗面积见表3-1中65.6122屏区出口烟窗面积7.686.42449.34表4-2 屏的热力计算序号名称符号单位公 式结 果1烟气进屏温度查炉膛校核热力计算表，即炉膛出口烟温10352烟气进屏焓查炉膛校核热力计算表，即炉膛出口烟气焓9986.93烟气出屏温度先估后校8574烟气出屏焓查焓温表8210.45烟气平均温度9466屏区附加受热面对流吸热量先估后校2207屏的对流吸热量1642.68炉膛与屏相互换热系数查标准0.989炉膛出口烟窗的沿高度热负荷分配系数查标准线算图11（x=19846/23938)0.8110炉膛出口烟窗射入屏区的炉膛辐射热量877.011屏间烟气有效辐射厚度查屏的结构数据表0.77912屏间烟气压力0.113水蒸气容积份额查烟气特性表0.114三原子气体辐射减弱系数12.0115三原子气体和水蒸气容积总份额查烟气特性表0.24116灰粒的辐射减弱系数87.0617烟气质量飞灰浓度查烟气特性表0.02518烟气的辐射减弱系数5.0719屏区烟气黑度a0.3220屏进口对出口的角系数x注：单位为0.1421燃料种类修正系数取用0.522屏出口烟窗面积查屏的结构计算表5023炉膛及屏间烟气向屏后受热面的辐射热量注：161.224屏区吸收的炉膛辐射热7.5.825屏区附加受热面吸收的辐射热量88.9326屏区水冷壁吸收的辐射热量58.5727屏区顶棚吸收的辐射热量30.3228屏吸收的辐射热量616.8729屏吸收的总热量2059.4730第一级减温水喷水量取用1000031第二级减温水喷水量取用600032屏中蒸汽流量17000033蒸汽进屏温度先估后校39034蒸汽进屏焓查标准，按计算负荷下出屏p=10.98MPa3020.835蒸汽出屏焓3416.936蒸汽出屏温度查标准，按计算负荷下出屏P=10.2MPa516.737屏内蒸汽平均温度(+)/2453.3538平均传热温差-525.1539屏内蒸汽平均比体积查标准，按计算负荷下屏进出口压力平均值=10.59Mpa及0.026640屏内蒸汽流速其中：12.9441管壁对蒸汽的放热系数，查标准线图1525.9642烟气流速（其中见烟气特性表）4.9743烟气侧对流放热系数，4544灰污系数查标准0.005345管壁灰污层温度7899.3646辐射放热系数，查标准线算图1978.6547利用系数查标准0.8448烟气侧放热系数 ,x-屏的角系数，查标准线算图24149对流传热系数80.750屏的对流传热量149351计算误差%（估）-/5.352屏区水冷壁的水温查计算负荷下汽包P=10.98Mpa的饱和温度317.9453平均传热温差628.1954屏区水冷壁对流吸热量169.555屏区顶棚进口蒸汽温度查炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计算表317.9456屏区顶棚进口蒸汽焓查炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计算表1496.9157屏区顶棚蒸汽焓增先估后校2058屏区顶棚出口蒸汽焓1516.9159屏区顶棚出口蒸汽温度查标准按汽包压力P=10.98MPa31760屏区顶棚平均气温（+）/231761平均传热温差62962屏区顶棚对流传热量87.963屏区顶棚总吸热量+11864屏区顶棚蒸汽流量等于2.04*10565屏区顶棚焓增18.7466计算误差检查（估）-（允许误差）6.767屏区附加受热面对流吸热量257.468计算误差%（估）-（允许误差）14.569屏区受热面总对流吸热量1750.4 4.2.2. 凝渣管的热力计算和结构计算表4-3 凝渣管的结构计算和热力计算序号名称符号单位公 式结 果1管子尺寸133*102管子排列方式及根数根横列一排103管子节距7004受热面积26.85烟道流通截面积6.424（7.68-100.133）48.46烟道容积 7.686.4240.5527.27烟道表面积2（7.686.4246.4240.557.680.55）114.18烟气辐射层厚度3.60.8659烟气进凝渣管温度 等于屏出口烟气温度85710烟气进凝渣管焓kJ/kg等于屏出口烟气焓8210.411烟气出凝渣管温度 -585212烟气出凝渣管焓查焓温表8160.313凝渣管对流吸热量49.814凝渣管角系数 查标准线图10.2415来自炉膛和屏的辐射热查屏的热力计算表，即等于161.216凝渣管吸收的辐射热38.617凝渣管总吸收热量+88.418通过凝渣管的辐射热（1-）122.54.2.3. 高温过热器的结构计算和热力计算计算结果如表(4-4)，(4-5)。表4-4 高温过热器的结构计算 序号名称符号单位公 式结 果1管子尺寸2冷端横向节距及布置顺列、逆流、双管圈403热端横向节距及布置顺列、顺流、双管圈394横向节距955横向节距比2.2626纵向节距877纵向节距比2.078管子纵向排数89冷端蒸汽流通面积注：单位为m，下同0.064210热端蒸汽流通面积0.062811平均流通面积（+）/20.063412烟气流通面积（7.68-790.042）5.4323.313冷端受热面积23714热段受热面积23115顶棚受热面积7.68（0.7+0.61）10.0616管束前烟室深度0.717管束深度0.6118有效辐射层厚度s0.9d()注：d的单位为m0.188表4-5 高温过热器热力计算表序号名称符号单位公 式结果1入口烟温查凝渣管结构及计算第11项8522入口烟焓查凝渣管结构及计算第12项8160.33进冷段蒸汽温度即屏出口蒸汽温度，查屏热力计算516.74进冷段蒸汽焓即屏出口蒸汽焓，查屏热力计算表3416.95总辐射吸热量等于122.56冷段辐射吸热量60.727热段辐射吸热量59.198顶棚辐射吸热量2.579出热段蒸汽温度取推荐值54054010出热段蒸汽焓查标准，按计算负荷下高温过热段出口压力p=9.90MPa347811出冷段蒸汽温度先估后校52012出冷段蒸汽焓查标准，按计算负荷下高温过热段出口压力p=10.10MPa34251713第二次减温水量取用600014减温水焓就是给水焓，按p=10.98MPa923815进热段蒸汽焓330716进热段蒸汽温度查标准，按计算负荷下高温过冷段出口压力p=10.10MPa424317冷段吸热量8188118热段吸热量642519高温过热器吸热量15688720高温过热器对流吸热量14614721顶棚对流吸热量先估后校5022高温过热器出口烟气焓6306323高温过热器烟气出口温度查焓温表7078624高过平均烟温745625烟气流速96826烟气侧对流放热系数0CzCWCS6727冷段蒸汽平均温度4625628冷端蒸汽平均比体积查标准，按冷段出口压力平均值003229冷段蒸汽平均流速m/s28730冷段蒸汽放热系数查标准线算图15352831热段蒸汽平均温度（）/25036432热端蒸汽平均比体积查标准，按热段进出口压力平均值003333热段蒸汽平均流速256934热段蒸汽放热系数查标准线算图15370035高过烟气有效辐射厚度查高温对流过热器的结构尺寸018836烟气压力0137水蒸气容积份额查烟气焓温表009938三原子气体和水蒸气容积总份额查烟气焓温表02439三原子气体辐射减弱系数10.2272440灰粒的辐射减弱系数注：单位为1006841烟气质量飞灰浓度查烟气特性表0024942烟气辐射减弱系数 90843烟气黑度015544冷段管壁灰污层温度其中：914645热段管壁灰污层温度其中：972346冷段辐射放热系数查标准线算图19379647热段辐射放热系数查标准线算图194048修正后冷段辐射放热系数512749修正后热段辐射放热系数5450冷段传热系数（其中-热有效系数，查标准，）116751热段传热系数（其中-热有效系数，查标准，）118852冷段平均温差（其中， ）2742853热段平均温差（其中，）2075954冷段对流吸热量766555计算误差允许误差2%05256热段对流吸热量5085657计算误差允许误差2%03858顶棚入口汽温即屏顶棚出口汽温387559顶棚入口汽焓kJ/kg即屏顶棚出口汽焓2814560顶棚出口汽焓kJ/kg27596361顶棚出口汽温查标准，p=10.00MPa3806962顶棚对流吸热量(其中K=，)633763计算误差%允许误差10%2364高温过热器区域总对流吸热量140324.2.4 低温过热器的热力计算与结构计算表4-6 低温过热器的结构计算表序号名 称符号单位公 式结 果1布置顺列，逆流，双管圈2管子尺寸d38*43横向排数794纵向排数205横向节距956横向节距比2.57纵向节距80.78纵向节距比2.129烟气流通面积18.710蒸汽流通面积0.11211低温过热器受热面积76812低温过热器前气室深度0.913低温过热器前管束深度1.53314烟气有效辐射层厚度s（注：d的单位为m）0.198表4-7 低温过热器的热力计算表序号名称符号单 位公 式结 果1进口烟气温度即高温过热器出口烟气温度707.862进口烟气焓即高温过热器出口烟气焓6306.33进口蒸汽温度即高温过热器顶棚出口蒸汽温度380.694进口蒸汽焓即高温过热器顶棚出口蒸汽焓2759.635出口蒸汽温度先估后校3936出口蒸汽焓查标准，按低过出口压力p=10.49MPa2958.37低温过热器对流吸热量1286.58出口烟气焓4617.39出口烟气温度查焓温表478.7410烟气平均温度546.3911烟气速度（其中见表2-9）9.0612烟气侧对流放热系数查标准线算图12（附录A-7）7613蒸汽平均温度392.514蒸汽平均比体积查标准，按计算负荷下低温过热器进出口压力平均值0.02215蒸汽流速11.8616蒸汽侧放热系数查标准线算图15220017低过烟气有效辐射层厚度查低温过热器尺寸0.19818烟气压力0.119水蒸气容积份额查烟气特性表0.09720三原子气体和水蒸气容积份额查烟气特性表0.23421三原子气体减弱系数33.5522灰粒的辐射减弱系数 注: 单位为120.623烟气质量飞灰浓度查烟气特性表0.024424烟气的辐射减弱系数11.3225烟气黑度0.18726管壁灰污层温度其中：=0，0043506.727烟气侧辐射放热系数（含灰气流，其中a烟气黑度）查标准线算图1919.6428修正后辐射放热系数25.6329烟气侧放热系数其中=197.5730传热系数（为热有效系数，查附录B-4）93.9231平均传热温差（其中，）151.0832低温过热器对流吸热量1222.333计算误差 允许误差1.0334第一次减温水量原来假定数据1000035减温后蒸汽焓2886.336减温后蒸汽温度查附录B-6，B-7按低温过热器出口压力p=Mpa(查表1-6)398.6337屏入口汽温的误差0.384.2.4 高温省煤器的结构计算和热力计算表4-8 高温省煤器的结构尺寸序号名称符号单位公 式结 果1布置错列、逆流、双面进水2管子尺寸32*43横向节距864纵向节距605横向节距比/d2.686纵向节距比/d1.877横向排数1098纵向排数249高温省煤器受热面积(注：l,为有效长度，取3.84m)101110烟气流通面积7.684.724550.0327.8423.211水流通面积0.09912烟气有效辐射层厚度s（注：d的单位为m）0.15613管束前气室深度3.214管束深度1.324.2.5 高温省煤器的热力计算与结构计算表4-9 高温省煤器热力计算表 序号名称符号单位公 式结 果1进口烟气温度即低温过热器出口烟气温度478.742进口烟气焓即低温过热器出口烟气焓4617.33出口烟气温度先估后校3624出口烟气焓查焓温表3503.35高温省煤器吸热量（其中为漏风系数，为理论冷空气焓）1123.836减温水量160007高温省煤器水流量2040008炉膛有效辐射放热量见表3-9103399屏区受热面总对流吸热量见表4-666910凝渣管对流吸热量见表4-754.0311高温过热器区域总对流吸热量见表4-91461.4712低温过热器对流吸热量见表4-111268.513省煤器后工质总吸热量14732.514锅炉出口蒸汽焓查表4-9，第10项347815高温省煤器出口水焓232916高温省煤器出口水温度查附录B-6，B-7，按高温省煤器出口压力p=Mpa(查表1-6)31017高温省煤器进口水焓201218高温省煤器进口水温度查附录B-6，B-7，按高温省煤器出口压力p=Mpa(查表1-6)30319高温省煤器进口水温度即低温省煤器出口水温度，查表4-1721520高温省煤器进口水焓即低温省煤器出口水焓，查表4-1784021高温省煤器出口水焓1527.122高温省煤器出口水温度查附录B-6，B-7，按高温省煤器出口压力p=Mp