低温空气预热器

1 摘 要 关键词 低温空气预热器 结构计算 热力计算 电厂锅炉 火电厂三大主设备之一 由锅炉本体和辅助设备构成 它利用燃料 如煤 重油 天然气等 燃烧时产生的热量使水变成具有一定温度和压力的过热蒸汽 以驱动汽轮 发电机发电 以燃煤锅炉为例 电厂锅炉本体由炉膛 燃烧器 水冷壁 过热器 省煤器 空气预热器以及钢架炉墙等组成 此外 还有重要的辅助设备 如制粉设备 除灰设备 除 尘装置 自动控制装置与仪表 阀门等 这次老师给分配的是低温空气预热器 这次设计分为低温空气预热器的结构计算和热力 计算 计算量最大的是热力计算 我通过老师给的数据结合 锅炉课程设计指导书 完成了 这次 在计算过程中我查找出了书中的公式 查表确定计算中所需要的数值来完成这次课程 设计 中国矿业大学银川学院课程设计 目录 摘 要 1 1 绪 论 1 1 1 锅炉课程设计的目的和意义 1 1 2 研究本课题的现状和发展趋势 1 2 低温空气预热器设计 3 2 1 低温空气预热器设计参数 3 2 2 锅炉结构示意图 4 2 3 低温空气预热器的结构计算 5 2 3 1 低温空气预热器作用 5 2 3 2 低温空气预热器的结构计算 5 2 3 3 低温空气预热器的热力计算 6 3 低温空气预热器 12 3 1 低温空气预热器基本尺寸汇总 12 3 2 低温空气预热器热力计算汇总 13 4 结束语 16 参考文献 17 中国矿业大学银川学院课程设计 1 1 1 绪绪 论论 1 11 1 锅炉课程设计的目的和意义锅炉课程设计的目的和意义 锅炉课程设计是锅炉原理课程的重要教学实践环节 通过课程设计 使我对锅炉原理课 程的知识得以巩固 充实和提高 提高感性认识 增强动手能力 为以后的毕业设计打下夯 实的基础 课程的重要教学实践环节 通过课程设计来达到以下目的 对锅炉原理课程的知 识得以巩固 充实和提高 掌握锅炉机组的热力计算方法 学会使用热力计算标准方法并具 有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力 培养对工程技术问题的严肃认真和负责的态度 1 21 2 研究本课题的现状和发展趋势研究本课题的现状和发展趋势 空气预热器一般简称为空预器 多用于燃煤电站锅炉 可分为管箱式 回转式两种 其 中回转式又分为风罩回转式和受热面回转式两种 电站锅炉较常采用受热面回转式预热器 在锅炉中的应用一般为两分仓 三分仓 四分仓式 其中四分仓较常用于循环流化床锅炉中 空气预热器 air pre heater 就是锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前 的空气预热到一定温度的受热面 用于提高锅炉的热交换性能 降低能量消耗 中国调研报告网发布的 2016 年中国空气预热器市场调查研究与发展趋势预测报告认为 空气预热器按空气预热器的传热方式可将空气预热器分为导热式和再生式两大类 在导热式 空气预器中最常用的是管式空气预热器 随着锅炉参数的提高和容量的增加 管式空气预热 器的受热面也增大 这给尾部受热面的布置带来了困难 因此 在大容量机组中多数采用结 构紧凑 质量较轻的回转式空气预热器 2016 年中国空气预热器市场调查研究与发展趋势预测报告 通过空气预热器项目研究 团队多年对空气预热器行业的监测调研 结合中国空气预热器行业发展现状及前景趋势 依 托国家权威数据资源和一手的调研资料数据 对空气预热器行业现状及趋势进行全面 细致 的调研分析 采用定量及定性的科学研究方法撰写而成 2016 年中国空气预热器市场调查研究与发展趋势预测报告 可以帮助投资者准确把握 中国矿业大学银川学院课程设计 2 空气预热器行业的市场现状及发展趋势 为投资者进行投资作出空气预热器行业前景预判 挖掘空气预热器行业投资价值 同时提出空气预热器行业投资策略 营销策略等方面的建议 中国矿业大学银川学院课程设计 3 2 低温空气预热器设计低温空气预热器设计 2 12 1 低温空气预热器设计参数低温空气预热器设计参数 进口烟气温度 315 sK 出口空气温度 213 6 xk t 进口烟气焓 3898 642 yxk h kJ kg 计算燃料量 26591 95 kg h J B 出口烟气温度 136 3 xk 理论空气量 6 0611m3 kg 0 V 吸 热 量 2459 837 xkdl Q灰粒平均直径 13 n d 进口空气温度 30 XK t保热系数 0 9945 中国矿业大学银川学院课程设计 4 2 22 2 锅炉结构示意图锅炉结构示意图 图 2 1 锅炉示意图 A 炉膛 B 水平烟道 C 尾部烟道 1 屏式过热器 2 高温过热器 3 低温过热器 4 高 温省煤器 5 高温空气预热器 6 低温省煤器 7 低温空气预热器 本课程设计的对象是 低温空气预热器 中国矿业大学银川学院课程设计 5 2 32 3 低温空气预热器的结构计算低温空气预热器的结构计算 2 3 12 3 1 低温空气预热器作用低温空气预热器作用 1 改善并强化燃烧 经过余热器后的空气进入炉内 加速了燃料的干燥 着火和燃烧过程 保证了锅炉内的 稳定燃烧 提高了燃烧效率 2 强化传热 由于炉内燃烧得到了改善和强化 加上进入炉内的热风温度提高 炉内平均温度水平也 有提高 从而可强化炉内辐射传热 3 减小炉内损失 降低排烟温度 提高锅炉热效率 由于炉内燃烧稳定 辐射热交换的强化 可以降低化学不完全燃烧损失 另一方面空气 预热器利用烟气余热 进一步降低了排烟损失 因此提高了锅炉热效率 根据经验 当空气 在预热器中升高 1 5 排烟温度可以降低 1 在锅炉烟道中安装空气预热器后 如果能把 空气余热 150 160 就可以降低排烟温度 110 120 可将锅炉热效率提高 7 7 5 可以 节约燃料 11 12 4 热空气可以作燃料干燥剂 对于层燃炉 有热空气可以使用水分和灰分较高的燃料 对于电站锅炉 热空气是脂粉 系统的重要干燥剂和煤粉输送介质 2 3 22 3 2 低温空气预热器的结构计算低温空气预热器的结构计算 1 横向节距比 2 1 9 40 76 d S 1 1 1 2 纵向节距比 中国矿业大学银川学院课程设计 6 2 2 1 1 40 44 d S 2 2 3 受热面积 2 2 xs 89987 8m8 560 03853 148696A 3 4 烟气流通面积 2 22 y 6 99m 4 1 0 0323 148696A 4 5 空气流通面积 2 2 K 12 25m1 7180 04 27 1 976 A 5 6 烟气有效辐射层厚度 m 注 d 单位为 m 0 061 4 0 9ds 21 2 6 2 3 32 3 3 低温空气预热器的热力计算低温空气预热器的热力计算 1 进口空气温度 30t XK 2 进口空气焓 中国矿业大学银川学院课程设计 7 kg239 784kJ h xk 3 高温空气预热器漏风系数 查表 1 5 漏风系数和过量空气系数得 0 05 sk 4 高温空气预热器漏风系数 1 05 xk 5 低温空气预热器空气侧出口过量空气系数 2 7 1 sk sk 6 出口空气温度 213 6t xk 7 出口理论空气焓 kg2426 271kJh xk 8 低温空气预热器对流吸热量 J kg2459 8371kQxkdl 9 进口烟气温度 xk 315 中国矿业大学银川学院课程设计 8 10 进口烟气焓 kg3898 642kJh yxk 11 空气平均温度 tpj t k xk t k xk 2 121 8 2 8 12 漏风理论空气焓 kg1305 124kJh0 1k 13 出口烟气温度 136 301 xk 14 出口烟气焓 kg1490 705kJh yxk 15 烟气平均温度 pj xk xk 2 pj 225 65 2 9 16 烟气流速 2 225 65 2 315136 301 2 xk xk pj 10 sw m543 12 y 中国矿业大学银川学院课程设计 9 17 烟气侧对流放热系数 查附录 A 9 得 CCaa 10 d xk W m2 44 d xk a 18 低温烟气有效辐射层厚度 S 0 06m 19 烟气压力 0 1MPa p 20 水蒸气容积份额 查表 2 9 烟气特性表得 0726 0 2 OH r 21 三原子气体和水蒸气容积总份额 查表 2 9 烟气特性表得 0 1979 r 22 三原子气体辐射减弱系数 2 1000 T 0 3711 10 2rps r1 60 78 10 2K pjOH q 2 11 2 222 74 2 215230 48 2 tt T xs xs pj 中国矿业大学银川学院课程设计 10 12 1000 74 222 37 0 11 0 1260 10 2024 2 10 0 073986 178 0 2 10 q R q R 66 902 1 m MPa 23 灰粒的辐射减弱系数 kh 160 787 1 m MPa 24 烟气质量飞灰浓度 查表 2 9 烟气特性表得 3 y 0 0205kg m 25 烟气的辐射减弱系数 2 1 m Mpa 1rk kk y hq 13 26 烟气黑度 2 0 006e1e1 0 060 11Kps ska 14 27 管壁灰污层温度 2 15 173 7 2 225 65121 8 2 t t pjpj bbxk 中国矿业大学银川学院课程设计 11 28 烟气侧辐射放热系数 W 2 3 1848aaa 0 f xk 16 29 烟气侧放热系数 1 47 184 f xk a d xk a 其中 为利用系数 取 1 30 空气流速 2 17 sm7 3 2730273 360 2 Ata VB kpjxk xk 0 jk 31 空气侧放热系数 查附录 A 7 wsz0d CCCa a 58W a2 32 传热系数 Ksk 2 1 2 1 24 W m2 2 18 0 8 33 传热温差 2 19 103 831 ln t t t xdxdnl 中国矿业大学银川学院课程设计 12 2 t t xkxk x xkxk d t t 20 2 21 116 862 t t nlxs 34 计算误差 2 10 7 6 206 213 6tt t sk xk 22 中国矿业大学银川学院课程设计 13 3 3 低温空气预热器低温空气预热器 3 13 1 低温空气预热器基本尺寸汇总低温空气预热器基本尺寸汇总 表 3 1 低温空气预热器结构尺寸 序号名称符号单位公式 结果 1布置错列双面进风 2管子尺寸mm给定 40 1 5 3横向节距S1mm给定76 4横向节距比 1 S1 d1 9 5纵向节距S2mm给定44 6纵向节距比 2 S2 d1 1 7横向排数n1 8 27 216 8管子根数N给定8696 9管箱高度Hm给定8 7 10管箱有效高度hxm给定8 56 11空气道平均高度Lm给定1 17 12受热面积Axkm2 8696 3 14 0385 8 56 89987 8 13烟气流通面积Aym2 8696 3 14 0 0322 1 4 6 99 14空气流通面积Akm2 1 976 27 04 8 1 71 12 25 15行程数n给定5 中国矿业大学银川学院课程设计 14 续表 3 1 低温空气预热器结构尺寸 16烟气有效辐射层厚度sm 0 9d 4 1 2 1 注 d 的单 位为 m 0 06 3 23 2 低温空气预热器热力计算汇总低温空气预热器热力计算汇总 表 3 2 低温空气预热器热力计算 序 号 名称符号单位公式结果 1进口空气温度t xk 取用30 2进口理论空气焓h xkKJ kg239 748 3高温空气预热器漏风系数 sk 查表 1 5 漏风系数和过量空气系 数 0 05 4 高温空气预热器空气侧出 口过量空气系数 sk 给定1 05 5 低温空气预热器空气侧出 口过量空气系数 xk sk sk 1 6出口空气温度t xk 给定213 6 7出口理论空气焓h xkKJ kg查焓温表2426 271 8 低温空气预热器对流吸热 量 QxkdlKJ kg给定2459 837 9进口烟气温度 xk 给定315 10进口烟气焓h yxkKJ kg给定3898 642 11空气平均温度tpj t k xk t k xk 2121 8 12漏风理论空气焓h0lkKJ kg查焓温表 按空气平均温度1305 124 13出口烟气焓h yxkKJ kg给定1490 705 14出口烟气温度 xk 给定136 301 15烟气平均温度 pj xk xk 2225 65 16烟气流速 y m s给定12 543 17烟气侧对流放热系数 dxkW m2 0C1C 标准 线算图 14 即附录 A 9 44 中国矿业大学银川学院课程设计 15 续表 3 2 低温空气预热器热力计算 18低温烟气有效辐射层厚度sm低温空气预热器结构尺寸0 06 19烟气压力pMpa给定0 1 20水蒸气容积份额rH2O给定0 0726 21 三原子气体和水蒸气容积 总份额 r给定0 1979 22三原子气体辐射减弱系数kq 1 m Mpa 1000 37 011 rps2 10 r6 178 0 2 10 pj H q 2 T K O 66 902 23灰粒的辐射减弱系数kh 1 m Mpa 给定 160 78 7 24烟气质量飞灰浓度 y kg m3给定0 0205 25烟气的辐射减弱系数k 1 m Mpa kq r kh y 1 26烟气黑度 sk 1 e kps0 06 27管壁灰污层温度tbbxk tpj pj 2 173 7 28烟气侧辐射放热系数 fxkW m2 0 标准 线算图 19 即附 录 A 11 3 1848 29烟气侧放热系数 1W m2 fxk dxk 其中 为利用 系数 取 1 47 184 30空气流速 k m s Bj V0 xk xk 2 tpj 27 3 3600 273 Ak 7 3 31空气侧放热系数 2W m2 d 0CzCsCw查 标准 线算图 12 附录 A 7 50 37 32传热系数Ksk W m2 2 1 2 1 0 8 24 33转换系数 给定1 34逆流平均温差 tnl td tx ln td tx 其中 td xk t h xk tx xk t k xk 103 83 1 中国矿业大学银川学院课程设计 16 35传热温差 txk tnl 103 83 1 续表 3 2 低温空气预热器热力计算 36 低温空气预热器对流吸热 量 Qxkd2KJ kg 3 6 Kxk txk Axk Bj 2465 7 01 37 高温空气预热器进口空气 温度 t sk 查表 4 15 高温空气预热器的热 力计算 206 38计算误差 t t xk t sk允许计算误差 10 7 6 39 低温空气预热器区域对流 吸热量 QdxsKJ kg 由于没有附加受热面 所以就是 Qxkdl 2782 3 中国矿业大学银川学院课程设计 17 4 4 结束语结束语 正如我们所了解的 课程设计是考察大学生综合运用所学知识 发现 提出 分析和解 决实际中的应用问题 培养大学生实践能力的必要环节 是对一个大学生实际工作