锅炉设计

2
+
VSO
2
+
V
O H 2O
+
VNO2
=
VRO
2
+
VO H 2O
+
V
O N2
= 0.01866（ Car +0.375 Sar ）+0.111 H ar +0.0124 M ar +0.0161VKO +0.008 N ar +0.79VKO
=0.01866*（54.7+0.375*0.89） +0.111*0.78+0.0124*8+0.0161*5.0249+0.008*0.28+0.79*5.0249
100
100
100
Oar kg.。在进行理论空气量计算时，应将燃料中已含的氧折合成相应的空气量，然后在扣除。由 100
于空气中氧的体积分数为 21%，所以，含有 1kg 氧的空气的体积应为
22.4m3 / 21 =3.33 m3 32 100
每千克燃料完全燃烧时所需要从外界供应的理论空计量为：
vko
设计任务二：锅炉房制度的编写 1．编制锅炉房人员值班表 2．编制锅炉房各种工种的操作安全规章制度 班长、司炉工、运煤除灰工、锅炉水质化验员、热力运行工、水泵工 3．编制锅炉房主要安全附件的使用安全规定（安全阀、压力表、水位表、水位报警器）
设计要求：本课程设计一律要求用 A4 打印稿
设计任务一：锅炉的热力计算
烟气质量 1—
Aar 100
+1.306 apf
VKO
飞灰浓度（ Aar a fh ）
/(Gy)
rH2O
Gy Ufh
0.058
0.252
Kg/k g
6.903
Kg/k g
0.046
0.058 0.252 6.903 0.046
0.059 0.252 6.903 0.046
0.06 0.253 6.903 0.046
1.22
则 VRO2 =VCO2 +VSO2 =0.01866（ Car +0.375 Sar ）
理论水蒸气量
VO H 2O
的确定
烟气中水蒸气的来源有三个：
1.221 燃料中氢完全燃烧生成的水蒸气 2 * 22.4
由氢的燃烧反应方程式得，1kg 氢完全燃烧生成的水蒸气体积为 2 * 2.016 m3 ，而 1kg 固体或液 Har
评定意见：
评定成绩：
指导教师（签名）：
2012 年 月 日
评定意见参考提纲： 1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2.学生的勤勉态度。 3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和 综合应用能力等。
锅炉原理课程设计任务书
设计任务一：锅炉的热力计算
1.3MPa 105℃ 150℃ 5%
2．锅炉燃料特性
本锅炉的设计燃料为 I 类无烟煤
应用基成分 碳
氢
氧
(%)
Cy
Hy
Oy
54．7 0．7 2．2
0
8
3
氮 Ny 0．2 8
硫 Sy 0．8 9
灰 Ay 33．1 2
水份 Wy
8．00
挥发物 Vy
6．18
应用基的低
位发热量
Qy dw
18187KJ/kg
碳
氢
氧
氮
硫
灰
Cy
HY
OY
NY
SY
AY
应用基成分 %
应用基的低 位发热量 Qdyw
54.70
0.78
2.23
0.28
0.89 33.12
18187KJ/Kg
水分 WY
挥发物 VY
8.00
6.18
由以上数据可得：1kg 燃料燃烧所需理论空气量，
VKO
=8.89
Car 100
+26.5
Har 100
+3.33
新疆工业高等专科学校安全工程系课程设计说明书 锅炉原理课程设计
专业班级： 供热通风与空调 10-26 班 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 2012 年 6 月 17 日
新疆工业高等专科学校城建与环保系
课程设计评定意见
设计题目： 锅 炉 原 理 课 程 设 计
学生姓名：
专业 供热通风与空调 班级 10-26 班
0.061 0.254 6.903 0.046
0.063 0.256 6.903 0.046
注: a fh =0.95 由资料书《锅炉原理及计算》查的,
t/ oC
VRO2 =1.027
(ct) ro2
H Ro2
100 170
175
200
358
367.7
300
559
574.1
V
O N2
=3.97
(ct) N 2
551 699 850 1005 1160 1319 1478 1637 1800 1964 2127 2294 2462 2629 2797 2968 3140
1.4 烟气焓温表
148.8 188.7 229.5 271.4 313.2 356.1 399.1 442.0 486.0 530.3 574.3 619.4 664.7 709.8 755.2 801.4 847.8
体中有 100 kg 的氢，所以一千克燃料中的氢完全燃烧生成的水蒸气的体积为
2 * 22.4 Har 2 * 2.016 * 100 m3 =0.111 H ar m3
1.222 燃料中水分在高温下生成的水蒸气
22.4
M ar
1kg 水气化后生成的水蒸汽量为 18 m3 ，而 1kg 固体燃料或液体燃料中由 100 kg 水分，所以
计算 1kg 燃料燃烧所需理论空气量和理论烟气量，并作出锅炉各受热面烟道中烟气特性表及烟
气温焓表。已知资料如下：
1．锅炉型号：SHL10-13/350-WI 供热锅炉
额定蒸发量 D 蒸汽温度 t 冷空气温度 tlk 排烟温度 Vpy
10t/h 350℃ 30℃ 180℃
蒸汽压力 P 给水温度 tgs 预热空气温度 tr 锅炉排污率 PPW
772 996 1223 1461 1704 1951 2202 2458 2717 2977 3241 3504 3768 4036 4304 4572 4844
792.8 1022.9 1256.0 1500.4 1750.0 2003.7 2261.5 2524.4 2790.4 3057.4 3328.5 3598.6 3869.7 4145.0 4420.2 4695.4 4974.8
1、1 理论空气量的计算
理论空气量是指标准状况下 1kg 接受基燃料中各种可燃成分完全燃烧，切无过量氧存在时，燃 烧所需的空气量称为理论空气量。用符号 vko 表示，单位为 m3 /kg。
空气中氮气与氧气的体积比为 79 =3.76.即在锅炉燃烧过程中，随 1 m3 氧气将带入 3.67 m3 氮气。 21
3．锅炉受热面的过量空气系数及漏风系数
序号 锅炉受热面 入口过量空气系数
a
1 炉膛
1．40
2 凝渣管
1．50
3 蒸汽过热器 1．50
4 锅炉管束
1．55
5 省煤器
1．65
6 空气预热器 1．75
漏风系数 △a 0．10 0 0．05 0．10 0．10 0．10
出口过量空气系数 a″ 1．60 1．50 1．55 1．65 1．75 1．85
1.293 * 10 1000
0.804
m3 =0.0161 m3
则理论空气量的计算中含水蒸气的体积为 0.0161VKO m3 。
在 a＞1.0 时，烟气体积中水蒸气的体积为
VH
2O
=
VO H 2O
+0.0161(a-1)
VKO
1.23
理论氮气量
V
O N2
的确定
22.4
烟气中的氮气来自于燃料中所含的氮和空气中氮气。燃料中 1kg 氮生成 28 m3 氮气，1kg 燃料中有
器
1.55
1.65
1.525
1.6
2.64
3.01
0.313
0.318
5.31
5.315
0.193
0.193
省煤器 1.75 1.7 3.52 0.327
5.324 0.193
空气预热 器 1.85 1.80 4.02
0.335
5.332
0.193
/ H2O 容积份额VH 2O Vy
三原子气体份额 rH2O+rRO2
1.21 三原子气体体积 VRO2 的确定
VRO2 =VCO2 +VSO2
式中
22.4 Car VCO2 = 12 * 100 =0.01866 Car
VCO2 ————烟气中二氧化碳的体积 m3 /kg；
式中
22.4 Sar VSO2 = 32 * 100 =0.007 Sar
VSO2 ————烟气中二氧化硫的体积 m3 /kg；
2
+
VO H 2O
+
V
O N2
式中
V
o y
————理论烟气量
m
3
/kg；
VCO2 ————烟气中二氧化碳的体积 m3 /kg；
VSO2 ————烟气中二氧化硫的体积 m3 /kg；
VO H 2O
————烟气中理论水蒸气的体积
m
3
/kg；
V
O N2
Βιβλιοθήκη Baidu
————烟气中理论氮气的体积
m
3
/kg；
VRO2 ————烟气中三原子气体的体积 m3 /kg；
=5.0249 m3 /kg
1.2 理论烟气量的计算
理论烟气量是根据固体与液体燃料完全燃烧的化学反应方程式来计算的完全燃烧时理论烟 气量是由二氧化碳、二氧化硫、理论水蒸气、理论氮气量等四个部分组成，理论烟气量就是这四种 气体的体积之和，即
V
o y
=
VCO
2
+
VSO
2
+
VO H 2O
+
V
O N2
=
VRO
(
apf -1)VKO
符号 a``
a pf
VH 2O Vy
单 位
N m3
/kg
N m3
/kg
N m3
/kg
炉膛 1.50 1.45 2.26 0.306
5.303
RO2 容积份额VRO2 /Vy rRO2
0.194
凝渣管 1.50 1.50 2.51 0.31
5.307 0.194
蒸汽过热 锅炉管束
Sar 100
—3.33
Oar 100
=0.0889 Car +0.256 H ar +0.0333 Sar —0.0333 Oar
=0.0889( Car +0.375 Sar )+0.256 H ar —0.0333 Oar
=0.0889*（54.70+0.375*0.89）+0.265*0.78-0.0333*2.23
H
O N
2
130
516
260
1032.2
392
1556.2
VO H 2O
=0.27
(ct) H 2O
HO H 2O
132
36
267
72.1
407
109.9
(ct)h 81 169 264
H
fh
=
a
fh
Aar 100
(ct)h
25.5
52.4
81.8
400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1760 1800 1900 2000
1kg 燃料中的水分燃烧生成的水蒸气的体积为
22.4 M ar 18 * 100 m3 =0.0124 M ar m3
1.223 理论空气量中所含水蒸气 18
通常 1kg 干空气含水蒸气量为 10g。已知干空气密度为 1.293kg/ m3 ,水蒸气密度为 22.4 kg/ m3 =0.804 kg/ m3 ，所以 1 m3 的干空气中含有水蒸气的体积为
=8.89
Car 100
+26.5
Har 100
+3.33
Sar 100
—3.33
Oar 100
=0.0889 Car +0.256 H ar +0.0333 Sar —0.0333 Oar
式中
=0.0889( Car +0.375 Sar )+0.256 H ar —0.0333 Oar vko ——理论空计量
即 1kgC 完全燃烧需要 8.89 m3 空气量，并产生 1.866 m3 CO2.
1kgH2 完全燃烧需要 26.5 m3 空气量，并产生 11.1 m3 水蒸气。
1kgS 完全燃烧需要 3.33 m3 空气量，并产生 0.7 m3 SO2
每千克接受基煤中，可燃元素的质量分别为碳 Car kg，硫 Sar kg，氢 Har kg，而 1kg 燃料中已含氧
527 664 804 946 1093 1243 1394 1545 1696 1851 2010 2165 2324 2483 2642 2805 2964
2092.2 2556.7 3191.9 3755.6 4339.2 4934.7 5534.2 6133.7 6733.1 7348.5 7979.7 8595.1 9226.3 9857.5 10488.7 11135.9 11767.1
=5.266 m3 /kg
1.3 锅炉各受热面烟道中烟气特性表
名称及公式
受热面出口过量空气系 数
烟道平均过量空气系数
1 （a+a``) 2
过量空气量（受热面平
均值）( apf -1)VKO
水蒸气容积
VO H 2O
+0·0161(
a pf
-1)
VKO
烟气总容积
+ + + VRO2 VH 2O
V
O N2
N ar
2204 N ar
100 kg 氮，则生成氮气的体积为 28 * 100 =0.008 N ar m3 ；随理论空气量带入炉内的氮气量为
0.79
V
O K
m3 /kg。
于是可以得到理论氮气体积为
V
O N2
=
0.008
N
ar
+0.79
V
O K
则 1kg 燃料燃烧所需理论烟气量为：
V
o y
=
VCO