[工学]guliping课程设计.doc

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1、目 录前言2第一章 锅炉课程设计任务书3 1.1、设计任务3 1.2、设计内容31.3、设计要求3 1.4、原始材料3第二章 煤的元素分析数据校核和煤种判别.4 2.1、煤的各元素成分之和为1的校核4 2.2、煤种的判别及煤的成分4第三章 锅炉整体布置的确定4 3.1、炉整体的外型型布置4 3.2、受热面的布置4 3.3、汽水系统5 3.4、锅炉设计总图5第四章 锅炉热力计算5 4.1、燃烧计算表附表27 4.2、烟气特征表附表374.3、锅炉热平衡计算附表48 4.4、炉膛的结构数据及热力计算附表5、附表6、附表7 9 4.5、屛的结构数据及热力计算附表8、附表913 4.6、凝渣管结构及数

2、据附表10 184.7、高温过热器结构数据及热力计算附表11、附表1219 4.8、低温过热器结构数据及热力计算附表13、附表1424 4.9、高温过热器结构数据及热力计算附表15 26 4.10、高温省煤器的热力计算附表1627 4.11、高温空气预热器的结构数据及热力计算附表17、附表1830 4.12、低温省煤器的结构数据及热力计算附表19、附表2033 4.13、低温空气预热器的结构数据及热力计算附表21、附表2235第五章 锅炉热力计算误差检查5 5.1、尾部受热面热力计算误差检查附表2338 5.2、锅炉整体热力计算误差检查附表2438锅炉课程设计的总结5附录： 烟气焓温表 锅炉示

3、意图前 言 锅炉原理是一门涉及基础理论面较广，而专业实践性较强的课程。该课程的教学必须有相应的实践教学环节相配合，而课程设计就是让学生全面运用所学的锅炉原理知识设计一台锅炉，因此，它是锅炉原理课程理论联系实际的重要教学环节。它对加强学生的能力培养起着重要的作用。 本设计说明书以国产220t/h高压锅炉为对象，记录了锅炉本体各受热面的结构特征和工作过程，包括对锅炉受热面，锅炉炉膛的辐射传热及计算。对流受热面的传热及计算，锅炉受热面的布置原理和热力计算，受热面外部工作过程，锅炉蒸汽参数的变化特性与调节空气动力计算等。 由于知识掌握程度以及设计时间有限对于我们在设计时难免有些仓促，此次设计一定存在一

4、些错误和遗漏，希望指导老师给予指正。 编者：颜亨福 2010年4月 第一章 锅炉课程设计概论1.1 锅炉课程设计的目的 锅炉课程设计是“锅炉原理”课程的重要实践性环节。通过课程设计以达到巩固、充实和提高锅炉课程知识；掌握锅炉机组的热力计算方法，并学会使用热力计算标准；具备综合考虑机组设计与布置的初步能力；培养我们查阅、合理选择和分析数据的能力；培养我们对工程技术问题的严肃和负责的态度。1.2 设计任务 在给定的给水温度和燃料特性的前提下，确定保证达到额定蒸发量。选定的经济指标及给定的蒸汽参数所必须的各个受热面的结构尺寸，并为选择辅助设备和进行空气动力计算，水动力计算，管壁温度计算，强度计算，

5、设计内容： 1 确定锅炉的整体布置，并绘制锅炉结构图。 2 锅炉炉膛及主要受热面的热力计算。 3 额定负荷下锅炉的热力计算。 4 编写课程设计书。 根据计算任务的不同，可分为设计（结构）热力计算和校核热力计算两种。我是进行校核热力计算。 设计热力计算：设计热力计算的任务是，在锅炉容量和参数，燃料性质及某些受热面边界处的水，汽，风，烟温度给定的情况下，选定合理的炉子结构和尺寸，并计算出各个受热面的数值，同时也为锅炉其他一些计算提供必要的原始数据。1.3设计要求： 1、完成设计说明书一份。 2、在每个受热面的结构设计中，应该附受热面结构简图. 3、计算一般都采用表格的方式进行。 4、绘制锅炉总图

6、1.4原始材料： 1、锅炉额定蒸发量：De=220t/h 2、 过热蒸汽压力(表压)：Pgr=9.8MP 3、过热蒸汽温度：t1=540 4、给水温度：tgs=215 5、制粉系统：中间仓储式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机，热风送粉） 6、燃烧方式：四角切圆燃烧 7、排渣方式：固态 一次喷水减温 次喷水减温 8、环境温度：20 9、蒸汽流程：汽包顶棚管低温对流过热器-屏式过器高温对流过热器冷段- 高温对流过热器热段汽轮机 10、烟气流程：炉膛屏式过热器高温对流过热器低温对流过热器高温省煤器高温空预器低温省煤器低温空预器 11、燃料特性： 名称：京西无烟煤 煤的收到基成分Car=67.9、Ma

7、r=5、Aar=22.8、Har=1.7、Oar=2、Nar=0.4、Sar=0.2。 收到基低位发热量23040KJ/Kg 干燥无灰基挥发分Vdaf=6 空气干燥基水分Mdaf=0.8 BTH法可磨性特系数Kkm=1.1 灰熔点：变形温度DT=1260、软化温度ST=1370、熔化温度=1480 第二章 煤的元素校核和煤种判别1、煤的各元素成分的校核 成分之和的校核：Car+Mar+Aar+Har+Oar+Nar+Sar=67.9+5+22.8+1.7+2+0.4+0.2=12.煤种的判别 （1）、由第一章燃料特性得知：Vdaf=610，且收到基低位发热量为23040KJ/Kg18000KJ

8、/Kg。故该煤种属于优质无烟煤。 （2）、煤的成分（见附表1）第三章 锅炉整体布置3.1 炉整体的外型选型布置 选择形布置的理由如下： (1)、锅炉排烟口在下方送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面； (2)、对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力； (3)、各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热； (4)、机炉之间的连接不长。3.2受热面的布置 在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要受蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。 本锅炉为超高压参数，汽化吸热较少，加热吸热和过热吸热较多。为使炉膛出口烟温降到要求的值，保护水平烟道的对流受热面，除在水平烟道内布置高

9、、低温对流过热器外，炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。前后隔墙省煤器采用膜式水冷壁结构。设置省煤器时，根据锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式的，采用单级空气预热器。 在省煤器的烟道转弯处，设置落灰斗，由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺落灰斗下降，有利于防止回转式空气预热器堵灰，减轻除尘设备的负担。3.3汽水系统 按高压大容量锅炉热力系统的设计要求，该锅炉的汽水系统的流程设计如下： （1）、过热蒸汽系统的流程： 汽包顶棚过热器进口联箱炉顶及尾部包覆过热器管束尾部包覆过热器后集箱尾部左右侧包覆过热器上集箱尾部左右侧包覆过热器管束（下降）尾部左右侧包覆过热器下前集箱水平烟道左右侧包覆过

10、热器管束（上升）水平烟道左右侧包覆过热器上集箱低温过热器级减温屛式过热器二级减温高温对流过热器对流过热器管束对流过热器出口集箱集汽集箱汽轮机。（2）、水系统的流程：给水省煤器进口联箱省煤器管束省煤器出口集箱前、后隔墙省煤器进口集箱及管束后墙引出管汽包下降管水冷壁下联箱水冷壁上联箱汽包 。3.4锅炉总图见附图. 第四章 锅炉热力计算锅炉各个部分的计算见附表2到附表22第五章 锅炉热力计算误差检查锅炉尾部受热面热力计算误差检查及锅炉整体热力计算误差检查见附表23、附表24。锅炉设计总图见附图1 锅炉课程设计的总结 锅炉课程设计是锅炉原理教学过程中重要的实践环节，也是我们热动专业必不可少的一次实践，

11、通过此次220t煤粉锅炉的课程设计，我们巩固，充实和提高了锅炉原理课程知识，初步掌握了锅炉机组热力计算的方法和一些技巧，同时还学会了使用热力计算标准。在锅炉设计过程中，我们加深了对锅炉内部各个受热面位置及其功能的理解，如屏式过热器，高低温过热器，空预器等。在各个受热面的热力计算过程中，积累了很多经验，如烟气，工质的温度预估和对流换热量的计算等等，这些宝贵的经验将对我们今后的专业知识学习和工作中有着极其重要的借鉴作用。 虽然在锅炉的设计过程中有着大量的热力计算，在分析和借鉴成功的设计的基础上，参考了一些经验值，使得计算量大大的减少，不仅如此，在计算过程中，我们还需要多次查表，查阅相关资料，虽然很

12、麻烦，但是这也让我们在不知不觉中培养了查阅文献的能力。针对某些特别复杂的计算，在多次迭代后依旧无法满足设计要求的情况下，又在没有计算软件时，既要保证进度，又要尽量保证精度的情况下，我们只能采取取误差最小的一次作为结果。锅炉课程设计中涉及的计算复杂繁多，技巧性极强，而且还需要一定的经验，对初次设计者来说是一次耐心和专业知识的极大考验，从这一方面讲，锅炉课程设计对培养热动专业人才有着不可忽视的作用。 附表1 煤的应用成分（徐州烟煤） 元素成分（%）收到基低位量（kJ/kg）干燥无灰基挥发分Vdaf (%)空气干燥基水Mad（%）BT法可磨性系数Kkm灰熔点水分灰分碳氢氧氮硫变形温度DT()软化温度

13、ST()熔化温度FT()MarAarCarHarOarNarSar522.867.91.740.40.22304060.81.1126013701480附表2 燃烧计算表序号项目名称符号单位计算公式及数据结果1理论空气量V0立方米/kg0.0899（Car+0.375Sar）+0.265Har-0.0333Oar6.42687752理论氮容积V(N2)0立方米/kg0.8Nar/100+0.79SarV05.0804332253RO2容积V(RO2)立方米/kg1.866Car/100+0.7Sar/10012684144理论干烟气容积V(gy)0立方米/kgV(N2)0+V(RO2)6.34

14、88472255理论水蒸汽容积V(H2O)0立方米/kg11.1Har/100+1.24Mar/100+1.61DkV0 (Dk=0.01kg/kg)0.3541727276飞灰份额A(fh)立方米/kg 查指导书表2-40.90附表3 烟气特征表序号项目名称符号单位 炉膛，屏凝渣管高过低过高温省煤器高温空预器低温省煤器低温空预器1受热面出口过量空气系数_1.251.2751.301.321.371.391.442烟道平均过量空气系数_1.251.26251.28751.311.3451.381.4653干烟气容积 m3/kg7.95568.03598.19668.34128.56618.79

15、119.01604水蒸气容积m3/kg0.38000.38130.38390.38620.38990.39410.39715烟气总容积 m3/kg8.33568.41728.58058.72748.95609.18469.41316RO2容积份额 _0.15220.15070.14780.14530.14160.13810.13477水蒸气容积份额 _0.04460.04530.04470.04430.04350.04280.04228三原子气体和水蒸汽溶剂总份额 r_0.19780.19600.19260.18960.18520.18090.17699容积飞灰浓度 g/m324.617324

16、.378523.914723.512022.912022.341921.799410烟气质量 mykg/kg11.26911.368811.578611.767512.061312.355012.648811质量飞灰浓度 ykg/kg0.01820.01800.01770.01740.01700.01660.0162附表4 锅炉热平衡及燃烧消耗量计算序号名称符号单位公式结果1锅炉输入热量QrkJ/kg式（2-8）QrQ230402排烟温度py先估后算1203排烟焓hpykJ/kg查焓温表用插值法求1118.189784冷空气温度tlk取用205理论冷空气焓h0lkkJ/kgh0lk=(ct)k

17、V0170.226化学未完全燃烧损失q3%取用0.57机械未完全燃烧损失q4%取用1.58排烟处过量空气系数py查表2-9即低温空预器出口过量空气过量系数1.449排烟损失q2%（100-q4)(hpy-pyh0lk)/Qr5.69374467710散热损失q5%取用0.511灰渣损失q6%式（2-13）0.05539687512锅炉总损失q%q2+q3+q4+q5+q68.24914155213锅炉热效率%100-q91.750854514保热系数1-q5/(+q5)0.9945999615过热蒸汽焓hggkJ/kg查附录B-6、B-7,高温过热器出口参数 p=9.9Mpa(查表1-6），t

18、=5403476.4516给水温度tgs给定21517给水焓hgskJ/kg查附录B-6、B-7，低温省煤器入口参数 p=11.57Mpa(查表1-6），t=215924.0018锅炉实际负荷Dkg/h22000019锅炉有效利用热QkJ/hDgr(hgg-hgs)56159840020实际燃料消耗量Bkg/h100*Q/(Qr)26566.4332421计算燃料消耗量Bjkg/hB(1-q4/100)26167.93674附表5 炉膛的结构数据序号名称符号单位公式结果1前墙总面积q768（1.395+0.905）+3.995/2+22.176(5.888+21.276)219.622侧墙总面

19、积 2AcAc1=(6.912+3.995)1.762Ac2=5.126Ac3=5.126+(6.912-0.896-1.76)Ac4=(6.912-0.896-1.76)0.334Ac5=(6.912-0.896-1.76)+3.39 Ac6=6.974Ac=Ac1+Ac2+Ac3+Ac4+Ac5+Ac6 218.483后墙总面积Ah768（1.395+0.905）+3.995/2+12.976(5.888+21.276)+7.68157.744喷燃器及门孔面积Ayc65炉顶面积Ald7.68(3.39+0.869)-232.116炉膛与屏的交界面积A2(6.974+0.225+0.334)

20、65.617炉墙总面积AlAh +2Ac + Ah + Ald + A2693.568炉膛截面面积AA6.91251.4799水冷壁管外径6010水冷壁管节距6411管子至墙中心距012水冷壁角系数0.9813炉顶角系数0.9814出口烟窗角系数115炉膛容积Ac1052.616冷灰斗二等分平面到出口烟窗中心距离m19.84617冷灰斗二等分平面到炉顶的距离m23.93818冷灰斗二等分平面到燃烧器中心距离m4.96219炉膛总有效辐射受热面积Alz0.98( Al - A2- Ayc)+ A2675.1220炉膛水冷程度X/ Al0.9721炉膛有效辐射层厚度Sm3.6/ Al5.466附表

21、6 炉膛校核热力计算序号名称符号单位公式结果1炉膛出口过量空气系数查指导书15漏风系数和过量空气系数1.22炉膛漏风系数查指导书15漏风系数和过量空气系数0.053制粉系统漏风系数查指导书15漏风系数和过量空气系数0.14热风温度trk先估后校2705理论热风焓hrk0查焓温表2353.088666理论冷风焓hlk0查指导书23锅炉热平衡及燃料消耗量计算194.201227空气带入炉膛热量（-）hrk0+（+）hlk02499.87338对应每公斤燃料送入炉膛的热量（1-）+27090.04949理论燃烧温度 查焓温表2034.1992310燃烧绝对温度K+2732307.1992311火焰中

22、心相对高度系数X0.259312系数MMA-BX 注：A，B查取指导书表35，360.4603513炉膛出口烟气温度先估后校105014炉膛出口烟气焓hgl查焓温表12999.197215烟气平均热容量）（- hgl）/（-）14.317073016水冷壁污染系数查指导书35水冷壁污染系数0.4517水冷壁角系数xsl查指导书31炉膛结构数据0.9818水冷壁热有效系数xsl0.44119屏、炉交界面的污染系数0.44120屏、炉交界面的角系数取用121屏、炉交界面的热有效系数0.44122燃烧孔及门孔的热有效系数未敷设水冷壁023平均热有效系数（A+A2+Ayc）/ Al0.4375824炉

23、膛有效辐射层厚度S查指导书31炉膛结构数据625炉膛内压力P0.126水蒸汽容积份额查指导书29烟气特性表0.0841372827三原子气体容积份额查指导书29烟气特性表0.2262580528三原子气体辐射减弱系数1023.5264586629烟气质量飞灰浓度查指导书29烟气特性表0.011353730灰粒平均直径查指导书附录表一B-21331灰粒辐射减弱系数83.896339132燃料种类修正系数取=0.50.533燃烧方法修正系数取=0.10.134煤粉火焰辐射减弱系数+102.2504235535火焰黑度1-0.7407893336炉膛黑度0.8663176937炉膛出口烟气温度106

24、5.5332938计算误差收-(估)15.533292539炉膛出口烟气焓hyl查焓温表13212.248340炉膛有效热辐射热量(- hyl)13802.568341辐射受热面平均热负荷123573.88642炉膛截面热强度/()2638304.2543炉膛容积热强度/()129323.730附表7 炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增计算序号名称符号单位公式结果1顶棚管径mm382节距smm47.53排数n1584顶棚管角系数x指导书附录图一0.985顶棚面积Ald32.116蒸汽流通面积Alt1580.1127炉膛顶棚热负荷分配不均系数指导书附录图七0.578炉膛顶棚总辐射吸热量Kj/h3

25、6 Ald 8142248.7739减温水总量Kg/h先估后校400010炉膛顶棚蒸汽流量Kg/h21600011炉膛顶棚蒸汽焓增hldKj/kg/37.6955961712炉膛顶棚进口蒸汽焓hldKj/kg指导书查附录二中水和水蒸汽性质表2706.7913炉膛顶棚出口蒸汽焓hldKj/kghld+hld2744.48559614炉膛顶棚出口蒸汽温度指导书查附录二中水和水蒸汽性质表323.9附表8 屏的结构数据计算表序号名称符号单位公式结果1管子外径dmm4252屏的片数Z123每片屏的管子排数n410404屏的深度Lm2.0765屏的平均高度hm7.46一片屏的平面面积Ap13.57屏的横向

26、节距mm屏的节距5918比值14.19屏的纵向节距mm4610比值1.0911屏的角系数指导书附录图1，曲线50.9812屏的计算受热面积Apj2 Ap Z31713屏区顶棚面积Adp宽深角系数15.614屏区两侧水冷壁面积Asl高深角系数30.115屏区附加受热面面积ApfjAdp + Asl45.716烟气进屏流通面积Ap（6.424+1.76）-120.042(6.424+1.76)58.817烟气出屏流通面积p(6.424+0.55)- 120.042(6.424+0.55)5018烟气平均流通面积y2 App /(p + Ap)5419蒸汽流通面积Alt12103.140.09720

27、烟气有效辐射层厚度Sm0.77921屏区进口烟窗面积Ach见指导书表31 A265.6122屏区出口烟窗面积ch7.686.42449.34附表9 屏的热力计算序号名称符号单位公式结果1烟气进屏温度指导书表39炉膛热力计算炉膛出口烟气温度1065.5332922烟气进屏焓hyp指导书表39炉膛热力计算炉膛出口烟气焓13212.248293烟气出屏温度先估后校9324烟气出屏焓hyp查焓温表11394.78885烟气平均温度（+）/2998.76664626屏区附加受热面对流吸热量先估后校2337屏的对流吸热量 hyp- hyp+hlk0）-1574.6068848炉膛与屏相互换热系数查指导书附

28、录图160.989炉膛出口烟窗的沿高度热负荷分配系数查指导书附录图70.710炉膛出口烟窗射入屏区的炉膛辐射热量820.325292911 屏间烟气压力p0.77912屏间烟气有效辐射层厚度sm查表4-5屏的结构数据表0.113水蒸气的容积份额rH2o查表2-9烟气特性表0.08413728114三原子气体的辐射减弱系数1011.109049815三原子气体容积份额查指导书29烟气特性表0.22625804916灰粒的辐射减弱系数86.1346617217烟气质量飞灰浓度查指导书29烟气特性表0.011353718烟气辐射减弱系数+3.49145907319屏区烟气黑度0.2381125682

29、0屏进口对出口的角系数1.139621燃料种类修正系数取用0.522屏出口烟窗面积Ap查指导书表45，屏的结构数据表5023炉膛及屏间烟气向屏后受热面的辐射热量217.537777224屏区吸收的炉膛辐射热-602.787515725屏区附加受热面吸收的辐射热75.9508945926屏区水冷壁吸收的辐射热50.0245498327屏区顶棚吸收的辐射热25.9263447628屏吸收的辐射热-526.836621129屏吸收的总热量+2101.44350530第一级减温水喷水量取用300031第二级减温水喷水量取用100032屏中蒸汽流量D-21900033蒸汽进屏温度先估后校38634蒸汽进

30、屏焓查指导书附录二水和水蒸汽性质表3040.8735蒸汽出屏焓+/3275.08292736蒸汽出屏温度查指导书附录二水和水蒸汽性质表463.9137屏内蒸汽平均温度(+)/2424.95538平均传热温差-573.811646239屏内蒸汽平均比容查指导书附录二水和水蒸汽性质表0.026106240屏内蒸汽流速16.3724450241管壁对蒸汽的放热系数查指导书附录11273042烟气流速4.87281515743烟气侧对流放热系数查指导书附录828.0844灰污系数查指导书附录15曲线20.00745管壁灰污曾温度+()756.042387546辐射放热系数查指导书附录1986.4348

31、62247利用系数查指导书附录120.8548烟气侧放热系数111.485476349对流传热系数52.2028850750屏的对流传热量1400.51695151计算误差 %0.12430405352屏区水冷壁的水温查计算负荷下汽包饱和水温度317.953平均传热温差-680.866646254屏区水冷壁对流吸热量157.793207555屏区顶棚进口蒸汽温度查指导书表310323.956屏区顶棚进口蒸汽焓查指导书表3102744.48559657屏区顶棚蒸汽焓增先估后校13.258屏区顶棚出口蒸汽焓+2757.68559659屏区顶棚出口蒸汽温度查指导书附录二水和水蒸汽性质表321.546

32、0屏区顶棚平均汽温（+）/2322.7261平均传热温差-676.046646262屏区顶棚对流吸热量81.2009612563屏区顶棚总吸热量+107.12727664屏区顶棚蒸汽流量等于表310中21600065屏区顶棚焓增/12.1055233166计算误差检查%（估）-/0.09041134967屏区附加受热面对流吸热量+238.994138868计算误差%（估）-/-0.025080669469屏区受热面总对流吸热量+1639.51109附表10 凝渣管结构及计算序号名称符号单位公式结果1管子尺寸d133102管子排列方式及根数n根横列一排103管子节距7004受热面积26.85烟道流通截面积Ay48.46烟道容积V27.27烟道表面积A114.18烟道辐射层厚度s0.8659烟气进凝渣管温度等于屏出口烟气温度93210烟气进凝渣管焓等于屏出口烟气焓11394.78911烟气出凝渣管温度-592712烟气出凝渣管焓查焓温表11327.24313凝渣管对流吸热量-）67.17941214凝渣管角系数查指导书附录图1曲线50.2815来自炉膛及屏的辐射热 屏的热力计算第20项217.5377816凝渣管吸收的辐射热60.9105817凝渣管总吸收热+128.0899918通