王龙双级锅炉.doc

电站锅炉原理课程设计说明书第一章 电站锅炉原理课程设计说明书1.1设计题目 210T/h煤粉锅炉1.2原始资料（1）锅炉蒸发量: D=210T/h（2）过热蒸汽压力: p1 =9.9Mpa（3）过热蒸汽温度: t1 =540（4）给水温度: tgs =210（5）给水压力: pgs =11.3Mpa(表压)（6）连续排污率： pPW =1.2%（7）周围环境温度: tlk =10（8）空气湿度： d=10g/Kg（9）汽包工作压力： pqb =10.3Mpa(表压)（10）燃料特性1）燃料名称：22#煤2）煤的应用基成分：Car=63%；Oar =6.15%；Sar =0.5%；Nar =1.25%；Mad =14.51%；Aar =10.26%； Har=4.33%3）煤的低位发热量；Qydw=23000kj/kg4）煤的可燃基挥发份；Vdaf=35.662%5）分析基水分：M=6.6%6）灰熔点：t1=1116；t2=1156；t3=1196（11）制粉系统 自行选择合理的制粉系统 第二章 煤的元素分析数据校核和煤种判别2.1 煤的元素各成分之和为100%的校核（一）可燃基元素成分的计算：（二）Car + Har + Sar + Oar + Nar + Mar + Aar =63+4.33+0.5+6.15+1.25+14.51+10.26=100%2.2元素分析数据校核（一）干燥基灰分的计算Ad =12.001%（二）干燥无灰基低位发热量(试验值)的计算Qdafdw=(Qardw+25Mar) （23000+362.75）=31056.1（kj/kg）（三）干燥无灰基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算Qdafdw =339 Cdaf+1030 Hdaf -109(Odaf - Sdaf)=33499.77kj/kg)Qdafdw - Qdafdw =2443.673(kj/kg)2.3煤种判别（一）煤种判别 由燃料特性得知Vdaf=35.662%10%，而且Qardw=23000kj/kg18840 kj/kg，所以属于优质烟煤。（二）折算成分的计算Aarzs=(%)=(%)=1.8655%4%Marzs=(%)=(%)=2.638%8%Sarzs=(%)=(%)=0.0909%0.2%因此煤不属于高灰分煤、高水分煤、高硫分煤。第三章 锅炉整体布置的确定3.1炉整体的外型选型布置选择形布置的理由如下：（一） 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；（二） 对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力；（三） 各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热；（四） 机炉之间的连接管道不长。3.2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。本锅炉为高压参数，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，除在水平烟道内布置对流过热器外，还在炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。在炉顶及水平烟道的两侧墙，竖井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器。热风温度要求较高（Trk=300），采用双级布置空气预热器。在空气预热器的烟道的转弯处，设置冷灰斗，由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺冷灰斗下落，减轻除尘设备的负担。3.3汽水系统按高压大容量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：（一）过热蒸汽系统的流程 汽包顶棚过热器进口联箱炉顶及尾部包覆过热器管束尾部包覆过热器后集箱（悬吊管过热器管束悬吊管过热器出口集箱）尾部左右侧包覆过热器下后集箱 尾部左右侧包覆过热器管束（上升）左右侧包覆过热器上集箱尾部左右侧包覆过热器管束（下降）尾部左右侧包覆过热器下前集箱水平烟道左右侧包覆过热器管束（上升）水平烟道左右侧包覆过热器上集箱低温过热器屏式过热器对流过热器进口联箱对流过热器管束对流过热器出口集箱集汽联箱汽轮机。第四章 燃烧产物和锅炉热平衡计算4.1燃烧产物计算燃烧产物计算公式见教材，只给出如下计算结果。（一） 理论烟气量及理论烟气容积理论空气量V0=6.544Nm3/kg；理论氮气容积V0N2=5.1777 Nm3/kg；三原子气体RO2的容积VRO2=1.179 Nm3/kg；理论水蒸气容积V0H2O=0.766Nm3/kg；理论烟气容积V0y=7.1643 Nm3/kg。（二） 空气平衡表及烟气特性表根据该锅炉的燃料属优质燃料，可按表17选取炉膛出口过量空气系数等于1.25，又选取各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，选取炉渣份额后计算得飞灰份额等于0.90。 表3-1 空气平衡表受热面名称过量空气系数炉膛,屏式过热器（l,ps）高温过热器(gwgr)低温过热器 (dwgr)上级省煤器(sm)上级空气预热器下级省煤器下级空气预热器(ky)进口1.201.231.261.281.311.33漏风al=0.05ps=00.0250.0250.050.020.020.05出口1.201.231.261.281.311.331.36表4-2 烟 气 特 性 表xjky1.331.361.3452.257680.80239.416640.12520.08520.210412.24950.00753xjsm1.311.331.322.094080.799719.250450.127450.086450.213912.03580.00767sjky1.281.311.3051.995920.79819.150680.128840.08720.2160411.90760.00775sjsm1.261.281.271.766880.79448.917940.13220.08900.221211.60850.00795Dwg1.231.261.2451.6030.7918.751680.134710.090470.2251811.39480.00810gwgr1.201.231.2151.406960.78868.55220.137860.09220.2300611.13840.00829l,ps0.01.201.201.3080.7878.4510.139490.09310.2325911.01030.0084单位Nm3/kgNm3/kgNm3/kgKg/kgKg/kg符号pjVVH2OVyrRO2rH2ORnGyh项目名称烟道进口过量空气系数烟道出口过量空气系数烟道平均过量空气系数过剩空气量水蒸气容积烟气容积RO2气体占烟气的份额水蒸气占烟气的份额三原子气体和水蒸气占烟气的份额烟气质量飞灰无因次浓度表4-3焓 温 表2200210020001900180017001600150014001300120011001000900800700600500400300200100烟气或空气温度234622229021114199491878816633166181533814204130801196310860989386957735659655734580316526701573986.72理论烟气的的焓19890184091792516950159741501213091130921214011193102539326855169136603372048504000316823601557893理论空气的焓27410206122469925339219832063517956179551668215319140141272511603100789021774165485384炉膛，屏式过热器烟气的焓130312931270125412311212Hy1416012860115751018190577827662154454296高温过热器13961124123012061176Hy13451182911038925579986767556443913252低温过热器11341227123112031173Hy12039105629421814168885664447033122176上级省煤器128012531224119411581136Hy1080396628342705858044581339422311102上级空预器12841254122311671163Hy97518427713158644629343022541164下级省煤器4.2 热平衡及燃料消耗量计算 表4-4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算序号名 称符号单位计算公式或数据来源数 值1燃料带入热量QrkJ/kg226082排烟温度py0C假定1403排烟焓HpyKJ/kg查焓温表131329.54冷空气温度tlkoC给定55理论冷空气焓HlkkJ/kg查焓温表1339.356机械不完全燃烧热损失q4%取用27化学不完全燃烧热损失q3%取用08排烟热损失q2%5.529散热损失q5%0.5210灰渣物理热损失q6%Ay125.3 炉膛结构尺寸计算 表5-3炉膛结构尺寸序号名 称符号单位计算公式或数据来源数值1侧墙面积 A1m2据 图4.125.3922.2A2m20.5(8.24+5.39)1.3759.58A3m2据 图8.2411.3693.6A4m2据图0.5(8.24+4.62) 3.1420.27Acm2A1 + A2 + A3 + A4145.582前墙面积Aqm2据图180.373后墙面积Ahm2据图157.84炉膛出口烟窗面积Achm2据图69.055炉顶包覆面积Aldm2据图4.128.4734.896燃烧器面积Arm2据图8.67前后墙侧水冷壁角系数x按膜式水冷壁选取1.08炉顶角系数X ld查附录三图I（a ）4，0.989炉膛出口烟窗处角系数xch选取1.010整个炉膛的平均角系数x0.7211炉膛自由容积的水冷壁面积Azym2724.612炉膛容积Vlm3Ac a123313炉膛的自由容积Vzym3Vl - Vp123314自由容积的辐射层有效厚度Syzm3.6Vzy / Azy5.81115炉膛的辐射层有效厚度Sm5.81116燃烧器中心线的高度hrm据图7.29617炉膛高度Hlm据图16.1718燃烧器相对高度hr /Hl据图0.4519火焰中心相对高度xlhr / Hl + x ,x按附录二表查得等于0.45 5.4 炉膛热力计算表5-4炉膛热力计算序号名 称符 号单位计算公式或数据来源数 值1热空气温度tlk给定3002理论热空气焓HorkkJ/kg查焓温表1-424023炉膛漏风系数al由空气平衡表1-1知0.054制粉系统漏风系数azf选用0.15冷空气温度Tlk给定56理论冷空气焓HlkokJ/kg查焓温表1-439.357空预器出口过量空气系数kyal - (al + azf )1.178空气带入炉內热量QkkJ/kgkyHrk + (al+azf )Hlk2816.291kg燃料带入炉內热量QlkJ/kgQr +Qk25424.410理论燃烧温度a根据Q查焓温表1-4202911炉膛出口烟温l假定115012炉膛出口烟焓HlkJ/kg查焓温表1-41211013烟气的平均热容量VcpjkJ/(kg )(Ql - hl) / (a -l)15.1414水蒸汽容积份额rH2O查烟气特性表1-30.072715三原子气体容积份额rn查烟气特性表1-30.217916三原子气体分压力pnMpaprn(p为炉膛压力，0.098MPa)0.021317pn与S的乘积PnSMMpaPnS0.12318三原子气体辐射减弱系数Ky1/(mMPa)10( -0.1) (1 -0.37 )3.5319灰粒子辐射减弱系数Kh1/(mMPa8020焦炭粒子辐射减弱系数Kj1/(mMPa)取用1021无因次量x1选取1.022无因次量x2选取0.123半发光火焰辐射减弱系数K1/(mMPa)Kyrn+Kh+kjx1x23.6324乘积KpSkPs225炉膛火焰有效黒ahy1 - e-kpS0.8626乘积PnSzymMPaPnSzy0.1460.12327自由容积内三原子气体辐射减弱系数Ky1/(mMPa)10(- 0.1)(1 - 0.37 )3.213.328乘积KpSyz(Kyrn+Khh+kjx1x2)pSzy229自由容积的火焰有效黒?azy0.8630炉墙总面积Alqm2Azy 1330.1831前后侧墙水冷壁的沾污系数查附录二表0.4532炉顶包覆管沾污系数ld查附录二表0.4533炉膛出口屏的沾污系数ch(查附录三图，=0.98)0.44134前后墙水冷壁的热有效沾污系数x0.44135炉顶包覆管热有效系数ldxld xld0.44136平均热有效系数pj0.4237炉膛黑度al0.93338与炉内最高温度有关的系数MBCxlB、C 查附录0.33539炉膛出口烟温l108340炉膛出口烟焓HlkJ/kg查焓温表1-31080741炉膛吸热量QflkJ/kg(Ql - Hl)14541.242炉膛容积热强度qvW/m3BQydw /(3.6Vl)144.0610343炉膛截面热强度qfW/m2BQydw /(3.6Al)2.3310644炉内平均辐射热强度qpjlW/m2BjQfl / (3600Alp)77.0610345炉顶辐射吸热分布系数ld查附录三图0.6546炉顶辐射热强度qldW/m2ld q50.0947炉顶辐射受热面积Aldm2(Ald - Apq,ld)xld + Apq,ld xzpq34.248炉顶吸热量QldWAldqld 17131033.6Aldqld /Bj24249屏辐射吸热分布系数hp查附录三图1.050屏辐射热强度qhphpq11010375.5210351屏吸热量QhpWqhpAhp(Ahp=Ach) 5214103Kj/kg3.6qhpAhp / Bj74052附加过热器总吸热量QfjkJ/kg先假定后校核110053一级减稳水量Djw1kg/h先假定后校核7.510354二级减温水量Djw2kg/h先假定后校核4.510355附加过热器焓增量hfjkJ/kgQfj Bj / (D -Djw1-Djw2 )14156饱和蒸汽焓hbqkJ/kg查蒸汽特性表p=15.3MPa,t=345274557包覆出口蒸汽焓hbfkJ/kghbq +hfj288658包覆出口蒸汽温度tbf查蒸汽特性表p=14.7MPa38059炉膛出口烟温校和l67100dh 灰粒的平均直径，取dh=13m；x1、x2考虑火焰中焦碳粒子浓度影响的无因次量。第六章 屏式过热器热力计算 锅炉中心线127005390327040201770屏式过热器结构图6.1屏式过热器尺寸计算表6-1屏式过热器结构尺寸计算序号名 称符号单位计算公式及数据来源数值1管径及壁厚dmm选用3842屏片数z1123单片管子根数n154屏的深度cm1.395屏的平均高度hpjm据图可知4.336横向节距s1mm7007比值s1/d18.428纵向平均节距spj2mm45.69比值spj2/d1.210屏的角系数xhp0.9211屏区接受炉膛热辐射面积Afpqm269.0512屏的对流受热面积Apm22125.391.776+7.12 0.86 462.7813屏的计算对流受热面积Ajspm2425.7614屏区炉顶受热面积Aldm233.3615屏区两侧水冷壁受热面积Acqm238.5616屏区附加受热面积Apfjm2Ald+Acq71.9217屏接受炉膛热辐射面积Afpm2Afpq*Ajsp/(Ajsp+Apfj)59.0718炉顶附加受热面辐射面积Afld m2Afpq*Ald/(Ajsp+Apfj)4.6219水冷壁附加受热面辐射面积Afsldpfjm2Afpq*Acq/(Ajsp+Apfj)5.3420烟气进屏流通截面积APm256.9521烟气出屏流通截面积Apm22622烟气平均流通截面积Apjm22ApAp/( AP+ Ap)35.723蒸汽流通截面积Apjm2/4d2nn1z10.06824蒸汽质量流速wKg/(m2.s)(D-Djw2)/(3600A)83925烟气辐射层有效厚度Sm0.7566.2屏式过热器热力计算 表6-2屏式过热器热力计算序号名 称符号单位计算公式及数据来源数值1烟气进屏温度pp=l10822烟气进屏焓Hpkj/kgHp= H l108073烟气出屏温度p假定9654烟气出屏焓H pkj/kg查焓温表1-39512.25烟气平均温度pj1/2(p+p)1023.56屏区附加受热面对流吸热量Qdpfjkj/kg先估计后校核1507屏的对流吸热量Qdpkj/kg(Hp+ H p)11388屏入口吸受的炉膛辐射热量Qfpkj/kgQfp=Qhp7409三原子气体辐射减弱系数Ky1/(mMPa)10(0.78+1.62rH2o)/(10pns)1/2-0.1)(1-0.37Tpj/1000)11.10210乘积Kyrn1/(mMPa)Khrn2.4211灰粒的辐射减弱系数Kh1/(mMPa)55900/(T2pjd2h)1/385.0412飞灰浓度hkg/kg查烟气特性表1-20.023313乘积Khh1/(mMPa)Khh1.9814烟气流的辐射减弱系数K1/(mMPa)Kyrn+ Khh4.415乘积KpsKps0.32516屏区的烟气黑度a1-e-kps0.27717屏进口对出口的角系数pp=(c/s1)2+1)1/2-c/s10.23718修正系数r按煤种选取,据参考问献(1)0.519屏出口面积Afpm2等于对流过热器进口面积27.6920炉膛及屏间烟气对屏后受热面的辐射热量Qfpkj/kg216.521屏区吸收炉膛辐射热Qfpqkj/kgQfp- Qfp523.522屏区炉顶附加受热面吸受的炉膛辐射热量Qfldpfjkj/kgQfpqAfldpfj/(Afldpfj+Afslbpfj+Afp35.0323屏区水冷壁附加受热面吸受的炉膛辐射热量Qfslbpfjkj/kgQfpqAfldpfj/(Afldpfj+Afslbpfj+Afp)40.524屏所吸受的炉膛辐射热Qfpkj/kgQfpq-Qflbpfj-Qfslbpfj447.9725屏所吸受的总热量Qpkj/kgQpd+Qfd158826蒸汽进屏焓hpkj/kg(D-Djw2-Djw1) hqp+ Djw1hjs/(D- Djw2)2885.527蒸汽进屏温度tp34028蒸汽出屏焓hphp+QpBj/(D- Djw2)3081.629蒸汽出屏温度tp查蒸气特性表,P=10.3MPA39230屏内蒸汽平均温度tpj1/2(tp+ tp)36631屏内蒸汽平均比容vpjm3/kg查蒸气特性表P=10.3MPA,T=4200.02832屏内蒸汽平均流速wm/s(D-Djw) vpj/(3600A)2333管壁对蒸汽的放热数a2w/(m2)查附录三图IX351034屏间烟气平均流速wym/sBjVy(pj+273)/(273*3600Apj)7.0835烟气侧对流房若吸数adw/(m2)查附录三图XI5036灰污系数m2/w0.00737管壁灰污层温度thbTpj+(+1/a2)BjQp/Ajsp*3.6557.538辐射放热系数afw/(m2)查附录三图XV得a0,af=aa061.7139利用系数查附录三图XIV0.8540烟气对管壁的放热系数a1w/(m2)(add/2s2xhp+af)11341对流穿热系数kw/(m2)a1/(1+(1+Qfp/Qdp)( +1/a2)a152.6342较大温差tDp- tp74243较小温差txp- tp57344平均温差ttD/tx=1.425%,要分别计算附加受热面吸热量。传热系数取主受热面相同的数值。 7.2高温过热器热力计算表7-2高温过热器热力计算序号名 称符 号单位计算公式或数据来源数值1烟气进口温度tgr给定9652烟气进口焓igrkJ/kg给定9512.23蒸汽出热段温度tgr设计值5404蒸汽出热段焓igrkJ/kgP=9.9Mpa34755蒸汽进冷段温度tl给定3926蒸汽进冷段焓ilkJ/kg给定3081.67蒸汽出冷段温度tl假定5008蒸汽出冷段焓ilkJ/kgP=10.3Mpa33759第二级喷水流量Dw2Kg/s4.510310蒸汽进热段焓irkJ/kg3322.211蒸汽进热段温度TdpP=10.1Mpa47812高温过热器总吸热量 QgrkJ/kg325513过热器区吸收炉膛辐射热量QgqfkJ/kg由屏计算得216.514过热器吸收炉膛辐射热量QgrfkJ/kgQgqf H/（H+Hfj）20015附加受热面辐射吸热量QfjfkJ/kgQgqfQgrf16.516过热器对流吸热量QgrdkJ/kgQgrQgrf305517过热器热段吸热量QrkJ/kgD(Irir)/Bj1264.318过热器热段对流吸热量QrdkJ/kg(QrQgrf)Hr/H519.219过热器冷段对流吸热量QldkJ/kgQgrdQrd253620烟气出口温度gr估计后复校81521烟气出口焓IgrkJ/kg查表10136.522过热器区烟气放热量QgqdkJ/kg（irIgr+Iork）52137.523附加受热面对流吸热量QfjdkJ/kgQgqfQgrf217.824烟气平均温度pjgfgrf89025烟气平均流速Wym/sBjVy(Vpj+273)/273Fy47.726烟气侧对流放热系数Kw/m20.07427蒸汽平均温度tpj0.5(tr+tl)46628蒸汽平均比容vpjm3/KjP=10.05MPa0.03135 29蒸汽平均流速Wqm/sDpjVpj/Fpj1630蒸汽侧放热系数2Kw/m22.0831热污系数Kw/m2查表4.332灰污壁温thbtpj+ (+1/2)BjQj/H601.233三原子气体辐射弱减系数kq1/(mMpa)10(0.78+1.6rH2O)/(10pgs)0.5-0.11-0.37Tpj/100027.534灰粒子辐射减弱系数kh1/(mMpa)55900/(Tpj2dfh2)1/360.6335总减热系数K1/(mMpa)Kqr+Khh8.1336烟气黑度1-e-Kps0.13937烟气辐射放热系数fKw/m20.028438烟气侧放热系数1Kw/m2(d+ f)0.09739传热系数KKw/m221/(2+1)0.0640冷段平均温压tl (td tx)/lntd/tx682.241热段平均温压t602.542冷段对流传热量QlcrkJ/kgKHltl /Bj1447.543热段对流传热量QrcfkJ/kgKHrtr/Bj1074.244冷段计算误差l%100 (Qcrl - Qdl)/ Qld1.3245热段计算误差r%100 (Qcrr - Qdr)/ Qrd1.7646冷热段允许误差%2.047两侧墙及底部温压tcqPj-ts586.248两侧墙及底部对流传热量QdpfkJ/kgK(Hcq+Hdb) tcq/Bj167.349顶棚蒸汽辐射吸热量Qrck