第12章 锅炉热力计算及其设计布置
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锅炉热力计算课件
提高设备安全性和可靠性
通过热力计算，可以预测和评估锅炉在各种工况下 的性能表现和安全风险，及时发现和解决潜在问题 ，提高设备的安全性和可靠性。
锅炉热力计算的基本原理
能量守恒原理
能量守恒是热力计算的基本原理，即能量不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一种形式 转化为另一种形式。在锅炉热力计算中，通过能量守恒原理可以建立各种能量平衡方程式 ，用于求解各种参数。
加强锅炉保温，减少热量散失 ，提高热效率。同时，定期维 护和检查锅炉及管道的保温层 ，确保其完好有效。
THANK YOU
感谢聆听
根据传热面积和锅炉结构，合理布置 各受热面。
根据传热面积，确定各受热面的结构尺寸
材料选择
根据受热面的工作温度、压力和腐蚀条件，选择合适的材料 。
结构尺寸设计
根据传热面积、材料属性和制造工艺，设计各受热面的结构 尺寸。
04
锅炉热力计算的实例分析
实例一：工业锅炉的热力计算
总结词
工业锅炉热力计算涉及燃料燃烧、热量传递和工质加热等过程， 需要综合考虑燃烧效率、热效率和经济性等因素。
详细描述
工业锅炉通常采用固体、液体或气体燃料，通过燃烧产生热量， 加热给水或蒸汽。热力计算的主要目的是确定锅炉各部分受热面 的传热面积、传热系数、热流量等参数，从而优化锅炉设计，提 高运行效率。
实例二：电站锅炉的热力计算
总结词
电站锅炉热力计算涉及高温、高压和高效率的工况，需要精确控制燃烧过程和蒸汽参数，以满足电网和汽轮机的 需求。
根据使用需求，确定锅炉的蒸汽量或供热量。
确定锅炉的热效率
热效率计算
根据锅炉的实际运行数据，采用合适 的公式计算热效率。
热效率标准
参考国家和行业标准，确定锅炉应达 到的热效率指标。
通过热力计算，可以预测和评估锅炉在各种工况下 的性能表现和安全风险，及时发现和解决潜在问题 ，提高设备的安全性和可靠性。
锅炉热力计算的基本原理
能量守恒原理
能量守恒是热力计算的基本原理，即能量不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一种形式 转化为另一种形式。在锅炉热力计算中，通过能量守恒原理可以建立各种能量平衡方程式 ，用于求解各种参数。
加强锅炉保温，减少热量散失 ，提高热效率。同时，定期维 护和检查锅炉及管道的保温层 ，确保其完好有效。
THANK YOU
感谢聆听
根据传热面积和锅炉结构，合理布置 各受热面。
根据传热面积，确定各受热面的结构尺寸
材料选择
根据受热面的工作温度、压力和腐蚀条件，选择合适的材料 。
结构尺寸设计
根据传热面积、材料属性和制造工艺，设计各受热面的结构 尺寸。
04
锅炉热力计算的实例分析
实例一：工业锅炉的热力计算
总结词
工业锅炉热力计算涉及燃料燃烧、热量传递和工质加热等过程， 需要综合考虑燃烧效率、热效率和经济性等因素。
详细描述
工业锅炉通常采用固体、液体或气体燃料，通过燃烧产生热量， 加热给水或蒸汽。热力计算的主要目的是确定锅炉各部分受热面 的传热面积、传热系数、热流量等参数，从而优化锅炉设计，提 高运行效率。
实例二：电站锅炉的热力计算
总结词
电站锅炉热力计算涉及高温、高压和高效率的工况，需要精确控制燃烧过程和蒸汽参数，以满足电网和汽轮机的 需求。
根据使用需求，确定锅炉的蒸汽量或供热量。
确定锅炉的热效率
热效率计算
根据锅炉的实际运行数据，采用合适 的公式计算热效率。
热效率标准
参考国家和行业标准，确定锅炉应达 到的热效率指标。
锅炉热力计算
量可用下式计算 Q f B j ( Q I ) B j V p ( T a j T C ) k ,( 1 W 6 ) 4
式中： 为保热系数，考虑炉膛向外部环境散热的系数
1 q5 (14 4) gq5
4/12
炉内烟气放热量
VC pj 为温度Ta 至 T 之间燃烧产物的平均热容量
式中：I
0 rk
、I 0lk
分别为理论热空气、冷空气的焓，KJ/Kg。
5/12
炉膛出口烟气温度及 辐射传热量计算式
高温烟气和管壁间辐射换热量应等于炉内烟气的放热量，由此可得 炉内辐射传热基本方程式
a 0 p F jT h 4 y B jV p(C T ja T ）
根据相似理论将上述方程变换为无因次相似准则方程可得到炉膛出
Q d f ( I I I 0 f ) ， k / k J （ 1 g 4 ） 5
I I 0 y ( 1 )I k 0,k/k Jg I I 0 y ( 1 ) I k 0 ,k /k J
对于空气预热器以外的各
对流受热面，漏风焓值
I
0 f
取冷空气温度（20～30℃） 计算
对管式空气预热器，I
0 f
按该段空气预热器进、出口 空气温度的平均值计算
1/22
工质对流吸热量Qdx
过热器和省煤器：
Q dxB D j(ii)k , /J k g(1 57)
屏式过热器及吸收炉内辐射热的 对流过热器：
Q dx B D j(ii)Q f,k/J k g(1 5 6) Q f Q f Q f ,k / k J ( 1 g 9 ) 5
口烟气温度计算式
T
Ta
MaB0j VFC pTaj3
,K （ 144） 3 0.61
式中： 为保热系数，考虑炉膛向外部环境散热的系数
1 q5 (14 4) gq5
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炉内烟气放热量
VC pj 为温度Ta 至 T 之间燃烧产物的平均热容量
式中：I
0 rk
、I 0lk
分别为理论热空气、冷空气的焓，KJ/Kg。
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炉膛出口烟气温度及 辐射传热量计算式
高温烟气和管壁间辐射换热量应等于炉内烟气的放热量，由此可得 炉内辐射传热基本方程式
a 0 p F jT h 4 y B jV p(C T ja T ）
根据相似理论将上述方程变换为无因次相似准则方程可得到炉膛出
Q d f ( I I I 0 f ) ， k / k J （ 1 g 4 ） 5
I I 0 y ( 1 )I k 0,k/k Jg I I 0 y ( 1 ) I k 0 ,k /k J
对于空气预热器以外的各
对流受热面，漏风焓值
I
0 f
取冷空气温度（20～30℃） 计算
对管式空气预热器，I
0 f
按该段空气预热器进、出口 空气温度的平均值计算
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工质对流吸热量Qdx
过热器和省煤器：
Q dxB D j(ii)k , /J k g(1 57)
屏式过热器及吸收炉内辐射热的 对流过热器：
Q dx B D j(ii)Q f,k/J k g(1 5 6) Q f Q f Q f ,k / k J ( 1 g 9 ) 5
口烟气温度计算式
T
Ta
MaB0j VFC pTaj3
,K （ 144） 3 0.61
锅炉热力计算课件
燃烧过程计算
燃烧效率计算
根据燃料特性和燃烧条件，计算燃料 的燃烧效率。
燃烧温度计算
基于燃料的种类和燃烧条件，计算燃 烧温度。
燃烧产物计算
烟气成分分析
分析燃烧产生的烟气成分，如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等。
烟气排放量计算
根据燃料成分和燃烧效率，计算烟气的排放量。
04
热工控制与安全保护
热工控制原理
控制系统集成
讲解如何将锅炉的控制系统与其 他系统进行集成，实现信息共享 和协同工作。
05
实际应用与案例分析
实际应用场景
1 2 3
工业生产 工业生产中需要大量的蒸汽和热水，锅炉热力计 算可以确定锅炉的容量、热效率等参数，以满足 生产需求。
集中供热 在城市集中供热系统中，锅炉热力计算可以确定 供热管网的输送能力和热源的供热能力。
01
根据锅炉的负荷和效率，计算出燃料消耗量，以优化能源利用。
热量平衡计算
02
通过对锅炉进出口水温、蒸汽流量等参数的计算，确定锅炉的
热效燃烧效率，计算出烟气流量和温度，以评估
燃烧效果。
系统效率分析
热效率分析
通过对比实际运行数据和设计值，分析锅炉热效率的 高低及其原因。
案例二：大型电站锅炉热力计算
案例概述
某大型火力发电厂需要 建设一台电站锅炉，用 于发电。
计算内容
根据汽轮机的进汽参数 和发电效率要求，进行 锅炉热力计算，包括炉 膛尺寸、受热面布置、 燃烧器数量等。
计算结果
确定锅炉的设计和运行 参数，以及相关的工艺 参数。
案例三：生物质锅炉热力计算
案例概述 某生物质发电厂需要建设一台生物质锅炉，用于燃烧生物 质发电。
锅炉原理备考资料1讲解
第1章绪论1、什么是锅炉的额定蒸发量、最大长期连续蒸发量、容量、额定压力、额定汽温？额定蒸发量在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，保证热效率时所规定的蒸发量，单位t/h最大连续蒸发量（MCR）在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料，长期连续运行所能达到的最大蒸发量，单位为t/h（或kg/s ）锅炉额定蒸汽参数在规定负荷范围内长期连续运行应能保证的出口蒸汽参数额定蒸汽压力（对应规定的给水压力），单位Mpa ；额定蒸汽温度（对应额定蒸汽压力和额定给水温度），单位C。
2、以一台电厂锅炉为例，简单画出并简述锅炉中汽水、燃料、空气、灰渣的基本工作流程。
◆外部冷空气由送风机提高压头后，送到空气预热器，成为热空气；送入磨煤机的是干燥剂；直接送到燃烧器喷口的助燃空气，叫二次风。
◆外部冷空气由一次风机提高压头后，送到空气预热器，成为热空气；送到一次风母管，分配到各一次风支管；与煤粉混合器中的煤粉混合，输送煤粉到燃烧器，进入炉膛。
◆给水进入省煤器，吸收烟气的热量，进入汽包;◆与分离器出水混合，进下降管，分配到每根水冷壁管;◆在水冷壁管中吸收火焰辐射热，形成汽水混合物;◆向上流动，由汽水导管引入汽包，进行汽水分离。
◆分离出的饱和水与给水混合进入下降管。
◆分离出的饱和蒸汽从汽包顶部引出，进入各级过热器主要有包覆过热器、屏式过热器、对流过热器等。
◆形成过热蒸汽，被送到汽机高压缸。
◆高压缸排汽被送到再热器，提高温度，再送到汽轮机的中低压缸◆在炉膛中，燃料燃烧不断放出热量，产生高温烟气。
◆从炉膛流出、再进入水平烟道、垂直烟道、尾部烟道，并将热量传递给炉膛与烟道中布置的各种受热面，烟气的温度逐渐下降。
◆最后经过除尘设备、脱硫设备、引风机，由烟囱排出到大气3、按水循环方式不同，锅炉可以分为哪几类，各有何特点？◆自然循环：有汽包，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环。
◆强制循环：有汽包和循环泵，利用循环泵压头循环。
锅炉热力计算讲解
1/12
高温烟气和管壁间的辐射换热
根据传热学基本公式，高温烟气每小时传给辐射受热面的热量可
用下列公式计算：
Qf a 0 ( xi Fi )(Th4y
Tb4 )
a 0 ( xi Fi )Th4y
(1
Tb4 Th4y
), kW
式中：a 为炉膛黑度；Fi 为布置水冷壁的炉墙面积，m2 ，xi为 水
2/3
工质质量流速ρω与 烟气速度Wy的选择
工质质量流速ρ ω 太低，工质的传热能力下降，受热面管壁温度升 高；ρ ω 太高，工质的流动阻力大，电耗大
通常要求过热器系统的总阻力应不大于过热器出口压力的10%；再热 系统的总阻力应不大于再热蒸汽进口压力的10%；省煤器中水的阻力应 不大于汽包压力的10%。推荐值见表12-5
锅炉热力计算分为设计计算和校核计算 设计计算 给定锅炉容量、参数和燃料特性 确定炉膛尺寸和各部件的受热面积；燃料消耗量；锅炉效率； 各受热面交界处介质的参数；各受热面吸热量和介质速度等 常用于新锅炉的设计。在额定负荷下进行
1/2
热力计算方法
校核计算 已知锅炉结构和尺寸、锅炉负荷和燃料特性 确定各受热面交界处介质参数、锅炉热效率、燃料消耗量等 用于考核锅炉在非设计负荷或燃用非设计燃料时热力特性及 经济指标；由于计算参数多与炉膛结构有关，故设计计算也常 采用校核计算方法 锅炉校核热力计算应在锅炉结构计算的基础上进行 对锅炉机组作校核计算时，烟气的中间温度和内部介质温度 包括排烟温度、热空气温度，甚至过热蒸汽温度均是未知数， 故需先假定，然后用逐步逼近法去确定
2/2
炉膛出口烟气温度的选择
炉膛出口烟气温度 为凝渣管或屏式过热器前的烟温 根据锅炉受热面的辐射和对流传热的最佳比值（辐射受热 面和对流受热面的金属耗量及总成本最小）， 应为1250℃ 为防止对流受热面的结渣。则一般应取 <(ST-100)℃ 当没有可靠的灰熔点资料时，不应超过1050℃ 当 炉 膛出口 处 布置 着屏 式 受热 面时 ， 一般 取 1100 ～ 1200℃ 对于易结渣的燃料， 应保持在1000～1050℃ 的水平
高温烟气和管壁间的辐射换热
根据传热学基本公式，高温烟气每小时传给辐射受热面的热量可
用下列公式计算：
Qf a 0 ( xi Fi )(Th4y
Tb4 )
a 0 ( xi Fi )Th4y
(1
Tb4 Th4y
), kW
式中：a 为炉膛黑度；Fi 为布置水冷壁的炉墙面积，m2 ，xi为 水
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工质质量流速ρω与 烟气速度Wy的选择
工质质量流速ρ ω 太低，工质的传热能力下降，受热面管壁温度升 高；ρ ω 太高，工质的流动阻力大，电耗大
通常要求过热器系统的总阻力应不大于过热器出口压力的10%；再热 系统的总阻力应不大于再热蒸汽进口压力的10%；省煤器中水的阻力应 不大于汽包压力的10%。推荐值见表12-5
锅炉热力计算分为设计计算和校核计算 设计计算 给定锅炉容量、参数和燃料特性 确定炉膛尺寸和各部件的受热面积；燃料消耗量；锅炉效率； 各受热面交界处介质的参数；各受热面吸热量和介质速度等 常用于新锅炉的设计。在额定负荷下进行
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热力计算方法
校核计算 已知锅炉结构和尺寸、锅炉负荷和燃料特性 确定各受热面交界处介质参数、锅炉热效率、燃料消耗量等 用于考核锅炉在非设计负荷或燃用非设计燃料时热力特性及 经济指标；由于计算参数多与炉膛结构有关，故设计计算也常 采用校核计算方法 锅炉校核热力计算应在锅炉结构计算的基础上进行 对锅炉机组作校核计算时，烟气的中间温度和内部介质温度 包括排烟温度、热空气温度，甚至过热蒸汽温度均是未知数， 故需先假定，然后用逐步逼近法去确定
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炉膛出口烟气温度的选择
炉膛出口烟气温度 为凝渣管或屏式过热器前的烟温 根据锅炉受热面的辐射和对流传热的最佳比值（辐射受热 面和对流受热面的金属耗量及总成本最小）， 应为1250℃ 为防止对流受热面的结渣。则一般应取 <(ST-100)℃ 当没有可靠的灰熔点资料时，不应超过1050℃ 当 炉 膛出口 处 布置 着屏 式 受热 面时 ， 一般 取 1100 ～ 1200℃ 对于易结渣的燃料， 应保持在1000～1050℃ 的水平
12第十二章 锅炉热力计算及其设计布置
第十二章锅炉热力计算及其设计布置第一节电厂锅炉整体布置及其主要设计参数的选择一、电厂锅炉的整体布置电厂锅炉的整体布置是指锅炉炉膛、蒸发受热面、过热受热面（包括辐射、半辐射和对流受热面）和尾部受热面之间的相互位置关系。
随着锅炉容量、参数和燃料性质等具体条件的不同，会产生很多不同的整体布置方案。
其中比较典型的大中型锅炉的布置方案示于图12－1中。
图12－1锅炉的典型布置方案（a）Π型；(b)Г型；（c）T型；（d）塔型；(e)半塔型；（f）箱型1、Π型布置图12－1（a）是Π型布置示意图，这是大中型锅炉最广泛采用的一种布置方式。
它由垂直柱体炉膛、水平烟道和下行对流烟道三部分组成。
Π型布置方案的优点是：锅炉和厂房的高度都较低，转动机械和笨重设备，如送吸风机、除尘器和烟囱等均可作低位布置(建筑在地面上)，因此，减轻了厂房和锅炉构架的负载。
在水平烟道中，可以采用支吊方式比较简便的悬吊式受热面。
在下行对流竖井中，受热面易于布置成逆流传热方式。
这种布置方案也便于尾部受热面的检修。
Π型布置的主要缺点是占地面积较大，烟气从炉膛进入对流烟道时要改变流动方向(转弯)，从而造成烟气速度场和飞灰浓度场的不均匀性，影响受热面的传热性能，加速受热面局部磨损。
2、Г型布置这种布置方案(图12－1（b）)与Π型方案相近似，只是取消了水平烟道。
尾部受热面和炉膛一样完全采用悬吊结构。
这种布置可以节省钢材，但取消炉膛后墙与下行对流烟道前墙之间的走廊，对尾部受热面的检修和管式空气预热器的支撑都带来不便。
3、塔型布置在塔型布置(图12－1（c）)中，它的对流烟道就布置在炉膛的上方，锅炉笔直向上发展。
这种布置的优点是取消了不宜布置受热面的转弯室，锅炉炉墙的表面积和占地面积均较小；锅炉对流烟道有自身通风作用，烟气阻力有所下降；烟气在对流受热面中不改变流动方向，受热面的局部磨损可以减轻，最适合应用于燃用多灰燃料的锅炉。
但是塔型锅炉的高度高，过热器、再热器和省煤器都布置在很高处，汽、水管道较长，在这种布置中，空气预热器、送引风机、除尘器和烟囱都采用高位布置(布置在锅炉顶部)，加重了锅炉构架和厂房的负载，使锅炉造价提高。
锅炉整体设计和受热面布置
通常，大型锅炉的排烟温度常比小型锅炉低些，电站锅炉的排烟温度在 120—140℃ 之间综合选择，一般情况下很少采用低于120℃的排烟温度。
三、热空气温度
对燃烧煤粉的锅炉，空气预热器出口热空气温度的选取应首先考虑煤粉 气流的着火与稳定燃烧对热空气温度的要求，然后再考虑原煤的干燥与粉碎。 对容易着火且煤中水分不太高的煤种，通常不需要过高的热空气温度．一般 为300℃左右。对难燃的煤种（挥发分低、水分高等），为了改善着火条件 和燃烧过程，降低燃烧不完全损失，有时需要将热空气温度加热到380~430 ℃ 。热空气温度越高，空气预热器金属的消耗急剧增加，并不得不采用空气 预热器双级布置，锅炉结构复杂，烟气侧和空气侧阻力也增加。因此，近年 来的大容量电站锅炉在燃用难燃煤时，不再单纯依赖提高热空气温度，而采 用改进燃烧的技术措施。固态排渣煤粉炉热风温度的推荐范围见表6—3。
综合上述因素，对于固体燃料，由于不结渣允许的最低温度往往低于技术 经济条件决定的炉膛出口烟气温度，因此，炉膛出口烟温的选取取决于结渣条 件。一般取等于或略低于灰分的变形温度DT。当灰分的软化温度ST与变形温
度10D50T~相11差0小0 ℃于1。00如℃果烟时气，在取进入l"低密于集S的T-对10流0 管℃束，前对没大有容拉量稀锅的炉凝一渣般管为，l" 的
截面热负荷取决于燃料的燃烧特性和灰渣特性等。对着火和燃烧性能较差 的煤，趋向于选择较高的截面热负荷，过低的截面热负荷会造成燃烧器区域温 度下降，不利于正常着火。但同时还需要考虑煤燃烧时的结渣特性，如果截面 热负荷较高，则将没有足够的受热面吸收燃烧器区域燃料燃烧释放的热量，使 局部温度过高，会引起燃烧器附近区域结渣。对固态排渣煤粉炉，当燃用灰熔 融温度较高的煤种时，qA可取较高的数值，对灰熔融温度较低的煤，qA应适当 降低，图11-3 所示为燃用结渣性能相差很大的煤种时炉膛结构尺寸的大致差别。
三、热空气温度
对燃烧煤粉的锅炉，空气预热器出口热空气温度的选取应首先考虑煤粉 气流的着火与稳定燃烧对热空气温度的要求，然后再考虑原煤的干燥与粉碎。 对容易着火且煤中水分不太高的煤种，通常不需要过高的热空气温度．一般 为300℃左右。对难燃的煤种（挥发分低、水分高等），为了改善着火条件 和燃烧过程，降低燃烧不完全损失，有时需要将热空气温度加热到380~430 ℃ 。热空气温度越高，空气预热器金属的消耗急剧增加，并不得不采用空气 预热器双级布置，锅炉结构复杂，烟气侧和空气侧阻力也增加。因此，近年 来的大容量电站锅炉在燃用难燃煤时，不再单纯依赖提高热空气温度，而采 用改进燃烧的技术措施。固态排渣煤粉炉热风温度的推荐范围见表6—3。
综合上述因素，对于固体燃料，由于不结渣允许的最低温度往往低于技术 经济条件决定的炉膛出口烟气温度，因此，炉膛出口烟温的选取取决于结渣条 件。一般取等于或略低于灰分的变形温度DT。当灰分的软化温度ST与变形温
度10D50T~相11差0小0 ℃于1。00如℃果烟时气，在取进入l"低密于集S的T-对10流0 管℃束，前对没大有容拉量稀锅的炉凝一渣般管为，l" 的
截面热负荷取决于燃料的燃烧特性和灰渣特性等。对着火和燃烧性能较差 的煤，趋向于选择较高的截面热负荷，过低的截面热负荷会造成燃烧器区域温 度下降，不利于正常着火。但同时还需要考虑煤燃烧时的结渣特性，如果截面 热负荷较高，则将没有足够的受热面吸收燃烧器区域燃料燃烧释放的热量，使 局部温度过高，会引起燃烧器附近区域结渣。对固态排渣煤粉炉，当燃用灰熔 融温度较高的煤种时，qA可取较高的数值，对灰熔融温度较低的煤，qA应适当 降低，图11-3 所示为燃用结渣性能相差很大的煤种时炉膛结构尺寸的大致差别。
《锅炉热力计算方法》课件
影响因素
热平衡受到多种因素的影 响，如燃料种类、燃烧方 式、锅炉设计、运行工况 等。
04
锅炉热力计算实例
实例一：小型锅炉热力计算
计算目的
计算过程
为小型锅炉的设计和优化提供依据，确保 其安全、高效运行。
根据给定的燃料特性、燃烧方式、锅炉结 构等参数，计算出锅炉的热效率、燃烧效 率、烟气温度等关键指标。
热效率计算方法
定义
01
热效率是指锅炉输出的热量与输入的热量之比，用于衡量锅炉
的能源利用效率。
计算公式
02
热效率 = （锅炉输出热量 / 输入热量）× 100%。
影响因素
03
热效率受到多种因素的影响，如燃料种类、燃烧方式、锅炉设
计、运行工况等。
燃烧效率计算方法
01
02
03
定义
燃烧效率是指实际燃烧的 燃料量与理论燃烧的燃料 量之比，用于衡量燃烧过 程的完善程度。
计算结果
结论
通过计算，得出小型锅炉的热效率为85% ，燃烧效率为95%，烟气温度为150℃。
该小型锅炉设计合理，能够满足用户需求 ，具有较高的安全性和经济性。
实例二：中型锅炉热力计算
计算目的
为中型锅炉的设计和优化提供依据，提高其运行效率和安 全性。
计算过程
根据给定的燃料特性、燃烧方式、锅炉结构等参数，采用 先进的热力计算方法，计算出锅炉的热效率、燃烧效率、 烟气温度等关键指标。
热力计算公式
热效率公式
热效率是衡量锅炉运行效果的重要指标，通过热效率公式可 以计算出锅炉的热效率，从而评估锅炉的运行状况和能源利 用效率。
蒸汽参数计算公式
蒸汽参数如压力、温度等是锅炉运行的重要参数，通过蒸汽 参数计算公式可以确定蒸汽的产生和运行参数，为锅炉的稳 定运行提供保障。
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过小,水冷壁面积过小, v 过小,水冷壁面积过小,锅炉达不到出力
炉膛及炉膛出口烟气温度 a, ′′ 高,易结渣; py 偏高,q2 增大; 易结渣; 偏高, 增大;
煤粉气流在炉膛停留的时间τ过小,( 煤粉气流在炉膛停留的时间τ过小,(q3,q4)增大,均使 η g 减小 ,(q 增大,
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Principles of Boiler
2010-6-16
长沙理工大学能动学院
燃烧器区域壁面热强度q 燃烧器区域壁面热强度qr
q r 表示燃烧器区域单位炉壁面积上燃料每小时释放的热量
BQar .net qr = , kw / m 2 Fr Fr = 2(a + b)(n + 1)h j , m
由垂直柱体炉
膛 , 水平烟道和下行对流烟
紧凑省钢材, 间的走廊与水平 烟道 )紧凑省钢材,但 尾部烟道检修不便. 尾部烟道检修不便.
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∏型布置特点
高度较低,安装方便; 高度较低,安装方便; 易布置成逆流传热方式; 易布置成逆流传热方式; 燃料进给设备和排烟口都在 锅炉底层,送风机,引风机, 锅炉底层,送风机,引风机, 除尘器等笨重设备可布置在 地面, 地面,减轻了厂房和锅炉构 架的负载, 架的负载,可以采用简便的 悬吊结构 占地较大; 占地较大; 烟道转弯易引起飞灰对受热 面的局部磨损
1,炉膛容积热强度qv ,炉膛容积热强度q
qv 表明在炉膛单位容积内每小时燃料燃烧所释放的热量
qv =
BQar .net , kw / m3 V
炉膛容积, 式中 v —炉膛容积,m3 炉膛容积
q v 的选取与锅炉容量,燃烧方式,燃料特性等有关 的选取与锅炉容量 燃烧方式,燃料特性等有关 锅炉容量, q v 过大
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蒸汽压力的影响
加热水热 蒸发热,过热热的比例发生变化 加热水热,蒸发热,过热热的比例发生变化
蒸汽压力 中压 高压 超高压 亚临界 炉内有无屏 无 有半辐射屏 有半辐射屏,前屏 有半辐射屏,前屏 省煤器的情况 沸腾式 非沸腾式 非沸腾式 非沸腾式 水冷壁情况 光管 光管 膜式 膜式
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第十二章 锅炉热力计算 及其设计布置
§1, 锅炉本体的典型布置 §2,锅炉主要设计参数的选择 §3,电厂锅炉热力计算的任务及顺序 §4,炉膛热力计算 §5,对流和半辐射受热面的热力计算
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引风机,除尘器等笨重设备布置在地面. 引风机, 除尘器等笨重设备布置在地面. 笨重设备布置在地面
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上 海 外 高 桥 900MW 900MW 900MW 900MW
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取1100～1200℃ 1100～1200℃ 对于易结渣的燃料, 应保持在1000 1050℃ 1000～ 对于易结渣的燃料, ′′ 应保持在1000～1050℃ 范围
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3,排烟温度θpy ,排烟温度θ
排烟温度 py 燃料费用和尾部受热面金属费用总和最少时所对应温度 排烟热损失小,锅炉热效率高 节约燃料; 热效率高, 排烟温度 py 低,排烟热损失小,锅炉热效率高,节约燃料;但由于 尾部受热面传热温压降低, 尾部受热面传热温压降低,金属耗量增多 含硫量较高的燃料, 应取较高值, 含硫量较高的燃料,排烟温度 py 应取较高值,以避免低温腐蚀和堵 灰对锅炉工作可靠性的影响
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2,塔型,半塔型布置锅炉
塔型布置锅炉: 塔型布置锅炉:对流烟道布置在炉膛 的上方,锅炉笔直向上发展, 的上方,锅炉笔直向上发展,取消了不 宜布置受热面的转弯室 特点: 占地面积小 对流烟道有自身 面积小; 特点 : 占地 面积小 ; 对流烟道有 自身 通风作用;烟气在对流受热面中不改变 通风作用; 作用 流动方向,对于多灰燃料非常有利. 多灰燃料非常有利 流动方向,对于多灰燃料非常有利.适 用于燃用烟煤以及正压燃烧的燃油, 用于燃用烟煤以及正压燃烧的燃油,燃 气锅炉. 气锅炉. 半塔型布置锅炉: 半塔型布置锅炉: 空气预热器, 空气预热器,送,
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燃料性质对锅炉布置的影响
1.燃料的挥发分对锅炉布置的影响: 燃料的挥发分对锅炉布置的影响 对锅炉布置的影响:
挥发分多的煤好烧.炉膛比较胖 热风温度较低 较低. 挥发分多的煤好烧.炉膛比较胖,矮;热风温度较低. 挥发分少的煤.炉膛比较细高 热风温度要高. 细高; 挥发分少的煤.炉膛比较细高;热风温度要高.
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炉膛容积热强度q 炉膛容积热强度qv
q v 过小: 过小:
v 过大, l 偏低,着火困难,燃烧不稳定;造价高 过大, 偏低,着火困难,燃烧不稳定;
炉膛容积热强度 q v 的大小应能保证燃料燃烧完全(燃料在炉膛 的大小应能保证燃料燃烧完全( 内有足够的停留时间) 内有足够的停留时间), 并使烟气在炉膛内冷却到不使炉膛出口 对流受热面结渣的程度(炉膛内布置足够的受热面) 对流受热面结渣的程度(炉膛内布置足够的受热面) 锅炉容量增大,炉膛壁面面积的增加落后于容量的增加. 锅炉容量增大,炉膛壁面面积的增加落后于容量的增加.为保证 锅炉安全运行,避免对流受热面结渣, 锅炉安全运行,避免对流受热面结渣,应以烟气的冷却条件来选 取 q v ,故大容量锅炉的 q v 要比中,小容量锅炉选得小一些 要比中,
50750
55000
Evaporator
21480 x 21480
RH-2
SH-3
26.21 55
14480
SH-1PL
1200
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3,影响锅炉布置的因素
蒸汽压力的影响 锅炉容量的影响 燃料性质对锅炉布置的影响 热空气温度对尾部受热布置影响
4,灰熔融特性,硫含量 灰熔融特性,
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热空气温度对尾部受热布置影响
尾部受热面采用两级布置的原因,是因为烟气的流量和比热均比空气为大. 尾部受热面采用两级布置的原因,是因为烟气的流量和比热均比空气为大.
2.燃料水分的影响: 燃料水分的影响 的影响:
水分多着火困难,热风温度要高 断面热强度要大. 水分多着火困难,热风温度要高,断面热强度要大. 着火困难
3.燃料灰分的影响: 燃料灰分的影响 的影响:
灰分多火焰中心上升,炉膛出口烟气温度上升, 灰分多火焰中心上升,炉膛出口烟气温度上升,炉膛细 火焰中心上升 热风温度要高. 长;热风温度要高. 磨损严重 要在对流烟道中的受热面上安装防磨装置. 严重, 磨损严重,要在对流烟道中的受热面上安装防磨装置.
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§2 锅炉主要设计参数的选择
1,炉膛热强度 2,炉膛出口烟气温度 3,排烟温度 4,热空气温度 5,工质与烟气速度
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锅炉容量的影响
锅炉容量随着蒸汽压力升高而增加, 锅炉容量随着蒸汽压力升高而增加,有 对应关系. 锅炉容量对锅炉布置的影响
如果炉膛容积热强度不变,那么炉膛容积正比于 如果炉膛容积热强度不变,那么炉膛容积正比于 锅炉容量. 锅炉容量. 炉膛容积是长度的三次方, 炉膛容积是长度的三次方,炉壁面积是长度的平 炉壁面积增长的慢. 方,炉壁面积增长的慢. 大容量锅炉的单位面积的炉壁要吸收更多的热量, 大容量锅炉的单位面积的炉壁要吸收更多的热量, 使用膜式水冷壁,内螺纹管的水冷壁. 使用膜式水冷壁,内螺纹管的水冷壁.
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2,炉膛出口烟气温度 ′′
炉膛出口烟气温度 ′′ 凝渣管或屏式过热器前的烟温 锅炉受热面的辐射和对流传热的最佳比值( 锅炉受热面的辐射和对流传热的最佳比值(辐射受热面和对流 辐射和对流传热的最佳比值 受热面的金属耗量及总成本最小) 受热面的金属耗量及总成本最小)对应的 ′′ 约为1250℃ 1250 约为1250℃ 为保证炉膛出口处对流受热不结渣, ′′ 不应超过灰分开始变形 为保证炉膛出口处对流受热不结渣, 对流受热不结渣 的温度DT.如灰分软化温度ST与变形温度DT之差小于100 的温度DT.如灰分软化温度ST与变形温度DT之差小于100 ,则取 DT ST与变形温度DT之差小于 <(ST-100) ′′ <(ST-100)℃ 当炉膛出口处布置着屏式受热面时, 当炉膛出口处布置着屏式受热面时 , 炉膛出口烟温 ′′ 一般
炉膛及炉膛出口烟气温度 a, ′′ 高,易结渣; py 偏高,q2 增大; 易结渣; 偏高, 增大;
煤粉气流在炉膛停留的时间τ过小,( 煤粉气流在炉膛停留的时间τ过小,(q3,q4)增大,均使 η g 减小 ,(q 增大,
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燃烧器区域壁面热强度q 燃烧器区域壁面热强度qr
q r 表示燃烧器区域单位炉壁面积上燃料每小时释放的热量
BQar .net qr = , kw / m 2 Fr Fr = 2(a + b)(n + 1)h j , m
由垂直柱体炉
膛 , 水平烟道和下行对流烟
紧凑省钢材, 间的走廊与水平 烟道 )紧凑省钢材,但 尾部烟道检修不便. 尾部烟道检修不便.
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∏型布置特点
高度较低,安装方便; 高度较低,安装方便; 易布置成逆流传热方式; 易布置成逆流传热方式; 燃料进给设备和排烟口都在 锅炉底层,送风机,引风机, 锅炉底层,送风机,引风机, 除尘器等笨重设备可布置在 地面, 地面,减轻了厂房和锅炉构 架的负载, 架的负载,可以采用简便的 悬吊结构 占地较大; 占地较大; 烟道转弯易引起飞灰对受热 面的局部磨损
1,炉膛容积热强度qv ,炉膛容积热强度q
qv 表明在炉膛单位容积内每小时燃料燃烧所释放的热量
qv =
BQar .net , kw / m3 V
炉膛容积, 式中 v —炉膛容积,m3 炉膛容积
q v 的选取与锅炉容量,燃烧方式,燃料特性等有关 的选取与锅炉容量 燃烧方式,燃料特性等有关 锅炉容量, q v 过大
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蒸汽压力的影响
加热水热 蒸发热,过热热的比例发生变化 加热水热,蒸发热,过热热的比例发生变化
蒸汽压力 中压 高压 超高压 亚临界 炉内有无屏 无 有半辐射屏 有半辐射屏,前屏 有半辐射屏,前屏 省煤器的情况 沸腾式 非沸腾式 非沸腾式 非沸腾式 水冷壁情况 光管 光管 膜式 膜式
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第十二章 锅炉热力计算 及其设计布置
§1, 锅炉本体的典型布置 §2,锅炉主要设计参数的选择 §3,电厂锅炉热力计算的任务及顺序 §4,炉膛热力计算 §5,对流和半辐射受热面的热力计算
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引风机,除尘器等笨重设备布置在地面. 引风机, 除尘器等笨重设备布置在地面. 笨重设备布置在地面
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取1100～1200℃ 1100～1200℃ 对于易结渣的燃料, 应保持在1000 1050℃ 1000～ 对于易结渣的燃料, ′′ 应保持在1000～1050℃ 范围
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3,排烟温度θpy ,排烟温度θ
排烟温度 py 燃料费用和尾部受热面金属费用总和最少时所对应温度 排烟热损失小,锅炉热效率高 节约燃料; 热效率高, 排烟温度 py 低,排烟热损失小,锅炉热效率高,节约燃料;但由于 尾部受热面传热温压降低, 尾部受热面传热温压降低,金属耗量增多 含硫量较高的燃料, 应取较高值, 含硫量较高的燃料,排烟温度 py 应取较高值,以避免低温腐蚀和堵 灰对锅炉工作可靠性的影响
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2,塔型,半塔型布置锅炉
塔型布置锅炉: 塔型布置锅炉:对流烟道布置在炉膛 的上方,锅炉笔直向上发展, 的上方,锅炉笔直向上发展,取消了不 宜布置受热面的转弯室 特点: 占地面积小 对流烟道有自身 面积小; 特点 : 占地 面积小 ; 对流烟道有 自身 通风作用;烟气在对流受热面中不改变 通风作用; 作用 流动方向,对于多灰燃料非常有利. 多灰燃料非常有利 流动方向,对于多灰燃料非常有利.适 用于燃用烟煤以及正压燃烧的燃油, 用于燃用烟煤以及正压燃烧的燃油,燃 气锅炉. 气锅炉. 半塔型布置锅炉: 半塔型布置锅炉: 空气预热器, 空气预热器,送,
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燃料性质对锅炉布置的影响
1.燃料的挥发分对锅炉布置的影响: 燃料的挥发分对锅炉布置的影响 对锅炉布置的影响:
挥发分多的煤好烧.炉膛比较胖 热风温度较低 较低. 挥发分多的煤好烧.炉膛比较胖,矮;热风温度较低. 挥发分少的煤.炉膛比较细高 热风温度要高. 细高; 挥发分少的煤.炉膛比较细高;热风温度要高.
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炉膛容积热强度q 炉膛容积热强度qv
q v 过小: 过小:
v 过大, l 偏低,着火困难,燃烧不稳定;造价高 过大, 偏低,着火困难,燃烧不稳定;
炉膛容积热强度 q v 的大小应能保证燃料燃烧完全(燃料在炉膛 的大小应能保证燃料燃烧完全( 内有足够的停留时间) 内有足够的停留时间), 并使烟气在炉膛内冷却到不使炉膛出口 对流受热面结渣的程度(炉膛内布置足够的受热面) 对流受热面结渣的程度(炉膛内布置足够的受热面) 锅炉容量增大,炉膛壁面面积的增加落后于容量的增加. 锅炉容量增大,炉膛壁面面积的增加落后于容量的增加.为保证 锅炉安全运行,避免对流受热面结渣, 锅炉安全运行,避免对流受热面结渣,应以烟气的冷却条件来选 取 q v ,故大容量锅炉的 q v 要比中,小容量锅炉选得小一些 要比中,
50750
55000
Evaporator
21480 x 21480
RH-2
SH-3
26.21 55
14480
SH-1PL
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3,影响锅炉布置的因素
蒸汽压力的影响 锅炉容量的影响 燃料性质对锅炉布置的影响 热空气温度对尾部受热布置影响
4,灰熔融特性,硫含量 灰熔融特性,
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热空气温度对尾部受热布置影响
尾部受热面采用两级布置的原因,是因为烟气的流量和比热均比空气为大. 尾部受热面采用两级布置的原因,是因为烟气的流量和比热均比空气为大.
2.燃料水分的影响: 燃料水分的影响 的影响:
水分多着火困难,热风温度要高 断面热强度要大. 水分多着火困难,热风温度要高,断面热强度要大. 着火困难
3.燃料灰分的影响: 燃料灰分的影响 的影响:
灰分多火焰中心上升,炉膛出口烟气温度上升, 灰分多火焰中心上升,炉膛出口烟气温度上升,炉膛细 火焰中心上升 热风温度要高. 长;热风温度要高. 磨损严重 要在对流烟道中的受热面上安装防磨装置. 严重, 磨损严重,要在对流烟道中的受热面上安装防磨装置.
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§2 锅炉主要设计参数的选择
1,炉膛热强度 2,炉膛出口烟气温度 3,排烟温度 4,热空气温度 5,工质与烟气速度
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锅炉容量的影响
锅炉容量随着蒸汽压力升高而增加, 锅炉容量随着蒸汽压力升高而增加,有 对应关系. 锅炉容量对锅炉布置的影响
如果炉膛容积热强度不变,那么炉膛容积正比于 如果炉膛容积热强度不变,那么炉膛容积正比于 锅炉容量. 锅炉容量. 炉膛容积是长度的三次方, 炉膛容积是长度的三次方,炉壁面积是长度的平 炉壁面积增长的慢. 方,炉壁面积增长的慢. 大容量锅炉的单位面积的炉壁要吸收更多的热量, 大容量锅炉的单位面积的炉壁要吸收更多的热量, 使用膜式水冷壁,内螺纹管的水冷壁. 使用膜式水冷壁,内螺纹管的水冷壁.
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2,炉膛出口烟气温度 ′′
炉膛出口烟气温度 ′′ 凝渣管或屏式过热器前的烟温 锅炉受热面的辐射和对流传热的最佳比值( 锅炉受热面的辐射和对流传热的最佳比值(辐射受热面和对流 辐射和对流传热的最佳比值 受热面的金属耗量及总成本最小) 受热面的金属耗量及总成本最小)对应的 ′′ 约为1250℃ 1250 约为1250℃ 为保证炉膛出口处对流受热不结渣, ′′ 不应超过灰分开始变形 为保证炉膛出口处对流受热不结渣, 对流受热不结渣 的温度DT.如灰分软化温度ST与变形温度DT之差小于100 的温度DT.如灰分软化温度ST与变形温度DT之差小于100 ,则取 DT ST与变形温度DT之差小于 <(ST-100) ′′ <(ST-100)℃ 当炉膛出口处布置着屏式受热面时, 当炉膛出口处布置着屏式受热面时 , 炉膛出口烟温 ′′ 一般