220顿高压煤粉锅炉课程设计说明书

锅炉课程设计说明书

设计题目：220t/h 高压煤粉锅炉

一、锅炉课程设计的目的

锅炉课程设计《锅炉原理》课程的重要教学实践环节。通过课程设计来达到以下目的：对锅炉原理课程的知识得以巩固、充实和提高；掌握锅炉机组的热力计算方法，学会使用热力计算标准方法,并具有综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力

二、锅炉校核计算主要内容

1、锅炉辅助设计：这部分计算的目的是为后面受热面的热力计算提供必要的基本计算数据或图表。

2、受热面热力计算：其中包含为热力计算提供结构数据的各受热面的结构计算。

3、计算数据的分析：这部分内容往往是鉴定设计质量等的主要数据。

三、设计步骤

1、锅炉的整体布置。

2、锅炉排烟温度和热空气温度的选择。

3、锅炉的热力计算。

4、燃烧产物和锅炉热平衡计算。

5、炉膛设计和热力计算。

6、对流受热面设计和热力计算。

7、热力计算数据的修正。

8、锅炉平衡计算误差校核。

9、锅炉总图绘制和设计说明书的编制。

四、原始资料

（1）锅炉额定蒸汽量：（61.11㎏/s ） （2）蒸汽参数：

①汽包内蒸汽压力：11.02MPa.②过热器出口压力：9.8MPa 。(表压)③过热器出口蒸汽温度：540℃。（3）给水温度：216℃（4）汽包压力：11.02MPa 。（5）排烟温度：PY =128.8℃。（6）一次风温度：

rk

t =186℃。（7）二次风温度：

rk

t =186℃。（8）环境温度：

lk

t =20℃。

（9）蒸汽流程： 一次喷水减温 二次喷水减温

10)烟气流程：

炉膛→屏式过热器→高温对流过热器→低温对流过热器→高温省煤器→高温空预器→低温省煤器→低温空预器.

五、燃料特性

1）燃料名称：徐州烟煤

2）煤的收到基成分

六、锅炉整体布置的确定

1、炉体的外型——选Π型布置

选Π型布置理由如下：

（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）机炉之间的连接不长。

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。

本锅炉为超高压参数，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，除在水平烟道内布置高、低温对流过热器外，还在炉内布置全辐射式的前屏过热器，炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。为使前屏、后屏过热器中的传热温差不致太大，在炉顶及水平烟道两侧墙，竖井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器。

为了减小热偏差，节省金属用量，采用二级再热方式，其中高温再热器置于对流过热器后的烟温较高区域，低温再热器设置在尾部竖井烟道中。但是，为了再热气温的调节，使负荷在100%-75%之间变化时，再热器出口气温保持不变，在低温再热器旁边（竖井烟道的前部）设置旁路省煤器，前后隔墙省煤器采用膜式水冷壁结构。在低温再热器及旁路省煤器的下面设置主省煤器。根据锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式的。

热风温度要求较高，理应采用二级布置空气预热器，但在主省煤器后已布置不下二级空气预热器，加之回转式空气预热器结构紧凑、材料省、维修方便，因此采用单机的回转式空气预热器，并移至炉外布置。

在主省煤器的烟道转弯处，设置落灰斗，由于转弯处的离心力的作用，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、汽水系统

按超高压大容量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——顶棚过热器进口联箱——炉顶及尾部包覆过热器管束——尾部包覆过热器后集箱——尾部左右侧包覆过热器上集箱——尾部左右侧包覆过热器管束（下降）——尾部左右侧包覆过热器下前集箱——水平烟道左右侧包覆过热器管束（上升）——水平烟道左右侧包覆

过热器上集箱——前屏过热器——一级减温——后屏过热器——二级减温——对流过热器进口集箱——对流过热器管束——对流过热器出口集箱——集汽集箱——汽轮机。

（2）水系统的流程

给水——主省煤器进口联箱——主省煤器管束——主省煤器出口集箱——前、后隔墙省煤器进口集箱及管束——隔墙省煤器出口集箱——旁路省煤器进口集箱——旁路省煤器及斜烟道包覆管束——旁路省煤器出口集箱——后墙引出管——汽包——下降管——水冷壁下联箱——水冷壁——上联箱——汽包。

七、燃烧产物和锅炉热平衡计算

1、锅炉的空气量计算

在负压下工作的锅炉机组，炉外的冷空气不断漏入炉膛和烟道内，致使炉膛和烟道各处的空气量、烟气量、温度和焓值相应的发生变化。

2、燃料燃烧计算

1）燃烧计算：

需计算出理论空气量、理论氮容积、RO2容积、理论干烟气容积、理论水蒸汽容积等。计算结果见下表：

表1 燃料计算表

2）烟气特性计算：

需要计算出各受热面的烟道平均过量空气系数。干烟气容积、水蒸汽容积，烟气总容积、RO2容积份额、三原子气体和水蒸汽容积总份额、容积飞灰浓度、烟气质量、质量飞灰浓度等。具体计算见表2.

表2 烟气特性表

炉膛、屏式过热器、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、高温空气预热器、低温省煤器、低温空气预热器等所在烟气区域的烟气在不同温度下的焓，并列成表格作为温焓表。

对在锅炉受热面的各个部位的蒸汽或者空气的焓值进行计算，列成表格，作为温焓表。

表3 各受热面过量空气系数下的燃烧产物的焓温表

4）锅炉热效率及燃料热消耗量计算：

1、计算锅炉输入热量，包括燃料的收到基低位发热量，燃料物理显热、外来热源加热空气时带入的热量。

2、各项热损失，包括化学不完全燃烧热损失q3和机械不完全燃烧热损失q4，锅炉散热损

失q5，灰渣热物理损失q6，排烟热损失q2。具体数据见锅炉热平衡及燃料消耗量计算表4

表4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算表

八、炉膛设计和热力计算

校核热力计算步骤：

1、计算炉膛结构尺寸及烟气有效辐射层。

2、选取热风温度、并依据有关条件计算随每kg燃料进入炉膛的有效热量。

3、根据燃料种类、燃烧设备的形式和布置方式，计算火焰中心位置的系数M。

4、估计炉膛出口烟温，计算炉膛烟气平均热容量。

5、计算炉膛受热面辐射换热特性参数。

6、根据燃料和燃烧方式计算火焰黑度和炉膛黑度。

7、计算炉膛出口烟温。

8、核对炉膛出口烟温误差。

9、计算炉膛热力参数。

10、炉膛内其他辐射受热面的换热计算。

1、炉膛结构尺寸设计

2、炉膛校核热力计算

表# 2 炉膛校核热力计算

3、炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计算

表#3 炉膛顶棚辐射受热面吸热量及工质焓增的计算

九、对流受热面的热力计算

对流受热面计算步骤：

1、假设受热面出口烟气温度，查取相应焓值。

2、根据出口烟焓，通过Q d=φ(I’-I’’+△aI o LF)计算对流传热量。

3、依据烟气侧放热量等于工质侧吸热量原理，求取工质出口焓和相应温度。

4、计算平均对流传热温差。

5、计算烟气侧对流放热系数及管壁污染系数。

6、计算工质侧对流放热系数。

7、计算管壁污染层温度。

8、计算烟气黑度，及确定烟气侧辐射放热系数。

9、计算对流放热系数K。

10、计算对流传热量。与计算结果相比较，其差值应在允许范围之内。否则重新假设受热面出口烟温，重复上述计算。

1、屏式过热器热力计算：

屏式过热器在热力计算方面具有以下特点：

1）在换热方式上，既受烟气冲刷，又吸收炉膛及屏间高温烟气的热辐射；

2）屏式过热器属于中间过热器，其进出口处的工质参数在进行屏的计算时往往是未知数；

3）屏与屏之间横向节距大，烟气流速低，且冲刷不完善。所以某些交换参数不同于一般对流受热面。

屏的具体热力计算见表#5

表#4 屏的结构数据计算表

表#5 屏的热力计算

2、高温过热器的热力计算：

高温过热器分冷段和热段两部分。蒸汽从屏出来后，先进入高温对流过热器冷段，经过

二次喷水减温后进入高温对流过热器热段。冷段在烟道两侧为逆流，热段在中间为顺流。根据高温过热器结构尺寸对高温过热器进行热力计算，具体见表4-5

表#7 高温过热器的热力计算