煤粉锅炉 课程设计

目录

第1章 锅炉的总体布置.............................................. 1 第2章 空气平衡.................................................... 1 第3章 燃烧产物及烟气焓温表........................................ 2

3.1 燃烧产物的计算............................................. 2 3.2 烟气特性................................................... 3 3.3 烟气焓温特性............................................... 4 第4章 锅炉热平衡及燃料消耗量计算.................................. 6 第5章 炉内换热计算................................................ 7

5.1 燃烧器特性................................................. 7 5.2 炉膛结构设计............................................... 8 5.3 炉膛热力计算............................................... 9 第6章 对流传热计算............................................... 11

6.1 过热器结构设计............................................ 11

6.1.1 第一级过热器结构.................................... 11 6.1.2 第二级过热器结构设计................................ 11 6.2 对流过热器热力计算........................................ 12

6.2.1 第一级过热器热力计算................................ 12 6.2.2 第二级过热器热力计算................................ 14

第7章 省煤器结构设计及热力计算................................... 16

7.1 高温煤器设计计算.......................................... 16

7.1.1 高温省煤器结构设计.................................. 16 7.1.2 高温省煤器结构尺寸设计.............................. 17 7.1.3 高温省煤器热力计算.................................. 18 7.2 低温煤器设计计算.......................................... 19

7.2.1 低温省煤器结构设计.................................. 19 7.2.2 低温省煤器结构尺寸设计.............................. 21 7.2.3 低温省煤器热力计算.................................. 21

第8章 空气预热器结构设计及热力计算............................... 23

8.1 空气预热器结构尺寸设计.................................... 23 8.2 空气预热器热力计算........................................ 24 第9章 热力计算数据的修正和计算结果汇总........................... 27

9.1 热力计算数据修正.......................................... 27 9.2 排烟温度校核.............................................. 27 9.3 热空气温度校核............................................ 28 9.4 锅炉热平衡误差校核........................................ 28 第10章 个人总结.................................................. 29

第1章 锅炉的总体布置

锅炉为单汽包，自然循环煤粉炉，呈Ⅱ型布置。炉膛由φ60⨯6mm 水冷壁组成，炉膛截面深⨯宽=9100⨯9100mm ，宽深比为1，为正方形。燃烧器呈四角切圆布置。上升烟道为燃烧室，水平烟道布置两级悬挂式对流过热器，垂直下行烟道布置两级省煤器及两级回转式空气预热器。

对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇形管束组成，在两级之间有锅炉自制冷凝水喷水减温装置，由进入锅炉的给水来冷却饱和蒸汽制成凝结水，回收凝结水放热后再进入省煤器。

省煤器和空气预热器采用两级配合布置，以节省受热面，减少钢材消耗量。锅炉采用四根集中下降管，分别供水给12组水冷壁系统。根据煤的特性选用钢球筒式磨煤机, 热空气作干燥剂, 中间储仓式制粉系统。

第

2章 空气平衡

烟道各处过量空气系数及各受热面的漏风系数列于表2-1。

表2-1 烟道中各受热面的过量空气系数及漏风系数

烟道名称 炉膛 第二级对流过热器 第一级对流过热器 上级省煤器 上级空气预热器 下级省煤器 下级空气预器

过量空气系数

入口α'

1.15 1.18 1.21 1.23 1.25 1.28

出口α''

1.15 1.18 1.21 1.23 1.25 1.28 1.31

漏风系数∆α

0.03 0.03 0.02 0.02 0.03 0.03

系数按表4-2取，各受热面的漏风系数按表4-3取，空气预热器出口热空气的过量空气系数

β''=αl -∆αl -∆αf =1.03

第3章 燃烧产物及烟气焓温表

3.1 燃烧产物的计算 理论空气量：L 0=22. 48

⨯（C +8H +S -O ）=6. 51 kJ/kg

32⨯0. 21⨯1003

理论N 2容积：V N 2=0. 79L N ar

0+0. 8⨯100

=5. 15 kJ/kg

三原子气体RO C S 22. 4

2容积：V RO 2=V CO 2+V SO 2=(12+32) ⨯

100

=1. 18

理论水蒸气容积：V H M 22. 4

H 2O =(2+ar 18) ⨯

100

=0. 58 kJ/kg

理论烟气容积：V 0=V H 2O +V RO 2+V N 2=6. 92 kJ/kg

kJ/kg

3.2 烟气特性

表3-1 烟气特性表

项目名称

烟道进口过热量空气系数 烟道出口过热量空气系数 烟道平均过热量空气系数 过剩空气量∆L =(αpj -1) L 0

0水蒸气容积V H O =V H (αpj -1) L 0 O +0. 0161

2

2

符号 单位

炉膛 1.15 1.15 0.98 0.595 7.91 0.150 0.075 0.225 10.64 0.0121

第二级对

流过热器 1.15 1.18 1.165 1.07 0.597 8.00 0.147 0.075 0.222 10.77 0.0119

第二级对流过热器 1.18 1.21 1.195 1.27 0.600 8.20 0.144 0.073 0.217 11.02 0.0116

上级省煤器 1.21 1.23 1.22 1.43 0.603 8.36 0.141 0.072 0.213 11.24 0.0114

上级空预器 1.23 1.25 1.24 1.56 0.605 8.50 0.139 0.071 0.210 11.41 0.0112

下级省煤器 1.25 1.28

1.265

下级空预器 1.28 1.31 1.295 1.92 0.611 8.86 0.133 0.069 0.202 11.88 0.0108

α'

α''

αp j

∆L

Nm 3/kg

1.73 0.608 8.67 0.136 0.070 0.206 11.62 0.0110

V H 2O Nm 3/kg

0烟气总容积V y =V H O +V N +V RO +(αpj -1) L 0

2

2

2

V y

Nm /kg

3

RO 2气体占烟气容积总份额

水蒸汽占烟气容积总份额 三原子气体和水蒸汽占烟气容积总份额 烟气质量G y =1-

r R O 2 r H 2O r ∑

G y μfh

A ar

+1. 306αpj L 0 100

A a r αfh 100G y

kg/kg kg/kg

飞灰无因次浓度μfh =

第 3 页 共 29页

3.3 烟气焓温特性

表3-2 烟气焓温表

烟气温度kJ/Nm3 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

理论烟气焓kJ/Nm3 956.5 1936.58 2946.96 3988.09 5055.4 6143.42 7261.14 8413.97 9587.55 10777.96 11973.09 13171.29 14398.7 15653.19 16891.14

理论空气焓kJ/Nm3 859.32 1731.66 2623.53 3528.42 4452.84 5403.3 6373.29 7356.3 8339.31 9348.36 10383.45 11418.54 12453.63 13514.76 14575.89

实际烟气焓kJ/Nm3

炉膛 9779.7 10993.36 12212.34 13434.39 14685.65 15964.59 17226.99

低温过热器

7422.675 8600.42 9798.915 11014.9

高温过热器

5188.78 6305.27 7452.045

高温省煤器

4110.04 5209.3 6330.17

高温空预器

3045.695 4120.88 5222.98

下级省煤器 低温空预器

2007.07 3053.755 4131.72

995.44 2015.05

第 4 页 共 29页

续表3-2 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200

18149.09 19415.26 20689.48 21978.57 23256.42 24553.13 25851.58

15643.53 16704.66 17765.79 18859.47 19946.64 21040.32 22127.49

18509.54 19800.16 21098.83 22413.12 23716.02 25037.93 26361.43

2300 2400

27148.94 28449.11

23247.21 24347.4

27684.59 29010.11

第 5 页 共 29页

第4章 锅炉热平衡及燃料消耗量计算

表4-1 锅炉热平衡及燃料消耗量计算表

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8

名 称 燃料带入热量 排烟温度 排烟焓 冷空气温度 理论冷空气焓 实际冷空气焓 机械不完全燃烧

损失

化学不完全燃烧

损失 排烟损失 散热损失 灰渣物理热损失 保热系数 锅炉总热损失 锅炉热效率 过热蒸汽焓 给水焓 过热蒸汽流量 锅炉有效利用热 实际燃烧消耗量 计算燃烧消耗量

符 号

Q r

单 位 kJ/kg

o

计算公式或数据来源

题目给定 假定 查 烟气焓温表 得

题目给定 查课本 p31

查表得

q 2=

Q 2

=

I py -I lk 1-4

数 值 24720 135 1438.5 30 253.9 292.1 5 0

θpy

I py

t lk

0 I lk

C

kJ/kg

o

C

kJ/kg kJ/kg % %

I lk

q 4

q 3 q 2

q 5

q 6

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

% % % % % %

r

4 0.45 0 0.9955 9.45 90.55 3477.91 878.61

9.1×10 4.1×10 3.9×10

448

查表得

A ar ＜

Q r ，∴忽略

419

q 5100

ϕ

∑q

ϕ=1-

∑q =q

2

+q 3+q 4+q 5+q 6

ηgl ηg l =100-∑q

' kJ/kg h 'gr h gs D gr Q gl

kJ/kg kg/h kg/h kg/h kg/h

查水蒸气表得 查表得 题目给定 ''-h gs ) Q gl =D gr (h gr

B =

Q gl

B

B j

ηgl ⋅Q r

q 4

) 100

B j =B (1-

第5章 炉内换热计算

燃烧器四角布置，直流燃烧器，均等配风，两层一次风口，三层二次风口。

5.1 燃烧器特性

表5-1 燃烧器特性计算

序号 1 2 3 4 5

名称 一次风份额 二次风份额 一次风出口速度 二次风出口速度 一次风容积流量

符号

单位

计算公式或数据来源

表6-4 100-r1 选用表6-27 选用表6-27

数值 30 70 24 50 50.50

r 1 r 2 ω1 ω2 V 1

% % m/s m/s m /s

3

r 1β''V 0B j

273+t rk

273

6 二次风容积流量

V 2 m /s

3

273+t rk

r 2β''V 0B j

273

V 1

n ω1V 2

n ω2

117.80

7 每个一次风口面积

f 1 m

2

0.26

8 每个二次风口面积

f 2 m 2

0.29

5.2 炉膛结构设计

表5-2炉膛结构设计

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

名称 炉膛容积热强度 炉膛容积 炉膛截面热强度 炉膛截面 炉膛截面宽深比 炉膛宽度 炉膛深度 冷灰斗倾角 冷灰斗出口尺寸 冷灰斗容积 炉膛出口烟气流速 炉膛出口烟气温度

炉膛高度

符号

单位

计算公式或数据来源 按表2-11选取

ar BQ dw /(3. 6q v )

数值 150×103 1785.33 3.23×106 82.91 1 9.1 9.1 60º 1.2 217.4 6 1260 18.4

q v V l q F A l a/b a b θ V hd w y θ"l h lt

W/m3 m 3 W/m2 m 2 m m m m 3 m/s ℃ m

按表2-12选取

ar BQ dw /(3. 6q F )

按a/b=1-1.2选取 选取a 值使a/b=1-1.2

Al/a 按θ≥50º选取 按0.6-1.4选取 按图结构尺寸计算

选取 按表2-20选取

V l -V hd

A l

（二）水冷壁

9. 1÷2. 6=3. 5

1 前后墙水冷壁回路个数

z 1

个

（按每个回路加热宽度

≤2.5m 选取）

9. 1÷2. 6=3. 5

3

2 3 4 5 6

左右侧墙水冷壁回路个

数

管径及壁厚 管子节距 前后墙管子根数 左右侧墙管子根数

z 2 d ×δ s n 1 n 2

个 mm mm 根 根

（按每个回路加热宽度

≤2.5m 选取）

按表2-13选取 按s/d=1.3-1.35选取 按s +1=114. 8选取 按s +1=114. 8选取

b a

3 60×6 80 115 115

5.3 炉膛热力计算

表5-3 炉膛热力计算结果

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

名称 热空气温度 理论热空气焓 炉膛漏风系数 制粉系统漏风系数 冷空气温度 理论冷空气焓

符号

单位 ℃ kJ/kg ℃ kJ/kg kJ/kg

计算公式或数据来源

假设 查焓温表3-2 查空气平衡表3-2

选用 给定 查焓温表3-2

数值 360℃ 3166.46 0.05 0.07 30℃ 253.89 1.03

t rk H ºrk Δαl Δαzf t lk H ºlk

空预器出口过量空气系

β" ky

数 空气带人炉内热量

a l ''-(∆a l +∆a zf )

Q k Q l θa θ" l H" l

︒︒''H rk 3291.8 βky +(∆a l +∆a zf ) H lk

9 1kg 燃料带人炉内热量 10 11 12

理论燃烧温度 炉膛出口烟温 炉膛出口烟焓

kJ/kg ℃ ℃ kJ/kg

ar Q dw

100-q 3-q 4-q 6

+Q k 28011

100-q 4

2366 1260 14185.15 12.2 1.259 0.72 670 0.45 0.98 0.442

0.85

根据Q l 查焓温表3-2

假定 查焓温表3-2

13 14 15 16 17 18 19 20

烟气的平均热容量

乘积 炉膛火焰有效黑度 炉墙总面积 水冷壁沾污系数 水冷壁角系数 水冷壁热有效系数

炉膛黑度

VC pj kJ/（kg ·℃） KPS a hy A lq ξ x ψ a l

m

2

Q l -H l ''

''θa -θl

KPS

1-e -KPS

2(a +b ) h lt

查附录二表Ⅳ 查附录三图Ⅰ

ξx

a hy

a hy +(1-a hy ) ψ

21

与炉内最高温度位置有

关系数

M

B -Cx r 查附录二表Ⅴ

B=0.59，C=0.5

0.44

续表5-3

22 23 24

炉膛出口烟温 炉膛出口烟焓 炉膛吸热量

θ" l H" l Q l f

℃ kJ/kg kJ/kg ℃

θa +273

-273

3. 6σ0a l ψA lq T a 30. 61327.5 M () +1ϕB j VC pj

查焓温表3-2

15037 12974 67.5

ϕ(Q l -H l '')

l ''jd -θl '' js

25 炉膛出口烟温校核 Δθ" l

第6章 对流传热计算

过热器的分级或分段，应以每极或每段的蒸汽焓增不超过250~420kJ/k为宜，以减少热偏差。根据进出口蒸汽焓差，把过热器分为两级。 6.1 过热器结构设计 6.1.1 第一级过热器结构

表6-1 第一级过热器结构设计

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

名称 管子规格 横向管子节距

横向相对节距 纵向相对节距 横向管子排数 纵向管子排数 每根管子平均长度 顶棚管子长度 受热面 辐射层有效厚度 蒸汽流通截面 烟气流通截面

符号 单位

公式及计算

s 1/d s 2/d 尺寸见图 0.694+0.9+1.0

2×3.14×z1×d ×l+z1×3.14×d ×

ld 0.9×d(4/3.14×σ1×σ2-1) 2×z1×3.14/4dn×dn 6.4×3.8-63×0.038×3.63

结果 38 3.5 100 77.6 2.63 2.04 63 16 29.99 2.6 470.42 0.20 0.10 15.63

d δ s 1 s 2 σ1 σ2 z 1 z 2 l l d H S f F y

mm mm mm mm mm mm m m m 2 m m 2 m 2

6.1.2 第二级过热器结构设计

表6-2 第二级过热器结构设计

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

名称 管子规格 横向管子节距

横向相对节距 纵向相对节距 横向管子排数 纵向管子排数 每根管子平均长度

符号 单位 公式及计算

s1/d s2/d 尺寸见图

结果 42 3.5 100 77.6 2.38 1.85 63 16 29.99

d δ s 1 s 2 σ1 σ2 z 1 z 2 l

mm mm mm mm mm mm m

9

顶棚管子长度

l d H S f F y

m m 2 m m 2 m 2

0.694+0.9+1.0

2×3.14×z1×d ×l+z1×3.14×d ×

ld 0.9×d(4/3.14×σ1×σ2-1)

2×z1×3.14/4dn×dn 6.4×3.8-63×0.038×3.63

2.6

10 11 12 13

受热面 辐射层有效厚度 蒸汽流通截面 烟气流通截面

519.94 0.17 0.12 15.63

6.2 对流过热器热力计算 6.2.1 第一级过热器热力计算

表6-3 第一级过热器热力计算结果

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

名称 烟气进口温度 烟气进口焓 蒸汽进口焓 蒸汽进口温度 蒸汽出口温度 蒸汽出口焓 过热器传过热量热量

烟气出口焓 烟气出口温度 烟气平均温度 蒸汽平均温度 烟气流速 烟气侧对流放热系数 蒸汽平均比容

符号

θ’

单位 公式及计算

θ' =θl '

I ' =I l ''

结果 1327.5 15073 2705. 9 317.9 407 3125. 9

4276.3 10785 900 1114 362.5 24.3 99 0.0241

℃ kJ/kg kJ/kg ℃ ℃ kJ/kg kJ/kg kJ/kg ℃ ℃ ℃ m/s

w m 2⋅℃

I '

i

"

蒸汽焓温表查蒸汽特性表，p=9.8MPa

已知 p=9.8Mpa,t=540o C

o

ϕ(I ' -I " +∆aH lk ) =

t '

t ''

h ''

Q ph

0.9955(10785-6800+0.03⨯253.9) =

焓温表 α=1.18

I '' θ''

假设

(θ' +θ'' ) /2

θ

t pj

(t ' +t '' ) /2

B j V y (θ+273) /(273⨯3600F y )

w y

a d

υpj

查附录图

p =9.8Mpa , t =362.5o C

m 2/kg

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

蒸汽平均比流速

灰污系数 蒸汽侧放热系数 管壁灰污层温度 三元子气体的减弱系数 飞灰的减弱系数 气流辐射吸收力

烟气黑度 烟气侧辐射放热系数 对管簇前烟气空间改正后

的放热系数

热有效系数

w m/s D υpj /3600f

23.43 0.005 3465 540 1.15 8.25 0.1932 0.175 18.5 26 0.65

ε m 2·c ·w

查附录图 查附录图 t pj +(ε+1/a 2) B j Q gr /3.6H

(0.78+1.6r H 2o -0.1)(1-0.31T θ/1000)

a 2

w

m ⋅℃

2

t hb

k q

K fh

℃

1

m ⋅Mpa 1m ⋅

Mpa

4300r y d fh =13

(K q r ∑+k fh u fh ) ps =

k ps

a

-

w m 2⋅℃w m 2⋅℃

(2.69⨯0.254+12.74⨯0.0188) ⨯1⨯0.17=

1-e -kps

查附录三图XV 得a 0, a f =aa 0

T l

a f [1+A (kj ) 0.25(kj ) 0,07]=

1000l gz A =0.4; l kj =0.6; l gz =1.44

a f

a f '

ψ

w

m 2⋅℃

查附表

26 传热系数 K

ω(αd +αf ' ) ψ= '

ω(αd +αf ) 1+

α2

θ'' -t '

78.2

27 28

较小温差 较大温差

∆t x

∆t D

℃ ℃ ℃ ℃

582 920

θ' -t ''

∆t D -∆t x

=∆t D ln ∆t x

29 30 31 32 33

逆流温压 混流温压改正系数 混流温压

传过热量 相对误差

∆t nl ψhl

276 0.79 224 3870.8 4.81

查附表 ψhl ∆t nl

H ∆tK

=B j

∆t

Q ch

kJ/kg %

e

(Q ph -Q ch ) /Q ph ⨯100

6.2.2 第二级过热器热力计算

表6-4 第二级过热器热力计算结果

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

名称 烟气进口温度 烟气进口焓 蒸汽进口焓 蒸汽进口温度 蒸汽出口温度 蒸汽出口焓 过热器传过热量热量

烟气出口焓 烟气出口温度 烟气平均温度 蒸汽平均温度 烟气流速 烟气侧对流放热系数 蒸汽平均比容 蒸汽平均比流速 灰污系数 蒸汽侧放热系数 管壁灰污层温度 三元子气体的减弱系数 飞灰的减弱系数 气流辐射吸收力

符号

θ’

单位 ℃

公式及计算 焓温表

结果 900 10785 3125.9

I '

kJ/kg 分级后得焓温表

i

"

kJ/kg

℃ ℃

蒸汽焓温表

t '

t ''

查蒸汽特性表，p=9.8MPa 407

已知 p=9.8Mpa,t=540o C

o

ϕ(I ' -I " +∆aH lk ) =

540 3477 3975 6800 649 775 473.5 18.4 82 0.0310 25.1 0.005 2680 620 2．69 12.74 0.1568

h ''

Q ph

kJ/kg kJ/kg kJ/kg

℃

℃

0.9955(10785-6800+0.03⨯253.9) =

I '' θ''

焓温表 α=1.18

假设

(θ' +θ'' ) /2

θ

t pj

C

℃ m/s

w m ⋅℃

2

(t ' +t '' ) /2

B j V y (θ+273) /(273⨯3600F y )

w y

a d

υpj

查附录图

p =9.8Mpa , t =473.5o C

m 2/kg

w m/s m ·c ·w

w m ⋅℃

2

D υpj /3600f

ε

2

查附录图 查附录图

js t pj +(ε+1/a 2) B j Q gr /3.6A gr

a 2

w t hb ℃

2

m ⋅℃

k q

K fh

1

m ⋅Mpa 1m ⋅Mpa

(0.78+1.6r H 2o -0.1)(1-

0.31T θ/1000)

4300r y d fh =13

(K q r ∑+k fh u fh ) ps =

(2.69⨯0.254+12.74⨯0.0188) ⨯1⨯0.17=

k ps

-

续表6-4 22 23

烟气黑度 烟气侧辐射放热系数 对管簇前烟气空间改正后

的放热系数

热有效系数

a

w m 2⋅℃

1-e -kps

查附录三图得a 0, a f =aa 0

T l

a f [1+A (kj ) 0.25(kj ) 0,07]=

1000l gz

0.145 18.4

a f

24

a f '

ψ

w

m ⋅℃A =0.4; l kj =0.6; l gz =1.44

2

25.4

25

w m ⋅℃

2

查附表

0.65

26 传热系数 K

ω(αd +αf ' ) ψ= '

ω(αd +αf ) 1+

α2

θ'' -t '

67.1

27 28 29 30 31 32 33

较小温差 较大温差 逆流温压 混流温压改正系数

混流温压 传过热量 相对误差

∆t x

∆t D

℃ ℃ ℃ ℃ kJ/kg %

243 360 271 0.83 224 3884.5 4.9

θ' -t ''

∆t D -∆t x

=D ln ∆t x

∆t nl ψhl

查附表

∆t

Q ch

ψhl ∆t nl

H ∆tK

=B j

e

(Q ph -Q ch ) /Q ph ⨯100

综上，校核计算中，第一、二级的相对误差均小于5%，在允许范围内，故此对流过热器的设计合理。

第7章 省煤器结构设计及热力计算

7.1 高温煤器设计计算 7.1.1 高温省煤器结构设计

表7-1 高温省煤器结构计算结果

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

名称 进口水温 进口水焓 焓增量 出口水焓 对流吸热量 出口水温 烟气进口温度 烟气进口焓 烟气出口焓 烟气出口温度 较大温差 较小温差 平均温差 传热系数 计算对流传热面积 工质质量流速 工质流通面积 管径及壁厚 每根管子截面积 管子总根数

符号

t '

单位 ℃

公式及计算

假定

结果 250

h '

∆h

kJ/kg 查水特性表,.p=10.98MPa 1085.9 kJ/kg kJ/kg kJ/kg

假定

303 1388.9 2719.20 308 649 6905.8 4190.2 407 341 157 237 52 2391 1070 0.091 32×4 4.52×10-4

202

h ''

d Q sm

h '+∆h

D ∆h /B j

t ''

℃ 查水特性表,.p=10.98MPa ℃

由过热器计算知 查烟气焓温表

H '-

d

Q sm

θ'

H ' kJ/kg H '' kJ/kg

θ''

∆t D ∆t X

ϕ

+∆αH 1k

℃ ℃ ℃ ℃

W m 2∙℃

查烟气焓温表

θ'-t ''

θ''-t '

∆t

k

j A sm

对数平均温差 按实际选取

d

Q sm B j /(3.6K ∆t )

㎡

kg

m ∙s

ρw

A d ⨯δ

参照实际选取

D /(3600ρw )

㎡ mm ㎡ 根

选取 0.785d n A/A 1

2

A 1

n

续表7-1 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

横向节距 每排管子根数 管子排数 管子弯曲半径 单根管长 纵向平均节距 每排管子实际平均长度 实际布置的对流受热面积

防腐罩面积 计算对流受热面积

误差

S 1

mm 根 根 mm m mm m ㎡ ㎡ ㎡ %

n 1

z 1

S 1/d>2

选取

0.5n

80 2 101 50 118 74 120 2384 50 2334 -2。0

R l

R=(1.5～2)d 选取

j A sm /(πdn 1z 1)

s l pj

bz A sj

pj

2

按实际布置计算按实际布置计算

πdl pj n 1z 1

按实际防磨罩数目

bz A sj -A Fm

js j js

(A sm -A sm ) /A sm ⨯100

A Fm

js

A sm

∆A

7.1.2 高温省煤器结构尺寸设计

表7-2 高温省煤器结构尺寸计算结果

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

名称 管径及壁厚 横向节距 纵向平均节距 管子排数布置 每排管子数 工质流通面积 烟道深度 烟气流通面积 对流受热面积 防磨罩面积烟气流通面

积 计算对流受热面积 辐射层有效厚度

符号 单位 d ⨯δ

mm mm mm 排 根 ㎡ m

计算公式或数据来源

由结构设计知 由结构设计知 由结构设计知 逆流, 顺列 由结构设计知 0.785d n 2n 1z 1

((z 1-1) s 1+2c ) /1000

数值 32×4 80 74 101 2 0.091 8.1

s 1 s 2pj

z 1 n 1

A b

A y

d A sm

㎡ ab -z (a -0.1) d , （根据炉膛宽度a 取9） 47 1㎡ ㎡ ㎡ m

πd l pj n

2384 50 2334 0.183

A Fm

js A sm

按实际防磨罩数目

d

A sm -A Fm

s

0.9d (

4s 1s 2 -1) πd

7.1.3 高温省煤器热力计算

表7-3 高温省煤器热力计算结果

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

名称 进口水温 进口水焓 进口烟温 进口烟焓 水焓增量 出口水焓 出口水温 对流吸热量 烟气出口焓 烟气出口温度 平均温度 平均水温

符号

t '

单位 公式及计算

假定

查水特性表,.p=10.98MPa

由过热器计算知 查烟气焓温表

假定

h ''+∆h

结果 250 1085.9 649 6905.8 303 1388.9 308 2719.20 4190.2 407 5428 257

℃ kJ/kg ℃ kJ/kg kJ/kg

h '

θ'

H '

∆h

h '' kJ/kg

t ''

d Q sm

℃ kJ/kg

查水特性表,p=10.98Mp

D ∆h /B j

H '-

d

Q sm

H '' kJ/kg

θ''

ϕ

+∆αH 1k

℃ ℃ ℃

查烟气焓温表

1 (θ'+θ'') 2

θpj

t pj

1

(t '+t '') 2

(p128公式)

13 烟气流速

w y

m/s

B j V y (θpj +273) /(3600⨯273A y )

6.34

14 烟气侧对流放热系数 三原子气体辐射减弱系

数 灰粒子辐射减弱系数 气流辐射减弱系数

烟气黑度 灰污管壁温度

αd

w

m 2⋅℃

查p64图表

62

T pj 1000

15

1 K y m ⋅Mpa (p78公式

)

)

0.1)(1-0.37

34.6

16 17 18 19

K b

K a

1 m ⋅

Mpa

103.4 8.47 0.113 317

1

m ⋅Mpa

K y r n +K h μh

℃

1-e -kps

t hb t pj +∆t (∆t 取60℃)

续表7-3 20 21 22 23 24 25 26 27 28

烟气侧辐射放热系数 烟气侧放热系数 热有效系数 传热系数 较大温差 较小温差 平均温差 对流传热量 误差

αf

α1

w

m 2⋅℃w

2

m ⋅℃

w

m ⋅℃

2

查p79图, αf =a α0

αd +αf

17.5 79.5 0.65 51.7 341 157 237 2724.4 -0.19

ϕ

K

查p76表

ϕa

θ'-t ''

θ''-t '

∆t D ∆t X

℃ ℃ ℃

∆t

对数平均温差

js

3.6k ∆tA sm /B j d c d (Q sm -Q sm ) /Q sm ⨯100

c

Q sm kJ/kg

∆Q

%

7.2 低温煤器设计计算 7.2.1 低温省煤器结构设计

表7-4 低温省煤器结构计算结果

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

名称 进口水温 进口水焓 焓增量 出口水焓 对流吸热量 出口水温 烟气进口温度 烟气进口焓 烟气出口焓 烟气出口温度 较大温差 较小温差

符号

t '

单位 ℃

公式及计算 给定给水温度

结果 205 878.6 207 1085.6 1857.6 250 350 3527.8 3327.2 325 120 100

h '

∆h

kJ/kg 查水特性表,.p=10.98MPa kJ/kg kJ/kg kJ/kg

℃ ℃

假定

h ''

d

Q sm

h '+∆h

D ∆h /B j

t ''

查水特性表,.p=10.98MPa

假定 查烟气焓温表

H '-

d

Q sm

θ'

H ' kJ/kg H '' kJ/kg

θ''

∆t D ∆t X

ϕ

+∆αH 1k

℃ ℃ ℃

查烟气焓温表

θ''-t '

θ'-t ''

续表7-4 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

平均温差 传热系数 计算对流传热面积 工质质量流速 工质流通面积 管径及壁厚 每根管子截面积 管子总根数 横向节距 每排管子根数 管子排数 管子弯曲半径 单根管长 纵向平均节距 每排管子实际平均长度 实际布置的对流受热面积

∆t

k

j A sm

℃

W

m 2∙℃

1

∆t =(∆t D +∆t X )

2按实际选取

d Q sm B j /(3.6K ∆t )

110 52 3022 1070 0.091 32×4 4.52×10-4

202 80 2 101 50 149 74 151 3064

㎡ kg

m ∙s

ρw

A d ⨯δ

参照实际选取

D /(3600ρw )

㎡ mm ㎡ 根 mm 根 根 mm m mm m ㎡

选取 0.785d n A/A 1 S 1/d>2 选取

0.5n

2

A 1

n

S 1

n 1

z 1

R l

R=(1.5～2)d 选取

j A sm /(πdn 1z 1)

s 2pj l pj

bz A sj

按实际布置计算按实际布置计算

πdl pj n 1z 1

按实际管子防磨罩数目

29 防腐罩面积

A Fm

㎡ 60

30 31

计算对流受热面积

误差

js A sm

㎡ %

bz

A sj -A Fm

3004 -0.6

∆A

js j js

(A sm -A sm ) /A sm ⨯100

7.2.2 低温省煤器结构尺寸设计

表7-5 低温省煤器结构尺寸计算结果

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

名称 管径及壁厚 横向节距 纵向平均节距 管子排数布置 每排管子数 工质流通面积 烟道深度 烟气流通面积 对流受热面积 防磨罩面积烟气流通面

积 计算对流受热面积 辐射层有效厚度

符号 单位 d ⨯δ

计算公式或数据来源

由结构设计知 由结构设计知 由结构设计知 逆流, 顺列 由结构设计知 0.785d n 2n 1z 1

((z 1-1) s 1+2c ) /1000

数值 32×4 80 74 101 2 0.091 8.1

mm mm mm 排 根 ㎡ m ㎡ ㎡ ㎡ ㎡ m

s 1 s 2pj

z 1 n 1

A b

A y

d A sm

（根据炉膛宽度a 取9） 47 ab -z 1(a -0.1) d ,

πd l pj n

3064 60 3004 0.183

A Fm

js A sm

按实际管子防磨罩数目

d

A sm -A Fm

s

0.9d (

4s 1s 2 -1)

πd 2

7.2.3 低温省煤器热力计算

表7-6 低温省煤器热力计算结果

序号 1 2 3 4 5 6 7

名称 进口水温 进口水焓 进口烟温 进口烟焓 水焓增量 出口水焓 出口水温

符号

t '

单位 ℃

公式及计算 给定给水温度 查水特性表,.p=10.98MPa

假定 查烟气焓温表

假定

h ''+∆h

结果 205 878.6 350 3527. 8 207 1085. 6 250

h '

θ'

kJ/kg

℃

H '

∆h h ''

kJ/kg kJ/kg kJ/kg

℃

t '' 查水特性表,p=10.98Mp

续表7-6 8 9 10 11 12

对流吸热量 烟气出口焓 烟气出口温度 平均温度 平均水温

d Q sm

kJ/kg kJ/kg

℃ ℃ ℃

D ∆h /B j

H '-

d

Q sm

H ''

θ''

θpj

t pj

ϕ

+∆αH 1k

1857. 6 3327. 2 325 338 228

查烟气焓温表 1

(θ'+θ'') 21

(t '+t '') 2

13 烟气流速

w y

(p128公式)

m/s

6.2

B j V y (θpj +273) /(3600⨯273A y )

14

烟气侧对流放热系数

αd

W m ⋅C

查p64图表 (p78式

)

62

15 三原子气体辐射减弱系数 K y

1m ⋅MPa

0.1)(1-0.37

T pj 1000

)

31.4

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

灰粒子辐射减弱系数 气流辐射减弱系数

烟气黑度 灰污管壁温度 烟气侧辐射放热系数 烟气侧放热系数 热有效系数 传热系数 较大温差 较小温差 平均温差 对流传热量 误差

K b

K a

1

m ⋅

MPa 1

m ⋅MPa

℃

W m ⋅o C

2

99..4 8.47 0.113 288 16.5 78.5 0.65 51 120 100 110 1847 0.53

K y r n +K h μh

1-e -kps

t hb t pj +∆t (∆t 取60℃)

查p79图, αf =a α0

αd +αf

αf

α1

W

m ⋅o C

2

ϕ

K

2

W m ⋅o C

查p76表

ϕa

θ''-t '

∆t D ∆t X

℃ ℃ ℃

θ'-t ''

1

∆t =(∆t D +∆t X )

2

js

3.6k ∆tA sm /B j

d c d (Q sm -Q sm ) /Q sm ⨯100

∆t

c

Q sm kJ /kg

∆Q

%

第8章 空气预热器结构设计及热力计算

8.1 空气预热器结构尺寸设计

表8-1 空气预热器结构尺寸计算

序号 1 2

名称 转子直径 中心筒直径

符号 D d

单位 mm mm

公式及计算

选取 选取

结果 6200 1200

（一） 高温部分

1 2 3 4 5 6

受热面当量直径 烟气流通面积 空气流通面积 烟气通道所占份额 空气通道所占份额 计算受热面积

d α1 A y

A k

m ㎡ ㎡ ㎡

选取 选取 选取

0.0094 20.8 20.8 0.417 0.417 29839

X y

150︒/360︒ 150︒/360︒

选用

X k A js

（二） 低温部分

1 2 3 4 5 6

受热面当量直径 烟气流通面积 空气流通面积 烟气通道所占份额 空气通道所占份额 计算受热面积

d α1 A y

A k

m ㎡ ㎡ ㎡

选取 选取 选取

0.0094 20.8 20.8 0.417 0.417 7161

X y

150︒/360︒ 150︒/360︒

选取

X k A js

8.2 空气预热器热力计算

表8-2 空气预热器结构尺寸计算

序号

名称

符号

单位

（一） 高温部分

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

空气进口温度 空气出口温度 空气预热器出口过量空气系数 空气进口焓 空气出口焓 对流吸热量 烟气进口温度 烟气进口焓 烟气出口焓 烟气出口温度 平均烟温 空气平均温度 较小温差 较大温差 平均温差

t t "

,

公式及计算 结果

C C

假定 假定 已知查焓温表 查焓温表

" (βky +

190

280 1.03 1825. 3 2445. 2 1029. 3 402 4154. 7 3176. 3 340 371 235 122 150 136

βky '' H ky 0'

kJ /kg kJ /kg kJ /kg

H ky 0'' Q ky d

∆a ky 2

o " ' )(H ky -H ky )

ϑ'

'

H ky

C

由高温省煤器热力计算知

查焓温表

H -

'

ky

d Q ky

kJ /kg kJ /kg

H

" ky

ϕ

+

∆a ky 2

o " o ' (H ky +H ky )

ϑ''

ϑpj

t pj

C C C C C C

查焓温表

1/2(ϑ' +ϑ'' )

1/2(t ' +t '' )

∆t x ∆t D

θ'-t ''

θ''-t '

1

∆t =(∆t D +∆t X )

2

按p140公式

∆t

w y

16 烟气流速 m/s

B j νy (ϑpj +273)/(3600*273A y )

" (βky +

14.8

17 18 19

空气流速

w k

m/s

W

m ⋅C

∆a ky 2

) B j V o (t pj +273)/(3600⨯273A k )

8.1 63 56

烟气侧对流放热系

αd y

数 空气侧对流放热系

αd k

数

y

按*p188图表计算, a d =C h C t C l a 0

W

m ⋅C

k

按*p188图表计算, a d =C h C t ' C l a 0

20 21 22 23

利用系数 传热系数 传热量 误差

ξ K

2

W m ⋅o C

按p141底部说明选取

按*p177表公式επ/(1/x d k a k +1/x d y a y )

0.8 8.3 1054. 8 2.4

/kg Q ky c W /(kJ

m ⋅o C )

3.6⨯K ∆tA js /B j

∆Q

%

(Q ky d -Q ky c )/(Q ky d *100)

（二） 低温部分

1 2 3 4 5 6

进口烟温 进口烟焓 空气进口温度 空气进口焓 空气出口温度 空气出口焓

ϑ'

' H ky

o

C

由低温省煤器热力计算知 由低温省煤器热力计算知

已知 查焓温表 由热段热力计算知 由热段热力计算知

已知

(β" +

∆a ky 2

+

o " o '

)(H ky -H ky )

325 3327.

2 30 255 190 1825. 3 1.31

kJ /kg

o

t '

o ' H ky

C

kJ /kg

o

t ''

o " H ky

C

kJ /kg

7 出口过量空气系数 β'' 8 9 10 11 12 13 14 15

对流吸热量 烟气出口焓 烟气出口温度 平均烟温 空气平均温度 较小温差 较大温差 平均温差

d Q ky " H ky

kJ /kg kJ /kg

o

H ky -

d

Q ky ∆a ky 2

ϕ

o " o (H ky +H ky )

2033.

3 1298. 4 142 236 110 135 112 124

ϑ''

ϑpj

t pj

C C C C C C

查焓温表

1 (ϑ'+ϑ'') 2

o

o

1

(t '+t '') 2

∆t x

o

ϑ''-t ' ϑ'-t ''

1

∆t =(∆t D +∆t X )

2

∆t D

o

∆t

w y

o

按p140公式

16

烟气流速

m /s m /s

W m ⋅o C

2

B j νy (ϑpj +273)/(3600*273A y )

" (βky +

12.3

17 18

空气流速 烟气侧对流放热系

数

w k a d y

∆a ky 2

) B j V o (t pj +273)/(3600⨯273A k )

8.1 99

y

按*p188图表计算, a d =C h C t C l a 0

19

空气侧对流放热系

数

传热系数

k a d

W

m ⋅o C

2

k

按*p188图表计算, a d =C h C t ' C l a 0

73

20

k

c

Q ky

W

2o m ⋅C

ξη/(

11+) k x y a d y x k a d

13．7 2102. 3 3.2

21 22

传热量 误差

kJ /kg

3.6k ∆tA js /B j

d c d (Q ky -Q ky ) /Q ky ⨯100

∆Q

%

第9章 热力计算数据的修正和计算结果汇总

9.1 热力计算数据修正

序号

名称

符号 单位

计算公式或数据来源

数值

表9-1 热力计算的数据修正表

（一）排烟热损失修正

1 2

排烟温度 排烟焓

ϑpy

o

C

由空气预热器热力计算知

查焓温表

o

(H py -a py H lk )(1-

142 1289.4

H py kJ /kg

3 排烟损失

q 2

%

Q r

q 4

)

⨯100

3.8

（二）锅炉热效率修正

1 2

锅炉总热损失 锅炉热效率

∑q

ηgl

% %

q 2+q 3+q 4+q 5+q 6

100-∑q

5.25 94.75

（三）锅炉燃料消耗量修正

1 2

锅炉实际燃料消耗量 计算燃料消耗量

B B j

kg/h kg/h

Q gl /(ηgl Q r ) B (1-

3. 89⨯1043. 85⨯104

q 4

) 100

（四）炉膛吸热量修正

1 2 3 4 5

热空气温度 理论热空气焓 空气带入炉内的热量 1Kg 燃料带入炉内的热

量

炉膛吸热量

t rk H rk Q k Q l Q l

f

C

由空气预热器热力计算知

查焓温表4

"

βky H RK +(∆a l +∆a zf ) H lk

298 2605.6 2713.7 27433.7 12536.7

kJ /kg kJ /kg kJ /kg kJ /kg

Q r

100-q 3-q 4-q 6

+Q k

100-q 4

ϕ(Q l -H l '')

9.2 排烟温度校核

由空气预热器热力计算知排烟温度为142℃，与排烟温度假定值135℃相差7℃小于10℃，所以计算符合要求。

9.3 热空气温度校核

由空气预热器热力计算知热空气温度为318℃，与假定值280℃相差38℃，小于40℃，符合要求。 9.4 锅炉热平衡误差校核

表9-2 锅炉热平衡计算误差校核

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

名称 燃料支配热量 锅炉热效率 机械不完全燃烧热损失

炉膛吸热量 对流过热器对流吸热量 主省煤器对流吸热量 上述吸热量之和 热平衡计算绝对误差 热平衡计算相对绝对误差

符号 Q r ηgl q 4 Q l Q dlgr Q sm ∑Q △Q δQ

d d f

单位 kJ/kg % % kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg %

结果 24720 0.9475 1 12536.7 7755.3 4566.2 24858.2 -1187.4 4.8

因为δQ

第10章 个人总结

课程设计是我们的专业课学习当中非常重要的一环。回顾这次课程设计，时间只有短短的两周，略显仓促，而且在课设任务初期还由于种种原因导致课设一度停滞。但是经过小组成员后期的一起讨论、一起学习、一起弥补，在大家的共同努力下，最终圆满完成了此次课设。

在课程设计开始的头几天，由于任务分配和预定的完成时间等一些问题，组员之间的沟通不到位，导致我们的进度缓慢，与其他小组相比有些落后，大家心里也都很着急。终于在经过接连几天马不停蹄的计算之后，我们成功赶上进度，并且在最后的截止日期之前成功完成所有任务。

此次课设，我的任务主要是空气平衡、燃烧产物还有锅炉热平衡的计算。根据题目给定的煤种计算燃烧时所需的空气量、产生的烟气量等，最后为将所有数值绘制成表格以便于查看。我主要用到的辅助计算工具是Excel ，通过编辑函数，很容易便可对大量数据求取目标值。具体的计算方法老师都有详细的讲述，而且为了能够更好地完成课设，我又从图书馆借了几本有关锅炉设计方面的书籍，无论是查表还是一些经验公式，都能在书中找到，所以我很快就完成了自己的任务。

这次课设让我认识到团队作业之中人与人之间沟通的重要性。就是由于沟通不当，导致我们小组在课设最开始的时候任务卡壳，迟迟不能推进。除此之外，通过这次课设还让我了解到不同煤种对锅炉设计的重大影响。如果采用灰分较多、发热量较低的煤除了发电效率不高以外，还会对各种仪器设备以及环境都产生重大影响，给锅炉的安全运行带来严重危害。