锅炉原理课程设计总结

锅炉原理课程设计总结

锅炉原理课程设计总结

经过将近三个多星期的苦战，我们小组终于完成了锅炉原理的课程设计，在此感谢老师对我们细心的指导，在我们茫然不知所措的时候，给我们疏导计算思路，让我们一步步的完成这项艰巨的任务。同时也感谢一个小组的同学，在这短暂而又漫长的三个星期里，一起吃饭，一起自习，一起攻克一项项的难关，回头再看这个过程，在学到知识的同时也蛮有成就感的。通过课程设计，使我们把上学期学的知识有个系统的把握，进一步掌握扎实。

在此我就总结课程设计，对改变燃料特性这发面发表点个人看法。一般情况下锅炉最好使用设计煤种或与设计煤种接近的煤种以确保燃烧稳定。由于煤炭供应日趋多元化，对锅炉的稳定燃烧带来很大影响。这次我们小组的煤种是高灰的一号煤种。煤的灰份在燃烧过程中不但不会发出热量，而且还要吸收热量。灰分含量越大，发热量越低，容易导致着火困难和着火延迟，同时炉膛温度降低，煤的燃尽程度降低，造成的飞灰可燃物高。另外，飞灰浓度高，使锅炉受热面特别是省煤器，空气预热器等处的磨损加剧，除尘量增加，锅炉飞灰和炉渣物理热损失增大，降低了锅炉的热效率。此外，高灰煤还会对锅炉的辅助设备造成影响。煤质较差时，锅炉点火和运行调节困难，难以燃烧，容易灭火，严重影响了锅炉出口温度达标。灰分大的煤燃烧后，不仅影响了除尘器和除尘效果，而且增加了除灰排灰系统的运行负荷。对工作环境和外部环境都造成了不良影响。

在此情况下，如果对原有的结构不改变，很难稳定运行，因为一

方面炉内燃烧条件改变，可能不能稳定燃烧，另一方面，尾部受热面飞灰磨损和积灰也比较大，严重影响换热，使排烟温度提高，锅炉效率下降。我提出个人的一点改进措施：加强对锅炉的燃烧调节工作，保证煤与空气量要相配合适，并且要充分混合接触，炉膛应尽量保持高温，以利于燃烧。具体方面：一，在制粉系统方面改进。由于煤种是高灰的无烟煤，燃烧难度大，可适当提高磨煤细度。二，在燃烧设备上改进。可以采用分级配分直流煤粉燃烧器，同时避免二次风过早地混入一次风气流中或采用旋流燃烧器。三，采用热风送粉，适当增大煤粉空气混合物中一次风量，还要提高热二次风的温度，这就要在空气预热器的布置上采用多级布置，增大与烟气的温压，提高进入炉膛的空气的温度。此外，为了炉内煤粉稳定燃烧，可适当减少炉内水冷壁的面积，可铺设卫燃带来实现。这样减少炉内辐射吸热量，有利于稳定燃烧。还有一点就是要加大引风机的功率，定期执行吹灰。

以上这些就是我想到得，有所欠缺，希望老师指正。

扩展阅读：锅炉原理课程设计报告

课程设计

专业热能工程班级学生姓名学号指导教师成绩

起止日期：201*年12月9日起至201*年12月27

1

日止沈阳航空航天大学

课程设计成绩评定表

专业：热能工程班级：学生姓名：指导教师评审意见评价内容调研论证工作能力态度工作量说明书的质量具体要求能独立查阅文献，收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能独立完成设计工作。按期完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。权重0.10.20.2555评分4443332220.55432加权分说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。指导教师评审成绩分（加权分合计乘以12分）加权分合计指导教师签名：评阅教师评审意见评价内容查阅文献工作量说明书的质量具体要求查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力。工作量饱满，难度适中。权重0.20.555年月日评分443322加权分说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完整，书写工整规范。评阅教师评审成绩分（加权分合计乘以8分）0.35432加权分合计评阅教师签名：课程设计总评成绩2

年月日分目录

前言第一章

锅炉课程设计任务书3第二章

煤的元素分析数据校核和煤种判别4第三章

锅炉整体布置的确定5第四章

燃烧产物和锅炉热平衡计算5第五章

炉膛设计和热力计算9第六章

高温对流过热器设计和热力计算18第七章

低温对流过热器设计和热力计算22第八章

上级省煤器设计及热力计算26第九章

上级空气预热器热力计算29第十章

下级省煤器设计及热力计算31第十一章

下级空气预热器设计及热力计算35第十二章

热力计算数据的修正和计算结果汇总37

第十三章

锅炉总体概况39

3

前言

《锅炉原理》是一门涉及基础理论面较广，而专业实践性较强的课程。该课程的教学必须有相应的实践教学环节相配合，而课程设计就是让学生全面运用所学的锅炉原理知识设计一台锅炉，因此，它是《锅炉原理》课程理论联系实际的重要教学环节。它对加强学生的能力培养起着重要的作用。

本设计说明书详细的记录了锅炉本体各受热面的结构特征和工作过程，内容包括锅炉受热面，锅炉炉膛的辐射传热及计算。对流受热面的传热及计算，锅炉受热面的布置原理和热力计算，受热面外部工作过程，锅炉蒸汽参数的变化特性与调节空气动力计算等。

由于知识掌握程度有限以及三周的设计时间对于我们难免有些仓促，此次设计一定存在一些错误和遗漏。

第一章锅炉课程设计任务书

1.1引言

锅炉课程设计是巩固我们理论知识和提高实践能力的重要环节。它不仅使我们对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高掌握了锅炉机组的热力计算方法，学会使用锅炉机组热力计算标准方法，并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力而且培养了我们查阅资料，合理选择和分析数据的能力，培养了我们严肃认真和负责的态度。我国的锅炉目前以煤为主要燃料。锅炉的结构设计和参数的设计与选择以及煤种的选择与应用等都将会对燃料效率、锅炉安全经济运行水平以及环境污染等问题有影响。因为在锅炉设计中对锅炉的性能、结构、经济性和可靠性等方面进行各种计算，尤其是热力计算作为主要和基础的计算，为锅炉的其他计算，如水和空气动力计算、烟气阻力计算、强度计算等提供相关的重要的基础数据1.2锅炉设计参数

（1）锅炉额定蒸发量：D1=65t/h（2）过热蒸汽压力:P1=3.9Mpa（3）过热蒸汽温度:t1=450℃（4）给水温度:tgs=170℃（5）给水压力：pgs=4.9Mp（6）排污率：ηpw=2%（7）周围环境温度：t1k=30℃（8）排烟温度假定值：145℃（9）热空气温度假定值：trk=320℃

1.3燃料特性;

（1）燃料名称：西山贫煤（2）煤的收到基成分：（%）：Cy=67.6Hy=2.7Oy=1.8Ny=0.9Sy=1.3Wy=6.0Ay=19.7（3）煤的干燥无灰基挥发分：Vy=15%

y

（4）煤的低位发热值：Qdw=24720kJ/kg

（5）灰熔点：DT=1190℃ST=1340℃FT=1450℃

（6）制粉系统：中间仓储式，乏气送粉，筒式钢球磨煤机（7）汽包工作压力：4.3Mp（表压）

4

第二章煤的元素分析数据校核和煤种判别

2.1煤的元素各成分之和为100%的校核

Cy+Hy+Oy+Ny+Sy+Wy+Ay=67.6+2.7+1.8+0.9+1.3+6.0+19.7=100%2.2元素分析数据校核

（1）干燥无灰基元素成分的计算

干燥无灰基元素成分与收到基元素成分之间的转换因子

Kr=100/（100WyAy错误！未找到引用源。）=100/（100-6-19.7）=1.346则干燥无灰基元素成分应为

C=C=1.34667.6=90.989H=KrH=1.3462.7=3.634O=KrO=1.3461.8=2.424N=KrN=1.3460.9=1.212S=KrS=1.3461.3=1.750（2）干燥基灰分的计算

A=100A/(100-W)=20.957（3）干燥无灰基低位发热量的计算Qdw=100(Qdw+25W)/(100-W-A)=100(24720+256)/(100-6-19.7)

=33472.41kJ/kg2.3煤种判别；（1）煤种判别

由燃料特性得知V=15.0%18840kJ/kg，所以属于Ⅱ类烟煤（2）折算成分的计算

Azs=4190A/Qdw=419019.7/24720=3.34%Mar,zs=4190Wy/Qdw=41906.0/24720=1.02%Sar,zs=4190Sy/Qdw=41901.3/24720=0.22%因为Azs<4%,所以此煤不属于高灰的煤。

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第三章锅炉整体布置的确定

3.1炉整体的外型选Π型布置

5

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。3.2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=350C，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。3.3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。

第四章燃烧产物和锅炉热平衡计算4.1燃烧产物计算

(1)理论烟气量及理论烟气容积

理论空气量V=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar=0.0889(67.6+0.3751.3)+0.2652.7-0.03331.8=6.70854m3/kg

理论氮容积Vn2=0.8Nar/100+0.79V0

=0.80.9/100+0.796.70854=5.30695m3/kg

理论RO2容积VRO2=1.866Car/100+0.7Sar/100

6

=1.86667.6/100+0.71.3/100=1.27051m3/kg

oo

理论烟气容积Vgy=VN2+VRO2

=5.30695+1.27051=6.57746m3/kg

o0

理论水蒸气容积VH2O=11.1Har/100+1.24Mar/100+1.61dkV

=11.12.7/100+1.246.0/100+1.610.016.70854

=0.48211m3/kg(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41。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42列出各项，此表为烟气特性表。

炉膛，凝渣管进口α′漏风α出口α″0.051.201.231.261.281.311.331.36高温对流过热器1.200.03低温对流过热器1.230.03二级省煤器1.260.02二级空气预一级省煤器一级空气预热器1.280.031.310.02热器1.330.03表41空气平衡表

(3)烟气焓温表

7

计算表42列出的各项，此表为烟气焓温表。温度100201*00400500600700800900100011001201*300140015001600170018001900201*88617842704363645895568656875818594963310700117671283313927150201*121172141830819435205559771980301440795172628674308609981011027122491347513925160111727618561198542115522472237761154233735554806609074008744101251152912954143991582816492187962028021785232972481726359278871181239036364915622775678941103531178713243147101618117877192142073122269238132536626942285041207244437175024636577349138105801204413532150311653417262196322118122752243302591527525291201*25248037715097645778459269107321221613724152451677017518199112148223075246742628127914295311252385252066595801294661269390652796686812395971296262239875388682482909794113381290414495161011771118545210252268324365260512774629469311762533.2569理论空气焓0Ia理论烟气焓0Ig炉膛出高过出口口烟气焓二级省煤低过出口器二级空气预热器一级省煤器一级空气预热器1095911111124741264614013142061556615780171231735817903181602032820607219322223323559238812519025535268302719728497288863014830560（4）烟气特性表项目名称烟道进口过量空气系数烟道出口过量空气系数符号α′α″单位炉膛高过低过二级省煤器1.261.28二级预热器1.281.31一级省煤器1.311.33一级预热器1.331.361.21.21.21.238

1.231.烟道平均过量空气系数过剩空气量干烟气容积水蒸气容积烟气容积αpjVNm/kg331.21.2151.34177.919170.698128.617290.147440.055950.2033811.316620.015671.44238.019800.714338.734120.145470.055200.201*611.448040.015491.2451.271.2951.321.3451.64361.81131.97902.14672.31448.221050.746738.967780.141670.053760.1954411.710880.015148.388778.556488.724190.773730.800730.827739.162509.357219.551930.138660.135780.133010.052620.051520.050470.191280.187300.1834811.9299212.1489512.367998.891910.854749.746640.130350.049460.1798212.587020.01409Nm/VgykgNm/VH2OkgVyNm/kg33RO2气体占烟气的份额rRO2水蒸气占烟气的份额三原子气体和水蒸气占烟气的烟气质量飞灰无因次浓度

4.2热平衡及燃料消耗量计算

rH2ORnGyμhKg/kgKg/kg0.014860.014590.01434锅炉热平衡及燃料消耗量计算，如表

表44锅炉热平衡及燃料消耗量计算

序号名称1234567891011燃料带入热量排烟温度排烟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物理热损失保热系数符号QrθpyHpytlkHlkQ4Q3Q2Q5Q6φ9

单位kJ/kg0计算公式或数据来源Qr≈Qar,net先估后校查焓温表42给定查焓温表42取用取用取用查书取Ay121314151617181920锅炉总热损失锅炉热效率过热蒸汽焓给水焓饱和水焓过热蒸汽流量锅炉有效利用热实际燃料消耗量计算燃料消耗量ΣqηglH″grhgsHqbDgrQBBj%%KJ/kgKJ/kgKJ/kgKg/hKJ/sKg/sKg/sq2+q3+q4+q5+q6100-∑q查蒸汽特性表查水特性表查表已知Dgr(h″gr6.2793.733332.4721.51109.565000-hgs)47141.32.035Qgl/(ηglQr)B(1-q4/100)2.031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80~120kW/m之间选取；按燃尽条件确定qv值一般在110~170kW/m之间选取。

33

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/m3切向燃烧方式300MW85～11690～11875～904.5～5.23.8～5.13.3～4.3600MW82～10285～10560～804.6～5.44.4～5.23.6～4.510对冲燃烧方式300MW90～12095～12580～1004.2～5.23.6～5.03.2～4.5600MW85～10590～11575～904.6～5.43.8～5.23.5～4.8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

贫煤烟煤褐煤17～21.516～201*～2419～2318～2220～2515～201*～1816～2218～2318～2218～24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↑↓↓BQar.net,pqvm（1）

3

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。

BQar.net,pqam（2）

2

在选取qa时，主要考虑燃料的着火、燃尽性能、炉膛和燃烧器的结焦、水冷壁高温腐蚀等要求，例如当煤的挥发分低、灰分高时，应重点考虑煤的着火问题，qa不宜选取太低，以便提高燃烧器区域的炉温，促进煤的着火和燃尽；当燃用灰熔点偏低、易结焦的煤时，应注意考虑炉膛和燃烧器可能产生结焦问题，qa不宜选取太高，以便降低燃烧器区域的炉温，防止炉膛结焦。电站锅炉qa值的范围大致在3.2～5.4MW/m之间。

选取合宜的炉膛宽深比c，可以确定炉膛的截面形状，从而在炉膛截面积AL已定的条件下，计算出炉膛截面的宽度和深度。对于采用四角布置直流燃烧器的锅炉，一般希望炉膛的宽深比不大于1.2，以保证良好的炉内空气动力工况。在确定炉膛宽度时还要兼顾尾部烟道的尺寸，能很好布置尾部受热面。以上只是大略地决定炉膛的宽度和深度，然后再根据水冷壁的具体结构加以修正。5.1炉膛结构设计序号名称符号单位计算公式或数据来源数值2

（一）炉膛尺寸确定12

炉膛容积热强度炉膛容积qVV1kW/mm11

33按教材表44选取BQdw/qvy120418.345678910111213141516炉膛截面热强度炉膛截面积炉膛截面宽深比炉膛宽度炉膛深度冷灰斗倾角冷灰斗出口尺寸冷灰斗容积折焰角长度折焰角上倾角折焰角下倾角炉膛出口烟气流速炉膛出口烟气温度炉膛出口通流面积qFAla/babθVdhlzθθwyθ″lAchkW/mmmmmmmm/sCm2322假定BQdw/qF按a/b=1~1.2选取A1取整，64的倍数采用正方形截面按θ≥50选取按0.61.4选取按结构尺寸计算按=（1/3）b选取按θ上=20--45选取按θ下=20--30选取选取选取BjVy/(wy+)*(θ+273)/273l0.5y1.81019.321.16.46.4501.222.272.13453061000″13.603171819炉膛出口高度水平烟道烟气流速水平烟道高度hchwsyhsymm/smAch/a选取按BjVy/wyaθ″2.13104.5+273/273选取2021炉顶容积炉膛主体高度Vldhltm3m按图1-5中A1和A2计算(Vl-Vld-Vhd)/Al51.7712.36（二）水冷壁1前后墙水冷壁回路个数z1个a/2.5(按每个回路加热宽度≤2.5选取2左右侧墙水冷壁回路个数34管径及壁厚管子节距d*δSmmmm12

2z2个b/2.5(按每个回路加热宽度≤2.5选取按s/d=1.31.35选取260656前后墙管子根数左右侧墙管子数n1n2根根按a/s+1=107.25选取按b/s+1=97.625选取71635.2燃烧器的设计

燃烧器结构尺寸计算列于表52

本锅炉燃烧器是根据煤的错误！未找到引用源。大小，按照表2-14选用的四角布置直流燃烧器，应为是贫煤，所以配风方式选用分级配风，并采用双切圆（大小切圆直径选取Φ800和Φ200）燃烧方式。这样有利于加强炉内气流流动，使燃料在炉内的停留时间增长，为了加强燃烧器对煤种的适应性及负荷的变化，燃烧器的喷口截面采用可调的，以调节气流量和火炬长度，此外，喷口还可摆动一角度，单个喷口的摆动为错误！未找到引用源。，这样可改变火焰中心的高度。燃烧器风口布置如图所示，其中一次风喷口层数选取为3层

表52燃烧器结构尺寸计算

序号名称12345一次风速二次风速三次风速一次风率三次风率符号单位计算公式或数据来源w1w2W3r1r3m/s按表2-16选取m/s按表2-16选取m/s按表2-16选取%%按表2-15选取由制粉系统的设计计算确定的磨煤废气份额67二次风率一次风温r2t1%℃按表2-15选取由制粉系统的设计计算确定89二次风温三次风温t2T3℃℃trk-10由制粉系统的设计计算确定101112131415

数值255050251075201*4070燃烧器数量一次风口面积二次风口面积三次风口面积燃烧器假想切圆直径燃烧器矩形对角线长ZA1A2A3djlj个m2m2m2MmMm13

四角布置按表2-17选取40.02320.03220.01016007度16特性比值hr/br17特性比值hr/br18燃烧器喷口宽度brMm结构设计时定为br=21519一次风喷口高度二次风喷口高度三次风喷口高度20燃烧器高度h1h2h3hrMmMmMmMmA1/bA2/brA3/br按A1、A2、A3的要求，画出燃烧器喷口结构尺寸图（5-3），得hr;核算hr/br=13.46,接近原选定值，不必重算21最下一排燃烧器的下边距冷灰斗上沿的距离22条件火炬长度lhyMlhy的计算结果符合表2-19的规定，而且上排燃烧器中心线到前屏下边缘高度大于8米，所以炉膛高度设计合理

5.3炉膛结构尺寸计算

根据炉膛的结构尺寸，计算炉膛结构尺寸数据，列于表53中。序号1

初步选定12由式（2-7）确定40.2215108150482893lM按l=(4～5)br选取1.016.9>14名称侧墙面积符号单位A1A2A3A4m2m2m2m214

计算公式或数据来源hch*(b-lz)(2b-lz)*lz*tanθ/2B*hlt(b-δ)数值6.934.1561.87.2345678前墙面积后墙面积炉膛出口烟窗面积炉顶包覆面积燃烧器面积前后墙侧水冷壁角系数炉顶角系数AcAqAhAchAldArxxldm2m2m2m2m2m2A1+A2+A3+A4据图据图据图据图据图按膜式水冷壁选取79.9108.9105.917.1915.419.21.0查附录三图I（a）4，s/0.92d=45/38=1.184,e=0910炉膛出口烟窗处角系数整个炉膛的平均角系数xchx选取1.0(2Acx+Aqx+Ahx+Achxch+0.997Aldxld)/(2Ac+AqAh+Ach+Ald)11121314炉膛自由容积的水冷壁面积炉膛容积炉膛的自由容积自由容积辐射层有效厚度AzyVlVzySzym2m3mm3Aq+Ah+2(Ac-0.5Ar)+Ach+Ald160.8AcaVl-Vp3.6Vzy/Azy420.3420.39.4115161718炉膛的辐射层有效厚度燃烧器中心线的高度炉膛高度燃烧器相对高度ShrHlhr/Hlmmm据图1-3据图1-3hr/Hlhr/Hl+△x,△x按附录二表Ⅲ查得等于1.88312.360.24319

序号

1

火焰中心相对高度xl0.243名称符号炉膛截面热负荷

qF

炉膛结构尺寸单位

Kw/m假定

2公式及计算结果1.810

315

234炉膛截面积炉膛宽度第一根凝渣管高Fa

m2

mm按教材表44选取1206.4005.1F0.5取整，64的倍数

设定5顶棚宽度

6

折焰角前端到第

一排凝渣管斜管段长7折焰角宽度

8折焰角上倾角9折焰角下倾角10顶棚倾角11

凝渣管与炉墙距

离12顶棚高度13折焰角高度1415冷灰斗底口宽度16冷灰斗倾角17

冷灰斗中部宽度18冷灰斗高度

19

冷灰斗斜边长度的一半

20炉膛容积热负荷21

炉膛容积

hnllmdp

a-lzy-lxcosyx

lm设定x

lm

设定zyy设定sy

设定xy

设定

dlmnzaldp

hmdphnl+hdptanydhmzy

lzytanyx

hnmzy

lnztanyx

lm

设定hdy

设定

hdlm

dt

alhd2hhd

m(alhd)tanybd2

lhx

m

hhd2siny

hdqvkw/m3按教材表44选取

Vlm3

BQy

dw/qv

16

3.880.7341.88453082.5205.6451.091.451.062553.400

3.810

2.33

120418.2

22侧墙面积

Fcmm

Fc2Vla(hnlhdp)ldp2,,(ldpa)hzy65.34

23炉膛中部高度

hlz

2a(aldz)hhd4

8.50

24

出口窗中心到灰斗中

心高

前墙面积

hck

m

hnllxsinyxhhzyhlzhd

22ln(hdphzy+hlz+lhx+dz)a

2lhlzlhxdz)a(

cosyx2(hnl14.2300

25Fqm2

1125.47

26后墙面积

Fhm2

lzy93.96

27出口窗面积

Fchm2

lnzlzycosyxldpa

37.37

)a

25.08

28顶棚面积

Fdm2

cosyd2930

炉膛总面积炉膛总高

FlHl

mm

22Fc+Fq+Fh+Fch+Fd

465.67717.480

hnhdphzy+hlz+hd

2

炉膛的热力计算结果列于表55中。5.2炉膛热力计算序号123456789

名称热空气温度理论热空气焓炉膛漏风系数制粉系统漏风系数冷空气温度理论冷空气焓符号tlkHrkΔalΔazfTlkHlkoo单位℃KJ/kg℃kJ/kgkJ/kgkJ/kg17

计算公式或数据来源给定查焓温表1-4由空气平衡表1-1知选用给定查焓温表1-4al"-(Δal+Δazf)βky"Hrk+(Δal+Δazf)HlkQr+Qk数值35031700.050.0630261.61.093484.0828204.08空预器出口过量空气系数β"ky空气带入炉热量1kg燃料带入炉热量QkQl10111213理论燃烧温度炉膛出口烟温炉膛出口烟焓烟气的平均热容量θa℃根据Q查焓温表1-4假定20201*001295414.95θ″1℃Hl″VcpjkJ/kg查焓温表1-4kJ/(kg℃)(Ql-Hl")/(θa-θl")14151618水蒸汽容积份额三原子气体容积份额三原子气体分压力rH2OrnpnMpa1/(m.MPa)查烟气特性表1-3查烟气特性表1-30.055950.203380.021)(1-1.96pr0.1013r10(三原子气体辐射减弱系数Ky0.37错误！未找到引用源。)19灰粒子辐射减弱系数Kh1/(m.MPa55900/错误！未找到引用源。取用8020焦炭粒子辐射减弱系数Kj1/(m.MPa)10212223无因次量无因次量x1x21/(m.MPa)选取选取Kyrn+Kμh+kjx1x20.50.13.79半发光火焰辐射减弱系数K24252627乘积炉膛火焰有效度炉顶包覆管沾污系数炉膛出口屏的沾污系数KpSahyξξldkPskps1-e-kpS2.280.890.450.441查附录二表Ⅳβ(β查附录三图Ⅳ，β=0.98)ch28前后墙水冷壁的热有效沾污系数ψξx0.452930炉顶包覆管热有效系数炉膛出口处的屏的热有效系数ψldφchξldxldζchxch0.440.4413132

平均热有效系数炉膛黑度ψpjal18

0.450.933与炉内最高温度有关的系数MBB、C查附录B=0.56,C=0.50.44Cxlθl"Hl"QlqvqfqpjlDjw1hbqf3435363738394041炉膛出口烟温炉膛出口烟焓炉膛吸热量炉膛容积热强度炉膛截面热强度炉内平均辐射热强度一级减温水量饱和蒸汽焓℃kJ/kgkJ/kgW/m3W/m2W/m2kg/hkJ/kg查焓温表1-3φ(Ql-Hl")BQdw/(3.6Vl)BQdw/(3.6Al)BjQl/(3600Alp)先假定后校核查蒸汽特性表fyy10501366413769119.8101.81099.8102.6103363p=15.3MPa,t=345℃4243包覆出口蒸汽温度炉膛出口烟温校和tbf"θl"

①dh灰粒的平均直径，取dh=13μm；

②x1、x2考虑火焰中焦碳粒子浓度影响的无因次量。

第六章高温对流过热器设计和热力计算

6.1高温对流过热器结构设计序号名称123蒸汽进口温度蒸汽进口焓蒸汽出口温度ht符号t//℃℃查蒸汽特性表p=14.7MPaθl"aθl35248456蒸汽出口焓工质总吸热量炉顶附加受热面吸热量h//KJ/kgKJ/kgKJ/kgP=3.9查表D(h-h)/Bj假定///3330.58252770QgrQldfj7891011121314151617水冷壁附加吸热量对流传热量理论冷空气焓烟气进口温度烟气进口焓烟气出口焓烟气出口温度烟气平均温度较小温差较大温差平均温差QslbfjdKJ/kgKJ/kgKJ/kgKJ/kgKJ/kgKJ/kg℃℃℃℃℃假定Qgr=Qgr查表4-3t=30℃d1552527194.79751258911185858916.5408640524QgroHLK/HH//"/=θ”H=I″查表4-3"//θpjtx//t///t/tdtd-tx1.8071.7ttdtxlntxtDt181920212223242526272829303132传热系数计算对流受热面积蒸汽质量流速蒸汽流通截面积管径及壁厚每根管子截面积管子总根数横向节距管排数每排管子根数管子弯曲半径纵向平均节距每根管子平均长度布置的对流受热面积误差AjsgrKw/m℃m/sKg/(m.s)M22d2选取BjQgr/(kΔt*3.6)查表D/3600701375000.03638*5.55.7*106495322707017.8135．6-4Ad*δA1nS1Z1n1RS2lpjAbzgrpjmmM根mm排根mmmmm2选取π/4*dNA/A1按s1/d=2.5左右选取按a/s1-2=32选取n/n1R=(1.5～2.5)d选取按图结构尺寸计算按图结构尺寸计算2m％220πdlpjn1z1（AbzgrΔA-Ajsgr）/Abzgr*100-1.6.2高温对流过热器尺寸计算

表62

12345678910111213名称管径及壁厚横向节距纵向平均节距每排管子根数管子排数、布置蒸汽流通面积烟气进口流通面积烟气出口流通面积烟气平均流通面积烟气有效辐射层厚度计算对流受热面积炉顶附加受热面积水冷壁附加受热面积符号d单位mmmmmm根排mmmmmgrldfjsldfj2222计算公式或数据来源由结构设计知由结构设计知由结构设计知由结构设计知顺流、顺列0.785dn1z1由图计算知由图计算知2AA/（A+A）0.9d（4s1s2/πd1）πdlpjn1z1据图计算2//////2数值385.58573.52320.0366.255.155.70.16513711.214.1212n1zlAAA///ApjSAAAjsmmm2226.3高温对流过热器传热器计算

表63高温对流过热器传热计算

序号名称12345678910烟气进口温度烟气进口焓蒸汽进口焓蒸汽进口温度蒸汽出口温度蒸汽出口焓过热器吸热量炉顶附加受热面吸热量水冷壁附加吸热量炉膛对对流过热器辐射吸热量21

符号单位℃KJ/kgKJ/kg℃计算公式或数据来源数值凝渣管出口烟温已知(D-Djw2)h查表已知查表D(h-h)/Bj假定假定由计算知/////hp/grH“gr75012589ttth//+Djw2hgs/D3050.713353753330.5252743155134////℃KJ/kgKJ/kgKJ/kgKJ/kgKJ/kgQgrQQldfjslbfjf’’Qp11炉顶吸收辐射热量QfldfjKj/kgQp*Asgrfldfj/(Aldfj+Asldfj+Aj17)19.61213141516171819水冷壁吸收辐射热量过热器吸收辐射热量过热器对流吸热量烟气出口焓烟气出口温度烟气平均温度蒸汽平均温度烟气流速QfslbfjfKJ/kgKJ/kgKJ/kgKJ/kg℃℃℃M/sQp-Qff//fldfjQgqQgrH//d-Qfslbfj97.424299946.6770760Qgr-Qgr查表0.5(tl+tr)BjVy（///θθ//pjtpjWy392.59.5pj+273）/3600273Ay2021222324烟气侧对流放热系数蒸汽平均比容蒸汽平均流速灰污系数蒸汽侧放热系数adw/m℃m/kgm/sm℃/Ww/m℃2232查图查表DpjVpj/3600Apj查图查图720.0718.90.004369pjWΕ2252627灰污壁温乘积三原子气体辐射减弱系数thbpnsKy℃m.Mpa1BjQgrtpj(s)2prns6930.0033411/（m.Mpa）10((0.78+1.62rH2o)/(10pns)-0.1)(1-0.37Tpj/1000)1/228293031323334灰粒子辐射减弱系数气流辐射减弱系数烟气黑度烟气侧辐射放热系数利用系数烟气侧放热系数热有效系数khkaafξa1ψ1/（m.Mpa）55900/(Tpjdh)1/（m.Mpa）Kyrn+Khuhw/mCw/m℃22.221/381.4812.30.182491.01180.651e-kps查图查图(d/f)查图22

353637383940414243444546474849传热系数较小温差较大温差平均温差对流传热量误差两侧水冷壁工质温度平均传热温差两侧水冷壁对流吸热量误差炉顶过热器进口汽焓炉顶过热器进口汽温炉顶过热器蒸汽焓增量炉顶过热器出口汽焓炉顶过热器出口气温Kw/m℃℃℃℃KJ/kg%℃℃KJ/Kg%21212θtθt3.6kTa100（Q查表θpjtbs3.6kTA100（Q已知已知Qldfjj/slbfjslbfjcrdpjsfj//////66.6408640524/BjdtxtDtQcrgr23911.5255505Qtbs-Qdp）/QdpdtQslbd/Bjslbfj166.87.628002485.72703.1560/Qsjb）/Qdhgr（ld）KJ/Kgtgr（△hgrht//gr//gr/℃KJ/KgKJ/Kg℃B/（D-Djw1-Djw2）hgr（ld）+△hgr查表（ld）505152平均汽温炉顶过热器对流吸热量误差Qldd℃KJ/Kg3.6kTA100（Qldfjldfj598/Bjldfj48.95.5[]%-Qld）/Qd第七章低温对流过热器设计和热力计算

7.1低温对流过热器结构设计

低温对流过热器结构设计列于表81序号名称125678

符号θ//单位℃KJ/kg℃KJ/kg计算公式或数据来源等于高过出口温度等于高过烟气出口焓顶棚过热器出口温度查表先假定后校核饱和水焓数值7709093.333531000.561108.3烟气进口温度烟气进口焓蒸汽进口温度蒸汽进口焓减温水量减温水焓Hth//DKg/shbhKJ/kg910111213高温蒸汽入口蒸汽焓低温过热器出口蒸汽焓低温过热器出口蒸汽温度蒸汽吸热量烟气出口焓HghtQqH//////KJ/kgKJ/kg℃KJ/kgKJ/kg查表3164bhhDDhD1Dg322440434346125由p=4.1Mpa查表DDh""h"/BjH-Qq/+Δ错误！未/找到引用源。Ilk1415烟气出口温度平均温差θ//0℃℃查表485218ttmaxtmintmaxlntmin21617传热系数计算对流受热面积Kw/m℃选取702382AdwmBjQq3.6kt选取1819蒸汽质量流速蒸汽流通截面积Kg/m2sAm25000．0361D3600选取20管径及壁厚dmm383.521每根管子截面积A1nm220.785dn7.5错误！未找到引用源。22管子总根数w/m℃2AA1s1=2.5选取d502324横向节距管排数s1z1mm排按9050按a2选取s125每排管子根数n1根nz1Adwz1n1d126每根管子长度lm39.824

27282930管子弯曲半径每根管子平均长度布置的对流受热面积误差Rmmmm2按（1.5～2.5）d选取65lpj39.8237.60.1Abzdlpjn1z1(AbzAdw)/AbzA7.2低温对流过热器结构尺寸计算

表72

序号名称14567891011管径及壁厚横向节距纵向节距每排管子根数管子排数、布置蒸汽流通面积烟气流通面积烟气有效辐射层厚度计算对流受热面积符号dS1S2单位mmmmmm根排mmmm222计算公式或数据来源由结构设计知由结构设计知由结构设计知由结构设计知逆流、顺列20.785dnn1z1数值383.59073.51500.03614.014n1z1FFyS由图计算知0.9d（4s1s2/πd1）20.165237.6Ajsdlpjn1z17.3低温过热器热力计算

低温过热器的热力计算结果列于下表中。

表7-3低温过热器热力计算

序号名称12345678910

符号θHth/单位℃KJ/kg℃KJ/kg计算公式或数据来源等于高过出口温度等于高过烟气出口焓顶棚过热器出口温度查表先假定后校核饱和水焓查表数值7709093.337531000.561108.33164烟气进口温度烟气进口焓蒸汽进口温度蒸汽进口焓减温水量减温水焓高温蒸汽入口蒸汽焓低温过热器出口蒸汽焓低温过热器出口蒸汽温度蒸汽吸热量“//DKg/shbhHghtQq////KJ/kgKJ/kgKJ/kg℃KJ/kg25hDDhD1Dgbh32244043434由p=4.1Mpa查表DDh""h"/Bj11烟气出口焓H//KJ/kgH-Qq/+Δ错误！未/6125找到引用源。Ilk12131415161718192021烟气出口温度烟气平均温度烟气体积（标准状况）水蒸汽体积份额三原子气体体积份额烟气密度（标准状况）飞灰浓度烟气平均流速烟气对流放热系数蒸汽平均温度θθ//0℃℃m3查表620pj错误！未找到引用源。627.5///（θ+θ）查表查表查表3Vy8.72950.05830.14551.340.015115.9957.6369.5rH2OrKg/mm/sw/m℃℃2yGy/Vy查表BjVy（pj+273）/273Fy0CsCzCwfhWyadt1"""tt2由p=4.1Mpa查蒸汽表DVpj/F22232425蒸汽比容蒸汽流速蒸汽侧放热系数三原子气体辐射减弱系数Wqm/kgm/sw/m℃230.058829.419373.672kqr0Cd(10.2pns)-0.1](1-0.37Tpj/1000)1/21/（m.Mpa）10．2[(0.78+1.6rH2o)/26飞灰辐射减弱系数kfhfh1/（m.Mpa）43850yfh/Tdfh2/32.131/（m.Mpa）(kqrkfhfh)ps℃1-e-kps27282930烟气辐射吸收力烟气黑度灰污系数管壁灰污层温度Kpsa0.1400.13060.0043382.6th选用11000BzQqt()2H203132辐射放热系数修正后的辐射放热系数afaf/w/mCw/mC26

20a0a1.8134.333435烟气总放热系数热有效系数传热系数a1w/m℃w/m℃22d/f选用91.90.6557.02K1212(td-tx)/ln(td/36平均温差t℃499tx)3737对流传热量计算误差QcrKJ/kg%3.6ktAjsgr/Bj3379-1.5e100（QcrQd）/Qd第八章上级省煤器设计及热力计算

8.1省煤器结构设计序号名称符号单位源12345678烟气进口温度烟气进口焓水出口焓水出口温度水进口温度水进口焓沸腾度水吸热量θ′H′htth//计算公式或数据来数值℃KJ/kgKJ/kg℃℃KJ/kgKJ/kg查表查表查表假定查表欠焓9.362080201*862502159210"////XQS1.02Di""i1B1519j11出口烟焓H″kJ/kgH"QSHlk648512131415出口烟温平均烟温平均水温平均温差θθ//℃℃℃℃查表1/2(θ″+θ′)1/2(t+t)///505562.5232.5397.5pjtpjttmaxtmintmaxlntmin216

传热系数KW/(m℃)选取27

17计算省煤器受热面积Asmm2BjQs3.6kt179.11819工质质量流速工质流通面积AKg/msm22查表4000.0462D3600选取20.785dn2021管径及壁厚每根管子的截面积dA1mmm23244.5错误！未找到引用源。222324252627282930313235管子总根数横向节距管子排数管子弯曲半径每排管子根数单根管长纵向平均节距每根管子实际平均长度实际布置对流受热面积防磨罩面积计算对流受热面积误差n根mm排mm根mmmmmmm%222A/A1按s1/d2选取按a/s12选取按R=1.52.5d10490555029.876016.8185.83.9181.9jss1z1Rn1ln/z1Asm/dn1z1由图计算由图计算s2lAbzAfmjsAsmdln1z1由图计算Abz-AfmjsΔA100（Asm-Asm）/Asm-1.58.2省煤器结构尺寸计算

根据省煤器结构尺寸计算结构尺寸数据，列于表121中。

表82省煤器尺寸计算

序号1234名称管径及壁厚横向节距纵向平均节距管子排数布置符号dδS1S2pj单位mmmmmm排计算公式或数据来源选取按s1/d=2.5左右选取据图s2/d=1.25计算逆流、顺列数值324906055Z128

567891011

每排管子数工质流通截面积烟气流通面积对流受热面积防磨罩面积计算对流受热面积辐射层有效厚度n1A根m2结构设计0.785dnZ1n1据图计算n1Z1lpjπd220.04957.6185.83.9181.92AyAsmAfmjsAsmmmmmm2222Abz-Afm0.9d(4s1s2/πd-1)S0.1368.3省煤器热力计算

表83省煤器热力计算

序号名称符号单位源12345678烟气进口温度烟气进口焓水出口焓水出口温度水进口温度水进口焓沸腾度水吸热量θ′H′htth//计算公式或数据来数值℃KJ/kgKJ/kg℃℃KJ/kgKJ/kg查表查表查表假定查表欠焓9.362080201*862502159210"////XQS1.02Di""i1Bj11出口烟焓H″kJ/kgH"QSHlk6485121314

出口烟温平均烟温平均水温烟气体积（标准状况）水蒸汽体积份额三原子气体体积份额θθ//℃℃℃m/kg29

3查表1/2(θ″+θ′)1/2(t+t)查表查表查表///505562.5232.58.90.51130.1428pjtpjVyrH2Or151618烟气密度飞灰浓度烟气流速烟气对流放热系数三原子气体辐射减弱系数yKg/mm/sW/(m℃)1/23Gy/Vy查表1.340.0149fhwyadBjVy（pj+273）/273Fy7.16a0CzCwCs10．2[(0.78+1.6rH2o)/1/276.24.35kqr（m.Mpa）(10.2pns)-0.1](1-0.37Tpj/1000)20飞灰辐射减弱系数kfhfh1/43850yfh/Tdfh(kqrkfhfh)ps2/32.27（m.Mpa）21烟气辐射吸收力Kps1/（m.Mpa）222324252629烟气黑度灰污系数管壁灰污层温度辐射放热系数修正后的辐射放热系数传热系数a℃w/mCw/mCw/m℃220200.1031-e-kps0.09780.0043292.5thafafK/0CsCdt60a0a7.210.363.041ada"f30平均温压ada"ft℃(td-tx)/ln(td/397.5tx)3132对流传热量计算误差QcrKJ/kg%kHt/Bj100（QdQcr）/Qd1515.70.2e第九章上级空气预热器热力计算

9.1空气预热器结构特性计算

表91空气预热器结构特性计算

序数值名称符号单位30

计算公式结果号1234567891011121314管子规格横向节距纵向节距横向相对节距纵向相对节距烟道宽度烟道深度横向管数沿空气流向管排数管子根数管子高度总受热面空气流通截面烟气流通截面ds1s2mmmmmmmm根排根mmmm222选取401.568421.71.054.92.3758060003.2623655.416.4512abs1/ds2/dz1z2nlAz1z2由结构计算得dpjnl(a-zd-30.08)lAkAyn4d29.2空气预热器传热计算

表92空气预热器传热计算

序数值名称号1烟气入口温度2烟气入口焓h’符号单位℃KJ/Kg℃KJ/Kg℃KJ/Kg℃KJ/Kgal-Δal-Δazf//计算公式省煤器出口烟温查表假定查表已知查表结果5156485190.415523202640.4255.2/3空气入口温度t,4空气入口焓H/5空气出口温度t”6空气出口焓H//7平均空气温度t89平均空气焓出口过量空气系数β1/2t"t""查表H//2094.71.0931

10空气吸热量Qkh//KJ/KgKJ/Kg(//)(H//H/)21202.711烟气出口焓h"QkH52414054559.070412烟气出口温度θ131415161718192021222526272829平均烟温烟气体积（标准状况）烟气流速相对管长水蒸气体积份额烟气侧放热系数空气流速空气侧放热系数利用系数传热系数逆流温压大温降小温降参数参数//℃℃m/Kgm/sw/m℃m/sw/m℃w/m℃℃℃℃KJ/Kg2223查表Vy1/2"""查表BjVyTpj/273Ayl/d查表Wyl/d10.3880.056728.8rH2Oaya0ClCwWkak""/2V0Bjt273/273Ak5.1557.60.85a0CsClCw选用Kayakayak16.32110.1129.61000.3171.2960.9168.41220.8-1.5t(td-tx)/ln(td/tx)dxPRt""t""""x/"t"d/x查表30温压修正系数313233温压传热量误差tQtkHt/BjQkQQk第十章下级省煤器设计及热力计算

10.1省煤器结构设计序号

名称符号单位32

计算公式或数据来数值源12345678烟气进口温度烟气进口焓水出口焓水出口温度水进口温度水进口焓沸腾度水吸热量θ′H′htth//℃KJ/kgKJ/kg℃℃KJ/kgKJ/kg查表查表查表给定查表欠焓9.24055241919.8214.41707220"////XQS1.02Di""i1Bj182111出口烟焓H″kJ/kgH"QSHlk3466.712131415出口烟温平均烟温平均水温平均温差θθ//℃℃℃℃查表1/2(θ″+θ′)1/2(t+t)///275340192.2143pjtpjttmaxtmintmaxlntmin21617传热系数计算省煤器受热面积KW/(m℃)选取m265391AsmBjQs3.6kt1819工质质量流速工质流通面积AKg/msm22查表4000.0462D3600选取20.785dn2021管径及壁厚每根管子的截面积dA1mmm23244.5错误！未找到引用源。2223

管子总根数横向节距n根mm33A/A1按s1/d2选取10488s24252627282930313235管子排数管子弯曲半径每排管子根数单根管长纵向平均节距每根管子实际平均长度实际布置对流受热面积防磨罩面积计算对流受热面积误差z1R排mm根mmmmmmm%222按a/s12选取R=1.52.5d5250237.46039.1405.36.3399jsn1ln/z1Asm/dn1z1由图计算由图计算s2lAbzAfmjsAsmdln1z1由图计算Abz-Afm100（Asm-Asm）/AsmjsΔA210.2省煤器结构尺寸计算

根据省煤器结构尺寸计算结构尺寸数据，列于表111中。

表102省煤器尺寸计算

序号1234567891011名称管径及壁厚横向节距纵向平均节距管子排数布置每排管子数工质流通截面积烟气流通面积对流受热面积防磨罩面积计算对流受热面积辐射层有效厚度符号dδS1S2pj单位mmmmmm排根m2计算公式或数据来源选取按s1/d=2.5左右选取据图s2/d=1.25计算逆流、顺列结构设计0.785dnZ1n1据图计算n1Z1lpjπd2数值32488605220.04626.33405.36.3399Z1n1AAyAsmAfmjsAsmmmmmm2222Abz-Afm0.9d(4s1s2/πd-1)2S0.1610.3省煤器热力计算表103省煤器热力计算序号名称符号单位源34

计算公式或数据来数值12345678烟气进口温度烟气进口焓水出口焓水出口温度水进口温度水进口焓沸腾度水吸热量θ′H′htth//℃KJ/kgKJ/kg℃℃KJ/kgKJ/kg查表查表查表假定查表欠焓9.34055241919.8214.41707220"////XQS1.02Di""iQS1Bj182111出口烟焓H″kJ/kgH"Hlk3466.7121314151618出口烟温平均烟温平均水温烟气体积（标准状况）水蒸汽体积份额三原子气体体积份额烟气密度飞灰浓度烟气流速烟气对流放热系数三原子气体辐射减弱系数θθ//℃℃℃m/kgKg/mm/sW/(m℃)1/233查表1/2(θ″+θ′)1/2(t+t)查表查表查表///275340192.29.24080.51670.13751.340.0143pjtpjVyrH2OryGy/Vy查表fhwyadBjVy（pj+273）/273Fy6.55a0CzCwCs10．2[(0.78+1.6rH2o)/1/276.49.2kqr（m.Mpa）(10.2pns)-0.1](1-0.37Tpj/1000)20飞灰辐射减弱系数kfhfh1/43850yfh/Tdfh(kqrkfhfh)ps2/31.81（m.Mpa）21烟气辐射吸收力Kps1/（m.Mpa）35

0.1222324252629烟气黑度灰污系数管壁灰污层温度辐射放热系数修正后的辐射放热系数传热系数a℃w/mCw/mCw/m℃220201-e-kps0.1630.0043252.2thafafK/0CsCdt60a0a6.08.262.031ada"f30平均温压ada"ft℃(td-tx)/ln(td/143tx)3132对流传热量计算误差QcrKJ/kg%kHt/Bj100（QdQcr）/Qd18021.04e第十一章下级空气预热器设计及热力计算

11.1空气预热器结构特性计算

表111空气预热器结构特性计算

序数值名称号1234567891011

符号单位mmmmmmmm根排根m36

计算公式选取结果401.568421.71.054.91.6696444161.94管子规格横向节距纵向节距横向相对节距纵向相对节距烟道宽度烟道深度横向管数沿空气流向管排数管子根数管子高度ds1s212abs1/ds2/dz1z2nlz1z2由结构计算得121314总受热面空气流通截面烟气流通截面Ammm222dpjnl(a-zd-30.08)l1236.23.694.62AkAyn4d211.2空气预热器传热计算

表112空气预热器传热计算

序数值名称号12345678910烟气入口温度烟气入口焓h’符号单位℃KJ/Kg℃KJ/Kg℃KJ/Kg℃KJ/KgKJ/KgKJ/Kgal-Δal-Δazf//计算公式省煤器出口烟温查表已知查表已知查表结果2753466.730242.7190.41552110.2/空气入口温度t,空气入口焓H/空气出口温度t”空气出口焓H//平均空气温度t平均空气焓出口过量空气系数空气吸热量β1/2t"t""查表H//8931.091166Qkh//(//)(H//H/)211烟气出口焓h"QkH2035155.6165.39.411212烟气出口温度θ131415161718平均烟温烟气体积（标准状况）烟气流速相对管长水蒸气体积份额烟气侧放热系数//℃℃m/Kgm/sw/m℃23查表VyWyl/d1/2"""查表BjVyTpj/273Ayl/d查表10.248.50.055239.6rH2Oaya0ClCw37

192021222526272829空气流速空气侧放热系数利用系数传热系数逆流温压大温降小温降参数参数Wkakm/sw/m℃w/m℃℃℃℃KJ/Kg22""/2V0Bjt273/273Ak5.174.70.85a0CsClCw选用Kayakayak12.5103.7160.4119.40.4871.340.9598．611821.3t(td-tx)/ln(td/tx)dxPRt""t""""x/"t"d/x查表30温压修正系数313233温压传热量误差tQtkHt/BjQkQQk第十二章热力计算数据的修正和计算结果汇总

12.1热力计算数据的修正

热力计算数据的修正列于表121中。

表121热力计算数据的修正

序号名称符号单位计算公式或数据来源数值（一）排烟热损失修正123排烟温度排烟焓排烟热损失θpy℃kJ/kg%由预热器热力计算知查焓温表3-3(Hpy-apyHlk°)(1-q4/100)/Qr*100155.620353.44Hpyq2（二）锅炉热效率修正1锅炉总热损失Σq%q2+q3+q4+q5+q66.2438

2锅炉热效率ηgl%100-Σq93.76（三）锅炉燃料消耗量修正12锅炉实际燃料消耗量计算燃料消耗量BBjKg/hKg/hQgl(ηglQr)B(1-q4/100)7348.47198.6（四）锅炉吸热量修正123热空气温度理论热空气焓空气带入炉内的热量trkHrk°Qk℃kJ/kgkJ/kg由预热器热力计算知查焓温表3-3βky3202640.43484.5″Hrk°+(Δal+Δazf)Hlk°41kg燃料带入炉内热量QlkJ/kgQr(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qk5炉膛吸热量Qlf28204.5kJ/kgφ(Ql-Hl″)12408.912.2排烟温度较核

由空气预热器热力计算知排烟温度为155℃，与排烟温度假定值145℃相差10℃，符合要求。12.3热空气温度较核

由空气预热器热力计算知热空气温度为320℃，与假定值320℃相差0℃，符合要求。12.4热平衡计算误差较核

（1）燃料支配热量Qr=Qar.net=24720kJ/kg（2）锅炉热效率ηgl=0.9376（3）机械不完全燃烧热损失q4=2%

（4）炉膛吸热量Ql=12408.9kJ/kg（5）凝渣管区域传热量Qn=1045kJ/kg（6）高温对流过热器吸热量Qg=2491kJ/kg（7）炉顶吸热量Q=48.9kJ/kg（8）低温对流过热器吸热量Qd=3379kJ/kg（9）上级省煤器对流吸热量Qsm=1515.7KJ/kg（10）上级空气预热器吸热量Qky=1220.8KJ/kg（11）下级省煤器对流吸热量Qsm=1802KJ/kg（12）下级空气预热器吸热量Qky=1182KJ/kg（13）上述吸热量之和ΣQ=23704KJ/kg

39

（14）热平衡计算绝对误差Q=Qrηgl-ΣQ(1-q4/100)=-52.92kJ/kg（15）热平衡计算相对误差δQ=|Q/Qr|100%=0.214%因为δQ〈±0.5%，所以符合要求；12.5热力计算结果汇总

表12-2热力计算结果汇总

序号名称符号单位数值炉膛606346.510521109凝渣管高温对流过热器385.5137975770低温对流过热器383.523877062025033515.9929.421870337912413.66高温省煤器324181.9620515214.4250高温空气预热器401.52365515405190.4320低温省煤器324399405275170214.46.553.414362.031802197.87.3低温空气预热器401.51236.2275155.630190.410.25.1103.712.511821309.34.78123456789管径及壁厚计算受热面积进口烟温出口烟温工质进口温度工质出口温度烟气流速工质流速传热温差dδAθ′θ″t′t″wywΔtkmmm℃℃℃℃m/sm/s℃W/(m℃)223353759.58.950566.62491279.810.17.1610.33.8397.5701515.71655.15110.116.321220.81088.410传热系数11吸热量Qxr/Qfj12焓增量13吸收量份额

ΔhδkJ/kg12408.9kJ/kg%50.26.134.93第十三章锅炉总体概况

锅炉为单汽包，自然循环煤粉炉，呈∏形布置炉膛由密封良好的Ф606鳍片管膜式水冷壁组成，炉膛截面深宽=6400mm6400mm，宽深比为1.1。燃烧器呈四角切圆布置。炉膛上部出口处，沿

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炉膛宽度方向布置凝渣管，横向节距为256mm。高温对流过热器布置在后屏过热器之后，位于折焰角的斜坡之上，低温过热器由侧墙包覆管、后墙包覆管及炉顶包覆管组成。。全部受热面采用悬吊和支承相结合的方式。低温再热器受热面载荷通过悬吊管由炉顶刚架承重，受热面向下膨胀。省煤器由旁路省煤器、隔墙省煤器和主省煤器三部分组成。旁路省煤器及隔墙省煤器为悬吊式，主省煤器则由三组刚架支承，搁置在水泥构架梁上。两台回转空预器直接安置在9m运转层上，由水平烟道连接，置于尾部竖井的后侧。锅炉烟井周围有管子包覆，采用重力载荷小，厚度薄的敷管炉墙，除尾部空预器、烟风道、灰斗及主省煤器外，锅炉的全部受热面载荷均悬吊在炉顶刚梁上，受热面均做向下自由膨胀，炉顶刚架通过K1、K2、K3、K4混凝土构架把负荷传递到锅炉基础上。锅炉汽温调节，主蒸汽采用一、二级喷水减温，再热蒸汽采用烟气挡板，作升温调节，挡板布置在旁路省煤器下方的倾斜45管上。此外，在高温再热器进口处设有事故喷水装置，作为不得已时的降温调节措施。当锅炉负荷在75％100%内运行时，调温装置可以维持过热蒸汽温度及再热汽温在额定值。另外，在低温再热器出口还设有微量喷水调节，以配合烟气挡板的调温。本锅炉按固态除渣设计，采用带有

粗破碎机的刮板式机械除渣装置。

13.1水冷系统

炉膛四周水冷壁管全部采用Φ606mm的鳍片管制成密闭的膜式水冷壁。

水冷系统主要是由大直径下降管、分配集箱及其支管、水冷壁、上升管、汽水引出管、上下集箱、汽包组成的循环回路。炉水由汽包经4根Φ41936mm大直径下降管及其下端的分配集箱，以及44根分配支管均匀地进入14只下集箱，然后分14个循环回路上升，经上集箱和46根汽水引出管进入汽包；在汽包中汽水混合物经内部装置分离清洗，干净蒸汽被引入到过热器具，分离下来的水和省煤器来给水混合一起，再进入大直径下降管，进行周而复始的循环。

整个水冷壁管，以及敷设其上的炉墙，均通过上集箱上的吊杆，悬吊在炉顶钢架上，受热面作向下自由膨胀。水冷壁上有人孔、看火孔、吹灰孔、打焦孔、防爆孔、点火孔、测量孔等。后墙水冷壁上部由分叉管分为两路，一路折向炉膛，形成折焰角，另一路垂直上升，起悬吊管作用。为使两路水量的全合理分配，以保证均能安全可靠地工作，在垂直悬吊管的集箱管孔处设置了带有短管的Φ10mm节流孔而引起的阻塞。

燃烧时为了防止由于炉膛负压波动所引起的水冷壁及炉墙薄壁结构振动而造成的损坏，在水冷壁外面布置了由工字钢组成的刚性梁，刚性梁在上下方向和水冷壁一起膨胀，沿刚性梁长度方向，在结构上保证可以自由膨胀，刚性梁直接支承于炉膛水冷壁管上。13.2燃烧器

燃烧器为正四角切圆布置，假想切圆Φ600mm，一次风喷口分2层布置，带满负荷共8个一次风喷口。燃烧器的一、二、次风喷口的布置，自上至下为（三）（二）（二）（一）（二）（一）（一），一

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次风喷口与二次风喷口分级布置。为了适应煤种变化和调整燃烧工况，煤粉喷燃器各喷嘴做成可调节器的。为了调整燃烧工况和控制炉膛出口烟温，可根据燃料特性或运行人员的实践经验来摆动喷嘴倾角，当一个喷嘴在水平位置时，相邻喷嘴只能摆动10°左右，若所有喷嘴一起同向摆动时可摆动约20°。整个燃烧器通过连接体焊于水冷壁管上，与水冷壁一起膨胀。点火轻油枪采用机械压力雾化方式。该燃烧器之重油枪也采用机械压力雾化方式，最大燃油量按锅炉额定蒸发量的40%计算，装于中、下二次风喷口内，共8只油枪。13.3过热器

采用对流形式。蒸汽在过热器中的流程为；在汽包中经分离后的干净蒸汽，经顶棚过热器，继而进入低温过热器，再经过一级喷水减温器、后屏过热器、二级喷水减温器，最后进入高温过热器，汇集到出口集箱。过热蒸汽由出口集箱两端引入到汽轮机高压缸。屏过热器共9屏，为半辐射过热器，高温对流过热器共89片，作顺流布置。在后屏过热器前后布置有一、二级喷水减温器，其中一级喷水减温器主要用于保护后屏过热器，而二级喷水减温则为调节主蒸汽出口温度，使之维持额定蒸汽参数。13.4省煤器

省煤器给水由炉前三通管进入后，分左右两侧引至主省煤器进口集箱的二端，主省煤器管系为2排蛇形管圈，顺列逆流布置，保持较低烟速，以改善磨损，便于检修。主省煤器出来的工质，由出口集箱左右二端φ10810mm的连接管引出，连接管共12根，每端6根，并进入旁路烟道的前、后隔墙管，工质并联向上流动，到炉顶汇集进入隔墙省煤器出口集箱。前、后隔墙采用宽鳍片管，前隔墙宽鳍片管外敷设炉墙，作为尾部竖井烟道后墙，后隔墙宽鳍片管作为旁路烟道的分隔墙，管外不再敷设炉墙。由隔墙省煤器出口集箱二端引出工质，经炉外φ21926mm管道下降至旁路省煤器进口集箱。

13.5锅炉构架及平台布置

锅炉构架采用炉顶钢结构大梁和水泥柱的混合结构，这种结构可以减小钢材耗量和节约工程投资。

锅炉宽度方向采用65t/h锅炉的标准柱距为14000mm自K1至K5柱均系单排柱列布置，为了保证单排柱的稳定性，在锅炉的宽度及深度方向每隔一定高度布置有联系横梁，组成空间多层建筑结构。

为保证锅炉各受热面的自由膨胀，所有吊架上部均采用球面垫圈支承。

为了提高梁的稳定性，在梁容易失去稳定的区域设置有加强筋。另外将主梁、次梁和小梁布置成纵横交错相连的梁格，从而保证了梁的稳定性。

为了保证锅炉炉墙、膜式水冷壁、包覆管等高温受压件免受因锅炉燃烧面产生的负压波动所引起的水冷壁振动而造成的损坏，设计中采用了刚性梁加固。

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锅炉平台采用炉顶钢梁悬吊及水泥柱预埋托架相结合的支承方式。步道平台一般采用宽度为850mm,经常需操作检修处平台适当加宽到1500~201*mm。为了满足锅炉露天布置不积水的要求,一般平台采用拉网板制成,但对经常需维修处平台,为了防止工具零件下落,保证安全起见,采用花纹钢板制成.对于花纹钢板制成的平台(包括刚性梁等),在可能易积水的地方应根据需要由现场钻泄水孔.

扶梯宽度一般为800mm(个别地方为600mm),扶梯的倾斜角度为50o,所有平台\\扶梯周围均设置有安全栏杆,栏杆下部加装有高度为100mm的护板，以防工具和杂物外坠。13.6炉墙密封

该锅炉炉膛部分为全焊模式水冷壁结构,因而保证了炉墙的严密性,烟气不会直接冲刷炉墙使炉墙的内壁的温度接近于水冷壁的温度,因此炉墙可以采用轻质岩棉板的保温材料,外面涂上20毫米厚的抹面材料.该锅炉炉墙外壁温度均小于50℃.为满足锅炉露天布置的需要,在炉墙外装置金属护板.

负压锅炉炉顶密封设计过去一般仅考虑炉墙本身的严密性,但运行多年来发现电厂的燃煤锅炉普遍存在着炉顶漏烟灰现象,这不仅增加了锅炉热损失和对周围环境的污染而且炉顶罩壳内的温度升高,大量吊杆处于高温条件下工作而影响了其使用寿命.为了加强炉顶密封,本锅炉的炉顶密封采用了微正压结构,并用金属板进行二次密封.同时在炉顶管与水冷壁管及侧包覆管接触处用密封垫块密封使其成为一个平面,并在所有穿过炉顶的管系处采用梳型板密封.炉顶除采用二次密封外,尚有炉顶罩壳、炉顶盖板等。炉顶盖板部分采用拉板，以加强通风降低吊杆温度。13.7运行工况和气温调节

锅炉运行与气温调节有密切关系，运行工况的变动会影响到气温的调节。该锅炉的气温调节是按定压运行设计的。在负荷为75%100%时，定压运行，过热蒸汽采用喷水调节，一级喷水量为6t/h，二级喷水量为5t/h，按额定负荷设计的过热器受热面已经考虑了一二级喷水减温所需要增加的过热器受热面。由于采用了辐射与对流混合形式的过热器布置，所以过热蒸汽温度在负荷75%100%变动时，能维持稳定的蒸汽温度。

过热蒸汽的喷水水源来自经高压加热器的给水母管，再热蒸汽的喷水水源来自给水泵中间抽头。当锅炉负荷从100％降低到75％时烟道挡板的位置从开到关，烟气旁通量降到30％，因而75％负荷时再热汽温仍能保持额定值。

由于喷水减温器的水源为锅炉给水，而喷水与蒸汽直接混合，因而要求电厂运行时严格保证锅炉给水品质，否则会使出口蒸汽品质恶化。

感谢

在完成设计之际，我真心的感谢我的指导老师王成军老师在这次课程设计中给予我的帮助，是

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他在我困惑的时候为我指点迷津；并且督促我们尽我们最大的努力完成这次设计。同时要感谢我的同学，他们同样给予我了巨大的帮助。

参考文献

[1].〈《锅炉原理》周强泰等，201*年7月，第三版，中国电力出版社

[2].《锅炉习题试验及课题设计》同济大学等院校编，1984年12月第一版，中国建筑工业出版社[3].循环硫化床锅炉设计与计算朱国桢等编，201*年11月第一版，清华大学出版社

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