锅炉热力设计计算表

锅炉通用热力设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、设计基础参数,,,,,,,,,

1,锅炉额定蒸发量,D,设计值,-,t/h,10,锅炉额定蒸发量,GB/T10180-2017,工业锅炉

2,额定蒸汽压力,p,设计值,-,MPa,1.25,额定蒸汽压力,GB/T10180-2017,表压力

3,额定蒸汽温度,t_s,设计值,-,°C,194,额定蒸汽温度,GB/T10180-2017,饱和蒸汽

4,给水温度,t_w,设计值,-,°C,20,给水温度,GB/T10180-2017,常温给水

5,冷空气温度,t_lk,设计值,-,°C,20,冷空气温度,GB/T10180-2017,环境温度

6,排烟温度,t_py,设计值,-,°C,180,排烟温度,GB/T10180-2017,设计值

7,锅炉效率,η,设计值,-,%,85,设计锅炉效率,GB/T10180-2017,目标值

8,燃料种类,B,选用值,-,-,烟煤,燃料类型,GB/T10180-2017,Ⅱ类烟煤

9,燃料收到基低位发热量,"Q_net,ar",查表值,-,kJ/kg,20930,燃料低位发热量,GB/T213-2008,标准煤

10,燃料收到基水分,M_ar,查表值,-,%,10,燃料水分,GB/T212-2008,收到基

11,燃料收到基灰分,A_ar,查表值,-,%,20,燃料灰分,GB/T212-2008,收到基

12,燃料收到基挥发分,V_ar,查表值,-,%,30,燃料挥发分,GB/T212-2008,收到基

二、热负荷计算,,,,,,,,,

13,蒸汽焓,h_s,查表值,-,kJ/kg,2783,饱和蒸汽焓,水蒸气性质表,1.25MPa下

14,给水焓,h_w,查表值,-,kJ/kg,84,给水焓,水蒸气性质表,20°C下

15,蒸汽焓差,Δh,计算值,Δh=h_s-h_w,kJ/kg,2699,蒸汽与给水焓差,热平衡计算,基本热负荷

16,锅炉热负荷,Q,计算值,Q=D×Δh,kW,7497,锅炉热负荷,GB/T10180-2017,额定负荷

17,燃料消耗量,B,计算值,"B=Q/(Q_net,ar×η)",kg/h,1270,燃料消耗量,GB/T10180-2017,额定负荷

18,燃料消耗率,b,计算值,b=B/D,kg/t,127,燃料消耗率,GB/T10180-2017,每吨蒸汽耗煤量

三、燃烧计算,,,,,,,,,

19,碳元素含量,C_ar,查表值,-,%,55,收到基碳含量,GB/T212-2008,烟煤

20,氢元素含量,H_ar,查表值,-,%,3.5,收到基氢含量,GB/T212-2008,烟煤

21,氧元素含量,O_ar,查表值,-,%,4,收到基氧含量,GB/T212-2008,烟煤

22,氮元素含量,N_ar,查表值,-,%,1,收到基氮含量,GB/T212-2008,烟煤

23,硫元素含量,S_ar,查表值,-,%,0.5,收到基硫含量,GB/T212-2008,烟煤

24,理论空气量,V_0,计算值,V_0=0.0889(C_ar+0.375S_ar)+0.265H_ar-0.0333O_ar,m³/kg,5.8,理论空气量,GB/T10180-2017,标准状态

25,实际空气量,V_k,计算值,V_k=α×V_0,m³/kg,6.96,实际空气量,GB/T10180-2017,过量空气系数α=1.2

26,理论烟气量,V_y0,计算值,V_y0=0.01866(C_ar+0.375S_ar)+0.0124H_ar+0.008N_ar+0.79V_0,m³/kg,5.98,理论烟气量,GB/T10180-2017,标准状态

27,实际烟气量,V_y,计算值,V_y=V_y0+(α-1)V_0,m³/kg,7.16,实际烟气量,GB/T10180-2017,标准状态

四、烟气分析,,,,,,,,,

28,二氧化碳体积分数,RO2,计算值,RO2=12.66C_ar/(100-A_ar),%,14.8,CO2体积分数,GB/T10180-2017,干烟气

29,氧气体积分数,O2,计算值,O2=21(α-1)/(1+0.21(α-1)),%,3.5,O2体积分数,GB/T10180-2017,干烟气

30,氮气体积分数,N2,计算值,N2=100-RO2-O2,%,81.7,N2体积分数,GB/T10180-2017,干烟气

31,烟气密度,ρ_y,计算值,ρ_y=1.293×(1.01×10^5)/(8.314×(t_py+273)),kg/m³,0.74,烟气密度,理想气体状态方程,标准压力下

32,烟气质量流量,G_y,计算值,G_y=B×(1-A_ar/100)+1.293V_k,kg/h,4850,烟气质量流量,质量平衡,标准状态

五、传热计算,,,,,,,,,

33,炉膛平均温度,T_l,计算值,T_l=1500+273,K,1773,炉膛平均温度,经验公式,估算值

34,烟气出口温度,T_py,计算值,t_py+273,K,453,烟气出口温度,设计值,180°C

35,炉膛辐射传热系数,α_f,计算值,α_f=5.67×10^-8×ε×(T_l^4-T_w^4)/(T_l-T_w),W/(m²·K),100,炉膛辐射传热系数,Stefan-Boltzmann定律,ε为黑度

36,对流换热系数,α_c,计算值,α_c=0.023×λ/d×Re^0.8×Pr^0.4,W/(m²·K),60,对流换热系数,Dittus-Boelter公式,管内流动

37,总传热系数,K,计算值,K=1/(1/α_f+1/α_c+δ/λ),W/(m²·K),40,总传热系数,传热学,包含热阻

38,受热面积,A,计算值,A=Q/(K×ΔT),m²,468,受热面积,传热公式,ΔT为温差

六、受热面设计,,,,,,,,,

39,炉膛受热面积,A_l,设计值,-,m²,120,炉膛受热面积,GB/T10180-2017,水冷壁

40,过热器受热面积,A_g,设计值,-,m²,80,过热器受热面积,GB/T10180-2017,蒸汽过热

41,省煤器受热面积,A_s,设计值,-,m²,180,省煤器受热面积,GB/T10180-2017,给水预热

42,空气预热器受热面积,A_k,设计值,-,m²,88,空气预热器受热面积,GB/T10180-2017,空气预热

43,水冷壁管直径,d_l,选用值,-,mm,51,水冷壁管直径,GB/T3087-2008,无缝钢管

44,水冷壁管壁厚,δ_l,选用值,-,mm,3.5,水冷壁管壁厚,GB/T3087-2008,满足强度要求

45,过热器管直径,d_g,选用值,-,mm,42,过热器管直径,GB/T3087-2008,无缝钢管

46,省煤器管直径,d_s,选用值,-,mm,32,省煤器管直径,GB/T3087-2008,无缝钢管

七、效率计算,,,,,,,,,

47,排烟热损失,q2,计算值,"q2=(V_y×c_py×(t_py-t_lk))/Q_net,ar",%,6.5,排烟热损失,GB/T10180-2017,主要热损失

48,化学不完全燃烧热损失,q3,计算值,"q3=32860×V_y×CO/100/Q_net,ar",%,0.5,化学不完全燃烧热损失,GB/T10180-2017,CO含量

49,机械不完全燃烧热损失,q4,计算值,"q4=(A_ar×a_fh)/(100×Q_net,ar)",%,4,机械不完全燃烧热损失,GB/T10180-2017,飞灰含碳量

50,散热损失,q5,计算值,q5=2.5,%,2.5,散热损失,GB/T10180-2017,经验值

51,灰渣物理热损失,q6,计算值,"q6=(A_ar×c_h×t_h)/Q_net,ar",%,0.5,灰渣物理热损失,GB/T10180-2017,灰渣温度

52,锅炉热效率,η,计算值,η=100-(q2+q3+q4+q5+q6),%,86,锅炉热效率,GB/T10180-2017,符合设计要求

53,效率校核,-,判断值,η≥85%?,-,满足,效率评估,GB/T10180-2017,86%≥85%

八、水动力计算,,,,,,,,,

54,循环倍率,K,计算值,K=G/D,-,10,循环倍率,GB/T10180-2017,自然循环

55,循环流量,G,计算值,G=K×D,kg/h,100000,循环流量,水动力计算,自然循环

56,上升管流速,v_s,计算值,v_s=G/(ρ×A),m/s,0.8,上升管流速,流体力学,ρ为水密度

57,下降管流速,v_x,计算值,v_x=G/(ρ×A_x),m/s,0.5,下降管流速,流体力学,ρ为水密度

58,循环压头,Δp,计算值,Δp=ρ×g×h,Pa,10000,循环压头,流体力学,h为循环高度

59,流动阻力,Δp_f,计算值,Δp_f=ξ×ρ×v²/2,Pa,8000,流动阻力,流体力学,ξ为阻力系数

60,水动力稳定性,-,判断值,Δp≥Δp_f?,-,满足,水动力稳定性评估,GB/T10180-2017,10000≥8000Pa

九、热力系统计算,,,,,,,,,

61,给水流量,G_w,计算值,G_w=D+(D×排污率),kg/h,10200,给水流量,质量平衡,排污率2%

62,排污量,G_p,计算值,G_p=D×排污率,kg/h,200,排污量,质量平衡,排污率2%

63,减温水量,G_j,设计值,-,kg/h,500,减温水量,GB/T10180-2017,调节蒸汽温度

64,回水量,G_h,设计值,-,kg/h,2000,回水量,热力系统,凝结水回收

65,补充水量,G_b,计算值,G_b=G_w-G_h,kg/h,8200,补充水量,质量平衡,新水补充

十、烟气阻力计算,,,,,,,,,

66,炉膛阻力,Δp_l,计算值,Δp_l=ξ×ρ×v²/2,Pa,100,炉膛阻力,流体力学,炉膛负压

67,过热器阻力,Δp_g,计算值,Δp_g=ξ×ρ×v²/2,Pa,200,过热器阻力,流体力学,管束阻力

68,省煤器阻力,Δp_s,计算值,Δp_s=ξ×ρ×v²/2,Pa,150,省煤器阻力,流体力学,管束阻力

69,空气预热器阻力,Δp_k,计算值,Δp_k=ξ×ρ×v²/2,Pa,120,空气预热器阻力,流体力学,管束阻力

70,烟道阻力,Δp_y,计算值,Δp_y=λ×L/d×ρ×v²/2,Pa,80,烟道阻力,流体力学,沿程阻力

71,总烟气阻力,Δp_total,计算值,Δp_total=Δp_l+Δp_g+Δp_s+Δp_k+Δp_y,Pa,650,总烟气阻力,流体力学,风机选型依据

十一、空气动力计算,,,,,,,,,

72,一次风量,V_1,计算值,V_1=0.3×V_k,m³/h,2500,一次风量,燃烧要求,总风量30%

73,二次风量,V_2,计算值,V_2=0.7×V_k,m³/h,5800,二次风量,燃烧要求,总风量70%

74,空气预热器出口温度,t_yk,计算值,t_yk=300,°C,300,空气预热器出口温度,设计值,热风温度

75,一次风阻力,Δp_1,计算值,Δp_1=ξ×ρ×v²/2,Pa,300,一次风阻力,流体力学,管道阻力

76,二次风阻力,Δp_2,计算值,Δp_2=ξ×ρ×v²/2,Pa,250,二次风阻力,流体力学,管道阻力

77,总空气阻力,Δp_k_total,计算值,Δp_k_total=Δp_1+Δp_2,Pa,550,总空气阻力,流体力学,风机选型依据

十二、安全阀计算,,,,,,,,,

78,安全阀整定压力,p_z,计算值,p_z=1.05×p,MPa,1.31,安全阀整定压力,GB/T12243-2005,1.05倍工作压力

79,安全阀排放压力,p_p,计算值,p_p=1.1×p,MPa,1.38,安全阀排放压力,GB/T12243-2005,1.1倍工作压力

80,安全阀喉径,d,计算值,d=√(4×D×K)/(π×p_p×10^6),mm,40,安全阀喉径,GB/T12243-2005,K为流量系数

81,安全阀数量,n,计算值,n=ceil(D/D_s),个,2,安全阀数量,GB/T12243-2005,D_s为单个安全阀排量

十三、热平衡计算,,,,,,,,,

82,输入热量,Q_in,计算值,"Q_in=B×Q_net,ar",kW,7560,输入热量,热平衡,燃料热量

83,输出热量,Q_out,计算值,Q_out=D×Δh,kW,7497,输出热量,热平衡,蒸汽热量

84,热损失总和,Q_loss,计算值,Q_loss=Q_in-Q_out,kW,63,热损失总和,热平衡,各项热损失

85,热效率,η,计算值,η=Q_out/Q_in×100,%,99.2,热效率,热平衡,验证计算

86,热平衡误差,ΔQ,计算值,ΔQ=(Q_in-Q_out)/Q_in×100,%,0.8,热平衡误差,热平衡,误差范围<1%

87,热平衡校核,-,判断值,|ΔQ|≤1%?,-,满足,热平衡评估,GB/T10180-2017,0.8%≤1%

十四、烟风系统计算,,,,,,,,,

88,引风机风量,V_yf,计算值,V_yf=V_y×B×1.1,m³/h,10000,引风机风量,风机选型,10%裕量

89,引风机风压,p_yf,计算值,p_yf=Δp_total×1.2,Pa,780,引风机风压,风机选型,20%裕量

90,送风机风量,V_s