24WM燃煤锅炉空气预热器的设计单号

JIANGSUUNIVERSITY热动专业课程设计35t/h燃煤锅炉空气预热器设计所属学院：能动学院学生班级：热能0901班姓名学号：张琳3090202003指导老师：王助良JIANGSUUNIVERSITY前言《锅炉原理》是一门涉及基础理论面较广，而专业实践性较强的课程。该课程的教学必须有相应的实践教学环节相配合，而课程设计就是让学生全面运用所学的锅炉原理知识设计一台锅炉或者相关的部件，因此，它是《锅炉原理》课程理论联系实际的重要教学环节。它对加强学生的能力培养起着重要的作用。锅炉原理课程设计是《锅炉原理》课程的重要教学环节。通过课程设计使学生对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高；掌握锅炉机组的热力计算方法，并学会使用热力计算机标准和具有综合考虑锅炉机组设计与布置能力；培养学生查阅资料、合理选择和分析数据的能力，提高学生运算、制图等基本技能；培养学生对工程技术问题的严肃认真的负责的态度。本次课程设计的任务是更根据原始资料设计一台35t/h燃煤锅炉的管式空气预热器。设计工作是产品生产的第一道重要工序，产品设计的好坏对其性能和质量有着决定性的影响。对设计空气预热器的要求是：确定预热器形式；决定空气预热器各个部件的构造尺寸；在保证安全可靠的基础上，设计力求技术先进、节省金属材料、制造安装简便并有高的效率。要达到这些要求，必须进行广泛深入的调查研究，综合运用有关的理论以及制造和运行方面的实践知识，学习国内外先进经验，有时还要经过一定的实验研究，要进行各种技术方案的运算和比较，并进行各种精确计算。空气预热器的热力计算称为热力计算，简称设计计算。设计计算的任务是：在给定的给水温度和燃料特性的前提下，确保达到额定蒸发量、选定的经济指标及给定的蒸汽参数所必须的空气预热器受热面的结构尺寸，并为选择辅助设备和进行空气动力计算、管壁温度计算、强度计算、其他可靠性计算提供原始资料。设计计算是在锅炉额定负荷下进行的。为了估计锅炉在非额定负荷下工作特性，往往对新设计的锅炉进行非额定下的热力计算，此时的计算叫做校核热力计算，简称校核计算。锅炉工作特点之一是对燃料的适应性差，燃料的通用范围小，锅炉设计是按指定燃料设计的，如果燃用非设计燃料时，将使锅炉的热力特性发生变化，甚至发生故障。为了确定锅炉燃用非设计燃料时热力特性，所以进行的计算是校核热力计算。总之，校核计算的任务是：根据已有的锅炉结构数据，对改变负荷、燃料、运行工况或者改变某些部件结构情况下确定各个受热面进出口处的水温、汽温、空气温度和烟气温度、锅炉效率、燃料消耗量，以及空气、烟气的流量、速度。校核计算的目的是：为了估计锅炉在非设计工况下运行的经济指标，寻求改进锅炉结构的必要途径，以及为选择辅助设备和进行空气动力计算，水动力计算、管壁温度计算、强度计算、其他可靠性计算提供原始资料。在进行校核计算时，必须提供锅炉图纸和有关燃料设备、受热面、烟道的结构和尺寸的资料，并提出在校核工况下的锅炉参数和燃料性作为计算的原始数据。由于知识掌握程度以及设计时间有限对于我们在设计时难免有些仓促，此次设计一定存在一些错误和遗漏，希望指导老师给予指正。课程设计任务书（一）已知参数1.锅炉蒸发量35t/h2.额定蒸汽汽压力3.28MPa3.给水温度104℃4.额定蒸汽温度450℃5.空气预热器入口温度260℃6.排烟温度155℃7.环境温度20℃8.燃料特性贫煤，煤的收到基成分（%）：Car=39.9;Oar=4.6;Sar=0.2;Har=2.7;Nar=0.6;Mar=7;Aar=45;Vdaf=25煤的低位发热值：Qnet=15890KJ/kg（二）设计任务根据上述条件，设计：（1）卧式管式空气预热器，空气在管内，烟气在管外（学号单号）；（2）立式管式空气预热器，空气在管外，烟气在管内（学号双号）。实际确定参数：选用钢管ϕ401.5，横向节距为64mm，纵向节距为60mm，分段制造、安装。①进行设计计算；②画出空气预热器示意图按照课程设计的计算内容画完空气预热器的总图和部件件图；手工画图；按照机械制图规范和相关国家标准画图。凡图框、标题栏、集体不规范者重做或按不及格处理；（三）要求①本学期放假前交设计报告和设计图纸，交作业者，登记成绩；②设计报告条理清楚，书写字迹清楚；③交报告后抽查部分同学，现场5个基本题目（设计过程中出现的），3分钟回答，打对者为通过；④如有特殊情况不能按时交报告，需出示学院许可报告，补交后接受考查。设计计算1.燃料消耗量kg/h给水温度104℃入口处给水值hfw=438.85KJ/kg过热蒸汽量Dsh=35t/h=35103kg/h过热蒸汽温度450℃过热蒸汽焓值hsh’’=3331.68KJ/kg燃料收到基低位发热量Qnet=15890KJ/kg锅炉效率ηb=70%∴B=9102.7kg/h所要理论空气量L0=1.293V0V0=Nm3/kg=4.11Nm3/kg在本设计中，空气过量系数选α=1.2V=αV0=1.2V0=4.93Nm3/kg实际空气中含有水蒸气V湿=1.061V理论烟气量Vy0=+VH2O0+VN20+=4.45Nm3/kg=1.866=0.7VN20=+0.79V0VH2O0=11.1+1.24+0.0161V0实际烟气量Vy=Vy0+(α-1)V0+0.0161(α-1)V0=5.28Nm3/kg4.飞灰焓值考虑其中Lfa==0.135(取=0.3)5.烟气出口温度θ“=155℃烟气入口温度θ‘=260℃6.进入空气预热器的平均烟气流量Vh==13.35m3/s进入空气预热器烟气温度thi=260℃进入空气预热器空气流量Vc==12.46m3/s进入空气预热器空气温度tci=20℃1）空气预热器结构初步确定钢管ϕ401.5取S1=64mmS2=60mmΔ=28mmdn=37mm管外流速12m/s管内流速6m/s不计散热损失φVy(Cf1tf1-Cf2tf2)=LaCa(ta2-ta1)求出口温度ta2其中漏风系数β=1.06（锅炉原理与计算P20）预热器保温系数φ=1烟气进口温度tf1=260℃烟气出口温度tf2=155℃空气进口温度ta1=20℃预热空气量La=VcCf1、Cf2烟气进出口比容Ca空气比容Cf1=1.112KJ/KCf2=1.083KJ/KCa=1KJ/Kta2=427K=154℃管数2）平均温差Δt=ψ’ψ’:非纯逆流的温差修正系数ψ’=0.98入260℃出155℃烟气入20℃空气出154℃=135℃=106℃Δt=117.5℃2）总传热系数K=ξa)钢管ξ=0.85空气侧传热系数烟气侧传热系数管内流速6m/s管外烟气流速12m/s管内空气平均温度tc,m=(20+154)=87℃管内空气流动雷诺数Re===10100.610000可知管内属于紊流，当L/d==54时，Kl=1(查传热学书P131)设管壁平均温度tw,m=145℃则Ct=()0.55=0.921=0.023()0.8()0.4()CtClCR=0.023()0.8()0.4()=24.55W/(m2)b)换热管长度L=2m最窄面积fn=(S1-d)L=(64-40)=0.048m2管群最窄截面处烟气流速wn=经多次验证，取m=25wn==11.58m/s烟气平均温度th,m=(260+155)=207.5℃对正方排列的管群当量直径de=do=0.04m烟气在管外流动雷诺数Reh===14121.910000=C=0.35m=0.6n=0.36k=0.25p=0.2Nuf=CRefmmaxPrfn()k()pCφCzPrf=0.67=0.68Nuf=0.350.60.360.25()0.2=94.5==h=94.5=94.5=96.1c)K=ξ=0.85=16.6W/(m2K)(4)传热表面积FF’===421m2Q=Vy(Cf1tf1-Cf2tf2)1.2041=831230.1JF=1.1F’=463m2(5)单根管（1m）表面积f=0.1256m2/m在一个行程内安排L=2m的换热管根数N=625根，则一个行程的具有的换热面积为F1=0.12566252=157则换热器行程数为n==3（行程）因此换热器传热面积F=n1573=471m2校核1.换热器平均壁温tw,m===183℃