40t/h中壓燃煤鍋爐的熱力計算 目 錄1 設計資料及參數22 燃料特性23 確定鍋爐的基本結構34 輔助計算4 （1）燃燒產物容積計算4 （2）空氣平衡及焓溫表5 （3）鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算95 燃燒室設計及傳熱計算9 （1）燃燒室尺寸的決定9 （2）煤粉燃燒器的型式及布置11 （3）爐膛的熱力計算156 參考文獻181 設計資料及參數1） 鍋爐額定蒸汽量：Dsh=402） 蒸汽參數： 汽包工作壓力：。 過熱蒸汽壓力：psh=3.9MP 過熱蒸汽溫度：tsh= 給水溫度：tfw =1703） 給水壓力：pfw =4.9MP4） 排污率：5） 排煙溫度假定值：exg =1266） 冷空氣溫度：tca =202 燃料特性 1）燃料名稱：神府東勝煤 2）煤的收到基成分： 碳57.33% 氫33.62% 氧9.94 % 氮0.70% 硫0.41% 灰分15.00%水分13.00%3）煤的干燥無灰基揮發分33.64% 4）煤的收到基低位發熱量：Qnet,ar=21805kj、kg3 確定鍋爐的基本結構采用單鍋筒型布置，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。布置兩級省煤器及兩級管式空氣預熱器。整個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，在爐膛出口處采用由后墻水冷壁延伸構成的折焰角，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，由進入鍋爐的給水來冷卻飽和蒸汽制成凝結水，回收凝結放熱量后再進入省煤器。省煤器和空氣預熱器采用兩級配合布置，以節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。燃燒方式采用四角布置的直流燃燒器。根據煤的特性選用中速磨煤機的負壓直吹系統次風。4 輔助計算（1）燃燒產物容積計算 煤完全燃燒（=1）時理論空氣量及燃燒產物容積計算見表1表1 初始數據序號名稱符號單位公式及計算結果1理論空氣容積/ kg0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar5.7392三原子氣體容積/ kg0.01866(Car+0.375Sar)1.0733理論氮氣容積/ kg0.008Nar+0.79V4.5394理論水蒸汽容積/ kg0.111Har+0.0124Mar+0.0161V0.6555理論煙氣容積/ kg+6.2676飛灰中純灰份額 0.957煙氣中飛灰質量濃度Kg/kg0.14258煤的折算灰分g/MJ6.879 （2）空氣平衡及焓溫表 1）煙道各處過量空氣系數、各受熱面的漏風系數及不同過量空氣系數下燃燒產物的容積列于表2中，爐膛出口處過量空氣系數按表42取。表2 煙氣特性表1-4 煙氣特性表序號名稱及公式符 號單 位前屏至省煤器空預器熱段空預器冷段1 煙道進口過量空氣系數（查表3-3）a1.201.201.242 煙道出口過量空氣系數（查表3-4）a1.201.241.283 煙道平均過量空氣系數(+)/2aav1.201.221.264 過剩空氣量(av-1)VoVNm3/kg1.1481.2621.4925 水蒸汽容積VoH2O+0.0161VVH2ONm3/kg0.6740.676.06796 煙氣總容積Vgo+1.0161(av-1)VoVgNm3/kg7.4337.5507.7837 RO2占煙氣容積份額VRO2/VgrRO20.14430.14210.13788 H2O占煙氣容積份額VH2O/VgrH2O0.09070.08950.08739 RO2+H2O的容積份額rRO2+rH2Org0.23500.23160.225110 煙氣質量1-Aar/100+1.306avVoGgkg/kg9.8449.99310.29311 飛灰濃度，fa取0.95faAar/(100Gg)ashkg/kg0.01450.01430.01382)不同過量空氣系數下燃燒產物的焓溫表見表3。0表3 煙氣焓溫表（見下表）1m3空氣、各種氣體及1kg灰的焓溫度空氣焓CO2N2O2H2O灰焓20263039100132169 130 132 151 81 200266357 260 267 304 169 300403559 392 407 463 264 400542772 527 551 626 360 500684996 664 699 794 459 6008301222 804 850 967 560 7009791461 946 1005 1147 663 80011301704 1093 1160 1335 767 90012811951 1243 1319 1524 874 100014362202 1394 1478 1725 984 110015952457 1545 1637 1926 1096 120017542717 1695 1800 2131 1206 130019132976 1850 1963 2344 1360 140020763240 2009 2127 2558 1571 150022393504 2164 2294 2779 1758 160024033767 2323 2461 3001 1830 170025664035 2482 2629 3227 2066 180027294303 2642 2796 3458 2184 190028974571 2805 2968 3688 2385 200030644843 2964 3139 3926 2512 210032325115 3127 3307 4161 2640 220033995387 3290 3483 4399 2760 煙氣焓溫表序號溫度()理論煙氣焓I0g(kJ/kg)理論空氣焓I0a(kJ/kg)飛灰的焓Ifa(kJ/kg)煙氣的焓Ig=I0g+(-1)I0a+Ifa (kJ/kg)=1.2=1.24=1.28IgIgIgIgIgIg1100870.3757.511.51063.61089.21093.91119.922001762.31526.524.12152.81122.22213.933002682.42312.737.63182.51121.33275.044003630.53310.351.34303.81149.355004602.73925.265.35453.11173.366005594.04763.079.86626.41204.677006612.95618.194.57831.01239.288007664.06484.6109.39070.21258.299008733.77351.2124.510328.51279.91010009820.18240.6140.211608.41289.111110010910.79153.1156.212897.51292.312120012004.810065.5171.914189.81325.413130013125.810977.9193.815515.21362.314140014271.011913.3223.916877.51345.315150015402.512848.7250.518222.81347.816160016551.913789.9260.819570.61378.017170017709.214725.3294.420948.61369.018180018874.315660.6331.222317.71399.519190020052.416624.7339.923717.21379.220200021221.917583.1358.025.96.41396.721210022407.518547.2376.226493.11396.422220023595.119505.5393.327889.5153）鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算4 鍋爐熱平衡及燃料消耗量序號名 稱符 號單 位計算公式或數據來源結 果1燃料帶入的熱量QfkJ/kgQnet.ar218052排煙溫度exg給定1263排煙的焓IexgkJ/kg調用函數1385.14冷空氣溫度tcaoC給定20 5理論冷空氣焓IcaokJ/kg調用函數149.26機械不完全燃燒熱損失q4%取用0.67化學不完全燃燒熱損失q3%取用0.008排煙熱損失q2%(Iexg-exgI0ca)(1-q4/100)/Qf1005.449散熱損失q5%取用0.2010灰渣熱損失q6%取用0.0611總熱損失q%q2+q3+q4+q5+q66.3012鍋爐熱效率b%100 -q93.7014保熱系數1-q5/(b+q5)0.997915過熱蒸汽的焓ishkJ/kg調用函數，psh=3.9MPa注3332.3116給水的焓ifwkJ/kg調用函數，pfw=4.9MPa722.1517過熱蒸汽流量Dsht/h給定4018鍋爐有效利用熱量Q1kJ/hDsh(ish-ifw)104406.419鍋爐實際燃料消耗量Bkg/hQ1/(bQf/100)5.1120鍋爐計算燃料消耗量Bcalkg/ hB(1-q4/100)/36005.085 燃燒室設計及傳熱計算1.燃燒室尺寸的決定（1）因采用角置直流式燃燒器，爐膛采用正方形截面。按表839取爐膛截面熱負荷=2350KW/。爐膛截面F=42.01，取爐膛寬a=6800mm，爐膛深b=6800mm，布置60*3的水冷壁，管間距s=68mm，側面墻的管數為 101 根，前后墻的管數為99根。（2）燃燒室爐墻面積的決定 5爐膛結構尺寸序號名稱符號單位公式及計算結果1爐膛截面熱負荷Kw/查表3823502爐膛截面積F47.13爐膛寬度am取整6.8004第一根凝渣管高m設定5.15頂棚寬度ma-cos4.286折焰角前端到第一排凝渣管斜管段長m設定0.7347折焰角寬度m設定1.888折焰角上傾角設定459折焰角下傾角設定3010頂棚傾角設定811凝渣管與爐墻距離m2.52012頂棚高度m+tan5.64513折焰角高度mtan1.0914mtan1.4515冷灰斗底口寬度m設定1.06216冷灰斗傾角設定5517冷灰斗中部寬度m3.40018冷灰斗高度m3.81019冷灰斗斜邊長度的一半m2.3320爐膛容積熱負荷kJ/選定表3716521爐膛容積671.322側墻面積104.8923爐膛中部高度m14.3624出口窗中心到灰斗中心高m20.0925前墻面積(+)a1168.8526后墻面積()a137.33627出口窗面積()a37.3728頂棚面積30.4529爐膛總面積2+1583.7930爐膛總高m+23.362.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口、兩個二次風口和兩個廢氣燃燒器，燃燒器的結構計算見表6。表6燃燒器結構序號名稱符號單位公式及計算結果1計算燃料消耗量kg/s查表45.082燃料收到基低位發熱量kJ/kg見任務書218053燃料干燥無灰基揮發分%由任務書初始數據得33.644理論空氣量N/kg由表1得5.7395爐膛出口過量空氣系數 由表2煙氣特性得1.206爐膛漏風系數 由表2煙氣特性得0.1 7爐膛寬度am查表5爐膛尺寸6.8008爐膛深度bm查表5爐膛尺寸6.8009燃燒器間距離m 6.80010爐膛高度m查表5爐膛尺寸20.3611燃燒器假想切圓直徑m參考選定0.8512燃燒器矩形對角線長度m9.6213特性比值 1 1 初步選定(46)8 2 參考附圖8選定33.6414燃燒器噴口寬度 m /（） 結構設計定為0.28615燃燒器噴口高度 m 按,要求畫出結構圖，得2.5216燃燒器占有面積 1.4142(+0.03)( +0.03)*44.563.爐膛的熱力計算燃燒室的傳熱計算見下表88 爐膛傳熱計算序號名稱符號單位計算公式或數據來源結 果1熱空氣溫度thaoC假設后校核3252理論熱空氣焓IhaokJ/kg調用函數2512.13爐膛和制粉系統總漏風系數f+pcs查表3-40.064空預器出口過量空氣系數ah-(f+pcs)1.145空氣帶入爐內熱量QakJ/kgahIha0+(f+pcs)Icao2872.761kg燃料帶入爐內的有效熱QeffkJ/kgQf(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qa24664.67理論燃燒溫度tthoC調用函數1968.78理論燃燒溫度TthKtth+2732241.79爐膛出口煙溫foC假設后校核1380爐膛出口煙溫TfKf+273165310爐膛出口煙焓IfkJ/kg調用函數1660511煙氣平均熱容(VC)avkJ/(kgK)(Qeff-If)/(Tth-Tf)13.69112波爾茲曼數BoBcal(VC)av/(avF0T3th)1.0013水蒸汽容積份額rH2O煙氣特性，查表4-30.907三原子氣體的容積份額rg煙氣特性，查表4-30.2350三原子氣體輻射減弱系數kgrgm-1式(3-19)，調用函數0.037714灰粒平均直徑dashm中速磨煤機12煙氣中飛灰濃度ashkg/kg煙氣特性，查表4-30.0145灰粒輻射減弱系數kashashm-1式(3-20)，調用函數0.057815最上排燃燒器布置高度htm結構計算，圖4-118.721最下排燃燒器布置高度hunm結構計算，圖4-111.153高度差hmht-hun7.568爐膛計算高度hfm結構計算，圖4-141.544焦炭顆粒濃度cok,vg/Nm3式(3-24)，調用函數3.977516焦炭顆粒的平均粒徑dcokm取用38焦碳粒子輻射減弱系數kcokcokm-1式(3-21)，調用函數0.025217火焰吸收減弱系數kam-1kgrg+kashash+kcokcok0.1206爐內輻射層光學密度kaS1.67118爐內火焰黑度11-e-0.812火焰綜合黑度syn式(3-29)，調用函數0.61519爐膛黑度synf式(3-28)0.785爐膛火焰最