煤粉爐設(shè)計_畢業(yè)論文設(shè)計

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)JIANGSUUNIVERSITY熱動專業(yè)畢業(yè)設(shè)計煤粉爐設(shè)計所屬學(xué)院：能動學(xué)院學(xué)生班級：熱能 0901 班姓名姓名：郭楠姓名學(xué)號：3090202024指導(dǎo)老師：張敏摘要：工業(yè)鍋爐作為國內(nèi)主要的熱能動力設(shè)備，一直是研究的重點(diǎn)。對于容量超過 35t the focus of the study. For the capacity of boiler more than 35t use pulverized coal. The design of pulverized coal is naturally the most important t

2、hing. The design of 130t process, firstly some research were done to pulverized coal, secondly I read some books from abroad, at last I did the structural design , thermal calculation and calculation check of pulverized coal. During the calculation process, firstly I determined the general structure

3、 of boiler. Secondly I did supporting calculations to receive the temperature of the flue gas enthalpy table. Thirdly I did structural design, thermal calculation of furnace. Fourthly I did structural design, thermal calculation of the water wall and the sullage pipe. Fifthly I did structural design

4、, thermal calculation of superheater. Sixthly I did structural design, thermal calculation of economizer and air preheater. Then I did the checking calculation, Finally I got a set designAs. an important thermal power equipment, Pulverized coal is widely used in industry. We should pay more attentio

5、n to its optimization.Keywords: pulverized coal; thermodynamic calculation; structural design目錄第一章緒論 .11-1鍋爐重要性 . .11-2 鍋爐型式簡介 . .11-3煤粉爐簡介 . .1第二章輔助計算 .22.1燃燒產(chǎn)物計算 .32.2煙氣特性計算 .4第三章燃燒室設(shè)計及傳熱計算 .103.1爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計 .103.2 煤粉燃燒器的型式及布置143.3 燃燒器水冷壁布置173.4 燃燒室傳熱計算18第四章凝渣管設(shè)計及傳熱計算224.1 凝渣管結(jié)構(gòu)特性計算224.2 凝渣管傳熱計算24第五章過熱

6、器設(shè)計及傳熱計算265.1 第二級（高溫）過熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計265.2 第二級（高溫）過熱器傳熱計算305.3 第一級（低溫）過熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計355.4 第一級（低溫）過熱器傳熱計算36第六章上級省煤器和空氣預(yù)熱器設(shè)計及傳熱計算406.1 上級省煤器結(jié)構(gòu)設(shè)計406.2 上級省煤器傳熱計算426.3 上級空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計446.4 上級空氣預(yù)熱器傳熱計算45第七章下級省煤器和空氣預(yù)熱器設(shè)計及傳熱計算487.1 下級省煤器結(jié)構(gòu)設(shè)計487.2 下級省煤器傳熱計算507.3 下級空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計527.4 下級空氣預(yù)熱器傳熱計算54第八章空氣動力計算56附錄63結(jié)語67參考文獻(xiàn)68致謝70第一章緒論1-

7、1 鍋爐重要性鍋爐是國民經(jīng)濟(jì)中重要的供應(yīng)蒸汽的設(shè)備。電力，機(jī)械，冶金，化工，紡織，造紙，食品等工業(yè)都需要大量蒸汽。但各種工業(yè)規(guī)模不同，因此所需要供應(yīng)蒸汽的鍋爐的容量，蒸汽參數(shù)，結(jié)構(gòu)，性能也不相同?，F(xiàn)代電力工業(yè)是規(guī)模巨大，發(fā)展迅速的先行工業(yè)。電站鍋爐一般容量巨大，蒸汽參數(shù) (壓力，溫度 )高，要求性能好，是火力發(fā)電站中的主要設(shè)備之一。我國已能設(shè)計，制造，運(yùn)行容量巨大的，每小時蒸發(fā)量達(dá)到2000t=1.2。煤的收到基低位發(fā)熱量：Q ar，net， p=22880kJkg。采用單鍋筒型布置，上升煙道為燃燒室及凝渣管。水平煙道布置兩級懸掛對流過熱器，垂直下行煙道布置兩級省煤器及兩級管式空氣預(yù)熱器。整個

8、爐膛全部布滿水冷壁，爐膛出口凝渣管簇由鍋爐后墻水冷壁延伸而成，在爐膛出口出采用由后墻水冷壁延伸構(gòu)成的折焰角，以使煙氣更好的充滿爐膛，采用光管水冷壁。對流過熱器分兩級布置，由懸掛式蛇形管束組成，在兩級之間有鍋爐自制冷凝水噴水減溫裝置，由進(jìn)入鍋爐的給水來冷卻飽和蒸汽制成凝結(jié)水，回收凝結(jié)放熱量后再進(jìn)入省煤器。省煤器和空氣預(yù)熱器采用兩級配合布置，以節(jié)省受熱面，減少鋼材消耗量。鍋爐采用四根集中下降管，分別供水給12 組水冷壁系統(tǒng)。燃燒方式采用四角布置的直流燃燒器。根據(jù)煤的特性選用鋼球滾筒式磨煤機(jī)儲倉式制粉系統(tǒng)。2.1 燃燒產(chǎn)物計算煤完全燃燒（1）時理論空氣量及燃燒產(chǎn)物容積計算（以1kg 燃料為基準(zhǔn)）Ca

9、r66.1H ar2.2Oar2.0Nar1.0S0.4Aar21.3arM ar7Qar， net， p22880理論空氣容積 Vk00.0889 Car0.375Sar0.265H ar 0.0333Oar=0.0889（66.1+0.3750.4 ）+0.265 ×2.2-0.0333 ×2.0=6.4m3 kg三原子氣體容積 VRO20.01866(Car 0.375Sar )=0.01866（66.1+0.375 ×0.4 ）=1.236225 m3kg00.008N ar0理論氮?dú)馊莘e VN 20.79Vk=0.008×1.0+0.79 &#

10、215;6.4=5.064 m3 kg00理論水蒸氣容積 VH 2 O0.111H ar 0.0124M ar 0.0161Vk=0.111×2.2+0.0124 ×7+0.0161 ×6.4=0.43404 m3kg0VRO200理論煙氣容積 VyVN2VH 2O=1.236225+5.064+0.43404=6.734265 m3kg煙氣中飛灰質(zhì)量濃度G fhfhAar100=0.95× 21.3100=0.20235kgkg(fh 代表飛灰中純灰份額， 查鍋爐原理及計算可得 fh0.95)煤的折算灰分 AzhAar10000Qar ,net , p

11、=10000×21 .322880=9.30944gMJ2.2 煙氣特性計算煙道各處過量空氣系數(shù)，各受熱面漏風(fēng)系數(shù)符號Vk0VRO2VN0VH0OV y0G fh22大小6.4m3kg1.2362255.0640.434046.7342650.202353333kgkgmkgmkgmkgmkg漏風(fēng)系數(shù)（查鍋爐原理及計算可得）爐膛及第二級第一級上級省上級空下級省下級空凝渣管過熱器過熱器煤器氣預(yù)熱煤器氣預(yù)熱器器漏 風(fēng) 系0.10.0150.0150.020.030.020.03數(shù)出口處過量空氣系數(shù)' ''即入口過量空氣系數(shù)及漏風(fēng)系數(shù)之和。爐膛及凝渣管 '

12、'1.25 （查表得）第二級過熱器' ''=1.25+0.015=1.265第一級過熱器' ''=1.265+0.015=1.28上級省煤器' ''=1.28+0.02=1.3上級空氣預(yù)熱器' ''=1.3+0.03=1.33下級省煤器' ''=1.33+0.02=1.35下級空氣預(yù)熱器' ''=1.35+0.03=1.38平均過量空氣系數(shù)pj0.5'''爐膛及凝渣管第二級過熱器第一級過熱器pjpjpj0.5'&

13、#39;' =0.5（ 1.25+1.25 ）=1.250.5'''=0.5（ 1.25+1.265 ） =1.25750.5'''=0.5（ 1.265+1.28 ） =1.2725上級省煤器 pj0.5'' ' =0.5 （1.28+1.3 ）=1.29上級空氣預(yù)熱器pj0.5''' =0.5 （1.3+1.33 ） =1.315下級省煤器 pj0.5'' ' =0.5 （1.33+1.35 ） =1.34下級空氣預(yù)熱器pj0.5''' =

14、0.5 （1.35+1.38 ）=1.365水蒸氣容積 VH 2O VH02O0.0161(pj 1)Vk0爐膛及凝渣管 VH 2O0.43404+0.0161 （1.25-1 ）6.4=0.4598第二級過熱器 VH 2O0.43404+0.0161 （1.2575-1 ）6.4=0.4606第一級過熱器 VH 2O0.43404+0.0161 （1.2725-1 ）6.4=0.4621上級省煤器 VH 2O0.43404+0.0161 （ 1.29-1 ） 6.4=0.4639上級空氣預(yù)熱器 VH 2 O0.43404+0.0161 （1.315-1 ）6.4=0.4665下級省煤器 VH

15、 2O0.43404+0.0161 （ 1.34-1 ） 6.4=0.4691下級空氣預(yù)熱器 VH 2 O0.43404+0.0161 （1.365-1 ）6.4=0.4716煙氣總?cè)莘e Vy Vy01.0161( pj1)Vk0爐膛及凝渣管Vy6.734265+1.0161 （ 1.25-1 ） 6.4=8.36第二級過熱器Vy6.734265+1.0161 （ 1.2575-1）6.4=8.409第一級過熱器Vy6.734265+1.0161 （ 1.2725-1）6.4=8.506上級省煤器 V y6.734265+1.0161 （1.29-1 ）6.4=8.62上級空氣預(yù)熱器 V y6

16、.734265+1.0161 （1.315-1 ） 6.4=8.7827下級省煤器 V y6.734265+1.0161 （1.34-1 ）6.4=8.945下級空氣預(yù)熱器 V y6.734265+1.0161 （1.365-1 ） 6.4=9.108VH O水蒸氣容積份額 rH O2爐膛及凝渣管 rH 2O0.055第二級過熱器 rH 2O0.0548第一級過熱器 rH 2O0.0543上級省煤器 rH 2 O0.0538上級空氣預(yù)熱器 rH 2O0.0531下級省煤器 rH 2 O0.0524下級空氣預(yù)熱器 rH 2O0.05178三原子氣體容積份額rROVRO22爐膛及凝渣管 rRO2V

17、RO2=0.1479Vy第二級過熱器 rRO2VRO2=0.147Vy第一級過熱器 rRO2VRO2 0.1453VyVRO上級省煤器 rRO22=0.1434VRO上級空氣預(yù)熱器 rRO22=0.1408VRO下級省煤器 rRO22=0.1382VRO下級空氣預(yù)熱器 rRO22=0.1357三原子氣體總?cè)莘e份額r = rH 2OrRO2爐膛及凝渣管 r = rH 2OrRO2 =0.2029第二級過熱器 r = rH2OrRO=0.20182第一級過熱器 r = rH 2OrRO2 =0.1996上級省煤器 r = rH 2Or RO2=0.1972上級空氣預(yù)熱器 r = rH 2 OrRO

18、2=0.1939下級省煤器 r = rH 2Or RO2=0.1906下級空氣預(yù)熱器 r = rHOrRO=0.1874822煙氣質(zhì)量 G y 1Aar1.306pjVk0100爐膛及凝渣管 G y1Aar1.306pj Vk0 =11.235100第二級過熱器 G y1Aar1.306pj Vk0 =11.298100第一級過熱器 G y1Aar1.306pj Vk0 =11.423100上級省煤器 G y1Aar1.306 pj Vk0 =11.569100上級空氣預(yù)熱器 G y1Aar1.306 pjVk0 =11.778100下級省煤器 G y1Aar1.306 pj Vk0 =11.

19、987100下級空氣預(yù)熱器 G y1Aar1.306 pjVk0 =12.196100飛灰濃度fhAarfh100G yAarfh爐膛及凝渣管fh=0.0180Aarfh第二級過熱器fh=0.0179Aarfh第一級過熱器fh=0.0177Aarfh上級省煤器fh=0.01749上級空氣預(yù)熱器fh Aar fh =0.01718 100Gy下級省煤器 fhAar fh =0.01688100Gy下級空氣預(yù)熱器Aarfhfh=0.01659100Gy空氣預(yù)熱器出口熱空氣過量空氣系數(shù)''''ky11f=1.25-0.1-0.1=1.05鍋爐熱平衡及燃料消耗量排煙過量

20、空氣系 鍋爐蒸發(fā)量D排污率 p pw''數(shù)py煤的收到基低位發(fā)熱量： Qar， net，p1.3836.11kgs2%22880kJkg排煙溫度冷空氣溫度空氣預(yù)熱器出口空氣溫py140 tlk30 度t rk370焓值1767.50kJkg279.52kJkg3200.248kJkgQar ,net , p因為燃料灰分 Aar =21.3 =54.6 ，所以灰渣物理熱損失qhz 不必計算。排煙損失計算排煙損失 q pyI pypy''I lk100 qgtQar ,net, pq py=（1767.50-1.38 ×279.52 ） 100 42288

21、0=5.798 （ qgt 代表固體未完全燃燒損失， 查鍋爐原理及計算可得 q gt 4）鍋爐效率gl100 q gtqqt qlq qhz q py=100-4-0.66-5.798=89.542 （ qqt 代表氣體未完全燃燒損失，查鍋爐原理及計算可得 qqt 0 ， qlq 代表鍋爐外部冷卻損失，查鍋爐原理及計算可得qlq0.66 ）鍋爐總吸熱量QglD i gr''i gsppw D ibh i gs36.113332.4721.65236.111108.5721.6594554kw（ igr''代表過熱蒸汽出口焓， ibh 代表飽和水焓，i gs 代

22、表給 水焓 ，查 水蒸 氣 表可 得 i gr''3332.4kJ / kg ， i bh1108.5kJ / kg ，i gs 721.65kJ / kg ）燃料消耗量B100Qglgl Qar ,net, pB100945544.6153kg / s89.54222880計算燃料消耗量B jB 1qgt100B j4.6153144.4307 kg / s100空氣預(yù)熱器吸熱量Qkyky''I rkI lkQky1.053200.248279.52=3066.76kJkg空氣預(yù)熱器吸熱量與燃料熱量的百分比qky100QkyQar ,net , p=13.40

23、gl保熱系數(shù)glqlq89.54289 .5420.66=0.9927100 3066.7622880第三章燃燒室設(shè)計及傳熱計算3.1 爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計爐膛寬度及深度因采用角置直流燃燒器，爐膛采用正方形截面。計算燃料消耗量 B j煤的收到基低位發(fā)熱量： Qar， net，p4.4307kgs22880kJkg爐膛截面積FB jQar , net , pqF228804.43072420=41.89（ qF 代表爐膛截面熱負(fù)荷，查鍋爐原理及計算可得 q F 2420kw / m2 ）爐膛寬度aF 0.5=6.472m第一根凝渣管高設(shè)定 hn1 4.2m折焰角前端到第一排凝渣管斜管段長設(shè)定 l x 0

24、.734m折焰角寬度設(shè)定 l zy1.9m折焰角上傾角度設(shè)定 s45°折焰角下傾角度設(shè)定 x30°頂棚傾角設(shè)定 d8 °頂棚寬度l dp al zyl x cos x=6.472-1.9-0.734cos30°=3.936m凝渣管與爐墻距離l nzal dp=6.472-3.936=2.536m頂棚高度hdphnll dp tan d=4.2+3.936tan8°=4.753m折焰角高度hzyl zy tan x=1.9tan30°=1.097m折焰角高度hzy''l nz tan x=2.536tan30°

25、=1.464m冷灰斗底口寬度設(shè)定 l hd1.062m冷灰斗傾角設(shè)定 hd55 °冷灰斗中部寬度alhdl dz2= 6.472 1.0622=3.767m冷灰斗高度hhdal hdtanhd2=6.4721.062 tan 552=3.863m冷灰斗斜邊長度的一半l hxhhd2 sinhd=3.8632sin 55=2.358m爐膛容積熱負(fù)荷設(shè)定 qV175kJ / m3爐膛容積V1Qar ,net , pB jqv=579.28m3側(cè)墻面積FcV1a579.286.472=89.506m2Fchn1hdp ldpl dp a hzy''al dz hhd爐膛中部

26、高度hlz224a4.24.7533.9363.9366.472 1.4646.4723.767 3.86389.5062246.472=8.402m出口窗中心到灰斗中心高h(yuǎn)ckhn1l x sin xhzyhlzhhd224.20.734 sin 301.0973.86328.4022=13.714m前墻面積Fqhdp hzy''hlzl hxl dza24.7531.4648.4022.3583.7676.4722122.065m2后墻面積Fhlzyhlzl hxl dz acosx21.98.4022.5383.7676.472cos302=97.193m2出口窗面積Fc

27、hhnll nzl zyacos x4.22.5361.96.472cos30=31.935m2頂棚面積Fdl dp acosd3.9366.472cos82=25.724m爐膛總面積F12FcFqFhFchFd289.506122.06597.19331.93525.7242=455.929 m爐膛總高H 1 hdp hzy''hlzhhd2=4.753+1.464+8.402+1.9315=16.551m爐膛寬度6.472m折焰角高度1.097m第一根凝渣管高4.2m冷灰斗底口寬度1.062m折焰角 前端 到第 0.734m冷灰斗傾角55°一排凝渣管斜管段長折焰角

28、寬度1.9m冷灰斗中部寬度3.767m折焰角上傾角度45°冷灰斗高度3.863m折焰角下傾角度30°冷灰 斗斜 邊長 度 2.358m的一半頂棚傾角8°爐膛中部高度8.402m頂棚寬度凝渣管與爐墻距3.936m2.536m出口窗中心到灰斗中心高爐膛總高13.714m16.551m離頂棚高度4.753m3.2 煤粉燃燒器的型式及布置采用角置直流式煤粉燃燒器，分布于爐膛四角。燃燒器的中心距冷灰斗上沿為 1.73m。每組燃燒器有兩個一次風(fēng)口，兩個二次風(fēng)口和兩個廢氣燃燒器。計算燃 煤消 耗量 4.4307kJkg理論空氣量36.4NmkgBjV0燃料收 到基 低位 228

29、80kJkg爐膛出口過量空 1.25發(fā)熱量 Qar ,net , p氣系數(shù)''1燃料干燥無灰基 7%爐膛漏風(fēng)系數(shù) 0.10揮發(fā)分Vdaf1二次風(fēng)及送粉熱風(fēng)溫度t 2t ky''10=370-10=360一次風(fēng)中煤粉濃度111.293 1V1''1.293r11''V011.2930.251.256.4=0.387kgkg(r1 代表一次風(fēng)率，查表可得 r1 0.25)熱風(fēng)比熱ck 21.350 kJkg 一次風(fēng)溫設(shè)定 t1350一次風(fēng)溫 t1下的空氣比熱ck11.323kJkg 燃燒器前的一次風(fēng)溫t1100mfc干煤c水mft 1

30、 t fr1 1V 0 B j c k2 t 2 c k1t 1 （ ck1: B100100mf代表一次風(fēng)溫 t1 下的空氣比熱，ck2 代表熱風(fēng)比熱，查鍋爐原理及計算可得ck1 1.323kJkg ， ck21.350 kJkg ， c干煤 代表煤的干燥基比熱， c水 煤中水分比熱，查鍋爐設(shè)計手冊得 c干煤1.1kJ/kg ， c水1.5539kJ/kg ， mf 代表煤中水分為 7%， r3 代筆三次風(fēng)率，查得 r30.22 ， t f 代表磨煤廢氣及煤粉溫度，查得t f 150 ）燃燒器前一次風(fēng)溫t1350合理。爐膛漏風(fēng)率rlf1' '1=0.08二次風(fēng)率r21r1 r

31、3rlf=1-0.25-0.22-0.08=0.45二次風(fēng)量V2r21''V0 B j1t 2273=36.98m3s一次風(fēng)量V1r11'' V0 B j1t1273=20.22 m3s磨煤廢氣量V fr31''V0 B j1t f273=12.08 m3s一次風(fēng)速122m/ s二次風(fēng)速250m/ s磨煤廢氣（三次風(fēng)）風(fēng)速355m / s燃燒器數(shù)量Z4 （切向燃燒四角布置）每個燃燒器的標(biāo)準(zhǔn)煤出力BrB j Q ar , net , p3600293001000Z=3.11t爐膛深度b=6.472m燃燒器間距離b'6.472m爐膛高度H 1

32、16.551m下二次風(fēng)口下沿到冷灰斗轉(zhuǎn)角距離H ' 0.6m燃燒器假想切圓直徑d1b '8=0.809m燃燒器矩形對角線長度2l ja 2b 2=9.15m特性比值a1ba1b'hr8 （初步選定）br2l j31.75br燃燒器噴口寬度br2l j2l jbr選定為 0.28m燃燒器噴口高度hr2.26m燃燒器占有面積FR1.4142 br0.03hr 0.03 4=4.02m23.3 燃燒器水冷壁布置水冷壁采用60 光管，管節(jié)距s=64mm，管子懸掛爐墻，管子中心和爐墻距e=0，每面墻寬 6472mm，側(cè)墻布置 102 根，前后墻布置 100 根，凝渣管有 2437

33、2根管子，折焰角上有24 根管子，另 4 根管直接與聯(lián)箱相連。水冷壁規(guī)格前后側(cè)d60mm3mm頂棚d60mm3mm出口窗d60mm3mm管節(jié)距前后側(cè)s64mm頂棚s 84.5mm相對值前后側(cè)s1.067d頂棚s1.408d管中心與爐墻距離前后側(cè)e=0頂棚e=30mm相對值前后側(cè)e0d頂棚e0.5d角系數(shù)前后側(cè)x=0.99頂棚x=0.94出口窗x=1爐墻面積前后側(cè)F1398.27m2頂棚F125.724m2出口窗F131.935m 2水冷壁有效輻射面積前后側(cè)H s( F1 FR ) x=390.29頂棚H s24.181出口窗H s31.935總水冷壁有效輻射面積HH s=446.406水冷壁受

34、熱面平均熱有效性系數(shù)HpjF1=0.4406（代表灰污系數(shù)，查鍋爐原理及計算可得0.45 ）煙氣輻射層有效厚度s 3.6V1F1=4.574m燃燒器中心高度hr'0.5hrH '0.5hhd=3.662m燃燒器相對高度xrhr'H 1=0.2213火焰中心相對高度修正x0火焰中心相對高度xhxrx=0.22133.4 燃燒室傳熱計算熱空氣溫度 trk370冷空氣溫度 tlk30熱空氣焓 I rk3200.248kJkg冷空氣焓 I lk279.52kJkg空氣進(jìn)入爐膛的熱量Qkky'' I rk1f I lk=3416.16kJkg燃料有效放熱量100

35、qqtq gtQa Qar , net , pQk100qqt=25380.96kJkg理論燃燒溫度a 1852.87 Ta 2125.87 K爐膛出口煙溫假定 1''1070 T1''1343K煙氣平均熱容量QaI1''Vc''a1=14.759kJkg（ I1'' 代表爐膛出口煙氣焓，查表可得 I1''13826.932kJ / kg ）容積份額，水蒸氣三原子氣體rH 2O0.271r煙氣密度GyyVy=1.3439kgNm3三原子氣體分壓p0.1013r=0.0206三原子氣體輻射減弱系數(shù)k q r 10.20.78 1.6rH 2O0.37T1''10.2 p s0. 50.1 1r10000.781.60.0550.10.37134310.20.02064.574 0. 510.202910.21000=0.8177（1mMPa）灰粒輻射減弱系數(shù)k fh fh 43850y fh2''3T1d fh438501.34390