1、420 吨时一次中间再热煤粉锅炉0目 录一、前言-1二、设计资料-3三、锅炉整体布置得确定-4四、煤的元素分析数据校核和煤种判断-12五、燃烧产物和锅炉热平衡计算-13六、炉膛设计和热力计算-15七、后屏过热器结构尺寸计算- 26八 、 对 流 过 热 器 设 计 和 热 力 计 算 -31九、高温再热器设计和热力计算-35十、第一、二、三转向室及低温再热器引出管的热力计算-38十一、低温再热器热力计算-44十二、旁路省煤器的热力计算-47十三、减温水校核-50十四、主省煤器设计和热力计算-51十五、空气预热器热力计算-53十六、热力计算数据的修正和计算结果汇总-56十七、热力计算结果数据分析
2、-58附加内容-61参考文献-61420 吨时一次中间再热煤粉锅炉1420t/h 一次中间再热煤粉锅炉前 言一、课程设计内容与要求：主要内容：1. 根据给定锅炉的结构布置与尺寸，计算该锅炉燃用现在给定的煤种后的各项运行参数；2. 根据计算结果分析运行中可能会出现的问题，并提出相应的处理措施。基本要求：1. 所有计算均采用列表形式，各误差应符合热力计算要求 123，计算中必须采用国际单位。2. 对说明书与计算列表中各数据与公式应注明其来源，例如：根据假设（并在何处进行了检验） ；根据给定的数据；根据参考资料 x(Page:YY)选取等。3. 与本次热力计算或与本变工况计算有关的结构计算项目需列表
3、计算，与本次热力计算无关的结构设计计算可以不做也不用列表。4. 制图符合制图规范，说明书条理清楚，并按要求装订成册。5. 每人独立完成设计任务，并进行答辩。二、课程设计的目的课程设计是实践性教学的主要环节之一，通过锅炉课程设计应达到以下目的（1） 掌握设计计算的基本原理和方法，提高实际设计计算的能力（2） 加深领会计算的基本理论和深化所学的理论知识（3） 为下一步学习锅炉运行等专业知识提供理论基础三、课程设计的概况锅炉课程设计一般选题与锅炉的热力计算，就其计算范围可分为局部热力计算和整体热力计算。局部热力计算，多联系生产现场某一具体问题，如提高锅炉出口蒸汽温度，提高锅炉的出力，计算炉膛出口温度
4、，防止锅炉炉膛结渣等。这些问题的计算420 吨时一次中间再热煤粉锅炉2往往要求学生具有一定实际生产知识，针对问题提出明确的结论及相应合理建议。整体热力计算，一般是校核整台锅炉各处的热工参数和运行指标。这类选题的重点是检查学生对计算原理和方法掌握的程度，培养学生实际计算的能力。同事，也要求学生在计算之后能进行必要的理论分析和提出合理建议。 整体校核热力计算的主要部分：1 锅炉辅助设计计算，这部分目的是为了后面的受热面的热力计算提供必要的基本计算据据或图表。2 受热面热力计算，其中包括热力计算提供结构数据的各受热面的结构计算。3 计算数据的分析，这部分内容往往是鉴定设计质量、考核学生专业知识水平的
5、主要依据。420 吨时一次中间再热煤粉锅炉3二、设计资料：（一） 、设计题目：420t/h 一次中间再热煤粉锅炉（二） 、原始资料1.锅炉蒸发量 420t/h1D2.再热蒸汽流量 350t/h23.给水温度 235gst4.给水压力 15.6MPaP5.过热蒸汽温度 5401t6.过热蒸汽压力 13.7MPap7.再热蒸汽(进)温度 3302t8.再热蒸汽(出)温度 5409.再热蒸汽(进)压力 2.5MPa2p10.再热蒸汽(出)压力 2.3MPa注：以上压力为表压。11.周围环境温度 2012.燃料特性Car（%）Har（%）Oar（%）Nar（%）Sar（%）Aar（%）War（%）Vd
6、af（%）Qar，net(kj/kg)DT()ST()FT()50.58 3.79 4.65 1.49 2.17 22.63 14.69 28.10 20400 1200 12400 129013.制粉系统 中间储仓式,热风送粉,筒式钢球磨煤机14.汽包工作压力 15.2MPa（表压）提示数据:排烟温度假定值 =117；热空气温度假定值 =320pyt rkt420 吨时一次中间再热煤粉锅炉4三 锅炉整体布置得确定（一） 、锅炉整体的外型选 形布置选择 形布置的理由如下：(1) 锅炉排烟口在下方,送、引风机及电除尘器等设备均可以布置在地面，锅炉结构和厂房较低，烟囱也可以建造在地面上；(2) 在
7、对流竖井中,烟气向下流动,便于清灰,具有自身除灰的能力；(3) 各受热面易于布置成逆流方式,以加强对流换热；(4) 汽机、锅炉之间连接管道不长。（二） 、受热面的布置在锅炉炉膛内侧，全部布置膜式水冷壁受热面，其他受热面的布置主要考虑蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。本锅炉为超高压锅炉，汽化吸热较小，加热吸热和过热吸热相应较大。为使锅炉炉膛出口排烟温度降低至要求的数值，避免水平烟道内的对流受热面超温和结焦，从而保护对流受热面，除在水平烟道内布置对流过热热器外，还在炉膛内上方布置全辐射式的前屏过热器，炉膛出口布置半辐射式的后屏过热器。为减少前、后屏过热器中的传热温差，在炉顶及水平烟道的两侧墙，竖
8、井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器。为减少热偏差，节约金属材料量，再热器采用二级再热方式，其中高温再热器对流过热器后的水平烟道，低温再热器布置在尾部烟井。为了再热汽温的调节，使负荷在 100%75%之间变化时，再热器出口汽温保持不变，尾部烟井的上部由隔墙省煤器分隔成两个烟道，主烟道设置低温再热器，旁路烟道设置旁路省煤器，前、后隔墙省煤器采用膜式结构，在旁路省煤器下方的 45管上装有 20 块烟气挡板用于再热汽温的粗调。在烟气调节挡板的下方烟井设置主省煤器。根据锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式的。热风温度要求较高，采用两420 吨时一次中间再热煤粉锅炉5台6.7m 受热面旋转的回转式
9、空气预热器，安装于 9 米平台上，属炉外布置，其具有结构紧凑、节约材料、维护方便的特点。在主省煤器的烟道转弯处下部，设置落灰斗，在转弯处离心力的作用下，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，减轻除尘设备及引风机的负荷。锅炉整体布置如图一所示。（三） 、锅炉汽水系统按超高压大容量锅炉热力系统设计要求，该锅炉汽水系统的流程设计如下：1 过热蒸汽系统的流程汽包 顶棚过热器进口集箱 炉顶及尾包覆过热器管系 悬吊管过热器管系尾部包覆过热器后集箱 尾部左右侧包覆过热器下后集箱 悬吊管过热器出口集箱尾部左右侧包覆过热器后上尾部左右侧包覆过热器管系（上升）集箱尾部左右侧后包覆过热器管系
10、（下降） 尾部左右侧包覆过热器下前集箱水平烟道左右侧前包覆过热器管系（上升） 水平烟道左右侧前上包覆过热器集箱 前屏过热器 后屏过热器 对流过热器进口集箱 对流过热器管系 对流过热器出口集箱集汽汽箱 汽轮机高压缸。2 水系统的流程给水 主省煤器进口集箱 主省煤器管系 主省煤器出口集箱 前隔墙省煤器进口集箱 前隔墙省煤器管系隔墙省煤器出集箱后隔墙省煤器进口集箱 后隔墙省煤器管系 墙省煤器出集箱 旁路省煤器进口集箱 旁路省煤器管系420 吨时一次中间再热煤粉锅炉6旁路省煤器出口集箱 省煤器引水管 汽包 下降管水冷壁下联箱 左右侧墙水冷壁 水冷壁上联箱 汽包前后侧墙水冷壁3 再热蒸汽系统的流程汽轮机
11、 低温再热器进口集箱 低温再热器管系 低温再热器出口集箱 高温再热器进口集箱 高温再热器管系 高温再热器出口集箱 再热器集汽集箱 汽轮机中压缸。（四） 、锅炉总体概况锅炉为单汽包，自然循环煤粉炉，呈形布置，适应露天。汽包中心标高为 42300mm，布置在炉前距水冷壁中心线 2660mm 处。采用 4 根41936mm 大直径下降管。炉膛由密封良好的606mm 鳍片管膜式水冷壁组成，炉膛截面深宽=88409600mm，宽深比为 1.085，近似正方形。燃烧器呈四角大小双切圆布置。炉膛上部出口处，沿炉膛宽度方向布置 6 片前屏过热器，横向节距为1350mm,其后布置 14 片后屏过热器，横向节距为
12、 630mm。高温对流过热器布置在后屏过热器之后，位于折焰角的斜坡上，低温过热器由侧墙包覆管、后墙包覆管以及炉顶包覆管组成。再热器分高、低温两组，分别置于水平烟道以及尾部竖烟井。全部受热面采用悬吊和支承相结合的方式。竖烟井深度 7500mm，其上部由隔墙旁路省煤器管分隔成两个烟道，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钢架承重，受热面向下膨胀。省煤器由旁路省煤器、隔墙省煤器和置于竖烟井下部的主省煤器三部分组成。旁路省煤器以及隔墙省煤器为悬吊式，主省煤器则由三根钢架支承，搁置在水泥构架梁上。两台回转式空气预热器直接安置在 9m 运转层上，由水平烟道
13、连接，置于尾部竖烟井的后侧。锅炉烟井周围有管子包裹，采用重力载荷小、厚度薄的敷管炉墙，除尾部空气预热器、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钢梁上，受热面均作向下自由膨胀，炉顶钢架通过 K1、K 2、K 3、K 4混凝土构架把负荷传递到锅炉420 吨时一次中间再热煤粉锅炉7基础上。锅炉气温调节，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 45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，上述的调温装置可以维持过热蒸汽、再热蒸汽出口温度在额定值。另外，在低温再
14、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。水冷系统炉膛四周水冷壁管全部采用 606mm 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、汽包组成循环回路。炉水由汽包经 4 根 41936mm 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中，分离下来的水和省煤器来的给水混合一起，再进入大直径下降管，进
15、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。水冷壁上设有人孔、看火孔、吹灰孔、打焦孔、防爆门孔、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，行成折焰角，另一路垂直上升，起悬吊管作用。为使两路水量的合理分配，以保证均能安全可靠地工作，在垂直悬吊的集箱管孔处设置了带有短管的10mm 节流孔，伸出集箱底部的短管，从而可以防止因污物进入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
16、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以及左右侧包覆和后包覆管上。燃烧器420 吨时一次中间再热煤粉锅炉8燃烧器为正四角大小切圆布置，假想小切圆 200mm、大切圆 800mm，一次风喷口分 3 层布置，带负荷共 12 个一次风喷口。燃烧器的一、二、三次风喷口的布置，自上至下为（三） （二）(二)（一） （二） （一） （一） （二） ，一次风喷口分为上下两组分隔，以提高一次风气流的刚性。为了适应煤种变化和调整燃烧工况，煤粉喷燃器各喷嘴出口截面做成可调节的。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
17、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。整个燃烧器通过连体焊于水冷壁管上，与水冷壁管一起膨胀。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。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，最后进入高温对流过热器，汇集到出口集箱。过热蒸汽由出口集箱两端引入到汽轮机
18、高压缸。前屏过热器共 6 片，为全辐射过热器，后屏过热器共 14 屏，为半辐射过热器，高温对流过热器共 104 片，作顺流布置。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。再热器再热器分高温热器和低温再热器两部分。高温再热器布置在对流过热器之后的水平烟道中，低温再热器和旁路省煤器做并联布置放在尾部竖井中。低温再热器管系共 104 片、为 5 排管，按烟气流向作逆流顺列布置，整个低温再热器管系重力由悬吊管过热器承载，作向下自由膨胀。高温再热器管系也为 104片、5 排管，作顺流顺列布置。420 吨时
19、一次中间再热煤粉锅炉9在低温再热器进入管道上设有事故喷水装置，为紧急事故时作降温调节用。再热蒸汽温度控制以烟气旁路挡板作为主要调节手段，而高、低温两段再热器之间的喷水装置作为细调，由于再热蒸汽喷水调节要降低机组的热效率，所以应尽量少用。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 10810mm 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
20、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，作为尾部竖烟井的前墙；后隔墙宽鳍片管作为旁路烟道的分割墙，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 21926mm 的管道下降至旁路省煤器进口集箱。旁路省煤器系为 2 排蛇形管圈，顺列逆流布置。旁路省煤器在出口端的弯管倾斜 45，以组成烟道挡板的框架；旁路省煤器延伸至斜烟道包覆管，接旁路省煤器出口集箱。斜烟道部位的包覆管省煤器管为敷管炉墙，节距由旁路省煤器的 90mm 变为 45mm。最后经旁路省煤器出来的工质由 12 根 10810mm 的后墙引出管引入汽包，作为给水。回转式空气预热器本锅炉选用 2 台 6200mm 的回转式空气预热器，采用垂直轴受热面回转的形式。回转式空气预热器主要特征性数据如下：转子内径为 6200mm；转子高度为 2260mm；受热面高度为 1860mm，其中热端为 1500mm，冷端为 360mm；受热面积为 18500m2；预热器转速为 1.53r/mim；
