锅炉原理课程设计--

锅炉原理课程设计

一、煤的成分计算基准和计算基准的换算：

1、换热系数k的推导： （依据碳氢氧氮硫及内外部水分、灰分在不同基下的质量守恒

来推导）

x=kx0

x0——按原基准计算某一成分的质量百分数，% x ——按新基准计算某一成分的质量百分数，% （1）以收到基为原基准

①空气干燥基为新基准 收到基：CarHarOarNarSarAarMar100% 空气干燥基： CadHadOadNadSadAadMad100%

推导k值时取收到基和空气干燥基各为100g，某一成分在原基准是x0 g，新基准是

x g。

∵空气干燥基较收到基少了外部水分： 则：

x0x



100Mad100Mar

k=

∴

x100-Mad

= x0100Mar

②干燥基为新基准

干燥基：CdHdOdNdSdAd100% 同理：干燥基较收到基少了整个水分 则：

x0x



100100Mar

x100= x0100Mar

∴k=

③干燥无灰基为新基准

干燥无灰基：CdafHdafOdafNdafSdaf100% ∵干燥无灰基较收到基少了灰分和水分 ∴

x0x

 100100MarAar

k=

即

x100= x0100Mar-Aar

依次方法，同样可以得到下面的不同情况下的k值： （2）以空气干燥基为原基准 ①收到基为新基准：

x0x



100Mad100Mar

k=

x100-Mar

= x0100Mad

x0x



100Mad100

②干燥基为新基准：

k=

x100= x0100Mad

x0x



100MadAad100

③干燥无灰基为新基准：

k=

x100= x0100Mad-Aad

（3）以干燥基为原基准： ①收到基为新基准：

x0x



100100Mar

k=

x100-Mar

=

100x0

②空气干燥基为新基准：

x0x



100100Mad

k=

x100-Mad

=

100x0

x0x



100Ad100

③干燥无灰基为新基准：

k=

x100= x0100Ad

（4）以干燥无灰基为原基准：

①收到基为新基准：

x0x

 100100MarAar

k=

x100-MarAar

=

100x0

②空气干燥基为新基准：

x0x



100100MadAad

k=

x100-MadAad

=

100x0

x0x



100100Ad

③干燥无灰基为新基准：

k=

x100Ad

=

100x0

2、已知收到基中的各元素成分，计算空气干燥基、干燥基、干燥无灰基中的各元素成分: 已知：

Car=43.23％ Har=2.81％ Oar=5.11％ Nar=0.72％

Sar=0.94％ Aar=39.13％ Mar=8.06％ Vdaf=30.67％ 低位发热量 Qnet=16.23 MJ/kg

解答： ①空气干燥基（取内部水分为零）

k=

x100-Mad

= 得k=1.088 x0100Mar

②干燥基

k=

x100=得 k=1.088 x0100Mar

③干燥无灰基

k=

x100= 得 k=1.894

x0100Mar-Aar

二、空气量和烟气量的计算

燃烧计算前提

1、均以1kg燃料收到基为基础

2、理想气体 22.4Nm

3、气体容积计算的单位均为：Nm3/kg

理论空气量（氧气量）

1、碳燃烧消耗的氧气量

3

CO2CO2

12 22.4 ,

22.4

Nm3 12C22.4Car

1.866arNm3=0.807 Nm3 12100100

1kg

2、氢燃烧耗氧量

2H2O22HO2 4 22.4 ,

22.4

Nm3 4H22.4Har

5.56arNm3=0.156 Nm3 4100100

1kg

3、硫燃烧耗氧量

SO2SO2

32 22.4 ，

22.4

Nm3 32S22.4Sar

0.7arNm3=0.007 Nm3 32100100

1kg

4、燃料本身耗氧量

O22.4Oar

0.7arNm3=0.036 Nm3 32100100

1kg燃料完全燃烧所需的氧量

0VO1.8662

CarHSO

5.55ar0.7ar0.7arNm3 [1**********]0

=1.006 Nm3

1kg燃料完全燃烧所需的空气量

V0

实际空气量：

10

VO20.0889Car0.265Har0.0333(SarOar)Nm3 0.21

=4.449 Nm3

Vk

∵过量空气系数等于1.0且0 ，∴ 实际空气量就等于理论空气量。

V

理论烟气量：燃烧产物按1 Nm3 燃料计算，烟气体积Vy为

VyVCOVSOVNVOVHONm3/kg

22222

V3

VyVy0(1)V0VHONm/kg

2

VyVgyVHONm3/kg

2

VVHO------过量空气带入的水蒸气

2

α=1.0时（没有过量空气）完全燃烧后的烟气体积还是理论烟气量

00

Vy0VCO2VSO2VNVH22O

Vy0------理论上燃烧产生的烟气，不随过量空气系数而变。

计算理论烟气量的各项气体的容积：

1、三原子气体烟气量 VRO OVC2OVS2

2

2、理论氮气量 VN 20 3、理论水蒸汽量 VH 2O

00

Vy0VCO2VSO2VNVH22O

1、三原子气体烟气量

VRO2VCO2VSO2

CO2CO2

C22.4Car

ar=0.807 Nm3/kg 12100100

S22.4Sar

0.7ar=0.007 Nm3/kg SO2SO2

32100100CS

VRO21.866ar0.7ar=0.814 Nm3/kg

100100

VN2

2、理论氮气量

22.4Nar

0.79V0 28100

0VN0.82

Nar

0.79V0=3.52 Nm3/kg 100

3、理论水蒸气量

22.4Mar

0.012M4ar=0.001 Nm3/kg 18100

222.4Har

0.11H1ar=0.003 Nm3/kg （2）煤中氢元素转换的水分

22100

（1）由煤中的水分

（3）由理论空气量V带入的水分，即相对于每kg燃煤带入的水蒸气容积

0.0

Nm3/kg

不考虑过量空气中水蒸气的容积(假设无蒸汽雾化的这部分)

00

VH0.0124M0.111H0.0161V1.24Gwh Oarar2

=0.0757 Nm3/kg

理论烟气量

003

=4.41 Nm/kg Vy0VCO2VSO2VNVHO22

过量空气中的水蒸气容积

V0003

=0 Nm/kg VHVV0.00161d(1)V0.0161(1)VOHOHO222

实际烟气量

∵VyVy0(1)V00.0161(1)V0

VyVy01.0161(1)V0

∴ Vy=Vy=4.41 Nm3/kg

每千克燃料燃烧后产生的烟气的质量

Gy1

Aar

Gwh1.306V0=6.806kg/kg 100

式中1.306αV0为1kg燃料燃烧所需要空气及所含水分转入的烟气质量

三、锅炉热平衡计算

已知：Qr≈Qar,net＝16.23MJ/kg 2. 排烟温度 Qpy148C;

00

3. 排烟的焓 hpy=Iy=Iy+（α-1）Ik+Ifh;

33（ct）K=132+（266-132）/100(148-100)=196.32 KJ/kg (ct) RO2 =170+（358-170）/100(148-100)=260.24 KJ/kg

(cθ) N2=130+（260-130）/100(148-100)=192.40 KJ/kg

（cθ）H2O=151+（305-151）/100(148-100)=224.92 KJ/kg （cθ）h= 80+（168-80）/100(148-100)=122.24 KJ/kg

理论烟气焓为

000

Iy=VRO2(cθ) RO2+ VN (cθ) N2+ VHO(cθ) H2O 22

=0.184260.24+3.52192.40+0.0757224.92 =1059.35 KJ/kg 烟气飞灰焓Ifh

Aar

afh(c)h Ifh=100

afhAar6

∵=4187x0.95x39.13/(16.23x10)=0.01

Qar,net

∴这部分不再考虑 过量空气系数α=1

00

∴hpy =Iy=Iy+（α-1）Ik+Ifh=1059.35 KJ/kg

4. 冷风温度 tlk20C;

5. 理论冷空气焓 hlk(CT)kV0=4.449x(20x132/100)=117.45 kJ/kg;

6. q30.5(%); 7. q41.5(%); 8. 排烟处过量空气系数 9. 排烟热损失

0q2(100q4)(hpypyhlk)/Qr=(100-1.5)(1059.35-1.05x117.45)/(1.623x104)=5.68

； py1.05

（％）；

10. 散热损失 q50.5(%；)

11. q60； 12. 锅炉总损失

qq

"

2

％)； qq3q4q5=5.68+0.5+1.5+0.5+0=8.18(6

13.；ηgl=100-Σq=91.82(％); 14. 求过量蒸汽焓 hgg

查资料书的过热蒸汽表： P=10 MPa hgg=3454.2kJ/kg;

P=12MPa hgg=3475.4kJ/kg; 流量 220t/h t=540℃ 汽包压力 11.08MPa

hgg=(10.98-10)x(3475.4-3454.2)+3475.4=3465.0 kJ/kg

15. 求给水焓值hgs： 同理查未饱和水的表：200℃时，P=10 MPa , hgs =855.9kJ/kg，P=12MPa ，hgs =856.8kJ/kg; 得Pgs=11.08MPa，hgs =856.4kJ/kg

220℃时，P=10 MPa , hgs =946.0kJ/kg，P=12MPa ，hgs =946.6kJ/kg; 得Pgs=11.08MPa，hgs =946.3kJ/kg

tgs=215℃,Pgs=11.08MPa时，hgs=（856.4-946.3）x15/20+856.4=923.8 kJ/kg 16. 有效利用热

''''5

kw； QDh)hgr(hgggs220(ggh=220x1000x2541.2/3600=1.55x10g)s

"

17. 燃煤量计算 ：

1）实际燃料量

B100Q/(glQ1) = 100x1.55x105/91.82/16230=10.4kg/s 2）计算燃料量

BjB(1q4/100)=10.24 kg/s