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1、130t/h煤粉炉设计说明书目录（1）理论烟气量和燃烧产物计算3（2）制粉系统和各受热面漏风系数以及各进出口过量空气系数3（3）烟气容积及有关特性计算3（4）烟气和空气温焓表3（5）锅炉整体热平衡计算3（6）炉膛计算3A 炉膛结构计算3B 炉膛热力计算3（7）凝渣管计算3A 凝渣管结构计算3B 凝渣管热力计算3（8）低温过热器计算3A 低温过热器结构计算3B 低温过热器热力计算3（9）高温过热器计算3A 高温过热器结构计算3B 高温过热器热力计算3（10）高温省煤器计算3A 高温省煤器结构计算3B 高温省煤器热力计算3（11）高温空气预热器计算3A 高温空气预热器结构计算3B 高温空气预热器热
2、力计算3（12）低温空气预热器计算3A低温空气预热器结构计算3B 低温空气预热器热力计算3（13）低温省煤器计算3A 低温省煤器结构计算3B 低温省煤器热力计算3（14）汽水边和烟气边热平衡计算3（15）热力计算汇总3参考资料46课程任务设计书目的与要求：课程设计的目的是为了使学生在学习了锅炉原理及相关专业课程以后，进行锅炉的热力计算、设计和布置锅炉受热面及工程制图的基本训练，通过一台煤粉炉的方案设计培养学生应用理论和专业知识设计锅炉等热力设备的能力。要求学生充分重视这一十分重要的教学环节，独立、认真、按时、质量地完成所指定的任务。题目： 130t/h煤粉锅炉设计任务：1、完成整台锅炉的热力计
3、算，编写所设计锅炉的热力计算说明书。2、完成锅炉设计总图（0号图纸，包括主、侧视图）绘制工作。锅炉参数：额定蒸发量（D）： 130t/h 额定蒸汽压力（P）： 3.82MPa 1） 额定蒸汽温度（tgr）： 450给水温度（tgs）： 150 排污率：P=5% 设计煤种：Car=54.35% Har=2.56% Oar=2.75% Nar=0.88% Sar=3.64% Aar=24.66% Mar=11.34% Vdaf=13.42%t1(DT) =1140 t2(ST) =1240 t3(FT) =1330Qar,net=23287kJ/kg时间：学生：指导教师：日期：本锅炉采用“”型布置
4、、自然循环。燃烧器采用四角布置直流燃烧器。过热器采用两级对流过热器，面式减温器置于两级之间。省煤器和空气预热器均采用钢管式双级布置。制粉系统：球磨机，中间煤仓，热空气作干燥剂。排渣方式：固态。各项计算以及说明：（1）理论烟气量和燃烧产物计算序号名称符号单位计算公式结果1理论空气量V0m3/kg0.0889（Car+0.375Sar）+0.265Har - 0.0333Oar5.5398892理论氮气容积V0N2m3/kg0.79 V0+0.8Nar/1004.3835523理论水蒸汽容积V0H2 Om3/kg0.111Har+0.0124Mar+0.0161 V00.51396824RO2容积
5、VRO2m3/kg1.866Car/100+0.7Sar/1001.039651漏风系数燃烧产物过量空气系数空气的过量空气系数入口出口进口出口制粉系统0.1炉膛0.071.131.20凝渣管01.21.2低温过热器0.031.21.23高温过热器0.031.231.26II级省煤器0.021.261.28II级空气预热器0.031.281.311.061.03I级省煤器0.021.311.33I级空气预热器0.031.331.361.091.06（2）制粉系统和各受热面漏风系数以及各进出口过量空气系数注：空气预热器区域的漏风只考虑由带正压的受热面空气侧漏入具体选取过程：根据2和3上相关内容，设
6、计所对应煤种Vdaf约为43.48%，再根据其发热量为23287kJ/kg，可以推断出煤种是劣质无烟煤。固态排渣室燃炉，燃料是无烟煤，炉膛出口过量空气系数范围是1.201.25，取1.20。根据2表5-4、5-5、5-6可以查出所有的值。然后可以依次计算出制粉系统和各受热面的、，以及两级空气预热器的、。（3）烟气容积及有关特性计算序号名称符号单位计算公式炉膛*和凝渣管低温过热器高温过热器级省煤器级空气预热器级省煤器级空气预热器1平均过量空气系数pj1/2(+”)1.201.2151.2451.271.2951.3201.3452实际水气容积VH2ONm3/kgV0H2O+0.0161(pj-1
7、) V00.374930.376480.379590.382180.384770.387350.389943烟气容积VyNm3/kgV0N2+ V0H2O+ VRO2+(pj-1) V07.99178.08828.28118.44198.60268.76348.92414RO2容积份额rRO2 VRO2/Vy0.158720.156820.153170.150250.147450.144740.142135H2O容积份额rH2OVH2O/Vy0.046910.046550.045840.045270.044730.044200.043706三原子气体容积份额rqrRO2+rH200.20563
8、0.203370.199010.195520.192170.188940.185837烟气质量Gykg/kg1-Aar/100+1.306pj V010.848410.974411.226311.436311.646211.856212.06618烟气灰粒浓度hkg/kg0.9Aar/100Gy0.019000.018780.018360.018020.017700.017380.01708注：炉膛的一些辐射特性，如辐射减弱系数的肯定是以炉膛出口状态（如”l）为准基，故采用出口过量空气系数，而对各对流受热面的传热计算，是以平均特性为基础的，故采用平均过量空气系数。烟气温度VRO2=1.2684
9、14V0N2=5.083064V0H2O=0.354226I0yV0=6.430208(CT)IRO2(CT)I0N2(CT)I0H2O(CT)I0k100170215.63130660.8015153.49929.92132848.79200358454.092601321.60305108.041883.732661710.44300559709.043921992.56463164.012865.614032591.37400772979.225272678.77626221.753879.745423485.175009941260.806643375.15795281.614917.
10、576844398.2660012251553.818044086.78969343.255983.848305337.0770014621854.429484818.741149407.017080.179786288.7480017052162.6510945560.871334472.548196.0611297259.7090019522475.9412426313.171526540.559329.6612828243.53100022042795.5813927075.621723610.3310481.5414379240.21110024583117.7615447848.25
11、1925681.8911647.90159510256.18120027173446.2816978625.962132755.2112827.45175311272.15190045745801.73280414252.9136901307.1021361.73289918641.17200048446144.20296515071.2839261390.6922606.17306619715.02210051156487.94312815899.8241631474.6423862.41323420795.29220053876832.95328916718.2044021559.3025
12、110.45340221875.57（4）烟气和空气温焓表续上表烟气温度l=nz=1.2grI=1.23grII=1.26smI=1.28smII=1.31kyI=1.33kyI=1.36IIIIIIIIIIIIII1001235.482002413.9632448.1712499.481264.003003591.203668.9371254.9743720.7651272.5934004855.581264.394960.1391291.205029.8431309.0785006061.1166149.081293.506281.0291320.896007371.4751310.367
13、478.221329.137008526.588715.2451343.778841.021362.808009865.791339.2010083.581368.3390010978.3611225.671359.8811472.981389.40100012329.581351.2212606.791381.12110013699.131369.55120015081.881382.75190025089.97200026549.181459.211210028021.461472.286220029485.561464.097注：由于1000afhAar/Qar,net=1000*0.9
14、*8.95/23287=0.3951.43，烟气焓值不考虑所含灰粒的焓值。（根据7表5-2，固态排渣煤粉炉的afh取0.900.95，在这里取0.90）所用到的计算公式：I0k=V0Cktk；Iy=(VRO2CTRO2+V0N2CTN2+V0H2OCTH2O)；I=I0y+(-1)I0k。（5）锅炉整体热平衡计算序号名称符号单位公式及数据来源计算结果1炉膛出口过量空气系数l选取，按照步骤（2）中所得数据1.22一公斤燃料输入锅炉热量QrkJ/kgQr=Qnet,ar+ir+Qwr+QzqMar=26.81（%）小于Qar,net/628=23287/628=33.61，不计燃料显热ir；不考虑
15、外来热源加热空气以及燃油雾化蒸汽带来热量，以Qwr、Qzq都记为0，所以Qr=Qnet,ar232873排烟温度py选取。见2表5-2折算硫分Sar,zs=Sar/ Qar,net4182=0.067%0.2%，硫分低，酸露点不会很高。再加上Mar=26.81%位于430之间，根据2表5-2，应该取120130，取1301304排烟热焓IpykJ/kg查步骤（4）中温焓表根据py=1.36，通过插值法计算而得1614.685冷空气温度t0lk选取再无特殊外来热源时，一般取定30 oC306冷空气焓IolkkJ/kg根据（4）中温焓表根据插值法计算得到：（848.79-0）/10030+0 25
16、4.647排烟热损失q2%（1614.68-1.36254.64）（100-4）/232876.0053s8机械不完全燃烧损失q4%选取，见4P103根据锅炉原理，进行锅炉设计时，对于固态排渣炉，燃用无烟煤时，选取 q4=4%49化学不完全燃烧损失q3%选取，见4P103根据4，进行锅炉设计时，煤粉炉q3=0 010灰渣热损失q6%Aar=8.95 %, Qar,net/418=23287/418=49.53%,不计灰渣热损失011散热损失q5%按4图4-2选取0.6412各项热损失之和qi%q2+q3+q4+q5+q65.29+0+4+0.64+09.93续上表序号名称符号单位公式及数据来源
17、计算结果13锅炉热效率%100-9.9390.0714保温系数90.07/（90.07+0.64）0.99315锅炉额定蒸发量Dkg/s给定130*103/360036.1116额定气温过热蒸汽焓igrkJ/kg查水蒸气性质表按P=3.82+0.1=3.92Mpa，tgs=4503331.817给水焓igskJ/kg查水蒸气性质表按P=3.821.11.08+0.1=4.64Mpa634.918排污水量Dpykg/s0.05*36.111.80619排污水焓ipykJ/kg查水蒸气性质表按P=3.821.1+0.1=4.3Mpa的饱和水焓1107.620锅炉有效利用热QyxkJ/kg36.11
18、（3331.8-634.9）+1.086（1107.6-634.9）97898.421燃料消耗量Bkg/s97898.4100/（90.0723287）5.47822计算燃料消耗量Bjkg/s5.478*（100-4）/1005.259注：若排污率2%，排污水热量可不计入有效利用热，然而这里取得=5%，所以需要考虑排污水带走热量。（6）炉膛计算A炉膛结构计算序号名称符号单位公式及数据来源计算结果1侧墙面积Fcqm20.5(4.6972.676)+0.5(4.697+5.121)2.404+0.5(5.121+6.225)1.104+6.22510.75+0.5(6.225+3.564) 1.9
19、100.5672前墙面积Fqqm2(2.6762+2.404+1.104+10.750+2.319+0.53.564) 6.99165.7403后墙面积Fhqm2(10.750+2.319+0.53.564) 6.99103.8084烟窗面积Fycm2(1.561+4.395+0.8) 6.9947.2245炉膛包复面积F1m22Fcq+ Fqq + Fhq+ Fyc2111.46+177.97+116.04+47.22517.916炉膛容积V1m3Fcqa111.46096.99702.9647水冷壁管尺寸选用6038水冷壁节距Smm选取759水冷壁管中心到炉膛距离emm选取6010水冷壁角
20、系数x1据s/d=75/60=1.25；e/d=60/60=1.00.9611烟窗角系数xyc透过烟窗热量全部被下游受热面吸收1.012燃烧器面积Frm2每个燃烧器占炉墙面积不超1m2，不计013水冷壁有效辐射受热面积H1m2x1(F1-Fyc-Fr)0.96(517.91-47.224-0)451.85514烟窗有效辐射受热面积H2m2xycFyc1.047.22447.22415炉膛总有效辐射受热面积Hlm2H1+H2451.855+47.224499.08016炉膛有效辐射层厚度sm3.6*V1/V23.6702.96/517.974.88617炉膛高度h1m自冷炉斗中心到出口烟窗中心1
21、.9+10.750+0.5(1.104+2.404+2.676)15.74218燃烧器中心到冷炉斗中心高度hrm3.60续上表注：对于容量不大的锅炉，炉膛尺寸主要是根据qv（本设计qv150kW/m3）、灰熔融特性和燃烧器布置而确定。B炉膛热力计算序号名称符号单位公式及数据来源计算结果1炉膛出口过量空气系数1选取，根据（2）中的表1.202炉膛漏风系数1选取，根据（2）中的表0.073制粉系统漏风系数zf选取，根据（2）中的表0.104热空气温度trk选取，见4表8-2根据4表8-2，无烟煤固态排渣炉推荐热风温度为360400，选取360。3605热空气焓IorkKJ/Kg查(4)中-I表31
22、27.656冷空气温度tlk选取30.07冷空气焓IolkKJ/Kg查(4)中-I表254.6368每公斤燃料送入炉内空气热量Q kKJ/Kg（1-1-zf）Iork+（1+zf）Iolk(1.20-0.07-0.10)3127.65+(0.07+0.10)254.6363264.7719每公斤燃料送入炉内热量Q l23000 1-0/(100-4)+ 3264.77126264.77110理论燃烧温度ll查(4)中-I表通过在1900和2000之间差值得到结果1980.5111火焰最高温度处相对高度xmaxhr/hl+x(3.6/15.742)+00.228712系数M0.56-0.5xma
23、x0.56-0.50.22870.445713假定炉膛出口烟温loC先假定，后复核需要迭代1062.014炉膛出口烟焓IlKJ/Kg查(4)中-I表13178.70515烟气平均热容量(VC)pjKJ/(KgoC)(Q1-I”1)/( 11-”1)(26264.771-13178.705)/( 1980.51-1062)14.24716三原子气分压力PqMpaPrq0.10. 20560.02056续上表序号名称符号单位公式及数据来源计算结果17三原子气体辐射减弱系数kq1/(mMpa)103.81018灰粒辐射减弱系数kh1/(mMpa)83.3919煤种对焦粒浓度影响系数X1劣质无烟煤，见
24、4P319根据4P319，低反应能力的无烟煤和贫煤燃烧主要在过渡区进行，火焰中焦炭粒子相对平均浓度水平较高，X1=1.01.020燃烧方式对焦粒浓度系数影响X2室燃煤粉炉，见4P3200.121焦炭粒辐射减弱系数kj1/(mMpa)根据5P2331022辐射减弱系数k1/(mMpa)kqrq+khh+kjX1X23.8100.20563+83.390.01900+1010.13.36823火焰黑度hy1-e-(kps)1-exp(-3.3680.14.886)0.80724水冷壁污染系数由4表9-1，按无烟煤，室燃煤粉炉0.45025水冷壁热有效系数1x10.960.450.43226烟窗热有
25、效系数2xyc1.00.450.45027炉膛热有效系数(iF1i)/F10.432(517.91-47.224)+0.4547.224/517.910.43428炉膛黑度ihy/hy+(1-hy)0.807/0.807+(1-0.807) 0.4340.90629炉膛出口温度loC根据左式，进行迭代计算，一开始选择的炉膛出口烟气温度为1030，经过两次迭代计算之后，最后选值为1062。可使得很小。1062.81续上表序号名称符号单位公式及数据来源计算结果30炉膛出口温度计算值和假定值差oC”1-”l1062.0-1062.83，由于100 oC，所以炉膛传热计算认可，1062.83就是真值-
26、0.8131炉膛出口烟气焓IlkJ/Kg查（4）中-I表13190.06532炉膛有效辐射吸热量QfkJ/Kg(Q1-I”l)0.993（26264.771-13190.065）12982.45333炉膛辐射受热面平均热流密度qlkW/m2Bj Qf/Hl4.53712982.453/499.080118.02834炉膛容积热负荷qvkW/m3BQrdw/Vl（4.72623287）/702.964135.43235炉膛断面热负荷qpMW/m2BQydw/(1000ab)（4.72623287）/（10006.996.225）2.532注：第29行中炉膛出口温度的计算具体过程为：（7）凝渣管计
27、算A 凝渣管结构计算序号名称符号单位公式及数据来源计算结果1管子规格同水冷壁6032横向节距S1mm4S4753003横向相对节距1S1/d300/6054纵向节距S2mm选取2465纵向相对节距2S2/d246/604.16第一二三四排管子数n根后墙92根管子拉稀成四排237第一排管子长度l1m6.7568第二排管子长度l2m6.3529第三排管子长度l3m6.13510第四排管子长度l4m5.77711主受热面积Hnzm2Nd(l1+l2+l3+l4)233.140.060(6.756+6.352+6.135+5.777)108.4712凝渣管区域侧水冷壁面积Ffjm22(0.51.104
28、2+0.5(1.104+1.59+0.8SIN(20PI/180)(6.116+0.75-1.104-0.682-0.8COS(20PI/180)+0.5(21.59+0.8SIN(20PI/180)0.8COS(20PI/180)+1.590.682)18.83续上表13附加受热面积Hfjm22x1Ffj20.9618.8336.1514凝渣管总受热面积Hm2Hnz+Hfj108+36.15144.6215有效辐射层厚度Sm0.90.06(4/3.14300246/602-1)1.3616烟气流通断面长度lm(1.592+(1.104+2.4094+2.676-0.75)2)0.55.661
29、7烟气流通面积Fym2l (a+2e)-nd5.66(6.99+20.06)-230.0632.44注：附加受热面虽然大于主受热面5%,但由于它们是并联布置，且工质状态相同，所以两者可以合并计算。B 凝渣管热力计算序号名称符号单位公式及数据来源计算结果1进口烟气温度nzoC11062.812进口烟气焓IkJ/kg查(4)中-I表13189.743出口烟气温度nzoC先假定，后复核需要迭代9454出口烟气焓InzkJ/kg查(4)中-I表11586.415烟气热平衡放热量QrpkJ/kg（I- I）0.9930(7478.4-6732.8)1592.016烟气平均温度pjoC0.5（+）0.5(
30、1022.2+930)1003.90续上表序号名称符号单位公式及数据来源计算结果7烟气流速Wym/s8.93044.6727(1+976.11/273)/ 32.435.238烟气对流放热系数dkW/(m2oC)根据6线图13，1.16310-30CzCsCw1.16310-3430.929550.900.039549三原子气体分压力PqMpaPrq0.10.30150.0205610三原子气体辐射减弱系数kq1/(mMPa)8.01711灰粒辐射减弱系数kh1/(mMPa)85.90412辐射减弱系数k1/(mMPa)kqrq+khh8.0170.20563+0.01985.9043.280
31、513烟气黑度y1-e-(kps)1-exp(-3.28050.11.36)0.359014工质温度toCtbh，按水蒸汽性质表据P=3.821.1+0.1=4.3MPa254.7015灰壁温度thboCt+t254.7+80334.7016烟气辐射放热系数fkW/(m2oC)根据6附录线图19，1.16310-30y1.16310-31700.35680.0709717利用系数根据7P40，按照横向冲刷取=1.01.018烟气侧放热系数1kW/(m2oC)(f+dI)1.0(0.03954+0.07054)0.1105119热有效系数根据7表4-4，凝渣管，无烟煤0.620传热系数KkW/(
32、m2oC)10.60.110510.0663续上表序号名称符号单位公式及数据来源计算结果21较大温压tdoC-t1062.81-254.7808.222较小温压txoC-t9450-254.7690.423平均温压toCtd /tx1.7按pg-t1003.90-254.7749.324传热量QcrkW/(m2oC)KHt/Bj0.0663144.62749.3/4.5371583.5525相对误差Q%100（Qrp-Qcr）/Qrp100（1592.01-1583.55）/1592.010.531426允许误差Q%5（8）低温过热器计算A 低温过热器结构计算序号名称符号单位公式及数据来源计算
33、结果1布置方式双管圈，串联混流，顺列,前两排拉稀成四排错列2管子规格选用383.53顺列部分横向节距S1mm78.54顺列部分横向管排数n1905错列部分横向节距S1mm2S1278.51576错列部分第一排管子长度l1m7.067错列部分第二排管子长度l2m6.4268错列部分第三排管子长度l3m5.9019错列部分第四排管子长度l4m5.29710顺列部分管子长lm28.20311错列部分受热面积H1m20.5n1d(l1+l2+l3+l4)0.5903.140.038(7.06+6.425+5.901+5.297)132.512顺列部分受热面积H2m2n1dl900.03828.2033
34、03.013顶棚管受热面积Hdbm2xFab=x(alab)0.98(7.111.0)6.9714顶棚管受热面和主受热面之比r%100Hd /(H1+H2)1006.97/(132.5+303.0)1.615总受热面积Hm2H1+H2+Hdb132.6+303+6.97442.516错列部分横向相对节距1S1 /d157/384.13续上表序号名称符号单位公式及数据来源计算结果17错列部分纵向节距S2mm选取20018错列部分纵向相对节距2S2/d200/385.2619顺列部分横向相对节距1S1 /d78.5/382.0720顺列部分纵向节距S2mm(450+160)/57221顺列部分纵向相对节距2S2 /d72/381.8922错列部分纵向排数Z1423顺列部分纵向排数Z2624横向平均节距S1pjmm(S1H1+ S1H2) /(H1+H2)(157132.5+78.5303)/(132.5+303)102.425纵向平均节距S2pjmm(S2H1+ S2H2) /(H1+H2)(200132.5+72303)/(132.5+303)110.926烟气有效辐射层厚度Sm0.90.038(4/102.4110.9/382-1)0.30827烟气流通面积1
