煤粉锅炉课程设计【1张CAD图纸+说明书+任务书】

煤粉锅炉课程设计【1张CAD图纸+说明书+任务书】,1张CAD图纸+说明书+任务书,锅炉,课程设计,CAD,图纸,说明书,任务书 一、锅炉课程设计的目的 锅炉课程设计是“锅炉原理”课程的重要教学实践性环节。通过课程设计应达到以下目的：对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高；掌握锅炉机组的热力计算方法，学会使用《锅炉机组热力计算标准方法》，并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力；培养学生对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。 二、锅炉课程设计热力计算方法 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。 设计热力计算：进行设计新锅炉时的热力计算称为设计热力计算，简称设计计算。设计热力计算的任务是，在锅炉容量和参数、燃料性质以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积的数值，同时也为锅炉其他一些计算提供必要的原始资料。 校核热力计算：校核热力计算的任务是在锅炉容量和参数、燃料性质、锅炉各部结构和尺寸已知的情况下，确定各受热面边界处的水、汽、风、烟温度以及风、烟流经各受热面时的速度和锅炉效率、燃料消耗量等。校核热力计算可帮助人们正确制定出提高锅炉安全经济运行水平和改造锅炉的合理措施，同时也为锅炉的其他计算，如锅炉通风计算、强度计算以及水动力计算等提供有关的基础数据。 设计计算与校核计算在计算方法上是相同的，计算时所依据的传热原理、公式和图表也都是相同的，仅计算任务和所求数据不同。一般来说，对已有的锅炉进行改造估算时常用校核热力计算，设计制造新锅炉时用设计热力计算。但随着人们对锅炉认识的不断加深，已积累了相当多的成熟经验。因此，在设计制造新锅炉时，也多是先将锅炉结构等初步布置好，然后以校核热力计算方法来进行修正，并不直接采用设计热力计算了。所以，掌握好校核热力计算方法是非常重要的。 三、校核热力计算主要内容 1．锅炉辅助设计计算：这部分计算的目的是为后面受热面的热力计算提供必要的基本计算数据或图表。 2．受热面热力计算：其中包含为热力计算提供结构数据的各受热面的结构计算。 3．计算数据的分析：这部分内容往往是鉴定设计质量、考核学生专业知识水平的主要依据． 四、热力计算方法 锅炉热力计算采用渐次逼近法。在计算中，不仅烟气和工质在锅炉流程中的参数是未知数，而且如排烟温度等也是未知数。在具体的计算中往往会出现多个未知数，这就需要先假定一些量，然后通过计算去校准它。 锅炉热力计算在确定一些主要参数时，应保证有足够的准确性。锅炉热力计算允许计算误差如下表所示。 五、基本资料 （1）锅炉规范 1. 锅炉额定蒸发量：14t/h 2. 给水温度：t=160℃ 3. 过热蒸汽温度：350℃ 4. 制粉系统：中间储仓式 5. 燃烧方式：四角切圆 6. 排渣方式：固态 7. 环境温度：25℃ 8. 蒸汽流程 9. 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——高温空气预热器——低温省煤器——低温空气预热器 （2）过量空气系数和漏风系数 炉膛出口过量空气系数是由燃料和燃烧方法决定的，其值在1.1—1.5的范围内变化。 锅炉空气量平衡的计算见下表 漏风系数和过量空气系数 序号 名称 额定负荷时 漏风系数 入口过量空气系数 出口过量空气系数 符号 计算公式 结果 1 制粉系统漏 风系数 0.1 - - - - 2 炉膛 0.05 　 　 　 1.2　 3 屏，凝渣管 0 　 　 1.2　 4 高温过热器 0.025 　 　 　 　1.225 5 低温过热器 0.025 　 　 　 　1.25 6 高温省煤器 0.02 　 　 　 　1.27 7 高温空预器 0.05 　 　 　 　1.32 8 低温省煤器 0.02 　 　 　 　1.34 9 低温空预器 0.05 　 　 　 　1.39 六、辅助计算 （1）辅助计算包括以下内容： 1、燃料数据的分析和整理； 2、锅炉漏风系数的确定和空气量平衡； 3、燃料的燃烧计算及烟气特性参数的确定； 4、锅炉热平衡及锅炉热效率、燃料消耗量的估算。 （2）锅炉热效率及燃料消耗量计算步骤 1、计算锅炉输入热量； 2、依照燃料及燃烧设备估计机械不完全燃烧热损失和化学不完全燃烧热 损失； 3、假定锅炉排烟温度并计算锅炉、排烟热损失； 4、确定锅炉散热损失和灰渣物理热损失； 5、用反平衡法计算锅炉热效率； 6、计算锅炉工质有效利用热量； 7、计算锅炉燃料消耗量。 锅炉热平衡及燃料消耗量计算方框图 燃烧计算表 序号 项目名称 符号 单位 （标准状况下） 计算公式及数据 结果 1 理论空气量 7.32 2 理论氮容积 5.79 3 RO2容积 1.3 4 理论干烟气容积 7.12 5 理论水蒸气容积 11.1 0.65 6 飞灰份额 查表2-4 0.92 烟气特性表 序号 项目名称 符号 单位（标准状况下） 炉膛，屏凝渣管 1 受热面出口过量空气系数 - 1.2 2 烟道平均过量空气系数 - 1.2 3 干烟气容积 8.592425175 4 水蒸气容积 0.678190648 5 烟气总容积 9.270615823 6 RO2容积份额 - 0.1441682 7 水蒸气容积份额 - 0.070611153 8 三原子气体和水蒸气容积总份额 r - 0.214779354 9 容积飞灰浓度 11.61087915 10 烟气质量 12.36044013 11 质量飞灰浓度 0.008708428 烟气或空气温度 理论烟气焓 理论空气焓 理论烟气焓增 炉膛、屏、凝渣管 a''=1.2 hy △hy 400 4490.71 3967.59 5322.97 500 5693.49 5010.39 1202.77 6744.91 1421.94 600 6927.84 6076.62 1234.35 8203.42 1458.50 700 8193.15 7164.75 1265.31 9697.49 1494.06 800 9485.38 8269.14 1292.22 11221.78 1524.29 900 10798.29 9391.11 1312.91 12770.57 1548.79 1000 12132.47 10526.11 1334.17 14343.60 1573.02 1100 13485.99 11702.19 1353.52 15944.40 1600.80 1200 14854.49 12841.37 1368.49 17552.57 1608.17 1300 16242.35 14019.07 1387.85 19192.55 1639.97 1400 17637.22 15205.11 1394.87 20847.34 1654.79 1500 19044.90 16396.65 1407.67 22513.46 1666.11 1600 20463.59 17597.56 1418.69 24180.08 1666.62 1700 21894.13 18801.99 1430.539 25876.91 1696.82 1800 23327.15 20006.86 1433.01 27563.61 1686.69 1900 24768.82 21229.67 1441.67 29268.57 1704.96 2000 26215.02 22451.02 1446.19 30975.61 1707.04 2100 28115.34 23682.76616 1900.317287 33136.062 2160.44 2200 29129.25 24912.02109 1013.917532 34408.74732 1272.68 烟气焓温表 锅炉热平衡及燃料消耗量计算 序号 名称 符号 单位 公式 结果 1 锅炉输入热量 　 　kJ/kg 式（2-8）　 27800 2 排烟温度 　 　℃ 先估后校　 110 3 排烟焓 　 　kJ/kg　 　用焓温表用插值法求 1186.81 4 冷空气温度 　 ℃　 　取用 25 5 理论空气焓 　 　kJ/kg　 　 234.22 6 化学未完全燃烧损失 　 %　 取用　 0.5 7 机械未完全燃烧损失 　 %　 取用　 1.3 8 排烟处过量空气系数 　 　 查表2-9　 1.39 9 排烟损失 　 %　 　 3.057 10 散热损失 %　 　取用 0.5 11 灰渣损失 　 %　 式（2-13）　 0 12 锅炉总损失 　 %　 　 5.357 13 锅炉热效率 　 %　 　 94.64 14 保热系数 　 　 　 0.994 15 过热蒸汽焓 kJ/kg 　查附录B-6、B-7， 高温过热器出口参数 P= MPa(查表1-6)，t=540℃ 3093.1 16 给水温度 　 　℃ 　给定 160 17 给水焓 kJ/kg　 查附录B-6、B-7， 高温过热器出口参数 P= MPa(查表1-6)，t=215℃　 678.6 18 锅炉实际热负荷 　 　kg/h 　 14000 19 锅炉有效利用热 　 　kg/h　 　 33803000 20 实际燃料消耗量 　 　kg/h　 100　 1284.76 21 计算燃料消耗量 　 　kg/h　 　 1268.06 七、炉膛热力计算 （1）炉膛校核热力计算可按以下步骤进行： 1、计算炉膛结构尺寸及烟气有效辐射层厚度; 2、选取热风温度，并依据有关条件计算随每千克燃料进人炉膛的有效热量热量； 3、根据燃料种类、燃烧设备的形式和布置方式，计算火焰中心位置的系数M； 4、估计炉膛出口烟温，计算炉膛烟气平均热容量； 5、计算炉膛受热面辐射换热特性参数，如水冷壁的灰污系数ζ、辐射角系数x、热有效系数等； 6、根据燃料和燃烧方式计算火焰黑度和炉膛黑度； 7、计算炉膛出口烟温； 8、核对炉膛出口烟温误差； 9、计算炉膛热力参数，如炉膛容积热强度等； ． 10、炉膛内其他辐射受热面的换热计算，如屏式过热器等。 炉膛校核热力计算过程图 （2）炉膛几何特征的计算 1、炉膛结构的几何特征参数及其影响因素 炉膛结构的几何特征主要包括： ① 炉膛容积； ② 炉膛内炉墙总面积； ③ 炉膛有效辐射受热面的面积； ④ 炉膛火焰有效辐射层厚度； ⑤ 炉膛水冷程度。 炉膛结构的几何特征参数与锅炉的设计容量、燃料特性、炉膛容积热负荷、炉膛截面热负荷、燃烧区域受热面热负荷、炉膛辐射受热面热负荷、炉膛出口烟气温度等设计参数密切相关。锅炉炉膛设计中，参照设计规范中推荐的取值范围和选取原则，再结合以往经验来决定这些参数的合理取值。 2、确定炉膛容积边界的一般原则 (1)贴墙水冷壁管中心线所在的平面； (2)绝热保护层的向火表面，未敷设水冷壁的地方为炉墙内壁面； (3)炉膛出口断面：通过后屏过热器或凝渣对流管束的第一排管子中心线的所在平面； (4)炉膛底部：冷灰斗高度一半处的水平面；当采用平炉底时的炉底平面； (5)当屏式过热器占据整个炉膛顶部或布置于炉膛出口烟窗处而占据部分炉膛容积时， 则为屏式过热器与炉膛的交界面 (6)对于炉膛中狭长容积的部分，取深度为0．5m处的截面。 炉膛结构数据 序号 名称 符号 单位 公式 结果 1 前墙总面积 　 　 　 27.11 2 侧墙总面积 　 　 　 52.04 3 后墙总面积 　 　 　 26.74 4 喷燃器及门孔面积 　 　 　 12 5 炉顶面积 　 　 　 1.47 6 炉膛与屏交界面积 　 　 　 6.123 7 炉墙总面积 　 　 　 165.54 8 炉膛截面面积 　 　 　 6.52 9 水冷壁管外径 d　 mm　 　 60 10 水冷壁节距 S　 mm　 　 80 11 管子至墙中心距 mm　 　 0 12 水冷壁角系数 　 　 　 0.98 13 炉顶角系数 　 　 　 0.98 14 出口烟窗角系数 　 　 　 1 15 炉膛容积 　 　 　 69.94 16 冷灰斗二等分平面到出口烟窗中心线的距离 　 m　 　 11.09 17 冷灰斗二等分平面到炉顶的距离 　 m　 　 11.72 18 冷灰斗二等分平面到燃烧器中心线的距离 　 m　 　 2.81 19 炉膛总有效辐射受热面 　 　 　 150.60 20 炉膛水冷程度 　 　 　 0.9097 21 炉膛有效辐射层厚度 　 m　 　 1.52 （3）炉膛热力计算 1、 炉膛出口烟气温度：中小型锅炉指凝渣管前的温度，大容量锅炉通常指屏式过热器前烟温。 2、 热空气温度：热风温度主要依据方式的要求确定。 3、 灰污系数：灰污系数是考虑受热面反向辐射对换热影响的系数，其数值的物理单方表示火焰辐射到受热面上的热量最终为受热面所吸收的份额。 4、 火焰中心位置修正系数 5、 炉膛容积热负荷：炉膛窖和尺寸的确定，根据燃料特性及燃烧方法等工况条件来确定所需要的炉膛容积。 6、 炉膛截面热负荷 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 查表1-5漏风系数和过量空气系数 1.2 2 炉膛漏风系数 查表1-5漏风系数和过量空气系数 0.05 3 制粉系统漏风系数 查表1-5漏风系数和过量空气系数 0.1 4 热风温度 ℃ 先估后校 260 5 理论热风焓 kJ/kg 查温焓表 2549.74 6 理论冷风焓 kJ/kg 查表1-14锅炉热平衡及燃料消耗量计算 234.22 7 空气带入炉膛热量 kJ/kg 2712.36 8 对应于每千克燃料送人炉膛的热量 kJ/kg 30512.36 9 理论燃烧温度 ℃ 查温焓表 1972.86 10 理论燃烧绝对温度 K 2245.86 11 火焰中心相对高度系数 X 0.254 12 系数M M A-BX 注：A、B取值查表3-5、3-6 0.463 13 炉膛出口烟气温度 ℃ 先估后校 1100 14 炉膛出口烟气焓 kJ/kg 查温焓表 15944.4 15 烟气平均热容量 kJ/kg 16.689 16 水冷壁污染系数 查表3-4水冷壁灰污系数 0.45 17 水冷壁角系数 查表3-1炉膛结构数据 0.98 18 水冷壁热有效系数 0.44 19 屏、炉交界面的污染系数 （β取0.98） 0.44 20 屏、炉交界面的角系数 取用 1 21 屏、炉交界面热有效系数 0.44 22 燃烧器及门孔的热有效系数 未敷设水冷壁 0 23 平均热有效系数 其中：A=A 0.409 24 炉膛有效辐射层厚度 s m 查表3-1炉膛结构数据 1.52 25 炉膛内压力 p MPa 0.1 26 水蒸气容积份额 查表2-9烟气特性表 0.0706 27 三原子气体和水蒸气容积总份额 r 查表2-9烟气特性表 0.21477 28 三原子气体辐射减弱系数 1/(m·MPa) 7.26 29 烟气质量飞灰浓度 kg/kg 查表2-9烟气特性表 0.0087084 30 灰粒平均直径 μm 查附录B-1筒式钢球磨煤机 13 31 灰粒辐射减弱系数 1/(m·MPa) 注： 81.8 32 燃料种类修正系数 对低反应的燃料 （无烟煤、半无烟煤、贫煤）； 对高反应的燃料 （烟煤、褐煤、泥煤、页岩、木柴等） 0.5 33 燃烧方法修正系数 对室燃炉 对层燃炉 0.1 34 煤粉火焰辐射减弱系数 k 1/(m·MPa) 2.772 35 火焰黑度 0.3440 36 炉膛黑度 0.543 37 炉膛出口烟气温度（计算值） ℃ 注： 单位为kg/h 1084.94 38 计算误差 ℃ (允许误差±100℃) -15.061 39 炉膛出口烟气焓 kJ/kg 查焓温表，按计算值 15703.31 40 炉膛有效热辐射放热量 kJ/kg 14731.23 41 辐射受热面平均热负荷 W/m2 34455.13 42 炉膛截面热强度 W/m2 1500000 43 炉膛容积热强度 W/m3 140000 八、对流受热面的热力计算 1、对流受热面计算方法 位于出口处的半辐射受热面，如屏式过热器、凝渣管等，其热力计算采用对流换热的计算原理进行。 2、对流受热面计算步骤 (1)假设受热面出口烟气温度，查取相应焓值 (2)计算对流传热量 (3)求取工质出口焓和相应温度 (4)计算平均对流传热温度 (5)计算烟气侧对流放热系数及管壁灰污系数 (6)计算工质侧对流放热系数 (7)计算管壁灰污温度 (8)计算烟气黑度 (9)计算对流系数K (10)计算对流传热量 3、屏式过热器 屏式过热器．在热力计算方面具有以下特点： (1)在换热方式上，既受烟气冲刷，又吸收炉膛及屏间高温烟气的热辐射； (2)屏式过热器多属于中间过热器，其进出口处的工质参数．在进行屏的计算时，往往为未知数； (3)屏与屏之间横向节距大，烟气流速低，且冲刷不完善。所以．某些交换参数，如利用系数、传热系数等的计算方法，不同于一般对流受热面： (4)若屏进出口工质参数均为未知数，需先在过热器系统中分级定温，然后计算另一端的工质参数口霞设的参数是否准确，需在相应的受热面热力计算之后校准； (5)进行屏的热力计算时，应注意混合式减温器对屏入口工质参数的影响。 序号 名称 符号 单位 公式 结果 1 顶棚管径 d mm 51 2 节距 S mm 100 3 排数 n 26 4 顶棚管系数 x 查《标准》线算图1 0.98 5 顶棚面积 32.11 6 蒸气流通面积 0.112 7 炉膛顶棚热负荷分配不均匀系数 查《标准》线算图11（对本炉型： 8 炉膛顶棚总辐射吸热量 kJ/h 9 减温水总流量 kg/h 先估后校 10 炉膛顶棚蒸气流量 kg/h 11 炉膛顶棚蒸气焓增 kJ/h 12 炉膛顶棚进口蒸气焓 kJ/h 查附录B-6、B-7 注：蒸气参数-汽包压力对应的干饱和蒸气 13 炉膛顶棚出口蒸气焓 kJ/h 14 炉膛顶棚进口蒸气温度 ℃ 名称 数值 单位 1 炉膛容积热负荷 140000 W/m3 2 炉膛容积 69.94499664 m3 3 炉膛截面热强度 1500000 W/m2 4 炉膛截面积 6.528199686 m2 5 炉膛宽度 2.555034185 m 6 炉膛深度 2.555034185 m 7 冷灰斗倾角 50 ° 8 冷灰斗出口深度 0.8 m 9 水冷壁在冷灰斗出口尺寸 1.603 m 10 1/2冷灰斗高度 0.4787 m 11 冷灰斗容积 3.462874727 m3 12 折焰角长度 0.850826384 m 13 折焰角上倾角 30 ° 14 折焰角下倾角 30 ° 15 屏式过热器管径 38 mm 16 屏式过热器管壁厚 3.5 mm 17 屏式过热器管内工质质量流速 301 kg/(s*m2) 18 屏式过热器管子总流通面积 0.012661499 m2 19 屏式过热器每根管面积 0.000754385 m2 20 计算屏式过热器管子数 16.78386859 21 屏式过热器管子数 15 22 屏式过热器横向管距 700 mm 23 计算屏式过热器横向排数 2.650048836 24 横向排数 3 25 计算屏式过热器单片管子数 5 26 屏管子并绕数 5 27 屏式过热器单片管子回程数 4 28 屏式过热器纵向节距 42 mm 29 屏式过热器最小弯曲半径 75 mm 30 屏式过热器底部高度向节距 55 mm 31 屏式过热器纵向短接排数 2 32 屏式过热器深度 1.1255 m 33 屏式过热器后倾距折焰角余量 0.1 m 34 炉膛出口烟气流速 6 m/s 35 炉膛出口温度 1100 ℃ 36 炉膛出口流通面积 2.737191088 m2 37 折焰角出口高度 1.071293333 m 38 折焰角垂直高度 0.2 m 39 屏式过热器高度 1.271293333 m 40 折焰角下倾角高度 0.491224613 m 41 炉顶高度 1.762517946 m 42 炉顶容积1 2.672878103 m3 43 炉顶容积2 1.87975748 m3 44 炉顶容积 4.552635583 m3 45 主体容积 61.92948633 m3 46 炉膛主体高度 9.48645711 m 47 前后墙水冷壁回路个数 4 48 左右侧水冷壁回路个数 4 49 水冷壁管径 60 mm 50 水冷壁壁厚 5 mm 51 管子节距 80 mm 52 前后墙管子根数 31.93792731 30 53 左右侧管子根数 31.93792731 30 54 顶棚管直径 51 mm 55 顶棚管壁厚 5 mm 56 顶棚管节距 100 mm 57 顶棚管排数 25.55034185 炉膛结构尺寸 序号 名称 符号 单位 数值 1 水冷壁管子直径 d mm 60 2 水冷壁管子壁厚 　 mm 5 3 水冷壁管子节距 s mm 80 4 炉膛宽度 a m 2.56 5 炉膛深度 b m 2.56 6 炉膛高度 h m 11.09 7 冷灰斗面积 Hwch m2 3.98 8 单侧墙面积 Hsw m2 26.02 9 前墙面积 Hfw m2 27.11 10 后墙面积 Hrw m2 26.75 11 炉膛出口烟窗面积 Hfe m2 6.38 12 炉顶包覆面积 Hroof m2 3.40 13 未然带面积 Hrb m2 0 14 炉膛总面积 Hf m2 119.66 15 各类门孔面积 Hmh m2 12 16 炉膛角系数 x 　 1 17 炉膛辐射受热面积 Hr m2 107.66 18 有效辐射层厚度 s m2 2.10 九、心得体会 大四的课程设计时间特别急，一边为工作的事关键，一边在加班加点进行课程设计。 在为期两周的课程设计中我学到了很多东西，知识得以巩固、充实和提高；掌握锅炉机组的热力计算方法，学会使用《锅炉机组热力计算标准方法》，并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；增强了查阅资料、合理选择和分析数据的能力。 十、主要参考文献 1、李加护、刘彦丰主编。 《锅炉课程设计指导书》，中国电力出版社2007 2、丁立新主编。 《电厂锅炉原理》，中国电力出版社2006 3、沈幼庭、杨瑞昌主编。 《锅炉原理及计算》科学出版社2003 4、张衍国、李新梅、主编。 《炉内传热原理与计算》清华大学出版社2008.3 17