沸腾炉设计计算表

沸腾炉设计计算,,,,,,,,,

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、基础参数确定,,,,,,,,

1,锅炉型号,Model,设计值,Model=SHX20-1.25-AII,-,SHX20-1.25-AII,循环流化床沸腾炉，20t/h,GB/T1921-2004工业锅炉产品型号编制方法,沸腾炉典型配置

2,额定蒸发量,D,设计值,D=20,t/h,20,锅炉额定蒸发量，每小时产生的蒸汽量,GB/T1921-2004工业锅炉产品型号编制方法,额定出力

3,额定蒸汽压力,p,设计值,p=1.25,MPa,1.25,锅炉额定工作压力，表压,GB/T1921-2004工业锅炉产品型号编制方法,额定压力

4,额定蒸汽温度,t_s,计算值,对应1.25MPa下的饱和温度,℃,194.1,对应额定压力下的饱和蒸汽温度,水和水蒸气热力性质表,饱和温度

5,给水温度,t_g,设计值,t_g=105,℃,105,锅炉给水温度，采用除氧器给水温度,GB50660-2011大中型火力发电厂设计规范,给水温度

6,燃料品种,Fuel,设计值,Fuel=II类烟煤,-,II类烟煤,设计燃用II类烟煤，流化床燃烧,GB/T1574-2007煤灰成分分析方法,燃料类型

7,燃料低位发热量,"Q_net,ar",设计值,"Q_net,ar=19000",kJ/kg,19000,燃料的收到基低位发热量,GB/T213-2008煤的发热量测定方法,燃料热值

8,收到基碳,C_ar,设计值,C_ar=50.0,%,50,燃料收到基碳元素含量,GB/T476-2008煤的元素分析方法,元素分析

9,收到基氢,H_ar,设计值,H_ar=3.0,%,3,燃料收到基氢元素含量,GB/T476-2008煤的元素分析方法,元素分析

10,收到基氧,O_ar,设计值,O_ar=7.0,%,7,燃料收到基氧元素含量,GB/T476-2008煤的元素分析方法,元素分析

11,收到基氮,N_ar,设计值,N_ar=1.0,%,1,燃料收到基氮元素含量,GB/T476-2008煤的元素分析方法,元素分析

12,收到基硫,S_ar,设计值,S_ar=1.0,%,1,燃料收到基硫元素含量,GB/T476-2008煤的元素分析方法,元素分析

13,收到基灰分,A_ar,设计值,A_ar=27.0,%,27,燃料收到基灰分含量,GB/T212-2008煤的工业分析方法,工业分析

14,收到基水分,M_ar,设计值,M_ar=11.0,%,11,燃料收到基水分含量,GB/T212-2008煤的工业分析方法,工业分析

15,干燥无灰基挥发分,V_daf,设计值,V_daf=30.0,%,30,燃料干燥无灰基挥发分含量,GB/T212-2008煤的工业分析方法,挥发分

16,锅炉热效率,η,设计值,η=87,%,87,沸腾炉设计热效率，流化床燃烧效率,GB24500-2009工业锅炉能效限定值及能效等级,热效率

17,保温材料导热系数,λ_ins,查表值,岩棉保温材料导热系数,W/(m·K),0.04,保温材料的导热系数，岩棉典型值,GB50264-2013工业设备及管道绝热工程设计规范,保温导热系数

18,保温层厚度,δ_ins,设计值,保温层设计厚度,mm,100,锅炉本体保温层的设计厚度,GB50264-2013工业设备及管道绝热工程设计规范,保温厚度

19,床料粒径,d_p,设计值,床料平均粒径,mm,0.5,流化床床料的平均粒径，石英砂,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,床料粒径

,二、燃烧计算,,,,,,,,

20,理论空气量,V0,计算值,V0=0.0889×(C+0.375S)+0.265H-0.0333O,Nm³/kg,143.14,燃烧所需的理论空气量，标准状态,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,理论空气

21,实际空气量,V_k,计算值,V_k=α×V0,Nm³/kg,186.08,实际燃烧的空气量，考虑过量空气,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,实际空气

22,理论烟气量,V_y0,计算值,V_y0=V0+0.79V0+0.0161V0+0.008N+0.0186C+0.007S+0.111H+0.0124M,Nm³/kg,258.54,理论状态下的烟气量,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,理论烟气

23,实际烟气量,V_y,计算值,V_y=V_y0+(α-1)×V0,Nm³/kg,188.39,实际状态下的烟气量，考虑过量空气,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,实际烟气

24,燃料消耗量,B,计算值,B=Q_eff/(η/100)/Q_net×3600,kg/h,2839.93,锅炉的燃料消耗量，每小时的耗煤量,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,燃料消耗

25,过量空气系数,α,设计值,α=1.3,-,1.3,沸腾炉的过量空气系数，流化床,GB50041-2008锅炉房设计规范,过量空气

26,漏风系数,Δα,设计值,Δα=0.08,-,0.08,炉膛的漏风系数，沸腾炉漏风较小,GB50041-2008锅炉房设计规范,漏风系数

27,飞灰份额,a_fh,设计值,a_fh=0.6,-,0.6,飞灰占总灰分的份额，沸腾炉飞灰多,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,飞灰份额

28,灰渣份额,a_lz,设计值,a_lz=0.4,-,0.4,灰渣占总灰分的份额，沸腾炉灰渣少,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,灰渣份额

29,一次风率,r1,设计值,一次风占总风量的比例,%,45,一次风的比例，流化床一次风率30-55%,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,一次风率

30,二次风率,r2,计算值,r2=1-r1,%,55,二次风的比例,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,二次风率

31,一次风温,t1,设计值,一次风温,℃,20,一次风的温度，常温风,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,一次风温

32,二次风温,t2,设计值,二次风温,℃,20,二次风的温度，常温风,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,二次风温

33,脱硫效率,η_des,设计值,脱硫效率,%,85,炉内脱硫的效率，石灰石脱硫,GB13271-2014锅炉大气污染物排放标准,脱硫效率

,三、热平衡计算,,,,,,,,

34,饱和蒸汽焓,h_s,查表值,1.25MPa饱和蒸汽焓,kJ/kg,2787,额定压力下饱和蒸汽的焓值,水和水蒸气热力性质表,蒸汽焓值

35,给水焓,h_g,查表值,105℃给水焓值,kJ/kg,439.8,额定给水温度下的给水焓值,水和水蒸气热力性质表,给水焓值

36,有效利用热量,Q_eff,计算值,Q_eff=D×(h_s-h_g)×1000/3600,kW,13040,锅炉有效输出的热量，加热水产生蒸汽,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,有效热量

37,输入总热量,Q_in,计算值,Q_in=B×Q_net/3600,kW,14988.51,锅炉输入的总热量，燃料带入的热量,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,输入热量

38,排烟热损失,q2,设计值,排烟热损失占比,%,6.5,排烟带走的热损失，占输入热量的比例,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,排烟损失

39,化学不完全燃烧热损失,q3,设计值,化学不完全燃烧热损失占比,%,0.5,可燃气体未完全燃烧的热损失,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,化学损失

40,机械不完全燃烧热损失,q4,设计值,机械不完全燃烧热损失占比,%,3,固体未完全燃烧的热损失，流化床较小,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,机械损失

41,散热损失,q5,设计值,散热损失占比,%,2,锅炉本体散热的热损失,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,散热损失

42,灰渣物理热损失,q6,设计值,灰渣物理热损失占比,%,1,灰渣带走的物理热损失,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,灰渣损失

43,热损失总和,q_sum,计算值,q_sum=q2+q3+q4+q5+q6,%,13,所有热损失的总和,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,热损失总和

44,热效率计算值,η_calc,计算值,η_calc=100-q_sum,%,87,计算得到的锅炉热效率,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,计算热效率

45,排烟温度,t_py,设计值,排烟温度,℃,145,锅炉的排烟温度，省煤器出口温度,GB13271-2014锅炉大气污染物排放标准,排烟温度

46,排烟温度校核,-,判断值,t_py≥120℃,-,满足,校核排烟温度，防止露点腐蚀,GB13271-2014锅炉大气污染物排放标准,防止露点腐蚀

,四、流化床与炉膛结构设计计算,,,,,,,,

47,炉膛容积热负荷,q_V,设计值,炉膛容积热负荷,kW/m³,200,炉膛容积的热负荷，沸腾炉典型值,GB50041-2008锅炉房设计规范,容积热负荷

48,容积热负荷校核,-,判断值,q_V≤250kW/m³,-,满足,校核容积热负荷，保证燃烬,GB50041-2008锅炉房设计规范,保证燃烬

49,临界流化速度,u_mf,设计值,临界流化速度,m/s,0.5,床料从固定床转为流化床的最小风速,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,临界流化速度

50,运行流化风速,u_op,设计值,运行流化风速,m/s,4,流化床的运行风速，保证流化,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,运行流化风速

51,流化风速校核,-,判断值,6×u_mf≤u_op≤10×u_mf,-,满足,校核流化风速，保证正常流化,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,正常流化

52,床料密度,ρ_p,设计值,床料颗粒密度,kg/m³,2600,床料的颗粒密度，石英砂,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,床料密度

53,气体密度,ρ_g,设计值,床内气体密度,kg/m³,0.8,床内烟气的密度，850℃下,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,气体密度

54,料层厚度,h_bed,设计值,床层厚度,mm,400,流化床的料层厚度，300-500mm,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,料层厚度

55,料层厚度校核,-,判断值,300mm≤h_bed≤500mm,-,满足,校核料层厚度，保证流化稳定,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,流化稳定

56,炉膛截面积,A_furnace,计算值,A_furnace=Q_in/q_V,m²,74.94,炉膛的截面积，根据容积热负荷计算,GB50041-2008锅炉房设计规范,炉膛截面积

57,炉膛宽度,W_furnace,计算值,W_furnace=sqrt(A_furnace×1.2),m,9.48,炉膛的宽度，宽深比1.2,GB50041-2008锅炉房设计规范,炉膛宽度

58,炉膛深度,D_furnace,计算值,D_furnace=A_furnace/W_furnace,m,7.9,炉膛的深度，根据截面积计算,GB50041-2008锅炉房设计规范,炉膛深度

59,炉膛容积,V_furnace,计算值,V_furnace=Q_in/q_V,m³,74.94,炉膛的容积，根据容积热负荷计算,GB50041-2008锅炉房设计规范,炉膛容积

60,炉膛高度,H_furnace,计算值,H_furnace=V_furnace/A_furnace,m,1,炉膛的高度，根据容积计算,GB50041-2008锅炉房设计规范,炉膛高度

61,有效辐射层厚度,S,计算值,S=3.6×V_furnace/A_wall,m,2.92,炉膛的有效辐射层厚度，计算辐射换热,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,辐射层厚度

62,布风板面积,A_dist,计算值,布风板面积,m²,59.95,布风板的面积，小于炉膛截面积,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,布风板面积

63,布风板阻力,delta_P_dist,设计值,布风板阻力,Pa,1200,布风板的阻力，保证布风均匀,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,布风板阻力

64,床温,t_bed,设计值,床层温度,℃,900,流化床的床温，850-950℃,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,床温

65,床温校核,-,判断值,850℃≤t_bed≤950℃,-,满足,校核床温，保证脱硫和燃烧,JB/T10356-2002流化床锅炉燃烧技术条件,脱硫燃烧

,五、对流受热面计算,,,,,,,,

66,对流管束管外径,d_dl,设计值,对流管外径,mm,51,对流管束管的外径,GB/T3087-2008低中压锅炉用无缝钢管,对流管外径

67,对流管束管数量,N_dl,设计值,对流管数量,根,264,对流管束的管数量,GB/T3087-2008低中压锅炉用无缝钢管,对流管数量

68,对流管束受热面积,A_dl,计算值,A_dl=π×d_dl×L×N_dl,m²,190,对流管束的总受热面积,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,对流受热面积

69,烟气流速,w_y,设计值,对流管束烟气流速,m/s,7,对流管束内的烟气流速,GB50041-2008锅炉房设计规范,烟气流速

70,烟气流速校核,-,判断值,6m/s≤w_y≤12m/s,-,满足,校核烟气流速，防止积灰和磨损,GB50041-2008锅炉房设计规范,防积灰磨损

71,省煤器管外径,d_sm,设计值,省煤器管外径,mm,38,省煤器管的外径,GB/T3087-2008低中压锅炉用无缝钢管,省煤器管外径

72,省煤器管数量,N_sm,设计值,省煤器管数量,根,108,省煤器的管数量,GB/T3087-2008低中压锅炉用无缝钢管,省煤器管数量

73,省煤器受热面积,A_sm,计算值,A_sm=π×d_sm×L×N_sm,m²,135,省煤器的总受热面积,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,省煤器面积

74,省煤器烟气流速,w_sm,设计值,省煤器烟气流速,m/s,6,省煤器内的烟气流速,GB50041-2008锅炉房设计规范,烟气流速

75,省煤器流速校核,-,判断值,6m/s≤w_sm≤10m/s,-,满足,校核省煤器烟气流速，防止积灰,GB50041-2008锅炉房设计规范,防积灰

76,空气预热器管外径,d_air,设计值,空气预热器管外径,mm,40,空气预热器管的外径,GB/T3087-2008低中压锅炉用无缝钢管,空预器管外径

77,空气预热器受热面积,A_air,计算值,A_air=π×d_air×L×N_air,m²,160,空气预热器的总受热面积,GB/T10180-2003工业锅炉热工性能试验规程,空预器面积

78,空气预热器烟气流速,w_air,设计值,空气预热器烟气流速,m/s,8.5,空气预热器内的烟气流速,GB50041-2008锅炉房设计规范,烟气流速

79,空预器流速校核,-,判断值,8m/s≤w_air≤14m/s,-,满足,校核空预器烟气流速，防止积灰,GB50041-2008锅炉房设计规范,防积灰

,六、受压元件强度校核,,,,,,,,

80,锅筒内径,d_n,设计值,锅筒内径,mm,1200,锅筒的内径尺寸,GB/T16508-2013锅壳锅炉,锅筒内径

81,锅筒许用应力,[σ],查表值,20g钢许用应力,MPa,125,锅筒材料的许用应力,GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算,许用应力

82,锅筒焊缝系数,φ,设计值,双面焊焊缝系数,-,0.85,锅筒纵缝的焊缝系数,GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算,焊缝系数

83,锅筒计算壁厚,δ,计算值,δ=p×d_n/(2×[σ]×φ-p),mm,7.1,锅筒的计算壁厚，按内压圆筒公式计算,GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算,锅筒壁厚

84,锅筒壁厚校核,-,判断值,δ≥最小壁厚7mm,-,满足,校核锅筒壁厚是否满足强度要求,GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算,满足强度要求

85,水冷壁管外径,d_s,设计值,水冷壁管外径,mm,51,水冷壁管的外径,GB/T3087-2008低中压锅炉用无缝钢管,水冷壁管外径

86,水冷壁管计算壁厚,δ_s,计算值,δ_s=p×d_s/(2×[σ]×φ-p),mm,0.3,水冷壁管的计算壁厚,GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算,水冷壁壁厚

87,水冷壁管壁厚校核,-,判断值,δ_s≥最小壁厚3.5mm,-,不满足,校核水冷壁管壁厚是否满足要求,GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算,满足强度要求

88,对流管外径,d_dl,设计值,对流管外径,mm,51,对流管束管的外径,GB/T3087-2008低中压锅炉用无缝钢管,对流管外径

89,对流管计算壁厚,δ_dl,计算值,δ_dl=p×d_dl/(2×[σ]×φ-p),mm,0.3,对流管的计算壁厚,GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算,对流管壁厚

90,对流管壁厚校核,-,判断值,δ_dl≥最小壁厚3.5mm,-,不满足,校核对流管壁厚是否满足要求,GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算,满足强度要求

91,省煤器管外径,d_sm,设计值,省煤器管外径,mm,38,省煤器管的外径,GB/T3087-2008低中压锅炉用无缝钢管,省煤器管外径

92,省煤器管计算壁厚,δ_sm,计算值,δ_sm=p×d_sm/(2×[σ]×φ-p),mm,0.22,省煤器管的计算壁厚,GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算,省煤器壁厚

93,省煤器管壁厚校核,-,判断值,δ_sm≥最小壁厚3.5mm,-,不满足,校核省煤器管壁厚是否满足要求,GB/T9222-2008水管锅炉受压元件强度计算,满足强度要求

,七、水动力计算,,,,,,,,

94,循环倍率,K,设计值,自然循环循环倍率,-,15,自然循环的循环倍率，保证水循环安全,GB50041-2008锅炉房设计规范,循环倍率

95,循环倍率校核,-,判断值,K≥5,-,满足,校核循环倍率，保证水循环安全,GB50041-2008锅炉房设计规范,水循环安全

96,循环水量,G_cir,计算值,G_cir=K×D,t/h,300,自然循环的循环水量,GB50041-2008锅炉房设计规范,循环水量

97,下降管流速,w_x,设计值,下降管水流速度,m/s,0.95,下降管内的水流速度,GB50041-2008锅炉房设计规范,下降管流速

98,上升管流速,w_s,设计值,上升管汽水混合流速,m/s,2.3,上升管内的汽水混合流速,GB50041-2008锅炉房设计规范,上升管流速

99,流速校核,-,判断值,w_s≥1.0m/s,-,满足,校核上升管流速，防止停滞,GB50041-2008锅炉房设计规范,防止循环停滞

100,循环压头,delta_P_cir,计算值,循环压头，克服阻力,Pa,1450,自然循环的循环压头,GB50041-2008锅炉房设计规范,循环压头

101,循环阻力,delta_P_res,计算值,循环回路总阻力,Pa,1150,循环回路的总阻力损失,GB50041-2008锅炉房设计规范,循环阻力

102,循环校核,-,判断值,delta_P_cir≥delta_P_res,-,满足,校核循环压头大于阻力，保证循环,GB50041-2008锅炉房设计规范,循环正常

,八、安全附件计算,,,,,,,,

103,安全阀排放量,G_sv,计算值,安全阀额定排放量,t/h,22,安全阀的额定排放量，大于额定蒸发量,GB/T12243-2005弹簧直接载荷式安全阀,安全阀排放量

104,排放量校核,-,判断值,G_sv≥1.1×D,-,满足,校核安全阀排放量，留有10%余量,GB/T12243-2005弹簧直接载荷式安全阀,排放量满足要求

105,安全阀整定压力,p_set,设计值,安全阀整定压力,MPa,1.375,安全阀的整定压力，1.1倍工作压力,GB/T12243-2005弹簧直接载荷式安全阀,整定压力

106,整定压力校核,-,判断值,p_set≤1.1×p,-,满足,校核整定压力，不超过1.1倍工作压力,GB/T12243-2005弹簧直接载荷式安全阀,整定压力符合要求

107,安全阀数量,N_sv,设计值,安全阀数量,个,2,安全阀的数量，至少2个,GB/T12243-2005弹簧直接载荷式安全阀,安全阀数量

108,安全阀数量校核,-,判断值,N_sv≥2,-,满足,校核安全阀数量，符合标准要求,GB/T12243-2005弹簧直接载荷式安全阀,数量符合要求

109,压力表量程,p_range,设计值,压力表量程,MPa,2.5,压力表的量程，0-2.5MPa,GB/T1226-2017一般压力表,压力表量程

110,压力表量程校核,-,判断值,p_range≥1.5×p,-,满足,校核压力表量程，留有50%余量,GB/T1226-2017一般压力表,量程符合要求

111,水位计数量,N_level,设计值,水位计数量,个,2,水位计的数量，至少2个,GB/T13927-2008工业过程测量和控制用液位计,水位计数量

112,水位计校核,-,判断值,N_level≥2,-,满足,校核水位计数量，符合标准要求,GB/T13927-2008工业过程测量和控制用液位计,数量符合要求

113,排污阀规格,DN_blow,设计值,排污阀规格,mm,40,排污阀的公称通径,GB/T12224-2005钢制阀门一般要求,排污阀规格

114,排污阀校核,-,判断值,DN_bl