锅炉课程设计说明书

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书 1 目 录

前言 .....................................................2 第一章 锅炉课程设计概述 (3)

1.1锅炉课程设计的目的 (3)

1.2锅炉课程热力计算方法 (3)

1.3校核热力计算主要内容 ................................3 1.4整体校核热力计算的过程的顺序 .........................3 第二章 辅助计算 . (4)

2.1 锅炉主要参数及燃料特性 (4)

2.2 燃烧产物容积计算.......................................5 2.3 空气平衡量及焓温表. (6)

2.4锅炉热平衡及燃料消耗量计算 (9)

第三章 炉膛热力计算.............................................10 第四章 对流受热面的校核热力计算 (16)

4.1 屏与凝渣管的热力计算 (17)

4.2 高、低温对流过热器的热力计算 (23)

4.3 高、低温省煤器的热力计算 (31)

4.4 高、低温空气预热器的热力计算 (37)

第五章 锅炉热力计算误差检查 (44)

第六章 总结 (46)

附表 (47)

附图 (53)

参考文献 (65)

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2 前 言

虽然说核动力有了一定的发展，但当今电能生产仍是以火力发电为主。而锅炉是火力发电厂的三大主机中最基本的能量转换设备。其作用是使燃烧在炉内燃烧放热，并将锅炉内的工质由水加热成具有足够数量和一定温度和压力的过热蒸汽，供汽轮机发电。

当今世界对锅炉高效利用能源仍在进行不断研究，所以作为热能专业的我们必须对锅炉的构造，蒸汽与烟气流程这些基本知识相当熟悉。同时我们应该掌握锅炉的设计方法以及各种参数的计算，为了更好掌握这些知识，于是进行了为期三周的课程设计，这样更有助于我们掌握专业知识。

本设计说明书是以国产220t/h 高压锅炉为对象，对整个热力校核计算进行的详细的说明与计算。

在校核设计的过程中得到了魏老师的精心指导和同学们的大力的帮助，在此表示由衷的感谢！

由于设计时间比较短，再加上我个人能力所限，所以在编写的过程中难免会出些错误，敬请老师们批评指正。

编者

2008年12月

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3

第一章 锅炉课程设计概述

● 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。我是进行校核热力计算。

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、气、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。校核热力计算可以帮助人们正确确定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。

● 1.3校核热力计算的主要内容

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。

● 1.4整体校核热力计算过程的顺序

1、列出热力计算的主要原始数据，包括锅炉主要参数和燃料特性参数；

2、根据燃料、燃烧方式及锅炉结构布置方式特点，进行锅炉通道空气量平衡计算；

3、理论工况下（α=1）的燃烧计算；

4、计算锅炉通道内烟气的特性参数；

4、绘制烟气焓温表；

5、锅炉热平衡计算和燃料消耗量的估算；

6、锅炉炉膛热力计算；

7、按烟气流向对各受热面依次进行结构和热力计算；

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4 一次减温喷水 8、锅炉整体计算误差的校验。

第二章 辅助计算

2.1锅炉主要参数及燃料特性：

①锅炉额定蒸发量：D e =220 t/h=220×103 kg/h

②给水温度： t gs =215℃

③过热蒸汽温度： t gr =540℃

④过热蒸汽压力： p gr =9.8MPa

⑤制粉系统：中间仓储式（热空气作干燥剂、钢球筒式磨煤机）

⑥燃烧方式：四角切圆燃烧

⑦排渣方式：固态

⑧环境温度：20℃

⑨蒸汽流程：汽包→顶棚管→低温对流过热器→屏式过热器→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→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

锅炉受热面的布置结构如右图：

本组选用的燃料为新汶煤，首先要对

燃料的应用基成分进行校核，本燃料校核

并不是100%，所以把多余的归到氧上，给

氧减了1%。关于燃料的其他数据请参考表

2-1。

锅炉本体结构简图 二次减温喷水

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5

表2-1新汶烟煤煤质分析

2.2 燃烧产物容积计算

需计算出理论空气量、理论氮容积、RO 2容积、理论干烟气容积、理论水蒸汽容积等。计算结果见表2-2燃烧计算表。

表2-2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 V

Nm

3

/kg

0.0889(C ar +0.375S ar )+0.265H

ar

-0.0333O ar

6.4129

2

理论氮容

积

V

N

022

Nm 3

/kg

0.8

100

N

ar

+0.79V 0

5.0773

3

RO

2

容

积

V

RO 2

Nm 3

/kg 1.866

100

C

ar

+0.7

100

S

ar

1.1585

4

理论干烟气容积 V GY

Nm

3

/kg

V

N

022

+V

RO 2

6.2358

5

理论水蒸汽容积

V

O

H 02

Nm

3

/kg

11.1

100

H

ar

+1.24

100

M

ar

+1.61d k

V 0

(d k =0.01kg/k

g)

0.6327

6 飞灰份额

a

fh

查指导书表2-4 0.95

2.3空气平衡量及焓温表

（1）炉膛出口过量空气系数是由燃料性质和燃烧方法决定的，对于炉膛和烟道各处实际空气量的计算称为锅炉的空气平衡量、在锅炉热力计算中，常用过量空气系数来说明

元素成分（%）

收到基

低位量（kJ/k

g ）

干燥

无灰

基挥

发分

V daf (%)

空气

干燥

基水

M ad

（%）

BT И法可

磨性系数K k m 灰熔点 水分

灰

分

碳 氢

氧

氮

硫

变形温度DT (℃) 软化温度ST (℃) 熔化温度FT(℃) M ar A ar C ar H ar O ar N ar S ar 6

18.8

61

4.1

5.8 1.4

2.9

22415

46

3.5

1.4

1190

>1500

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6 炉膛和烟道的实际空气量。其值可从表1～2中选取。本校核热力计算取得是满负荷，可按额定漏风系数来做，查表1-5，其中各个受热面出口过量空气系数也可按锅炉课程说明书表1-5的公式计算。

表2-3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 漏风系数

△α 0 0.025 0.025 0.02 0.05 0.02 0.05 2 受热面出

口过量空

气系数

α" _ 1.2 1.225 1.25 1.27 1.32 1.34 1.39 3 烟道平均

过量空气

系数

a PJ _ 1.2 1.2125 1.2375 1.26 1.295 1.33 1.365 4

干烟气容

积 V GY m 3/kg 7.5183 7.5985 7.7588 7.9031 8.1276 8.352 8.5765 5

水蒸气容

积

V O H 2 m 3/kg 0.6533 0.6546 0.6572 0.6595 0.6631 0.6667 0.6703 6

烟气总容

积 V Y m 3/kg 8.1716 8.2531 8.416 8.5626 8.7907 9.0187 9.2468 7

RO2容积

份额 r RO 2 _ 0.1417 0.1403 0.1376 0.1352 0.1317 0.1284 0.1252 8

水蒸气容

积份额 r O H 2 _ 0.0799 0.0793 0.078 0.077 0.0754 0.0739 0.0724 9

三原子气

体和水蒸

汽溶剂总

份额

r _ 0.2216 0.2196 0.2156 0.2122 0.2071 0.2023 0.1976 10 容积飞灰

浓度

v g/m3

21.8561 21.6403 21.2214 20.8581 20.3169 19.8032 19.3147

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7

续表

（2）烟气焓、空气焓、蒸汽焓的计算：

炉膛、屏式过热器、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、高温空气预热器、低温省煤器、低温空气预热器等所在烟气区域的烟气在不同温度下的焓，并列成表格作为温焓表。具体见表2-4、2-5、2-6 。

表 2-4 烟气焓温表（用于炉膛、屏式过热器、高温过热器计算）

11 烟气质量 m y

kg/kg 10.8622 10.9669 11.1763 11.3648 11.6579 11.951

12.2442

12

质量飞灰浓度

μy

kg/kg

0.0164

0.0162

0.0159

0.0157

0.0153

0.0149

0.0145

烟气或空气温

度

（℃） 理论烟气焓

h y 0（kj/kg ）

理论空气焓h k 0

(kg kj /)

理论烟气焓

增(每100℃）△h y 0

(kj/kg)

炉膛、屏、凝渣管 高温过热器 α"= 1.2

α"= 1.225

h y

△h y

h y

△h y

400

3963.8242 3474.2527 - 4658.6747 - 4745.531 - 500 5025.3336 4387.3855 1061.5094 5902.8107 1244.136 6012.4953 1266.9643 600 6114.7403 5321.0396 1089.4067 7178.9482 1276.1375 7311.9742 1299.4789 700 7231.5432 6273.8683 1116.8029 8486.3168

1307.3686

8643.1635

1331.1893

800 8372.1934 7240.9336 1140.6502 9820.3801 1334.0633 10001.4034 1358.2399 900 9531.283 8223.3899 1159.0896 11175.9609 1355.5808 11381.5457 1380.1423 1000 10709.2715 9217.2611 1177.9885 12552.7237 1376.7628 12783.1552 1401.6095 1100 11904.4932 10227.87 1195.2217 13950.0672 1397.3435 14205.7639 1422.6087 1200 13113.6601 11244.6353 1209.1669 15362.5871 1412.5199 15643.703 1437.9391 1300 14338.8756 12275.8938 1225.2155 16794.0543 1431.4672 17100.9517 1457.2487 1400 15571.0325 13314.4629 1232.1569 18233.925

1439.8707 18566.7866 1465.8349

1500 16814.6449 14357.8418 1243.6124 19686.2132 1452.2882 20045.1593 1478.3727 1600 18068.0599 15409.4291 1253.415 21149.9457 1463.7325 21535.1814 1490.0221 1700 19332.1242 16464.0946 1264.0643 22624.9431 1474.9974 23036.5454 1501.3640 1800 20598.4364 17519.1449 1266.3122 24102.2653 1477.3222 24540.244 1503.6986 1900 21872.4988 18589.9069 1274.0624 25590.4801 1488.2148 26055.2278 1514.9838 2000 23150.7082 19659.3862 1278.2094 27082.5854 1492.1053

27574.07

1518.8422

2100 24440.4999 20737.9718 1289.7917 28588.0942 1505.5088 29106.5435 1532.4735 2200 25726.5941 21814.3771 1286.0942

30089.4695 1501.3753 30634.8289 1528.2854 2300

27022.5232

22898.8626

31602.2957

32174.7672

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表2-5 烟气焓温表（用于低温过热器、高温省煤气的计算）

烟气或空气温度?（℃） 理论烟气焓h y 0

（kj/kg ）

理论空气焓

h k 0 (kg kj /)

理论烟气焓增△h y 0 (kj/kg)

低温过热器

高温省煤器 a ''=

1.25 a ''=

1.27

h y △h y h y △h y 300 2930.5917 2582.4107 - 3576.1943 - 3627.8425 - 400 3963.8242 3474.2527 1033.2325 4832.3873 1256.193

4901.8724

1274.0299 500 5025.3336 4387.3855 1061.5094 6122.1799 1289.7926 6209.9276 1308.0552 600 6114.7403 5321.0396 1089.4067 7445.0002

1322.8203 7551.4209

1341.4933

700 7231.5432 6273.8683 1116.8029 8800.0102 1355.01 8925.4876 1374.0667 800

8372.1934

7240.9336

1140.6502

10182.4268 1382.4166 10327.2454 1401.7578

表2-6 烟气温焓表（用于高温空预器、低温省煤气的计算）

烟气或空气温度

?（℃） 理论烟气焓

h y 0

（kj/kg ）

理论空气焓h k 0(kg kj /) 理论烟气焓增△h y 0 (kj/kg)

高温空预器 低温省煤器 a ''=1.32

a ''=1.34

h y

△h y

h y

△h y

100 950.1602

849.2603

- 1221.9234 - 1238.9087 - 200 1926.5028 1708.14 976.3426 2473.1076 1251.1842 2507.2704 1268.3617 300 2930.5917 2582.4107 1004.0889 3756.9631 1283.8555 3808.6113 1301.3409 400 3963.8242 3474.2527 1033.2325 5075.585 1318.6219 5145.0701 1336.4588 500 5025.3336 4387.3855 1061.5094 6429.2969 1353.7119 6517.0446 1371.9745 600

6114.7403 5321.0396

1089.4067

7817.4729

1388.176

7923.8937

1406.8491

表2-7 烟气焓温表（用于低温空预器计算）

烟气或空气温度

?（℃）

理论烟气焓h y 0

（kj/kg ）

理论空气焓h k 0

(kg kj /)

理论烟气焓增△h y 0 (kj/kg)

低温空预器 a ''=1.39

h y △h y 100 950.1602 849.2603 ― 1281.3717

200 1926.5028 1708.1400 976.3426 2592.6774 1311.3057 300 2930.5917 2582.4107 1004.0889 3937.7318 1345.0544 400 3963.8242 3474.2527 1033.2325 5318.7827 1381.0509 500 5025.3336 4387.3855 1061.5094 6736.4139 1417.6312 600

6114.7403

5321.0396

1089.4067

8189.9457

1453.5318

2400

28319.9748

23983.7329

33116.7213

33716.3147

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2.4锅炉热平衡及燃料消耗量计算

①计算锅炉输入热量，包括燃料的收到基低位发热量，燃料物理显热、外来热源加热空气时带入的热量。

②各项热损失，包括化学不完全燃烧热损失q3和机械不完全燃烧热损失q4，锅炉散热损失q5，灰渣热物理损失q6，排烟热损失q2。具体数据见锅炉热平衡及燃料消耗量计算表2-8.

表2-8 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 Q r

kJ/kg 式（2-8）Qr ≈df57dcfac8d376eeaeaa316c

25140 2 排烟温度 py ℃ 先估后算 130 3 排烟焓 h py

kJ/kg 查焓温表用插值法求

1243.06 4 冷空气温度 t lk ℃ 取用 20 5 理论冷空气焓 h 0lk kJ/kg h 0lk =(ct)k V 0 169.85 6 化学未完全燃烧损失 q 3 % 取用 0.5 7 机械未完全燃烧损失 q 4 % 取用

1.5 8 排烟处过量空气系数

αpy 查表2-9即低温空预器出口过量空气过量系数

1.4 9 排烟损失 q 2 % （100-q 4)(h py -αpy h 0lk )/Q r

3.9986 10 散热损失 q 5 % 取用 0.5 11 灰渣损失 q 6 % 式（2-13） 0.029 12 锅炉总损失 ∑q % q 2+q 3+q 4+q 5+q 6 6.5276 13 锅炉热效率 η % 100-∑q 93.4724 14 保热系数 φ

1-q 5/(η+q 5)

0.9946

15 过热蒸汽焓 h"gg kJ/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=540℃ 3476.1 16 给水温度 t gs ℃

给定

215 17 给水焓 h gs kJ/kg 查附录B-6、B-7，低温省煤器入

口参数 p=10.78Mpa(查表1-6），t=215℃ 923.78 18 锅炉有效利用热 Q kJ/h D gr (h"gg -h gs ) 5.62E+08 19 实际燃料消耗量 B kg/h 100*Q/(ηQr) 23895.1157 20

计算燃料消耗量

B j

kg/h

B(1-q 4/100)

23536.6890

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第三章 炉膛热力计算

校核热力计算步骤：

1、计算炉膛结构尺寸及烟气有效辐射层。

2、选取热风温度、并依据有关条件计算随每kg 燃料进入炉膛的有效热量。

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。

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。

10、炉膛内其他辐射受热面的换热计算。具体见表3-2、表3-3

表3-1 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

Ａq

m

2

7．68[（1.395+0.905）+3.995/2]+

22.176?(5.888+2?1.276)

219.62

2

侧墙总面积

2A c

m

2

A

c 1

=(6.912+3.995)?1.7625.0?

A

C 2

=5.126976.12?

A

C 3

=[5.126+(6.912-0.896-1.76)]106.1?5.0?

A C 4

=(6.912-0.896-1.76)?0.334

A

C 5

=[(6.912-0.896-1.76)+3.39]86.0? 5.0?

A

C 6

=6.97439.3?

A

C

=

A

c 1

+A C 2+A

C 3

+A C 4+A C 5+

A

C 6

218.48

3

后墙总面积 A h

m 2

7．68[（1.395+0.905）+3.995/2]+12.976?

(5.888+2?1.276)+7.68032.2?

157.74

4 喷燃器及门孔面积 A yc

m 2

6

5 炉顶面积 A ld

m 2

7.68(3.39+0.869)-2896.0896.05.0??? 32.11

6 炉膛与屏的交界面积

A 2

m

2

(6.974+0.225+0.334).7? 65.61

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书 11 7

炉墙总面积 A l m 2 A h +2A c + A h + A ld + A 2 693.56 8

炉膛截面面积 A A m 2 6.9122896.068.72?-? 51.479 9

水冷壁管外径 d mm 60 10 水冷壁

管节距

s mm 64 11 管子至

墙中心

距

e mm 0 12 水冷壁

角系数

X SL 0.98 13 炉顶角

系数

X LD 0.98 14 出口烟

窗角系

数

X YC 1 15 炉膛容

积

V L m 3 A c )976.12176.22(5.0896.0)888.568.7(68.7+???++? 1052.6 16 冷灰斗

二等分

平面到

出口烟

窗中心

距离

H L m 19.846 17 冷灰斗

二等分

平面到

炉顶的

距离

H 0 m 23.938 18 冷灰斗

二等分

平面到

燃烧器

中心距

离

H r m 4.962 19 炉膛总

有效辐

射受热

面积

A lz m 2 0.98?( A l - A 2- A yc )+ A 2 675.12 20

炉膛水

冷程度 X S LZ / A l 0.97

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书

12

表3-2 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

a l ''

查指导书1—5漏风系数和过量空气系

数 1.2 2 炉膛漏风系数 a l ? 查指导书1—5漏风系数和过量空气系

数 0.05 3 制粉系统漏风系数

a

ZF

?

查指导书1—5漏风系数和过量空气系

数

0.1 4 热风温度 t rk ℃

先估后校 260 5 理论热风焓 h rk 0 kg kj / 查焓温表

2232.702 6

理论冷风焓

h lk 0

kg kj /

查指导书2—3锅炉热平衡及燃料消耗

量计算

169.85

7 空气带入炉膛热量

Q

K

kg kj /

（a l ''-a l ?-a ZF ?）h rk 0+

（a ZF ?+a l ?）h lk 0

2369.8146

8

对应每公斤燃料送入

炉膛的热量

Q

L

kg kj /

Q

r

（1-

q

q q

4

6

3

100

-+

）+Q K

27374.7987

9 理论燃烧温度 θ

℃ 查焓温表 2019.41 10

燃烧绝对温度 T

K

θ

+273

2292.41

11 火焰中心相对高度系

数 X X H

h l

r ?+ 0.2492

12 系数M M

A-BX 注：A ，B 查取指导书表3—5，

3—6

0.465 13 炉膛出口烟气温度 "

θ

l

℃

先估后校 1100 14

炉膛出口烟气焓

h ＂gl

kg kj / 查焓温表

1373

15 烟气平均热容量

V

C

kg

kj /(℃）

（Q L

- h

＂

gl ）/（

θ0-"

θ

l

）

13950.067

16 水冷壁污染系数 ζ

SL

查指导书3—5水冷壁污染系数 14.6014 17

水冷壁角系数

x sl

查指导书3—1炉膛结构数据

0.45

21

炉膛有效辐射层厚度

S m

3.6?V

L

/ A l

5.466

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书

13

18 水冷壁热有效系数 ψSL

ζ

SL

x sl 0.98 19 屏、炉交界面的污染

系数 ξ

YC

β

ζ

SL

0.441 20 屏、炉交界面的角系

数 X

YC

取用

0.441

21 屏、炉交界面的热有效系数

ψYC

ξ

YC

X

YC

1 2

2 燃烧孔及门孔的热有

效系数 ψ

R

未敷设水冷壁

0.441

23 平均热有效系数 ψ

PJ

（ψ

SL A +ψ

YC A 2+ψ

R

A yc ）/ A l

0 24 炉膛有效辐射层厚度

S m

查指导书3—1炉膛结构数据

0.437 25 炉膛内压力 P

MPa

5.466 26 水蒸汽容积份额 r

O

H 2

查指导书2—9烟气特性表 0.1 27

三原子气体容积份额

r

查指导书2—9烟气特性表 0.07995

28

三原子气体辐射减弱

系数

k Q

)

./(1MPa m

10．2???

?

?

????+s p r r O H 2.106.178.02???

? ??-''100037.01T L 0.2217

29 烟气质量飞灰浓度 μy

m kg 3/

查指导书2—9烟气特性表 3.5963 30

灰粒平均直径

d h

m μ

查指导书附录表一B-2

0.01644

31 灰粒辐射减弱系数

k

H

)

./(1MPa m

3

2255900

d

T h

l

?'

'

13 32 燃料种类修正系数 x 1 取x 1=0.5 81.8469590

43

33

燃烧方法修正系数 x

2

取x 2=0.1

0.5

34 煤粉火焰辐射减弱系

数 k

)

./(1MPa m

k

Q

r +k H

μ

y

+10x 1x

2

0.1

35

火焰黑度

a

H

1-e

kps

-

2.6428

36 炉膛黑度

a l

ψ

SL

H H

H

a a

a )1(-

+

0.7641

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书

14

37

炉膛出口烟气温度

θ''l

℃

2731

)l 3600(

30

A -+V

B T

T

C

j

PJ

l

M ?

ψασ

0.8801

38 计算误差 ??

收

θ''l

-θ''l

(估)

1085.5691 39 炉膛出口烟气焓 h yl ＂

kg kj /

查焓温表 -14.4309 40 炉膛有效热辐射热量 Q f L

kg kj /

?(Q L

- h yl ＂

)

13758.5 41 辐射受热面平均热负

荷 q s

m w 2

/ )6.3/(A lz ??Q

B f L

j

13548.2172 42 炉膛截面热强度 q F

m w 2/ B

j

Q r

?/(A

6.3A

) 131203.084 43 炉膛容积热强度

q

V

m w 3

/

B

j

Q r

?/(V

L

6.3)

3192846.4897

156151.001

7

表3-3 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 d mm 38 2 节距 s

mm

47.5 3 排数 n

158 4 顶棚管角系数 x 指导书附录图一

0.98 5 顶棚面积 A ld

㎡

32.11 6 蒸汽流通面积 A lt

㎡

1584/)03.014.3(2?? 0.112 7

炉膛顶棚热负荷分

配不均系数 η

H

指导书附录图七 0.57

8

炉膛顶棚总辐射吸

热量

Q

LD

Kj/h

3．6η

H

A ld

q

s

8644934.4679

9

减温水总量

D JW

Kg/h 先估后校 2250

10 炉膛顶棚蒸汽流量

D

LD

Kg/h

D

JW

D -

217750

11 炉膛顶棚蒸汽焓增 △h ld Kj/kg Q

LD

/D LD

39.7011 12 炉膛顶棚进口蒸汽焓

h ld ＇ Kj/kg 指导书查附录二中水和水蒸汽性质表

2708.84 13

炉膛顶棚出口蒸汽

h ld ＂

Kj/kg

h ld ＇+△h ld

2748.5411

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书 15 焓

14 炉膛顶棚出口蒸汽温度 t LD ''

℃ 指导书查附录二中水和水蒸汽性质表 323.62

第四章 对流受热面校核热力计算

一、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、根据出口烟焓，通过Q d =φ(I ’-I ’’+△aI o

LF )计算对流传热量。

3、依据烟气侧放热量等于工质侧吸热量原理，求取工质出口焓和相应温度。

4、计算平均对流传热温差。

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书

16 5、计算烟气侧对流放热系数及管壁污染系数。

6、计算工质侧对流放热系数。

7、计算管壁污染层温度。

8、计算烟气黑度，及确定烟气侧辐射放热系数。

9、计算对流放热系数K 。

10、计算对流传热量。与计算结果相比较，其差值应在允许范围之内。否则重新假设受热面出口烟温，重复上述计算。

二、对流传热系数的处理

（1）对流放热系数与气流冲刷方式、速度及介质的温度和物性等有关。计算中，可按气流冲刷方式，直接从线算图中查取。

（2）对流面结构不同时，对流放热系数按以下原则处理：

一部分管子错列、一部分管子顺列布置时，放热系数按管束平均烟气温度，分别求出顺列和错列的对流放热系数，然后按对流换热面积计算平均对流放热系数。

斜向冲刷受热面时，对流放热系数按横向冲刷计算，在进行修正。顺列管束，修正系数为1.07，错列管束不进行修正。

（3）污层对于对流受热面传热过程的影响，用污染系数来表示。燃用固体燃料顺列布置的受热面以及凝渣管、对流管束等，灰污层对传热的影响常用热有效系数来表示。

（4）利用系数是考虑烟气对受热面冲刷的不均匀、不完全时对传热过程的影响修正系数，各种对流受热面的热力计算应考虑利用系数。

（5）再计算高温区受热面的对流换热量时，常用烟气辐射放热系数来考虑高温烟气的辐射热量，其值与烟气黑度、温度等有关。

（6）出屏式受热面以外，其他各受热面加热介质对管壁的放热系数，都包括对流放热系数辐射放热系数两部分。

4.1 屏、凝渣管的热力计算：

A,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是未知数；

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书

17

3,屏与屏之间横向节距大，烟气流速低，且冲刷不完善。所以某些交换参数不同于一般对流受热面。

B,凝渣管的热力计算主要特点：

1，和后屏过热器类似，也直接吸收炉膛辐射热。当管少于5排时，将有部分炉膛辐射热落在其后受热面上。

2，凝渣管区域都布置其它附加受热面。

3，凝渣管内为汽水混合物，在沸腾状态下进行换热，工质温度始终为饱和温度。 4，凝渣管总吸热量包含对流吸热量和辐射吸热量。具体见表4-3。

表4-1 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 d mm 542?Φ

2 屏的片数

Z 12 3 每片屏的管子排数

n 4?10 40 4

屏的深度 L m 2.706 5 屏的平均高度 h m

7.4 6 一片屏的平面面积 A p

m

2

13.5 7 屏的横向节距

s

1

mm 屏的节距

591 8 比值 σ

1

d

s

1

14.1 9 屏的纵向节距

s

2

mm

46

10 比值 σ

2

d

s

2

1.09 11 屏的角系数 x

p

指导书附录图1，曲线5

0.98 12 屏的计算受热面积 A pj m 2

2 A p x p Z 317 1

3 屏区顶棚面积 A dp m 2

宽?深?角系数 15.6 14 屏区两侧水冷壁面积 A sl m 2

高?深?角系数2?

30.1 15 屏区附加受热面面积 A pfj m 2

A dp + A sl

45.7 16

烟气进屏流通面积

A p ＇

m

2

（6.424+1.76）-12?0.042?

(6.424+1.76)

58.8

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书

18

表4—2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 ?

'p

℃

指导书表3—9炉膛热力计算

炉膛出口烟气温度 1085.5691 2 烟气进屏焓 h yp ＇

kg kj /

指导书表3—9炉膛热力计算

炉膛出口烟气焓

13758.5 3 烟气出屏温度 ?'

'p

℃

先估后校 977 4 烟气出屏焓 h yp

＂

kg kj /

查焓温表 12236.836 5 烟气平均温度 ?

PJ

℃

（?'p +?''p ）/2

1031.284 6 屏区附加受热面对流

吸热量 Q

D PfJ

kg kj / 先估后校

315

7 屏的对流吸热量 Q

D P

kg kj /

(? h yp ＇

- h yp

＂+a ?h lk 0

）-Q D

PfJ

1198.447 8 炉膛与屏相互换热系

数 β

查指导书附录图16 0.998 9 炉膛出口烟窗的沿高度热负荷分配系数 η

YC

查指导书附录图7

0.67 10 炉膛出口烟窗射入屏区的炉膛辐射热量

Q

f P

kg kj /

ＡＡ＇LZ l

YC

Q /＇ch )(h

yp

＇

-

?βη

880.3929 11 屏间烟气压力 p MPa

0.779 12 屏间烟气有效辐射层

厚度 s m 查表4-5屏的结构数据表 0.1 13

水蒸气的容积份额

r H2o

查表2-9烟气特性表

0.0799

17 烟气出屏流通面积 Ａ＂p m 2

(6.424+0.55)- 12?0.042?(6.424+0.55) 50 18

烟气平均流通面积

Ａy

m 2

2 A p ＇Ａ＂p /(Ａ＂p + A p ＇)

54

19 蒸汽流通面积

A lt

m

2

12?10?3.14?

4

2d

n

0.097

20 烟气有效辐射层厚度 S m

s

s

h

1

1

118

.1+

+

0.779

21 屏区进口烟窗面积 A ch ＇

m 2

见指导书表3—1 A 2

65.61 22

屏区出口烟窗面积

Ａch ＂

m

2

7.68?6.424

49.34

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书

19

14

三原子气体的辐射减

弱系数

k

Q

)

.(1

MPa m

10??

?

?

?????+s p r r O H 2.1078.06.12???

? ??-''100037.01T PJ 10.8903

15 三原子气体容积份额 r

查指导书2—9烟气特性表

0.2216 16

灰粒的辐射减弱系数

k

H

)

.(1

MPa m

3

2255900

d

T h

l

?'

'

84.697

17

烟气质量飞灰浓度

μ

Y

查指导书2—9烟气特性表 0.0164

18 烟气辐射减弱系数

k

)

.(1

MPa m

k

Q

r +k H

μ

Y

3.8023

19

屏区烟气黑度 a

e

kps

--

1

0.2563

20

屏进口对出口的角系

数

x

S

S

S L

L

L

1

1

1

1-

+

0.1395

21 燃料种类修正系数 ξ

R

取用

0.5 22

屏出口烟窗面积

A p ＂

查指导书表4—5，屏的结构数据表

50

23

炉膛及屏间烟气向屏

后受热面的辐射热量

Q f P

''

kg kj / 3600

..)1(40

B

T A Q

j

R

Pj ch f p

x

ξ

σαβ

α?+

-'''

250.2093

24

屏区吸收的炉膛辐射

热

Q f

PQ

kg kj /

Q f P

-Q f

P

''

630.1836

25

屏区附加受热面吸收

的辐射热 Q

f PfJ

kg kj /

Q f

PQ

A

A

A PfJ

PJ

PfJ

+

79.4027

26

屏区水冷壁吸收的辐

射热

Q f PSL

kg kj /

Q f PQ

A

A

A PfJ

PJ

SL

+

52.2981

27

屏区顶棚吸收的辐射

热

Q

f PLD

kg kj /

Q

f PQ

A

A

A PEJ

PJ

DP

+

27.1046

28 屏吸收的辐射热 Q f p

kg kj / Q f PQ -Q

f PfJ

550.7809 29 屏吸收的总热量 Q

p

kg kj / Q d p

+Q f

P

1749.2279 30

第一级减温水喷水量

D

jw 1

h kg /

取用

2050

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书

20

31 第二级减温水喷水量

D

jw 2

h kg / 取用 200 32 屏中蒸汽流量 D

P

h kg /

D-D jw 2 219800 33 蒸汽进屏温度 t P

'

℃

先估后校

410 34 蒸汽进屏焓 h p

'

kg kj / 查指导书附录二水和水蒸汽性质表

3120.2892 35 蒸汽出屏焓 h p

'

' kg kj /

h p

'

+B j

Q p

/D

P

3307.6005 36 蒸汽出屏温度 t P

'

'

℃ 查指导书附录二水和水蒸汽性质表

460.15 37 屏内蒸汽平均温度 t PJ

℃ (t P '+t P '')/2

435.075 38 平均传热温差 t ?1

℃

?

PJ

-t PJ

596.209 39

屏内蒸汽平均比容

-

v

kg m /3

查指导书附录二水和水蒸汽性质表

0.0274

40 屏内蒸汽流速

w Q

s m /

f

v D P ??-

3600

17.2466

41

管壁对蒸汽的放热系

数

a 2

)

/(2C m W ο

?

查指导书附录11 2679

42 烟气流速 w y

s m /

)273

1(3600?

PJ

Y

Y

j

A

V

B +

?

?

4.7267

43 烟气侧对流放热系数

a d )/(2C m W ο?

查指导书附录8 26.37

44 灰污系数

ε

W

C m /)(2ο

?

查指导书附录15曲线2 0.008

45

管壁灰污曾温度

t hb

t PJ

+(a 2

1+

ε)A

Q B PJ

P

j

6.3?

737.1573

46 辐射放热系数 a f )/(2C m W ο?

查指导书附录19 67.588 47

利用系数

ζ

查指导书附录12

0.85

48 烟气侧放热系数

a 1

)/(2

C m W ο

?

???? ?

?+??

a x s d

a f d 2214.3ζ

90.2362

能源与环境学院 · 热能与动力工程·课程设计说明书

21

49

对流传热系数

k

)/(2C m W ο

?

a a Q

Q a

D p

f pQ 121

111????? ??+?????

? ?

?+

+ε

41.9142

50 屏的对流传热量

Q d

p

kg kj /

B

t A j

PJ

k

???16

.3

1211.6469

51 计算误差 % []

/)(Q Q

d

P D P

-估Q d

p

1.08 52 屏区水冷壁的水温 t s

℃ 查计算负荷下汽包饱和水温度

317.67 53

平均传热温差 t ?2

℃

?

PJ

-t s

713.614

54

屏区水冷壁对流吸热

量

Q d

PSL

B

A

t j

SL

k ??26.3

137.704512

34 55 屏区顶棚进口蒸汽温

度 t PLD '

℃

查指导书表3—10 323.62 56

屏区顶棚进口蒸汽焓

h PLD

'

kg kj /

查指导书表3—10

2748.5411

57 屏区顶棚蒸汽焓增

h

PLD

?

kg kj / 先估后校 25.3

58 屏区顶棚出口蒸汽焓 h PLD

'

'

kg kj / i PLD '+i PLD ?

2773.8411

59 屏区顶棚出口蒸汽温

度

t PLD ''

℃ 查指导书附录二水和水蒸汽性质表

326.78 60 屏区顶棚平均汽温 t PLDpj

℃ （t PLD ''+t PLD '）/2

325.2 61

平均传热温差

t ?3

℃

?

PJ

-t PLDpj

706.084

62 屏区顶棚对流吸热量

Q d

PLD kg kj /

B

A

t j

PfJ

k ??36.3 206.8668

63 屏区顶棚总吸热量 Q PLD

kg kj / Q d

PLD +Q

f

PLD

233.9714 64

屏区顶棚蒸汽流量

D

PLD

h kj /

等于表3—10中D LD 217750

65 屏区顶棚焓增

h

PLD

? kg kj /

Q d

PLD B j /D PLD

25.29

66 计算误差检查

%

[h PLD ?（估）-h PLD ?]/i PLD ?

0.0395

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