河北工程大学锅炉原理课设模板

河北工程大学

锅炉课程设计报告

题目: 1000MW再热煤粉锅炉

院系：水电学院能源与动力工程系

班级: 2013 级 1班

学号： 130830119

学生姓名：刘子贤

同组人员：毛旺王小波江晓科

指导教师：高俊如

2016年 5 月 30 日--- 2016 年 6 月 13 日

目录

一、课程设计的目的与要求.

1.1 目的 (2)

1.2 要求 (2)

二、设计正文

2.1 设计任务书 (3)

2.2 煤的元素分析数据校核和煤种判定 (3)

2.3 燃烧产物和锅炉热平衡计算 (5)

2.4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算 (9)

2.5 炉膛热力计算(带前屏过热器) (10)

2.6 后屏过热器热力计算 (13)

2.7 对流过热器热力计算 (15)

2.8 高温再热器热力计算 (18)

2.9 第一、二、三转向室及低温再热器引出管的热力计算 (20)

2.10 低温再热器热力计算 (26)

2.11 旁路省煤器热力计算 (29)

2.12 减温水量校核 (31)

2.13 主省煤器热力计算 (32)

2.14 空气预热器热力计算 (34)

2.15 热力计算数据的修正和计算结果汇总 (36)

三、参考文献 (38)

一、课程设计的目的与要求

1.1目的

锅炉课程设计是《锅炉原理》课程的重要教学环节。通过课程设计可以达到如下目的：

1)使学生对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高；

2)掌握锅炉机组的热力计算方法，并学会使用热力计算标准和具有综合考虑机组设计与布置的初步

能力；

3)培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力，提高学生运算、制图等基本技能；

4)培养学生对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。

1.2要求

1)熟悉所设计锅炉的结构和特点，包括主要工况参数、烟气流程、蒸汽流程等；

2)掌握锅炉热力计算方法，如烟气焓的计算、炉膛热力计算、对流受热面热力计算等；

3)各个计算环节要达到相应误差要求，如排烟温度校核、对流受热面传热量校核等；

4)计算过程合理、结果可信；

5）提交的报告格式规范，有条理。

二、设计正文

2.1 设计任务书

2.1.1设计题目

1000MW 再热煤粉锅炉

2.1.2给定工况

负荷（%）

煤种名称

周围温度（℃）

100

20

2.1.3计算负荷下的工况参数

1) 过热蒸汽流量 D 1= t/h ； 2) 再热蒸汽流量 D 2= t/h ； 3) 过热蒸汽出口压力和温度 1p ''= MPa(表压)， t 1 = ℃；

4) 再热蒸汽压力和温度 进口：2p '= MPa(表压)，2t '= ℃； 出口：2p ''= MPa(表压)，2t ''= ℃；

5) 给水温度 gs t = ℃； 6) 给水压力

gs p = MPa(表压)；

7) 汽包工作压力

qb p = MPa(表压)；

2.1.4燃料特性

1）收到基成分（%）：Car = % 、Har= %、Oar= %、Nar= %、Sar= %、Aar= %、 Mar= % 2）干燥无灰基挥发分Vdaf= %； 3）低位发热量：

,ar net

Q = kJ/kg ；

4）灰熔点：DT 、FT 、ST> 1500 ℃；

2.1.5 制粉系统

中间贮仓式，闭式热风送粉，筒式钢球磨煤机

（提示数据:排烟温度假定值θpy =135℃;热空气温度假定值t rk =320℃）

2.2 煤的元素分析数据校核和煤种判别

2.2.1 煤的元素各成分之和为100%的校核

y C +y O +y S +y H +y N +y W +y A = =100%

2.2.2元素分析数据校核

(一)可燃基元素成分的计算

可燃基元素成分与应用基元素成分之间的换算因子为 K r =

y

y A M --100100

=

则可燃基元素成分应为(%)

=

=y r r C K C ==y r r H K H

=

=y r r O K O ==y r r N K N

=

=y r r S K S

(二)干燥基灰分的计算

=-=

y y g A W

A 100100

% (三)可燃基低位发热量(试验值)的计算

=--+=y y y y

dw r dw A

W W Q Q 100100

)

25( kJ/kg (四)可燃基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算

=

--+=)(1091030339'

r r r r r dw S O H C Q kJ/kg

=

-r dw r dw Q Q ' kJ/kg

因为 <800kj/kg 所以元素成分是正确的

2.2.3煤种判别

(一)煤种判别

由燃料特性得知Vr= % 但是,ar net

Q = KJ/Kg 所以属于:

(二)折算成分的计算

=

zs Aar,

%

=zs Mar, %

=

zs Sar,

%

因此Aar,zs= % ，属于

2.3 燃烧产物和锅炉热平衡计算

2.3.1理论空气量及理论烟气容积

1) 理论空气量： V 0=

Nm 3/kg

2) 理论氮气量：o

N V 2

= Nm 3/kg 3) 三原子气体RO2的容积：2RO V = Nm 3/kg 4) 理论水蒸气容积：0

2O H V = Nm 3/kg 5) 理论烟气容积： 0

y V = Nm 3/kg

2.3.2空气平衡表及烟气特性表

根据该锅炉的燃料属劣质烟煤，可按表2-7选取炉膛7出口过量空气系数αl ’’= 1.2 又按 表2-9选取各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，如表3-1。

表3-1 空气平衡表

受热面名称

过量空气系数

炉膛、后屏过热

器

（hp l ,）

对流过热器

（r d lg ）

高温再热器

（gzr ）

低温再热器，旁路省煤器 （psm dzr ,

）

主省煤器

（sm ）

空气预热器

（ky ）

进口'a 漏风a Δal= Δahp=

出口''a

根据上述计算出的数据，又按表2-10选取份炉渣份额后计算得飞灰份额αfh = ，计算

表3-2列出的各项，此表为烟气特性表。

表3-2 烟气特性表

项目名称符号单位l,hp dlgr gzr dzr,psm sm ky 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（a-1）V0V Nm3/kg

水蒸气容积(理论水量0.5426+0.0161*V) Nm3/kg

烟气总容积

y

V

6.6693+V+0.0161V=6.6693+1.061V Nm

3/kg

RO2气体占烟气容积总份额1.1678/

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my=0.9777+1.306*6.27*a 78页kg/kg

飞灰无因次浓度Aar*0.9/100/my=0.2007/my kg/kg

2.3.3烟气焓温表

计算表3-3列出的各项，此表为烟气焓温表。

表3-3 烟气焓温度表

顺序烟气

(或

空

气)

温度

(o c)

理论烟气

的焓ο

y

H

(kJ/kg)

理论空气

的焓?

k

H

(kJ/kg)

飞灰的

焓

H fh(kJ/

kg)

烟气的焓H y(kJ/kg)

炉膛，后屏过热器

"

hp

l,

a=

对流过热器

"

lg

a

r

d=

高温再热器

"

a

gzr=

低温再热器，旁路

省煤器

"

,

a

psm

dzr=

主省煤器

"

a

sm=

空预器热段

"

)

(

a

r

ky=

空预器冷段

"

)

(

a

l

ky=

?H y ?H y?H y?H y?H y?H y?H y

1

100

2

200

3

300

4

400

5

500

6

600

7

700

8

800

9

900

10

1000

11

1100

12

1200

13 1300 14 1400 15 1500 16 1600 17 1700

18

1800

19

1900

20

2000

21

2100

22 2200

注：因为=

net

ar y

fh Q A ,4187

α < 6 ，所以计算烟气焓Hy 是不考虑飞灰的焓Hfh 。

2.4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算

锅炉热平衡及燃料消耗量计算，如表3-4所示。

表3-4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算

序号 名称 符号

单位 计算公式或数据来源 数值

1 燃料带入热量 r Q

kJ/kg ,ar net Q ≈

2 排烟温度 py ?

℃ 假定 3 排烟焓 py

H

kJ/kg 查焓温表：表3

4 冷空气温度 lk

t ℃ 给定 5 理论冷空气焓 o lk

H

kJ/kg 查焓温表：表3

6 机械不完全燃烧热损失 4q

％ 取用 7 化学不完全燃烧热损失

3q

％ 取用

8

排烟热损失

2q

％

42()1100/100o py py lk r r

q H a H Q Q Q ??-?- ?

??=

? 9 散热损失 5q

％ 查图2-15

10 灰渣物理热损失 6q

％ ∴<419

y dw

y

Q A 忽略

11 保热系数 ?

％ 1-q5

12 锅炉总热损失 ∑q

％ 65432q q q q q ++++

13 锅炉热效率 gl

η ％ ∑-q

100

14 过热蒸汽焓 ''gr

h kJ/kg 查蒸汽特性表，p= 13.7 MPa,

t= 540 ℃ 15 给水焓 gs

h

kJ/kg 查水特性表， p= 15.6 MPa,

t= 235 ℃

16 过热蒸汽流量 gr D

kg/h 已知

17 再热蒸汽出口焓 '

'zr h

kJ/kg 查蒸汽特性表，p= 2.3 MPa,

t= 540 ℃ 18 再热 蒸汽进口焓 'zr h

kJ/kg 查水特性表， p= 2.5 MPa, t=

330 ℃

19 再热蒸汽流量 zr D

kg/h 已知

20 再热蒸汽焓增量 zr h ? kJ/kg '''zr zr h h -

21 锅炉有效利用热 gl Q

kJ/h )()('

''''zr zr zr gs gr gr h h D h h D -+-

22 实际燃料消耗量 B kg/h )/(r gl gl Q Q η

23

计算燃料消耗量

B j

kg/h

???

? ??

-10014q B

2.5 炉膛热力计算（带前屏过热器）

炉膛热力计算（带前屏过热器） 结果列于表3-9中

表3-9 炉膛热力计算（带前屏过热器） 序号 名称 符号 单位 计算公式或数据来源

数值

1 热空气温度 t rk ℃ 给定

2 理论热空气焓 H rk 0 kJ/kg 查焓温表：表

3 3 炉膛漏风系数 Δαl 由空气平衡表知

4 制粉系统漏风系数 Δαzf 选用

5 冷空气温度 t lk ℃ 给定

6 理论冷空气焓 H lk 0 kJ/kg 查焓温表

7 空预器出口过量空气

系数 β

ky "

αl "-(Δαl +Δαzf )

8 空气带入炉内热量 Q k kJ/kg β

ky "H rk

o

+(Δαl +Δαzf )H lk 0

9 1kg 燃料带入炉内的

热 量 Q l kJ/kg Qr*(100-q 3-q 4-q 6)/(100-q 4)+Q k 10 理论燃烧温度 θa ℃ 根据Q l 查焓温表：表3

11 炉膛出口烟温 θl " ℃ 假定 12 炉膛出口烟焓 H l " kJ/kg 查焓温表：表3 13 烟气的平均热容量 V cpj kJ/(kg ℃)

(Q l -H l ")/(θa-θl ") 14

水蒸汽容积份额

r H2O 查烟气特性表 15 三原子气体容积份额 r n 查烟气特性表

16 三原子气体分压力 p n MPa pr n (p 为炉膛压力,等于 0.098 MPa)

17

p n 与S 的乘积

p n S m.MPa

p n S (s=6.646)

18

三原子气体辐射减弱

系数 Ky 1/(m.MPa) ???? ??-???

? ??-+100037.011.0106.178.0102pj n O H T s p r 19 灰粒子辐射减弱系数 K h 1/(m.MPa) 32

2''55900

h

l d T 13微米

20 焦碳粒子辐射减弱系

数

K j 1/(m.MPa)

取用

21 无因次量 x1②

按参考文献[1]选取 22 无因次量 x2② 按参考文献[1]选取

23 半发光火焰辐射减弱

系数

K 1/(m.MPa)

2

1x x K K r K j h h n y ++μ

24 乘积 K p S KpS

25 炉膛火焰有效黑度

a hy Kps e --1 26

乘积

p n S zy m.MPa pq n s p （Szy=6.47）

27

自由容积内三原子气

体辐射减弱系数 Ky 1/(m.MPa)

???? ?

?

-????? ??-+100037.011.0106.178.0102pj n O H T s p r （s 为szy ）

28

乘积

KpSzy

(K y r n +K h μh +K j x 1x 2).pS zy

29 自由容积的火焰有效

黑度

a zy 1-e -KpSzy 30

乘积

p n S pq m.MPa

p n S pq （spq=1.45）

31

屏间容积内三原子气体辐射减弱系数 Ky 1/(m.MPa)

???

? ?

?-???? ??-+100037.011.0106.178.0102pj n O H T spq p r 32 乘积

K p S pq (K y r n +K h μh +K j x 1x 2).pS pq

33

屏间容积的火焰有效

黑度

a pr 1-e -KpSpq

34 屏宽A 与Szy 比值 A/S zy A/Szy (A= 2.424 m,见图3-6)

35 屏宽A 与屏节距之比 ω A/s 1

36 屏的修正系数 c p 查附录三图V （b ） 37 屏区的修正系数

c pq 查附录三图V （b ） 38 系数 τa 查附录三图V （a ） 39 屏的辐射系数 φp

查附录三图V （c ） 40 屏区的辐射系数 pq ?

查附录三图V （d ）

41 屏的黑度 p a zy p p pr a c a ?+ 42

屏区的黑度

pq a zy pq pq pr a c a ?+ 43 屏的暴光不均匀系数 p

z

zy p a a / 44 屏区水冷壁的暴光不

均匀系数

pq z

zy

pq a a /

45

计及暴光不均匀的屏的面积

'qp

A ' m 2 x

z A p qp (290.9,0.997,)

46

计及暴光不均匀的屏区面积 'pq A

m 2 x z A pq pq (71.75)

47 炉墙总面积 lq

A

m 2 ''

pq qp zy A A A ++(1113)

48 前后侧墙水冷壁的沾

污系数 ζ 查附录二表Ⅳ 49

屏的沾污系数

ζp 查附录二表Ⅳ 50 炉顶包覆管沾污系数 ζ

ld

查附录二表Ⅳ

51 炉膛出品屏的沾污系

数

ch ζ ξβ (β查附录三图VI 得β= 0.98 )

52

前后侧墙水冷 壁的热有效系数 ψ ξχ

53

炉顶包覆管的热有效系数 ψld ld ld x ξ(0.97 54 屏的热有效系数 ψp qp p x ξ

55

炉膛出品处的屏的热

有效系数 ψch

ch ch x ξ

56 平均热有效系数

ψpj

}ld

pq

ld pq ld pq c pq qp p qp ld pq ld ld c pq r c h q A z A z A A A A A A A A A A /)(21212,,'',,ψψψψψψ++++-+??????????

?

???? ??--++