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1、銀川能源學院 課程設計任務書 設計題目：600MWB臨界壓力鍋爐煤粉鍋爐 年級專業(yè)：能動1202班 專業(yè)：能源與動力工程 姓名：楊超超 學號： 指導教師： 目錄 第一章鍋爐設計的目的及意義 第一節(jié)鍋爐課程設計的目的和內(nèi)容1 第二節(jié)鍋爐課程設計的方法和步驟2 第二章鍋爐簡介3 第一節(jié)鍋爐的整體布置3 第二節(jié)鍋爐爐膛及受熱面結構3 第三節(jié)鍋爐傳熱的基本方程3 第四節(jié)省煤器4 第五節(jié)過熱器系統(tǒng)4 第六節(jié)再熱器系統(tǒng)6 第七節(jié)燃料系統(tǒng)6 第八節(jié)煙風系統(tǒng)6 第九節(jié)鍋爐輔助計算6 第十節(jié)燃料的燃料計算6 第十一節(jié)固體燃料燃料產(chǎn)生的煙氣量計算6 第三章計算3

2、第一節(jié)600MW機組鍋爐設計計算原始參數(shù)9 第二節(jié)理論空氣量和理論煙氣量的計算10 第三節(jié)鍋爐燃料及熱平衡計算11 第四節(jié)爐膛設計和水冷壁的計算13 第五節(jié)前屏過熱器結構和熱力計算16 第六節(jié)后屏過熱器結構和熱力計算23 第七節(jié)高溫再熱器結構和熱力計算27 第八節(jié)第一懸吊管結構和熱力計算32 第九節(jié)高溫對流過熱器結構和熱力計算34 第十節(jié)第二懸吊管結構和熱力計算38 第十一節(jié)低溫再熱器垂直段Z勾和熱力計算33 第十二節(jié)轉向室結構和熱力計算37 第十三節(jié)低溫再熱器水平段Z勾和熱力計算39 第十四節(jié)省煤器結構和熱力計算47 第十五節(jié)汽溫校核48 第十六節(jié)空氣預熱器結構

3、和熱力計算52 第十七節(jié)熱力計算數(shù)據(jù)的總校和計算結果匯總60 第四章參考文獻61 第一章鍋爐設計的目的和意義 第一節(jié)鍋爐課程設計的目的和內(nèi)容 一、鍋爐課程設計的目的 鍋爐課程設計是《鍋爐原理》課程的重要教學實踐環(huán)節(jié)。通過課程設計，使學生對鍋爐 原理課程的知識得到鞏固、充實和提高；掌握鍋爐機組的熱力計算方法，學會使用與熱力計 算相關的標準或導則，培養(yǎng)綜合考慮鍋爐機組設計與布置的初步能力；培養(yǎng)學生查閱資料和 分析數(shù)據(jù)的能力，提高學生運算、繪圖等基本技能；培養(yǎng)學生對待工程技術問題的嚴肅認真和負責的態(tài)度。 二、鍋爐課程設計的內(nèi)容 本書的設計任務是根據(jù)一臺給定規(guī)范和形式的600MW

4、等級超臨界壓力直流煤粉鍋爐的 原始資料，進行鍋爐的結構設計和熱力計算。 2.1 鍋爐設計計算時應提供的原始資料 (1)鍋爐的主要參數(shù)，包括鍋爐蒸發(fā)量、再熱蒸汽流量、給水壓力和溫度、過熱蒸汽和再 熱蒸汽的壓力和溫度。 (2)給定的燃料和燃料特性。 (3)鍋爐概況，如鍋爐結構和受熱面布置、制粉系統(tǒng)、燃燒設備的形式等。 (4)鍋爐結構簡圖、煙風和汽水系統(tǒng)流程簡圖等。 在設計計算時，鍋爐的排煙溫度和熱空氣溫度應預先選定，也可以原始數(shù)據(jù)給定。爐膛出口煙氣溫度和煙道煙氣溫度，以及汽水流程中各受熱面進出口處工質的溫度和焰，應根據(jù)技術 要求在合理的范圍內(nèi)選定。 2.2 課程設計的內(nèi)容 (

5、1)鍋爐爐膛及主要受熱面的結構設計。 (2)額定負荷下鍋爐的熱力計算。 (3)繪制鍋爐受熱面的結構圖。 (4)編寫課程設計報告。 三、鍋爐設計的要求 隨著科學技術的進步和國家對節(jié)能、環(huán)保要求的提高，電力工業(yè)的發(fā)展日益受到資源和環(huán) 境等因素的制約，以降低能源消耗、減少污染物排放為目標的節(jié)能減排能力已成為衡量一個企業(yè)競爭力的首要標準。因此，針對新型鍋爐的技術發(fā)展趨勢以及新情況下對鍋爐系統(tǒng)的特殊要求，科技工作者子在鍋爐設計時應著重考慮以下幾個方面： 第1頁 (1)采用成熟、先進的超臨界壓力技術，確保機組具有較高的循環(huán)效率和可用率。 (2)選用合適的爐膛尺寸及熱負荷指標，采用先進的燃

6、燒方式和燃燒設備，在保證爐膛不 結渣和不產(chǎn)生水冷壁高溫腐蝕的前提下，提高鍋爐的燃燒效率、減小爐內(nèi)煙氣溫度及速度偏 差、降低鍋爐的NOX排放。 (3)采用成熟可靠的受熱面布置方式，減小汽溫偏差，保證受熱面安全可靠。 (4)具有較好的煤種適應性和低負荷穩(wěn)燃性能以及良好的啟、停及調(diào)峰性能等。 第二節(jié)鍋爐課程設計的方法和步驟 一、鍋爐課程設計熱力計算方法 鍋爐熱力計算可分為設計計算和校核計算。兩者的計算方法基本相同，都從燃料燃燒和 熱平衡計算開始，然后按煙氣流向對鍋爐機組的各個受熱面(爐膛、屏式過熱器、對流過熱 器等)進行計算，其區(qū)別在于計算任務和所需求的數(shù)據(jù)不同。 設計計算的任務

7、是根據(jù)給定的鍋爐容量、參數(shù)和燃料特性來確定鍋爐機組的結構尺寸和各個 部件的受熱面面積，并確定鍋爐的燃料消耗量、鍋爐效率、各受熱面交界處工質和煙氣的溫度和始、各受熱面的吸熱量和介質速度等參數(shù)，為選擇輔助設備和進行空氣動力計算、水動 力計算、管子金屬壁溫計算和強度計算等提供原始資料。 校核計算的任務是在給定鍋爐負荷和燃料特性的前提下，按鍋爐機組已有的結構和尺寸，去 確定各個受熱面交界處的水溫、汽溫、空氣和煙氣溫度、鍋爐效率、燃料消耗量以及空氣和 煙氣的流量和流速。校核計算是為了估計鍋爐機組按指定燃料運行的經(jīng)濟指標，尋求必要的 改進鍋爐結構的措施，選擇輔助設備(或檢驗原有輔助設備的適用性

8、)以及為空氣動力、水 動力、壁溫和強度等計算提供原始資料。 為了計算方便，設計計算也通常采用校核計算的方法，先根據(jù)經(jīng)驗并參考同類型鍋爐結構， 預先布置好各部件受熱面的結構尺寸，然后進行校核計算。如不合適，修改后再進行校核計 管 異O 對鍋爐機組做校核計算時，煙氣的中間溫度、內(nèi)部工質溫度、排煙溫度以及熱空氣溫度等都是未知數(shù)，上述溫度需先假設，然后用漸進法(見此逼近法)去確定。 二、鍋爐課程設計的步驟 鍋爐課程設計的步驟包括： (1)了解給定鍋爐的結構、受熱面布置、汽水和煙風系統(tǒng)流程等。 (2)進行鍋爐熱力計算，包括各受熱面的設計、結構計算、校核計算等。 第2頁 (3)鍋爐

9、總體的熱量平衡校核和誤差檢查。 (4)編寫課程設計報告。 第二章鍋爐簡介 第一節(jié)鍋爐的整體布置 本課程設計鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切 圓燃燒方式、全鋼架懸吊結構、n形布置、固態(tài)排渣。爐后尾部布置2臺三分倉容式空氣預 熱器。鍋爐總體布置見圖。 600mw超臨界壓力鍋爐整體布置 鍋爐燃燒系統(tǒng)為配6臺中速磨煤機的直吹式制粉系統(tǒng)，24只直流式燃燒器分六層布置于爐 膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。在鍋爐最大出力工況時，5臺磨煤機和五層20只燃燒器投入運行，1臺磨煤機備用。在主燃燒器和爐膛出口之間布置一組分離燃盡

10、風(SOFA)噴嘴。 第二節(jié)鍋爐爐膛及主要受熱面的結構 爐膛傳熱計算的目的是要確定爐膛輻射受熱面(水冷壁)的吸熱量、爐膛出口 煙氣溫度和爐膛熱流密度的分布。爐膛設計的任務是：在選定了爐膛出口煙溫時, 確定需布置多少輻射受熱面積；或在布置好了爐內(nèi)受熱面后，校核爐膛出口煙溫 是否合理。 爐膛傳熱計算主要是計算爐內(nèi)高溫火焰和水冷壁之間的輻射換熱量。由于爐 內(nèi)煙氣流速較小，對流傳熱較弱，所占爐膛換熱份額很少，故計算時流傳熱量可以忽略。 采用先進可靠的計算方法，確保設計結果經(jīng)得起實踐的檢驗。 要達到上述要求，必須在進行廣泛深入調(diào)查研究的基礎上，綜合運用相關的理論知識以及制造和運行方面的

11、實踐經(jīng)驗，集合國內(nèi)外先進技術，在對各種技術方案進行精確計算分析的同時，通過試驗對結果進行約驗證，從而批國家各個方案的優(yōu)劣。 第三節(jié)爐膛傳熱的基本方程 根據(jù)斯蒂芥一波爾茨曼定律，爐膛內(nèi)火焰與被包圍著的水冷壁之間的輻射換熱量為： __4_4 Qf=axt二o(T-Tb)Hf 式中：t-絕對黑體輻射常數(shù) Hf-有效輻射受熱面面積 T-火焰的平均溫度 Tb-水冷壁表面溫度 axt-爐膛系統(tǒng)黑度 此外，根據(jù)煙氣側熱平衡方程，即煙氣在爐膛內(nèi)放出的熱最應等于燃料在爐膛內(nèi)有效 放熱景與煙氣從爐膛出口流出口寸帶走的熱量之差，即 Qf=Bj(QL-Il) 式中：Q,——燃料在爐膛內(nèi)的有效

12、放熱量，kJ/kg； Ii-爐膛出口處煙氣的烙，kJ/kg; ①-保熱系數(shù)； Bj-計算燃料耗量，kg/s 第四節(jié)省煤器 省煤器的作用是在給水進入水冷壁以前，將水進行預熱，并借以回收鍋爐排煙中的部分熱 量，提高其經(jīng)濟性。 省煤器布置于鍋爐的后煙井低溫再熱器下面，采用光管蛇形管，順列排列，與煙氣成逆流 布置，并由懸吊管懸吊，懸吊管內(nèi)的工質來自省煤器。為了確保后煙井的煙氣分布均勻，在 后煙井入口的后墻包覆管及省煤器進口處前后墻包覆管上均焊有煙氣阻流板，以防止形成煙 氣走廊，造成局部磨損。如圖 第五節(jié)過熱器系統(tǒng) 過熱器系統(tǒng)按蒸汽流向可分為：頂棚和包覆過熱器，前屏過熱器

13、，后屏過熱器和末級過熱 器（高溫對流過熱器），其中主受熱面為前屏過熱器，后屏過熱器和末級過熱器。 一、過熱蒸汽系統(tǒng)流 從汽水分離器引出的蒸汽進入爐頂進口集箱，經(jīng)前爐頂管至爐頂出口集箱，為減少蒸汽 阻力損失，在BMCR工況下約35.6%的蒸汽經(jīng)旁路管直接進入爐頂出口集箱。從爐頂出口集箱引出的蒸汽經(jīng)過后爐頂管，后煙井包覆，后煙井延伸側墻，再匯總至后煙井側墻上 集箱，分四路引入前屏進口集箱，進入前屏加熱后進入前屏出口集箱，再分兩路經(jīng)第一級 噴水減溫后進入后屏過熱器進口集箱，流經(jīng)后屏并進入后屏過熱器出口集箱，從后屏過熱 器出口集箱分兩路經(jīng)第二級噴水減溫后進入末級過熱器進口集箱，在末級過熱

14、器加熱后進 入末級過熱器出口集箱。再由兩根末級過熱器出口集箱引出管引出至兩根主蒸汽管道并送往汽輪機高壓缸。 二、前屏過熱器 前屏過熱器（也稱大屏，分隔屏過熱器）布置于爐膛上部，不僅可吸收爐膛上部的煙氣 輻射熱，還能分隔煙氣流，起到減弱切圓燃燒時爐膛出口煙氣殘余旋轉的作用，降低爐膛 出口煙溫偏差。 三、后屏過熱器 后屏加熱器布置在爐膛上部，前屏之后，爐膛折焰角的前方，可吸收部分爐膛上部的輻射熱量。 第5頁 四、末級過熱器 末級過熱器布置于水平煙道，在高溫再熱器和爐膛后墻水冷壁懸吊管之后，受熱面呈順列 逆流布置，主要靠對流傳熱吸收熱量。 五、減濕系統(tǒng) 過熱器汽溫通過兩

15、級噴水控制，第一級噴水布置在前屏過熱器出口管道上，第二級噴水 布置在后屏過熱器出口管道上，過熱器噴水取自省煤器進口管道的給水。 第六節(jié)再熱器系統(tǒng) 再熱器系統(tǒng)由低溫再熱器和高溫再熱器兩級組成。 一、再熱蒸汽系統(tǒng)流程 自汽機高壓缸排出的蒸汽分成兩路經(jīng)事故噴水減溫器后引入低溫再熱器進口集箱，經(jīng)低溫 再熱器后進入低溫再熱器出口集箱，再經(jīng)過兩根連接管道引至高溫再熱器進口集箱，經(jīng)過高 溫再熱器后從高溫再熱器出口集箱上引至兩根蒸汽管道，送往汽輪機中壓缸，其流程圖如圖 所示。 低溫再熱器和高溫再熱器之間通過連接管道進行左右交叉，以減少因爐膛左右側煙溫偏差 而引起的再熱蒸汽溫度偏差。 二、

16、低溫再熱器 低溫再熱器布置于后豎井煙道中，順列排列，與煙氣成逆流布置，靠對流傳熱吸收熱量， 低溫再熱器又分成水平段和垂直段。垂直段布置于水平煙道的尾部豎井前墻懸吊管之后鍋爐轉向室的入口處。 三、高溫再熱器 由于再熱蒸汽采用擺動燃燒器調(diào)溫，故高溫再熱器布置于爐膛折焰角上部煙氣高溫區(qū)， 與煙氣成順流流動，順列布置。 第七節(jié)燃燒系統(tǒng) 鍋爐采用配中速磨煤機，冷一次風機，正壓直吹式制粉系統(tǒng)。煤粉燃燒器為四角布置，切圓燃燒，擺動式燃燒器。通過燃燒設備設計和爐膛布置的匹配來滿足各項燃燒指標的要求，即煤粉的及時著火，穩(wěn)定燃燒和低NO排放，并保證爐內(nèi)不能發(fā)生明顯的結渣和水冷壁的高溫腐蝕。 （UF

17、A）和頂部二次風外，中間五 主風箱設有6層強化著火煤粉噴嘴，在煤粉噴嘴四周布置有燃料風（周界風）。煤粉噴嘴和二次風噴嘴相間布置。除底部二次風（也稱火下風） 第6頁 層二次風(也稱輔助風)的一層噴嘴都由三層小噴嘴組成，其中上下兩層為偏置的CFS噴 嘴，中間一層為直吹風噴嘴。在主風箱上部設有兩層緊湊燃盡風(ClosecoupledOFA, CCOFA)噴嘴，在主風箱下部設有一層火下風(underfireair,UFA)噴嘴。 在CCOFA上部布置有分離燃盡風(separatedOFA,SOFA)噴嘴，即五層可水平擺動的分離燃盡風噴嘴。 在本鍋爐課程設計中，燃燒設備和制粉系統(tǒng)不需要

18、設計和計算，直接給定。 第八節(jié)煙風系統(tǒng) 一、煙氣系統(tǒng) 爐膛中產(chǎn)生的煙氣流過后煙井后，通過煙道進入空氣預熱器煙氣倉，在預熱器中利用煙氣余熱使一、二次風得到預熱。煙氣在煙氣倉中將預熱器的波形板受熱面加熱而得到冷卻。 加熱后的波形板先進入二次風分隔倉加熱二次風，然后再進入一次風分隔倉加熱一次風。從 空氣預熱器出來的煙氣通過靜電除塵器、脫硫設備等，排至煙囪。 二、空氣系統(tǒng) 一次風的作用是干燥和輸送煤粉，從大氣中抽吸的空氣通過一次風機，送入三分倉預熱 器的一次風分隔倉，加熱后通過熱一次風道進入磨煤機，在進預熱器前有一部分冷風在磨煤 機進口前與熱一次風相混合。作為磨煤機調(diào)溫風。 二次風

19、的作用是強化燃燒和控制NOx生成量。從大氣吸入的空氣通過送風機進入預熱器 的二次風分隔倉，加熱后經(jīng)二次風道進入大風箱，并由大風箱分配到各二次風噴嘴。供給五 層分離燃盡風噴嘴的空氣也由大風箱上抽取。 第九節(jié)鍋爐輔助計算 1.煤種的效核與判別 校核煤種一般是指保證鍋爐能夠安全和最基本性能的最低煤質要求；燃用校核煤種時不能保 證鍋爐的設計性能要求；在工程中鍋爐廠常常以校核煤種來驗證鍋爐的整體設計是否存在偏 差，在煤質偏離的情況下鍋爐能否安全運行。 煤種的判別： 通常根據(jù)煤化程度把煤分為三大類：褐煤、煙煤、無煙煤。具體分類如下圖： 中國保斥廿霓浦太 奧別 哥號 包圍a碼

20、分要特海 ■3- Mi kj-l 打 %的03 <10.0 工 - - - - 效 FH >10.030.fl 40 - * = 品度爆 - ]Z >100-20.fl )5國 - - - - SH Il3iJ< -310.0-20.0 湎F5 - - - - 焦理 JH IS.±S 血0-組。 >10.0-M.fi )90-65湖 <25.0i <150 - - 肥爆 TH L&iE漏 >IQCHJT。 汩5 - - - L/：xm 35 >05

21、.0-37.0 溺 勺50 - - 氣杷擇 -46 X37.O 斑 525.0 . - 氣肆 OH Sit43 卬嗝 舞S.0-：3T0 麗。 >50-6;5 >35 <25.D 4220 - - 1梃中鉆岸 L/2ZW 23,33 >20.0-37.0 >?-50 - - - - ?曲帖i* 建132 XD.O-JT.O 55-30 - - - - 不站媒 - ￡!■加 Jffi.O-TT.fl

22、 - 柏理 HI 由 52 >31.0 - - -

23、量VOo 過量空氣系數(shù) 在燃燒設備中，燃燒過程一般在爐膛出口處結束，因此對燃燒有重大影響的是爐膛出口出的 -''-'' 其值過大將會造成過大的排煙 過量空氣系數(shù)1c1。1c1的大小直接影響燃燒效率和熱效率 熱損失并使爐溫偏低，不利于燃燒；其值過小會造成固體及氣體不完全燃燒損失過大，且污染物排放濃度過高。 實際空氣量Vk與理論空氣量V0之比稱為過量空氣系數(shù)，即 式中 一過量空氣系數(shù)，用于煙氣量的計算 3—過量空氣系數(shù)，用于空氣量的計算 理論煙氣量 第十一節(jié)固體燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣量計算 一、理論空氣量計算L=0.2413Q/1000+0.5 L:燃料完全燃燒所需的理

24、論空氣量，單位是m3/kg;Q:燃料低發(fā)熱值，單位是kJ/kg;二 理論煙氣量計算 V=0.01(1.867C+0.7S+0.8N)+0.79LV:理論干煙氣量，單位是m3/kg;C、S、N:燃料中碳、 硫、氮的含量； 第三章計算 第一節(jié)600MW機組鍋爐設計計算原始參數(shù) 卜號 名稱 符號 單位 計算公式或數(shù)據(jù)來源 結果 1 額定蒸發(fā)量 Dsh” t/h 給定 1913 2 過熱蒸汽壓力 psh” MPa 給定，表壓 25.4 3 過熱蒸汽溫度 tsh'' C 給定 571 4 再熱蒸汽流量 Drh'' t/h 給定 158

25、6 5 再熱蒸汽入口壓力 prh' MPa 給定，表壓 4.35 6 再熱蒸汽入口溫度 trh' C 給定 310 7 再熱蒸汽出口壓力 prh'' MPa 給定 4.16 8 再熱蒸汽出口溫度 trh'' C 給定 569 9 給水壓力 pfw MPa 給定 29.35 10 給水溫度 tfw C 給定 282 11 周圍環(huán)境溫度 tca C 給定 20 12 鍋爐燃煤特性 神華煙煤 (1)碳收到基質量百分比 Car % 給定 61.70 (2)氫收到基質量百分比 Ha

26、r % 給定 3.67 (3)氧收到基質量百分比 Oar % 給定 8.56 (4)氮收到基質量百分比 Nar % 給定 1.12 (5)硫收到基質量百分比 Sar % 給定 0.60 (6)灰分收到基質量百分比 Aar % 給定 8.80 (7)水分收到基質量百分比 Mar % 給定 15.55 (8)揮發(fā)分干燥無灰基質量百分比 Vdaf % 給定 34.73 (9)燃料收到基低位發(fā)熱量 Qnet,ar kJ/kg 給定 23442 卜號 名稱 符號 單位 計算公式或數(shù)據(jù)來源

27、結果 1 元素之和 - % Car+Har+Oar+Nar 100%  +Sar+Aar+Mar 2 元素之和正確否？ - 正確 3 高位發(fā)熱量（經(jīng)驗公式） Qgr,ar kJ/kg 339Car+1256Har- 109(Oar-Sar) 24658.18 4 低位發(fā)熱量（經(jīng)驗公式） Q'net,ar kJ/kg Qgr,ar-r(0.09Har+ 0.01Mar) 24354.42 5 經(jīng)驗公式值和給定值之差 力Qnet,ar kJ/kg Q'net,ar-Qnet,ar 456.21 6 誤

28、差判別 - 力Qnet,ar <800 正確 7 煤的折算因子 red 4190/Qnet,ar 0.17 8 折算灰分 Ared,ar % red3Aar 2.29 9 折算水分 Mred,ar % red3Mar 1.69 10 折算硫分 Sred,ar % red3Sar 0.20 11 煤的灰分特性判斷 - Ared,ar<4% 正確 - Mred,ar<8% 正確 - Sred,ar<0.2% 正確 表4-2理論空氣量和理論煙氣量計算 序號 名稱 符號 單

29、位 計算公式或數(shù)據(jù)來源 結果 1 理論空氣量 Vo Nm3/kg 0.08893(Car+0.375 3Sar)+0.2653Har- 0.03333Oar 6.19 2 理論氮氣容積 VoN2 Nm3/kg 0.793V0+0.0083 Nar 4.90 3 二原子氣體RO2的容積 VRO2 Nm3/kg 0.018663(Car+0.375 3Sar) 1.16 4 理論水蒸汽容積 V0H2O Nm3/kg 0.1113Har+0.01243 Mar+0.01613V0 0.70 5 理論煙氣容積 Vo

30、g Nm3/kg' VoN2+VoH2O+VRO2 6.76 表4-3煙氣特性表 序號 名稱及公式 符號 單位 前屏至省煤器 空預器熱段 空便器冷段 1 煙道進口過量空氣系數(shù)（查表3-3） a' 一 1.2 1.2 1.24 2 煙道出口過量空氣系數(shù)（查表3-4） a" 一 1.2 1.2 1.28 3 煙道平均過量空氣系 數(shù)（a'+■”）/2 aav 一 1.2 1.22 1.26 4 過剩空氣量（a av-1）Vo AV Nm3/kg 0.98 1.08 1.61 5 水蒸汽容積 VH2O Nm3

31、/kg 0.65 0.65 0.73  VoH2O+0.0161AV 6 煙氣總容積 VgO+1.0161(a av-1)Vo Vg Nm3/kg 6.43 6.53 8.31 7 RO2占煙氣容積份額 VRO2/Vg rRO2 一 0.14 0.14 0.14 8 H2O占煙氣容積份額 VH2O/Vg rH2O 一 0.1 0.1 0.08 9 RO2+H2O的容積份 rRO2+rH2O rg 一 0.24 0.24 0.22 10 煙氣質量 1-Aar/100+1.306a avV

32、o Gg kg/kg 8.47 8.6 11.10 11 飛灰濃度，afa取0.95 afaAar/(100Gg) aash kg/kg 0.026 0.03 0.0075 表4-5鍋爐熱平衡及燃料計算 序號 名稱 符號 單位 計算公式或數(shù)據(jù)來源 結果 1 燃料帶入的熱量 Qf kJ/kg yQnet.ar 23442 2 排煙溫度 ?exg C 給定 126 3 排煙的始 Iexg kJ/kg 調(diào)用函數(shù) 1140 4 冷空氣溫度 tca oC 給定 20 5 理論冷空氣始 Ica

33、o kJ/kg 調(diào)用函數(shù) 129.6 6 機械不完全燃燒熱損失 q4 % 取用 0.6 7 化學不完全燃燒熱損失 q3 % 取用 0 8 排煙熱損失 q2 % (Iexg-a exgI0ca)2(1-q4/100)/Qf3100 5.26 9 散熱損失 q5 % 取用 0.2 10 灰渣熱損失 q6 % 取用 0.06 11 總熱損失 匯q % q2+q3+q4+q5+q6 6.12 12 鍋爐熱效率 r]b % 100-Eq 93.88 14 保熱系數(shù) e 一

34、 1-q5/(r]b+q5) 0.9979 15 過熱蒸汽的始 i"sh kJ/kg 調(diào)用函數(shù)， psh"=25.4MPa注 3398.58 16 給水的始 ifw kJ/kg 調(diào)用函數(shù)， pfw=19.35MPa 1241.60 17 過熱蒸汽流量 Dsh t/h 給定 1913 18 再熱蒸汽出口始 i"rh kJ/kg 調(diào)用函數(shù)，prh"=4.16MPa 3601.4  19 再熱蒸汽進口始 i'rh kJ/kg 調(diào)用函數(shù)，prh'=4.35MPa 2975 20 再熱蒸汽流量 Drh

35、t/h 給定 1586 21 鍋爐有效利用熱量 Q1 kJ/h Dsh(i"sh-ifw)+Drh(i"rh-i'rh) 5009773.14 22 鍋爐實際燃料消耗量 B kg/h Q1/(r]bQf/100) 293780 24 鍋爐計算燃料消耗量 Bcal kg/s B(1-q4/100)/3600 81.11 溫度 空氣口 CO2 N2 O2 H2O 灰始 20 26 30 39

36、 100 132 169 130 132 151 80.8 200 266 357 260 267 304 169.1 300 403 559 392 407 463 263.7 400 542 772 527 551 626 360 500 684 996 664 699 794 458.5 600 830 1222 804 850 967 559.8 700 979 1461 946 1005

37、 1147 663.2 800 1130 1704 1093 1160 1335 767.2 900 1281 1951 1243 1319 1524 874 1000 1436 2202 1394 1478 1725 984 1100 1595 2457 1545 1637 1926 1096 1200 1754 2717 1695 1800 2131 1206 1300 1913 2976 1850 1963 2

38、344 1360 1400 2076 3240 2009 2127 2558 1571 1500 2239 3504 2164 2294 2779 1758 1600 2403 3767 2323 2461 3001 1830 1700 2566 4035 2482 2629 3227 2066 1800 2729 4303 2642 2796 3458 2184 1900 2897 4571 2805 2968 3

39、688 2385 2000 3064 4843 2964 3139 3926 2512 2100 3232 5115 3127 3307 4161 2640 2200 3399 5387 3290 3483 4399 2760 表 4-4 煙  卜號 溫度 (C) 理論煙氣始 10g(kJ/kg ) 理論空氣始 I0a(kJ/kg) 飛灰的始 Ifa(kJ/k g) 煙氣

40、的始 Ig=I0g+( a -1)I0a+Ifa(kJ/kg) a=1.2 a=1.24 a=1.28 Ig AIg Ig AIg Ig AIg 1 100 937.11 859.3 10.36 1155.33 182.22 1201.04 227.93 1224.08 250.97 2 200 1970.02 1732 21.69 2338.04 368.02 2407.31 437.29 2476.57 506.55 3 300 2997.89

41、 2624 33.82 3556.42 558.53 3661.36 663.47 3766.3 768.41 4 400 4056.95 3528 46.17 4808.8 751.85 4949.94 892.99 5091.05 1034.1 5 500 5142.74 4453 58.8 6902.11 949.37 6270.22 1127.48 6448.34 1305.6 6 600 6169.06 5403 71.79 7321.51 1152.45 7537.64 1368.58 7753.77

42、1584.71 7 700 7387.31 6373 85.06 8747.03 1359.72 9001.64 1614.65 9256.89 1869.58 8 800 8560.82 7356 98.93 10130.47 1569.65 10425.72 183.69 10718.97 2158.15 9 900 9755.19 8339 112.09 11535.14 1779.95 11868.71 2113.52 12020.29 2447.1 10 1000 10967.71 9348 126.2 1

43、2963.58 1995.87 13337.52 2369.81 13711.45 2743.74 11 1100 12046.26 10838 140.56 14263.51 2217.25 14678.85 2632.59 15094.19 3047.93 12 1200 13405.7 11419 154.67 15844.58 2438.38 16300.82 2895.12 16757.56 3351.86 13 1300 14656.54 12454 174.42 17321.69 2665.15 17819.8

44、3 3163.29 18317.98 3661.44 14 1400 15934.57 13515 201.48 18839.00 2904.43 19379.59 3445.02 19920.18 3985.61 15 1500 17196.83 14576 225.46 20337.47 3140.64 20920.5 3723.67 21503.54 4306.71 16 1600 18497.2 15644 234.7 21842.61 3363.41 22468.35 3989.15 23094.09 4614.

45、89 17 1700 19770.23 16705 264.96 23376.12 3605.89 24044.31 4274.08 26712.49 4942.26 18 1800 21069.86 17766 280.1 24903.12 3833.26 25613.57 4543.89 26324.38 5254.52 19 1900 22384.25 18859 305.88 26402.26 4077.77 27216.4 4832.89 27970.78 5586.53 20 2000 23688.28 19

46、947 322.16 27999.77 4311.49 28797.63 5109.35 29595.5 5907.22 21 2100 25010.84 21040 339 29557.48 4546.64 30399.2 5388.26 31240.71 6229.87 22 2200 26335.47 22127 353.97 31114.94 4779.47 32000.04 5664.57 32885.32 6549.67 表4-6爐膛結構特征和水冷壁有效系數(shù)的計算 序號 名稱 符號 單位 計算公式或數(shù)

47、據(jù)來源 結果 一、爐膛結構計算 1 前墻面積 Ffr m2 (35.538+7.332+9.458/2)3 18.816 895.62 2 后墻面積 Fb m2 (6.751+30.367+7.332+9.458/ 2)318.816 925.35 3 側墻面積 Fs m2 (13.356+17.696)/23 5.171+30.3673 699.2  17.696+(17.696+9.458)/23 6.006 4 兩側墻 2Fs m2 2Fs 1398.41 5 四角的四個切角削去爐墻的面積 F

48、d m2 431.33324.032 255.36 6 四角補加面積 Fadd m2 431.88324.0 180.48 7 應扣去布置燃燒器損失的面積 FB m2 Fd-Fadd 74.88 8 出口煙窗面積 Fout m2 13.356318.816 251.31 9 包圍爐膛的總面積 》F m2 Ffr+Fb+2Fs+Fout-Fl 3395.81 10 方形爐膛容積 Vf m3 Fs2W 13156.2 11 四個切角損失容積 Vl m3 1.3331.33/234324 84.91 12 爐膛實際容積

49、 Vef m3 Vf-Vl 13071.29 13 爐膛輻射層有效厚度 S m 3.6Vef/EF 13.857 二、水冷壁熱有效系數(shù)的計算 14 水冷壁熱有效系數(shù) 0 一 查表3-6 0.43 15 燃燒器所占爐墻面積 FB m2 估算 50 16 爐膛出口煙窗半卸熱后效系數(shù) 。out 一 B。=0.830.45 0.36 17 爐膛水冷壁平均熱有效系數(shù) 。av 一 [(EF-Fout-FB)3。+FB30+Fout3。out]/￡F 0.42 二、在BMCR工況下，假定下面5層燃燒運行，同時每層燃燒器給粉量相同 18

50、 燃燒器布置相對高度 xB 一 hB/hf 0.36 19 M值 M 一 0.59-0.5xB 0.41 20 燃燒器區(qū)域爐膛有效截面積 A m2 17.696318.816-1.332/234 330.31 21 爐膛截面積的當量半徑 R m sqrt(A/tz) 10.24 表4-7爐膛熱力計算 序號 名稱 符號 單位 計算公式或數(shù)據(jù)來源 結果 1 熱空氣溫度 tha oC 假設后校核 325 2 理論熱空氣始 Ihao kJ/kg 調(diào)用函數(shù) 2322.1 3 爐膛和制粉系統(tǒng)總漏風系數(shù) △af+ △

51、apcs 一 查表3-4 0.04  4 空預器出口過量空氣系數(shù) Bah" 一 a."-(△af+△apcs) 1.24 5 空氣帶入爐內(nèi)熱量 Qa kJ/kg Bah"Iha0+(△”￡+△“pcs)Icao 2884.6 6 1kg燃料帶入爐內(nèi)的有效熱 Qeff kJ/kg Qf(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qa 21454.6 7 理論燃燒溫度 tth oC 調(diào)用函數(shù) 1608 8 理論燃燒溫度 Tth K tth+273 1881 9 爐膛出口煙溫 ?”f oC 假設后校核 1380

52、 爐膛出口煙溫 T"f K 0"f+273 1653 10 爐膛出口煙始 I"f kJ/kg 調(diào)用函數(shù) 14513.3 11 煙氣平均熱容 (VC)av kJ/(kg 2K) (Qeff-I"f)/(Tth-T"f) 30.44 12 波爾茲曼數(shù) Bo 一 0Bcal(VC)av/(〃avF已0T3th) 4.63 13 水蒸汽容積份額 rH2O 一 煙氣特性，查表4-3 0.1 三原子氣體的容積份額 rg 一 煙氣特性，查表4-3 0.24 二原子氣體輻射減弱系數(shù) kgrg m-1 式(3-19),調(diào)用函數(shù)

53、 0.04 14 灰粒平均直徑 dash mm 中速磨煤機 16 煙氣中飛灰濃度 aash kg/kg 煙氣特性，查表4-3 0.03 灰粒輻射減弱系數(shù) kash心 ash m-1 式(3-20),調(diào)用函數(shù) 0.07 15 最上排燃燒器布置高度 ht m 結構計算，圖4-1 18.72 最下排燃燒器布置高度 hun m 結構計算，圖4-1 11.15 高度差 Ah m ht-hun 7.57 爐膛計算高度 hf m 結構計算，圖4-1 41.54 焦炭顆粒濃度 acok,v( j/Nm3

54、 式(3-24),調(diào)用函數(shù) 3.68 16 焦炭顆粒的平均粒徑 dcok mm 取用 70 焦碳粒子輻射減弱系數(shù) kcok心 cok m-1 式(3-21),調(diào)用函數(shù) 0.02 17 火焰吸收減弱系數(shù) ka m-1 kgrg+kash心ash+kcok心cok 0.12 爐內(nèi)輻射層光學密度 刀 一 kaS 1.67 18 爐內(nèi)火焰黑度 ￡1 一 1-e-刀 0.81 火焰綜合黑度 ￡syn 一 式(3-29),調(diào)用函數(shù) 0.61 19 爐膛黑度 esynf 一 式(3-28) 0.79 爐膛火

55、焰最高溫的相對高度 xm m 弋xB 0.36  20 爐膛出口無量綱煙溫 e"f⑴ 一 熱有效系數(shù)法，式(3-26) 0.91 爐膛出口溫度 T"f,cal( 1) K 0"f(1)(tth+273) 1710.8 爐膛出口溫度 ?"f,cal( 1) oC T"f,cal(1)-273 1437.8 計算誤差 △ ?”f(1) oC 允許誤差士100c 57.8 21 爐膛出口無量綱煙溫 e"f(2) 一 前蘇73計算修正法，式(3-30) 0.88 爐膛出口溫度 T"f,cal( 2) K

56、e"f⑵(tth+273) 1659.3 爐膛出口溫度 ?"f,cal( 2) oC T"f,cal(2)-273 1386.3 計算誤差 △ ?”f⑵ oC 允許誤差士100c 6.3 22 爐內(nèi)傳熱量 QR kJ/kg 式(3-31) 6926.5 23 第一懸吊管之前的爐內(nèi)容積 Vf' m3 估算，Vf+Vp1+Vp2+Vrh2 18317.35 燃燒器區(qū)域爐膛容積熱強度 qv kW/m3 BcalQnet,ar/Vf',一般在75?100之間 82.57 24 燃燒器區(qū)域爐膛斷面熱強度 qA MW/m 2

57、 BcalQnet,ar/A,上限在4~4.6之間 4.59 25 燃燒器區(qū)域爐墻面積 AB m2 2(W+D)(△h+3) 771.72 26 富燃缺氧條件下主燃燒區(qū)燃盡份額 x 一 取0.7 0.7 27 主燃燒區(qū)壁面熱強度 qB MW/m 2 xBcalQnet,ar/AB,上限約1.3?2.0 1.37 表4-8減溫水假設 序號 名稱 符號 單位 計算公式或數(shù)據(jù)來源 結果 1 一級減溫水量 Ddsh1 t/h 假設后校核 65 2 二級減溫水量 Ddsh2 t/h 假設后校核 35 表4-9前屏結

58、構計算 序號 名稱 符號 單位 計算公式或數(shù)據(jù)來源 結果 1 管子直徑 d3S mm 結構設計 67.8 2 屏片數(shù) n1 一 結構設計 6  3 每片屏小屏數(shù) n2 - 結構設計 6 4 每片小屏管子數(shù) n3 - 結構設計 12 5 管子總數(shù) En - n13n23n3 432 6 工質流通截面 f m2 Tt/43di23En 0.29 7 橫向截距 s1 m 結構設計 2.67 8 縱向截距 s2 m 結構設計 0.05 9 系數(shù) s2/d 結構設計 1.23

59、10 主受熱面的角系數(shù) xp 查圖3-5 0.87 11 屏片最外圈管子的外輪廓線所圍成的平卸卸積 Fp m2 (16+0.02065)3(3.607+0.0413) 323632 1402.76 12 計算受熱面積 HP m2 Fpxp 1220.4 13 頂棚受熱面積 Fce m2 (0.591+3.60732+0.85+0.794) 318.816 177.79 14 前墻受熱面積 Ffr m2 16318.816 301.06 15 側墻受熱面積 Fs m2 (0.591+3.60732+0.85+0.794)

60、 31632 302.37 16 總受熱面積 EH m2 Hp+Fce+Ffr+Fs 2001.62 17 計算受熱面積所占份額 rp - Hp/EH 0.61 18 爐頂受熱面積所占份額 rce - Fce/EH 0.09 19 前墻受熱面積所占份額 rfr - Ffr/EH 0.15 20 側墻受熱面積所占份額 rs - Fs/EH 0.15 21 受熱面區(qū)總容積 Vp1 m3 1639.449318.816 2844.68 22 受熱面區(qū)忌包圍面積 EF m2 EH+Ffr+Fce 2480.47 2

61、3 煙氣輻射層有效厚度 S m 3.6Vp1/EF 4.13 24 系數(shù) L/s1 一 16/2.688 5.95 25 系數(shù) D/s1 一 8.064/2.688 3 26 前屏穿透角系數(shù) evp1 查附圖A-2 0.11 27 煙氣流通截面 Fg m2 (18.816-0.041336)316 297.09 28 從爐膛進入前屏區(qū)的煙氣流份額 g1 - 9.449/13.356 0.71  表4-10前屏熱力計算 序號 名稱 符號 單位 計算公式或數(shù)據(jù)來源 結果 一、煙氣參數(shù) 1 進口煙溫 ?

62、p1' C 爐膛出口溫度，查表4-7 1380 2 進口煙始 Ip1' kJ/kg 爐膛出口煙始，查表4-7 14513.3 3 出口煙溫 ?p1'' C 假設后校核 1160 4 出口煙始 Ip1'' kJ/kg 調(diào)用函數(shù) 11939.8 5 煙氣平均溫度 ?av C 0.5(?p1'+?p1”) 1270 6 煙氣平均溫度 T1 K ?av+273 1543 7 煙氣放熱量 Qp1,g kJ/kg g1e(Ip1'-Ip1") 1816.9 二、爐內(nèi)直接輻射熱 8 爐膛出口煙窗熱杓效系數(shù) 。out -

63、 爐膛結構計算，查表4-6 0.36 9 進入屏區(qū)爐膛出口熱流 qf" kW/m2 。out￡fsyn(0Tf"4 91.81 10 爐膛出口截面積 Fabc m2 爐膛設計，13.356318.816 251.31 11 爐膛直接輻射熱 Qp,f" kJ/kg qf'Fabc/Bcal 284.4 12 前屏區(qū)爐膛出口截面積 Fab m2 結構設計，9.449318.816 177.79 13 落到前屏區(qū)爐膛直接輻射熱 Qp1,f" kJ/kg FabQp,f"/Fabc 201.2 落到后屏區(qū)爐膛直接輻射熱 Qp2,f"

64、 kJ/kg Qp,f"-Qp1,f" 83.2 14 前屏區(qū)直接輻射中透過前屏區(qū)落到后屏的輻射熱 Qp1" kJ/kg Qp1.f"evp,1 22.1 15 前屏區(qū)獲得的爐膛直接輻射熱 Qp1 kJ/kg Qp1,f"-Qp1" 179.1 16 其中，主受熱面所得 Qp1r kJ/kg rpQp1 109.2 頂棚受熱面所得 Qcer kJ/kg rceQp1 15.9 前墻受熱面所得 Qfrr kJ/kg rfrQp1 26.9 兩側墻受熱面所得 Qsr kJ/kg rsQp1 27.1 三、屏區(qū)空間

65、（煙氣）穿透輻射  17 煙氣輻射層有效厚度 S m 結構計算，查表4-9 4.13 18 水蒸汽容積份額 rH2O 煙氣特性，查表4-3 0.1 三原子氣體總容積份額 rg 煙氣特性，查表4-3 0.24 一原子氣體減弱系數(shù) kgrg m-1 式(3-19),調(diào)用函數(shù) 0.09 19 灰粒平均直徑 dash [im 中速磨煤機 16 煙氣中飛灰濃度 aash kg/kg 煙氣特性，查表4-3 0.03 灰粒輻射減弱系 數(shù) kash心ash m-1 式(3-20),調(diào)用函數(shù) 0.12 20

66、 煙氣介質的吸收 減弱系數(shù) ka m-1 kgrg+kash心ash 0.21 21 煙氣介質的光學密度 刀 - kaS 0.86 22 煙氣黑度 ￡P - 1-e-刀 58 23 煙氣的綜合黑度 ￡synp - ep/(0.48kas1ep+1) 0.5 24 屏空間熱有效系數(shù) 。P,S - 選取 0.35 25 屏空間黑度 ep,Ssyn - epsyn/(epsyn+(1-&psyn)小p,S) 0.74 26 下一級獲取屏空間輻射熱有效系數(shù) 。"P,S - 選取 0.33 前屏空間向后屏的穿透輻射熱流 qp1,S" kW/m2 。p,S''￡p,Ssyn10(?p1"+273)4 58.4 27 受熱面出口處的截面積 Fout m2 =Ffr,結構計算 301.06 前屏空間向后屏的穿透輻射熱 Qp1,S" kJ/kg qp1,S"Fout/Bcal 216.8 “、前屏對流傳熱量的計算與校核 28 頂棚受熱面對流吸熱量 Qcec kJ/kg 假