低温省煤器课程设计

课程设计
学年学期
院系：机电动力与信息工程系
专业：热能与动力工程
学生姓名：学号：
课程设计题目：低温省煤器
起迄日期:
指导教师:
下达任务书日期: 年月
摘要
省煤器是利用锅炉尾部烟气的热量加热锅炉给水的设备。

省煤器是现代锅炉中不可缺少的受热面，一般布置在烟道内，吸收烟气的对流传热，个别锅炉有与水冷壁相间布置的，以用来吸收炉内高温烟气的辐射热。

排烟损失是锅炉运行中最重要的一项热损失，一般约为5%--12%，占锅炉热损失的60%--70%，影响排烟热损失的主要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失增加0.6%--1%，相应多耗煤1.2%--2.4%。

若以燃用热值2000KJ/KG煤的410t/h高压锅炉为例，则每年多消耗近万吨动力力煤，我国火力发电厂的很多锅炉排烟温度都超过设计值,约比设计值高20—50℃。

所以，降低排烟温度对于节约燃料和降低污染具有重要的实际意义，实践中以降低排烟温度为目的的锅炉技术改造较多。

但由于大多数电厂尾部烟道空间太小，防磨、防腐要求较高，引风机的压头裕量不大等实际情况。

为了降低排烟温度，减少排烟损失，提高电厂的运行经济性，可考虑在烟道上加装低温省煤器。

低温省煤器的具体方案为：凝结水在低温省煤器内吸收排烟热量，降低排烟温度，自身被加热、升高温度后再返回汽轮机低压加热器系统，代替部分低压加热器的作用。

在发电量不变的情况下，可节约机组的能耗。

同时，由于进入脱硫塔的烟温下降，还可以节约脱硫工艺水的消耗量。

低温省煤器能提高机组效率、节约能源。

目录
摘要
第一章绪论 (1)
1.1 锅炉课程设计的目的和意义 (1)
1.2 研究本课题的现状和发展趋势 (1)
第二章低温省煤器设计 (3)
2.1 低温省煤器设计参数 (3)
2.2 锅炉结构示意图 (4)
2.3 低温省煤器结构计算 (5)
2.3.1 低温省煤器作用 (5)
2.3.2 低温省煤器的结构计算 (6)
2.4 低温省煤器热力计算 (6)
第三章低温省煤器计算结果 (11)
3.1 基本尺寸汇总 (11)
3.2 热力计算汇总 (12)
第四章结束语 (15)
参考文献 (16)
第一章绪论
1.1 锅炉课程设计的目的和意义
锅炉课程设计是锅炉原理课程的重要教学实践环节，通过课程设计，使我对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高，提高感性认识，增强动手能力，为以后的毕业设计打下夯实的基础。

并使我掌握锅炉机组的热力计算方法，初步具有综合考虑锅炉机组整体设计与布置的能力。

并培养了我们对工程技术问题的严肃认真，踏实负责的态度。

锅炉课程设计将我们在课堂里面学习到的知识，提升到了另一个层次，将零散的知识链接到了一起。

1.2 研究本课题的现状和发展趋势
低温省煤器能提高机组效率、节约能源。

已在国内几十家电厂的上百台机组上安装了这种低压省煤器的系统。

通辽发电总厂3号锅炉系哈尔滨锅炉厂生产的HG-670/140-HM12型超高压自然循环煤粉炉,配200MW汽轮发电机组,于1989年11月投产运行。

机组投产后,锅炉排烟温度始终在160~170℃运行,相对300MW和600MW机组锅炉的130~140℃排烟温度高很多。

2002年电厂在3号锅炉尾部空气预热器后安装东北电力科学研究院锅炉所设计的余热回收系统;吸收排烟余热,锅炉排烟温度降低到135℃左右,显著提高了全厂热经济性指标,达到节煤、降耗的目的。

山东某龙口电厂，两台容量100MW发电机组所配锅炉是武汉锅炉厂设计制造的WGZ410/100—10型燃煤锅炉，由于燃用煤种含硫量较高，且锅炉尾部受热面积灰、腐蚀和漏风严重，锅炉排烟温度高达170℃，为了降低排烟温度，提高机组的运行经济性，在尾部加装了低温省煤器。

国外低温省煤器技术较早就得到了应用。

在苏联为了减少排烟损失而改装锅炉机组时，在锅炉对流竖井的下部装设低温省煤器供加热热网水之用。

德国Schwarze Pumpe电厂2×855MW褐煤发电机组在静电除尘器和烟气脱硫塔之间加装了烟气冷却器，利用烟气加热锅炉凝结水，其原理同低温省煤器一致。

德国科隆Nideraussem1000MW级褐煤发电机组采用分隔烟道系统充分降低排烟温度，把低温省煤器加装在空气预热器的旁通烟道中，在烟气热量足够的前提下引入部分烟气到旁通烟道内加热锅炉给水。

日本的常陆那珂电厂采用了水媒方式的管
式GGH。

烟气放热段的GGH布置在电气除尘器上游，烟气被循环水冷却后进入低温除尘器（烟气温度在90～100℃左右），烟气加热段的GGH布置在烟囱入口，由循环水加热烟气。

烟气放热段的GGH的原理和低温省煤器一样。

第二章低温省煤器设计2.1 低温省煤器设计参数
1.进口烟气温度
'
xs
ϑ=366℃
2.进口烟气焓'
yxs
h=4561.13kJ/kg
3.出口烟气温度
''
xs
ϑ=315℃
4.出口烟气焓''
yxs
h=388.64kJ/kg
5.吸热量
xsdl
Q=666.86kJ/kg
6.出口水焓'
ss
h=994.38kJ/kg
7.出口水温度''
ss
t=230.48℃
8.进口水温度'
ss
t=215℃
9.计算燃料量
j
B=26591.95kJ/kg 10.理论空气量0v=6.06113
m/kg
11.灰粒平均直径
n
d=13
12.保热系数φ=0.9945
13.锅炉额定蒸发量D=220t/h
2.2锅炉结构示意图
图 2-1
A-炉膛；B-水平烟道；C-尾部烟道；1-屏式过热器；2-高温过热器；3-低温过热器；4-高温省煤器；5-高温空气预热器；6-低温省煤器；7-低温空气预热器
本课程设计的对象是6-低温省煤器
2.3 低温省煤器的结构计算
2.3.1 低温省煤器作用
低温省煤器就是锅炉尾部烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收的低温烟气的热量，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，大大提高了效率。

排烟损失是锅炉运行中最重要的一项热损失，一般约为5%--12%，占锅炉热损失的60%--70%，影响排烟热损失的主要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失增加0.6%--1%，相应多耗煤1.2%--2.4%。

若以燃用热值2000KJ/KG 煤的410t/h 高压锅炉为例，则每年多消耗近万吨动力力煤，我国火力发电厂的很多锅炉排烟温度都超过设计值,约比设计值高20—50℃。

所以，降低排烟温度对于节约燃料和降低污染具有重要的实际意义，实践中以降低排烟温度为目的的锅炉技术改造较多。

但由于大多数电厂尾部烟道空间太小，防磨、防腐要求较高，引风机的压头裕量不大等实际情况。

为了降低排烟温度，减少排烟损失，提高电厂的运行经济性，可考虑在烟道上加装低温省煤器。

2.3.2 低温省煤器的结构计算
1.横向节距比
81.232
9011===d S σ 2.纵向节距比
5.132
4822===d S σ 3.受热面积
51.765268.7032.014.3216153212xs =⨯⨯⨯⨯⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⨯==pl n n A pj πcm 2
4.烟气流通面积
()46.1448.7032.01668.744.12y =⨯⨯-⨯⨯=A m 2
5.水流通面积
()112.0224
024.014.3161522
s =⨯⨯⨯⨯+⨯=A m 2
6.烟气有效辐射层厚度
126.0149.021=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=πσσd s m （注：d 单位为m ） 2.4 低温省煤器的热力计算
1.进口烟气温度
366'xs =ϑ℃
2.进口烟气温焓
kJ/kg 13.4561'yxs =h
3.出口烟气温度
315''xs =ϑ℃
4.出口烟气焓
查焓温图知 kJ/kg 73.3876''yxs
=h 5.低温省煤器对流吸热量
kJ/kg 861.666xsdl =Q
6.进口给水焓
查附录B-6、B-7按低温省煤器入口压力p=11.57MPa 查得
kJ/kg 7.992'xs
=h 7.出口水焓
kJ/kg 3.10737.9921000
22095.2659186.666'xs j xsdl ''xs =+⨯=+=h D B Q h 8.出口水温度
48.230''xs =t ℃
9.烟气流速
5.3402
3153662'xs
''xs pj =+=+=ϑϑϑ℃ ()
712.92733600273y
pj y j y =⨯⨯+=A V B w ϑm/s 10.烟气侧对流放热系数
w s z 0d xs C C C a a = 查《标准》线算图12得到760=a W/(m 2·
℃) =s C 0.93，,=z C 0.9，,0.93
16.5993.09.093.076d xs =⨯⨯⨯=a W/(m 2·
℃) 11.烟气压力
=p 0.1MPa
12.水蒸气容积份额
查表2-9烟气特性表得 07398.02=O H r
13.三原子气体和水蒸气容积总份额 查表2-9烟气特性表得 =r 0.2024
14.三原子气体辐射减弱系数
⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯+=100037.011rps 2.10r 6.178.02.10pj H q 2T R O
74.2222
215
48.2302'xs ''xs pj =+=+=t t T ℃
⎪
⎭⎫ ⎝⎛
-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯⨯+=100074.22237.0110.1260.10.20242.100.073986.178.02.10q R =q R 4.359 1/(m·MPa ）
15.灰粒的辐射减弱系数 ()3
2
h
2
pj
h 27355900
d
R +=
ϑ
=140.0361 1/(m·MPa ）
16.烟气质量飞灰浓度
查表2-9烟气特性表得 3y kg/m 021.0=μ 17.烟气的辐射减弱系数
83.3021.00361.14002024.0395.4r y h q =⨯+⨯=+=μR R R 1/(m·MPa ） 18.烟气黑度
0.047e 1e 1a 0.1260.13.83Rps =-=-=⨯⨯-- 19.管壁灰污层温度 ()
75.24725249.230215252'
xs ''xs hbxs
=++=+⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡+=t t t ℃ 20.烟气侧辐射放热系数
572.3047.0760f
xs =⨯==a a a W/（㎡·
℃） 21.修正后的烟气侧放热系数
⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=07.0gs qs 25.0pj f 'xs 10002734.01L L a ϑ ⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛++=07
.025.0f
'xs
44.14.110002735.3404.01572.3a =4.834 W/（㎡·
℃） 22.烟气侧放热系数
()d
xs
'xs xsl a a a +=ξ 查附录B-5 取ξ=0.8 ()194.51159.59834.48.0xsl =+=a W/（㎡·℃） 23.污染系数 εεε∆+=0
sf d C C
sf C 为修正系数取1 0ε及d C 查附录A-13得0ε=18（㎡·℃）/W
d
C =0.46 28.818146.0=⨯⨯=ε 24.平均传热温差
51.13549.230366'
'xs 'xs d =-=-=∆t t ϑ℃
100215315'xs ''xs x =-=-=∆t t ϑ℃
857.11610051
.135ln 100
51.135ln
x
d x d xs =-=∆∆∆-∆=
∆t t t t t ℃ 25.传热系数 12.0194
.5128.81159
.511xsl xsl xs =⨯+=+=
a a K ε W/（㎡·℃）
26.低温省煤器对流吸热量 kJ/kg 232.51000
95.265913600
51.765857.11612.06.36.3j xs xs xs xsd2=⨯⨯⨯⨯⨯=∆=
B A t K Q
27.计算误差
6.308.23448.230'
ss ''xs =-=-=∆t t t ℃<10℃
28 低温省煤器性能保证 10'
ss ''xs ±<∆=-t t t ℃
低温省煤器出口水温度与高温省煤器进口水温度差值小于正负±10℃
图 2-2
第三章低温省煤器
3.1低温省煤器基本尺寸汇总
表1
3.2 低温省煤器热力计算汇总表2
第四章结束语
在拿到了自己的锅炉课程设计的题目的时候，我就开始看书，开始进行锅炉设计，感觉对于整个过程设计比较迷茫，是按课本的模版进行设计的，大部分数据都是参考书本上的。

但是由于煤种的不同，所以到了进行校核数据时总会发现误差有时候比较大，我就只能修改表中能修改的数据，来减少误差。

为了减少盲目性，我将课本看了一遍又一遍，甚至还把锅炉原理的相关章节也看了一遍，力求明白整个设计的原理，这样对于修改误差就有比较大的帮助，提高了整个锅炉设计的效率。

在整个设计过程中，发现如果紧靠个人的力量是很难完成的。

因为在整个设计过程，出现了问题，这时就应该问问老师，问问同学。

如果不问的话，你可能会花费很多时间来解决这个问题，这在本来时间就不多的短学期上又加重了自己的负担。

通过本次课程设计，我明白了很多关于锅炉课程设计的知识，这为我将来工作提供了帮助。

我明白了，在整个锅炉设计中，进行热量分配是很重要的，你投入一定数量一定种类的煤时，你输入炉膛的热量就已经确定了，所以如果炉膛吸热量过多将导致后面的吸热器的吸热量减少，影响电厂的正常运行。

所以如果热量分配得当，在整个设计过程中，你将会比较顺利，效率也提高了很多。

改变吸热量一般是通过改变吸热器的出口温度或是改变受热面积，具体采取哪种方式，或是两种方式想结合，这要视具体情况具体分析。

参考文献
[1] 叶江明.《电厂锅炉原理及设备》.北京：中国电力出版社，2004
[2] 李加护闫顺林李彦丰.《锅炉课程设计指导书》.北京：中国电力出版社，2007
[3] 范从震主编.《锅炉原理》.北京：水利电力出版社，1986
[4] 冯俊凯沈幼庭主编.《锅炉原理及计算》.第2版.北京：科学出版社，1992
[5] 李恩辰徐合曼合编.《锅炉设备及运行》.北京:水利电力出版社，1991。