单级空气预热器设计.doc

1、 换热器课程设计换热器课程设计任务书设计题目：单级空气预热器设计设计任务：【一】设计说明书【1】绪论【2】空气平衡计算（计算单级空气预热器出口热空气过剩空气系数）【3】燃烧产物体积及焓的计算【4】单级空气预热器设计计算【5】单级空气预热器校核计算【二】设计图纸单级空气预热器设计主体图，1#图纸设计参数：【一】锅炉参数：（1）锅炉额定蒸发量 )/130(/72.9htskgD（2）过热蒸汽参数 压力： ；温度：MPapr. Ctgr450（3）汽包内饱和蒸汽压力 4（4）给水参数 压力： ；温度：gs8.tgs1（5）排污率 %2pw（6）预热空气温度 Ctrk（7）冷空气温度 l0（8）入口烟

2、温 iy35（9）锅炉效率 7.89（10）烟道宽度 ma【二】煤的收到基成分（1）燃料名称： 抚顺烟煤（2）煤的收到基成分碳 %9.56)(arC氢 4rH氧 1.)(arO氮 2rN换热器课程设计硫 %6.0)(arS水分 13rW灰分 .4)(arA（3 ）煤的收到基低位发热量 kgJQarVnet /2415.【三】空预器设计参数：h（4 ）单级空预器空气入口温度/预热温度/入口烟温/20 288 350换热器课程设计1.绪论 .62.空气平衡计算 .72.1 空气平衡计算相关参数及公式的选取 .72.1.1 煤成分计算 .72.1.2 空气平衡计算选用的公式 .72.2 空气平衡计算

3、结果汇总 .82.2.1 空气平衡计算结果汇总表 .83.单级空气预热器烟气特性计算 .93.1 烟气的特性参数计算依据 .93.1.1 空气过剩系数的选取 .93.1.2 烟气特性参数计算依据 .93.2 烟气特性参数计算汇总 .93.2.1 烟气特性参数计算汇总表 .103.3 烟气的温焓表计算 .103.3.1 烟气的温焓表 .104.热平衡及燃料消耗量计算 .114.1 相关公式的选取 .114.2 相关计算参数的选取 .124.3 计算结果汇总 .124.3.1 热平衡及燃料消耗计算结果汇总表 .125.单级空气预热器的设计计算 .135.1 相关结构参数的计算和选取 .146.单级

4、空气预热器的传热热力计算 .166.1 确定传热方式 .166.2 计算传热系数 .166.2.1 确定烟气对流放热系数 .166.2.2 确定辐射放热系数 .16换热器课程设计6.2.3 确定综合传热系 .176.3 误差计算 .176.4 计算结果汇总表 .177.单级空气预热器校核计算 .197.1 空气预热器校核计算汇总 .197.1.1 空气预热器校核计算汇总表 .198.计算结果汇总 .218.1 计算结果汇总 .218.1.1 计算结果汇总表 .219.单级空气预热器设计总结 .23参考文献 .24换热器课程设计51.绪论能源紧张是目前世界上普遍存在的严重问题， “节能“是缓和能

5、源紧张不可缺少的措施之一。对燃烧用的空气进行预热，可以节约大量能源，尤其是在现有的大量工业炉窑上安装空气预热器更能取得明显的节能效果，因此高温空气预热器广泛应用于工业生产的各个领域。空气预热器是通过对锅炉、加热炉以及废气催化焚烧炉等炉窑的高温烟气与燃烧所用冷空气换热，进行余热回收的一种重要装备，广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业。空气预热器一方面可以提高进入炉膛助燃空气的温度，带入一部分物理显热，提高炉膛的辐射温度，保证炉膛内燃料稳定燃烧，并能强化燃烧，降低装置能耗，节约能源；另一方面，可减小炉内热损失，降低排烟温度，提高炉窑热效率。根据经验，当空气在预热器中温度升高

6、 15时，排烟温度可降低 1。在炉窑烟道中安装空气预热器后，如果能把空气预热 1 501 60，就可以降低排烟温度 11 o1 20，可将炉窑热效率提高 775，节约燃料 11一 12。空气预热器包括管式预热器和回转式预热器。管箱预热器工作原理：较为简单，烟气从管箱外部流经，空气从管箱内部通过，通过温差不同传热。与省煤器、过热器等原理相同。回转式预热器的工作原理：预热器转子部件由数以万计的传热元件组成，当空预器缓慢旋转，烟气和空气逆向交替流经空气预热器。蓄热原件在烟气侧吸热，在空气侧放热，从而达到降低锅炉排烟温度，提高热风温度的预热作用。空气预热器是火力发电厂中的一个重要设备，起到降低排烟温度

7、，提高锅炉燃烧效率的目的，研究空气预热器的热力性能具有十分重要的意义。换热器课程设计62.空气平衡计算2.1 空气平衡计算相关参数及公式的选取2.1.1 煤成分计算根据任务书我们选择煤种为抚顺烟煤，其煤的收到基成分如下所示：碳 %60.8)(arC氢 4rH氧 7.)(arO氮 1rN硫 %0.)(arS水分 6rW灰分 19.7)(arA煤的收到基低位发热量 kgJQarVnet /2430.2.1.2 空气平衡计算选用的公式 （1）上级空气预热器过量空气系数及各受热面的漏风系数选择如下所示。表 21 空预器中各受热面的漏风系数及过量空气系数过量空气系数烟道名称入口 出口 漏风系数 上级空气

8、预热器 1.25 1.28 0.03炉膛 1.2 0.1煤粉系统 0.04空气预热器出口热空气的过量空气系数为： 14.0.2811 fky其中 1、 f通过查表 21 得出。换热器课程设计7（2）燃烧产物体积及焓的计算 煤完全燃烧（ ）时理论空气量及燃烧产1物体积计算如下。理论空气量（标况下）为：)/(941.5 1.903.4265.0)375.0680.3kgmOHSCV arararar 理论体积为：2RO)/(06.10375.968.10375.86. 32 kgmSCVararRO 的理论体积：2N)/(73.41028.94.57108.79.2 kgNarN 的理论体积：OH

9、2)/(745.091.06.13024.1.0 32 kgmVWHVarar 2.2 空气平衡计算结果汇总2.2.1 空气平衡计算结果汇总表根据燃料的收到基成分及以上公式得到空气平衡计算的结果如表 21表 2-1 理论燃烧产物计算结果表序号 名称 公式及计算 结果1理论空气需要量/m 3/kg1.903.4265.0)375.096(8.0 arararar OHSCV )/(453kgm2RO2的理论体积/m3/kg106.7.86.10.86.12 ararROSV )/(03kg换热器课程设计83N2的理论体积/m3/kg 102.894.57018.79.02 arNV )/(73.

10、4kgm4H2O 的理论体积/m3/kg 941.506.13024.1.02 VWHararO )/(745.3kg3.单级空气预热器烟气特性计算根据空气平衡计算结果，选取相应的空气过剩系数，即可计算出烟气的成分，并根据烟气成分及其各个成分在不同温度下的焓值，计算出烟气的温焓表，为后续烟气放热系数及迭代计算做准备。3.1 烟气的特性参数计算依据3.1.1 空气过剩系数的选取根据烟道前部结构的漏风系数及取单级空气预热器的漏风系数 0.03，得到了单级空气预热器入口过量空气系数 =1.25 及出口空气过剩系数 =1.28，“具体如下表所示。表 31 空预器中各受热面的漏风系数及过量空气系数过量空

11、气系数烟道名称入口 出口 漏风系数 上级空气预热器 1.25 1.28 0.033.1.2 烟气特性参数计算依据根据入口空气过剩系数、出口空气过剩系数及理论燃烧产物得到了烟气相关特性参数见表 32。3.2 烟气特性参数计算汇总换热器课程设计9表 32 烟气特性名称及公式 上级空气预热器出口处过量空气系数 1.28平均过量空气系数 )(5.0pj 1.265过剩空气量 /)1(3kgmVj1.574体积OH2)/()(06. 322VPJOH0.77烟气总体积 )/()1(322 kgmVpjORNy 8.113体积份额2 yRr/220.131体积份额HOH22 0.0918三原子气体总体积份

12、额 Rr20.2228烟气质量 )/(306.1kgVAGpjary 10.669灰分浓度 )/(烟Gyfharfh 0.01233.3 烟气的温焓表计算3.3.1 烟气的温焓表根据烟气的成分计算不同温度下烟气的焓值汇总如下表：表 33 烟气温焓表烟气温度 C/kgmVoRO/06.132kgVN/70.432 kgmVoOH/745.032kgAfh/13.0换热器课程设计10)/(32mkJco/22gVICOR)/(32kJcN/(22gVI)/(32mkJcOH)/(22gVIN)/(3mkJcfh10gAIfhffC350665.5 709.4 459.5 2161.0 544.5 405.6 312 40.8kyII)1(thOHNoRyII22 kgmVo/941.5328.1ky烟气温度 C/)/(kgJ)/(3mJck)/kgcVIkC3503316.8 472.5 2807.1 4102.84.热平衡及燃料消耗量计算锅炉的热平衡计算是指根据送入锅炉机组的热量与锅炉机组有效利用的热量及各项损失之间的平衡。根据任务书给定的参数及前述计算，以 1kg 燃料为计算基础，计算出锅炉的有效利用热，根据给水参数及吸热后蒸汽参数及锅炉容量，计算出燃料消耗量。4.1 相关公式的选取1) 锅炉有效利用热：