1、毕业设计（论文）题目名称：300MW 电站锅炉热力系统和燃烧器系统设计学院名称：能源与环境学院班 级：热能 071学 号：200701124213学生姓名：卢万飞指导教师：孙昆峰2011 年 6 月附 2：300MW 电站锅炉热力系统和燃烧器系统设计Design for thermodynamic system and burner system of 300MW boiler学院名称：能源与环境学院班 级：热能 071学 号：200701124213学生姓名：卢万飞指导教师：孙昆峰2011 年 6 月论文编号：200701124213 I摘 要随着国民经济和电力负荷的迅速增长，电网容量也随之
2、增长，电力需求越来越大，发展电力产业已刻不容缓。本文以300MW锅炉机组的热力系统和燃烧器系统设计计算为例，简述了大型电站煤粉锅炉设计的步骤和方法，并对计算结果进行分析，指出设计过程中的问题和不足，以及对发展计算机技术在锅炉设计中应用的期望。本文叙述了 300MW 电站锅炉热力系统和燃烧器系统的设计过程。首先确定了锅炉的整体布置，包括前屏过热器，后屏过热器，对流过热器，高温再热器，低温再热器，省煤器和回转式空气预热器的布置；然后确定锅炉的汽水系统和烟风系统的流程，并绘制锅炉热力系统图；最后详细阐述了锅炉各个受热面的结构设计以及热力计算过程，并进行热力计算数据的修正以及计算结果校核。本文还对锅炉
3、排烟温度，热空气温度和燃烧器主要参数的选取进行了分析,并阐述了锅炉汽温的调节方法。关键词：300MW 电站锅炉 热力系统 燃烧器 设计IIABSTRACTWith the rapid growth of the national economy and power load, power capacity and the demand for electricity also increase, the development of power industry has become essential. In this paper, the calculation design for th
4、ermodynamic system and burner system of 300MW boiler, for example, describes the design steps and methods of the large-scale coal power plant boiler, and results analysis, and the problems and deficiencies of the design process, as well as the expectations of the development of computer the applicat
5、ion of technology in boiler design. The paperdescribes the design process of thermodynamic system and burner system of 300MW boiler. Firstly, we determined the overall layout of the boiler, including the former screen superheater, rear screen superheater, convection superheater, high-temperature reh
6、eater, low temperature reheater, economizer and rotary arrangement air preheater; and then we determined the the water flow system and smoke flow system, and drew the diagram of boiler thermodynamic system; At last, we detailed elaborated the structure design and thermodynamic calculation of each he
7、ating surface of boiler, and the data amendment of thermodynamic calculations and check of the result. Paper also analyzed the temperature of exhausted gas and hot air, and the selectet of the main parameters of burner, andelaborated the regulation method of steam temperature. Key words:300MW plant
8、bolier thermal system burner design目 录III1 引言 12 锅炉的整体布置及系统 32.1 锅炉的整体布置 32.2 锅炉的热力系统 32.3 锅炉气温的调节 63 计算方法及主要参数的选取 73.1 锅炉热力计算方法 73.2 锅炉排烟温度的选择 73.3 热空气温度的选择 84 锅炉的设计计算 94.1 原始资料 94.2 煤的元素分析数据校核和煤种判别 94.3 燃烧产物和锅炉热平衡计算 104.4 炉膛设计和热力计算 154.5 后屏过热器热力计算 254.6 对流过热器设计和热力计算 304.7 高温再热器设计和热力计算 364.8 转向室热力计
9、算 414.9 低温再热器设计和热力计算 414.10 减温水量校核 464.11 省煤器设计和热力计算 464.12 空气预热器热力计算 504.13 热力计算数据的修正和计算结果汇总 545 总结 575.1 设计锅炉的主要特点 575.2 设计不足及展望 57参考文献 58致谢 59附录 60主要符号表IV进口过量空气系数 a炉膛宽度 syw烟气流速“出口过量空气系数 b炉膛深度 pjv蒸汽平均比容pj平均过量空气系数 d管径及壁厚 a理论燃烧温度漏风系数 R最小弯曲半径 pjCV烟气平均热容量t工质进口温度 lV炉膛容积 2HOr水蒸气容积份额工质出口温度 lA炉膛截面积 n三原子气体
10、容积份 额h工质进口焓 js计算受热面积 p三原子气体分压力工质出口焓 管子总流通面积 yK三原子气体辐射减弱系数烟气出口温度 1A每根管子面积 h灰粒子辐射减弱系数烟气出口温度 n管子总数 j焦炭粒子辐射减弱系数H烟气进口焓 1s横向管距 K半发光火焰辐射减弱系数烟气出口焓 z片数 hya炉膛火焰有效黑度0lk理论冷空气焓 1n单片管子数 沾污系数rQ锅炉输入热量 2s纵向截距 热有效系数gl锅炉有效利用热 yA烟气流通面积 da烟气侧对流放热系 数cr对流传热量 k空气流通面积 1烟气对管壁的 放热系数误差 yx烟气流通所占份额 2管壁对蒸汽的 放热系数grD过热蒸汽流量 k空气流通所占份
11、额 灰污系数zr再热蒸汽流量 Dt较大温差 k对流传热系数vq炉膛容积热强度 x较小温差 B实际燃料消耗量F炉膛截面热强度 t平均温差 w管内工质质量流速1 引言11 引言设计工作是产品生产的第一道重要工序，设计好坏对产品的性能和质量有着决定性的影响。设计布置新锅炉的要求是：确定锅炉的型式，以及各个受热面的结构尺寸，在保证安全可靠的基础上力求技术先进、节约金属、制造安装维修方便，并且有较高的锅炉效率，节约燃料。因此，在设计锅炉之前，应根据所给定的锅炉容量，参数和燃料特性，有目的地进行广泛深入的调查研究，综合利用有关的理论以及制造、运行方面的知识，查阅相关资料，进行各种技术方案的斟酌和比较，并进
12、行各种精确的计算。一般开始设计时，先选定锅炉的总布置，进行燃料消耗量的计算，然后再决定锅炉结构，进行炉膛传热计算，决定对流受热面的结构，进行对流受热面的传热计算。本锅炉设计的任务是 300MW 电站锅炉热力系统和燃烧器系统设计，其中热力计算是锅炉设计中的一项最主要的计算。热力计算的方法，按照已知的条件和计算目的，可以分为设计计算和校核计算两种。在设计新锅炉时的热力计算称为设计热力计算。设计热力计算的任务是在给定的煤种、给定的给水温度前提下，确定保证达到额定蒸发量，选定的锅炉经济指标以及给定的蒸汽参数所必需的锅炉各受热面的结构尺寸。在进行设计热力计算之前要进行锅炉的整体布置。即确定炉型（ 型、塔
13、形或其它布置方式） 、水循环方式（自然循环、强制循环、直流） 、燃烧方式（直流燃烧器、旋流燃烧器） 、过热汽温、再热汽温的调节方式（摆动式直流燃烧器、烟气挡板、烟气再循环等） 。上述几个大的方面确定后，就要设计布置受热面，即决定炉膛、对流烟道以及受热面之间的相对位置和相互关系，各种受热面的型式（即错列或顺列、立式或卧式）和尾部受热面的布置方式（单级布置或双级布置） 、还要确定制粉系统的方式，燃烧器型式与布置，并预先选定锅炉的排烟温度、热空气温度等经济性指标。在进行设计热力计算时，应具备下列原始数据：（1）锅炉的蒸发量、给水压力和温度，以及主汽阀前过热蒸汽压力和温度。（2）再热器进口和出口处再热
14、蒸汽的参数和流量。（3）从锅炉汽包抽出的饱和蒸汽流量。（4）连续排污量。（5）燃用的燃料特性，如煤应包括：应用基元素成分和低位发热量，可燃基挥发分，灰的特征温度，可磨度。（6）周围环境温度。1 引言2（7）有关煤粉制备系统、燃烧设备的型式，以及锅炉整体布置的资料。设计热力计算是在锅炉额定负荷下进行的，即锅炉各部件的结构尺寸是按额定负荷设计的。为了预先估计锅炉在其他负荷下的工作特性，往往对新设计的锅炉进行非额定负荷下的热力特性计算（校核热力计算的一种） ，一般作 70%负荷和 50%负荷的计算。锅炉的校核热力计算是对一台已经设计好的锅炉进行的。锅炉的负荷变化、燃用煤质变化，以及给水温度改变，合称
15、为锅炉的变工况。锅炉在变工况下运行时（例如煤种变化） ，其过热汽温、再热汽温、各受热面进、出口的烟气温度、介质温度（包括热风温度和排烟温度） 、锅炉效率、燃料消耗量以及空气和烟气的流量和速度等都要发生改变而偏离设计值。校核热力计算的任务就是通过热力计算，定量地确定这些新的数值。在进行校核热力计算时，锅炉受热面的结构是已知的，锅炉烟气和内部介质的中间温度、排烟温度、预热器出口空气温度有时甚至是过热汽温等则是未知的。为完成计算，需要利用迭代计算的方法逐步接近待计算值。为了进行校核热力计算，必须提供锅炉的图纸和有关燃烧设备、各受热面和烟风道的结构和尺寸的资料，并给出在校核工况下的锅炉参数、燃料性质和
16、给水温度。对于锅炉的单个受热部件，也有设计热力计算和校核热力计算的区分。部件的设计热力计算是根据给定的受热面传热量（或给定受热面的介质流量和进、出口温度） ，去计算传热温差和传热系数，最终求出受热面积的数值。设计计算是一种直接计算的方法，一般不需要进行逐步近似的计算过程。校核热力计则不然，进行单个受热面的校核计算时，一般只能知道热侧介质和冷侧介质的各一个温度或焓（进口的或出口的） ，介质的另一端的温度或焓为未知。因此要预先假定一个数值，然后借助两个热平衡方程和一个传热方程，经迭代计算逐步逼近真实值。校核热力计算的目的是为了估计锅炉在非设计工况条件下运行的经济指标对锅炉运行缺陷（例如汽温偏低、排
17、烟温度偏高等）的可能原因做出分析判断，寻求改进锅炉结构的必要措施，以及为选择辅助设备和进行空气动力计算、水动力计算、管壁温度计算和其它可靠性计算提供基础资料。设计热力计算和校核热力计算在计算方法上基本上是相同的，计算时所依据的传热原理、计算公式和图表曲线也都是相同的，区别仅在于计算任务和所求结果不同。而且设计计算和校核计算也没有绝对的界限，一个部件的设计计算往往可以采用校核计算的方法来完成。有经验的设计人员常可以根据他的经验，预先将锅炉受热面的结构尺寸决定，然后逐步进行校核计算，如果不合适，则重新调整受热面的结构（主要是调整受热面的面积） ，直至满足换热量的要求，这也是一种设计计算方法。2 锅
18、炉的整体布置及系统32 锅炉的整体布置及系统2.1 锅炉的整体布置（1）锅炉整体的外型选 型布置选择 型布置的理由如下：a.锅炉的排烟口在下方，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，烟囱也可以建筑在地面上；b.在对流竖井中，烟气下行流动，便于清灰，具有自身除灰的能力；c.各受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热；d.机炉之间连接管道不长。（2）受热面的布置本锅炉为亚临界参数，汽化吸热较小，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，保护水平烟道内的对流受热面，除在水平烟道内布置高温再热器外，还在炉内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
19、热器，折焰角上方布置对流过热器。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和后墙均布置包覆过热器。为了减小热偏差，节省金属用量，采用二级再热方式，其中高温再热器置于对流过热器后的烟温较高的区域，低温再热器设置在尾部竖井烟道中。在低温再热器下面设置省煤器，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，采用回转式空气预热器，移致炉外布置，这样不仅结构紧凑，节省材料，而且维修也方便。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。锅炉整体布置如图 2-1 所示。2
20、.2 锅炉的热力系统锅炉的热力系统是指锅炉各受热面沿烟气流程布置的位置和相互间热量分配的关系。对锅炉热力系统提出的最基本的要求是锅炉的可靠性和经济性，亦即锅炉应在达到安全可靠的基础上力求先进、金属节约、制造安装简便、热效率高。本文 300MW 电站煤粉锅炉的热力系统如图 2-2 所示。2 锅炉的整体布置及系统4109876543211-冷 灰 斗 ； 2-燃 烧 器 ； 3-炉 膛 ； 4-前 屏 过 热 器 ； 5-后 屏 过 热 器 ； 6-对 流 过 热 器； 7高 温 再 热 器 ； 8低 温 再 热 器 ； 9省 煤 器 ； 10回 转 式 空 气 预 热 器 图 2-1 锅 炉 布
21、 置 图2 锅炉的整体布置及系统5图 2- 10t/h亚临界自然循环锅炉的热力系统34536037240478467540455404532532727532020128.5358549737428486210431204工质温度（） 烟气温度（）6烟气流向1-汽包；2-炉膛；3-水冷壁；4-前屏过热器；5-顶棚过热器；6-第一级喷水；7-后屏过热器；8-第二级喷水；9-对流过热器；10包覆墙过热器；1后墙引出管；12高温再热器；13转弯烟室；14低温再热器；15省煤器；16空气预热器810516151413121974321过热蒸汽出口 16.8Mpa再热蒸汽出口 3.25Mpa再热蒸汽进口
22、 3.4pa热空气 出口冷空气 进口给水进口 20Mpa2 锅炉的整体布置及系统62.3 锅炉气温的调节维持稳定的过热汽温和再热汽温是保证锅炉机组运行安全和经济所必需的。对电厂锅炉来说，要求在运行中维持过热汽温的变动不超过510。另外，从保护过热器受热面来说，除了汽温应维持正常以外，还要保持某一级过热器的管壁温度不超过这一级过热器所采用的钢材的许用温度，因此锅炉汽温的调节除了满足汽轮机的要求之外，还有保护过热器本身的作用。一般情况是锅炉负荷在70100内能维持额定蒸汽温度。由于许多因素影响到汽温，因而就需要采取适当的调温方法。调节汽温的方法很多，而使用条件和优点又各不相同。为使调温灵活，也可同
23、时采用两种不同的调温方式。总之，应根据具体情况通过技术经济比较合理的选择调温方法。（1）过热汽温调节采用两级喷水减温器调节蒸汽温度。第一级喷水减温器位于包覆过热器出口集箱到前屏过热器进口集箱的连接管道上，左右各一，设计喷水量全部放在这一级，起主调作用，并可保护前屏过热器管壁不超温；第二级喷水减温器位于后屏出口集箱到对流过热器进口集箱的连接管上。当一级减温器喷水量受到限制或一级减温幅度不能满足要求时，此级减温器将投入。减温器本体包括简体、喷头、文丘利混合管及衬套等。在最大连续负荷时，预期喷水量约为主蒸汽流量的35。（2）再热汽温调节再热蒸汽温度调节主要通过位于尾部竖井底部的烟气调节挡板，由逻辑系
24、统自动调整挡板到适当位置，以保证控制负荷范围内的再热汽温保持在540，在稳态情况下，再热器出口集箱两端汽温偏差将不超过10，为适应过渡或事故工况的需要，在再热蒸汽入口管道上装设左右各一的事故喷水减温器，减温器本体包括筒体，喷嘴装置和直套筒等。3 计算方法及主要参数的选取73 计算方法及主要参数的选取3.1 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
25、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。3.2 锅炉排烟温度的选择排烟温度低，排烟热损失少，锅炉效率高，节约燃料；但会使尾部受热面的传热温差大幅降低，增
26、加受热面积。此外，如排烟温度取得过低，还会引起空气预热器的严重低温腐蚀。低温腐蚀与堵灰都将严重影响到锅炉工作的经济性和可靠性，并且两者相互影响。防止的主要方法是提高受热面壁面温度，使它不低于烟气中硫酸蒸汽和水蒸汽的露点。为提高锅炉效率，排烟温度相应取得低一些。蒸汽参数高的锅炉，给水温度较高，为了保证尾部受热面的温差，锅炉排烟温度比中参数的取得高些。我国大中型锅炉的排烟温度，多在120160内，一般很少采用低于120的排烟温度。下表列出了排烟温度的推荐值，可供参考。3 计算方法及主要参数的选取8表3-1 锅炉排烟温度推荐值排烟温度（）燃料水分 =150172gst =215280gst3 110
27、120 120130320arzsM120130 14015020130140 160170依据上表，由于 18840KJ/Kg,所以属于优质烟煤。ydwQb.折算成分的计算 41824182.71.60yyzsdwA 3.45yyzsW 4182418270yyzsdwSQ 因此 ，属于低灰分煤。zsA4.3 燃烧产物和锅炉热平衡计算(1)燃烧产物计算a.理论空气量及理论烟气容积根据计算公式，得出理论空气量及理论烟气容积的计算表如下：表 4-4 理论空气量及理论烟气容积序号 项目名称 符号 单位 计算公式及数据 结果4 锅炉的设计计算111 理论空气 量 0V3/mkg0.89(.375)0
28、.26.3yyyyCSHO7.3242 理论氮容 积 2N 91arNV5.7923 容积2RO2RO3/k0rar 1.3374 理论干烟 气容积 0gyV22NRO7.1295 理论水蒸 气容积 2HO3/mk 0141.6(.1/)0ararkHMdVkg0.6656 飞灰份额 fh查文献 3 0.90b.空气平衡表及烟气特性表根据该锅炉的燃料属优质烟煤，查表选取炉膛出口过量空气系数 ，再“1.20l查表得各受热面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表如下：表 4-5 空气平衡表炉膛，屏式过热器对流过热器高温再热器低温再热器 省煤器空气预热器进口 1.20 1.25 1.28 1.31 1.
29、33漏风 0.5lhp0.05 0.03 0.03 0.02 0.20出口 “1.20 1.25 1.28 1.31 1.33 1.53根据上述计算出的数据，又查取炉渣份额后计算的飞灰份额 =0.90，得烟气fh特性表如下：表 4-6 烟气特性表序号 项 目 名 称符 号单位（标准状况下）炉膛，屏式过热器对流过热器高温再热器低温再热器 省煤器空气预热器1 烟道进口过量空气 系数 1.20 1.20 1.25 1.28 1.31 1.332 烟道出口过量空气 系数 “ 1.20 1.25 1.28 1.31 1.33 1.533 烟道平均过量空气 系数 pj 1.20 1.225 1.265 1
30、.295 1.32 1.434过剩空气量 0(1)pjV3/Nmkg1.465 1.648 1.941 2.161 2.344 3.1495干烟气容积0gyjgy8.594 8.777 9.070 9.290 9.473 10.2784 锅炉的设计计算126水蒸气容积200.1()HOpjVV2HO3/Nmkg0.6786 0.6815 0.6863 0.6898 0.6927 0.70577烟气总容积 2gyy3/9.273 9.459 9.756 9.980 10.166 10.9848容积份额R2/OyV2ROr 0.1442 0.1414 0.1370 0.1340 0.1315 0.
31、12179水蒸气容积份额 2Hy2H 0.0732 0.0721 0.0703 0.0691 0.0681 0.064210三原子气体和水蒸气容积总份额 22ROrnr 0.2174 0.2134 0.2074 0.2031 0.1997 0.186011烟气质量 01.360ypjAVyG/kg12.361 12.600 12.983 13.270 13.509 14.56112质量飞灰浓度 /()yfhyh/0.0085 0.0084 0.0081 0.0079 0.0078 0.0072c.烟气焓温表计算下表中的各项，此为烟气焓温表。表 4-7（1）烟气焓温表（用于炉膛、屏式过热器、对流
32、过热器的计算）炉膛、屏式过热器 对流过热器=1.20=1.25烟气或空气温度（）理论烟气焓 0(/)yHkJg理论空气焓 0(/)kJg理论烟气焓增（每 100）yHyyHyyH 400 4492 3968 5285 54841203 1412 1463500 5695 5011 6697 69471234 1448 1502600 6929 6077 8145 84491266 1483 1537700 8195 7165 9628 99861293 1514 1569800 9488 8270 11142 115551312 1537 1594900 10800 9392 12679 13
33、1491335 1562 16181000 12135 10527 1354 14241 1584 14767 16424 锅炉的设计计算131100 13489 11681 15825 164091370 1602 16601200 14859 12842 17427 180691387 1623 16821300 16246 14020 19050 197511395 1633 16921400 17641 15206 20683 214431408 1646 17061500 19049 16398 22329 23149表 4-7（2） 烟气焓温表（用于高温再热器、低温再热器的计算）高
34、温再热器 低温再热器=1.28=1.31烟气或空气温度（）理论烟气焓 0(/)yHkJg理论空气焓 0(/)kJg理论烟气焓增（每 100）yHyyHyyH 300 3321 2949 4147 42351171 1456 1487400 4492 3968 5603 57221203 1495 1526500 5695 5011 7098 72481234 1533 1565600 6929 6077 8631 88131266 1570 1603700 8195 7165 10201 104161293 1602 1635800 9488 8270 11803 12051900 10800
35、 9392 1293 13430 1627 13712 1661表 4-7（3）烟气焓温表（用于省煤器、空气预热器的计算）省煤器 空气预热器=1.33=1.53烟气或空气温度（）理论烟气焓 0(/)yHkJg理论空气焓 0(/)kJg理论烟气焓增（每 100）yHyyHyyH 100 1076 970 1397 15911107 1430 1626200 2183 1951 2827 3217300 3321 2949 1138 4294 1467 4884 16674 锅炉的设计计算141171 1507 1711400 4492 3968 5801 65951203 1547 175550
36、0 5695 5011 7348 8350(2)热平衡及燃料消耗量计算锅炉热平衡及燃料消耗量计算列于下表：表 4-8 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 结 果1 锅炉输入热量 rQkJ/kg yrdwQ278002 排烟温度 py 先估后校 1303 排烟焓 HkJ/kg 查焓温表用插值法求 20794 冷空气温度 lkt 取用 205 理论冷空气焓 0kJ/kg 00()lkkHctV1946 化学未完成燃烧 热损失 3q 取用 07 机械未完全燃烧 损失 4 取用 18 排烟热损失 2 04(10)()/pylkrqQ6.3469 散热损失 5q 取
37、用 0.410 灰渣损失 6 ，忽略19ydwA011 保热系数 50q0.99612 锅炉总热损失 q 23467.74613 锅炉热效率 gl 192.25414 过热蒸汽焓 rhkJ/kg查蒸汽特性表，16.8 ，t=540PaM340115 给水焓 gskJ/kg查水特性表，20 ，t=275pa120616 过热蒸汽流量 grDKg/h 已知 100000017 再热蒸汽进口焓 zrhkJ/kg 查蒸汽特性表P=3.44Mpa,t=325 30414 锅炉的设计计算1518 再热蒸汽出口焓 “zrhkJ/kg 查蒸汽特性表，P=3.25Mpa,t=540 354419 再热蒸汽流量
38、zrDKg/h 已知 84000020 再热蒸汽焓增量 zrhkJ/kg “zrh50321 锅炉有效利用热 glQkJ/h “()()grgszrzrDh261750400022 实际燃料消耗量 Bkg/h /llQ1026023 计算燃料消耗量 jkg/h 410Bq1010404.4 炉膛设计和热力计算炉膛设计内容主要包括燃烧器型式的选择及布置，炉膛尺寸的确定和水冷壁的布置等。固态排渣煤粉炉目前从燃烧器的布置及火焰形状可以分为一下几种类型：一种是燃烧器前墙布置，L 形火焰炉膛；一种是燃烧器四角布置的炉膛；一种是燃烧器两侧墙布置，火焰对撞的炉膛；还有一种是 U 形火焰炉膛。目前以前两种炉膛
39、使用最广。在设计炉膛时，首先应当使燃料能燃烧地比较完全，同时又必须保证燃烧室能长期可靠地运行，不会因为严重结渣等事故而被迫停炉。因此，必须深入地调查研究，然后根据实践的经验决定炉膛的形状和容积，才能达到燃烧效率高运行又安全可靠地效果。(1)炉膛结构设计（带前屏过热器）炉膛结构设计（带前屏过热器）列于下表：表 4-9 炉膛结构设计（带前屏过热器）a.炉膛尺寸的确定序号 名 称 符号 单 位 计算公式或数据来源 结 果1 炉膛容积热强度 vq3/Wm查表选取 1350002 炉膛容积 lV/(3.6)ydwvBQq5838.63 炉膛截面热强度 F2/查表选取 48000004 炉膛截面积 lA/
40、.ydF164.215 炉膛截面宽深比 /ab选取 1.16 炉膛宽度 m选取 13.4407 炉膛深度 /lAa12.2188 冷灰斗倾角 按 选取50509 冷灰斗出口尺寸 按 0.61.4 选取 1.210 冷灰斗容积 hdV3按图计算 417.564 锅炉的设计计算1611 折焰角长度 zlm按 选取13b412 折焰角上倾角 上 按 选取2045上 4513 折焰角下倾角 下 按 选取下 3014 前屏管径及壁厚 d取用 384.515 前屏管内工质 质量流速 w2/()Kgs查表选取 100016 前屏管子总 流通面积 Am1D360jw0.273617 前屏每根管子 面积 12（
41、 为内径）24nd0.0006618 前屏管子总数 n根 1/A41419 前屏横向管距 1s按 选取150s 120020 前屏片数 z片 按 =10.2 选取/a1021 前屏单片管子数 1根 按 =41.4 选取1nz4122 前屏纵向截距 2sm按 选取2/.35sd 4223 前屏最小弯曲半径 R按 选取()R 7524 前屏深度 qpb21n351025 前屏与前墙 之间距离 选取 120026 前后屏之间距离 m选取 79027 炉膛出口烟气流速 yw/s选取 628 炉膛出口烟气温度 “lC 查表选取 120029 炉膛出口流通面积 chA2“273360jylsBVw2343
42、0 炉膛出口高度 m/chAa17.431 前屏高度 qp 按 选定 1632 水平烟道烟气流速 syw/s选取 1033 水平烟道高度 sh按 选取“273360jylsBVwa1134 折焰角高度 zym按 1 选取qpyzh135 炉顶容积 ldV3按图计算 148536 炉膛主体高度 lthldhlA23.970b.水冷壁4 锅炉的设计计算17序号 名 称 符号 单 位 计算公式或数据来源 结 果1 前后墙水冷壁 回路个数 1z个 13.44/2=6.72 72 左右侧墙水冷壁 回路个数 2个 12.218/2=6.109 63 管径及壁厚 dm按表选取 6064 管子节距 s按 选取
43、/1.35sd 805 前后墙管子根数 1n根 按 选取a1686 左右侧墙管子根数 2根 按 选取bs153为了保证后墙水冷壁在折焰角处得刚度，便于后墙水冷壁的悬吊，其中有 54根水冷壁用分叉管，即有 54 根上升管在折焰角处呈三叉管结构，考虑到流动阻力的影响，在 54 根上升叉管上方装有直径为 10mm 的节流孔，使有足够的汽水混合物流过折焰角处得上升管，以免烧坏。(2)燃烧器的设计本锅炉选用四角切圆布置的直流煤粉燃烧器，因为是优质烟煤，所以配风方式选用均等配风，理想切圆直径为 1000mm。这样不仅能保证稳定燃烧，还有利于加强炉内气流扰动，使燃料在炉内的停留时间增长。为了加强燃烧器对煤种
44、的适用性及适应负荷的变化，燃烧器的喷口截面采用可调的，以调节气流量和火炬长度。此外，喷口还可以摆动一角度，单个喷口的摆动为10，联动时能上下摆动20，这样可以改变火焰中心高度。燃烧器风口布置如图 4-1 所示，其中一次风喷口层数按参考文献选取为 6 层。 燃烧器结构尺寸及热力计算列于下表：表 4-10 燃烧器设计序号 名 称 符号 单 位 计算公式或数据来源 结 果1 一次风速 1w/ms查表选取 302 二次风速 2 查表选取 453 一次风率 r 查表选取 254 二次风率 130r755 一次风温 1tC由制粉系统的设计计算确定 2006 二次风温 2 rkt 3107 燃烧器数量 z个
45、 四角布置 48 燃料消耗量 B/kgs由热平衡计算得 28.359 单个燃烧器 出力 r /Bz7.087510 燃烧器功率 PWrQ197032.511 理论空气量 0VNm3/kg 由燃烧计算得出 7.32412 炉膛出口过 l燃烧计算选定 1.204 锅炉的设计计算18量空气系数13 炉膛漏风系 数 l燃烧计算选定 0.0514 炉膛漏风率 lfr 10%l4.1715煤在制粉系统中蒸发掉的水分Mkg/kg 计算 煤粉水分取 0.8%()armfM0.02216 制粉系统漏 风率 lfK直吹式系统中速磨 0.217 每公斤原煤所需干燥剂 1gkg/kg01.258lfVrK2.318
46、大气压力 0PPa 给定 10130019 一次风压 1Pa （大气压）10P10130020 一次风量 Vm3/s 0111273.24()()l lft MrVBg10921 二次风压 2Pa （大气压）10 10130022 二次风量 m3/s 0222()(73lPtr39923一次风口面积（单只）1A2“01116ljVBtzw0.148424二次风口面积（单只）22“02224373ljrt0.274425 燃烧器假想 切圆直径 jdm查表选取 100026 燃烧器矩形对角线长度 jl 2ba1816427 特性比值 /rhb初步选定 1228 特性比值 2jrl 由 确定0.53
47、89.4jrrlh40.229 燃烧器喷口 宽度 rbm2/jjrlb65030 一次风喷口 高度 1h1A22831 二次风喷口 高度 2 2/r 42232 燃烧器高度 r =12.3，接近原选定值/rhb802433最下排燃烧器下边缘距冷灰斗上沿距离lm按选 取(45)rlb 34 锅炉的设计计算19(3)炉膛和前屏过热器结构尺寸计算炉膛和前屏过热器结构尺寸如图 4-2 所示。4 锅炉的设计计算20（1340） 炉膛结构尺寸 鳍片管d=60 s=80前屏过热器结构尺寸 （a）主视图；（b）侧视图 d=384.5 s1=20 s=42R7n根z1片(a)(b)二 一 一二 一二 二 二二
48、一二 一一二 图 4-1燃烧器喷口结构尺寸锅 炉 中 心 线图 4-2炉膛及前屏过热器结构尺寸4 锅炉的设计计算21计算数据列于下表：表 4-11 炉膛结构尺寸计算序号 名称 符号 单位 计算公式或数据来源 结果1 前墙面积 qA2m（42.279+4.286+6.709 ）13.44 670.92 后墙面积 h（4.618+23.97+4.286 ）13.44 441.83 侧墙面积 125.516 880.5（ 8.218+12.218）2.309 23.63A12.21823.97 292.942m（12.218+6.709）3.283/2 31.1c 1234A435.64 炉膛出口烟窗面积 h2(2.218-5.5-4.618 +16) 13.44sin60251.65 炉顶包覆 面积 ld 5.513.44 73.926 前屏面积 qpA2m2103.5116 1123.27 燃烧器面 积 r 41.510 608前后侧墙水冷壁角系数X按膜式水冷壁取 1.09 炉顶角系 数 ld 查文献 0.9710 前屏角系 数 qp 查文献 0.9911炉膛出口烟窗处角系数chX选取 1.012整个炉膛的平均角系数2cqhchldqpcAXAX0.99613 前屏区的侧墙面积
