锅炉原理设计—125祝慧雯(学)

[125t/hs)中参数燃煤锅炉的热力计算1.设计任务（1）锅炉额定蒸发量D=125t/h（2）蒸汽参数：1）汽包蒸汽压力：p== MPa2）过热器出口蒸汽压力：pgr3）过热器出口蒸汽温度：t=450℃gr=170℃（3）给水温度：tgs》= MPa（4）给水压力：pgs2%（5）排污率：ppm（6）排烟温度：θ=140℃py=370℃（7）预热空气温度：trk（8）冷空气温度：t30℃lk=（9）空气中含水蒸汽量：d=10g/kg2.燃料特性：*（1）燃料名称：阳泉无烟煤（2）煤的收到基成分：=%1)碳Car2)氢H=%ar=%3)氧Oar=%4)氮Nar5)硫S=%ar=%6)水分Mar7)|8)灰分A ar=%（3）煤的干燥无灰基挥发份V=9%daf=26400kJ/kg（4）煤的收到基低位发热量：Qar,net,p（5）灰熔点特性：DT=1400℃ST=1500℃FT＞1500℃=1（6）煤的可磨度：Kkm.3.确定锅炉基本结构采用单锅筒Ⅱ型布置，上升烟道为燃烧室及凝渣管。

水平烟道布置两级悬挂对流过热器，垂直下行烟道布置两级省煤器及两级管式空气预热器。

整个炉膛全部布满水冷壁，炉膛出口凝渣管簇由锅炉后墙水冷壁延伸组成，在炉膛出口处采用由后墙水冷壁延伸构成的折焰角，以使烟气更好地充满炉膛。

采用光管水冷壁。

对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇形管束组成，在两级之间有锅炉自制冷凝水喷水减温装置，由进入锅炉的给水来冷却饱和蒸汽制成凝结水，回收凝结放热量后再进入省煤器。

省煤器和空气预热器采用两级配合布置，以节省受热面，减少钢材消耗量。

锅炉采用四根集中下降管，分别供水给12组水冷壁系统。

燃烧方式采用四角布置的直流燃烧器。

.根据煤的特性选用中速磨煤机的负压直吹系统。

锅炉本体结构见附图。

4.辅助计算（1）燃烧产物容积计算煤完全燃烧（α=1）时理论空气量及燃烧产物容积计算见表I-1（以1kg燃料为准）。

@（2）空气平衡及焓温表1）烟道各处过量空气系数、各受热面的漏风系数及不同过量空气系数下燃烧产物的容积见表I-2，炉膛出口处过量空气系数按表4-2取。

I-2烟气特性烟道各处过量空气系数及各受热面的漏风系数列于表I-1中。

空气预热器出口热空气的过量空气系数:ß''=a l-△a l-△a f=）不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表见表I-33）锅炉热平衡及燃料消耗计算见表I-4I-5 燃烧室设计及计算1．燃烧室尺寸的决定（1）炉膛宽度及深度)因采用角置直流式燃烧器，炉膛采用正方形截图。

按表8-39取炉膛截面热负荷q F=2519kW/㎡，炉膛截面F=㎡，取炉膛宽度a=，炉膛深度，布置Φ60*3的水冷壁管，管间距s=64mm，侧面墙的管数为100根，前、后墙的管数为98根。

（2）燃烧室炉墙面积的决定燃烧室侧面尺寸见附表，决定过程见表I-5。

{2.粉煤燃烧器的型式及布置采用角置直流式粉煤燃烧器，分布于炉膛四角，燃烧器的中心距冷灰斗上沿为。

每组燃烧器都有两个一次风口，两个二次风口和两个废气燃烧器，燃烧器的结构计算见表I-6。

3.燃烧室水冷壁布置；水冷壁采用Φ60的光管，管节距s=64mm，管子悬挂炉墙，管子中心和炉墙距e=0,。

每面墙宽6213mm，侧面墙的管数为100根，前、后墙的管数为98根。

后墙水冷壁管子在折角处有叉管，直叉管垂直向上连接联箱，可以承受后墙管子和炉墙的重量，斜叉管组成凝渣管和折焰角。

凝渣管有24*3=72根管子，折焰角上有22根管子，另4根管子直接与联箱相连。

侧墙水冷壁向上延伸，在折焰角区域和凝渣管区域形成附加受热面。

燃烧室的传热计算见表I-84.燃烧室辐射吸热量的分配—燃烧室辐射吸热量中有部分由凝渣管及高温过热器吸收。

（1）凝渣管直接吸收燃烧室的辐射热量现凝渣管有三排，总的角系数为X nz=1-（1-X）3=1-（）3=凝渣管辐射受热面为H nz=X nz F ch=*=㎡由于出口窗位于燃烧室上部，热负荷比较小，需要计算沿高度的热负荷不均匀系数。

出口窗中心的高度h ck，从冷灰斗中心到炉顶的总高度为H1，根据h ck/H1==\燃烧器中心相对高度x r=，查图15-4的2线，得到h rh=凝渣管吸收的辐射热量为：Q f nz=h rh q f H nz=**=（kW）（2）高温过热器直接吸收燃烧室的辐射热量Q f gr= h rh q f（）=（kW）（3）水冷壁的平均辐射受热面热负荷q s=[ Q1B j-( Q f nz- Q f gr)]*1/+=[×－（＋）]×1/=（kW/㎡）<5.凝渣管的传计算凝渣管束是错列布置的，由后墙水冷壁延伸而成，每四根相邻的管子组成第1、2、3排和折焰角，所以凝渣管的横向节距为4×64㎜。

I-7过热器的传热计算序号名称符号￥单位公式及计算结果1直接吸收炉膛辐射热量Q gt f kJ/kg─` 2入口烟温θ'℃查表3`入口烟焓I'kJ/kg查表151654蒸汽出口温度t">℃任务书450 5蒸汽出口焓i"kJ/kg查表) 6蒸汽入口温度t'℃假定3387?蒸汽入口焓i'kJ/kg查表8蒸汽吸热量Q q《kJ/kg(i"-i')D/B j9附加受热面吸热量Q1+3kJ/kg假定顶棚为100，水冷壁为305!40510烟气放热量Q y kJ/kg Q q-Qgt f+Q1+311(烟气出口焓I"kJ/kg I'-Q y/ψ+ΔαI lk12烟气出口温度θ"￥℃查表I-3 (α=13平均烟温θ℃(θ'+θ")（14烟气容积V y Nm3/kg查表（α"=15|水蒸气容积份额r H2O──16三原子气体容积份额rΣ|──17烟气密度γy kg/Nm3G y/V y&18飞灰浓度μfh kg/kg19$飞灰颗粒平均直径d fhμm选用1320烟气流速ωy…m/s((B j V y/F y)(θ+273)/273)21错列区烟气对流放热系数αdcW/(m2·℃)α0·C z·C w·C s[22顺列区烟气对流放热系数αdshW/(m2·℃)α0·C z·C w·C s7823，烟气平均对流放热系数αdW/(m2·℃)(αdc H c+αdsh H sh)H=24蒸汽平均温度t\℃(t'+t")394 25蒸汽比容νm3/kg查水蒸气表& 26蒸汽流速ωq m/s Dν/f27￥蒸汽放热系数α2W/(m2·℃)α0C d130028三原子辐射衰减系数k q rΣ|1/(m·MPa)(+/Σs)飞灰辐射衰减系数k fhμfh1/(m·MPa)43850γyμfh/(Td fh)2/3,30烟气辐射吸收力k ps─(k g rΣ+k fhμfh)ps31》烟气黑度a─1-e-KPS32灰污系数错列管】εc(m2·℃)/Wε0C sf C d+Δε33顺列管εsh@(m2·℃)/W选用34平均灰垢系数ε(m2·℃)/W（35管壁灰垢层温度t h (m2·℃)/Wt+(ε+1/α2)1000B jQq/H36—辐射放热系数a f℃α0α37修正后辐射放射系数a f';W/(m2·℃)af*[1+(T kj/1000)(l kj/l gc)]=38烟气总放热系数a l W/(m2·℃)a d+a f'…39热有效性系数ψ取自表8－540$传热系数KW/(m2·℃)ψa1a2/(a1+a2)41平均温度计算纯逆流温压$Δt nl℃(Δt d-Δt x)ln(Δt d/Δt x)42修正系数ψl.─查图43平均温压Δt℃|Δt nlψi 44传热量Q KΔtH/1000B j;45水冷壁附加受热面水冷壁附加受热面H1+H2m2─46其中：平均温压Δt℃θ-t147:传热系数KW/(m2·℃)取主受热面的K7548传热量"Q1kJ/kg KΔt(H1+H2)/1000B j49顶棚附加受热面顶棚附加受热面H3(m2─50平均温压Δt℃$θ-t351传热系数K W/(m2·℃)取主受热面的K$7552传热量Q3kJ/kg KΔtH3/1000B j （53总传热量Q∑W/(m2·℃)Q＋Q1+Q354误差\Δe﹪1000×（Q y-Q∑)/Q y-21.55主过热器热量误差Δe﹪~(Q y-(Q1+Q3)-Q)/(Q y-(Q1+Q3））56汽包出口蒸汽焓ir kJ/kg查水蒸气表，p=2799—57喷水减温装置水流量ΔD kg/s先假定，后校核58顶棚受热面出口蒸汽焓!i dkJ/kg ir+Q3B j/(D-ΔD)59顶棚受热面出口汽温t d℃?查水蒸汽表,P=?20烟气流速ωy m/s((B j V y/F y)(θ+273)/273)! 21错列区烟气对流放热系数αdc W/(m2·℃)α0·C z·C w·C s22顺列区烟气对流放热系数（αdshW/(m2·℃)α0·C z·C w·C s7823烟气平均对流放热系数αd W/(m2·℃)&(αdc H c+αdsh H sh)H=24蒸汽平均温度t℃(t'+t")394 .25蒸汽比容νm3/kg查水蒸气表26蒸汽流速}ωqm/s Dν/f27蒸汽放热系数α2W/(m2·℃)`α0C d130028三原子辐射衰减系数k q rΣ1/(m·MPa)(+/Σs)* 飞灰辐射衰减系数k fhμfh1/(m·MPa)43850γyμfh/(Td fh)2/330烟气辐射吸收力:k ps─(k g rΣ+k fhμfh)ps31烟气黑度a─$1-e-KPS32灰污系数错列管εc(m2·℃)/Wε0C sf C d+Δε'33顺列管εsh(m2·℃)/W选用…34平均灰垢系数ε(m2·℃)/W35管壁灰垢层温度！t h(m2·℃)/W t+(ε+1/α2)1000B jQq/H36辐射放热系数a f℃~α0α37修正后辐射放射系数a f'W/(m2·℃)af*[1+(T kj/1000)(l kj/l gc)]=|38烟气总放热系数a l W/(m2·℃)a d+a f'39热有效性系数·ψ取自表8－540传热系数K W/(m2·℃))ψa1a2/(a1+a2)41平均温纯逆流温压Δt nl℃(Δt d-Δt x)ln(Δt d/Δt x)：42修正系数ψl─查图—43度计算平均温压Δt℃Δt nlψi44;传热量Q KΔtH/1000B j45水冷壁附加受热面水冷壁附加受热面￥H1+H2m2─46其中：平均温压Δt…℃θ-t147传热系数K W/(m2·℃)—取主受热面的K75 48传热量Q1kJ/kg KΔt(H1+H2)/1000B j—49顶棚附加受热面顶棚附加受热面H3m2─：50平均温压Δt℃θ-t351传热系数K W/(m2·℃)取主受热面的K7552/传热量Q3kJ/kg KΔtH3/1000B j53总传热量Q∑|W/(m2·℃)Q＋Q1+Q354误差Δe﹪1000×（Q y-Q∑)/Q y'-21.55主过热器热量误差Δe﹪(Q y-(Q1+Q3)-Q)/(Q y-(Q1+Q3））56{汽包出口蒸汽焓ir kJ/kg查水蒸气表，p=279957喷水减温装置水流量ΔD…kg/s先假定，后校核58顶棚受热面出口蒸汽焓i d kJ/kg ir+Q3B j/(D-ΔD)}59顶棚受热面出口汽温t d℃查水蒸汽表,P=；I-8炉膛受热量的热量分配（1）锅炉总有效吸热量Q gl=83634(kW)(2)炉膛总传热量B j Q1=×=(kW)(3)凝渣管区域传热量B j Q nz=×=（4）第二级过热器传热量。