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锅炉原理作业


作业( 作业(一) 已知:某台锅炉燃烧烟煤,煤的元素分析成分为:Car=55.43%、Har=3.09%、 Oar=4.13%、Nar=1.34%、Sar=0.34%、Aar=27.74%、Mar=7.93%、Vdaf=20.19% 低位发热量为 Q ar,net =21270kJ/kg,飞灰系数 αfa=0.9。按照烟气的流程锅炉的 各受热面名称及漏风系数如下: 炉膛出口及屏式

过热器α〃=1.2 高温对流过热器Δ =0.05 α 高温对流再热器Δ =0.03 α 低温再热器Δ =0.03 α 省煤器Δ =0.03 α 空预器热段Δ =0.1 α 空预器冷段Δ =0.1 α 求: 1. 理论空气量三原子气体容积 3. 理论水蒸汽容积 4. 理论氮气容积 5. 理论烟气容积 6. 烟气特性表(按各级受热面的进、出口平均过量空气系数 αav计算) 7. 烟气焓温表(按各级受热面的出(进)口过量空气系数 α” 计算) 800~2200℃ 500~1000℃ 400~900℃ 300~800℃ 200~600℃ 100~400℃ 100~400℃

附 1(烟气特性表示例) :

附 2(烟气焓温表示例)

作业( 作业(二) 已知某台煤粉锅炉,采用固态排渣方式。 额定蒸发量 D=420t/h,再热蒸汽流量 350 t/h

过热蒸汽压力 Psh=13.7Mpa,过热蒸汽温度 tsh=540℃, 给水压力 Pfw=15.6MPa, 给水温度 tfw=235℃,

再热蒸汽进入锅炉时压力/温度 2.5 MPa/330℃ 再热蒸汽出锅炉时压力/温度 2.3 MPa/540℃ 排污率 pbl=3%, 汽包压力 Pdrum=14.8Mpa, 冷空气温度 tca=30℃

排烟温度 θexg=135℃,

飞灰和灰渣含碳量均为 Cfa=Csl=5%,q3=0.5%。 求:锅炉热效率,燃料消耗量,计算燃料量,保热系数。 锅炉热效率,燃料消耗量,计算燃料量,保热系数。 注:压力均为表压,其它参数参考作业(一) 。

作业( 作业(三) 一台 935t/h 亚临界压力锅炉,燃用烟煤,制粉系统采用中速磨煤机,四角切圆 燃烧,水冷壁和炉顶管采用膜式结构。 结构参数: 炉膛壁面积 F 为 2225m2(其中燃烧器和孔门占用面积为 45m2、出口烟窗面 ,炉膛有效容积 Vf 为 3890 m3,燃烧器的相对高度 xB=0.29。 积为 260 m2) 运行参数: 炉膛出口过量空气系数 α ′f′ =1.2,炉膛漏风 ?α f =0.05,制粉系统漏风
?α pcs =0.06。烟气压力 p=0.1MPa。

热空气温度为 320℃, 冷空气温度为 30℃。 机械未完全燃烧热损失 q4=1.5%, 灰渣热物 化学未完全燃烧热损失 q3=0, 理损失 q6=0,保热系数 φ=0.997,计算燃料量 Bcal=132t/h。 (其它参数参考作业(一) ) 求:炉膛出口烟温,炉内传热量 炉膛出口烟温, 说明: (1) 采用苏联 1973 年炉膛传热计算方法(书 p.175 式 9-66) 对应的火焰黑度计算式 9-42 中
k a = k g r + k ash ? ash + k cok ? cok

ε1 = 1 ? e ? k S
a

各项内容根据书 p.176 的叙述计算,即: (在上课的课件中已列出) 1) 三原子气体吸收减弱系数 k g r = ? 2) 灰粒的吸收减弱系数
T ′′ ? ? 0.78 + 1.6rH 2 O ?? ? 0.1??1 ? 0.37 f ?r ? 1000 ? rS ? ? ??
5590 ? ash (T f′′d ash )2 3

k ash ? ash =

3) 焦炭颗粒的吸收减弱系数 无烟煤和贫煤: kcok ?cok = 0.1 ; 烟煤和褐煤: (2) 该计算过程是一个假设
kcok ?cok = 0.05 。

计算

校核的迭代过程。迭代结束的精

度要求:炉膛出口烟温的假设值与计算值的偏差<100℃。由于计算工作量 比较大,所以作业只要求计算一个过程,不做反复迭代; (3) 建议开始计算时,炉膛出口烟温的假设值取为 1200℃; (4) 注意炉膛出口烟温计算公式中燃料量的单位是 kg/s; (5) 注意公式中温度单位:℃? K?

(6) β 值参见教科书 p.174,或用上课的课件中的 β 线算图查取。 (7) 作业(三)计算参考顺序
项目
0 理论热空气焓 I ha 0 理论冷空气焓 I ca

空气带入热量 1kg 燃料入炉膛热量 理论燃烧温度 θth 炉膛出口烟温 θf”(假设值) 炉膛出口烟焓 If” 烟气平均热容 烟气的水蒸汽容积 烟气的三原子气体容积 VRO2 烟气容积 烟气的水蒸汽容积份额 烟气的三原子气体容积份额 烟气的三原子气体总容积份额 炉膛辐射层厚度 三原子气体辐射减弱系数 灰粒辐射减弱系数 单位 kg 燃料产生的烟气质量 烟气中飞灰浓度 炉内介质辐射减弱系数

火焰黑度 水冷壁热有效系数 燃烧器和孔门的热有效系数 (=0) 炉膛出口热有效系数 (包括辐射修正系数 β 的影响) 平均热有效系数(式 9-59) 炉膛黑度 反映火焰中心的系数 M 炉膛出口烟温 误差 ?? ′f′ 计算的出口烟温对应的烟气焓 If” 炉膛传热量

作业( 作业(四) 已知一台直流锅炉的高温过热器,顺列、顺流布置在锅炉的水平烟道。 结构参数: 管径(外径×壁厚)¢38×6,横向节距 s1=135mm,纵向节距 s2=60mm,纵 向排数 z2>10,烟气的平均流通截面积 Fg =99m2 ,蒸汽的流通截面积 Fs =0.27m2,受热面积 H=1120 m2。 运行参数: 蒸汽流量 D=935t/h,进口汽温 t1=500℃,进口汽压 p1=17.3MPa,出口汽 压 p2=17.1MPa; 进口烟温 θ1=980℃,进口过量空气系数 α ′ =1.2,漏风系数 ?α =0.05,保热 系数 φ=0.997,计算燃料量 Bcal=132t/h,烟气压力 p=0.1MPa; 飞灰份额 αfa=0.9,冷风温度 tca=30℃。 与该过热器并行布置了附加受热面,其受热面积 Hadd=130 m2, 附加受热面管 内工质的平均温度 tadd=380℃。 锅炉的制粉系统采用中速磨煤机。

求:该过热器的出口参数和传热量。 该过热器的出口参数和传热量。 说明: (1)该计算过程是一个假设 计算 校核的迭代过程。迭代结束的精度

要求:传热量与放热量的相对偏差<2%。由于计算工作量比较大,所以作 业要求只计算一个过程,不做反复迭代; (2)建议开始计算时,出口烟温的假设值取为 870℃;烟气对附加受热面的放 热量 Qadd 的假设值取为 135kJ/kg; (3)注意不同公式中对温度单位的要求:℃? K?;

(4)注意线算图中放热系数的单位与公式中需要的单位是否统一? (5)计算管内换热系数时,用管子内径;计算管外换热系数时,用管子外径; (6)烟气的放热量×保热系数=过热器吸热量+附加受热面吸热量; (7)计算辐射换热系数时,用到的烟气量 Vg、Gg 要按进出口平均过量空气系 数 0.5*(1.2+1.25)=1.225 计算; (8)烟气侧对流放热系数 αc,属于纯传热学内容且计算繁琐,所以不必计算, 直接用给定值 αc=0.0751 kW/(m2℃) (9)作业(四)计算参考顺序
项目 进口烟焓 I’
0 理论冷空气焓 I ca

出口烟温 θ”(假设值) 出口烟焓 I” 烟气放热量 Qcre 附加受热面吸热量 Qadd(假设值) 过热器工质吸热量 Qcab 进口蒸汽焓 i’ 出口蒸汽焓 i” 出口蒸汽温度 t”

烟气平均温度 θav 蒸汽平均温度 tav 蒸汽平均比容 vav 蒸汽平均流速 w 蒸汽侧放热系数 α2 (查图 10-9) 烟气的水蒸汽容积 VH2O 烟气的三原子气体容积 VRO2 烟气容积 Vg 烟气的水蒸汽容积份额 rH2O 烟气的三原子气体容积份额 rRO2 烟气的三原子气体总容积份额 r 烟气平均流速 wg 横向相对节距 纵向相对节距 烟气侧对流放热系数 用给定值:αc=0.0751 kW/(m2℃) 烟气辐射层厚度 S 三原子气体辐射减弱系数 kg 灰粒辐射减弱系数 kash (计算公式:与作业三相同) 单位 kg 燃料产生的烟气质量 Gg 烟气中飞灰浓度 ?ash 炉内介质辐射减弱系数 ka 烟气黑度 ε1 灰污壁温 t2 烟气辐射放热系数 αr 烟气侧放热系数 α1 热有效系数 ψ 传热系数 K 传热温差 过热器传热量 Qctr
tr 附加受热面传热量 Qadd

过热器热量误差 δQc 附加受热面热量误差 δQadd


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