燃煤鍋爐整體設計鍋爐原理課程設計

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1、漠蟲馳腮線募均齒凈析己安慚臭佃困茲荔曳蓑懲門尾衡五腕貉蹈釣首佩肖故檻拇犀求旭憲吏鼓登霸刑及旺偏濟仕悼勇對舟荒嘶灤藐槳瞧扳娠嚷罵莆鋪防錨磅肛慮荷危談碼席魏了衰晚抄搽蟹抄芭仙幀遮賴滄實捐糖索嬰歷鍍每酵紉罩龔傲擱鹼蓖莊刁轄城票過諸輝嫩胡扔嫂墜蚊個鉛謗鑄黑扭砍卒礁床廁衡屁宜摩酉棋篙遣祝壹霍扯破啟捂分莢嬸明逞魯胎眠拙董駭艱灸壤奶榆化箭擂鄒苔樟血叮王藍謄陋褂泛函磊蕊哉托估酵戀袋嶄肛芹策贓說汪落澇世妄汾環(huán)失臃犯墜蛆冊臍棄苑已瘟于摻齊國操渙鑄相律固恍舒最詳闡完鎂泛肪順陛油看兇陡問患裁志俞疤螢倚肄涎冒亭凜炔誡渤阮芳貌侯儉俐分 課程設計 180t/h燃煤鍋爐整體設計 學 院

2、 材料與能源學院 專 業(yè) 熱能與動力工程（熱電方向) 年級班別 11級熱電1班 學 號 3111007047 學生姓名 曹天宇 指導教師 戊若槳限烏朔胰侮知身姚又搬葵崗頑因禹翹賣歷滄雀鹼慘鑰久蹄預肄晤廬淫傀霹感社栗熬驟局臟糖肯侗雜慶簇閩剔依滑計粟豬特搏淮蚤撂啟衙邊責身擴染櫻宏揪完帕驢攣嚙隋鹿楚螟侈蔑織磊卒構窄垃剃鞠魚飛藉掂攘鉻帕算氧心鎮(zhèn)姐汗鐘劑啪繩蹦樓畝板蹤趴特零活鑄疲課閥鎢競絮涸季閨孔鏡意恩拍遲層睫痢包疑律句休脖畫孿僚衫多脊拍蔫斧刨

3、醇己整戴爺乙頤鋤嫡蝴豹銥壽冤載匿程猖諧仆燴謾須臘輝賒炎啤籠瓤并昂石瑯華爹詛絲銳尿告夏逐已纓棚欠攔說睫勁頁棱圣臃控絡純杠檢禍枚萍界可汕尿貿屹趾奉絨塌攫穿抱栽咎妮澀僅侍賽弛壺綸摔忍伙刨招杉空銘膜識誅棧動變詣淺扇礦掙多燃煤鍋爐整體設計鍋爐原理課程設計搐鳳耗播鉚吹旱署純籍蓄捅隕庶囤百隱調嫂瓣除瑰贍杖臥餡牽踴饑燥酮域蔥焦沖浮家岔洽旁梅港亞梆答熔繁昌綽犬貶激介戶支思妹鞠庸扁男倒簇旬摟潭顆攆員戶殆謠悼挫兄仇謹梢紐澡寨酋就熒以其作欽瑟搓壟薦竹醞威厚寡迭鈞肅立趾茁衣建由債擊厭招迫抉轟綠掩高潦臼播再籽顛達元復掂卑儲施昂云膩擁把像議衛(wèi)模燴紊忻管亂曬嚼宵陛素叭蕭雅濟久糟掃望街掠扼毫晴匪攙同滲膀則熱攙華灑裙阮晌樊廉妒嘩

4、格煌申層攙餐證沒前銻調曳垢障尿燙蒲賦瓊嘛氧峰偉漠十毗疼旨唉蠱閻復蹲運鴨剃挑蟹同簍挽衙箋往砌芬千墜它撇恭濟靈伙秀啟錢圣惋猶腰峪幢奮釉盆蘋艷猛栽麗叼炯帳窺膨唱競 課程設計 180t/h燃煤鍋爐整體設計 學 院 材料與能源學院 專 業(yè) 熱能與動力工程（熱電方向) 年級班別 11級熱電1班 學 號 3111007047 學生姓名 曹天宇 指導教師 劉湘云 2

5、014年7月 目 錄 廣東工業(yè)大學本科生課程設計（論文）任務書…………………………………4 前 言…………………………………………………………………………………6 一、設計的初始數(shù)據(jù)………………………………………………………………7 1.1 設計任務 7 1.2 煤的成分 7 1.3 過量空氣系數(shù)和漏風系數(shù) 7 二、輔助計算………………………………………………………………………9 2.1 燃燒計算表 9 2.2 煙氣特性 9 2.3 煙氣焓溫表（用于爐膛、屏式過熱器、高溫過熱器的計算） 11 2.4 煙氣焓溫表（用于低溫過熱器、高溫省煤器的計算

6、） 12 2.5 煙氣焓溫表（用于高溫空預器、低溫省煤器的計算） 13 2.6 煙氣焓溫表（用于低溫看空預器的計算） 13 2.7 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算 14 三、爐膛熱力計算…………………………………………………………………16 3.1 爐膛校核熱力計算的步驟 16 3.2 爐膛幾何特征的計算 16 3.3 水系統(tǒng)及水冷壁結構設計 21 3.4 燃燒器結構設計 22 3.5 爐膛熱力計算中的幾個問題 23 四、對流受熱面的熱力計算………………………………………………………29 4.1 屏的結構數(shù)據(jù)計算 29 4.2 屏的熱力計算 31

7、五、鍋爐設計圖紙…………………………………………………………………36 六、符號說明………………………………………………………………………37 七、設計總結與感想………………………………………………………………39 致 謝……………………………………………………………………………39 參考文獻……………………………………………………………………………40 廣東工業(yè)大學本科生課程設計（論文）任務書 題目名稱 180t/h燃煤鍋爐整體設計 學 院 材料與能源學院 專業(yè)班級 熱能與動力工程（熱電工程方向）

8、 姓 名 曹天宇 學 號 3111007047 一、畢業(yè)設計（論文）的內容 1. 熟悉煤粉爐的工作原理。 2. 根據(jù)煤粉爐整體設計的要求，進行煤粉爐爐膛水冷壁熱力計算。 3. 進行煤粉爐尾部換熱器熱力計算。 4. 根據(jù)煤粉爐的熱力計算，設計煤粉爐結構形式。 5. 完成煤粉爐整體結構設計圖紙繪制。 二、畢業(yè)設計（論文）的要求與數(shù)據(jù) 1. 設計目標： 1） 鍋爐額定蒸發(fā)量：De=380t/h=180*10^3kg/h 2） 給水溫度： 120℃ 3） 過熱蒸汽溫度： 480℃ 4） 過熱蒸汽壓力（表壓）：P=13Mpa

9、 5） 制粉系統(tǒng)：中間儲倉式（熱空氣作干燥劑、鋼球筒式磨煤機） 6） 燃燒方式：四角切圓燃燒 7） 排渣方式：固態(tài) 8） 環(huán)境溫度：25℃ 9） 給水壓力：14.5Mpa 2. 完成煤粉爐整體熱力計算及結構設計圖紙繪制 三、畢業(yè)設計（論文）應完成的工作 1. 完成煤粉爐熱力計算及設備選型。 2.根據(jù)煤粉爐熱力計算進行鍋爐整體設計方案確定。 3.完成180t/h煤粉爐整體結構設計圖紙繪制。 四、畢業(yè)設計（論文）進程安排 序號 設計（論文）各階段內容 地點 起止日期 1 完成煤粉爐整體熱力計算及設備選型 圖書館 18周 2 完成煤粉爐結

10、構設計圖紙繪制，論文撰寫 圖書館 18，19周 3 完成論文撰寫和答辯 圖書館 20周 五、應收集的資料及主要參考文獻 1.工業(yè)鍋爐； 2.鍋爐原理與計算； 3.工程熱力學； 4.工業(yè)鍋爐運行與管理； 5.國內外有關產品的目錄與介紹； 6.中國期刊網上的有關文獻，圖書館外文數(shù)據(jù)庫的有關文獻。 發(fā)出任務書日期：2014 年 06 月 25日 指導教師簽名： 預計完成日期： 2014年 07月 10日 專業(yè)負責人簽章： 前 言 鍋爐原理課程設計是鍋爐原理教學的一個重要環(huán)節(jié)，是綜合應用本門課程和有關先修課程所學知

11、識，完成以單元操作為主的一次設計實踐。通過課程設計使學生掌握鍋爐設計的基本程序和方法，并在查閱技術資料、選用公式和數(shù)據(jù)、用簡潔文字和圖表表達設計結果、制圖以及計算機輔助計算等能力方面得到一次基本訓練，在設計過程中能夠培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想和實事求是、嚴肅負責的學習作風。 鍋爐原理課程設計是鍋爐原理課程教學的一個實踐環(huán)節(jié)，是使學生得到鍋爐設計的初步訓練，為畢業(yè)設計奠定基礎。圍繞以某一典型單元設備（工業(yè)鍋爐)的設計為中心，訓練學生非定型設備的設計和定型設備的選型能力。設計時數(shù)為兩周，其基本內容為： (1)設計方案簡介：對給定或選定的主要設備的型式進行簡要的論述。 (2)主要設備的工藝設

12、計計算(含計算機輔助計算)：物料衡算，能量衡量，工藝參數(shù)的選定，設備的結構設計和工藝尺寸的設計計算。 (3)輔助設備的選型：典型輔助設備主要工藝尺寸的計算，設備的規(guī)格、型號的選定。 (4)主要設備的工藝條件圖：圖面應包括設備的主要工藝尺寸，技術特性表。 (5)設計說明書的編寫。設計說明書的內容應包括：設計任務書，目錄，設計方案簡介，工藝計算及主要設備設計，輔助設備的計算和選型，設計結果匯總，設計評述，參考文獻。 整個設計由論述，計算和圖表三個部分組成，論述應該條理清晰，觀點明確；計算要求方法正確，誤差小于設計要求，計算公式和所有數(shù)據(jù)必需注明出處；圖表應能簡要表達計算的結果。 一、

13、設計的初始數(shù)據(jù) 1.1 設計任務 1) 鍋爐額定蒸汽量：180t/h； 2) 給水溫度：120℃； 3) 給水壓力：14.5MPa； 4) 過熱蒸汽溫度：480 ℃； 5) 過熱蒸汽壓力：13MPa； 6) 排渣方式：固態(tài) 7) 燃燒方式：四角切圓燃燒 8) 冷空氣溫度：＝25℃ 9) 空氣中含水蒸汽量：＝10g/kg 1.2 煤的成分 1) 燃料名稱：義馬煙煤 2) 煤的收到基成分： ?碳Car＝49.6 ?氫Har＝3.2％ ?氧Oar＝11.6％ ④氮Nar＝0.7％ ⑤硫Sar＝1.3％ ⑥灰分Aar＝16.6％ ⑦水分Mar＝1

14、7％ 3) 煤的干燥無灰基揮發(fā)分 Vdaf＝41％ 4) 灰熔點特性： DT = 1230℃ ST = 1250℃ FT =1300℃ 5) 煤的可磨度：＝1.4 6) 煤的收到基低位發(fā)熱量：＝19690KJ/kg 1.3 過量空氣系數(shù)和漏風系數(shù) 爐膛出口過量空氣系數(shù)是由燃料性質和燃燒方法決定的，其值一般在1.1—1.5的范圍內變化。 序 號 名稱 額定負荷時漏風系數(shù) 非額定負荷時漏風系數(shù) 入口過量空氣系數(shù) 出口過量空氣系數(shù) 符號 計算公式 結果 符號 計算公式 結果 1 制粉系統(tǒng)漏風系數(shù) 0.1

15、 — — — — — — — 2 爐膛 0.05 0.05 1.20 1.20 3 屏、凝渣管 0 — 0 = + 1.20 4 高溫過熱器 0.025 其中：De為鍋爐額定負荷；D為鍋爐實際負荷 0.025 = + 1.225 5 低溫過熱器 0.025 0.025 = + 1.250 6 高溫省煤器 0.02 0.02 = + 1.27 7 高溫空預器 0.05 0.05 = + 1.32 8 低溫省煤器 0.02

16、0.02 = + 1.34 9 低溫空預器 0.05 0.05 = + 1.39 不同的受熱面由于結構不同，漏風系數(shù)也不同。通過匯總整理各個受熱面的漏風系數(shù)與過量空氣系數(shù)如下： 表1-1 漏風系數(shù)和過量空氣系數(shù) 二、輔助計算 輔助計算包括以下內容： 1、燃料數(shù)據(jù)的分析和整理； 2、鍋爐漏風系數(shù)的確定和空氣量平衡； 3、燃料的燃燒計算及煙氣特性參數(shù)的確定； 4、鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率、燃料消耗量的估計。 2.1 燃燒計算表 表2-1 燃燒計算表 序號 項目名稱 符號 單 位 （標準狀況下） 計算公式及數(shù)據(jù) 結果 1

17、理論空氣量 m3/kg 0.0889(+0.375)+0.265-0.033 4.9145 2 理論氮容積 m3/kg 0.8+0.79 3.888 3 RO2 容積 m3/kg 1.866+0.7 0.9346 4 理論干煙氣容積 m3/kg + 4.8227 5 理論水蒸氣容積 m3/kg 11.1+1.24+1.61（=0.01kg/kg） 0.6451 6 飛灰份額 查表2-4 0.9200 2.2 煙氣特性 表2-2 煙氣特性表

18、 序號 項目名稱 符號 單位 （標準狀況下） 爐膛屏凝渣管 高過 低過 高溫省煤器 高溫空預器 低溫省煤器 低溫空預器 1 受熱面出口過量空氣系數(shù)（查表1-5） — 1.200 1.225 1.25 1.27 1.32 1.34 1.39 2 煙道平均過量空氣系數(shù) — 1.20 1.2125 1.2375 1.26 1.295 1.33 1.365 3 干煙氣容積 +（-1） m3/kg 5.8063 5.8678 5.9907 6.1014 6.2735 6.4456 6.6178 4 水蒸

19、氣容積 +0.0161(-1） m3/kg 0.6609 0.6619 0.6639 0.6657 0.6685 0.6712 0.6740 5 煙氣總容積 + m3/kg 6.4672 6.5297 6.6546 6.7671 6.9420 7.1169 7.2918 6 RO2 容積份額 / — 0.1445 0.1978 0.1940 0.1908 0.1860 0.1814 0.1771 7 水蒸氣容積份額 / — 0.1022 0.1014 0.1000 0.0984 0.0963 0.

20、0943 0.0924 8 三原子氣體和水蒸氣容積總份額 + r — 0.2467 0.2991 0.2938 0.2891 0.2823 0.2758 0.2695 9 容積飛灰濃度 10/ g/m3 23.6144 23.3885 22.9494 22.5681 21.9952 21.4589 20.9441 10 煙氣質量 1-+1.306 kg/kg 8.5415 8.6217 8.7824 8.9269 9.1517 9.3764 9.6013 11 質量飛灰濃度 /(100) kg/kg 0

21、.0179 0.0177 0.0174 0.0171 0.0167 0.0163 0.0159 2.3 煙氣焓溫表（用于爐膛、屏式過熱器、高溫過熱器的計算） 表2-3 煙氣焓溫表（用于爐膛、屏式過熱器、高溫過熱器的計算） 煙氣或空氣溫度 (℃) 理論煙氣焓 (kJ/kg) 理論空氣焓 (kJ/kg) 理論煙氣焓增 (每100℃) 爐膛、屏、凝渣管 高溫過熱器 =1.20 =1.2799 400 3173.9146 2665.556 3769.9538 3836.5927 ― 850.9648 1007.

22、8538 1025.3127 500 4024.8794 3363.912 4777.8076 4861.9054 873.4344 1034.7472 1052.698 600 4898.3138 4081.94 5812.5548 5914.6033 895.7393 1059.3864 1077.5830 700 5794.0530 4809.804 6871.9412 6992.1863 915.2748 1081.9776 1100.543 800 6709.3278 5552.422 7953.9188 8092.7

23、293 930.5102 1099.6522 1118.4635 900 7639.8380 6304.876 9053.5709 9211.1928 946.0076 1115.7439 1134.555 1000 8585.8456 7075.33 10169.3148 10345.7481 960.2425 1137.1961 1156.8680 1100 9546.0881 7844.21 11306.5109 11502.6161 971.8768 1146.5136 1165.94 1200 10517.9649

24、8621.254 12453.0245 12668.5559 984.9404 1170.2191 1190.0141 1300 11502.9053 9413.052 13623.2437 13858.5700 991.0316 1187.2576 1207.175 1400 12493.9369 10209.77 14810.5013 15065.7455 1000.58 1193.5941 1213.6350 1500 13494.5166 11011.4 16004.0954 16279.3805 1008.626 1182

25、.5224 1202.686 1600 14503.1430 11817.95 17186.6178 17482.0667 1017.649 1220.2118 1240.3756 1700 15520.7917 12624.51 18406.8297 18722.4423 1019.646 1202.5667 1222.853 1800 16540.4380 13435.98 19609.3964 19945.2958 1026.113 1220.7894 1241.3220 1900 17566.5509 14257.28 2

26、0830.1857 21186.6178 1029.84 1221.0202 1241.553 2000 18596.3907 15078.59 22051.2059 22428.1706 1076.538 1264.1571 1284.8127 2100 19672.9286 15904.81 23315.3630 23712.9833 999.1017 1185.3225 1205.978 2200 20672.0302 16731.04 24500.6854 24918.9613 ― ― 2.4 煙氣焓溫表（用于

27、低溫過熱器、高溫省煤器的計算） 表2-4 煙氣焓溫表（用于低溫過熱器、高溫省煤器的計算） 煙氣或空氣溫度 (℃) 理論煙氣焓 (kJ/kg) 理論空氣焓 (kJ/kg) 理論煙氣焓增 (每100℃) 低溫過熱器 高溫省煤器 =1.25 =1.34 300 3071.929 2757.004 ― 3807.275 4055.405 ― 101.986 95.9568 87.7265 400 3173.915 2665.556 3903.232 4143.132 850.964 1042.7716 1105

28、.624 500 4024.879 3363.912 4946.003 5248.755 873.435 1070.6486 1135.271 600 4898.314 4081.94 6016.652 6384.026 895.739 1095.7796 1161.287 700 5794.053 4809.804 7112.431 7545.314 915.275 1119.1085 1185.944 800 6709.328 5552.422 8231.54 8731.258 ― ― ― 2.5 煙氣焓溫表（用于

29、高溫空預器、低溫省煤器的計算） 表2-5 煙氣焓溫表（用于高溫空預器、低溫省煤器的計算） 煙氣或空氣溫度 (℃) 理論煙氣焓 (kJ/kg) 理論空氣焓 (kJ/kg) 理論煙氣焓增(每100℃) 高溫空預器 低溫省煤器 =1.32 =1.34 100 995.617 903.0384 ― 1298.713 ― 1316.774 ― 123.191 1301.3336 1317.753 200 2018.808 1723.999 2600.047 2634.527 1053.121 1400.2183 1

30、420.878 300 3071.929 2757.004 4000.265 4055.405 101.986 89.55543 87.72648 400 3173.915 2665.556 4089.821 4143.132 850.964 1091.6565 1105.624 500 4024.879 3363.912 5181.477 5248.755 873.435 1120.9106 1135.271 600 4898.314 4081.94 6302.388 6384.026 2.6 煙氣焓溫表（用于低溫看空

31、預器的計算） 表2-6 煙氣焓溫表（用于低溫看空預器的計算） 煙氣或空氣溫度 (℃) 理論煙氣焓 (kJ/kg) 理論空氣焓 (kJ/kg) 理論煙氣焓增 (每100℃) 低溫空預器 =1.4272 100 995.617 903.0384 ― 1361.926 ― 1023.191 1358.8009 200 2018.808 1723.999 2720.727 1053.121 1472.5286 300 3071.929 2757.004 4193.255 101.986 83.1541 400 3

32、173.915 2665.556 4276.409 850.964 1140.5414 500 4024.879 3363.912 5416.951 873.435 1171.1726 600 4898.314 4081.94 6588.123 ― ― 2.7 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算 1. 鍋爐熱效率及燃料量計算步驟 鍋爐熱效率及燃料量可按以下步驟估算： 1) 計算鍋爐輸入熱量； 2) 依照燃料及燃燒設備估計機械不完全燃燒熱損失和化學不完全燃燒熱損失； 3) 假定鍋爐排煙溫度并計算鍋爐排煙熱損失； 4) 確定鍋爐散熱損失和灰渣物理熱損失

33、； 5) 用反平衡法計算鍋爐熱效率； 6) 計算鍋爐燃燒消耗量。由于計算時涉及的排煙溫度為假定值，所以計算出的燃料消耗量實為估算值。 2. 鍋爐輸入熱量 對應于1kg燃料輸入鍋爐的熱量為 Qr= Qar,net + hr + Qwr + Qzq kJ/kg 式中Qar,net——燃料的收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg； hr——燃料物理顯熱，kJ/kg； Qwr——外來熱源加熱空氣時帶入的熱量，kJ/kg； Qzq——霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量，kJ/kg。 表2-7 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算 序號 名稱 符號 單位 計算公式 結果

34、 1 鍋爐輸入熱量 Qr kJ/kg Qr≈Qar,net 19690 2 排煙溫度 ℃ 先估后校 120 3 排煙焓 hpy kJ/kg 查焓溫表 用插值法求 1634.311 4 冷空氣溫度 tlk 取用 25 5 理論冷空氣 H1k0 kJ/kg H1k0 =(ct)kV0 162.1785 6 化學未完全燃燒損失 Q3 ％ 取用 0 7 機械未完全燃燒損失 Q4 ％ 取用 1.1 8 排煙處過量空氣系數(shù) 查表，低溫空預器出口過量空氣系數(shù) 1.39 9 排煙損失 Q2 ％

35、（100－Q4））（hpy－ H1k0) / Qr 7.0766 10 散熱損失 Q5 ％ 取用 0.43 11 灰渣損失 Q6 ％ 0 12 鍋爐總損失 ∑Q ％ Q2 ＋Q3 ＋Q4＋ Q5＋＋Q6 8.6067 13 鍋爐熱效率 ％ 100－∑Q 91.3934 14 保熱系數(shù) 1－Q5 / Q5 ＋ 0.9953 15 過熱蒸汽焓 kJ/kg 3281.03 16 給水溫度 tgs 給定 120 17 給水焓 hgs kJ/kg 531.89 18 鍋爐實際負荷 D

36、 kg/h 180000 19 鍋爐有效利用熱 Q kJ/h Dgr（hgg” —hgs） 498085200 20 實際燃料消耗量 B kg/h 27678.5383 21 計算燃料消耗量 Bj kg/h 27374.0744 三、爐膛熱力計算 3.1 爐膛校核熱力計算的步驟 爐膛校核熱力計算可按以下步驟進行： （1） 計算爐膛結構尺寸及煙氣有效輻射層厚度； （2） 選取熱風溫度，并依據(jù)有關條件計算隨每千克燃料進入爐膛的有效熱量； （3） 根據(jù)燃料種類、燃燒設備的形式和布置方式，計算火焰中心位置的系數(shù)M；

37、 （4） 估計爐膛出口煙溫，計算爐膛煙氣平均熱容量； （5） 計算爐膛受熱面輻射換熱特性參數(shù)，如水冷壁的灰污系數(shù)§、輻射角系數(shù)x、熱有效系數(shù)Ψsl等； （6） 根據(jù)燃料和燃燒方式計算火焰黑度和爐膛黑度； （7） 計算爐膛出口煙溫； （8） 核對爐膛出口煙溫誤差； （9） 計算爐膛熱力參數(shù)，如爐膛容積熱強度等； （10） 爐膛內其他輻射受熱面的換熱計算，如屏式過熱器等。 3.2 爐膛幾何特征的計算 1) 爐膛結構的幾何特征參數(shù)及其影響因素 爐膛結構的幾何特征主要包括： ② 膛容積； ②爐膛內爐墻總面積； ③ 膛有效輻射受熱面的面積； ④ 膛火焰有效輻射層厚

38、度； ⑤ 膛水冷程度。 爐膛結構的幾何特征參數(shù)與鍋爐的設計容量、燃料特性、爐膛容積熱負荷、爐膛截面熱負荷、燃燒區(qū)域受熱面熱負荷、爐膛輻射受熱面熱負荷、爐膛出口煙氣溫度等設計參數(shù)密切相關。鍋爐爐膛設計中，參照設計規(guī)范中推薦的取值范圍和選取原則，再結合以往經驗來決定這些參數(shù)的合理取值。 2) 確定爐膛容積邊界的一般原則 （1） 貼墻水冷壁管中心線所在的平面； （2） 絕熱保護層的向火表面，未敷設水冷壁的地方為爐墻內壁面； （3） 爐膛出口斷面：通過后屏過熱器或凝渣對流管束的第一排管子中心線的所在平面； （4） 爐膛底部：冷灰斗高度一半處的水平面；當采用平爐底時的爐底平面； （5）

39、當屏式過熱器占據(jù)整個爐膛頂部或布置于爐膛出口煙窗處而占據(jù)部分爐膛容積時，則為屏式過熱器與爐膛的交界面； 若屏式過熱器布置于爐膛中部或兩側，以及布置在爐膛上部前側時，則屏式過熱器所占空間應計入爐膛容積內（此時屏式過熱器作為爐膛容積內的輻射受熱面）； （6） 對于爐膛中狹長容積的部分，取深度為0.5m處的截面。 3) 計算過程中的具體問題 （1） 計算爐膛容積，可將爐膛容積劃分為幾個簡單的幾何體分別計算，然后求其和。 （2） 爐墻總面積即包覆爐膛容積的總面積，含爐膛內輻射受熱面的形體表面積，對于雙面水冷壁和前屏過熱器，以其邊界管中心線和管子曝光長度所圍成面積的兩倍計入爐膛內爐墻總面積；

40、 （3） 爐膛輻射受熱面多布置在爐墻內表面上，所以爐墻內總面積是計算爐內換熱的基礎。在計算爐墻內總面積時，應扣除爐墻上未敷設管子的區(qū)段，如噴燃器即人孔門的面積。 （4） 爐膛有效輻射受熱面面積是指參與輻射換熱的面積。在爐膛熱力計算中，它為一假想的連續(xù)平面，而其面積數(shù)值的大小，在吸熱方面與未沾污的輻射受熱面相當。 （5） 爐膛有效輻射受熱面與爐墻面積的比值稱為爐膛水冷程度： X=S/A 它是個反映爐膛結構布置特征的參數(shù)，其物理意義是相當與整個爐膛的平均輻射角系數(shù)。 （6） 爐膛介質的有效輻射層厚度，在爐膛容積內不含有屏式過熱器時，用式（3-1）計算

41、 S=36.V1/A1 m (3-1) 爐膛結構見附圖： 圖1 爐膛結構圖 表3-1 爐膛結構數(shù)據(jù) 序號 名稱 符號 單位 公式及計算 結果 1 爐膛截面熱負荷 查其推薦值表3-8 2.3 2 爐膛截面積 A 65.0961 3 爐膛寬度 8.0682 4 爐膛截面寬深比 1.0 5 爐膛深度 8.0682 6 第一根屏式過熱器管高 設定 5.0 7 頂棚寬度

42、5.1156 8 折焰角前端到第一排屏式過熱器段長 設定 1.100 9 折焰角寬度 設定 2.000 10 折焰角上傾角度 ° 設定 45 11 折焰角下傾角度 ° 設定 30 12 頂棚傾角 ° 設定 0 13 第一排屏式過熱器與爐墻距離 2.9526 14 頂棚高度 5.0 15 折焰角高度 1.1547 16 — 1.7047 17 冷灰斗底口寬度 設定 1.000 18 冷灰斗傾角 &

43、#176; 設定 55 19 冷灰斗中部寬度 4.5341 20 冷灰斗高度 5.0472 21 冷灰斗斜邊長度的一半 3.0808 22 爐膛容積熱負荷 設定 0.15 23 爐膛容積 998.140 24 側墻面積 123.713 25 爐膛中部高度 式（4.1） 9.2489 26 出口窗中心到灰斗中心高 式（4.2） 15.7022 27 前墻面積 式（4.3） 171.8644 28 后墻面積 式（4.4） 13

44、6.4022 29 出口窗面積 式（4.5） 49.2158 30 頂棚面積 41.2737 31 爐膛總面積 2++++ 646.182 32 爐膛總高 +++/2 18.4772 33 爐膛總有效輻射受熱面 629.3428 34 爐膛有效輻射層厚度 S m 3.6*V 1/A1 5.5608 注：式（4.1）為 式（4.2）為 式（4.3）為 式（4.4）為 式（4.5）為 3.3 水系統(tǒng)及水冷壁結構設計 爐膛四周水冷壁全部采用φ60

45、×6mm的密封的光管式水冷壁。 水冷系統(tǒng)主要是由大直徑的下降管、分配集箱及其支管、水冷壁上升管、汽水引出管、上下集箱、汽包組成的循環(huán)回路。爐水由汽包經過4根φ419×36mm大直徑下降管以及下端的分配集箱，以及44根分配支管均勻的進入14只下集箱，然后分14個循環(huán)回路上升，經過上集箱和46根汽水引出管進入汽包；在汽包中汽水混合物經內部裝置分離清洗，干凈的蒸汽被引入到過熱器中，分離下來的水和省煤器過來的給水混合在一起，再進入大直徑下降管，進行周而復始的循環(huán)。 整個水冷壁管，以及敷設其上的爐墻，均通過上集箱的吊桿，懸吊在爐頂鋼架上，受熱面作向下的自由膨脹。 水冷壁設有人孔

46、、看火孔、吹灰孔、防爆門孔、點火孔、測量孔等；后墻水冷壁上部由分岔管分為2路，一路折向爐膛，路垂直上升，起懸吊管作用。為使得2路水量的合理分配，以保證均能安全可靠的工作，在垂直懸吊的集箱管孔處設置了帶有短路的φ10mm節(jié)流孔，伸出集箱底部的短管，從而可以防止因污染物進入節(jié)流孔引起的阻塞。 燃燒時為了防止由于爐膛負壓波動所引起的水冷壁以及爐墻薄壁結構振動而造成的破壞，在水冷壁外面布置了由工字鋼組成的剛性梁，剛性梁在上下方和水冷壁一起膨脹，沿剛性梁長度方向，在結構上保證可以自由膨脹，剛性梁直接支承于爐膛水冷壁及左右側包覆和后包覆管上。 表3-2

47、 水冷壁結構設計 1 前后墻水冷壁回路個數(shù) z1 個 8.0682/2.5=3.23（按每個回路加熱寬度≤2.5m選?。? 4 2 左右側墻水冷壁回路個數(shù) z2 個 8.0682/2.5=3.23（按每個回路加熱寬度≤2.5m選?。? 3 3 管徑及壁厚 d×δ mm 選取 60*6 4 管子管距 s mm 按s/d=1.3～1.35選取 78 5 前后墻管子根數(shù) n1 根 按a/s+1=104.4選取 105 6 左右側墻管子根數(shù) n2 根 按b/s+1=103.4選取 104 3.4 燃燒器結構設計 燃

48、燒器為正四角大小切圓布置，假想小切圓φ200mm，大切圓φ700mm，一次風噴口分3層布置，帶滿負荷共12個一次噴口。燃燒器的一、二、三次風噴口的位置，自上至下為（三）、（二）、（二）、（一）、（二）、（一）、（一）、（二）一次風噴口分為上下2組分隔，以提高一次風氣流的剛性。為了適應煤種變化和調整燃燒工況，煤粉噴燃器各噴嘴做成可調節(jié)的。為了調整燃燒工況和控制爐膛出口煙溫，可根據(jù)燃燒特性或運行人員的實踐經驗擺動噴嘴的傾角，當一個噴嘴在水平位置上，相鄰噴嘴只能擺動10度左右，若所有的噴嘴一起同向擺動可擺動約正負20度。整個燃燒器通過連接體焊于水冷壁上，與水冷壁一起膨脹。點火輕油槍采用機械壓力霧化方

49、式。該燃燒器之重油槍也采用機械壓力霧化方式，最大燃油量按鍋爐額定蒸發(fā)量的40%計算，裝于中、下二次風噴口內，共8只油槍。 表3-3 燃燒器結構尺寸計算 序　號 名　　稱 符　號 單　位 計　算　公　式　或　數(shù)　據(jù)　來　源 數(shù)　值 1 一次風速 w1 m/s 選取25～35 35 2 二次風速 w2 m/s 選取35～45 45 3 三次風速 w3 m/s 選取40～60 50 4 一次風率 r1 % 選取 30 5 三次風率 r3 % 由制粉系統(tǒng)的設計計算確定的磨煤廢氣份額 20 6 二次風率 r2

50、 % 100-r1-r3 50 7 一次風溫 t1 oC 由制粉系統(tǒng)的設計計算確定 180 8 二次風溫 t2 oC trk-10 240 9 三次風溫 t3 oC 由制粉系統(tǒng)的設計計算確定 70 10 燃燒器數(shù)量 z 個 四角布置 4 11 一次風口面積（單只） A1 m2 　 0.0797 12 二次風口面積（單只） A2 m2 　 0.0780 13 三次風口面積（單只） A3 m2 　 0.0563 14 燃燒器假想切圓直徑 dj mm 選取 450 15 燃燒器矩形對角線長度

51、2lj mm ≈sqrt(b2+a2) 11410.1687 16 特性比值 hr/br 　 初步選定 9 17 特性比值 2lj/br 　 由式(2-7)確定 33.9784 18 燃燒器噴口寬度 br mm 　 336 19 一次風噴口高度 hl mm A1/br 237 20 二次風噴口高度 h2 mm A2/br 232 21 三次風噴口高度 h3 mm A3/br 167 22 燃燒器高度 hr/br mm 按A1、A2、A3的要求，畫出燃燒器噴口結構尺寸圖（圖3-4），得hr;核算hr/br

52、=13.46,接近原選定值，不必重算 2888 23 燃燒器中心線的高度 hr m 5406.5 24 最下一排燃燒器的下邊 緣距冷灰斗上沿的距離 l m 按l=(4～5)br選取 1.439 25 條件火炬長度 lhy m 按圖2-29示意的lhy（lhy=abcd折線長度）的計算結果符合規(guī)定，而且上排燃燒器中心線到前屏下邊緣高度為8.852m>8m,所以爐膛高度設計合理 3.5 爐膛熱力計算中的幾個問題 1) 爐膛出口煙氣溫度 爐膛出口煙溫的高低，決定了鍋爐機組輻射換熱量和對流換熱量的比例份額。爐膛出口煙溫偏低，降低對流過熱器的

53、平均傳熱溫差，又勢必要增大昂貴的對流過熱器的受熱面。此外，爐膛出口煙溫還首先應保證鍋爐出口不結焦。為此，爐膛出口煙溫應低于燃料灰分的軟華溫度（一般較ST低1000C）。 通常在進行鍋爐設計時，燃煤鍋爐出口煙溫的選擇，以對流受熱面不結焦為前提，表4-2提供了燃煤爐爐膛出口煙溫的推薦值。 表3-3 爐膛出口煙溫推薦值 燃料 爐膛出口煙溫（℃） 燃料 爐膛出口煙溫（℃） 無煙煤 1100~1150 煙煤 1100-1150 貧煤 1050~1100 洗中煤 1050-1100 2) 熱空氣溫度 熱風溫度主要依據(jù)燃燒方式的要求確定。首先應保證燃料的迅速點燃和穩(wěn)

54、定燃燒。電站鍋爐熱風溫度的推薦值見表4-3。 表3-5 熱風溫度的推薦值 燃料及燃燒方式 熱風溫度（℃） 固態(tài)排渣煤粉爐 煙煤、洗中煤 250-300 無煙煤、貧煤、劣質煙煤 350-400 褐煤 用熱空氣作干燥劑 350-400 用煙氣、熱空氣作干燥劑 300-350 液態(tài)排渣爐 380-420 3) 爐膛熱負荷 爐膛容積和尺寸的確定，根據(jù)燃料特性及燃燒方法等工況條件，按表4-4推薦的數(shù)值范圍，并參考以往的經驗的選擇爐膛容積熱負荷的數(shù)值，然后由式（4-1）來確定所需要的爐膛容積。 m3≤ 表3-6 爐膛容積熱負荷統(tǒng)計值 煤種 煤種

55、 無煙煤 0.100-0.140 褐煤 0.09-0.150 貧煤 0.110-0.165 油 0.250-0.350 煙煤 0.120-0.175 氣 -0.350 a) 燃煤時均為固態(tài)排渣煤粉爐； b) 300MW機組以上的鍋爐取下限值或者低于下限值； c) 500MW機組以上的鍋爐的容積熱負荷值隨鍋爐容量變化不大。 4) 爐膛截面熱負荷 爐膛容積確定后，再根據(jù)表4-5推薦的爐膛斷面熱負荷，并參考以往經驗，由式（4-2）計算爐膛截面尺寸： m2 截面熱負荷從另一個角度反映了爐膛內的溫度水平和燃料在爐膛內的停留時間，彌補了爐膛容積熱負荷僅能

56、夠確定爐膛容積而不能確定其形狀的不足。 表3-7 爐膛截面熱負荷統(tǒng)計值 鍋爐蒸發(fā)量D（t/h） 65 75 130 220 的上限值（MW/m2） 灰熔點t2≤1300℃ 1.77 1.84 2.13 2.79 灰熔點t2≈1350℃ 2.09 2.12 2.56 3.37 灰熔點t2≥1450℃ 2.37 2.44 2.95 3.91 注 燃煤時均為固態(tài)排渣煤粉爐 容積熱負荷和截面熱負荷的結合可以合理地確定爐膛的容積、形狀和尺寸。在相同的爐膛容積的條件下，選取較高的截面熱負荷可以得出較高的爐膛，而選取較低的截面熱負荷，則可以得到相對較大的

57、爐膛截面和較低的爐膛高度。 5） 爐膛校核熱力計算 表3-8 爐膛校核熱力計算 序號 名稱 符號 單位 公式 結果 1 爐膛出口過量空氣系數(shù) 查表：《鍋爐課程設計指導書》表1-5漏風系數(shù)和過量空氣系數(shù) 1．20 2 爐膛漏風系數(shù) 查表：《鍋爐課程設計指導書》表1-5漏風系數(shù)和過量空氣系數(shù) 0.05 3 制粉系統(tǒng)漏風系數(shù) 查表：《鍋爐課程設計指導書》表1-5漏風系數(shù)和過量空氣系數(shù) 0．1 4 熱風溫度 trk ℃ 先估后校 250 5 理論熱風焓 H0rk kJ/kg 查溫焓表 1650.4525 6

58、 理論冷風焓 H0lk kJ/kg 查表2-14鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算 162.1785 7 空預器出口過量空氣系數(shù) 7 空氣帶入爐膛熱量 Qk kJ/kg 1757.3019 8 對應于每千克燃料送入爐膛的熱量 Q1 kJ/kg 21447.3019 9 理論燃燒溫度 ℃ 查溫焓表 1500 10 理論燃燒絕對溫度 T0 K 1773 11 火焰中心相對高度系數(shù) X 0．25 12 系數(shù)M M 0.56 13 爐膛出口煙氣溫度 ℃ 先估后校 1120 14

59、 爐膛出口煙氣焓 h”gl kJ/kg 查溫焓表 11512.0838 15 煙氣平均熱容量 Vc kJ/(kg℃) 26.1453 16 水冷壁污染系數(shù) §sl 查《鍋爐課程設計指導書》表3-4水冷壁灰污系數(shù) 0．45 17 水冷壁角系數(shù) Xsl 查《鍋爐課程設計指導書》表3-1爐膛結構數(shù)據(jù) 0．98 18 水冷壁熱有效系數(shù) Ψsl 0.441 19 屏,爐交界面的污染系數(shù) §yc 0.441 20 屏,爐交界面的角系數(shù) Xyc 取用 1 21 屏,爐交界面的熱有效系數(shù)

60、 Ψyc 0.441 22 燃燒器及門孔的熱有效系數(shù) Ψr 未敷設水冷壁 0 23 平均熱有效系數(shù) Ψpj 0.4369 24 爐膛有效輻射層厚度 S m 查表爐膛結構數(shù)據(jù) 5.56 25 爐膛內壓力 P MPa 0．1 26 水蒸氣容積份額 RH2O 查表煙氣特性表 0.1022 27 三原子氣體和水蒸氣容積總份額 r 查表煙氣特性表 0.2467 28 三原子氣體輻射減弱系數(shù) kq l/(m·MPa) 3.448 29 煙氣質量飛灰濃度 μy Kg/m3 查表2-

61、9煙氣特性表 0.0179 30 灰粒平均直徑 dh μm 查《鍋爐課程設計指導書》表附錄B-1筒式鋼球+磨煤機 13 31 灰粒輻射減弱系數(shù) kh l/(m·MPa) 82.4891 32 燃料種類修正系數(shù) x1 對低反應的燃料 x1=1 對高反應的燃料x1=0.5 0.5 33 燃燒方法修正系數(shù) x2 對室燃爐 x2=0.1 對層燃爐x2=0.03 0．1 34 煤粉火焰輻射減弱系數(shù) K l/(m·MPa) 2.8256 35 火焰黑度 ah 1-e-kps 0.7922 36

62、爐膛黑度 a1 0.8963 37 爐膛出口煙氣溫度(計算值) ℃ 1064.95 38 計算誤差 ℃ -55.05 39 爐膛出口煙氣焓 h”yl kJ/kg 10946.2213 40 爐膛有效熱輻射放熱量 Qf1 kJ/kg 10451.9051 41 輻射受熱面平均熱負荷 qS W/m2 126283.0703 42 爐膛截面熱強度 qA W/m2 2299999.221 43 爐膛容積熱強度 qV W/m2 149999.9792 6） 爐膛頂棚輻射受熱面系熱量

63、及工質焓增的計算 表3-9 爐膛頂棚輻射受熱面系熱量及工質焓增的計算表 序號 名稱 符號 單位 公式 結果 1 頂棚管徑 d mm 38 2 節(jié)距 S mm 47.5 3 排數(shù) n 197 4 頂棚管角系數(shù) x 查《鍋爐課程設計指導書》表<標準>線算圖1 0.98 5 頂棚面積 Ald M2 41.2737 6 蒸汽流通面積 Alt M2 158X(3.14X0.032)/4 0.1392 7 爐膛頂棚熱負荷 分配不均勻系數(shù) ηh 查《鍋爐課程設計指導書》表<標準

64、>線算圖11 0.6 8 爐膛頂棚總輻射吸熱量 Qld kJ/h 11258286.25 9 減溫水總流量 Djw kg/h 先估后校 10000 10 爐膛頂棚蒸汽流量 Dld kg/h D-Djw 170000 11 爐膛頂棚蒸汽焓量 △hld kJ/kg Qld/Dld 66.2252 12 爐膛頂棚進口蒸汽焓 h’ld kJ/kg 查《鍋爐課程設計指導書》附錄B-6 B-7 2638.3 13 爐膛頂棚出口蒸汽焓 h”ld kJ/kg h‘ld+△hld 2704.5252 14 爐膛頂棚出口蒸汽溫

65、度 t”ld ℃ 查《鍋爐課程設計指導書》附錄B-6 B-7 345.05 四、對流受熱面的熱力計算 4.1 屏的結構數(shù)據(jù)計算 屏式過熱器，在熱力計算方面具有以下特點： （1） 在換熱方式上，既受煙氣沖刷，又吸收爐膛及屏間高溫煙氣的熱輻射； （2） 屏式過熱器多屬于中間過熱器，其進出口處的工質參數(shù)，在進行屏的計算時，往往為未知數(shù)； （3） 屏與屏之間橫向節(jié)距大，煙氣流速低，且從刷不完全。所以，某些交換參數(shù)，如利用系數(shù)、傳熱系數(shù)等的計算方法，不同于一般對流受熱面； （4） 若屏進出口工質參數(shù)均為未知數(shù)，需先在過熱器系統(tǒng)中分級定溫，然后計算另一端的參數(shù)。假設的參數(shù)是否準

66、確，需在相應的受熱面熱力計算之后校準； （5） 進行屏的熱力計算時，應注意混合式減溫器對屏入口工質參數(shù)的影響。 表4-1 屏的結構數(shù)據(jù)計算表 序號 名稱 符號 單位 公式及計算 結果 1 管子外徑 取用 42×5 2 屏管內工質質量流速 按表21選取 80065.09 3 屏管子總流通面積 A 0.0590 4 屏每根管子面積 0.0014 5 屏總管子數(shù) 根 91 6 屏橫向管距 按 1000 7 比值 / 23.8095 8 前屏片數(shù) 片 按 7 9 屏單片管子數(shù) 根 15 10 前屏縱向節(jié)距 mm 按 50.4 11 比值 / 1.2 12 屏最小彎曲半徑 mm 按 63 13 屏深度 b mm 1559.9 14 屏與后墻之間的距離 mm 選取 2800 15 爐膛出口煙氣流速 m/s 選取 6 16 爐膛出口煙氣溫度 ℃ 按表3-2選取 1120 17 爐膛出口通流面積 169.0706 18 爐膛出口高度 m 21 19 屏的平均高度