第1章热力计算SHL20-2.5/400燃用生物草锅炉设计1.1设计任务1)锅炉额定蒸发量：5.556kg/s(20t/h)。

2)蒸汽参数：锅筒内蒸汽压力：2.7MPa。

过热器出口蒸汽压力：2.5MPa。

过热器出口蒸汽温度：400℃。

3)给水温度：105℃。

4)给水压力：2.8MPa。

5)排污率：5%。

6)排烟温度：160℃。

7)预热空气温度：130℃。

8)冷空气温度：20℃。

1.2燃料特性1.燃料名称：能源草。

产地：浙江兰溪2.燃料工作基（应用基）成分碳C ar=23.87%氢H ar =2.90%氧O ar=21.32%氮N ar=0.69%硫S ar=0.06%水分M ar=47.00%灰分A ar=4.16%挥发分V ar=75.80%3.燃料低位发热量Q net.ar=7574.56kJ/kg1.3 辅助计算1.3.1 空气平衡烟道各处过量空气系数，各受热面的漏风系数，列于表3-1中。

炉膛出口过量空气系数按表2-4[2]取。

烟道中各受热面的漏风系数按表4-5[4]取。

表3-1烟道中各处过热空气系数及各受热面的漏风系数1.3.2 燃烧产物容积及焓的计算1.3.2.1 理论空气量及 α=1时燃烧产物容积的计算表3-2理论空气量及燃烧产物容积计算表烟道名称 过量空气系数 漏风系数 炉膛 1.4 0.1 凝渣管 1.4 1.4 0 过热器 1.4 1.45 0.05 锅炉管束 1.45 1.50 0.05 省煤器（钢管） 1.50 1.60 0.1 空气预热器1.601.700.1序号 名称 符号单位 计算公式或来源 数值 1 空气理论容积0VNm 3/kg arar ar ar O H S C 0333.0265.0)375.0(0889.0-++ 2.18 2 理论容积 2RO V Nm 3/kg )375.0(01866.0ar ar S C +0.45 3理论容积 2N V ︒Nm 3/kg1008.079.0ar oN V +1.734理论容积2°H OV Nm 3/kg oar ar V M H 0161.00124.0111.0++0.941.3.2.2 不同过量空气系数下燃烧产物的容积及成分不同过量空气系数下燃烧产物的容积及成分见表3-3。

表3-3烟气特性表名称符 号单 位 炉膛及凝渣管 锅炉管束 过热器 省煤器空气预热器入口过量空气系数 'α— — 1.400 1.450 1.500 1.600 出口过量空气系数α''— 1.400 1.450 1.500 1.600 1.700 平均空气系数 αpj —1.400 1.425 1.475 1.550 1.650 烟气总容积gV3m kg 3.990 4.0444.1534.3174.535水蒸气容积份额2H O r — 0.2392 0.2362 0.2304 0.2223 0.2123 三原子气体容份额2RO r— 0.1117 0.1102 0.1073 0.1033 0.0983 三原子气体总容积份额 r ∑—0.3509 0.3464 0.3377 0.3255 0.3106 烟气重量 y G ㎏/㎏4.95025.0215 5.1640 5.3779 5.6630 飞灰浓度fh μ㎏/㎏0.00340.00330.0032 0.0031 0.00291.3.2.3不同过量空气系数燃烧产物的焓温表表3-4烟气焓温表烟气温度ϑV RO2=0.45Nm3 /kg V o N2=1.73Nm3 kg V o H2O=0.94Nm3/kg V°=2.18Nm3/kg 2)(coCϑkJ/Nm32)(2coCVROϑ*kJ/kg2)(NCϑkJ/Nm322)(NoNCVϑ*kJ/kgOHC2)(ϑkJ/Nm3OHOHCV22)(ϑ*kJ/kgaC)(ϑkJ/Nm3aCV)(ϑ*kJ/kg100 170.0 75.79 129.6 224.24 150.5 141.50 132.4 289.06 200 357.5 159.37 259.9 449.69 304.5 286.28 266.4 581.61 300 558.8 249.11 392.0 678.26 462.7 435.02 402.7 879.18 400 771.9 344.11 526.5 910.98 626.2 588.74 541.8 1182.87 500 994.4 443.30 663.8 1148.54 794.9 747.34 684.1 1493.54 600 1224.6 545.92 804.1 1391.29 968.9 910.93 829.7 1811.42 700 1461.9 651.71 947.5 1639.41 1148.9 1080.17 978.3 2135.85 800 1704.9 760.04 1093.6 1892.20 1334.4 1254.57 1129.1 2465.07 900 1952.3 870.33 1241.6 2148.27 1526.1 1434.80 1282.3 2799.54 1000 2203.5 982.31 1391.7 2407.99 1722.9 1619.83 1437.3 3137.94 1100 2458.4 1095.94 1543.8 2671.16 1925.1 1809.93 1594.9 3482.02 1200 2716.6 1211.05 1697.2 2936.58 2132.3 2004.73 1753.4 3828.06 1300 2976.7 1327.00 1852.7 3205.63 2343.7 2203.49 1914.2 4179.12 1400 3239.1 1443.98 2008.7 3475.55 2559.1 2406.00 2076.2 4532.80 1500 3503.1 1561.67 2166.0 3747.72 2779.0 2612.74 2238.9 4888.01 1600 3768.8 1680.11 2324.5 4021.96 3001.8 2822.21 2402.9 5246.06 1700 4036.4 1799.41 2484.0 4297.93 3229.2 3036.01 2567.3 5604.98续表3-4烟气焓温表烟气温度ϑooOHROogNIIII222++=(1)(kJ/kg)y y kI I Iα︒︒=+-kJ/kg1.40 1.45 1.50 1.60 1.70I I I I I100 441.52 557.14 571.60 586.05 614.96 643.86 200 895.35 1010.97 1157.07 1186.15 1244.31 1302.47 300 1362.39 1714.06 1758.02 1801.98 1889.90 1977.81 400 1843.82 2195.49 2376.11 2435.26 2553.54 2671.83 500 2339.18 2936.60 3011.27 3085.95 3235.31 3384.66 600 2848.15 3572.71 3663.29 3753.86 3935.00 4116.14 700 3371.28 4225.62 4332.41 4439.21 4652.79 4866.37 800 3906.80 4892.83 5016.09 5139.34 5385.85 5632.36 900 4453.40 5573.22 5713.20 5853.17 6133.13 6413.08 1000 5010.12 6265.30 6422.20 6579.09 6892.89 7206.68 1100 5577.03 6969.84 7143.94 7318.04 7666.24 8014.44 1200 6152.36 7683.58 7874.98 8066.39 8449.19 8832.00 1300 6736.11 8407.76 8616.72 8825.67 9243.59 9661.50 1400 7325.52 9138.64 9365.28 9591.92 10045.2 10498.48 1500 7922.12 9877.33 10121.73 10366.1 10854.9 11343.73 1600 8524.29 10622.71 10885.01 11147.32 11671.92 12196.53 1700 9133.35 11375.35 11655.59 11935.84 12496.3 13056.841.3.3 锅炉热平衡及燃烧耗量计算锅炉热平衡及燃料的计算见表3-5。

表3-5热平衡及燃烧消耗量计算序号 名称 符号 单位 计算公式或来源数值 1 燃料低位发热量 Q net.ar kJ/㎏ 给定 7574.562 冷空气温度 t l.a ℃ 给定20 3 理论冷空气焓 I 0l.a kJ/㎏ 2.006.289)(⨯=a o C V ϑ57.81 4 排烟温度 θex ℃ 假定160 5 排烟焓 I ex kJ/㎏ α =1.70查烟气焓温表1039.036 固体不完全燃烧损失 q 4 % 查表5-4[3]选取 5 7气体不完全燃烧损失q 3%查表5-4[3]选取18排烟损失q 2%56.7574)5100)(81.5770.103.1039()100)((4.-⨯-=--ino a l ex ex Q q I I α11.809 散热损失 q 5 % 据图2-4[2] 选取1.3 10 飞灰份额 μfh—取用0.4 11 灰渣焓 (Cθ)ash kJ/㎏ 按附表2－11[2]灰渣温度取600℃560.2 12灰渣物理热损失 q 6 %56.757416.46.02.560)(⨯⨯=in ar sl ash Q A a C ϑ0.1813 锅炉总热损失 ∑q % 18.03.1518.1165432++++=++++q q q q q 19.28 14 锅炉热效率 η % 100-∑q80.72 15 过热蒸汽焓 i sh.s kJ/㎏ P=2.6MPt=400°查水蒸气焓温表 3239.04 16 饱和水温度 t s.w kJ/㎏ P=2.7MP 查水蒸气焓温表 228.07 17 饱和水焓 i s.w kJ/㎏ P=2.7MP 查水蒸气焓温表981.16 18 给水温度 t f.w ℃ 给定105 19给水焓i f.wkJ/㎏P=2.8MP 查水蒸气焓温表442.1520 锅炉排污率 ρb.w % 选定 521锅炉有效利用热Q efkJ/h)15.44216.981(2000005.0)15.44204.3239(20000)()(.....-⨯⨯+-⨯=-+-w f w s w b w f s sh i i D i i D ρ5647685822燃料消耗量 B㎏/h 10072.8056.757456476858100.⨯⨯=⨯⨯ηar net ef Q Q9237.42 23㎏/s2.5724 计算燃料消耗量 B cal ㎏/h )10051(42.9237)1001(4-⨯=-q B8775.5525保热系数φ—3.172.803.11155+-=+-q q η 0.9841.4 炉膛计算1.4.1 炉膛结构特性计算炉膛结构如图3-1所示图3－1 炉膛结构简图炉膛周界面积计算见炉膛结构尺寸表3-6。