内科大锅炉课程设计说明书

锅炉课程设计说明书

设计题目：220t/h超高压燃煤锅炉课程设计

一、锅妒课程汲计的目的

锅炉课程设计是《电厂锅炉原理及设备》课程的重要教学实践环节。通过课程设计来达

到以下目的：对电厂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

二、锅炉设计计算主要内参

1、锅炉辅助设计：这部分计算的目的是为后面受热面的热力计算提供必要的基本计算

数据或图表。

2、受热面热力计算：其中包含为热力计算提供结构数据的各受热面的结构计算。

3、计算数据的分析：这部分内容往往是鉴定设计质量等的主要数据。

三、整体设计热力计算过程顺序

1、列出热力计算的主要原始数据，包括锅炉的主要参数和燃料特性参数。

2、根据燃料、燃烧方式及锅炉结构布置特点，进行锅炉通道空气量平衡计算。

3、理论工况下(a=l)的燃烧计算。

4、计算锅炉通道内烟气的特性参数。

5、绘制烟气温熔表。

6、锅炉热平衡计算和燃料消耗量的估算。

7、锅炉炉膛热力计算。

8、按烟气流向对各个受热面依次进行热力计算。

9、锅炉整体计算误差的校验。

10、编制主要计算误差的校验。

11、设计分析及结论。

四、热力设计计算基本资参数

⑴、锅炉蒸发量：Dec=61.llkg/s

⑵、汽包压力：Pqb=ll.02MPa

⑶、给水温度：tgs=216℃

⑷、过热蒸汽温度：tgr=540℃

⑸、过热蒸汽压力：Pgr=9.8MPa

⑹、一次风温度：tl=186℃

⑺、二次风温度：t2=186℃

⑻、环境温度：tlk=20℃

⑼、烟气出口温度：t=128.8℃

五锅妒整体布置的确定

1,锅妒整体的外型一选万型布置

选择刀■型布置的理由如下

(1)锅炉的排烟口在下方送，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.

(2)对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力

(3)各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热

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高、低温对流过热器外，炉膛内

布置全辐射式的屏式过热器，前会隔墙省煤器采用光管式水冷壁结构；设置省煤器时，根据

锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式，采用双级空气预热器。

3,汽水余统

按高压煤粉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；

CU过热蒸沌系统的流程

一次喷水减温二次喷水减温

II

硒一I顶棚管IT低温对流过热濯一屏式过热阁T高温对流过热器冷段H高温对流过热器

丽1-1汽轮机I

(2)烟气余统流程：

炉膛一屏式过热器一高温对流过热器一低温对流过热器-高温省煤器一高温空预器一低温

省煤器一低温空预器

(3)人系统的流程

给水一一低温省煤器——高温省煤器——后墙引出管-----汽包------下降管一一水冷

壁下联箱----水冷壁------水冷壁上联箱-一汽包

六、燃料特性：

一燃料特性及名称

a、燃料名称：开滦烟煤

b、煤的收到基成分(％):Car=58.2;Oar=6.3;Sar=0.8;

Aai-28.1;Har=4.3;Nai=l.l;Mai-1.2;

c、煤的空气干燥基水分：Mad=24.0%

d、煤的收到基成分低位发热量：22825KJ/kg

e、可磨性系数：1.46

f、灰熔点：变形温度＞1500℃

二、燃料燃烧计算

1）燃烧计算：需计算出理论空气量、理论氮容积、R02容积、理论干烟气容积、理论水蒸

汽容积等。计算结果见表

表1燃烧计算表

序项目名称符号单位计算公式及数据结果

号

1理论空气36.130

V00.0889(C+0.375S“，)+0.265”“「0.0333Q

量Nm偿

2理论氮容34.852

积R02Nm30.8+0.79

100V

31.092

R02容VR02,kq

Nm&1.86r6^-+0.7-^

积100100

4理论干烟5.944

V0N/n'/kg

气容积VGY

5理论水蒸0.591

V011124

汽容积VH2ONm'kg落包哈+L61%V(dflkg/kg)

6飞灰份额川查指导书表2-40.92

a

三漏风系数和过量空气系数表2

序名称漏风系数符号出口过量空气系数

号符号结果

1制粉系统0.1△吗一一

2炉膛0.05△以ff1.2

aL

3屏、凝渣管0△1.2

ClpNaPN

4高温过热器0.03△CIGG1.23

ClGG

5低温过热器0.03△UDG1.26

aDG

ft

6高温省煤器0.02△Qssass1.28

n

7高温空气预热器0.03△ClsKClSK1.31

ff

8低温省煤器0.02UxsClxs1.33

9低温预热器

0.03△ClxKClXK1.36

七、辅助计算：

需要计算出各受热面的烟道平均过量空气系数。干烟气容积、水蒸汽容积，烟气总容积、R02容积份额、

三原子气体和水蒸汽容积总份额、容积飞灰浓度、烟气质量、质量飞灰浓度等。具体计算见

表3烟气特性表

序号项目名称符号单位炉膛、屏高过低过高省高空预低省低空预

凝渣管

1受热面出口1.21.231.261.281.311.331.36

n

过量空气系a

数

2烟道平均过apj1.21.2151.2451.2701.2951.3201.345

量空气系数

3干烟气容积Nm3/kg7.1707.2627.4467.5997.7527.9068.059

vBy

4水蒸气容积V||20NmVkg0.6110.6120.6150.6180.6200.6230.625

5烟气总容积NmVkg7.7817.8748.0618.2178.3728.5298.684

Vy

6R02容积份额rRO20.1400.1390.1350.1330.1300.1280.126

7水蒸气容积r»2o0.0790.0780.0760.0750.0740.0730.072

份额

8三原子气体r0.2190.2170.2110.2080.2040.2010.198

和水蒸气容

积总份额

9容积飞灰浓UVg/m333.22532.83232.07031.46230.87930.31129.770

度

10烟气质量Kg/kg10.32610.44610.68610.88611.08611.28711.487

11质量飞灰浓Kg/kg0.0250.02470.0240.02370.02330.02290.0225

度

3）烟气熔、空气焰、蒸汽熔的计算:

炉膛、屏式过热器、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、高温空气预热器、低温省煤器、低温空气预热器等

所在烟气区域的烟气在不同温度下的焙，并列成表格作为温熔表。具体见表4、5、6、7.对在锅炉受热面的各个部

位的蒸汽或者空气的焙值进行计算，列成表格，作为温焰表。具体见表

表4烟气焰温表一一用于炉膛、屏、高过的计算

烟气焰温表(用于炉膛，屏式过热器,高温过热器)

烟气或空气温度理论烟气焰理论烟气焰炉膛、屏凝渣高温过热器hk

z,

0(℃)h°，(kj/kg)h°K(/kg)管％a”=1.20a=l.23

4003767.6293320.9894431.8274537.456

5004776.3444193.8405615.1125740.927

6005811.5275086.3066828.7886981.377

7006872.704597.1208072.1248252.037

8007956.576921.5069340.8089548.453

9009057.7807860.62210629.90410865.723

100010176.9848810.64911939.11412203.433

110011312.5289776.67613267.86313561.163

120012461.28110784.58714610.99814933.456

130013625.28311734.35315972.15416324.184

140014795.82812727.10617341.24917723.062

150015977.23613724.45718722.12719133.861

160017167.94714729.65420113.87820555.767

170018368.7411573.79421516.32921988.468

180019571.65016746.30222920.91023423.299

190020781.90917769.82824335.87524868.969

200021996.07618729.12825754.50226318.265

210023221.26219823.13327185.88927780.583

220024492.90220852.05328613.31329238.874

表5烟气焰温表一一用于低温过热器、高温省煤器的计算

烟气焰温表(用于低温过热器，高温省煤器)

烟气或空气温度理论烟气焰理论烟气焙低温过热器hy高温省煤器hk

0(℃)h°y(kj/kg)h°K(/kg)a"=1.26a"=1.28

3002785.7212468.4903427.5283476.898

4003767.6293320.9894621.0864697.506

5004776.3444193.8405866.7425950.619

6005811.5275086.3069133.9677235.708

7006872.7045997.1028431.9518551.893

8007956.5076921.5069756.0999894.529

表6烟气焰温表一一用于高温空预器、低温省煤器的计算

烟气焰温表(用于高温空预器，低温省煤器)

烟气或空气温度理论烟气焰理论烟气焰低温过热器h,高温省煤器hk

/z

0(℃)h°y(kj/kg)h°K(/kg)a=l.31a"=1.33

100903.352811.7961155.5091171.245

2001831.4141832.7872337.5782370.234

3002785.7212468.4903550.9293600.323

4003767.6293320.9894797.1364863.555

5004776.3444193.8406076.4346160.311

60058111.5275086.3607388.2827490.008

表7烟气焰温表一用于低温空预器的计算

烟气焰温表(用于低温空预器)

烟气或空气温度理论烟气熔理论烟气焰

0(°C)h°y(kj/kg)h°K(/kg)低温过热器h,a〃=1.36

100903.352811.7961195.599

2001831.4141832.7872419.217

3002785.7212468.4903674.377

4003767.6293320.9894963.185

5004776.3444193.8406286.126

60058111.5275086.3607642.597

4)锅炉热效率及燃料热消耗量计算:

1、计算锅炉输入热量，包括燃料的收到基低位发热量，燃料物理显热、外来热源加热空气

时带入的热量。

2、各项热损失，包括化学不完全燃烧热损失q3和机械不完全燃烧热损失q4,锅炉散热损

失q5,灰渣热物理损失q6,排烟热损失q2。具体数据见锅炉热平衡及燃料消耗量计算

见表8.

表8锅炉热平衡及燃料消耗量的计算

序号名称符号单位公式结果

1锅炉输入Qrkj/kg式（2-8）Qr^Qar,net22825

热量

2排烟温度9py℃见设计指导书128.8

3排烟焰hpykj/kg查熔温表，用插值法求1022.886

4冷空气温tlk℃见设计指导书20

度

5理论冷空hOlkkj/kghlkO=(ct)kVO162.359

气焰

6化学未完q3%见设计指导书0.5

全燃烧热

损失

7机械未化q4%见设计指导书1.5

学燃烧热

损失

8排烟过量apy查表2-91.36

空气系数

9排烟热损q2%(100-q4)(hpy-apyhlkO)3.46

失

10散热损失q5%见设计指导书0.5

11灰渣损失q6%式(2-13)0

12锅炉总损2q%q2+q3+q4+q5+q65.961

失

13锅炉热效n100-Sq94.039

率

14保温系数100-q5/(n+q5)0.995

(p

15过热蒸汽kj/kg查指导书附录B-6,B-73477.5

焰"gg

16给水温度tgs℃给定216

17给水焰hgskj/kg查指导书附录B-6,B-7870.316

18锅炉有效Qkj/hDgr(h“gg-hgs)159325.014

利用热

19实际燃料Bkj/h100•Q/(nQr)26721.92

消耗量

20计算燃料Bjkj/hB(l-q4/100)26321.091

消耗量

人、妒腔结构设计及热力计算

1.炉腔结构尺寸设计

表#1炉膛的结构数据

炉膛尺寸结构符号单位公式及计算结果

1炉膛截面热负荷QFkw/m'表8—103910

2炉膛截面积F3—BjQar,net,p/Qf42.681

3炉膛宽度amF05取整，64的倍数6.533

4第一根凝渣管高Hmm设定5

5顶栅宽Ldpma-Ly-lxCosyx3.367

6折焰角前端到第一根凝渣管斜管段长Lxm设定1

7折焰角宽Lzym设定2.3

o

8折焰角上倾角度rs设定45

0

9折焰角下倾角度rx设定30

0

10顶栅倾角rd设定8

11凝渣管同炉墙距Lnzma-ldp3.163

12顶栅高hdpmhni+Lptanyd5.602

13折焰角高度hzymlZytanyx1.382

14—h'zymInztanyx1.826

15冷灰斗底宽Lndm设定1.1

o

16冷灰斗倾角rhd设定55

17冷灰斗中部宽Ldm(a+lhd)/23.817

18冷灰斗高度Ihxm(a-hid)tanyhd/23.88

19冷灰斗斜边长度的一半q、,mhhd/2sinyM2.366

20炉膛容积热负荷Vikj/m3选定170

21炉膛容积Rm2BjQ,p/Qv81.665

2

22侧墙面积hizmV./a150.236

23炉膛中部高hckm17.348

24出口窗中心到冷灰斗中心高F,m23.420

25前墙面积Fhm2229.455

26后墙面积Fchm2258.845

27出口窗面积Fam239.175

28顶棚面积Fim222.356

29炉膛总面积Aim2750.357

30炉膛总高Him26.716

31炉膛深度bm6.533

32冷灰斗出口尺寸m1.2

2.水冷壁设计

水冷壁采用g60的光管，管节距S=64mm,管子具有挂炉墙管子中心和炉墙e=0,每面墙宽

6533mm,侧墙布置98根，前后墙布置108根，后墙水冷壁管子有折焰角处有叉管，直叉

管垂直向上连接联箱，可以承受后墙管子和炉墙的重量。

序符号单公式及计算结果

名称

号位

1前后墙水冷壁回路个数Z1个a/2.53

2左右侧墙水冷壁回路个数Z2个b/2.53

3管径及壁厚d*8mm按2-13选取60*4.5

4管子节距Smm按s/d=l.3-1.4选取1.35

5前后墙管子根数Bi根按a/s+l=81.66选取108

6左右侧墙管子数n：：根按b/s+l=116.1选取98

3.燃烧器结构尺寸计算

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为2m,每组燃烧器

有两个一次风口，两个二次风口，燃烧器的设计见表。

序号名称符号单位计算公式及数据来源数值

1一次风速W1m/s按指导书选取35

2二次风速W2m/s按指导书选取45

3一次风率ri%按指导书选取30

4二次风率V2%按指导书选取7()

5一次风温ti℃190

6二次风温t20ctrk-10250

7燃烧室数量7.个四角布置4

8一次风口面积A.m20.101

9二次风口面积A2m20.151

10燃烧室假想切圆直径山mm按指导书选取800

11燃烧室矩形对角线长21jmm10673

度

12特性比值21j/br初步选定4

13特性比值hr/br由式2-17选取21.8

14燃烧室喷口宽度brmm结构设计定位br=420588

15一次风喷口高度himmAl/br171.769

二次风喷口温度112mmAz/br256.803

16燃烧器高度hrmm按A1A2A3的要求画出燃2298

烧器喷口结构尺寸图，核

算hr/br=4.19

17最后一排燃烧器下边Lmm按1=(4~6)br选取2646

距冷灰斗上沿的距离

4,,炉膛校核热力计算

序名称符号单位公式结果

号

1炉膛出口过量查表1漏风系数和过量空气系数

ani1.2

空气系数

2炉膛漏风系数查表1漏风系数和过量空气系数

0.05

3制粉系统漏风查表1漏风系数和过量空气系数

(0.1

系数\XzF

4热风温度℃先估后校

trk260

5理论热风熔查焰温表

hrk°kjlkg2230.298

6理论冷风焰查表8锅炉热平衡及燃料消耗量计算

hik°kj/kg157.3635

7空气带入炉膛

QKkjlkg（0n「\CLZF）%鼻（AQZF+Aa）

热£

2365.4174

hik°

8对应每公斤燃

2kjlkg

料送入炉膛的Q24666.6357

匕「100一名

热量

9理论燃烧温度℃查焰温表

a1928.71

10燃烧绝对温度K

To&+2732201.71

11火焰中心相对X

互+AX

高度系数0.2492

H,

12系数MMA-BX注：A,B查取指导书一5,3—60.465

13炉膛出口烟气，，℃先估后校

1140

温度0.

14炉膛出口烟气查培温表

h.gikjlkg1413

始

15烟气平均热容H"

©/（均6（hgi）/（O^Oi）13746.89

脑VcQL-

16水冷壁污染系查水冷壁污染系数

C13.8451

数

17水冷壁角系数查表#1炉膛结构数据

Xsl0.45

18水冷壁热有效

WSL。SL'SI0.98

系数

19屏、炉交界面

公0.441

的污染系数久

20屏、炉交界面取用

0.441

的角系数

21屏、炉交界面^YCXYC

WYC1

的热有效系数

22燃烧孔及门孔未敷设水冷壁

WR0.441

的热有效系数

23平均热有效系w4+wZ）/A

WPJ0

数

24炉膛有效辐射Sm查表#1炉膛结构数据

0.4374

层厚度

25炉膛内压力PMPa5.466

26水蒸汽容积份查烟气特性表

0.1

额rH2O

27三原子气体容r查烟气特性表

0.099

积份额

28三原子气体辐10.2r侬山但［1—0.37小

射减弱系数屋0.237

［yJ10.2-r-p-s)1000J

29烟气质量飞灰查烟气特性表

3.4867

浓度"ykgIm

30灰粒平均直径卬I查指导书附录表一

dh0.0134

31灰粒辐射减弱55900

ku,------------Ay

系数Ed13

32燃料种类修正

取为=0.580.2949

系数x^

33燃烧方法修正

取工2=°」0.5

系数X2

34煤粉火焰辐射k

底厂+左〃4+10为Xi

减弱系数V0.1

35火焰黑度-kps

anl-e2.4023

36炉膛黑度

CLH

a.0.7310

ciH+Q-a/WsL

37炉膛出口烟气℃

--------口---------273

温度町

3600b0aWpjA］瑶0.8604

M(-----------------------------)+1

(PBjVc

38计算误差收

6〃,夕（估）1151.13

39炉膛出口烟气查燧温表

hyl,kjfkg11.13

焰

40炉膛有效热辐M

k"kg夕(0屋Ilyl)13895.98

射热量2：

41辐射受热面平

w/5/XQ{/(3.6XAy)10712.4942

均热负荷么

42炉膛截面热强

w/BjxQ小36AA)140013.4171

度

43炉膛容积热强

w!mBj><er/(3.6VL)3842100.069

度%

5炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焰增的计算

表#3炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质熔t曾的计算

序名称符号单位公式结果

号

1顶棚管径Dmm42

2节距Smm-17.5

3排数n158

4顶棚管角系数X查标准线图0.98

5顶棚面积Ahdm232.11

6蒸汽流通面积Aitm2158*(3.14*0.332)/40.112

7炉膛顶棚热负荷分配不均匀系数