220th高压煤粉锅炉热力计算

目 录

前言 第一节

锅炉课程设计任务书?????????????????????????????1 第二节

煤的元素分析数据校核和煤种判别???????????????????????2 第三节

锅炉整体布置的确定?????????????????????????????3 第四节

燃料产物和锅炉热平衡计算??????????????????????????4 第五节

炉膛设计和热力计算?????????????????????????????6 第六节

屏式过热器热力计算?????????????????????????????12 第七节

高温对流过热器的计算?????????????????????????????15 第八节

低温对流过热器的计算????????????????????????????17 第九节

转向烟室的计算????????????????????????????19 第十节

减温水量的校核???????????????????????????????21 第十一节

省煤器的计算??????????????????????????????21 第十二节

空气预热器的计算????????????????????????????23 第十三节

热力计算数据的修正和计算结果汇总??????????????????????27 第十四节

锅炉设计说明书 ??????????????????????????????29 参考文献 ?????????????????????????????? 31

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

1

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。

2

220t/h高压煤粉锅炉热力计算

第1章 设计任务书

1.1设计题目 220t/h高压煤粉锅炉 1.2原始资料

(1)、锅炉额定蒸发量； D1 =220t/h (2)、过热蒸汽压力： P1=9.9MP (3)、过热蒸汽温度； t1 =540℃ (4)、给水温度； tgs =215℃ (5)、给水压力； pgs =11.3Mpa (6)、排污率； Ppw=1.5% (7)、周围环境温度； tlk =20℃ (8)含湿量d=10g/kg (9)、燃料特性

①燃料名称：龙凤洗中煤

②煤的收到基成分（%）： Car=42.9；Oar=7.5；Sar=0.5；Har=3.4；Nar=0.9；

Mar=15；Aar=29.8

③煤的干燥无灰基挥发份；Vdaf=47.0% ④煤的低位发热量； Qar,netw=16760kJ/kg

⑤灰熔点： DT=1380℃、ST=1400℃、FT>1400℃ (13)制粉系统 中间储仓式，乏气送粉，筒式钢球磨煤机 (14)汽包工作压力10.3Mpa（表压）

第2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

Car+Oar+S ar+H ar +N ar +M ar +A ar =42.9+7.5+0.5+3.4+0.9+15+29.8=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为

3

Kdaf=100/（100—Mar—Aar）=100/（100-15-29.8）=1.816

则干燥无灰基元素成分应为

Cdaf=Kdaf×Car=77.6 Hr=Kdaf×Hat=6.2 Odafr=Kdaf×Oar=13.6 Ndaf=Kdaf×Nar=1.7 Sdaf=Kdaf×Sar=0.9

（2）干燥基灰分的计算

Ad=100Aa/（100-Mar）r=15%

（3）干燥无灰基低位发热量的计算

Qdaf,net=(Qar,net+25×Mar)

100 ?（16760+375）100/（100-15-29.8）=31042（kJ/kg）

100?Mar?Aar（4）干燥无灰基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算

Qdaf.net=339Cdaf+1030Hdaf-109(Odaf-Sdaf)=31308(kJ/kg) Qdaf.net-Qdaf'.net=31308-31042=266(kJ/kg)

因为266KJ/kg＜800KJ/kg，(A>25%) 所以元素分析是正确的。 2.3煤种判别； （1）煤种判别

由燃料特性得知Vdaf=47.0%＞20%，而且Qar.net=16760J/kg<18840 kJ/kg，所以属于劣质烟煤。 （2）折算成分的计算

Aar,zs=Mar,zs=Sar,zs=

4187?Aar(%)=7.44%

Qar,net4178?War(%)=3.74%

Qar,net4178?Sar(%)=0.12%

Qar,net此煤属于高灰的煤。

第3章 锅炉整体布置的确定

3.1 炉整体的外型——选Π型布置 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，

4

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。 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，炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。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，采用单级空气预热器。

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——一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——低温过热器——一级减温——屛式过热器——二级减温——高温对流过热器——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——省煤器进口联箱——省煤器管束——省煤器出口集箱——前、后隔墙省煤器进口集箱及管束——后墙引出管——汽包——下降管——水冷壁下联箱——水冷壁——上联箱——汽包。

第4章 燃烧产物和锅炉热平衡计算

4.1燃烧产物计算

燃烧产物计算公式略，只给出如下计算结果。 (1)理论烟气量及理论烟气容积

3

理论烟气量V=0.089(Car?0.375Sar)?0.265Har?0.0333Oar?4.476Nm/kg；

0

5

理论氮气容积V

0

N2=0.8Nar?0.79V0=3.543 Nm3/kg； 100Car?0.7V0=0.804 Nm3/kg； 100三原子气体RO2的容积VRO2=1.866理论水蒸气容积V

0

H2O=11.1HarM?1.24ar?0.0161V0=0.635 Nm3/kg； 100100理论烟气容积Vy = VRO2 +V(2)空气平衡表及烟气特性表

00

03

N2+VH2O=4.982Nm/kg

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=1.15，选取各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，如表4?1。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=0.9，计算表4?2列出各项，此表为烟气特性表。

出口α″ 进口α′ 漏风⊿α 受热面过 名量称空气系数 炉膛后屏高温对流低温对流过主省煤器过热器过热器热（l,hp） (dlgr) 器(sm) 空气预热器（ky） (dzr.ps) ⊿al=0.05 ⊿αhp=0 1.20 1.20 0.03 1.23 0.03 1.26 0.02 1.28 0.03 1.23 1.26 1.28 1.31 表4?1 空气平衡表

(3)烟气焓温表

计算表4?2列出的各项，此表为烟气焓温表。

6

焓温表 低过出口 α＂=1.23 Iy 3612 4576 5563 6580 7614 8649 9738 省煤器出口 α＂=1.25 Iy 1781 2707 3660 4637 5637 6668 7715 空预出口 α＂=1.28 Iy 897 1817 2761 3733 4729 5749 6799 温度 ℃ 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 理论烟焓 Ioy 693 1403 2132 2885 3656 4449 5264 6094 6939 7798 8669 9551 10447 11347 12255 13174 14096 15025 15955 16892 高过出口 理论空气焓 炉膛出口α＂ α＂=1.17 =1.20 Iok 591 1191 1804 2426 3062 3715 4378 5053 5738 6423 7139 7846 8567 9292 10022 10756 11490 12228 12976 13723 Iy 5340 6318 7311 8305 9353 10399 11458 13629 14735 Iy 4484 5451 6449 7462 8477 9545

7

项目名称 符号 膛 器 1.26 1.28 1.27 1.0966 0.9623 0.650 5.9593 0.1365 Gy μh 0.1102 0.2467 Rn Kg/kg 7.7168 Kg/kg 0.0348 0.1349 0.1091 0.2440 7.8045 0.0344 0.653 6.0966 0.1319 0.1071 0.239 7.9798 0.0336 1.2085 0.654 6.2095 0.1295 0.1053 0.2348 8.1260 0.0330 热 器 热 器 煤 单位 炉 高温过低温过省 空气预 热 器 α′ α″ αpj ⊿V VH2O Vy rRO2 rH2O Nm3/kg 0.649 Nm3/kg 0.8952 1.20 1.215 1.20 1.23 1.26 1.245 1.20 1.23 1.28 1.31 1.295 1.3200 0.656 6.3230 0.1272 0.1037 0.2309 8.2721 0.0324

烟道进口过量空气系数 4.2热平衡及燃料消耗量计算

烟道出口过量空气系数 烟道平均过量空气系数 过剩空气量 锅炉热平衡及燃料消耗量计算，如表4?4所示。

Nm3/kg 5.8912 8

水蒸气容积 烟气容积 RO2气体占烟气的份额 水蒸气占烟气的份额 三原子气体和水蒸气占烟气的份额 烟气质量 飞灰无因次浓度

表4?4锅炉热平衡及燃料消耗量计算

序号 名 称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 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 符号 Qr θpy Hpy tlk Hlk Q4 Q3 Q2 Q5 Q6 φ Σq ηgl H″gr hgs Dgr Qgl 单位 kJ/kg 0计算公式或数据来源 假定 查焓温表1—3 给定 查焓温表1—3 取用 取用 查图1—15 Ay

5.1炉膛结构设计

炉膛结构设计列表5?1

表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 （一）炉膛尺寸确定 1 2

炉膛容积热强度 炉膛容积 qV V1 W/m3 m3 9

按表1—11选取 BQydw/3.6qv 160×103 1103.5

3 4 5 6 炉膛截面热强度 炉膛截面积 炉膛截面宽深比 炉膛宽度 qF Al a/b a W/m2 m2 m 按表1---12选取 BQydw/3.6qF 按a/b=1∽1.2选取 选取a值使2.6×106 67.9 1.1 8.5 a/b=1—1.2 7 8 9 10 11 12 炉膛深度 冷灰斗倾角 冷灰斗出口尺寸 冷灰斗容积 折烟角长度 折烟角上倾角 b θ Vdh lz θ m m m3 m A1/a 按θ≥50o选取 按0.6—1.4选取 按结构尺寸计算 按=1/3b选取 按θ上=20o--45o选取 13 折烟角下倾角 θ 按θ下=20o--30o选取 14 屏管径及壁厚 d×δ 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 屏管内工质质量流速 屏管子总流通面积 屏每根管子面积 屏总管子数 屏横向管距 屏片数 屏单片管子数 屏纵向节距 屏最小弯曲半径 屏深度 屏与前墙之间距离 炉膛出口烟气流速 炉膛出口烟气温度 炉膛出口通流面积 ρw kg/（m2s）选取 8 50o 1.2 110.4 2.2 40 30o mm 取用 38×4 1000 0.060 706.5×10-6 85 800 9 9 42 80 829 4721 6 1100 51 A A1 n s1 z1 n1 s2 R bqp wy θ″l Ach m2 m2 根 mm 根 mm mm mm mm mm m/s oC m2 （D1-Djw）/3600ρw πd2/4 A/A1 选取 选取 选取 选取 选取 s2（n1-1）×2+2R 选取 选取 按表1--20选取 BjVy/(3600wy+*(θl″+273)/273 10

29 30 31 32 炉膛出口高度 屏高度 水平烟道烟气流速 水平烟道高度 hch hqp wsy hsy m m m/s m Ach/a 按hch选取 选取 按BjVy/3600wyaθ″+273/273选取 6 5.4 12 3.2 33 折焰角高度 hzy m 按hqp-hsy-lz=1.0选取 0.8 34 炉顶容积 Vld m3 按图1-5中A1和A2计算 252.2 35 炉膛主体高度 hlt m (Vl-Vld-Vhd)/Al 10.91 （二）水冷壁 1 前后墙水冷壁回路个数 2 左右侧墙水冷壁回路个数 3 4 5 6

5.2燃烧器的设计

燃烧器结构尺寸计算列于表5?2

表5?2燃烧器结构尺寸计算

序号 名 称 1 2 3 4 5 6 7

z1 个 8.5/2.5(按每个回路加热宽度≤2.5选取 3 z2 个 7.73/2.5(按每个回路加热宽度≤2.5 3 管径及壁厚 管子节距 前后墙管子根数 左右侧墙管子数 d*δ S n1 n2 mm mm 根 根 按2--13选取 按s/d=1.3—1.35选取 按a/s+1=107.25选取 按b/s+1=97.625选取 60×4.5 80 108 98 符号 单位 计算公式或数据来源 w1 w2 r1 r2 t1 t2 Z m / s 按表2-16选取 m / s 按表2-16选取 % % ℃ ℃ 个 11

数值 35 45 30 70 190 300 4

一次风速 二次风速 一次风率 二次风率 一次风温 二次风温 燃烧器数量 按表2-15选取 按表2-15选取 trk -10 四角布置

8 9 10 11 一次风口面积 二次风口面积 燃烧器假想切圆直径 燃烧器矩形对角线长度 A1 A2 d j l j m2 m2 Mm Mm 按表2-17选取 0.101 0.151 800 11673 12 特性比值 hr / br 初步选定 4 13 特性比值 hr/ br 由式（2-7）确定 21.18 14 燃烧器喷口宽度 b r Mm 结构设计时定为br= 430 560 15 一次风喷口高度 二次风喷口高度 h1 h2 Mm Mm A1 / b A2 / br 180 270 16 燃烧器高度 h r Mm 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 = 4.19,接近原选定值，不必重算 2298 17 最下一排燃烧器的下边距冷灰斗上沿的距离 l M 按 l = (4～5)br选取 2240 18 条件火炬长度 l hy M l hy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为8.447>8米，所以炉膛高度设计合理 12.21>12

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5?3中。

表5?3炉膛结构尺寸

12

序号 名 称 1 符号 单位 计算公式或数据来源 m2 4.23×5.4 数值 28.33 侧墙面积 A1 A2 m2 据图，0.5×(5.83+7.73)×9.4 1.097 A3 m2 据图，7.73×10.802 87.28 A4 m2 据图，0.5×(7.73+ 4.465 )12.76 ×1.946 2 3 4 5 6 7 8 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 Ac Aq Ah Ach Ald Ar x x ld m2 m2 A1 + A2 + A3 + A4 据图， 137.77 196.52 156.31 55.07 40.13 m2 据图 m2 据图 m2 m2 据图 8.5×4.23 据图 4×1.2×2 按膜式水冷壁选取 14.4 1.0 查附录三图I（a ）4，s / d 0.98 = 40 / 38=1.05, e =0 9 10 炉膛出口烟窗处角系数 xch 整个炉膛的平均角系数 x 选取 1.0 (2Acx + Aqx + Ahx + Ach xch + Ald 0.98 xld +Aqpxqp ) / (2Ac + Aq Ah + Ach +Ald +Aqp ) 11 12 13 14 15 炉膛容积 Vl m3 m m m Ac a 据图1-3 据图1-3 hr / Hl 1110.7 5.62 5.42 17.21 0.32 炉膛的辐射层有效厚度 S 燃烧器中心线的高度 炉膛高度 燃烧器相对高度 hr Hl hr /Hl 16 火焰中心相对高度 xl hr / Hl + △x ,△x按附录二表Ⅲ查得等于 0.32

5.4炉膛热力计算

炉膛的热力计算结果列于表5?5中。

表5?5炉膛热力计算

13

序号 名 称 1 2 3 4 5 6 7 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 单位 tlk Hork ℃ 计算公式或数据来源 给定 数 值 310 1866.2 0.05 0.04 20 118.6 1.11 KJ/kg 查焓温表1-4 由空气平衡表1-1知 选用 给定 Δal Δazf Tlk Hlko ℃ kJ/kg 查焓温表1-4 al\Δal + Δazf ) 空预器出口过量空气β系数 ky″ kJ/kg ky\rk + (Δal+Δazf )Hlk 2177.9 8 空气带入炉內热量 Qk 9 1kg燃料带入炉內热Ql 量 kJ/kg Qr +Qk 18937.9 10 11 理论燃烧温度 炉膛出口烟温 Θa θl℃ ℃ 根据Q查焓温表1-4 假定 1872.2 1100 ″ 10399 11.05 12 13 炉膛出口烟焓 烟气的平均热容量 Hl″ kJ/kg 查焓温表1-4 Vcpj kJ/(k(Ql - hl\θa -g ℃) θl\14 15 16 水蒸汽容积份额 三原子气体容积份额 三原子气体分压力 rH2O rn pn Mpa 查烟气特性表1-3 查烟气特性表1-3 prn(p为炉膛压力，0.098MPa) 17 18 pn与S的乘积 PnS m.Mpa PnS 1/(m.MPa) Kh 1/(m.MPa 20 焦炭粒子辐射减弱系Kj 数 21 22

0.11 0.2467 0.024 0.1404 3.5 三原子气体辐射减弱Ky 系数 19 灰粒子辐射减弱系数 81.8 1/(m.MPa) 取用 10 无因次量 无因次量 x1 x2 14

选取 选取 0.5 0.1

23 半发光火焰辐射减弱K 系数 1/(m.MPa) Kyrn+Kμh+kjx1x2 3.73 24 25 26 27 乘积 炉膛火焰有效黒度 炉墙总面积 KpS ahy Alq kPs m2 1 - e-kpS Azy +Aqp\pq' 查附录二表Ⅳ 2.06 0.87 712.17 0.45 前后侧墙水冷壁的沾ξ 污系数 28 29 炉顶包覆管沾污系数 ξld 查附录二表Ⅳ β(β查附录三图Ⅳ，β=0.98) 0.45 0.441 炉膛出口屏的沾污系ξ数 ch30 前后墙水冷壁的热有ψ 效沾污系数 0.45 31 炉顶包覆管热有效系ψld 数 0.44 32 炉膛出口处的屏的热φch 有效系数 ζ chxch 0.441 33 34 35 平均热有效系数 炉膛黑度 ψpj al B、C 查附录B=0.56,C=0.5 0.395 0.94 0.4 与炉内最高温度有关B–C的系数 M xl 36 37 38 39 40 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 θl\℃ Hl\Qfl qv qf 1148 10907.3 7994.5 158.96×103 2.6×106 kJ/kg 查焓温表1-3 kJ/kg φ(Ql - Hl\W/m3 W/m2 BQydw /(3.6Vl) BQydw /(3.6Al) 4.08×103 41 42 炉内平均辐射热强度 qpjl W/m2 BjQfl / (3600Alp) 查附录三图Ⅶ 116.5×103 0.64 炉顶辐射吸热分布系ηld 数 43 44 炉顶辐射热强度 炉顶辐射受热面积 qld Ald' W/m2 m2 ηld q (Ald - Apq,ld)xld + Apq,ld xzpq 74.5×103 40.13 15

45 46 47 48 49 50 51 52 炉顶吸热量 屏辐射吸热分布系数 屏辐射热强度 屏吸热量 Qld η p Q p Q p W β W Ald'qld 3.6Ald'qld /Bj 查附录三图Ⅶ βη p 2989.6×103 290 0.89 102.7×103 5654.7×103 547 275 4840 3960 132 qpjl Q pA p(A p=Ach) KJ/kg 3.6q pA p / Bj 附加过热器总吸热量 ∑Qfj kJ/kg 先假定后校核 一级减稳水量 二级减温水量 附加过热器焓增量 Djw1 Djw2 kg/h 先假定后校核 kg/h 先假定后校核 ∑ΔkJ/kg ∑Qfj Bj / (D -Djw1-Djw2 ) hfj 53 饱和蒸汽焓 hbq kJ/kg 查蒸汽特性表p=10.4MPa,t=314℃ 2718.9 54 55 包覆出口蒸汽焓 包覆出口蒸汽温度 hbf\tbf\ kJ/kg hbq +∑Δhfj ℃ 查蒸汽特性表p=10.34MPa 2850.9 336 56

炉膛出口烟温校核 ⊿θl\℃ θl\—θl 48＜50 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6章 屏过热器热力计算

6.1屏过热器结构尺寸计算

根据屏过热器结构尺寸计算屏过热器尺寸数据，列于表6?1中。

表6?1屏式过热器结构尺寸计算

序号

名 称 符号 单位 16

计算公式及数据来源 数值

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 管径及壁厚 屏片数 单片管子根数 屏的深度 屏的平均高度 横向节距 比值 纵向平均节距 比值 屏的角系数 d*δ z1 n1 c hpj s1 s1/d spj2 spj2/d xhp mm m m mm mm m2 选用 据图可知 s1/d spj2/d 查表 Afpq=Ach 38×4 10 10 0.829 5.4 750 21.5 42 1.1 0.96 55.07 屏区接受炉膛热辐射Afpq 面积 12 13 屏的对流受热面积 Ap m2 m2 据图计算 Apxhp 89.53 85.95 屏的计算对流受热面Ajsp 积 14 15 屏区炉顶受热面积 Ald m2 m2 据图计算 据图计算 7.05 9.948 屏两侧水冷壁受热面Acq 积 16 17 屏区附加受热面积 Apfj m2 m2 Ald+Acq Afpq*Ajsp/(Ajsp+Apfj) 17 45.98 屏接受炉膛热辐射面Afp 积 18 炉顶附加受热辐射面Afld 积 m2 Afpq*Ald/(Ajsp+Apfj) 3.77 19 水冷壁附加受热面辐Afsldpfj 射面积 m2 Afpq*Acq/(Ajsp+Apfj) 5.32 20 21 22 烟气进屏流通截面积 烟气出屏流通截面积 烟气平均流通截面积 AP′ Ap″ Apj m2 m2 m2 2Ap′Ap″/( AP′+ Ap″) 55.45 48.72 51.87 23 24 蒸汽流通截面积 蒸汽质量流速 Apj ρw m2 Kg/(m2s) π/4d2nn1z1 0.0707 848.8 17

25 烟气辐射层有效厚度 S m 0.48 6.2屏过热器热力计算

屏过热器的热力计算结果列于表6?2中。

表6?2屏式过热器热力计算 序号 名 称 符号 单位 计算公式及数据数值 来源 1 2 3 4 5 6 烟气进屏温度 烟气进屏焓 烟气出屏温度 烟气出屏焓 烟气平均温度 θp′ ℃ H′p kJ/kg θp′=θl″ H′p= H l″ 假定 查焓温表1--3 1/2(θp′+θp″) 先估计后校 1148 10907.3 1100 10400 1168 103 θp″ ℃ H p″ θpj kJ/kg ℃ kJ/kg 屏区附加受热面对流Qdpfj 吸热量 7 8 屏的对流吸热量 Qdp kJ/kg kJ/kg φ(H′p+ H p″) Qfp=Qhp 440 547 屏入口吸受的炉膛辐Qfp′ 射热量 9 三原子气体辐射减弱Ky 系数 1/(mMPa) 10((0.78+1.62rH2o)/(10pns)-0.1) (1-0.37Tpj/1000) 1/23.4 10 11 12 13 14 乘积 灰粒的辐射减弱系数 飞灰浓度 乘积 Kyrn Kh μh 1/(mMPa) Khrn 1/(mMPa) 55900/(T2pjd2h)1/3 kg/kg 查烟气特性表1--2 0.86 80 0.0348 2.85 3.71 Khμh 1/(mMPa) Khμh 1/(mMPa) Kyrn+ Khμh 烟气流的辐射减弱系K 数 15 16 17 乘积 屏区的烟气黑度 Kps a p Kps 1-e-kps φp=((c/s1)+1)1/2-c/s1 20.18 0.17 0.49 屏进口对出口的角系φ数 18 修正系数 ξr 按煤种选取,据参考问献(1) 0.5 19

屏出口面积 Afp″ m2 18

等于对流过热器进44.2

口面积 20 炉膛及屏间烟气对屏Qfp″ 后受热面的辐射热量 kJ/kg Qp″=Qp′(1-a) φp/β4ff300 +5.67*10aAp″-11fTp″ζr*3600/Bj 21 屏区吸受炉膛辐射热Qfpq 量 kJ/kg Qfp′- Qfp″ 247 22 屏区炉顶附加受热面Qfldpfj 吸受的炉膛辐射热量 kJ/kg QfpqAfldpfj/(Afldpfj+Afslbpfj16.87 +Afp 23.86 23 屏区水冷壁附加受热Qfslbpfj 面吸受炉膛辐射热量 kJ/kg QfpqAfldpfj/(Afldpfj+Afslbpfj+Afp) 24 25 26 屏吸受的炉膛辐射热 屏所吸受的总热量 蒸汽进屏焓 Qfp Qp hp′ kJ/kg kJ/kg kJ/kg Qfpq-Qflbpfj-Qfslbpfj Qpd+Qfd (D-Djw2-Djw1) hqp″+ Djw1hjs/(D- Djw2) 207.27 1249 3126 27 蒸汽进屏温度 tp′ ℃ 查蒸气特性表,P=10.18MPA 410 28 29 蒸汽出屏焓 蒸汽出屏温度 hp″ tp″ ℃ hp′+QpBj/(D- Djw2) 查蒸气特性表,P=10.07MPA 3341 486 30 31 屏内蒸汽平均温度 屏内蒸汽平均比容 tpj vpj ℃ m3/kg 1/2(tp′+ tp″) 查蒸气特性表P=10.125MPA, t=455.5℃ 448 0.0294 32 33 34 屏内蒸汽平均流速 管壁对蒸汽的放热数 屏间烟气平均流速 w a2 wy m/s w/(m2℃) m/s (D-Djw) vpj/(3600A) 查附录三图IX BjVy(θpj24.15 3920 0.4 +273)/(273*3600Apj) 35 36 37 38

烟气侧对流房若吸数 灰污系数 管壁灰污层温度 辐射放热系数 ad ε thb af w/(m2℃) m2℃/w ℃ w/(m2℃) 19

查附录三图XI Tpj+(ε+1/a2)BjQp/Ap*3.6 js46 0.007 846 120

查附录三图XV得a0,,af=aa0

39 40 41 利用系数 烟气对管壁放热系数 对流穿热系数 ζ a1 k w/(m2℃) w/(m2℃) 查附录三图XIV ζ(adлd/2s2xhp+af) a1/(1+(1+Qfp/Qdp)( ε+1/a2)a1 1.0 197.8 68 42 43 44 较大温差 较小温差 平均温差 △tD △tx Δt ℃ ℃ ℃ θp′- tp′ θp″- tp″ 827 660 ΔtD/Δtx=1.42<1.7 743.5 Δt=1/2(ΔtD+Δtx) 45 46 47 屏对流穿热量 误差 屏区两侧水冷壁水温 Qcrp ΔQ tbs kj/kg % ℃ 3.6kΔtAjsp/Bj (Qdp-Qcrp)/ Qdp*100 查蒸气特性表，P=10.18MPA下的饱和温度 483 2 313 48 49 平均穿热温差 Δt ℃ kJ/kg θpj-t bs 3.6kΔtAcq/B 781 51.2 屏区两侧水冷壁对流Qdpc 吸热量 50 误差 ΔQ % (Qslbpfj-Qdpc)/ Qslbpfj*100 9 51 52 屏区炉顶进口汽焓 屏区炉顶进口汽温 hpld′ kJ/kg tpld′ ℃ Hbq″+QldBj/(D-Djw1-Djw2) 3000 368 查蒸气特性表，P=10.18MPA 53 屏区炉顶蒸汽焓增量 Δhpld kJ/kg Bj(Qfldpfj+Qldpfj)/((D-Djw1-Djw2) 11.26 54 55 屏区炉顶出口汽焓 屏区炉顶进口汽温 hpld″ kJ/kg t(pld)″ ℃ hpld′+Δhpld 查蒸气特性表，P=10.07MPA 3011 368 56 57 平均穿热温差 屏区炉顶对流吸热量 Δt Qp(ld) ℃ kJ/kg θpj –1/2(tpld′+ t(pld) ″) 724 34 3.6kA(ld) Δt/Bj 20

58 误差 ΔQ % (Qldpfj - Qdp(ld))/ Qldpfj 9.0 ① ξ为燃料种类修正系数

第7章 高温对流过热器设计和热力计算

7.1高温对流过热器结构设计 高温对流过热器结构设计列于表7?1

表7?1

序号 名 称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 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 符号 d 单位 mm mm mm 根 排 m2 m2 m m2 m m2 m2 m2 2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 0.785d2n1z1 由图计算知 由图计算知 2A/A///（A/+A//） 0.9d（4s1s2/πd2—1） πdlpjn1z1 2.1×8.5 2.687×8.5+2×2.1×0.5(4.5+3.5) 数 值 38×4.5 95 82 2 89 0.1175 40.07 34.34 37 0.2 507 18.7 38.5 ?1 ?2 n1 zl A fy A/ Apj S Ajsgr Aldfj Asldfj 10 烟气有效辐射层厚度 11 计算对流受热面积 12 炉顶附加受热面积 13 水冷壁附加受热面积

7.2高温对流过热器传热器计算

表 7?2高温对流过热器传热计算 序

名 称 符号 单位 21

计算公式或数据来数值

号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 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 源 ?/gr H“gr t/ t/ t// h// Qgr ℃ KJ/kg KJ/kg ℃ ℃ KJ/kg KJ/kg KJ/kg KJ/kg 后屏出口烟温 已知 (D-Djw2)h//hp1100 10400 +Djw2hgs/D 3184 430 540 3474.1 1717 63 164 118.3 查表 已知 查表 D(h//-h/)/Bj 假定 假定 由计算知 炉顶附加受热面吸热量 Qldfj 水冷壁附加吸热量 Qslbfj 炉膛及屏.对流过热器Qfp’’ KJ/kg 辐射吸热量 11 12 13 14 15 16 17 18 19 炉顶吸收辐射热量 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 Qfldfj Kj/kg Qfp//-Qfldfj-Qfslbfj Qgr-Qfgr 查表 0.5(t/l + t//r) BjVy（?pj+273）/3600273Ay 查图 查表 DpjVpj /3600Apj 查图 查图 10.4 24 83.9 1633 8529 883 991.5 485 7.2 Qfslbfj KJ/kg Qfgq Qdgr H// θθ// KJ/kg KJ/kg KJ/kg ℃ ℃ ℃ M/s pj tpj Wy 20 21 22 23 24 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 ad w/m2℃ m3/kg m/s m2℃/W w/m2℃ 80 0.0358 17.9 0.0043 2860 ?pj W Ε ?2 25 灰污壁温 thb pns ℃ m.Mpa tpj?(s?prns ?21BjQgr )647 0.0047 30.6

26 乘积 27

三原子气体辐射减弱系Ky 1/（m.Mpa） 10((0.78+1.62rH222

数 o)/(10pns)1/2-0.1) (1-0.37Tpj/1000) 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 乘积 灰粒子辐射减弱系数 乘积 气流辐射减弱系数 乘积 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 Kyrn kh Khuh k kps a af ξ a1 ψ 1/（m.Mpa） Kyrn 1/（m.Mpa） 55900/(T2pjd2h)1/3 1/（m.Mpa） Khuh 1/（m.Mpa） Kyrn+ Khuh w/m2.C w/m2℃ kps 1—e-kps 查图 查图 3.34 121.5 4.1 7.5 0.147 0.137 34 1.0 102 0.65 ?(?d??/f) 查图 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 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 K ?tx ?tD ?t w/m2℃ ℃ ℃ ℃ KJ/kg % ℃ ℃ KJ/Kg % ??1?2 ?1??2θ//—t// θ/—t/ 3.6k?Tajsfj/Bj 100（Qcrdp-Qddp）/Qddp 查表 θpj—tbs 3.6k?TAslbfj/Bj 100（Qslbfj—Qdsjb）/Qslbfj 63 343 670 489 1705 -5.8 314 677.5 161 -9.7 Qcrgr ?Q tbs ?t 两侧水冷壁对流吸热量 Qdslb 误差 ? 48 炉顶过热器进口汽焓 hgr（ld） /KJ/Kg 已知 3017 49 50 51 52 炉顶过热器进口汽温 t/gr（ ℃ 已知 QldfjBj/（D-Djw1-Djw2） h/gr（ld）+△hgr 查表 374 7.4 3024 378 炉顶过热器蒸汽焓增量 △hgr KJ/Kg 炉顶过热器出口汽焓 炉顶过热器出口气温 h//gr t//gr（ld） KJ/Kg ℃ 23

53 54 55 平均汽温 ℃ KJ/Kg 3.6k?TAldfj/Bj 100（Qldfj-Qdld）/Qldfj 615.5 70 -9.1 炉顶过热器对流吸热量 Qdld 误差 [?] % 第8章 后墙水冷壁引出管设计及热力计算

8.1后墙水冷壁引出管结构尺寸计算

根据后墙水冷壁引出管结构尺寸计算结构尺寸数据，列于表8?1中。

表8?1主省煤器尺寸计算 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

8.2后墙水冷壁引出管热力计算

后墙水冷壁引出管热力计算结果列于表8?2中。

表8?2后墙水冷壁引出管热力计算

序号 名 称 符 号 1 2 3 4 5 6 7 8

名 称 管径及壁厚 横向排数 纵向排数 管子横向节距 受热面积 烟气通流面积 前方气室容积 前方气室面积 符号 单位 计算公式或数据来源 选取 8500/9 dlπZ2Z1 1数值 133×10 8 1 945 11.7 26 22.9 85.2 0.97 d×δ mm Z1 Z2pj S1 H Fy V F1y mm mm mm m2 m2 m3 m2 m 3.6*22.9/85.2 烟气辐射层有效厚度 S 单 位 计算公式或数据来数 值 源 烟气进口焓 烟气进口温度 烟气出口温度 H′ 0.28H//psm+0.72H//dzr 查表 假定后校核 0.5(θ′-θ//) 8529 883 865 8474 55 874 9.94 44

θ′ θ// Kj/Kg ℃ m/s 2烟气出口焓 烟气对流放热量 烟气平均温度 烟气平均流速 烟气侧对流放热系数 h// Qd Qpj Wy ad W/(m℃) 查表 24

9 三原子气体辐射减弱系数 kq Kh K a thb Af A1 K ?t 1/(mMPa) 1/(mMPa) 1/(mMPa) Kq*Rn+KhUh 4.06 92.3 4.3 0.33 394 62 120.4 78.26 560 50 -9.6 +(-)10 10 灰粒子辐射减弱系数 11 烟气辐射减弱系数 12 烟气黑度 13 灰污壁温 14 烟气辐射放热系数 15 烟气侧放热系数 16 传热系数 17 传热温压 18 对流传热量 19 计算误差 20 允许误差

℃ 21- e-kps △t+thb W/(m℃) W/(m℃) 2W/(m℃) 2℃ Kj/Kg % Qcr ? Kh 1/(mMPa) KJ/kg 第9章 低温对流过热器设计和热力计算

9.1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9?1

表9?1

序号 名 称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 管径及壁厚 横向排数 纵向排数 横向相对节距 纵向相对节距 蒸汽流通面积 烟气流通面积 烟气有效辐射层厚度 低温过热气受热面积 符号 d 单位 mm m2 m2 m m2 m2 m2 m2 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 数 值 38×4 91 16 2.42 2.58 0.1286 16.27 0.238 612 16.575 12.48 29 Z1 Z2 ?1 ?2 F Fy S H Hdp Hcq Hfjfj 由图计算知 10 顶棚过热气受热面积 11 两侧过热气受热面积 12 附加受热面总面积 25

13 附加受热面占主受热rj 面分额 9.2低温过热器热力计算

% 4.75 低温过热器的热力计算结果列于表9-2中。

表9-2低温过热器热力计算

序号 1 2 烟气进口温度 烟气进口焓 θ/ 名 称 符号 单位 计算公式或数据来数值 源 ℃ KJ/kg 等于高过出口温度 865 H“ 等于高过烟气出口8287 焓 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 蒸汽出口焓 蒸汽出口温度 蒸汽进口温度 蒸汽进口焓 蒸汽平均温度 蒸汽平均比容 低温过热器吸热量 烟气出口焓 烟气出口温度 烟气平均温度 烟气平均流速 烟气侧对流放热系数 蒸汽平均流速 蒸汽侧放热系数 h// t// t/ h / tpj KJ/kg ℃ ℃ KJ/kg ℃ m3/kg KJ/kg KJ/kg ℃ ℃ m/s w/m2℃ m/s Kw/m2℃ 1/(h/pDp-ijw1Djw1)/Dgrl 查表 假定后校核 查表 3160 420 368 2902 394 0.026 1527 6910 736 800.5 0.5(t/ + t//) 查表 Dgrl(h//-h/)/Bj H/- Qd/?+Δ?I0lk 查表 ?pj Qd H// θθWy ad Wq // pj BjV（/273Fy 15.1 y?pj+273） DVpj /f 0.023Re0.8Pr0.4 10[(0.78+1.62rH2o)/96 8.8 1750 5.13 ?2 三原子气体辐射减弱系Kq 数 （m.Mpa） (10pns)1/2-0.1] (1-0.37Tpj/1000) 18 灰粒子辐射减弱系数 kh 1/（m.Mpa） 55900/(T2pjd2h)1/3 96.4 19 烟气辐射减弱系数 k 1/（m.Mpa） Kqrn+ Khuh 4.5 20

烟气黑度 a 26

1-e-kps 0.12

21 22 23 24 25 传热系数 传热温压 K ?t 531 灰污壁温 烟气侧辐射放热系数 烟气侧放热系数 thb af a1 ℃ kw/m2 0C w/m2℃ tpj?(??1BjQa )?2H 38 114 70 ?(?d??/f) ??1?2 ?1??2w/m2℃ ℃ (?td-?tx)/ln(?td402 /?tx) 26 27 28 29

对流传热量 计算误差 允许误差 蒸汽质量流速 Qcr ? KJ/kg % kH?t/Bj 100（Qcr—Qd）/Qd 1497 -2 +-[?] % ρω Kg/m2s 2.0 wq/vpj 339 第10章 烟气转向室的热力计算

10.1结构尺寸计算

表10?1

序号 名 称 符号 单位 计算公式及数据来源 数值 烟气转向室

1 2 转向室容积 隔墙省煤器悬吊管角系数 3 4 5 包覆过热器角系数 隔墙省煤器受热面积 包覆过热器受热面积 xbf Asmd Abf m2 m2 查图 2×8.5×3.7×0.54 （2×5.7×3.7＋9.4×8.5）0.94 6 包覆面积 Ab m2 2×8.5×3.7＋2×3.7×5.7＋

27

V xsm M3 计算知 查图 88 0.54 0.94 34.4 49 131.2

2×5.7×8.5 7 序号 辐射层有效厚度 名 称 s 符号 m 单位 3.6V/ Ab 2.41 计算公式及数据来源 数值 （一）第二转向室

1 2 3 4 5 转向室容积 过热器悬吊管角系数 包覆过热器角系数 悬吊过热器受热面积 包覆过热器受热面积 V Xd xbf Agrd Abf M3 m2 m2 计算知 查图 查图 4×10×7.55×0.3 （4.7×2×7.55＋4.7×10）×0.97 94.35 0.3 0.96 37.7 45.8 6 包覆面积 Ab m2 6×7.55×10＋2×4.7×7.55＋2×4.7×10 136.6 7 8 辐射层有效厚度 隔墙省煤器悬吊管受热面积 s Asmd m m2 3.6V/ Ab 7.55×10×0.55 2.5 17.3

烟气转向室热力计算

表10?2 序号 名 称 符号 单位 计算公式及数据来源 数值 烟气转向室 1 2 3 4 5 6 7 8 9 烟气进口温度 烟气进口焓 包覆过热器吸热量 省煤器吸热量 烟气出口焓 烟气出口温度 省煤器内工质平均温度 θ′ ℃ H′l kJ/kg Qbffj Qsmfj kJ/kg kJ/kg 低温过热器热力计算知 736 低温过热器热力计算知 6910 假定 假定 H′l- Qbffj+ Qsmfj/ψ 查表 1/2(tgs+tbs) 估计 查图 1/2（tbs+t//bf） 160 110 6638 710 264.5 324.5 0.0043 325 Hl″ kJ/kg θ″ ℃ tsmpj ℃ tsmhb ε 省煤器灰污管壁温度 包覆过热器灰污系数 ℃ m2℃/W ℃ 10 包覆过热器工质平均tbfpj 温度

28

11 包覆过热器灰污管壁tbfhb 温 12 平均烟温 13 乘积 14 三原子辐射减弱系数 θpj ℃ tsmpj+εBj Qbffj/3.6Abf 342 ℃ mMPa 1/2（θ′+θ″） prns 723 0.059 7.2 pns Ky 1/(mMPa) 10((0.78+1.62rH2o)/(10pns)1/2-0.1) (1-0.37Tpj/1000) 15 乘积 16 灰粒的辐射减弱系数 17 乘积 Kyrn Kh 1/(mMPa) Kyrn 1/(mMPa) 55900/(Tpjdh)221/3 1.78 101.4 3.4 5.2 Khμh 1/(mMPa) Khμh 1/(mMPa) Kyrn+ Khμh 18 烟气流的辐射减弱系K 数 19 乘积 20 烟气黑度 21 省煤器辐射放热系数 Kps a asmf 2 Kps 1-e-kps 1.23 0.707 80 92 w/（m℃）查图 w/（m℃） 查图 222 包覆过热器辐射放系abff 数 23 省煤器吸热量 24 误差 25 包覆过热器吸热量 26 误差 Qsmdfj Kj/kg ΔQ % Qbfdfj kJ/kg ΔQ % asm（tsmhb）3.6Asmd/Bj 106 fθpj- (Qsmfj-Qsmdfj)/ Qsmfj*100 3.6 abff（θpj- tbfhb）3.6Abf/Bj 165 (Qbffj- Qbfdfj)/ Qbffj*100 3.1 （二）第二转向室

1 2 3 4 5 6 7 8

烟气进口温度 烟气进口焓 隔墙省煤器吸热量 包覆过热器吸热量 烟气出口焓 烟气出口温度 平均烟温 灰污系数 θ′ ℃ H′2 kJ/kg Qsmfj Qbffj kJ/kg kJ/kg 第一转向室热力计算知 710 第一转向室热力计算知 6638 假定 假定 H′2- Qbffj+ Qsmfj/ψ 查表 1/2（θ′+θ″） 查图 29

40 250 6346 688 699 0.0043

H2″ kJ/kg θ″ ℃ θpj ℃ m2℃/W ε

9 省煤器工质平均温度 tsmpj ℃ tsmhb δ 1/2(tgs+tbs) 估计 选取 1/2（tbs+t//bf） 214.5 325 0.72 324 10 省煤器灰污管壁温度 11 烟气旁通量份额 ℃ ℃ 12 包覆过热器工质平均tbfpj 温度 13 包覆过热器管壁温 14 乘积 15 三原子辐射减弱系数 tbfhb pns Ky ℃ mMPa tsmpj+εBj Qbffj/3.6Abf prns 382 0.06 7.23 1/(mMPa) 10((0.78+1.62rH2o)/(10pns)1/2-0.1)(1-0.37Tpj/1000) 16 乘积 17 灰粒的辐射减弱系数 18 乘积 19 烟气流辐射减弱系数 20 乘积 21 烟气黑度 22 省煤器辐射放热系数 Kyrn Kh 1/(mMPa) Kyrn 1/(mMPa) 55900/(Tpjdh)221/3 1.79 103.5 3.5 5.25 1.29 0.72 70 81 Khμh 1/(mMPa) Khμh K 1/(mMPa) Kyrn+ Khμh Kps a asmf 2 Kps 1-e-kps w/（m℃）查图 w/（m℃） 查图 223 包覆过热器辐射放热abff 系数 24 隔墙省煤器吸热量 25 误差 26 包覆过热器吸热量 27 误差 28 隔墙省煤器吸热量 29 包覆过热器吸热量 Qsmdfj Kj/kg ΔQ % Qbfdfj kJ/kg ΔQ % Qsjsm asm（tsmhb）3.6Asmd/Bj 60 fθpj- (Qsmfj-Qsmdfj)/ Qsmfj*100 1.2 abff（θpj- tbfhb）3.6Abf/Bj 255 (Qbffj- Qbfdfj)/ Qbffj*100 δQsmfj 2 28.8 180 kJ/kg kJ/kg Qsjbf δQbffj

第

11章 减温水量较核

减温水量较核结果列于表11?1中。

30

11.1 减温水量校核 序号 1 名 称 过热器出口蒸汽焓 符 号 单 位 计算公式或数据来源 数 值 hgr″ kJ/kg 查蒸汽特性表，3474.1 p=10.0Mpa,t=540℃ 2 过热器进口蒸汽焓 hbq kJ/kg 查蒸汽特性表，2710 p=10.34Mpa,t=373℃ 3 给水焓 hgs kJ/kg 查水特性表，924 p=11.4Mpa, t=215℃ 4 炉膛内炉顶过热器辐Qfld 射吸热量 5 屏过及对流过热器吸Qfhp 收的炉膛辐射热 7 8 屏对流吸热量 Qdhp kJ/kg 由炉膛热力计算知 kJ/kg 由炉膛热力计算知 907 3250 kJ/kg 由炉膛热力计算知 550 kJ/kg 由炉膛热力计算知 274 对流过热器对流吸热Qddlgr 量 9 10 上述热量之和 减温水量 ΣQ ΣDjjw kJ/kg Kg/h BjΣQ-D(hgr5056 ″5.493×103 Σ-9.86 -hbq)/hbg″-hgs 12 误差 ΔD % (Djw1+Djw2) Djjw/(Djw1+Djw2)

第12章 省煤器设计及热力计算

12.1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12?1中。

表12?1省煤器尺寸计算

序号 1 2 3 4 5 6

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 符号 单位 计算公式或数据来源 选取 数值 32×4 d×δ mm S1 S2pj Z1 n1 A mm mm 排 根 m2 31

按s1/d=2.5左右选取 80 据图s2/d=1.25计算 逆流、顺列 结构设计 0.785d2n Z1 n1 66 104 3 0.19

7 8 9 10 11

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 Ay Adsm Afm Ajssm S m2 m2 m2 m2 m 据图计算 n1Z1lpjπd Adsm- Afm 0.9d(4s1s2/πd2-1) 25.17 2683 60 2623 0.125 12.2省煤器热力计算

省煤器热力计算结果列于表12?2中。

表12?2省煤器热力计算

序号 名 称 符 号 单 位 计算公式或数数 值 据来源 1 2 3 4 5 6 7 8 9 烟气进口焓 烟气进口温度 前后隔墙省煤器总吸热量 H′ θ′ Qfjsm KJ/kg kJ/kg ℃ ℃ ℃ m/s 20.28H//psm+0.72H//dzr 查表 已知 QfjsmBj/(D-Djw1-Djw2) 给定 查表 h/psm-Δhsmfj 查表 查表 假定 1/2(θ″+θ′) KJ/kg ℃ 6346 688 215 924 1374 305 450 2686 2984 335 511.5 260 6.9 65 0.0037 34.89 8.19 120

前后隔墙省煤器焓增量 Δhsmfj 给水温度 给水焓 省煤器出口水焓 省煤器出口水温 水焓增量 t/ h/ h// t// Δh Qdsm H″ θθ// 10 对流吸热量 11 出口烟焓 12 出口烟温 13 平均烟温 14 平均水温 15 烟气流速 16 烟气侧对流放热系数 17 乘积 18 三原子辐射减弱系数 19 乘积 20 灰粒的辐射减弱系数

pj tpj wy ad pns Ky Kyrn Kh W/(m℃) KJ/Kg mMPa KJ/kg 1/(mMPa) ℃ 1/(mMPa) KJ/kg 1/(mMPa) KJ/kg 32

21 乘积 Khμh 1/(mMPa) ℃ 1/(mMPa) Kj/kg 4.04 12.23 0.150 0.140 320 11.9 1.0 76.9 0.65 50 120 383 227 2878 2 22 烟气流的辐射减弱系数 K 23 乘积 24 烟气黑度 25 灰污管壁温 26 烟气侧辐射放热系数 27 利用系数 28 烟气侧放热系数 29 热有效系数 30 传热系数 31 较小温差 32 较大温差 33 平均温差 34 对流传热量 35 误差 Kps a thb af ξ a1 ψ K Δtx ΔtD Δt Qcsm ΔQ ℃ 2Kps 1-e-kps 选取 W/(m℃) 查表 w/m2℃ w/m2℃ ℃ ℃ ℃ KJ/kg % 查表 ?(?d??/f) 查图 θ//—t/ θ/—t// ??1?2 ?1??23.6kΔtAjssm/δBj 100（Qdsm-Qcsm）/Qdsm

第13章 空气预热器热力计算

13.1空气预热器结构尺寸 根据结构设计列13?1表

表13?1空气预热器结构尺寸

序号 名称 1 2 3 4 5 6

符号 单位 计算公式或数据来源 S1 / d S2 /d 数值 40×1.5 72 43 1.8 1.075 8.5

管子规格 横向节距 纵向节距 相对横向节距 相对纵向节距 烟道宽度 d×δ mm S1 S2 ζζa 1 mm mm m 33

2

7 8 9 10 11 12 13 14 烟道深度 横向管数 沿空气流向排数 管子根数 管子高度 总受热面积 空气流通截面积 烟气流通截面积 b Z1 Z2 n L H Fy Fk m m m2 m2 m2 Z1 Z2 лdpjnL [a－Z1dw－3×0.08]L nл/4 ×d2 5.7 100 116 11600 5.9 8274 25.25 14.57 二、空气预热器热力计算

空气预热器热力计算 表1—26 序号 名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 烟气入口温度 烟气入口焓 空气入口温度 空气入口焓 空气出口温度 空气出口焓 平均空气温度 平均空气焓 出口过量空气系数 符号 单位 ℃ KJ/Kg ℃ KJ/Kg ℃ KJ/Kg ℃ //ky 计算公式或数据来源 省煤器出口烟温 已知 假定 0.5（t/+t//） a//l-Δal-Δazf 数值 335 3041 20 118.6 284 1681 152 900 1.08 ?’ I’ t‘ H0/ky t” H0//ky tpj i β 10 11 12 13 14 15 16 17 18

空气吸热量 烟气出口焓 烟气出口温度 平均烟温 烟气体积 烟气流速 相对管长 水蒸气容积份额 烟气侧放热系数 Qdky Hky” θθ// KJ/Kg KJ/Kg ℃ ℃ m/s 2(?//ky???0//)(I?I0/) 2020 2 查表 1198 132 270.5 6.323 8.05 117.5 0.1037 67

pj Ⅴy wy L/d rH2o wy 查表 BjVyTpj /273Fy 查图 W/(m℃) 查图 34

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 空气流速 空气侧放热系数 利用系数 传热系数 入口温压 出口温压 逆流温差 较大温差 较小温差 参数 参数 温压修正系数 温压 传热量 计算误差 Wk akd ξ K Δtx ΔtD M/s 2 3.6 91 0.85 32.80 129 112 77 264 // W/(m℃) 查图 2查表 W/(m℃) ℃ ℃ θ/—t// θ//—t/ 1/2(Δtx+ΔtD) t//—t/ θ/—θΔtnL TD TX P R Π akd Qcky ? ℃ ℃ 211 0.66 1.2 0.9 71 1926 1.13 TX/(θ/ -t/) TD/ TX 查表 2 W/(m℃) 查图 KJ/Kg % 3.6kAjs?t / Bj 100(Qdky—Qcky)/Qdky 第14章 热力计算数据的修正和计算结果汇总

14.1热力计算数据的修正

热力计算数据的修正列于表14?1中。

表14?1热力计算数据的修正 序号 名 称 符 号 单 位 计算公式或数据数 值 来源 （一）排烟热损失修正 1 2 3 排烟温度 排烟焓 排烟热损失 θpy ℃ 由预热器热力计算知 132 1198 6.8 Hpy q2 kJ/kg 查焓温表3-3 % (Hpy-apyHlk°) (1-q4/100)/Qr*100 （二）锅炉热效率修正 1 2

锅炉总热损失 锅炉热效率 Σq ηgl % % 35

q2+q3+q4+q5+q6 100-Σq 9.05 90.95

（三）锅炉燃料消耗量修正 1 2 锅炉实际燃料消耗量 计算燃料消耗量 B Bj Kg/h Kg/h Qgl(ηglQr) B(1-q4/100) 37925 37166 （四）锅炉吸热量修正 1 2 3 热空气温度 理论热空气焓 空气带入炉内的热量 trk Hrk° Qk ℃ 由预热器热力计算知 284 1681 1792 kJ/kg 查焓温表3-3 kJ/kg βky″Hrk°+(Δal+Δazf)Hlk° 4 1kg燃料带入炉内热量 Ql kJ/kg Qr(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qr 5

14.2排烟温度较核

由空气预热器热力计算知排烟温度为132℃，与排烟温度假定值130℃相差2℃，符合要求。 14.3热空气温度较核

由空气预热器热力计算知热空气温度为284℃，与假定值280℃相差4℃，符合要求。 14.4热平衡计算误差较核

（1） 燃料支配热量 Qr=Qar.net=16760kJ/kg （2） 锅炉热效率 ηgl=0.9095 （3） 机械不完全燃烧热损失 q4=2%

（4） 炉膛吸热量 Ql=7994.5 kJ/kg （5） 屏过热器对流吸热量 Q

hp=440 kJ/kg fj

（6） 屏过热器附加吸热量 Qhp=103kJ/kg

d

（7） 高温对流过热器对流吸热量 Qgr=1709 kJ/kg

df

16760 炉膛吸热量 Qfl kJ/kg φ(Ql-Hl″) 7994.5 （8） 高温对流过热器附加吸热量 Q（10）后墙引出管对流吸热量 Q（11）省煤器对流吸热量 Q

d

d

fjd

dlgr=285 kJ/kg

（9） 低温对流过热器对流吸热量 Qdl=1527kJ/kg

hy=50kJ/kg

sm=2686KJ/kg

（11）上述吸热量之和 ΣQ=14794 kJ/kg

（12）热平衡计算绝对误差 ⊿Q=Qrηgl-ΣQ(1-q4/100)=-69 kJ/kg （13）热平衡计算相对误差 δQ=|Q/Qr|×100%=0.463% 因为δQ〈±0.5%，所以符合要求；

36

14.5热力计算结果汇总

热力计算结果汇总列表14?2中。

37

炉膛屏 单 位 第一转向室主省煤器38*4 38*4 133*10 32*4 第二转向室后墙引出管㎜ 序 号 60*4.538*4 38*4 38*435 名 称 符 号 高温对流过热器低温对流过热器空预器热端 44*1.5 1 管径及壁厚 2 1872 865 736 710 688 736 710 1148 1100 883 883 865 计算受热面 ㎡ 709.5 612 31.4 31.5 85.9507 5 1148 1100 d×ζ A 11.7 2683 688 335 8274 335 132 3 进口烟温 4 出口烟温 5 工质进口温度 486 70 1527 180 290 258 106 6.19 11.1 12 8.8 402 17.9 489 63 540 420 θ℃ ′ θ℃ ″ t′ ℃ 180 410 430 368 215 20 9.94 560 78 50 305 6.9 227 50 第15章 锅炉设计说明书

m/s m/s 24.15 743.5 68 1249 1705 103 309 w/( ㎡. kj/k7994.5 g kg/h 4840 3960 38

6 工质出口温度 t″ ℃ 284 8.05 3.6 78.5 32.8 2686 450 1946 7 烟气流速 wy 8 工质流速 w 9 传热温压 ⊿t ℃ 10 传热系数 k 11 吸热量/附加吸Qxy/热量 Qfj 12 焓增量 ⊿h kj/kg 13 喷水量 Djw

15.1设计参数及煤种

锅炉主要设计参数为

(1)锅炉蒸发量 D1=220t/h

(2)过热蒸汽出口压力及温度 p1=9.9Mpa,t1=540℃ (3)给水温度tgs=215℃ (4)冷空气温度tlk=20℃ (5)排烟温度tpy=132℃

设计煤种为徐州烟煤，燃料收到基成分为（%）

Car=42.9； Oar=7.5； Sar=0.5； Har=3.4； Nar=0.9； Mar=15.0； Aar=29.8

干燥无灰基挥发分Vdaf=47%

煤的低位发热量；Qar,netw=16760kJ/kg 灰熔点：DT?1380℃、ST＞1400℃.FT>1400

15.2锅炉总体概况

锅炉为单汽包，自然循环煤粉炉，呈∏形布置。汽包中心标高为32840mm，布置在炉前距水冷壁中心线 27600 mm处。采用4根φ 419×36 mm大直径下降管。炉膛由密封良好的Ф60×4.5鳍片管膜式水冷壁组成，炉膛截面深×宽= 68000000 mm，宽深比为1,为正方形。燃烧器呈四角切圆布置。炉膛上部出口处，沿炉膛宽度方向布置9片前屏过热器，横向节距为750mm，其后布置9片后屏过热器，横向节距为750mm。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。竖井深6680mm，其上部由隔墙省煤器管分隔成二个烟道，主烟道和旁路烟道，相应设置低温再热器和旁路省煤器。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450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。

39

15.3水冷系统

炉膛四周水冷壁管全部采用Φ60 × 4.5mm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Φ419 × 36mm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。 15.4燃烧器

燃烧器为正四角大小切圆布置，假想小切圆φ200、大切圆Φ400mm，一次风喷口分3层布置，带满负荷共12个一次风喷口。燃烧器的一、二、次风喷口的布置，自上至下为（二）（一）（二）（一）（二）（一），一次风喷口与二次风喷口均匀布置。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。

15.5过热器

采用辐射、半辐射和对流形式。蒸汽在过热器中的流程为；在汽包中经分离后的干净蒸汽，经炉顶及尾部后包覆过热器，继而进入低再悬吊管过热器及尾部烟道左右侧包覆管过热器，再经过水平烟道左右侧包覆管过热器，依次进入前屏过热器、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

40

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。 15.7省煤器

省煤器由主省煤器、隔墙省煤器和旁路省煤器三部分组成 。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φ108×10mm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φ219×26mm管道下降至旁路省煤器进口集箱。旁路省煤器管系为2排蛇形管圈，顺列逆流布置。旁路省煤器在进口端的弯管倾斜450，以组成烟道挡板的框架，旁路省煤器管延伸至斜烟道包覆管，接旁路省煤器出口集箱。斜烟道部位的包覆省煤器管为敷管炉墙，节距由旁路省煤器的95mm变为50mm。最后经旁路省煤器出来的工质由12根 15.7 空气预热器

空气预热器主要特性数据如下； 受热面高度5900mm， 受热面积为8274m； 预热器漏风系数0.03

腐蚀和积灰是目前预热器存在的一个主要问题，它直接影响到预热器传热元件的使用效果和寿命，因此 还考虑了吹灰和冲洗装置的设计。

φ108×10mm的后墙引出管引入汽包，作为给水。

15.9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220t/h锅炉的标准柱距为14000mm，炉前柱K1和K2之间柱距为4500mm，K2和K3之间为10800mm，K4和K3之间为11700mm，K4和K5之间为8000mm，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。

41

2

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。

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1500~2000mm。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。 15.10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。 15.11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4.8t/h，二级喷水量为4t/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。

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参考文献

[1].容銮恩等、〈〈电站锅炉原理〉〉、1997年11月、第一版、中国电力出版社 [2].赵翔、任有中、〈〈锅炉课题设计〉〉、1991年5月、第一版、水利电力出版社 [3].冯俊凯、沈幼庭、<<锅炉原理及计算>>、1992年、第二版、科学出版社

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