锅炉设计说明书.doc

40t/h中压燃煤锅炉的热力计算 目 录1 设计资料及参数22 燃料特性23 确定锅炉的基本结构34 辅助计算4 （1）燃烧产物容积计算4 （2）空气平衡及焓温表5 （3）锅炉热平衡及燃料消耗量计算95 燃烧室设计及传热计算9 （1）燃烧室尺寸的决定9 （2）煤粉燃烧器的型式及布置11 （3）炉膛的热力计算156 参考文献181 设计资料及参数1） 锅炉额定蒸汽量：Dsh=402） 蒸汽参数： 汽包工作压力：。 过热蒸汽压力：psh=3.9MP 过热蒸汽温度：tsh= 给水温度：tfw =1703） 给水压力：pfw =4.9MP4） 排污率：5） 排烟温度假定值：exg =1266） 冷空气温度：tca =202 燃料特性 1）燃料名称：神府东胜煤 2）煤的收到基成分： 碳57.33% 氢33.62% 氧9.94 % 氮0.70% 硫0.41% 灰分15.00%水分13.00%3）煤的干燥无灰基挥发分33.64% 4）煤的收到基低位发热量：Qnet,ar=21805kj、kg3 确定锅炉的基本结构采用单锅筒型布置，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。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而成，在炉膛出口处采用由后墙水冷壁延伸构成的折焰角，以使烟气更好的充满炉膛。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次风。4 辅助计算（1）燃烧产物容积计算 煤完全燃烧（=1）时理论空气量及燃烧产物容积计算见表1表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/ kg0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar5.7392三原子气体容积/ kg0.01866(Car+0.375Sar)1.0733理论氮气容积/ kg0.008Nar+0.79V4.5394理论水蒸汽容积/ kg0.111Har+0.0124Mar+0.0161V0.6555理论烟气容积/ kg+6.2676飞灰中纯灰份额 0.957烟气中飞灰质量浓度Kg/kg0.14258煤的折算灰分g/MJ6.879 （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列于表2中，炉膛出口处过量空气系数按表42取。表2 烟气特性表1-4 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）a1.201.201.242 烟道出口过量空气系数（查表3-4）a1.201.241.283 烟道平均过量空气系数(+)/2aav1.201.221.264 过剩空气量(av-1)VoVNm3/kg1.1481.2621.4925 水蒸汽容积VoH2O+0.0161VVH2ONm3/kg0.6740.676.06796 烟气总容积Vgo+1.0161(av-1)VoVgNm3/kg7.4337.5507.7837 RO2占烟气容积份额VRO2/VgrRO20.14430.14210.13788 H2O占烟气容积份额VH2O/VgrH2O0.09070.08950.08739 RO2+H2O的容积份额rRO2+rH2Org0.23500.23160.225110 烟气质量1-Aar/100+1.306avVoGgkg/kg9.8449.99310.29311 飞灰浓度，fa取0.95faAar/(100Gg)ashkg/kg0.01450.01430.01382)不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表见表3。0表3 烟气焓温表（见下表）1m3空气、各种气体及1kg灰的焓温度空气焓CO2N2O2H2O灰焓20263039100132169 130 132 151 81 200266357 260 267 304 169 300403559 392 407 463 264 400542772 527 551 626 360 500684996 664 699 794 459 6008301222 804 850 967 560 7009791461 946 1005 1147 663 80011301704 1093 1160 1335 767 90012811951 1243 1319 1524 874 100014362202 1394 1478 1725 984 110015952457 1545 1637 1926 1096 120017542717 1695 1800 2131 1206 130019132976 1850 1963 2344 1360 140020763240 2009 2127 2558 1571 150022393504 2164 2294 2779 1758 160024033767 2323 2461 3001 1830 170025664035 2482 2629 3227 2066 180027294303 2642 2796 3458 2184 190028974571 2805 2968 3688 2385 200030644843 2964 3139 3926 2512 210032325115 3127 3307 4161 2640 220033995387 3290 3483 4399 2760 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+(-1)I0a+Ifa (kJ/kg)=1.2=1.24=1.28IgIgIgIgIgIg1100870.3757.511.51063.61089.21093.91119.922001762.31526.524.12152.81122.22213.933002682.42312.737.63182.51121.33275.044003630.53310.351.34303.81149.355004602.73925.265.35453.11173.366005594.04763.079.86626.41204.677006612.95618.194.57831.01239.288007664.06484.6109.39070.21258.299008733.77351.2124.510328.51279.91010009820.18240.6140.211608.41289.111110010910.79153.1156.212897.51292.312120012004.810065.5171.914189.81325.413130013125.810977.9193.815515.21362.314140014271.011913.3223.916877.51345.315150015402.512848.7250.518222.81347.816160016551.913789.9260.819570.61378.017170017709.214725.3294.420948.61369.018180018874.315660.6331.222317.71399.519190020052.416624.7339.923717.21379.220200021221.917583.1358.025.96.41396.721210022407.518547.2376.226493.11396.422220023595.119505.5393.327889.5153）锅炉热平衡及燃料消耗量计算4 锅炉热平衡及燃料消耗量序号名 称符 号单 位计算公式或数据来源结 果1燃料带入的热量QfkJ/kgQnet.ar218052排烟温度exg给定1263排烟的焓IexgkJ/kg调用函数1385.14冷空气温度tcaoC给定20 5理论冷空气焓IcaokJ/kg调用函数149.26机械不完全燃烧热损失q4%取用0.67化学不完全燃烧热损失q3%取用0.008排烟热损失q2%(Iexg-exgI0ca)(1-q4/100)/Qf1005.449散热损失q5%取用0.2010灰渣热损失q6%取用0.0611总热损失q%q2+q3+q4+q5+q66.3012锅炉热效率b%100 -q93.7014保热系数1-q5/(b+q5)0.997915过热蒸汽的焓ishkJ/kg调用函数，psh=3.9MPa注3332.3116给水的焓ifwkJ/kg调用函数，pfw=4.9MPa722.1517过热蒸汽流量Dsht/h给定4018锅炉有效利用热量Q1kJ/hDsh(ish-ifw)104406.419锅炉实际燃料消耗量Bkg/hQ1/(bQf/100)5.1120锅炉计算燃料消耗量Bcalkg/ hB(1-q4/100)/36005.085 燃烧室设计及传热计算1.燃烧室尺寸的决定（1）因采用角置直流式燃烧器，炉膛采用正方形截面。按表839取炉膛截面热负荷=2350KW/。炉膛截面F=42.01，取炉膛宽a=6800mm，炉膛深b=6800mm，布置60*3的水冷壁，管间距s=68mm，侧面墙的管数为 101 根，前后墙的管数为99根。（2）燃烧室炉墙面积的决定 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Kw/查表3823502炉膛截面积F47.13炉膛宽度am取整6.8004第一根凝渣管高m设定5.15顶棚宽度ma-cos4.286折焰角前端到第一排凝渣管斜管段长m设定0.7347折焰角宽度m设定1.888折焰角上倾角设定459折焰角下倾角设定3010顶棚倾角设定811凝渣管与炉墙距离m2.52012顶棚高度m+tan5.64513折焰角高度mtan1.0914mtan1.4515冷灰斗底口宽度m设定1.06216冷灰斗倾角设定5517冷灰斗中部宽度m3.40018冷灰斗高度m3.81019冷灰斗斜边长度的一半m2.3320炉膛容积热负荷kJ/选定表3716521炉膛容积671.322侧墙面积104.8923炉膛中部高度m14.3624出口窗中心到灰斗中心高m20.0925前墙面积(+)a1168.8526后墙面积()a137.33627出口窗面积()a37.3728顶棚面积30.4529炉膛总面积2+1583.7930炉膛总高m+23.362.煤粉燃烧器的型式及布置采用角置直流式煤粉燃烧器，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6。表6燃烧器结构序号名称符号单位公式及计算结果1计算燃料消耗量kg/s查表45.082燃料收到基低位发热量kJ/kg见任务书218053燃料干燥无灰基挥发分%由任务书初始数据得33.644理论空气量N/kg由表1得5.7395炉膛出口过量空气系数 由表2烟气特性得1.206炉膛漏风系数 由表2烟气特性得0.1 7炉膛宽度am查表5炉膛尺寸6.8008炉膛深度bm查表5炉膛尺寸6.8009燃烧器间距离m 6.80010炉膛高度m查表5炉膛尺寸20.3611燃烧器假想切圆直径m参考选定0.8512燃烧器矩形对角线长度m9.6213特性比值 1 1 初步选定(46)8 2 参考附图8选定33.6414燃烧器喷口宽度 m /（） 结构设计定为0.28615燃烧器喷口高度 m 按,要求画出结构图，得2.5216燃烧器占有面积 1.4142(+0.03)( +0.03)*44.563.炉膛的热力计算燃烧室的传热计算见下表88 炉膛传热计算序号名称符号单位计算公式或数据来源结 果1热空气温度thaoC假设后校核3252理论热空气焓IhaokJ/kg调用函数2512.13炉膛和制粉系统总漏风系数f+pcs查表3-40.064空预器出口过量空气系数ah-(f+pcs)1.145空气带入炉内热量QakJ/kgahIha0+(f+pcs)Icao2872.761kg燃料带入炉内的有效热QeffkJ/kgQf(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qa24664.67理论燃烧温度tthoC调用函数1968.78理论燃烧温度TthKtth+2732241.79炉膛出口烟温foC假设后校核1380炉膛出口烟温TfKf+273165310炉膛出口烟焓IfkJ/kg调用函数1660511烟气平均热容(VC)avkJ/(kgK)(Qeff-If)/(Tth-Tf)13.69112波尔兹曼数BoBcal(VC)av/(avF0T3th)1.0013水蒸汽容积份额rH2O烟气特性，查表4-30.907三原子气体的容积份额rg烟气特性，查表4-30.2350三原子气体辐射减弱系数kgrgm-1式(3-19)，调用函数0.037714灰粒平均直径dashm中速磨煤机12烟气中飞灰浓度ashkg/kg烟气特性，查表4-30.0145灰粒辐射减弱系数kashashm-1式(3-20)，调用函数0.057815最上排燃烧器布置高度htm结构计算，图4-118.721最下排燃烧器布置高度hunm结构计算，图4-111.153高度差hmht-hun7.568炉膛计算高度hfm结构计算，图4-141.544焦炭颗粒浓度cok,vg/Nm3式(3-24)，调用函数3.977516焦炭颗粒的平均粒径dcokm取用38焦碳粒子辐射减弱系数kcokcokm-1式(3-21)，调用函数0.025217火焰吸收减弱系数kam-1kgrg+kashash+kcokcok0.1206炉内辐射层光学密度kaS1.67118炉内火焰黑度11-e-0.812火焰综合黑度syn式(3-29)，调用函数0.61519炉膛黑度synf式(3-28)0.785炉膛火焰最