锅炉原理课程设计(2)

2.2 炉整体的外型——选Π型布置 选择Π形布置的理由如下：

(1)锅炉排烟口在下方送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅炉结构和厂房较低，烟囱也建在地面上；

(2)对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力； (3)各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热； (4)机炉之间的连接管道不长。 2.3受热面的布置

在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要受蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。

本锅炉为中压参数，汽化吸热较少，加热吸热和过热吸热较多。为使炉膛出口烟温降到要求的值，保护水平烟道的对流受热面，在水平烟道内布置高、低温对流过热器。前后隔墙省煤器采用膜式水冷壁结构。设置省煤器时，根据锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式的。

热风温度trk=350?C，理应采用二级布置空气预热器。在省煤器的烟道转弯处，设置落灰斗，由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺落灰斗下降，有利于防止回转式空气预热器的堵灰，减轻除尘设备的负担。 2.4汽水系统

按锅炉热力系统的设计要求，该锅炉的汽水系统的流程设计如下： （1）过热蒸汽系统的流程

汽包——顶棚式过热器——低温对流过热器——一级喷水减温——高温对流过热器——汽轮机 （2）水系统的流程

给水泵——低温级省煤器——高温级省煤器——汽包——下降管——下联箱——水冷壁——上联箱——汽包。

第三章 燃料燃烧计算

3.1燃烧产物计算

(1) 理论烟气量及理论烟气容积 (2)空气平衡表及烟气特性表

根据该锅炉的燃料属优质燃料，可选取炉膛出口过量空气系数

α’’1=1.2，选取各受热面烟道的

漏风系数，然后列出空气平衡表，如表4?1。根据上述计算出的数据，又选取炉渣份额后计算得飞灰份额αfh=0.9，计算表4?2列出各项，此表为烟气特性表。

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炉膛，凝渣管 进口α′ 漏风⊿α 出口α″ 0.05 1.20 高温对流过热器 1.20 0.03 低温对流过热器 1.23 0.03 二级省煤器 1.26 0.02 二级空气预一级省煤器 一级空气预热器 1.28 0.03 1.31 0.02 热器 1.33 0.03 1.23 1.26 1.28 1.31 1.33 1.36 表4?1 空气平衡表

表4-1 理论空气量和理论烟气量计算 序号 1 2 3 4 5 名 称 理论空气量 理论氮气容积 三原子气体RO2的容积 理论水蒸汽容积 理论烟气容积 符 号 Vo VoN2 VRO2 V0H2O Vog 单 位 Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg 计算公式或数据来源 0.0889 × (Car + 0.375× Sar) + 0.265×Har－0.0333×Oar 0.79 × V0 + 0.008 × Nar 0.01866 × (Car+ 0.375 × Sar) 0.111 × Har + 0.0124× Mar+ 0.0161× V0 VoN2+VoH2O+VRO2 结 果 5.739 4.539 1.073 0.655 6.267

(3)烟气焓温表

表4-4 烟气焓温表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

温度(℃) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 理论烟气焓I0g(kJ/kg) 870.3 1762.3 2682.4 3630.5 4602.7 5594.0 6612.9 7664.4 8733.7 9820.1 10910.7 12004.8 13125.8 14271.0 理论空气焓I0a(kJ/kg) 757.5 1526.5 2312.7 3110.3 3925.2 4763.0 5618.1 6484.6 7351.2 8240.6 9153.1 10065.5 10977.9 11913.3 飞灰的焓Ifa(kJ/kg) 11.5 24.1 37.6 51.3 65.3 79.8 94.5 109.3 124.5 140.2 156.2 171.9 193.8 223.9 Ig — — 烟气的焓Ig=I0g+(α-1)I0a+Ifa (kJ/kg) α=1.2 ΔIg — — Ig α=1.24 ΔIg Ig α=1.28 ΔIg — — — — — — — — — — — — — 1063.6 1089.2 1093.9 1119.9 2152.8 1122.2 2213.9 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 3182.5 1121.3 3275.0 4303.8 1149.3 5453.1 1173.3 6626.4 1204.6 7831.0 1239.2 9070.2 1258.2 10328.5 1279.9 11608.4 1289.1 12897.5 1292.3 14189.8 1325.4 15515.2 1362.3 16877.5 1345.3 7

15 16 17 18 19 20 21 22 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 15402.5 16551.9 17709.2 18874.3 20052.4 21221.9 22407.5 23595.1 12848.7 13789.9 14725.3 15660.6 16624.7 17583.1 18547.2 19505.5 250.5 260.8 294.4 311.2 339.9 358.0 376.2 393.3 18222.8 1347.8 19570.6 1378.0 20948.6 1369.0 22317.7 1399.5 23717.2 1379.2 25094.4 1396.7 26493.1 1396.4 27889.5 — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — （4）烟气特性表

表4-3 烟气特性表 序号 名称及公式 烟道进口过量空气系数 （查表3-3） 烟道出口过量空气系数 （查表3-4） 烟道平均过量空气系数 (α'+α\ 过剩空气量 (αVoav-1)Vo符 号 单 位 前屏至省煤器 空预器热段 空预器冷段 1.24 1.28 1.26 1.492 0.679 7.783 0.1378 0.0873 0.2251 10.293 0.0138 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 a' a\aav — — — Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg — — — kg/kg kg/kg 1.20 1.20 1.20 1.148 0.674 7.433 0.1443 0.0907 0.2350 9.844 0.0145 1.20 1.24 1.22 1.262 0.676 7.550 0.1421 0.0895 0.2316 9.993 0.0143 V o⊿V VH2O Vg rRO2 rH2O rg Gg μash 水蒸汽容积 H2O+0.0161Δ烟气总容积 Vg+1.0161(αav-1)V RO2占烟气容积份额 VRO2/Vg H2O占烟气容积份额 VH2O/Vg RO2+H2O的容积份额 rRO2+rH2O 烟气质量 1-Aar/100+1.306ααfaAar/(100Gg) oavV o飞灰浓度，αfa取0.95

第四章锅炉热平衡计算

4.1热平衡及燃料消耗量计算

锅炉热平衡及燃料消耗量计算，如表

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表4-5 锅炉热平衡及燃料消耗量 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 17 18 19 20 21 22 24 名 称 燃料带入的热量 排烟温度 排烟的焓 冷空气温度 理论冷空气焓 机械不完全燃烧热损失 化学不完全燃烧热损失 排烟热损失 散热损失 灰渣热损失 总热损失 锅炉热效率 保热系数 过热蒸汽的焓 给水的焓 过热蒸汽流量 再热蒸汽出口焓 再热蒸汽进口焓 再热蒸汽流量 锅炉有效利用热量 锅炉实际燃料消耗量 锅炉计算燃料消耗量 符 号 Qf ?exg Iexg tca Icao q4 q3 q2 q5 q6 单 位 kJ/kg 计算公式或数据来源 结 果 21805 126 1385.1 20 149.2 0.60 0.00 5.44 0.20 0.06 6.30 93.70 0.9979 注≈Qnet.ar 给定 调用函数 给定 调用函数 取用 取用 (Iexg-αexgI0ca)·(1-q4/100)/Qf×100 取用 取用 q2+q3+q4+q5+q6 100 -∑q 1-q5/(ηb+q5) 调用函数，psh\ 调用函数，pfw=19.35MPa 给定 调用函数，prh\调用函数，prh'=4.35MPa 给定 Dsh(i\sh-ifw)+Drh(i\rh-i'rh) Q1/(ηbQf/100) B(1-q4/100)/3600 ℃ kJ/kg oC kJ/kg % % % % % % % — kJ/kg kJ/kg t/h kJ/kg kJ/kg t/h kJ/h kg/h kg/s ∑q ηb θ i\sh ifw Dsh i\rh i'rh Drh Q1 B Bcal 3400.5 1239.3 1913 3601.4 2975.0 1586 5.1279E+09 250991 69.30 第五章 炉膛设计和热力计算

炉膛尺寸的确定是借助于恰当选取一组炉膛热力参数（如炉膛的容积热负荷qv、截面热负荷qa等）来完成的。当选取了较大的qv时，炉膛容积就要小一些；当选取了较小的qa时，炉膛截面就大一些，炉膛变得较为矮胖。在选取炉膛容积热负荷qv时，要综合考虑煤粉在炉内的停留时间、燃尽的条件、水冷壁受热面是否布置得开、炉膛出口烟温、炉膛温度和结焦倾向、整个炉膛的造价等。在一般情况下，按燃尽条件确定的炉膛容积VL，都不足以使烟气在炉内得到足够的冷却，因此，按冷却条件确定的qv值都要小于按燃尽条件确定的qv值。我国各大锅炉制造厂在炉膛设计中，多从燃烧安全、传热充分出发，按照冷却条件来确定qv，因此qv值都选得小些，从煤种的通用性来说采用

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较低的qv值较合适，缺点是锅炉尺寸较大，消耗钢材量较多。“标准”中表ⅩⅧ所规定的是按燃尽条件允许的qv值范围，其确定的炉膛容积都较小些。按照冷却条件确定qv值一般在80~120 kW/m之间选取；按燃尽条件确定qv值一般在110~170 kW/m之间选取。

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表1列出了我国大容量锅炉炉膛热力参数的推荐范围： 表1 我国300MW、600MW电站锅炉热力参数的推荐值 燃烧方式 机组容量等级 容积热负荷qv，kW/m 3切向燃烧方式 300MW 85～116 90～118 75～90 4.5～5.2 3.8～5.1 3.3～4.3 17～21.5 16～20 18～24 600MW 82～102 85～105 60～80 4.6～5.4 4.4～5.2 3.6～4.5 19～23 18～22 20～25 对冲燃烧方式 300MW 90～120 95～125 80～100 4.2～5.2 3.6～5.0 3.2～4.5 15～20 14～18 16～22 600MW 85～105 90～115 75～90 4.6～5.4 3.8～5.2 3.5～4.8 18～23 18～22 18～24 贫煤 烟煤 褐煤 贫煤 烟煤 褐煤 贫煤 烟煤 褐煤 截面热负荷qa， MW/m 上排一次风喷嘴中心至屏下沿的距离L，m

2表2列出了炉膛热力参数选取的某些影响因素。

表2 对炉膛热力参数选取的一些影响因素 名 称 容积热负荷qv 截面热负荷qa

选定了炉膛容积热负荷qv之后，即可求炉膛容积VL：

VL?机组容量↑ ↓ ↑ 煤的着火性能↓ - ↑ 煤的燃尽性能↓ ↓ ↑ 煤灰的结焦倾向↑ ↓ ↓ B?Qar.net,pqv m （1）

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式中 B—实际燃料消耗量，kg/s； Qar.net,p—燃料低位发热量，kJ/kg。

确定了炉膛容积以后，即可根据所选取的另外一个炉膛热力参数qa，按下式确定炉膛的截面面积AL (通常指燃烧器标高处的炉膛截面积)：

AL?式中符号意义同前。

B?Qar.net,pqa m （2）

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