燃用烟煤的DG-67013.5-540540电站煤粉锅炉热力计算毕业设计文档格式.doc

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4.1炉膛结构尺寸计算 17

4.1.1炉膛的几何特征参数及确定原则 17

4.1.2炉膛容积的确定 17

4.1.3锅炉炉墙和水冷壁 20

4.1.4炉膛结构数据 21

4.2炉膛热力计算 24

4.2.1炉膛出口烟温的选择 24

4.2.2热空气温度的选择 24

4.2.3炉膛热力计算过程 25

5受热面的设计及计算 37

5.1高温对流过热器 37

5.1.1高温对流过热器的结构设计 37

5.1.2高温对流过热器的结构尺寸计算 37

5.2高温再热器设计和热力计算 43

5.3低温再热器 48

5.3.1低温再热器结构设计 48

5.3.2低温再热器的结构尺寸 49

5.3.3低温再热器热力计算 50

5.4低温过热器 52

5.4.1低温过热器设计 52

5.4.2低温过热器结构尺寸 52

5.4.3低温过热器热力计算 53

5.5省煤器 56

5.5.1省煤器结构设计 56

5.5.2省煤器结构尺寸 57

5.5.3省煤器热力计算 58

5.6空气预热器 62

5.6.1空气预热器设计 62

5.6.2空气预热器结构尺寸计算 63

5.6.3空气预热器热力计算 64

6热力计算数据的修正和计算误差检查 67

6.1热力计算数据的修正 67

6.2锅炉整体热力计算误差检查 68

7结论 70

7.1基本资料 70

7.2锅炉概况 70

7.3水冷系统 71

7.4燃烧设备 71

7.5过热器及过热蒸汽系统 71

7.6再热蒸汽系统及再热器 72

7.7省煤器 72

7.8空气预热器 72

7.9锅炉构架及平台布置 72

7.10炉墙密封 73

7.11除渣系统 73

7.12运行工况于气温调节 73

附图 74

参考文献 81

致谢 82

.专业.专注.

1绪论

1.1设计目的

本设计为某电厂额定蒸汽蒸发量为670t/h，蒸汽出口压力为13.5MP，过热蒸汽和再热蒸汽为540℃的电站煤粉锅炉热力计算。

目的在于确定锅炉炉膛结构参数、水冷壁、汽包、屏式过热器、燃烧器、等相关受热面的布置、传热计算以及结构设计。

1.2设计要求

锅炉为自然循环锅炉，Π型布置，固态排渣，使用燃料为烟煤，过热蒸汽参数为540℃，13.5MPa，再热蒸汽参数540℃，3.2MP，给水温度250℃，排烟温度140℃。

膜式水冷壁，直流燃烧器，二级过热器，二级喷水减温。

1.3设计及计算方法

设计锅炉炉膛需要分析、了解锅炉受热面布置细节，充分了解炉膛结构设计与炉膛容积；

炉膛炉墙总面积；

炉膛有效辐射受热面积；

炉膛火焰有效辐射层厚度；

炉膛水冷程度等因素的影响，通过多次取值校核，让炉膛出口烟温为1134℃，在误差围，并低于煤种变形温度，使本身设计更加适合煤种燃烧的要求。

1.4现状与趋势

锅炉机组的热力计算是锅炉设计或校核必须完成的十分重要的任务，也是一件十分麻烦的事情。

随着锅炉向高参数、大容量发展，锅炉热力计算过程中有成千上百个数据需要多次迭代与计算，使问题变得更为复杂。

目前国外燃煤发电机组的锅炉设计主要采用传统的相似理论求解方法。

随着计算机的出现，将数值模拟用于锅炉辅助设计，已经开始在工程设计中开始应用。

对于提高锅炉效率、降低投资成本与开发、改善机组运行稳定性，具有重要意义。

1.5设计任务书

燃用烟煤的DG-670/13.5-540/540电站煤粉锅炉热力计算。

1.5.2原始资料

锅炉额定蒸发量：

De=670t/h

再热蒸汽流量：

De1=560t/h

给水温度：

tgs=250℃

给水压力：

Pgs=16.3MPa

过热蒸汽压力：

P1=13.5MPa

过热蒸汽温度：

t1=540℃

再热整齐进入锅炉机组时的温度t2'

=340℃

再热蒸汽离开锅炉机组时的温度t2'

'

=540℃

再热整齐进入锅炉机组时的压力p2'

（表压）3.5MP

再热整齐离开锅炉机组时的压力p2'

（表压）3.2MP

冷空气温度：

Tlk=25℃

汽包压力（表压）15.9MP

排烟温度假定值：

=140℃

热空气温度假定值：

=300℃

过热器调温方式：

喷水减温调节

制粉系统:

中间储藏式制粉系统，热风送粉，筒式钢球磨煤机

燃料特性:

①燃料名称：

烟煤

②煤质资料：

资料项目

符号

单位

数值

元素分析

收到基碳

Car

%

58.2

收到基氢

Har

3.7

收到基氧

Oar

4.1

收到基氮

Nar

0.9

收到基全硫

Sar

0.5

工业分析

收到基灰份

Aar

25.6

收到基水份

Mt

7

空气干燥基水份

Mad

1.4

干燥无灰基挥发份

Vdaf

24.6

收到基低位发热量

Qnet,ar

kJ/kg

22625

可磨系数

Kkm

-

1.5

灰熔点

变形温度

DT

℃

1260

软化温度

ST

1500

熔化温度

FT

1.6煤的元素分析数据校核和煤种判别

1.6.1煤的元素各成分之和为100%的校核

Car+Oar+Sar+Har+Nar+Mar+Aar=58.2+4.1+0.5+3.7+0.9+7+25.6=100

1.6.2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

Kdaf=100/（100—Mar—Aar）=100/（100-7-25.6）=1.48368.

则干燥无灰基元素成分应为

Cdaf=Kdaf×

Car=86.35015

Hdaf=Kdaf×

Har=5.489614

Odaf=Kdaf×

Oar=6.083086

Ndaf=Kdaf×

Nar=1.335312

Sdaf=Kdaf×

Sar=0.74184

（2）干燥基灰分的计算

Ad=100Aar/（100-Mar）=27.52%

（3）干燥无灰基低位发热量的计算

Qdaf,net=（Qar,net+25×

Mar）/Kdaf=（22625+25×

7）/1.48368=15367.2（kJ/kg）

1.6.3煤种判别

（1）煤种判别

由燃料特性得知Vdaf=24.6%＞20%，而且Q=22625kJ/kg＞18840kJ/kg，所以属于易燃煤种，燃烧温度较高，锅炉炉膛水冷壁、对流受热面可能超温，当然发热量高，灰分较低，也是其优点。

（2）折算成分的计算

Aar,zs=4182*Aar/Qar,net（%）=4.376%

Mar,zs=4182*Mar/Qar,net（%）=1.3%

Sar,zs=4182*Sar/Qar,net（%）=0.0925%

Aar,zs.=4.376%＞4%,此煤属于高灰分的煤，Mar,zs=1.3%＜8%，低水分；

Sar,zs=

0.0925%＜0.2%，低硫分。

1.7计算方法及主要参数的选取

1.7.1锅炉热力计算方法

锅炉热力计算分为设计计算和校核计算，设计计算一般是在设计新锅炉时运用的方法，而校核计算是在锅炉结构已定，燃料变更时进行的计算。

本文所用设计计算的计算步骤为：

（1）按设计任务书列出原始数据；

（2）选取各烟道的过量空气系数，计算三原子气体的容积和容积份额、烟气和空气的焓；

（3）预先估计排烟温度和热风温度，用以确定热损失、锅炉效率和燃料消耗量；

（4）计算炉膛传热，设计辐射受热面的结构，求出炉膛出口处的烟温，设计各对流受热面结构，再计算各对流受热面的烟温，按烟气流动方向顺序计算；

（5）如果计算得出的排烟温度与起初所估计的排烟温度之差未超过±

10℃，而热空气温度之差未超过±

40℃，则可认为锅炉机组的热力计算结束。

如超过误差，则需重新假定排烟温度及热空气温度进行计算；

（6）确定锅炉机组热平衡计算的误差，应不超过Qr的0.5％：

（7）最后将整台锅炉机组的主要计算数据列出汇总表。

1.7.2热空气温度的选择

热空气温度的选择主要应保证燃料在锅炉炉膛迅速着火。

它的选择主要取决于燃料的着火性能。

着火性能好，可选得低些；

着火性能差，则应选得高些。

一般只是挥发分少的无烟煤，水分高的褐煤以及用液态排渣方式时需选用高的热空气温度。

下表所列数据为固态排渣煤粉炉及燃油、燃气锅炉的热风温度，可供选择时参考。

1电厂锅炉的热风温度

燃料

无烟煤

贫煤、劣质烟煤

褐煤

烟煤、洗中煤

重油、天然气

热风干燥剂

烟气干燥剂

热风温度（℃）

380～480

330～380

350～400

300～350

280～350

250～300

空气预热器布置方式

双级布置

单级或双级布置

单级布置

依据上表，由于燃烧使用的是烟煤，故本次设计的热风温度选取为300℃

2锅炉整体布置

2.1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，烟囱也建在地面上；

（2）,尾部竖井中，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）机炉之间的连接管道不长。

2.2受热面的布置

在炉膛壁面，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。

本次设计为超高压大容量锅炉，汽化吸热相对较小，加热吸热和过热吸热相应较大。

为使炉膛出口烟温降低到要求的数值，保持水平烟道的对流受热面，除在水平烟道布置对流过热器外，还在炉布置了全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过大，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了包覆过热器。

前屏过热器的出口集箱设为第一级喷水减温器，在这里布置喷水减温是为了保护下一级屏式过热器即后屏，后屏布置在炉膛出口，烟气温度较高，热负荷较大，过热器的壁温较高，所以在蒸汽侧进行调节，以防止吸热不均引起的热偏差现象。

高温过热器分为两段，蒸汽从冷段进入热段时进行第二次喷水减温，防止过热器因温度过高而烧坏。

对流过热器采用逆流布置的形式，这样可以增大传热温差，节省钢材，但是必须满足所用材料的高温强度为前提。

由于过热器