400t每h再热煤粉炉热力计算-锅炉课程设计

内蒙古科技大学课 程 设 计 说 明 书题 目：400t/h再热煤粉炉热力计算(设计煤种:大同烟煤)学生姓名：yg学 号：xxx专 业：热能与动力工程班 级：热动2005-x班指导教师：于xx81内蒙古科技大学锅炉课程设计说明书目 录目 录I第一章 设计说明书11.1 设计题目11.2 原始资料1第二章 锅炉整体布置的确定32.1 锅炉整体的外型选形布置32.2 锅炉受热面的布置32.3 锅炉汽水系统32.3.1 过热蒸汽系统流程32.3.2 水系统流程42.3.3 在热蒸汽系统流程4第三章 燃烧产物和锅炉热平衡计算53.1 理论空气量及理论烟气容积计算53.2 空气平衡表53.3 烟气特性表63.4 烟气焓温表73.5 锅炉热平衡及燃料消耗量计算8第四章 炉膛结构设计及热力计算94.1 炉膛结构设计94.2 燃烧器的设计114.3 炉膛和前屏过热器结构尺寸计算124.4 炉膛热力计算14第五章 后屏过热器结构设计及热力计算185.1 后屏过热器结构尺寸计算185.2 后屏过热器热力计算19第六章 对流过热器结构设计及热力计算226.1 对流过热器结构设计226.2 对流过热器结构尺寸计算236.3 对流过热器热力计算24第七章 高温再热器结构设计及热力计算277.1 高温再热器结构设计277.2 高温再热器结构尺寸设计287.3 高温再热器热力计算29第八章 第一、二转向室及低温再热器引出管结构设计及热力计算328.1 第一、二转向室及低温再热器引出管结构尺寸计算328.2 第一、二、三转向室及低温再热器引出管热力计算33第九章 低温再热器结构设计及热力计算399.1 低温再热器结构尺寸计算399.2 低温再热器热力计算39第十章 旁路省煤器结构设计及热力计算4210.1 旁路省煤器结构尺寸计算4210.2 旁路省煤器热力计算42第十一章 减温水校核45第十二章 主省煤器结构设计及热力计算4612.1 主省煤器结构设计4612.2 主省煤器结构尺寸设计4712.3 主省煤器热力计算48第十三章 空气预热器结构设计及热力计算5013.1 空气预热器结构尺寸设计5013.2 空气预热器热力计算51第十四章 热力计算数据的修正和计算结果汇总5414.1 热力计算的数据修正5414.2 排烟温度校核5514.3 热空气温度校核5514.4 锅炉热平衡误差校核5514.5 热力计算结果汇总表57参考文献58总结59附表60附图70内蒙古科技大学锅炉课程设计说明书第一章 设计说明书1.1 设计题目 400t/h再热煤粉锅炉1.2 原始资料1.锅炉蒸发量D1 420 t/h2.再热蒸汽流量D2 350 t/h3.给水温度tgs 235 4.给水压力pgs 15.6 MPa5.排烟假定温度py 135 6.预热空气假定温度trk 320 7.冷空气温度tlk 20 8.过热蒸汽温度t1 5409.过热蒸汽压力p1 13.7 MPa10.再热器入口压力 2.5 MPa11.再热器出口压力 2.3 MPa 12.再热器入口温度 330 13.再热器出口温度 540 14.汽包工作压力 15.2 MPa15.燃料特性 燃料名称：大同烟煤 煤的应用基成分：成分单位CarHarOarNarSarMarAar含量%70.84.57.10.72.2311.7 煤的干燥无灰基挥发分：=24.7 灰熔点特性： DT=1350 ST=1370 FT=1400 煤的收到基低位发热量：=27800KJ/Kg 煤的可磨性系数：kkm=1.05第二章 锅炉整体布置的确定2.1 锅炉整体的外型选形布置选型布置的理由如下:（1）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，烟囱可以建在地面上；（2）在对流竖井中，烟气下行流动，便于清灰，具有自身清灰的能力；（3）各受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热；（4）机炉之间连接管道不长2.2 锅炉受热面的布置设计采用超高压中间一次再热自然循环、固态除渣煤粉炉。烟道呈型布置，采用直流燃烧器，前后墙对冲布置。在水平烟道内布置全辐射前屏过热器，炉膛出口布置半辐射式后屏过热器，在其后布置高温再热器，高温过热器，低温再热器，低温过热管，省煤器，空气预热器都布置在尾部竖井下烟道中，空气预热器为三分仓回转式空气预热器。2.3 锅炉汽水系统本次设计的锅炉属于超高压大容量锅炉，按其热力系统要求，该锅炉汽水流程如下：2.3.1 过热蒸汽系统流程汽包顶棚过热器进口集箱炉顶及尾部包覆过热器管束尾部包覆过热器后集尾部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前屏过热器后屏过热器对流过热器进口集箱对流过热器管束对流过热器出口集箱汽轮机。2.3.2 水系统流程给水主省煤器进口集箱主省煤器管束主省煤器出口集箱 前隔墙省煤器后隔墙省煤器隔墙省煤器出口集箱旁路省煤器进口集箱旁路省煤器管束及斜进口集箱 进口集箱 烟道包覆管束旁路省煤器出口集箱后墙引出管汽包下降管下联箱 上联箱汽包。左右侧墙水冷壁前 后 墙 水冷壁 2.3.3 在热蒸汽系统流程汽轮机低温再热器进口集箱低温再热器管束低温再热器出口集箱高温再热器进口集箱高温再热器管束高温再热器出口集箱再热器集汽集箱汽轮机。第三章 燃烧产物和锅炉热平衡计算3.1 理论空气量及理论烟气容积计算表1 计算用初始数据表项目名称符号单位计算公式及数据结果理论空气量V0m3/kg0.089(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar7.324理论氮容积V0N2m3/kg0.8Nar/100+0.79V05.791RO2容积VRO2m3/kg1.866（Car+0.375Sar）/1001.337理论干烟气容积V0gym3/kgV0N2+VRO27.128理论水蒸汽容积V0H2Om3/kg11.1Har/100+1.24Mar/100+1.61dkV0(dk=0.01kg/kg)0.655飞灰份额fh查表40.95dk取值0.013.2 空气平衡表表2 空气平衡表受热面名称过热空气系数炉膛后屏过热器(l,hp)对流过热器(dlgr)高温在热器(gzr)低温再热器旁路省煤器（dzr,psm）主省煤器(sm)空气预热器(ky)进口1.201.231.261.291.31漏风l=0.10hp=0.100.030.030.030.020.2出口1.21.231.261.291.311.513.3 烟气特性表表3 烟气特性表项目名称符号单位炉膛后屏对过高再低再旁省主省空预烟道进口过量空气系数a1.21.21.231.261.291.31烟道出口过量空气系数a1.21.231.261.291.311.51烟道平均过量空气系数apj1.21.2151.2451.2751.31.41过剩空气量VNm3/kg1.4647 1.5746 1.7943 2.0140 2.1971 3.0026 干烟气容积VgyNm3/kg8.5924 8.7023 8.9220 9.1417 9.3248 10.1304 水蒸气容积VH2ONm3/kg0.6782 0.6800 0.6835 0.6870 0.6900 0.7030 烟气总容积VyNm3/kg9.2706 9.3822 9.6055 9.8287 10.0148 10.8333 RO2占烟气容积份额rR2O0.1442 0.1425 0.1391 0.1360 0.1335 0.1234 水蒸汽占烟气容积份额rH2O0.0732 0.0725 0.0712 0.0699 0.0689 0.0649 RO2和水蒸汽占烟气容积份额rn0.2173 0.2149 0.2103 0.2059 0.2024 0.1883 烟气质量Gykg/kg12.3604 12.5039 12.7908 13.0778 13.3169 14.3690 飞灰无因次浓度ykg/kg0.0090 0.0089 0.0087 0.0085 0.0083 0.00877 3.4 烟气焓温表3.5 锅炉热平衡及燃料消耗量计算表5 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/kgQdwy278002排烟温度py假定1353排烟焓Hpykj/kg查焓温表21324冷空气温度tlk给定205理论冷空气焓Hlk0kj/kg查焓温表4193.96机械不完全燃烧热损失q4%取用1.57化学不完全燃烧热损失q3%取用08排烟热损失q2%Q2/Qr=(Hpy-pyHLK0)*(1-q4/100)*100/Qr6.59散热损失q5%查图0.410灰渣物理热损失q6%Ay8m,故高度合理24.214.3 炉膛和前屏过热器结构尺寸计算根据炉膛和前屏过热器的结构尺寸（如图2和图3），计算炉膛和前屏过热器结构尺寸数据，列于表8和表9中。表8 炉膛结构尺寸计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1侧墙面积按图44.08按图10.6按图172.63按图116.46242.52前墙面积按图338.93后墙面积按图246394炉膛出口烟窗面积按图120.495炉顶包覆的面积按图43.196前屏面积按图286.587燃烧器面积按图6.48前后侧墙水冷壁角系数按膜式水冷壁选取1.09炉顶角系数查附录三图0.9810前屏角系数查附录三图0.9911炉膛出口前窗出角系数1.012整个炉膛内平均角系数0.99813前屏区侧墙面积按图47.7614前屏区炉顶面积按图23.415前屏区炉墙面积71.1616炉膛自由容积水冷壁面积113517炉膛容积237618前屏占据容积按图23419炉膛的自由容积214220前屏区与炉膛的水平分割面积按图23.4221前屏区与炉膛内垂直分割面积按图19622自由容积的辐射层有效厚度6.7923前屏间容积辐射有效厚度1.4624炉膛辐射有效厚度6.95825燃烧器中心线高度按图5.93326炉膛高度按图26.31627燃烧器相对高度0.2528火焰中心相对高度0.25表9 前屏过热器结构尺寸计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1管径及壁厚由结构设计知384.52单片管子根数根由结构设计知283前屏片数由结构设计知64蒸汽流通截面积0.11115蒸汽质量流速10246前屏蒸汽平均比容查蒸汽特性表0.0147蒸汽流速14.348前屏辐射受热面积283.694.4 炉膛热力计算炉膛热力计算（带前屏过热器）结果列于表10中。表10 炉膛热力计算（带前屏过热器）序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1热空气温度给定3202理论热空气焓kJ/kg查焓温表432553炉膛漏风系数查空气平衡表0.14制粉系统漏风系数选用0.15冷空气温度给定206理论冷空气焓kJ/kg查焓温表193.97空预器出口过量空气系数1.098空气带入炉内热量kJ/kg329391kg燃料带入炉内的热量kJ/kg3109310理论燃烧温度根据查焓温表202511炉膛出口烟温假定115012炉膛出口烟焓kJ/kg查焓温表1662413烟气平均热容量16.5314水蒸气容积份额查烟气特性表0.07315三原子气体容积份额查烟气特性表0.21716三原子气体压力MPa0.02117Pn与S乘积0.14818三原子气体辐射减弱系数3.6719灰粒子辐射减弱系数8020焦碳粒子辐射减弱系数1021无因次量按参考文献1选取0.522无因次量按参考文献1选取0.123半发光火焰辐射减弱系数2.0124乘积1.37625炉膛火焰有效黑度0.7526乘积0.14527自由容积内三原子气体辐射减弱系数3.05628乘积1.22529自由容积的火焰有效黑度0.7130乘积0.03131屏的容积内三原子气体辐射减弱系数7.1432乘积0.3533屏间容积火焰有效黑度0.2934屏宽A与之比0.35135屏宽A与屏间距离S1之比1.83736屏的修正系数查附录三图（b）0.9537屏区的修正系数查附录三图（b）0.8638系数查附录三图（a）0.9039屏的辐射系数查附录三图（c）0.1640屏区的辐射系数查附录三图（d）0.0841屏的黑度0.6842屏区的黑度0.5543屏的暴光不均匀系数0.9544屏区水冷壁的暴光不均匀系数0.07745计及暴光不均匀的屏的面积273.946计及暴光不均匀的屏区面积55.147炉膛总面积146448前后侧墙水冷壁的沾污系数查附录图0.4549屏的沾污系数查附录图0.3550炉顶包覆沾污系数查附录图0.4551炉膛出口屏的沾污系数0.44152前后侧墙水冷壁的热有效系数0.4553炉顶包覆管的热有效系数0.4454屏的热有效系数0.3555炉膛出口处屏的热有效系数0.44156平均热有效系数0.4557炉膛黑度0.8758与炉内最高温度位置有关的系数0.4459炉膛出口烟温118860炉膛出口烟焓KJ/Kg查焓温表41735961炉膛吸热量KJ/Kg1369362炉膛容积热强度15010363炉膛截面热强度4.0510664炉内平均辐射热强度12010365炉顶辐射吸热分布系数查附录图0.6566炉顶辐射热强度77.810367炉顶辐射受热面积37.5268炉顶吸热量2884103KJ/Kg22869前屏辐射吸热分布系数查附录图0.8870前屏辐射强度10410371前屏吸热量28485103KJ/Kg225272后屏辐射吸热分布系数查附录图0.8273后屏辐射热强度94.510374后屏吸热量11398103KJ/Kg90175附加过热器总吸热量KJ/Kg先假定后校核76076一级减温水量KJ/Kg先假定后校核610377二级减温水量KJ/Kg先假定后校核510378附加过热器焓增量KJ/Kg84.679饱和蒸汽焓KJ/Kg查蒸汽特性表268580包覆出口蒸汽焓KJ/Kg2769.681包覆出口蒸汽温度查蒸汽特性表35182前屏的焓增量KJ/Kg316.783前屏出口蒸汽焓KJ/Kg3010.384前屏出口蒸汽温度查蒸汽特性表40585炉膛出口烟温校核38100 dh灰粒的平均直径，取dh=； 考虑火焰中焦炭粒子浓度影响的无因次量。第五章 后屏过热器结构设计及热力计算5.1 后屏过热器结构尺寸计算根据后屏过热器结构尺，计算后屏过热器结构尺寸数据，列于表11中。表11 后屏过热器结构尺寸计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1管径及壁厚选用3852屏片数片143单片管子根数根124屏的深度2.245平的平均高度据图9.16横向节距0.637比值16.588纵向平均节距据图57.339比值1.5110屏的角系数查附录三（a）之50.7211屏区接受炉膛热辐射面积120.4912屏的对流换热面积据图68413屏的计算对流受热面积492.414屏区炉顶受热面积据图24.7815屏区两侧水冷壁受热面积据图46.1216屏区附加受热面积70.917屏接受炉膛受热面积105.3218陆顶附加受热面辐射面积5.319水冷壁附加受热面辐射面积9.8620烟气出屏流通截面积据图108.621烟气出屏流通面积据图75.5122烟气平均流通截面积Apj89.0823蒸汽流通截面积A0.10324蒸汽质量流速w1119.225烟气辐射层的有效厚度S0.865.2 后屏过热器热力计算后屏过热器热力计算列于表12中。表12 后屏过热器热力计算序号名称符号单位公式及计算结果1烟气进屏温度11882烟气进屏焓KJ/Kg172313烟气出屏温度假定10504烟气出屏焓KJ/Kg查焓温表4153185烟气平均温度11196屏区附加受热面对流吸热量KJ/Kg先估后校2407屏的对流吸热量KJ/Kg16658屏入口吸收的炉膛辐射热量KJ/Kg6129三原子气体辐射减弱系数9.2310乘积2.1711灰粒的辐射减弱系数78.5212飞灰浓度查烟气特性表20.00913乘积0.714烟气流的辐射减弱系数K2.8715乘积0.2316屏区的烟气黑度a0.3317屏进口对出口的减弱系数0.1218修正系数按煤种选择0.519屏出口面积对流过热器进口面积，据图3-878.420炉膛及屏间烟气对屏后受热面的辐射热量KJ/Kg227.921屏区吸收炉膛辐射热量KJ/Kg38422屏区炉顶附加受热面吸收的辐射热量KJ/Kg16.8923屏区水冷壁附加受热面吸收辐射热量KJ/Kg31.424屏所吸收的炉膛辐射热KJ/Kg335.7125屏所吸收的总热量KJ/Kg227726蒸汽进屏焓KJ/Kg298127蒸汽进屏温度查烟气特性表39028蒸汽出屏焓KJ/Kg3327.929蒸汽出屏温度查烟气特性表47030屏内蒸汽平均温度43031屏内蒸汽平均比容查烟气特性表0.0182132屏内蒸汽平均流速W20.0933管壁对蒸汽的放热系数查附录三图501034屏间烟气平均流速6.7135烟气侧对流放热系数查附录三图4536灰污系数差附录二表0.00737管壁灰污层温度85138辐射放热系数查附录三图143.839利用系数查附录三图0.8540烟气对管壁的放热系数126.541对流传热系数K45.1442较大温差79843较小温差58044平均温差68945屏对流传热量KJ/Kg164846误差%1.247屏区两侧水冷壁水温查烟气特性表36848平均传热温差75149屏区两侧水冷壁对流吸热量KJ/Kg111.850误差%-7.651屏区炉顶进口气焓KJ/Kg269952屏区炉顶进口气温查蒸汽特性表35253屏区炉顶蒸汽焓增量KJ/Kg10.854屏区炉顶出口气焓KJ/Kg2709.855屏区炉顶出口气温查蒸汽特性表35856平均传热误差76457屏区炉顶对流吸热量KJ/Kg87.158误差%-5.2 r为燃料种类修正系数第六章 对流过热器结构设计及热力计算6.1 对流过热器结构设计对流过热器结构设计列于表13中。表13 对流过热器结构设计序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1蒸汽进口焓32532蒸汽进口温度查蒸汽特性表，p=14.01MPa4563蒸汽出口温度已知5404蒸汽出口焓查蒸汽特性表34345工质吸热量16696炉顶过热器附加吸热量假定427两侧水冷壁附加吸热量假定1288对流传热量1460.69理论冷空气焓查焓温表1-3（）129.610烟气进口温度105011烟气进口焓1431812烟气出口焓1268213烟气出口温度查焓温表90414较小误差36415较大误差59416平均温差47017传热系数选取7018计算对流受热面积87119蒸汽质量流速按表21选取65020蒸汽流通截面积D/0.17921管径及壁厚mm385.522每根管子截面积07855.72310-423管子总根数根按A/31224横向节距按=2.5左右选取9025总排数排按a/s1-2=105.6选取10426每排管子根数根327每根管子长度2428管子弯曲半径7629纵向平均节距按布置的结构尺寸计算73.630每根管子平均长度按布置的结构尺寸计算23.831布置的对流受热面积88632误差%-1.726.2 对流过热器结构尺寸计算根据对流过热器结构尺寸，计算对流过热器结构尺寸数据，列于表14中。表14 对流过热器尺寸计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1管径及壁厚由结构计算知385.52横向节距由结构计算知903纵向平均节距由结构计算知73.64每排管子根数由结构计算知35管子排数布置排顺流，顺列1046蒸汽流通面积07850.1797烟气进口流通面积据图计算46.788烟气出口流通面积据图计算42.119烟气平均流通面积46.210辐射层有效厚度0.1711计算对流受热面积88612炉顶附加受热面积据图计算19.613水冷壁附加受热面积据图计算57.36.3 对流过热器热力计算对流过热器的热力计算列于表15中。表15 对流过热器热力计算序号名称符号单位公式及计算结果1烟气进口温度10502烟气进口焓153183蒸汽进口焓32534蒸汽进口温度查蒸汽特性表，p=14.01MPa4565蒸汽出口温度已知5406蒸汽出口焓34347过热器及热量16698炉顶附加受热面吸热量假定429水冷壁附加受热面吸热量假定12810炉膛及厚屏，对过热器辐射热量由后屏热力计算得208.411炉顶吸收辐射热量42412手冷壁吸收辐射热量12.4613过热器吸收辐射热量191.1714过热器对流吸热量1460.615烟气出口焓1368416烟气出口温度查焓温表490317烟气平均温度976.518蒸汽平均温度49819烟气流速11.7520烟气侧对流放热系数查附录图7621蒸汽平均比容0.0224922蒸汽平均比流速14.6523灰污系数查附录三图0.004424蒸汽侧放热系数查附录三图246825管壁灰污层温度61226乘积0.0035827流子气体的辐射减弱系数25.528乘积5.4829灰粒的辐射减弱系数87.230乘积0.7831气流辐射减弱系数6.2632乘积0.10433烟气黑度0.09934烟气侧辐射放热系数3035利用系数查附录二图1.036烟气侧放热系数10637热有效系数查附表0.6538传热系数6639较小温差36340较大温差59441平均温差47042对流传热量217343误差%1.5244两侧水冷壁工质温度34545平均传热温度631.546两侧水冷壁对流吸热量14147误差%-8.448炉顶过热器进口汽焓2709.849炉顶过热器进口汽温35850炉顶过热器蒸汽焓增量4.6851炉顶过热器出口汽焓271452炉顶过热器出口汽温查蒸汽特性表P=15.3Mp34253平均温度626.554炉顶过热器对流吸热量4855误差%9.0第七章 高温再热器结构设计及热力计算7.1 高温再热器结构设计高温再热器结构设计列表16中。表16 高温再热器结构设计序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1蒸汽出口压力已知2.452蒸汽出口温度已知5403蒸汽流量已知3501034蒸汽出口焓查蒸汽特性表.p=2.45.=54035515蒸汽焓增量假定1596蒸汽进口焓-33927蒸汽进口温度查蒸汽特性表,.4698后墙引出管对流吸热量估计449对流过热器出口烟焓由对流过热器热力计算得1368410进口烟焓1361611进口烟温查焓温表86512高温再热器对流传热量1222.313省煤器附加对流吸热量假定8014炉顶及包覆过热器附加对流吸热量假定11815出口烟焓1143616出口烟温查焓温表74217较大温差39618较小温差20219平均温差28820传热系数k选取6021计算对流受热面积89522蒸汽质量流速按表2-21选取25023管子总截面积A0.3924管径及壁厚mm选取425.