DOC《200t/h高压煤粉锅炉热力计算》

200t/h高压煤粉锅炉热力计算 第1章 设计任务书 1.

1设计题目 200t/h高压煤粉锅炉 1.2原始资料 (1)、锅炉额定蒸发量: Dec = 210t/h (2)、给水温度:tgs = 215℃ (3)、给水压力:pgs = 11.3Mpa (表压) (4)、过热蒸汽温度: t1 = 540℃ (5)、过热蒸汽压力: p1 = 9.9Mpa (表压) (6)、周围环境温度: tlk = 10℃ (7)、连续排污率 Ppw = 2% (8)、汽包压力 Pqb = 10.3Mpa (9)、空气中的含湿量 d = 10g/kg (10)、燃料特性 a.燃料名称:淮南烟煤 b.煤的收到基成分(%):Ca=60.82;

Oar=7.65;

Sar=0.67;

Har=4.01;

Nar=1.11;

Mar=6.0;

Aar=19.74 c.煤的干燥无灰基挥发份:Vdaf =38.0% d.煤的空气干燥基水分:Mar=2.3 e.煤的低位发热量:Qar,net = 24300kJ/kg f.灰熔点:DT=1500℃、ST>

1500℃ (13)制粉系统:中速磨煤机直吹式制粉系统 提示数据:排烟温度假定值θpy=140℃;

热空气温度假定值trk=300℃ 第2章 煤的元素分析数据校核和煤种判别 2.1煤的元素各成分之和为100%的校核 Car+Oar+S ar+H ar +N ar +M ar +A ar =60.82+7.65+0.67+4.01+1.11+6.0+19.74=100% 2.2煤种判别;

(1)煤种判别 由燃料特性得知Vdaf=38.0%>

20%,而且Qar.net=24300kJ/kg18840 kJ/kg,所以属于优质烟煤. (2)折算成分的计算 Aar,zs=(%)=4182*19.74/24300 (%)=3.397%〈4% Mar,zs=(%)=4182*6/24300 (%)=1.033%〈8% Sar,zs=(%)=4182*0.67/24300 (%)=0.115%〈0.2% 此煤属于低水份的煤. 第3章 锅炉整体布置的确定 3.1 炉整体的外型――选Π型布置 选择Π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,锅炉结构和厂房较低,烟囱也建在地面上;

(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、低温对流过热器外,还在炉内布置全辐射式的前屏过热器,炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器.为使前屏、后屏过热器中的传热温差不致过大,在炉顶及水平烟道的两侧墙,竖井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器. 为了减小热偏差,节省金属用量,采用二级再热方式,其中高温再热器置于对流过热器后的烟温较高区域,低温再热器设置在尾部竖井烟道中.但是,为了再热气温的调节,使负荷在100%―75%之间变化时,再热器出口汽温保持不变,在低温再热器旁边(竖井烟道的前部)设置旁路省煤器,前后隔墙省煤器采用膜式水冷壁结构.在低温再热器及旁路省煤器的下面设置主省煤器.根据锅炉的参数,省煤器出口工质状态选用非沸腾式的. 热风温度要求较高(t=280℃)理应采用二级布置空气预热器,但在主省煤器后已布置不下二级空气预热器,加之回转式空气预热器结构紧凑、材料省、维修方便,因此采用单级的回转式空气预热器,并移至炉外部置. 在主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的堵灰,减轻除尘设备的负担. 3.3汽水系统 按超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――一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热器管束(上升)――水平烟道左右侧包覆过热器上集箱――前屏过热器――一级减温――后屏过热器――二级减温――对流过热器进口集箱――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――主省煤器进口联箱――主省煤器管束――主省煤器出口集箱――前、后隔墙省煤器进口集箱及管束――隔墙省煤器出口集箱――旁路省煤器进口集箱――旁路省煤器及斜烟道包覆管束――旁路省煤器出口集箱――后墙引出管――汽包――下降管――水冷壁下联箱――水冷壁――上联箱――汽包. 第4章 燃烧产物和锅炉热平衡计算 4.1燃烧产物计算 燃烧产物计算公式略,只给出如下计算结果. (1)理论烟气量及理论烟气容积 理论烟气量V0=6.2370Nm3/kg;

理论氮气容积V0N2==4.9362 Nm3/kg;

三原子气体RO2的容积VRO2==1.1369 Nm3/kg;

理论水蒸气容积V0H2O==0.6199 Nm3/kg;

理论烟气容积V0Y= VRO2 +V0N2+V0H2O=6.6957 Nm3/kg (2)空气平衡表及烟气特性表 根据该锅炉的燃料属优质燃料,可选取炉膛出口过量空气系数α??=1.15,选取各受热面烟道的漏风系数,然后列出空气平衡表,如表4?1.根据上述计算出的数据,又选取炉渣份额后计算得飞灰份额=0.9,计算表4?2列出各项,此表为烟气特性表. (3)烟气焓温表 计算表4?3列出的各项,此表为烟气焓温表. 表4?1 炉膛 高温过热器 低温过热器 省煤器 管式空气预热器 进口α? 1.15 1.18 1.21 1.23 漏风Δα 0.1 0.03 0.03 0.02 0.2 出口α?? 1.15 1.18 1.21 1.23 1.26 表4?2 烟气特性表 项目名称 符号 单位 炉膛 高温过热器 低温过热器 省煤器 管式空气预热器 烟道进口过量空气系数 α? 1.15 1.15 1.18 1.21 1.23 烟道出口过量空气系数 α?? 1.15 1.18 1.21 1.23 1.26 烟道平均过量空气系数 αpj 1.15 1.165 1.195 1.22 1.245 过剩空气量 ΔV Nm?/kg 0.936 1.029 1.216 1.372 1.528 水蒸气容积 VH2O Nm?/kg 0.635 0.636 0.640 0.642 0.645 烟气总容积 Vy Nm?/kg 7.646 7.741 7.931 8.090 8.248 RO2气体占烟气容积份额 rRO2 0.149 0.147 0.144 0.141 0.138 水蒸汽占烟气份额 rH2O 0.083 0.082 0.081 0.079 0.078 三原子气体水蒸气总份额 rn 0.232 0.229 0.224 0.220 0.216 烟气质量 Gy 10.170 10.292 10.537 10.740 10.944 飞灰无因次浓度 μn 0.0175 0.0173 0.0169 0.0165 0.0162 表4?3 烟气焓温表 I0y=VRO2(c?)RO2+V0N2(c?)N2+V0H2O(c?)H2O Iy=I0k+(α-1)V0(c?)k 温度 理论烟焓 理论空气焓 炉膛出口α =1.15 高过出口α =1.18 低过出口α =1.21 省煤器出口α =1.23 空预出口α =1.26 ℃ I?y I?k Iy Iy Iy Iy Iy

100 929.037 823.289 1101.928 1118.394 1143.092

200 1880.446 1659.053 2228.847 2262.029 2311.800

300 2859.022 2513.527 3386.863 3437.133 3512.539

400 3869.180 3380.476 4579.080 4646.690 4748.104

500 4903.187 4266.136 5671.091 5799.075 5884.398 6012.382

600 5965.357 5176.744 6741.869 6897.171 7052.473 7156.008 7311.311

700 7057.829 6099.826 7972.803 8155.798 8338.793 8460.789

800 8170.111 7041.619 9226.354 9437.602 9648.851 9789.683

900 9301.163 7995.886 10500.545 10740.422 10980.299

1000 10450.884 8950.154 11793.407 12061.912 12330.416

1100 11615.857 9948.080 13108.069 13406.511

1200 12794.563 10933.532 14434.593 14762.599

1300 13992.317 11937.696 15782.971 16141.102

1400 15194.209 12948.097 17136.424 17524.867

1500 16406.417 13964.734 18501.127 18920.069

1600 17632.636 14987.609 19880.778

1700 18862.475 16010.484 21264.047

1800 20100.768 17039.595 22656.707

1900 21340.921 18081.181 24053.099

2000 22589.630 19122.767 25458.045

2100 23849.971 20170.590 26875.559

2200 25102.818 21218.413 28285.580 4.2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4?4所示. 表4?4锅炉热平衡及燃料消耗量计算 序号 名称 符号 单位 计算公式及函数来源 数值

1 燃料带入热量 Qr kJ/kg ≈Qar,net

24300 2 排烟温度 tpy ℃ 假定

140 3 排烟焓 hpy kJ/kg 查焓温表 1610.58

4 冷空气温度 tlk ℃ 给定

30 5 理论冷空气焓 h?lk kJ/kg 查焓温表 243.24

6 机械不完全燃烧热损失 q4 % 取用 2.5

7 化学不完全燃烧热损失 q3 % 取用

0 8 排烟热损失 q2 % 5.23

9 散热损失 q5 % 查表 0.45

10 灰渣物理热损失 q6 % 忽略

0 11 保热系数 ? % 1-q5/100 0.996

12 锅炉总热损失 ∑q % q2+q3+q4+q5+q6 8.18

13 锅炉热效率 ηgl % 100-∑q 91.82

14 过热蒸汽焓 h?gr kJ/kg 查表(p=9.9MPa,t=540℃) 3474.1

15 给水焓 hgs kJ/kg 查表(p=11.3MPa,t=215℃) 923.6

16 过热蒸汽流量 Dgr kg/h 已知

220000 17 饱和水焓 Hbh kJ/kg 查表(p=10.3MP) 1420.1

18 锅炉有效利用热 Qyx kJ/h Dgr(h″gr-hgs)+Dpw(h″bh-h′gs) 5.63E+08

19 实际燃料消耗量 B kg/h Qgl/(ηglQr) 25246.5

20 计算燃料消耗量 Bj kg/h Bj=B(1-q4/100) 24615.4 炉膛设计和热力计算 5.1炉膛结构设计 炉膛结构设计列表5?1 表5?1炉膛结构设计 序号 名称符号 单位 计算公式或数据来源 数值

(一)炉膛尺寸确定

1 炉膛容积热强度 qV W/m3 按表1―11选取 150*103

2 炉膛容积 V1 m3 BQydw/3.6qv 1136.1

3 炉膛截面热强度 qF W/m2 按表1---12选取 2.5*106

4 炉膛截面积 Al m2 BQydw/3.6qF 68.17

5 炉膛截面宽深比 a/b 按a/b=1∽1.2选取 1.1

6 炉膛宽度 a m 选取a值使a/b=1―1.2 8.66

7 炉膛深度 b m A1/a 7.87

8 冷灰斗倾角 θ 按θ≥50?选取 50?

9 冷灰斗出口尺寸 δ m 按0.6―1.4选取 1.0

10 冷灰斗容积 Vdh m3 按结构尺寸计算 109.5

11 折烟角长度 lz m 按=1/4b选取 1.97

12 折烟角上倾角 θ 按θ上=20?--45?选取 40?

13 折烟角下倾角 θ 按θ下=20?--30?选取 25?

14 屏管径及壁厚 d*δ mm 取用 38*4.5

15 屏管内工质质量流速 ρw kg/(m2s) 选取

950 16 屏管子总流通面积 A m2 (D1-Djw)/3600ρw 0.0618

17 屏每根管子面积 A1 m2 πd2/4 70.7*10-5

18 屏总管子数 n 根A/A1

88 19 屏横向管距 s1 mm 选取

650 20 屏片数 z1 根 选取

12 21 屏单片........