下载文档原格式
第1章热力计算SHL20-2.5/400燃用生物草锅炉设计1.1设计任务1)锅炉额定蒸发量：5.556kg/s(20t/h)。
2)蒸汽参数：锅筒内蒸汽压力：2.7MPa。
过热器出口蒸汽压力：2.5MPa。
过热器出口蒸汽温度：400℃。
3)给水温度：105℃。
4)给水压力：2.8MPa。
5)排污率：5%。
6)排烟温度：160℃。
7)预热空气温度：130℃。
8)冷空气温度：20℃。
1.2燃料特性1.燃料名称：能源草。
产地：浙江兰溪2.燃料工作基（应用基）成分碳C ar=23.87%氢H ar =2.90%氧O ar=21.32%氮N ar=0.69%硫S ar=0.06%水分M ar=47.00%灰分A ar=4.16%挥发分V ar=75.80%3.燃料低位发热量Q net.ar=7574.56kJ/kg1.3 辅助计算1.3.1 空气平衡烟道各处过量空气系数，各受热面的漏风系数，列于表3-1中。
炉膛出口过量空气系数按表2-4[2]取。
烟道中各受热面的漏风系数按表4-5[4]取。
表3-1烟道中各处过热空气系数及各受热面的漏风系数1.3.2 燃烧产物容积及焓的计算1.3.2.1 理论空气量及 α=1时燃烧产物容积的计算表3-2理论空气量及燃烧产物容积计算表烟道名称 过量空气系数 漏风系数 炉膛 1.4 0.1 凝渣管 1.4 1.4 0 过热器 1.4 1.45 0.05 锅炉管束 1.45 1.50 0.05 省煤器（钢管） 1.50 1.60 0.1 空气预热器1.601.700.1序号 名称 符号单位 计算公式或来源 数值 1 空气理论容积0VNm 3/kg arar ar ar O H S C 0333.0265.0)375.0(0889.0-++ 2.18 2 理论容积 2RO V Nm 3/kg )375.0(01866.0ar ar S C +0.45 3理论容积 2N V ︒Nm 3/kg1008.079.0ar oN V +1.734理论容积2°H OV Nm 3/kg oar ar V M H 0161.00124.0111.0++0.941.3.2.2 不同过量空气系数下燃烧产物的容积及成分不同过量空气系数下燃烧产物的容积及成分见表3-3。
一、锅炉设计辅助热力计算1.炉膛宽度及深度因采用角置直流式燃烧器，炉膛采用正方形截面。
按表8-40取炉膛截面热负荷q F =2580kW/m 2，炉膛截面F=40.2578m 2，取炉膛宽度a=6.72m ，炉膛深+b=6.72m ，布置Φ60×3的水冷壁管，管间距s=64mm ，侧面墙的管数为106根，前后墙102根。
管子悬吊炉墙，管子中心和墙距e=0。
后墙水冷壁管子在折角处有叉管，直叉管垂直向上连接联箱，可以承受后墙管子和炉墙的重量，斜叉管组成凝渣管和折焰角。
凝渣管有24×3=72根管子，折焰角上有26根管子，另4根管直接与联箱相连。
侧墙水冷壁向上延伸，在折焰角区域和凝渣管区域形成附加受热面。
2.燃烧室辐射吸热量的分配燃烧室辐射吸热量中有部分由凝渣管及高温过热器吸收。
凝渣管直接吸收燃烧室的辐射热量辐射受热面是燃烧室的出口窗，凝渣管吸收的热量与凝渣管束的角系数有关。
根据凝渣管的横向相对节距σ=4.267，从图11-10中的无炉墙反射的曲线上查得单排管的角系数x=0.32。
现凝渣管有三排，总的角系数为X nz =1-（1-x ）3=1-（1-0.32）3=0.6856凝渣管辐射受热面为H nz = X nz F ch =0.6856×33.767=23.151m 3由于出口窗位于燃烧室上部，热负荷较小，需要计算沿高度的热负荷不均匀系数。
出口窗中心的高度为h ck ，从冷灰斗中心到炉顶的总高度为H 1=18.912，根据h ck H 1 =16.0318.912=0.8476 和燃烧器中心相对高度x r =0.2038，查图15-2的2线，得h r η=0.68，凝渣管吸收的辐射吸热量为f nz Q =87.1978151.337.12568.0=⨯⨯=nz f h r H q ηkW高温过热器直接吸收炉膛辐射热量为413.907616.107.12568.0)151.23767.33(=⨯⨯=-=f h r f gr q Q ηkW水冷壁的平均辐射受热面热负荷kWQ Q B Q q f gr f nz j l s 407.120183.5311)283.288668.66844(]183.5311)413.90787.1978(53.414756[19.2623.4711)]([=⨯-=⨯+-⨯=+⨯+-=3.炉膛受热的热量分配（1）锅炉总有效吸热量 kW Q gl 35.109143=（2）炉膛总传热量 kW Q B l j 68.668441475653.4=⨯=（3）凝渣管区域传热量 kW Q B nz j 427.45119.99553.4=⨯=（4）第二级过热器传热量 kW Q B gr j 35.11172297.246653.42=⨯=（5）第一级过热器传热量 kW Q B gr j 17.1275449.281553.41=⨯=（6）省煤器需要吸收热量 kWQ B sm j 1.13948)17.12754325.11172427.451168.66844(35.109143=+++-=（7）空气预热器需要吸收的热量 kWI I B B Q B lk rk k ky j ky j 78988.14954)34.263079.3320()06.05.005.1(53.4))(5.0(00''=-⨯⨯+⨯=-∆+=α （8）排烟温度校核 kWI I I B Q B Q B I I lk sm lk rk ky j kyj sm j py gr 7.188634.26304.0234.263079.332006.099.053.478988.149541.1394818.82022000''=⨯++⨯+⨯+-=∆++∆++-=ααφ177.142=py θ℃，与假定排烟温度140℃相差2.117℃，设计合格。
燃煤锅炉的热效率热效率计算根据《关于发展热电联产的规定》（计基础〔2000 〕1268 号）文件，热效率= （供热量+供电量X3600千焦/千瓦时）/ （燃料总消耗量M然料单位低位热值）X100%，供热量就是热力产品（热水、蒸汽）根据供热流量、压力、温度的参数进行焓值计算后得出的焦耳热值当量年度产量，加上年发电量换算成焦耳热值当量（kWh 乘以3600），二者的和就是热电厂年产品总量（电+热）。
分母是热电厂的燃料消耗，如果是燃煤电厂，就用所耗煤种的低位热值（可以查到）*年耗煤吨量；如果是燃气电厂，就用天然气的热值*年耗气量。
电厂出口的总产品热值比上输入的各种一次能源消耗热值，就是热效率。
如何求解热效率当前，能源日逐紧张。
如何节能，如何提高能源的利用效率已是摆在人们面前的一个突出而现实的问题。
热效率的计算也成为中考热点问题。
如何求解热效率，下面通过一些典例进行分析归纳。
一、燃具的效率例1、小明学习了热学的有关知识后，他想估算一下自己家煤炉的效率是多少。
于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成了烧水的时间，相当于每天将30Kg20 C的水烧开。
小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5 Kg算，他家每天实际用煤2Kg •普通煤的热值为3 X10 7 J/Kg,则他家煤炉的效率是多少？［分析与解］：煤炉烧水，化学能转化为内能，水吸收的热量是有用能量，完全燃烧煤所放出的热量是总的能量。
煤炉的效率可用n =Q有用/ Q总X100% = cmi A t/m'q X00%计算。
Q 有用=cm A t=4.2 X 103 X 30 X （100）J=1.008 107JQ 总=mq = 2 X3 X107J = 6 X107Jn= Q 有用/Q 总X10 0%= 1.008 >107J/6X107J = 16.8 %二热机的效率例2、小兵同学想知道一辆小汽车的实际效率是多少。
表E12名称符号单位计算公式或数据来源数值结构横流冲刷错列管簇管子直径d m 设计选取0.032管子壁厚σm 设计选取0.004管子内经dn m 设计选取0.024横向双排数Z 1,even —设计选取44横向单排数Z 1,odd —设计选取43平均横向排数Z 1,ave —0.5(Z1,even+Z1,odd)43.5纵向排数（垂直方向）Z 2—设计选取48并联管数n —(Z1,even+Z1,odd)87弯曲半径R m 设计选取0.06横向节距s 1m 设计选取0.1纵向节距s 2m 设计选取0.06横向相对节距σ1—s1/d 3.125纵向相对节距σ2—s2/d 1.875省煤器前辐射空间深度l r m 设计选取1省煤器隔断深度lspa m 设计选取1省煤器高度h m 设计选取 3.76省煤器管与侧墙距离δ1m 设计选取0.024省煤器管与中心线距离δ2m 设计选取0.05省煤器管与前后墙距离δ3m设计选取0.05竖直烟井宽度a 炉膛宽度9.841烟道深度b g m 设计选取 4.4省煤器管组数——设计选取2每排管长l i m a-2（δ1+δ2）9.693受热面布置管长l'm Z 1,ave Z 2l i +nπR(Z 2-2)/220616.2最上面二排管长l 1m 2nli 1686.6靠墙和中心线管长l 2m 4(Z2-4)li 1706.0进出口穿墙区l 3m 2nδ1 4.18弯头及中间段l 4m 2nπR(Z2/2-1)754.4有效受热面布置管长l m l'-(l1+l2+l4)/2+l3/218544.80受热面积A m 2πdl1864.32烟气流通面积A g m 2ab-Z 1,ave d(l 1+4R)29.47水流通面积A w m 22n(πd n 2/4)0.07872有效辐射层厚度sm 0.9d(4σ1σ2/π-1)0.186主蒸汽流量D1kg/h 410000计算燃料消耗量B j kg/s 10.63一级减温水流量D ds1kg/h 8200二级减温水流量D ds2kg/h 5800计算燃煤耗量B cal kg/s 10.63漏风系数Δa — 1.33-1.310.02冷空气理论焓I 0ca kJ/kg 20℃冷空气焓193.3烟气总容积（标态）V g Nm 3/kg 烟气特性表a=1.3210.16RO2份额r RO2—烟道平均过量空气系数1.270.132水蒸气容积分额r H2O—烟道平均过量空气系数1.270.0681下级省煤器结构计算用数据三原子气体容积份额r n —r RO2+r H2O 0.2001烟气密度(标态)ρg kg/Nm 3烟气特性表 1.329飞灰无因次浓度μfa kg/kg 烟气特性表0.00821灰粒子平均直径d fa μm 中速磨16保热系数φ—热平衡0.996烟气进口焓I'kJ/kg 查表E154625.3θ'℃查表E15326.8T'K θ'+273599.8进口水压P'MPa 设计选取15.6进口水温t'℃设计选取235进口水焓i'kJ/kg 查水和水蒸气物性表1016.1省煤器水量D eco t/h 查表E16400.1烟气出口温度θ"℃先假定后校核275烟气出口焓I"kJ/kg 查表E33919.7省煤器对流吸热量Q d kJ/kg Φ(I'-I"+Δa I 0ca )706.63省煤器出口水焓i“kJ/kg i‘-3.6B cal Q d /D eco 1083.7出口水压P"MPa 设计选取15.3出口水温t"℃查水和水蒸气物性表249.5温差℃249.5-249.9-0.4逆流较大温差Δt max ℃θ'-t"77.3逆流较小温差Δt min ℃θ”-t‘40逆流平均温差Δt ℃（Δt max -Δt min )/(lnΔt max /Δt min ）56.62θave ℃(θ'+θ")/2300.9T ave k θave+273573.9平均水温t ave ℃(t'+t")/2242.3介质质量流量ρωkg/(m 2·℃)D eco /(3.6A w )1411.9烟气流速ωg m/s B cal V g (θave +273)/(273A g )7.70标准烟气热导率λW/(m·℃)查物性参数表0.0483标准烟气运动黏度νm 2/s 查物性参数表0.0000437平均烟气普朗特数Pr ave —查物性参数表0.65烟气普朗特数P r —(0.94+0.56r H20)Pr ave0.636斜向相对节距s'2/d — 参考（12-22a）=［1/4(s 1/d)2+(s 2/d)2］1/2 2.441判断参数φσ—(s1/d-1)/(s'2/d-1)1.475管排数改正系数C z —参考《原理》式（12-19)(Z 2≥10时，C z =1）1烟气成分及温度改正系数C w —0.92+0.726r H200.969节距改正系数C s —参考(12-22b）=0.768φσ0.10.933烟气侧对流放热系数a c W/(m 2·℃)（参考12-21）=0.358 λ/d(ωg d/v)0.6Pr 0.33C z C s C74.96t w ℃（参考12-61b）t+Δt=(tave+25)267.3T w k tw+273540.25Pn与s乘积P n s m·MPaP×r n×s0.00372烟气辐射减弱系数k g m·Mpa -110.2［(0.78+1.6r H2O )/(10.2P n s)0.5-0.1］(1-0.37T ave /1000)35.85飞灰减弱系数kfa m·Mpa -143850ρg/(T ave 2d fa 2)1/3132.90辐射减弱系数K m·Mpa -1k g r n +k fa μfa8.26烟气辐射吸收力Kps —K×p×s 0.154烟气黑度a —1-e -kps0.14252上级省煤器热力计算烟气进口温度平均烟温管壁灰污层温度管壁灰污黑度ab—参考《原理》式12-47a0.8辐射放热系数a r W/(m2·℃)5.7*10-8(a b+1)/2aT ave3(1-(T w/T ave)4)/(1-(T w/Tave) 5.06燃料修正系数A—参考《原理》式12-620.4辐射放热系数修正a'r W/(m2·℃)a r(1+A(T'/1000)0.25(l r/h)0.07) 6.67灰污系数基本值ζ0m2·℃/w参考《原理》 图12-14；s2/d=1.875，wy=7.7m0.0025灰污系数附加值Δζm2·℃/w参考《原理》表12-40管径改正系数C d—参考《原理》 图12-14；d=32mm0.75灰污系数ζm2·℃/w C dζ0+Δζ0.001875烟气侧放热系数α1W/(m2·℃)αc+α'r81.63传热系数k W/(m2·℃)a1/(ζa1+1)70.79对流传热量Q c,cal kJ/kg KΔtA/(1000Bcal)702.96误差e(Qc-Qc,cal)/Qc×1000.52。
内蒙古科技大学课程设计说明书题目：400t/h再热煤粉炉热力计算(设计煤种:大同烟煤)学生姓名：yg028246学号：200540704xxx专业：热能与动力工程班级：热动2005-x班指导教师：于xx目录目录 (I)第一章设计说明书 (1)1.1 设计题目 (1)1.2 原始资料 (1)第二章锅炉整体布置的确定 (3)2.1锅炉整体的外型——选 形布置 (3)2.2 锅炉受热面的布置 (3)2.3 锅炉汽水系统 (3)2.3.1 过热蒸汽系统流程 (3)2.3.2 水系统流程 (4)2.3.3 在热蒸汽系统流程 (4)第三章燃烧产物和锅炉热平衡计算 (5)3.1 理论空气量及理论烟气容积计算 (5)3.2 空气平衡表 (5)3.3 烟气特性表 (6)3.4 烟气焓温表 (7)3.5 锅炉热平衡及燃料消耗量计算 (8)第四章炉膛结构设计及热力计算 (9)4.1 炉膛结构设计 (9)4.2 燃烧器的设计 (11)4.3 炉膛和前屏过热器结构尺寸计算 (12)第五章后屏过热器结构设计及热力计算 (18)5.1 后屏过热器结构尺寸计算 (18)5.2 后屏过热器热力计算 (19)第六章对流过热器结构设计及热力计算 (22)6.1 对流过热器结构设计 (22)6.2 对流过热器结构尺寸计算 (23)6.3 对流过热器热力计算 (24)第七章高温再热器结构设计及热力计算 (27)7.1 高温再热器结构设计 (27)7.2 高温再热器结构尺寸设计 (28)7.3 高温再热器热力计算 (29)第八章第一、二转向室及低温再热器引出管结构设计及热力计算 (32)8.1第一、二转向室及低温再热器引出管结构尺寸计算 (32)8.2第一、二、三转向室及低温再热器引出管热力计算 (33)第九章低温再热器结构设计及热力计算 (39)9.1低温再热器结构尺寸计算 (39)9.2低温再热器热力计算 (39)第十章旁路省煤器结构设计及热力计算 (42)10.1旁路省煤器结构尺寸计算 (42)10.2旁路省煤器热力计算 (42)第十一章减温水校核 (45)第十二章主省煤器结构设计及热力计算 (46)12.2 主省煤器结构尺寸设计 (47)12.3 主省煤器热力计算 (48)第十三章空气预热器结构设计及热力计算 (50)13.1 空气预热器结构尺寸设计 (50)13.2 空气预热器热力计算 (51)第十四章热力计算数据的修正和计算结果汇总 (54)14.1热力计算的数据修正 (54)14.2排烟温度校核 (55)14.3 热空气温度校核 (55)14.4 锅炉热平衡误差校核 (55)14.5热力计算结果汇总表 (57)参考文献 (58)总结............................................................................................................. 错误!未定义书签。
36.1㎏/S（130t/h）中压燃煤锅炉的热力计算目录Ⅰ－1 设计资料及参数 (2)Ⅰ－2 燃料特性 (2)Ⅰ—3 确定锅炉的基本结构 (3)Ⅰ－4 辅助计算 (3)（1）燃烧产物容积计算 (3)（2）空气平衡及焓温表 (4)（3）锅炉热平衡及燃料消耗量计算 (7)Ⅰ－5 燃烧室设计及传热计算 (8)（1）燃烧室尺寸的决定 (8)（2）煤粉燃烧器的型式及布置 (10)（3）燃烧室水冷壁布置 (13)（4）燃烧室辐射吸热量的分配 (16)Ⅰ－6 凝渣管的传热计算 (16)Ⅰ－7 过热器的传热计算 (19)Ⅰ－8 炉膛受热量的热量分配 (28)Ⅰ－9 省煤器和空气预热器传热计算 (29)Ⅰ－10 计算结果汇总表 (41)Ⅰ－11 参考文献 (42)附表 (42)附图 (50)设计总结 (65)Ⅰ－1 设计资料及参数kg s t h 1）锅炉额定蒸汽量：36.1/(130/)2）蒸汽参数：①汽包工作压力：4.3MPa。
②过热蒸汽压力：3.9MPa。
③过热蒸汽温度：450℃④给水温度：150℃3）给水压力：4.9MPaP=4）排污率：2%pw5）排烟温度假定值：140℃6）热空气温度假定值：330℃7）冷空气温度：30℃Ⅰ－2 燃料特性1）燃料名称：混合烟煤12）煤的收到基成分：C47.6%①碳=arH 3.0%②氢=arO8.8%③氧=arN0.9%④氮=arS0.5%⑤硫=arA26.0%⑥灰分=arM13.3%⑦水分=arV38.0%3）煤的干燥无灰基挥发分=daf4）灰熔点特性：DT=1250℃ST=1400℃ FT=1400℃5）煤的可磨度 1.6km K =6）煤的收到基低位发热量：0.17981..=p net ar QⅠ—3 确定锅炉的基本结构采用单锅筒π型布置，上升烟道为燃烧室及凝渣管。
水平烟道布置两级悬挂对流过热器。
布置两级省煤器及两级管式空气预热器。
整个炉膛全部布满水冷壁，炉膛出口凝渣管簇由锅炉后墙水冷壁延伸而成，在炉膛出口处采用由后墙水冷壁延伸构成的折焰角，以使烟气更好的充满炉膛。
6t/h锅炉省煤器的节能计算
一般省煤器受热面布置比较充足时，给水在其内的温度可达50-70℃，按60℃计算，6t/h锅炉满负荷时进水量为6000kg ×60=360000大卡=36万大卡。
相当于600kg蒸汽的热量，也就是说省煤器的吸热约为整台锅炉1/10，这就是安装省煤器的情况。
假若锅炉设计部分考虑省煤器，安装锅炉时未装设省煤器，排烟温度就会较高，排烟热损失就较大，一般排烟温度都达200℃以上，按200℃计算，太湖锅炉省煤器的排烟温度一般为160-170℃，按160℃计算200-160=40℃，6t/h锅炉的烟气量为14300Nm³/h，烟气的比热按0.33kcal/Nm³℃计算，0.33×40×14300=188760kcal/h。
也就是说一台6t/h锅炉，改装设省煤器的未装，每小时将造成热损失188760大卡，相当于5000大卡/kg的原煤188760/5000=37.75kg的发热量，每天将损失5000大卡/kg的原煤24×37.75=906.05kg。
36.1㎏/S〔130t/h〕中压燃煤锅炉的热力计算目录Ⅰ－1 设计资料及参数 (2)Ⅰ－2 燃料特性 (2)Ⅰ—3 确定锅炉的根本结构 (3)Ⅰ－4 辅助计算 (3)〔1〕燃烧产物容积计算 (3)〔2〕空气平衡及焓温表 (4)〔3〕锅炉热平衡及燃料消耗量计算 (7)Ⅰ－5 燃烧室设计及传热计算 (8)〔1〕燃烧室尺寸的决定 (8)〔2〕煤粉燃烧器的型式及布置 (10)〔3〕燃烧室水冷壁布置 (13)〔4〕燃烧室辐射吸热量的分配 (16)Ⅰ－6 凝渣管的传热计算 (16)Ⅰ－7 过热器的传热计算 (19)Ⅰ－8 炉膛受热量的热量分配 (28)Ⅰ－9 省煤器和空气预热器传热计算 (29)Ⅰ－10 计算结果汇总表 (41)Ⅰ－11 参考文献 (42)附表 (42)附图 (50)设计总结 (65)Ⅰ－1 设计资料及参数kg s t h 1）锅炉额定蒸汽量：36.1/(130/)2）蒸汽参数：①汽包工作压力：4.3MPa。
②过热蒸汽压力：3.9MPa。
③过热蒸汽温度：450℃④给水温度：150℃3）给水压力：4.9MPaP=4）排污率：2%pw5）排烟温度假定值：140℃6）热空气温度假定值：330℃7）冷空气温度：30℃Ⅰ－2 燃料特性1〕燃料名称：混合烟煤12〕煤的收到基成分：C%①碳=arH%②氢=arO8.8%③氧=arN0.9%④氮=arS0.5%⑤硫=arA26.0%⑥灰分=arM13.3%⑦水分=arV38.0%3〕煤的枯燥无灰基挥发分=daf4〕灰熔点特性：DT=1250℃ST=1400℃ FT=1400℃5〕煤的可磨度 1.6km K =6〕煤的收到基低位发热量：0.17981..=p net ar QⅠ—3 确定锅炉的根本结构采用单锅筒π型布置，上升烟道为燃烧室及凝渣管。
水平烟道布置两级悬挂对流过热器。
布置两级省煤器及两级管式空气预热器。
整个炉膛全部布满水冷壁，炉膛出口凝渣管簇由锅炉后墙水冷壁延伸而成，在炉膛出口处采用由后墙水冷壁延伸构成的折焰角，以使烟气更好的充满炉膛。
