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锅炉模板
第一章电站锅炉原理课程设计说明书
1.1设计题目230t/h煤粉锅炉
1.2原始资料
（1）锅炉蒸发量:
D=230T/h
（2）过热蒸汽压力:
p1=9.9Mpa
（3）过热蒸汽温度:
t1=540℃
（4）给水温度:
tgs=215℃
（5）给水压力:
pgs=11.3Mpa（表压）
（6）连续排污率：
pPW=2%
（7）周围环境温度:
tlk=35℃
（8）空气湿度：
d=10g/Kg
（9）汽包工作压力：
pqb=10.3Mpa（表压）
（10）燃料特性
1）燃料名称：
优质烟煤
2）煤的应用基成分：
Car=%；Oar=%；Sar=%；Nar=%；
Mar=%；Aar=%；Har=%
3）煤的低位发热量；Qydw=22032kj/kg
4）煤的可燃基挥发份；Vdaf=14.2%
5）分析基水分：
M=%
6）灰熔点：
t1=℃；t2=℃；t3=℃
（11）制粉系统自行选择合理的制粉系统
第二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
（一）可燃基元素成分的计算：
（二）Car+Har+Sar+Oar+Nar+Mar+Aar=则：
Mar=%
2.2元素分析数据校核
（一）干燥基灰分的计算
Mar=%Aar=%Mad=%
Ad（1-Mad）=Aar（1-Mar）
Ad=%
（二）干燥无灰基低位发热量（试验值）的计算
Cdaf=%Hdaf=%Odaf=%Sdaf=%
Qdafdw=（Qardw+25×Mar）
（kj/kg）
（三）干燥无灰基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算
Qdafdw′=339Cdaf+1030Hdaf-109（Odaf-Sdaf）=kj/kg）
Qdafdw′-Qdafdw=（kj/kg）
2.3煤种判别
（一）煤种判别
由燃料特性得知Vdaf==38.63%>10%，而且Qardw=17870kj/kg<18840kj/kg，所以属于褐煤。
（二）折算成分的计算
Aarzs=
（%）=
（%）=%
Marzs=
（%）=
（%）=%
Sarzs=
（%）=
（%）=`%
因此煤属于煤。
第三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：
（一）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；
（二）对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力；
（三）各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热；
（四）机炉之间的连接管道不长。
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对流过热器外，还在炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。
在炉顶及水平烟道的两侧墙，竖井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器。
热风温度要求较高（Trk=300℃），采用双级布置空气预热器。
在空气预热器的烟道的转弯处，设置冷灰斗，由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺冷灰斗下落，减轻除尘设备的负担。
3.3汽水系统
按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：
（一）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→（悬吊管过热器管束→悬吊管过热器出口集箱）尾部左右侧包覆过热器下后集箱→尾部左右侧包覆过热器管束（上升）→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→低温过热器→屏式过热器→对流过热器进口联箱→对流过热器管束→对流过热器出口集箱→集汽联箱→汽轮机。
第四章燃烧产物和锅炉热平衡计算
4.1燃烧产物计算
燃烧产物计算公式见教材，只给出如下计算结果。
（一）理论烟气量及理论烟气容积
理论空气量V0=Nm3/kg；
理论氮气容积V0N2=Nm3/kg；
三原子气体RO2的容积VRO2=Nm3/kg；
理论水蒸气容积V0H2O=Nm3/kg；
理论烟气容积V0y=Nm3/kg
（二）空气平衡表及烟气特性表
根据该锅炉的燃料属优质燃料，可按表1—7选取炉膛出口过量空气系数等于1.25，又选取各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，选取炉渣份额后计算得飞灰份额等于0.90。
表3-1空气平衡表
炉膛,屏式过热器（l,ps）
高温过热器（gwgr）
低温过热器（dwgr）
上级省煤器（sm）
一级空气预热器
下级省煤器
二级空气预热器
进口α′
漏风⊿α
出口α″
表4-2烟气特性表
一级空气预热器
下级省煤器
二级空气预热器
上级省煤器
低温过热器
高温过热器
炉膛后屏过热器
0
单位
Nm3/kg
Nm3/kg
Nm3/kg
Kg/kg
Kg/kg
符号
α′
α″
αpj
⊿V
VH2O
Vy
rRO2
rH2O
Rn
Gy
μh
项目名称
烟道进口过量空气系数
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
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
2200
2100
2000
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
烟气或空气温度
理论烟气的焓
理论空气的焓
炉膛，屏式过热器
烟气的焓
⊿Hy
高温过热器
低温过热器
上级省煤器
⊿Hy
二级空预器
⊿Hy
下级省煤器
一级空预器
烟气焓温表
4.2热平衡及燃料消耗量计算
表4-4锅炉热平衡及燃料消耗量计算
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
1
燃料带入热量
Qr
kJ/kg
2
排烟温度
θpy
0C
假定
3
排烟焓
Hpy
KJ/kg
查焓温表1—3
4
冷空气温度
tlk
oC
给定
5
理论冷空气焓
Hlk
kJ/kg
查焓温表1—3
6
机械不完全燃烧热损失
q4
%
取用
7
化学不完全燃烧热损失
q3
%
取用
8
排烟热损失
q2
%
9
散热损失
q5
%
10
灰渣物理热损失
q6
%
Ay11
保热系数
φ
%
1-q5/100
12
锅炉总热损失
Σq
%
Q2+q3+q4+q5+q6
13
锅炉热效率
ηgl
%
100-∑q
14
过热蒸汽焓
h″gr
Kj/kg
查蒸汽特性表
15
给水焓
hgs
Kj/kg
查水特性表
16
过热蒸汽流量
Dgr
Kj/kg
已知
17
锅炉有效利用热
Qgl
Kj/h
Dgr（h″gr-hgs）+Dzr（h″zr-h′zr）
18
实际燃料消耗量
B
Kg/h
Qgl/（ηglQr）
19
计算燃料消耗量
Bj
Kg/h
B（1-q4/100）
第五章炉膛设计和热力计算
5.1炉膛结构设计
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
炉膛容积热强度
qV
W/m3
选取
2
炉膛容积
V1
m3
BQydw/3.6qv
3
炉膛截面热强度
qF
W/m2
选取
4
炉膛截面积
Al
m2
BQydw/3.6qF
5
炉膛截面宽深比
a/b
按a/b=1～1.2选取
6
炉膛宽度
a
m
选取a值使a/b=1～1.2
7
炉膛深度
b
m
A1/a
8
冷灰斗倾角
θ
按θ≥50º选取
9
冷灰斗出口尺寸
m
按0.6～1.4选取
10
冷灰斗容积
Vdh
m3
按结构尺寸计算
11
折烟角长度
lz
m
按=1/3b选取
12
折烟角上倾角
θ
按θ上=20º～45º选取
13
折烟角下倾角
θ
按θ下=20º～30º选取
14
炉膛出口烟气流速
wy
m/s
选取
15
炉膛出口烟气温度
θ″l
ºC
选取
16
炉膛出口通流面积
Ach
M2
BjVy/（3600wy+*（θl″+273）/273
17
炉膛出口高度
hch
m
Ach/a
18
水平烟道烟气流速
wsy
m/s
选取
19
水平烟道高度
hsy
m
按BjVy/3600wyaθ″+273/273=6.4选取
20
折焰角高度
hzy
m
按hqp-hsy-lz=1.0选取
21
炉顶容积
Vld
m3
按图1-5中A1和A2计算
22
炉膛主体高度
hlt
m
（Vl-Vld-Vhd）/Al
（二）水冷壁
1
前后墙水冷壁回路个数
z1
个
8.47/2.5=3.84（按每个回路加热宽度≤2。
5选取
2
左右侧墙水冷壁回路个数
z2
个
8.24/2.5=2.99（按每个回路加热宽度≤2。
5
3
管径及壁厚
d*δ
mm
选取
4
管子节距
s
mm
按s/d=1.1～1.2选取
5
前后墙管子根数
n1
根
按a/s+1=选取
6
左右侧墙管子数
n2
根
按b/s+1=选取
5.2燃烧器的设计
图5-2燃烧器结构尺寸
表5-2燃烧器结构尺寸计算
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
1
一次风速
w1
m/s
选取
2
二次风速
w2
m/s
选取
3
三次风速
w3
m/s
选取
-
4
一次风率
r1
%
选取
5
二次风率
r2
%
选取
6
三次风率
r3
%
此处未做制粉系统的设计计算
-
7
一次风温
t1
℃
未做制粉系统的设计计算
8
二次风温
t2
℃
trk-10
9
三次风温
t3
℃
由制粉系统的设计计算确定
-
10
燃烧器数量
z
个
四角布置
11
一次风口面积
A1
m2
（r1al″V0Bj/300z3600w1）[（273+t1）/273]
12
二次风口面积
A2
m2
（r2al″V0Bj/400z3600w2）[（273+t2）/273]
13
三次风口面积
A3
m2
14
燃烧器假想切圆直径
dj
mm
选取
15
燃烧器矩形对角线长度
2lj
mm
（b2+a2）1/2
16
特性比值
hr/br
初步选定4-6
17
特性比值
hr/br
由式（2-7）确定
参考文献[1]
18
燃烧器喷口宽度
br
mm
结构设计时定为br=437
19
一次风喷口高度
h1
mm
A1/b
二次风喷口高度
h2
mm
A2/br
20
燃烧器高度
hr
mm
按A1、A2、A3的要求，画出燃烧器喷口结构尺寸得hr;核算hr/br=13.46,接近原选定值，不必重算
21
最下一排燃烧器的下边距冷灰斗上沿的距离
m
按l=（4～5）br选取
22
条件火炬长度
lhy
m
lhy的计算结果符合规定，而且上排燃烧器中心线到前屏下边缘高度大于8米，所以炉膛高度设计合理
5.3炉膛结构尺寸计算
表5-3炉膛结构尺寸
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
1
侧墙面积
A1
m2
据图4.12×5.39
A2
m2
A3
m2
据图8.24×11.36
A4
m2
据图
Ac
m2
A1+A2+A3+A4
2
前墙面积
Aq
m2
据图
3
后墙面积
Ah
m2
据图
4
炉膛出口烟窗面积
Ach
m2
据图
5
炉顶包覆面积
Ald
m2
据图4.12×8.47
6
燃烧器面积
Ar
m2
据图
7
前后墙侧水冷壁角系数
x
按膜式水冷壁选取
8
炉顶角系数
Xld
查附录三图I（a）4，
9
炉膛出口烟窗处角系数
xch
选取
10
整个炉膛的平均角系数
x
（2Ac+Aq+Ahx+Achxch+Aldxld）/（2Ac+Aq+Ah+Ach+Ald）
11
炉膛自由容积的水冷壁面积
Azy
m2
Aq+Ah+2Ac-Ar+Ach+Ald
12
炉膛容积
Vl
m3
Aca
13
炉膛的自由容积
Vzy
m3
Vl-Vp
14
自由容积的辐射层有效厚度
Syz
m
3.6Vzy/Azy
15
炉膛的辐射层有效厚度
S
m
3.6Vl/[Azy（1+vzy/AzyVl）]
16
燃烧器中心线的高度
hr
m
据图
17
炉膛高度
Hl
m
据图5.91/2+1.51+12.69+2.03
18
燃烧器相对高度
hr/Hl
据图hr/Hl
19
火焰中心相对高度
xl
hr/Hl+△x,△x按附录二表Ⅲ查得等于
5.4炉膛热力计算
表5-4炉膛热力计算
序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
1
热空气温度
tlk
℃
给定
2
理论热空气焓
Hork
kJ/kg
查焓温表1-4
3
炉膛漏风系数
Δal
由空气平衡表1-1知
4
制粉系统漏风系数
Δazf
选用
5
冷空气温度
Tlk
℃
给定
6
理论冷空气焓
Hlko
kJ/kg
查焓温表1-4
7
空预器出口过量空气系数
βky″
al"-（Δal+Δazf）
8
空气带入炉內热量
Qk
kJ/kg
ky"Hrk+（Δal+Δazf）Hlk
9
1kg燃料带入炉內热量
Ql
kJ/kg
Qr+Qk
10
理论燃烧温度
Θa
℃
根据Q查焓温表1-4
11
炉膛出口烟温
θl″
℃
假定
12
炉膛出口烟焓
Hl″
kJ/kg
查焓温表1-4
13
烟气的平均热容量
Vcpj
kJ/（kg℃）
（Ql-hl"）/（θa-θl"）
14
水蒸汽容积份额
rH2O
查烟气特性表1-3
15
三原子气体容积份额
rn
查烟气特性表1-3
16
三原子气体分压力
pn
Mpa
prn（p为炉膛压力，0.098MPa）
17
pn与S的乘积
PnS
M×Mpa
PnS
18
三原子气体辐射减弱系数
Ky
1/（m×MPa）
10（-0.1）（1-0.37）
19
灰粒子辐射减弱系数
Kh
1/（m×MPa
20
焦炭粒子辐射减弱系数
Kj
1/（m×MPa）
取用
21
无因次量
x1
选取
22
无因次量
x2
选取
23
半发光火焰辐射减弱系数
K
1/（m×MPa）
Kyrn+Kμh+kjx1x2
24
乘积
KpS
kPs
25
炉膛火焰有效黒
ahy
1-e-kpS
26
乘积
PnSzy
m×MPa
PnSzy0.146
27
自由容积内三原子气体辐射减弱系数
Ky
1/（m×MPa）
10（-0.1）（1-0.37）
3.21
28
乘积
KpSyz
（Kyrn+Khμh+kjx1x2）×pSzy
（1）
自由容积的火焰有效黒?
azy
30
炉墙总面积
Alq
m2
Azy
31
前后侧墙水冷壁的沾污系数
ξ
查附录二表Ⅳ
32
炉顶包覆管沾污系数
ξld
查附录二表Ⅳ
33
炉膛出口屏的沾污系数
ξch
ζ
β（β查附录三图Ⅳ，β=0.98）
34
前后墙水冷壁的热有效沾污系数
ψ
ζx
35
炉顶包覆管热有效系数
ψld
ζ
xldxld
36
平均热有效系数
ψpj
37
炉膛黑度
al
38
与炉内最高温度有关的系数M
B–Cxl
B、C查附录
39
炉膛出口烟温
θl"
℃
40
炉膛出口烟焓
Hl"
kJ/kg
查焓温表1-3
41
炉膛吸热量
Qfl
kJ/kg
φ（Ql-Hl"）
42
炉膛容积热强度
qv
W/m3
BQydw/（3.6Vl）
43
炉膛截面热强度
qf
W/m2
BQydw/（3.6Al）
44
炉内平均辐射热强度
qpjl
W/m2
BjQfl/（3600Alp）
45
炉顶辐射吸热分布系数
ηld
查附录三图Ⅶ
46
炉顶辐射热强度
qld
W/m2
ηldq
47
炉顶辐射受热面积
Ald'
m2
（Ald-Apq,ld）xld+Apq,ldxzpq
48
炉顶吸热量
Qld
W
Ald'qld
3.6Ald'qld/Bj
49
屏辐射吸热分布系数
ηhp
查附录三图Ⅶ
50
屏辐射热强度
qhp
β
ηhpq110×103
51
屏吸热量
Qhp
W
qhpAhp（Ahp=Ach）
Kj/kg
3.6qhpAhp/Bj
52
附加过热器总吸热量
∑Qfj
kJ/kg
先假定后校核
53
一级减稳水量
Djw1
kg/h
先假定后校核
54
二级减温水量
Djw2
kg/h
先假定后校核
55
附加过热器焓增量
∑Δhfj
kJ/kg
∑QfjBj/（D-Djw1-Djw2）
56
饱和蒸汽焓
hbq
kJ/kg
查蒸汽特性表p=15.3MPa,t=345℃
57
包覆出口蒸汽焓
hbf"
kJ/kg
hbq+∑Δhfj
58
包覆出口蒸汽温度
tbf"
℃
查蒸汽特性表p=14.7MPa
59
炉膛出口烟温校和
⊿θl"
℃
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。
第六章屏式过热器热力计算
6.1屏式过热器尺寸计算
表6-1屏式过热器结构尺寸计算
序号
名称
符号
单位
计算公式及数据来源
数值
1
管径及壁厚
d×δ
mm
选用
2
屏片数
z1
3
单片管子根数
n1
4
屏的深度
c
m
5
屏的平均高度
hpj
m
据图可知
6
横向节距
s1
mm
7
比值
s1/d
8
纵向平均节距
spj2
mm
9
比值
spj2/d
10
屏的角系数
xhp
11
屏区接受炉膛热辐射面积
Afpq
m2
12
屏的对流受热面积
Ap
m2
2×12[5.39×1.776+7.12×0.86]
13
屏的计算对流受热面积
Ajsp
m2
14
屏区炉
升级会员 