畢業(yè)設(shè)計(jì)正文150TH循環(huán)流化床鍋爐爐膛本體設(shè)計(jì)

1、1 緒論1.1 課題背景能源與環(huán)境是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的兩大問題。我國是產(chǎn)煤大國，也是用煤大國，目前一次能源消耗種煤炭占76左右，在可見的今后若干年內(nèi)還有上升的趨勢，而這些煤炭中又有84是直接用于燃燒的，其效率還不夠高，燃燒所產(chǎn)生的大氣污染物還沒得到有效的控制，以致于我國每年排入大氣的87的SO2和67NOX均來源于煤的直接燃燒，可見發(fā)展高效、低污染的清潔燃煤技術(shù)是當(dāng)前正待解決的問題。循環(huán)流化床鍋爐是近十幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)高效、低污染清潔燃燒技術(shù)，其主要特點(diǎn)在于燃料及脫硫劑經(jīng)多次循環(huán)，反復(fù)地進(jìn)行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)，爐內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，不但能達(dá)到低NOX的排放、90%脫硫效率與煤粉爐相近的燃燒效率，而且

2、具有燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，因此在國際上得到迅速的商業(yè)推廣。本課題是150t/h循環(huán)流化床鍋爐，對(duì)其鍋爐本體進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。1.2 主要研究內(nèi)容（1）針對(duì)設(shè)計(jì)要求選擇合理的爐型，繪制鍋爐總圖和主要部件結(jié)構(gòu)圖；（2）完成150t/h循環(huán)流化床鍋爐本體的熱力計(jì)算和鍋筒的強(qiáng)度計(jì)算； （3）研究150t/h循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)。1.3 研究的目的及意義我國是世界上最大的煤生產(chǎn)與消耗國，煤在我國一次能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)著絕對(duì)主要的地位。并且，由于自然條件的限制和歷史發(fā)展的原因，這種狀況在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)不會(huì)有實(shí)質(zhì)性的改變。煤炭與其他一次能源，如石油、天然氣相比，是一種比較“臟”的

3、燃料，它在燃燒過程中將產(chǎn)生大量的灰渣、粉塵、廢水、SO2、NOX等廢棄物，如果這些廢棄物未能妥善處理，將會(huì)嚴(yán)重干擾生態(tài)環(huán)境，甚至造成永久性破壞。煤炭燃燒等帶來的環(huán)境污染問題有酸雨污染、粉塵污染和溫室效應(yīng)氣體引起的全球氣溫變暖問題。而且，在我國很大部分燃煤鍋爐都存在著熱效率偏低的問題，并且由于成本考慮，很多鍋爐沒有配備相應(yīng)的脫硫脫銷裝置，這給環(huán)境帶來了相當(dāng)?shù)呢?fù)擔(dān)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，由于能源的過度開發(fā)和消費(fèi)累計(jì)的效應(yīng)，產(chǎn)生了制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展和影響人類生存的環(huán)境污染問題?；谀茉唇Y(jié)構(gòu)及環(huán)境狀況的考慮，在20世紀(jì)90年代，我國就將潔凈煤燃燒技術(shù)作為可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)環(huán)境根本轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略措施之一，給予了高度的

4、重視。潔凈煤技術(shù)是當(dāng)前世界各國解決由煤炭引發(fā)的環(huán)境問題的主導(dǎo)技術(shù)之一，也是國際高技術(shù)競爭的一個(gè)重要領(lǐng)域。世界發(fā)達(dá)國家極為重視潔凈煤燃燒技術(shù)，制定了一系列強(qiáng)有力的政策法規(guī)，并投入了巨額資金研究開發(fā)和推廣應(yīng)用潔凈煤技術(shù)。美國制定并實(shí)施了龐大的潔凈煤技術(shù)示范計(jì)劃，己經(jīng)取得了很好的成果;歐共體指定了“兆卡計(jì)劃”，旨在促進(jìn)歐洲能源利用新技術(shù)的開發(fā)，減少對(duì)石油的依賴和煤炭利用造成的環(huán)境污染;日本于1993年在“新能源綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)”內(nèi)組建了“潔凈煤技術(shù)中心”，負(fù)責(zé)全日本的新能源和潔凈煤技術(shù)的規(guī)劃、管理和實(shí)施。從長遠(yuǎn)看，潔凈煤技術(shù)的發(fā)展，必將對(duì)世界能源供應(yīng)格局、煤炭的前景以及改善環(huán)境的努力產(chǎn)生重大的影響。綜上

5、所述，在當(dāng)前及今后較長的時(shí)間內(nèi)，流化床燃煤技術(shù)是潔凈煤燃燒的主要形式和發(fā)展重點(diǎn)。流化床燃燒具有對(duì)燃料適應(yīng)性好，有害氣體排放量低等優(yōu)點(diǎn)，自它問世以來在世界各主要工業(yè)化國家得到了迅速的發(fā)展。流化床燃燒在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、窯爐和焚燒各種廢物、燒水泥等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。流化床燃燒是介于層狀燃燒與煤粉燃燒之間的一種燃燒方式。層狀燃燒效率低，煤粉燃燒效率高，但氣體污染排放物多。流化床燃燒則克服了二者的某些缺點(diǎn)，保留了它們的優(yōu)點(diǎn)，是一種很有競爭能力和優(yōu)勢的潔凈煤燃燒技術(shù)。專家們估計(jì)，二十一世紀(jì)將是流化床燃燒在大型電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和各種廢物焚燒爐上得到廣泛應(yīng)用的世紀(jì)。應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域的常壓循環(huán)流化床燃燒

6、(CFBC)技術(shù)始于20世紀(jì)70年代。作為一項(xiàng)高效、低成本的清潔燃燒，它具有以下優(yōu)點(diǎn):(1) 燃燒效率高，接近或達(dá)到同容量煤粉爐的效率水平;(2) 燃料適應(yīng)性強(qiáng)，不僅可以燃用煙煤等優(yōu)質(zhì)燃料，而且可燃用各種劣質(zhì)燃料，如貧煤、洗中煤、泥煤、研石、石油焦、油頁巖、廢木屑，甚至工業(yè)廢棄物和城市垃圾等;(3) 負(fù)荷調(diào)節(jié)比寬，在25%額定負(fù)荷下仍能不投油穩(wěn)定燃燒;(4) 負(fù)荷調(diào)節(jié)方便快捷，負(fù)荷連續(xù)變化速率可達(dá)到7%一2%/mni;(5) 污染排放少，低溫燃燒及分級(jí)送風(fēng)使NOx生成量少;可用石灰石作脫硫添加劑，低成本實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫;(6)灰渣便于綜合利用。上述的諸多優(yōu)點(diǎn)使得循環(huán)流化床燃燒技術(shù)特別適合我國的國情

7、。在我國目前環(huán)保要求日益嚴(yán)格、電廠負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍較大、煤種多變、原煤直接燃燒比例高、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不平衡、燃煤與環(huán)保的矛盾日益突出的情況下，循環(huán)流化床鍋爐己成首選的高效低污染的新型燃燒技術(shù)。本次設(shè)計(jì)是很具有代表性的典型循環(huán)流化床鍋爐，通過準(zhǔn)確的計(jì)算數(shù)據(jù)與形象的圖紙描述，能較直觀的分析出該鍋爐對(duì)比其他鍋爐的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)，通過設(shè)計(jì)強(qiáng)化了所學(xué)專業(yè)知識(shí)和CAD繪圖操作能力，增強(qiáng)了閱讀大量文獻(xiàn)資料和論文的能力。1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從上世紀(jì)開始，世界各國有很多科研機(jī)構(gòu)和制造廠商致力于循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)研究，共同的努力使此項(xiàng)技術(shù)日臻成熟和完善。迄今，美國的FW、芬蘭的戶上lsortm(己并入FW)、德國

8、的Lugri、瑞典的ABB和法國的Steni等公司都能提供商品化的l00M節(jié)/e以上的全套大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電設(shè)備。世界上亞臨界300MW容量循環(huán)流化床技術(shù)己趨成熟，450MW的超臨界循環(huán)流化床鍋爐也將于2005年投運(yùn)囚。雖然循環(huán)流化鍋爐以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在國內(nèi)外都得到了極大的發(fā)展，但要完全發(fā)揮其優(yōu)勢，必須走產(chǎn)業(yè)化和大型化的道路，開發(fā)制造具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型循環(huán)流化鍋爐，并在容量上盡快達(dá)到與煤粉爐相當(dāng)?shù)乃?。一旦這項(xiàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大型化和國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化，就能切實(shí)地體現(xiàn)其重大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。我國劣質(zhì)煤、高硫煤及油頁巖儲(chǔ)量大，大型循環(huán)流化床鍋爐為這類能源的開發(fā)利用提供了很好途徑，可

9、以緩解我國動(dòng)力煤緊張的局面。我國于20世紀(jì)80年代中期開始投入力量積極從事循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的研究開發(fā)，雖然起步較晚，但 進(jìn)步很快。清華大學(xué)、中科院熱物理所等科研院所與國內(nèi)鍋爐生產(chǎn)廠家合作，在燃燒、傳熱、流態(tài)化、氣固分離、脫硫灰渣處理等方面完成了大量卓有成效的理論和實(shí)驗(yàn)研究工作。我國己有30多臺(tái)l00MW等級(jí)的循環(huán)流化床機(jī)組在運(yùn)行或設(shè)計(jì)安裝之中。300MW循環(huán)流化床機(jī)組本地化依托工程白馬電廠正在抓緊建設(shè)，計(jì)劃2005年底投產(chǎn)。同時(shí)，通過200一350Mw循環(huán)流化床設(shè)計(jì)制造技術(shù)引進(jìn)和消化吸收，“十一五”期間，將實(shí)現(xiàn)大型循環(huán)流化床主設(shè)備及鍋爐島系統(tǒng)95%本地化設(shè)計(jì)制造。國產(chǎn)化后的大型循環(huán)流化床機(jī)組

10、的含稅電價(jià)與同容量常規(guī)火電機(jī)組加脫硫裝置基本相當(dāng)。2005一2010年期間，我國還將建設(shè)投產(chǎn)開遠(yuǎn)、秦皇島、黃角莊、坪石等一批300MW循環(huán)流化床電站。大型循環(huán)流化床鍋爐在我國有著廣闊的市場前景。循環(huán)流化床鍋爐(CFBB)燃燒技術(shù)是我國燃燒煤技術(shù)的發(fā)展方向，國家有關(guān)部門利用資金重點(diǎn)支持發(fā)展燒劣質(zhì)燃料的CFBB，并大力促進(jìn)在熱電聯(lián)產(chǎn)中的開發(fā)應(yīng)用，這樣既可使資源得到綜合利用，節(jié)約能源，又能減少環(huán)境污染，發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)，有顯著的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。循環(huán)流化床鍋爐在發(fā)展過程中也遇到過很多的問題，如煙一風(fēng)系統(tǒng)阻力較高、風(fēng)機(jī)用電量大、受熱面磨損問題比較嚴(yán)重、對(duì)輔助設(shè)備要求較高等。不過這些問題大多已經(jīng)

11、得到較好的解決。如適當(dāng)?shù)臓t膛設(shè)計(jì)可完全避免水冷壁的磨損;正確選擇和設(shè)計(jì)分離器，既可保證很高的分離效率也能避免自身的磨損;而冷渣器和高壓風(fēng)機(jī)等主要輔助設(shè)備隨著循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展，也都有了成熟的產(chǎn)品。風(fēng)機(jī)問題則是單就煙一風(fēng)系統(tǒng)阻力而言。如果考慮到煤粉爐需要復(fù)雜的制粉系統(tǒng)而鏈條爐效率低且無脫硫效果，則風(fēng)機(jī)用電量的少量增加是完全可以接受的。根據(jù)目前狀況，現(xiàn)有的鍋爐容量和蒸汽參數(shù)的循環(huán)流化床鍋爐用于未來的工業(yè)鍋爐己不成問題，大型化是當(dāng)前循環(huán)流化床鍋爐的主要發(fā)展方向。但在鍋爐大型化的過程中，仍然存在下述缺點(diǎn):(1) 由于采用高氣體流速，高物料循環(huán)倍率，床內(nèi)氣固混合物密度大，又加分離器流動(dòng)阻力，因而使鍋爐

12、機(jī)組運(yùn)行的自耗電能增大;幻需要龐大的分離器;(2) 床內(nèi)固體含量大，一般沒有受熱面，燃料中揮發(fā)份及燃燒生成的CO在分離器中繼續(xù)燃燒，有可能使分離器發(fā)生結(jié)渣;(3) 整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及控制要求較高。針對(duì)上述主要問題，國內(nèi)外不少研究、設(shè)計(jì)人員致力于下述有關(guān)方向的研究:(1) 根據(jù)不同的燃料種類、顆粒度，選用合適的流化狀態(tài)，用一種或兩、三種配合使用。關(guān)鍵是要形成循環(huán)，以達(dá)到提高燃燒效率和減少大氣污染的目的;(2) 根據(jù)具體情況，選用合適的循環(huán)倍率。對(duì)大型發(fā)電用鍋爐，循環(huán)倍率可取高些，對(duì)工業(yè)用鍋爐和坑口電廠用鍋爐，循環(huán)倍率可取低些。對(duì)熱值低的煤采用低倍率以減少廠用電;(3) 爐內(nèi)分離裝置，目前國外多

13、用離心式旋風(fēng)分離器，但其尺寸隨著鍋爐大型化而增大，致使布置困難，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用增加。因而尋求新型爐內(nèi)分離方式己成為開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐的一個(gè)重要課題。在這方面我國已開發(fā)應(yīng)用S型慣性分離器，邁出了可喜的一步。同時(shí)，從實(shí)用性出發(fā)，對(duì)鍋爐本體和配套設(shè)備需解決下述問題:(1) 使用高效低阻的飛灰分離器，要求體積小，耐溫防磨，運(yùn)行周期長;(2) 受高濃度煙塵沖刷的相應(yīng)部件要用耐磨材料及防磨結(jié)構(gòu);(3) 鍋爐結(jié)構(gòu)要滿足自動(dòng)點(diǎn)火和運(yùn)行控制的要求，并便于負(fù)荷調(diào)節(jié)和床溫調(diào)節(jié);(4) 循環(huán)回料裝置要滿足正常負(fù)荷及變負(fù)荷時(shí)控制回料量的要求，調(diào)節(jié)靈活，跟蹤性能好，密封良好;(5) 配套設(shè)備要有專門設(shè)計(jì)的煤粒、石灰石粒的制

14、備系統(tǒng)及設(shè)備，高效高壓頭的送引風(fēng)機(jī)、與煤粉爐不同的灰渣排除方式及設(shè)備、應(yīng)用含硫酸鈣灰渣的綜合利用途徑。2 鍋爐熱平衡計(jì)算2.1 燃煤特性煤種：煙煤應(yīng)用基成分 低位發(fā)熱值 2.2 鍋爐參數(shù)額定蒸發(fā)量 額定蒸汽壓力 額定蒸汽溫度 給水溫度 冷空氣溫度 連續(xù)排污率 2.3 理論空氣量、理論煙氣容積計(jì)算1 理論空氣量單位質(zhì)量的收到基完全燃燒而又沒有剩余氧存在時(shí)所需要的空氣量用表示,它是指標(biāo)狀況下不含水蒸氣的干空氣量。理論空氣量、理論煙氣容積的計(jì)算如表2.1所示。表2.1 理論空氣量、理論煙氣容積計(jì)算名 稱符號(hào)單 位公 式 及 計(jì) 算數(shù) 值理論空氣量0.0889×(+0.375)+0.2650

15、.03335.49924容積0.514078理論容積4.3516理論容積1.010182.4 各受熱面煙道中煙氣特性表12表2.2 各受熱面煙道中煙氣特性表名 稱平均過量空氣系數(shù)實(shí)際水蒸汽容積煙氣總?cè)莘e三原子氣體容積份額水容積份額符號(hào)計(jì)算公式+0.0161(1)×+(1)爐膛1.20.5317856.982420.1446750.0761606分離器1.20.5317856.982420.1446750.0761606高溫過熱器1.2150.5331137.065410.1429960.0754622低溫過熱器1.2450.5357697.231390.1397120.0740971

16、高溫省煤器1.2750.5384267.397370.1365770.0727932低溫省煤器1.3050.5410827.563360.1335790.0715466高溫空氣預(yù)熱器1.3351.842247.729340.130710.13071低溫空氣預(yù)熱器1.3652.007227.895320.1279610.1279612.5 受熱面煙氣焓溫表3煙氣和空氣的焓分別表示1kg固體或液體燃料生成的煙氣和所需的理論空氣量，在等壓下從0加熱到t所需的熱量，用符號(hào)Iy、Ik表示，單位為kal/kg。理論空氣焓的計(jì)算式為： （2.1）式中 每Nm3干空氣連同帶入的水蒸氣在溫度為t時(shí)的焓,Kcal

17、/Nm3稱為比焓； 理論空氣量，Nm3/kg；煙氣是含有多種氣體成分的混合氣體，煙氣的焓是煙氣的各組成成分的焓的總和。各受熱面煙氣焓溫表如表2.3所示。表2.3 受熱面煙氣焓溫表溫度理論煙氣焓理論空氣焓煙氣焓爐膛分離器高溫過熱器低溫過熱器高溫省煤器低溫省煤器高溫空氣預(yù)熱器低溫空氣預(yù)熱器100174156.656022923423924525025526020035231510494664774874975085185283005364781565710726742758773789805400726642210796298310041025104610671088500920811267612

18、1912451272129913261352137960011189843271148215141547157916121644167670013211162389117511789182718661904194219808001531.41340453620252069211321572202224622909001744.8151952052305235524052455250525552605 2.6 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算2342.6.1 鍋爐的各項(xiàng)熱損失4 q2排煙熱損失，由于排煙溫度高于外界空氣溫度所造成的熱損失。排煙熱損失與煤種、排煙溫有關(guān)，數(shù)值波動(dòng)較大。計(jì)算公式為： (2.

19、2)式中排煙的焓，kcal/kg； 煙氣出口處受熱面的過量空氣系數(shù)； 理論冷空氣的焓，kcal/kg； 1kg燃料輸入的熱量，kcal/kg。q3化學(xué)未完化燃燒熱損失，它是指排煙中未完全燃燒的可可燃?xì)怏w等所帶走的熱量，其所占比例不大。q4機(jī)械不完全燃燒損失，對(duì)于流化床鍋爐，主要由冷渣、溢流渣、沉降灰、和飛灰中含有固定的碳造成的。循環(huán)流化床鍋爐，由于飛出爐膛的細(xì)灰可通過性能好的循環(huán)灰分離器捕集下來，并送回爐膛內(nèi)再進(jìn)行燃燒，故機(jī)械不完全熱損失大大降低，通?？扇?%8%，也可根據(jù)近似計(jì)算式對(duì)其進(jìn)行計(jì)算得出。q5散熱損失，鍋爐在運(yùn)行中，它的溫度高于外界空氣溫度，這樣就會(huì)向周圍散熱，形成散熱損失，它和鍋

20、爐的保溫狀況、受熱面積的大小等有關(guān)。通過計(jì)算、查表，150噸循環(huán)流化床鍋爐散熱損失取0.75%。q6灰渣熱損失,鍋爐排出的灰和渣是熱的，這些熱量也是從燃料中獲得的,這種損失稱q6。通過查表、估算，150噸循環(huán)流化床鍋爐灰熱損失取值為0.68%。鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算具體如表2.4所示。表2.4 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算名 稱符號(hào)單位計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果排煙溫度先假定，再校核144排煙焓kcal/kg查表2.3376.5冷空氣溫度設(shè)計(jì)值30單位體積冷空氣焓llkkcal/m39.78理論空氣量查表2.15.5冷空氣的焓kcal/kg54機(jī)械未完全燃燒熱損%取值23排煙熱損失%5.83化學(xué)不完全

21、燃燒損失%按表B5-2選取30.3散熱損失%取值20.75灰渣熱損失%取值20.68給水焓Ifwkcal/kg水的熱力性質(zhì)圖表5152飽和水焓Iswkcal/kg水的熱力性質(zhì)圖表5267出口蒸汽焓kcal/kg水蒸汽的熱力性質(zhì)圖表5795續(xù)表2.4名 稱符號(hào)單位計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果飽和蒸汽焓kcal/kg水的熱力性質(zhì)圖表5668鍋爐蒸發(fā)量t/h給定參數(shù)130排污率Ppw%給定參數(shù)2鍋爐總有效熱量kcal/kg(Ifw)Ppw(IswIfw)×102130950鍋爐機(jī)組效率89.44燃料總消耗量kg/h/(×/100)21430.37計(jì)算燃料消耗量kg/h×(100)/

22、10020787.53 鍋爐受熱面的熱力計(jì)算該鍋爐為150t/h中溫、中壓循環(huán)流化床鍋爐，采用先進(jìn)的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，“”型布置,框架支吊結(jié)構(gòu)?！啊毙筒贾梅桨傅膬?yōu)點(diǎn)是：鍋爐和廠房的高度都比較低，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械和笨重設(shè)備，如送風(fēng)機(jī)、除塵器和煙囪等均可作低位布置，因此，減輕了廠房的鍋爐構(gòu)架的負(fù)載。3.1 爐膛的熱力計(jì)算146爐膛布置：爐膛水冷壁采用全懸吊膜式壁結(jié)構(gòu)，爐室分左、右、前、后四個(gè)回路。膜式壁管徑為60×5，節(jié)距為100mm。前后墻各布置55根,兩側(cè)墻各布置32根,共174根。下降管采用先集中后分散的結(jié)構(gòu)，由鍋筒引出2根325×16的集中下降管，一直到爐前下部；然后再從集中

23、下降管引出分散下降管，前、后墻各為4根108×4.5的分散下降管，兩側(cè)墻各為2根133×6的分散下降管。在水冷壁易磨損部位采用焊鰭片、焊銷釘敷耐磨材料等防止磨損。3.1.1 爐膛結(jié)構(gòu)特性計(jì)算（1）爐膛標(biāo)高尺寸如圖3.1所示圖3.1 爐膛標(biāo)高尺（2）其具體計(jì)算過程如表3.1所示。其中，布風(fēng)板每邊需留出80mm的安裝尺寸。表3.1 爐膛結(jié)構(gòu)特性計(jì)算名稱符號(hào)單位計(jì)算公式數(shù)值布風(fēng)板面積(5.532×0.08)×(1.62×0.08)11.27爐膛截面積5.53×3.23=17.86225.72密相區(qū)側(cè)墻面積2×（1.60.163.2

24、3）×3.5/223.6密相區(qū)前后墻面積2×(3.23-1.6)/2)23.520.5×5.5357.3下部水冷壁包覆面積80.9密相區(qū)水冷壁受熱面積16.18密相區(qū)包覆容積76.42上部后墻高度20.42+3.23×tag5·24.84上部側(cè)墻面積95.62上部前墻面積20.42×5.53162.58上部后墻面積96.28爐頂面積5.53×3.23/cos5。25.82出口窗進(jìn)口面積20×(0.04+×0.06/2)3.22出口窗出口面積0.5×(8845.5+9885)11.2出口窗覆設(shè)面積

25、設(shè)計(jì)取定7.9稀相區(qū)包覆面積475.92稀相區(qū)受熱面積464.92稀相區(qū)包覆容積528.78爐膛總受熱面積480.58爐膛總?cè)莘e605.23.1.2 爐膛的熱力計(jì)算表3.2 爐膛的熱力計(jì)算名 稱符號(hào)單 位計(jì) 算 公 式計(jì)算結(jié)果冷空氣溫度設(shè)計(jì)給定30冷空氣焓kcal/kg查表2.354熱風(fēng)溫度進(jìn)口溫度141熱風(fēng)焓kcal/kg查表2.3245理論空氣量Nm3/kg查表2.25.50出口過量空氣系數(shù)選定1.2空氣帶入爐膛熱量kcal/kg294分離器返料溫度取值4850返料灰?guī)霠t膛熱量kcal/kg查表2.32981爐膛內(nèi)燃料燃燒份額設(shè)計(jì)給定0.98爐子的有效發(fā)熱量kcal/kg8208.7爐膛

26、出口煙氣溫度先計(jì)算，后校核914溫壓t658水冷壁平均傳熱系數(shù)鍋爐熱力計(jì)算線算圖4376水冷壁面積m2查表3.1481續(xù)表3.2名 稱符號(hào)單位計(jì) 算 公 式計(jì)算結(jié)果水冷壁吸熱量kcal/kg2143.3保熱系數(shù)0.992出口煙氣焓值kcal/kg5302出口煙氣溫度查表2.3914估計(jì)值與計(jì)算值之差<10062爐膛截面積m2查表3.125.72水平斷面熱負(fù)荷4081527容積熱負(fù)荷173458循環(huán)倍率循環(huán)灰量/燃料量15標(biāo)況下出口煙氣流量6.982出口煙氣流量30.35流化速度m/s9.853.2 旋風(fēng)分離器的熱力計(jì)算7893.2.1 旋風(fēng)分離器簡介本鍋爐采用高溫旋風(fēng)分離器裝置，分離裝置

27、布置在爐膛出口，分離器入口煙溫914。分離下來的飛灰經(jīng)返料裝置送回爐膛繼續(xù)燃燒。經(jīng)過分離器分離的煙氣從分離器出口筒，流經(jīng)水平煙道進(jìn)入尾部煙道加熱尾部受熱面。3.2.2 分離器熱力計(jì)算表3.3 分離器熱力計(jì)算名 稱符 號(hào)單位計(jì) 算 公 式結(jié) 果燃料的燃燒份額10.02剩余燃料產(chǎn)生熱量kcal/kg×C2×(100q3q4q6)/(100-q4)99.98煙氣進(jìn)口溫度=914煙氣進(jìn)口焓kcal/kg查表2.35302進(jìn)口窗面積查表3.13.22進(jìn)口煙氣流量m3/s105.58進(jìn)口煙氣速度m/s15.64出口窗面積查表3.14.86出口煙氣流量m3/s107.98出口煙氣速度m/

28、s22.2返料溫度設(shè)計(jì)給定920返料焓值kcal/kg查表2.32981煙氣出口焓kcal/kg=2421煙氣出口溫度查表2.39413.3 過熱器熱力計(jì)算7893.3.1 過熱器結(jié)構(gòu)計(jì)算在尾部煙道中，分高溫段及低溫段二段，為調(diào)節(jié)過熱汽溫，在高、低段過熱器之間布置426的面式螺旋管圈減溫器。高溫段過熱器管徑32×4，節(jié)距100mm，采用逆流布置方式，管子材質(zhì)為15CrMoG；低溫段管徑32×4，節(jié)距100mm，采用逆流布置方式，管子材質(zhì)為20/GB3087。其具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖3.6和圖3.7。圖3.2 高溫過熱器結(jié)構(gòu)尺寸圖 圖3.3 低溫過熱器結(jié)構(gòu)尺寸圖3.3.2 高溫過熱

29、器熱力計(jì)算111表3.4 高溫過熱器熱力計(jì)算名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果蒸汽進(jìn)口溫度低過出口溫度333蒸汽進(jìn)口焓kcal/kg查表2.33131.8續(xù)表3.4名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果蒸汽進(jìn)口流量kg/s設(shè)計(jì)給定20.8對(duì)流放熱量kcal/kg先假定，后校核494對(duì)流放熱量焓kcal/kg137蒸汽出口焓kcal/kg+3268.81蒸汽出口溫度蒸汽熱力性質(zhì)圖表5450煙氣進(jìn)口溫度分離器煙氣出口溫度941.20進(jìn)口煙焓kcal/kg查表2.12421煙氣出口溫度先假定,再校核748溫差較大端的溫差=491溫差較小端的溫差=415溫壓520蒸汽進(jìn)口流量m3/s設(shè)計(jì)值1.26蒸汽出口流量m3/s設(shè)計(jì)值1

30、.689流通截面Fgrm2高溫過熱器結(jié)構(gòu)0.054蒸汽流速wgrm/s27.16蒸汽進(jìn)口導(dǎo)熱系數(shù)蒸汽的物理特性100.051蒸汽出口導(dǎo)熱系數(shù)蒸汽的物理特性100.055導(dǎo)熱系數(shù)0.05蒸汽進(jìn)口粘性系數(shù)蒸汽的物理特性101.29E-06蒸汽出口粘性系數(shù)m2/s蒸汽的物理特性102.15E-06粘性系數(shù)m2/s1.72E-06蒸汽進(jìn)口普朗特?cái)?shù)蒸汽的物理特性101.0469蒸汽出口普朗特?cái)?shù)蒸汽的物理特性100.9547普朗特?cái)?shù)1.0008管徑dgrm設(shè)計(jì)值0.032對(duì)流傳熱系數(shù)1546對(duì)流受熱面積Hgrm2過熱器結(jié)構(gòu)133.68續(xù)表3.4名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果管子污染壁溫529.39煙氣進(jìn)口流量7

31、7.48煙氣出口流量61.73流通截面Fyq高溫過熱器結(jié)構(gòu)9.11煙氣流速wyqm/s(+Q2)/2 Fyq7.64灰污系數(shù)鍋爐熱力計(jì)算線算圖110.009煙氣進(jìn)口導(dǎo)熱系數(shù)煙氣的物理特性100.086煙氣出口導(dǎo)熱系數(shù)煙氣的物理特性100.072導(dǎo)熱系數(shù)(+)/20.079煙氣進(jìn)口粘性系數(shù)煙氣的物理特性100.0001589煙氣出口粘性系數(shù)煙氣的物理特性100.0001195粘性系數(shù)(+)/20.0001392深度方向修正系數(shù)0.985管徑dyqm高溫過熱器結(jié)構(gòu)0.038對(duì)流傳熱系數(shù)53.237熱有效系數(shù)鍋爐熱力計(jì)算線算圖110.75水蒸氣容積份額查表2.20.075飛灰濃度kg/kg查表2.2

32、15.814輻射層有效厚度sm0.621三原子輻射減弱系數(shù)ktri×rtri1.438灰粒輻射減弱系數(shù)Kfa×fa0.005煙氣輻射減弱系數(shù)k1.374煙氣流黑度0.215輻射放熱系數(shù)47.147續(xù)表3.4名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果總傳熱系數(shù)K70.43過熱器計(jì)算傳熱量kcal/kg498相對(duì)誤差%0.0803受熱區(qū)漏風(fēng)系數(shù)取值40.03環(huán)境空氣焓kcal/kg查表2.154漏風(fēng)帶入焓kcal/kg1.6保熱系數(shù)取值40.99過熱器出口煙焓kcal/kg192過熱器出口煙溫查表2.37483.3.3 低溫過熱器熱力計(jì)算111表3.5 低溫過熱器熱力計(jì)算名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果

33、蒸汽進(jìn)口溫度省煤器出口溫度257蒸汽進(jìn)口焓kcal/kg水蒸汽熱力性質(zhì)圖表52974蒸汽進(jìn)口流量kg/s設(shè)計(jì)給定20.83對(duì)流放熱量kcal/kg先假定，后校核587假設(shè)對(duì)流放熱量焓增kcal/kg160.22蒸汽出口焓kcal/kg+3134.22蒸汽出口溫度水蒸汽熱力性質(zhì)圖表5371煙氣進(jìn)口溫度分離器煙氣出口溫度748進(jìn)口煙焓Iykcal/kg查表2.31924煙氣出口溫度先假定,再校核522溫差較大端的溫差tmaxtmax =411溫差較小端的溫差=265續(xù)表3.5名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果溫壓420蒸汽進(jìn)口流量m3/s0.927蒸汽出口流量m3/s1.354流通截面Fgrm2低溫過熱器結(jié)

34、構(gòu)0.054蒸汽流速wgrm/s21.005蒸汽進(jìn)口導(dǎo)熱系數(shù)蒸汽的物理特性100.0457蒸汽出口導(dǎo)熱系數(shù)蒸汽的物理特性100.0486導(dǎo)熱系數(shù)0.0471蒸汽進(jìn)口粘性系數(shù)m2/s蒸汽的物理特性107.90E-07蒸汽出口粘性系數(shù)m2/s蒸汽的物理特性101.50E-06粘性系數(shù)m2/s1.15E-06蒸汽進(jìn)口普朗特?cái)?shù)蒸汽的物理特性101.41蒸汽出口普朗特?cái)?shù)蒸汽的物理特性101.01普朗特?cái)?shù)1.21管徑dgrm設(shè)計(jì)值0.032對(duì)流傳熱系數(shù)1592對(duì)流受熱面積Hgrm2過熱器結(jié)構(gòu)546管子污染壁溫735水蒸氣容積份額查表2.20.074二氧化物容積份額查表2.20.14飛灰濃度kg/kg查表2

35、.215.45煙氣溫度TK查表2.2908輻射層有效厚度sm0.327三原子輻射減弱系數(shù)ktri×rtri2.2747灰粒輻射減弱系數(shù)Kfa×fa0.0055煙氣流黑度0.170續(xù)表3.5名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果輻射放熱系數(shù)18.325煙氣進(jìn)口流量m3/s77.4852煙氣出口流量m3/s61.7373流通截面Fyqm2低溫過熱器結(jié)構(gòu)9.11煙氣流速wyqm/s(+Q2)/2×Fyq7.64119煙氣進(jìn)口導(dǎo)熱系數(shù)煙氣的物理特性100.079866煙氣出口導(dǎo)熱系數(shù)煙氣的物理特性100.065667導(dǎo)熱系數(shù)(+)/20.064536煙氣進(jìn)口粘性系數(shù)m2/s煙氣的物理特

36、性100.000119543煙氣出口粘性系數(shù)m2/s煙氣的物理特性107.89E-05粘性系數(shù)m2/s(+)/29.92E-05深度方向修正系數(shù)1.00665管徑dyqm低溫過熱器結(jié)構(gòu)0.032對(duì)流傳熱系數(shù)1592.26放熱系數(shù)鍋爐熱力計(jì)算線算圖1169.6481總傳熱系數(shù)K39.582過熱器計(jì)算傳熱量kcal/kg328.43相對(duì)誤差%0.05438漏風(fēng)帶入焓kcal/kg1.614受熱區(qū)出口煙焓kcal/kg1333.23受熱區(qū)出口煙溫查表2.3522.2473.4 省煤器熱力計(jì)算1112在尾部煙道過熱器系統(tǒng)后面，布置了上、下二組省煤器，為防止磨損，上、下組省煤器采用膜式省煤器結(jié)構(gòu)，錯(cuò)列，

37、橫向節(jié)距為80 mm，縱向節(jié)距為45 mm，管徑為32×4。為防止磨損，上、下組省煤器迎煙氣沖刷第一、二排管子加裝防磨蓋板，彎頭處加裝防磨罩。圖3.5 省煤器結(jié)構(gòu)計(jì)算圖3.4.1 高溫省煤器熱力計(jì)算表3.6 上級(jí)省煤器熱力計(jì)算名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果進(jìn)口水溫度tsm低溫省煤器出口水溫199進(jìn)口水焓kcal/kg水熱力性質(zhì)圖表4843.35進(jìn)口水流量kg/s設(shè)計(jì)給定21.25對(duì)流傳熱量kcal/kg先假設(shè),再校核516出口水焓kcal/kg1359.35出口水溫度查表2.3302.5飽和水溫度Tb水的熱力性質(zhì)圖表4257飽和焓Ibkcal/kg水和蒸汽熱力性質(zhì)圖表41075過飽和焓Ig

38、kcal/kgIb284.35汽化潛熱 Qrkcal/kg水和蒸汽熱力性質(zhì)圖表4401續(xù)表3.6名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果沸騰率Br%Ig/Qr×1001.448沸騰計(jì)算假想溫度t2'經(jīng)驗(yàn)公式TbIg/2260部件出口水溫度水的熱力性質(zhì)圖表4229煙氣進(jìn)口溫度低過出口溫度522煙氣出口溫度先假定,再校核321溫差較大端的溫差tmax =262溫差較小端的溫差=122溫壓184管子污染壁溫257煙氣進(jìn)口流量m3/s61.74煙氣出口流量m3/s47.18流通截面Fm3/s省煤器結(jié)構(gòu)8.076煙氣流速wm/s6.74煙氣進(jìn)口導(dǎo)熱系數(shù)煙氣的物理特性100.0566煙氣出口導(dǎo)熱系數(shù)煙氣

39、的物理特性100.0424導(dǎo)熱系數(shù)(+)/20.049煙氣進(jìn)口粘性系數(shù)m2/s煙氣的物理特性107.89E-05煙氣出口粘性系數(shù)m2/s煙氣的物理特性104.84E-05粘性系數(shù)m2/s(+)/26.36E-05管徑dm省煤器結(jié)構(gòu)0.032鰭片高度HPmm設(shè)計(jì)值0.029鰭片厚度DPmm設(shè)計(jì)值0.004橫向間距m省煤器結(jié)構(gòu)0.08縱向間距m省煤器結(jié)構(gòu)0.045總傳熱系數(shù)K50.432省煤器計(jì)算傳熱量kcal/kg520.43續(xù)表3.6名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果相對(duì)誤差%0.0784受熱區(qū)漏風(fēng)系數(shù)取值40.03環(huán)境空氣焓表2.353.78漏風(fēng)帶入焓1.614省煤器出口煙焓814.12省煤器出口煙溫

40、查表2.3321.193.4.2 低溫省煤器結(jié)構(gòu)計(jì)算1112表3.7 低溫省煤器結(jié)構(gòu)計(jì)算名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果進(jìn)口水溫設(shè)計(jì)給定171.86進(jìn)口水焓查表2.3174.25進(jìn)口水流量kg/s設(shè)計(jì)給定21.25部件傳熱對(duì)應(yīng)焓增H56.805出口水焓231.06出口水溫度水的熱力性質(zhì)圖表4328.09部件出口水溫度水的熱力性質(zhì)圖表4328.09對(duì)流傳熱量先假設(shè),再校核209.403煙氣進(jìn)口溫度高溫省煤器出口溫度236.704煙氣出口溫度先假定,再校核236.704溫差較大端的溫差=122.242溫差較小端的溫差=64.8432溫壓90.6319煙氣進(jìn)口流量m3/s47.1788煙氣出口流量m3/s4

41、1.3701流通截面Fm2省煤器結(jié)構(gòu)8.076煙氣流速wm/s5.482續(xù)表3.7名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果煙氣進(jìn)口導(dǎo)熱系數(shù)煙氣的物理特性100.042煙氣出口導(dǎo)熱系數(shù)煙氣的物理特性100.0364導(dǎo)熱系數(shù)(+)/20.039煙氣進(jìn)口粘性系數(shù)m2/s煙氣的物理特性104.84E-05煙氣出口粘性系數(shù)m2/s煙氣的物理特性103.73E-05粘性系數(shù)m2/s(+)/24.28E-05管徑dm省煤器結(jié)構(gòu)0.032鰭片高度HPmm設(shè)計(jì)值0.029鰭片厚度DPmm設(shè)計(jì)值0.004總傳熱系數(shù)K43.59省煤器計(jì)算傳熱量213.43相對(duì)誤差%0.028受熱區(qū)進(jìn)口煙溫高溫省煤器出口煙溫321受熱區(qū)進(jìn)口煙焓查表

42、2.3814受熱區(qū)漏風(fēng)系數(shù)取值0.03環(huán)境空氣焓查表2.353.80漏風(fēng)帶入焓1.61省煤器出口煙焓605省煤器出口煙溫查表2.32373.5 空氣預(yù)熱器熱力計(jì)算1314該空氣預(yù)熱器為管式空氣預(yù)熱器，空氣在管內(nèi)，煙氣在管外，采用順排布置，管徑40×1.5。迎煙氣沖刷第一排管子采用42×3.5的厚壁管，以防止磨損。預(yù)熱器管箱分三段，最上一只管箱為二次風(fēng)預(yù)熱器，橫向節(jié)距均為63mm，縱向節(jié)距為60mm；下兩只管箱為一次風(fēng)管箱，橫向節(jié)距均為68mm，縱向節(jié)距均為60mm。圖3.6 空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)圖3.5.1 高溫空氣預(yù)熱器熱力計(jì)算1314表3.8 高溫空氣預(yù)熱器熱力計(jì)算名稱符號(hào)單

43、位計(jì)算公式結(jié)果空氣進(jìn)口溫度設(shè)計(jì)給定30空氣進(jìn)口焓kcal/kg查表2.354空氣進(jìn)口流量Nm3/kg低溫空預(yù)器出口流量2.77空氣出口流量Nm3/kg設(shè)計(jì)給定2.61對(duì)流放熱量kcal/kg先假設(shè),再校核97.66傳熱帶來空氣焓增kcal/kg199空氣出口焓kcal/kg+254空氣出口溫度查表2.3146煙氣進(jìn)口溫度低溫過熱器出口煙溫237進(jìn)口煙焓Iykcal/kg查表2.3605煙氣出口溫度熱平衡計(jì)算197溫差較大端的溫差=167溫差較小端的溫差=91續(xù)表3.8名稱符號(hào)單位計(jì)算公式結(jié)果溫壓122煙氣進(jìn)口流量m3/s41煙氣出口流量m3/s38.99流通截面Fkgm2空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)4.56煙氣流速wm/s8.8煙氣進(jìn)口導(dǎo)熱系數(shù)煙氣的物理特性100.036煙氣出口導(dǎo)熱系數(shù)煙氣的物理特性100.034導(dǎo)熱系數(shù)0.035煙氣進(jìn)口粘性系數(shù)m2/s煙氣的物理特性103.73E-05煙氣出口粘性系數(shù)m2/s煙氣的物理特性103.24E-05粘性系數(shù)m2/s3.48E-05管子直徑m空預(yù)器結(jié)構(gòu)0.04煙氣側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù)17.67空氣進(jìn)口流量m3/s低溫空預(yù)器出口流量8.916空氣出口流量m3/s平衡計(jì)算11.59流通截面Fm2空預(yù)器結(jié)構(gòu)0.745空氣流速wm/s13.76空氣進(jìn)口導(dǎo)熱系數(shù)