【正文】 內蒙古科技大學鍋爐課程設計 1 鍋爐課程設計說明書 設計題目： 220t/h 超高壓燃煤鍋爐 一、鍋爐課程設計的目的 鍋爐課程設計《鍋爐原理》課程的重要教學實踐環(huán)節(jié)。通過課程設計來達到以下目的：對鍋爐原理課程的知識得以鞏固、充實和提高；掌握鍋爐機組的熱力計算方法，學會使用熱力計算標準方法 ,并具有綜合考慮鍋爐機組設計與布置的初步能力 二、鍋爐校核計算主要內容 鍋爐輔助設計：這部分計算的目的是為后面受熱面的熱力計算提供必要的基本計算數(shù)據(jù)或圖表。 受熱面熱力計算：其中包含為熱力計算提供結構數(shù)據(jù)的各受熱面的結構計算。 計算數(shù)據(jù)的分析：這 部分內容往往是鑒定設計質量等的主要數(shù)據(jù)。 三、設計步驟 鍋爐的整體布置。 鍋爐排煙溫度和熱空氣溫度的選擇。 鍋爐的熱力計算。 燃燒產物和鍋爐熱平衡計算。 爐膛設計和熱力計算。 對流受熱面設計和熱力計算。 熱力計算數(shù)據(jù)的修正。 鍋爐平衡計算誤差校核。 鍋爐總圖繪制和設計說明書的編制。 四、原始資料 鍋爐額定蒸發(fā)量： De=220t/h 給水溫度： 215℃ 過熱器出口蒸汽溫度： 540℃。 過熱器出口壓力： 。 (表壓 ) 制粉系統(tǒng)：中間儲倉式（ 熱空氣做干燥劑、鋼球筒式磨煤機） 燃燒方式：四角切圓燃燒 排渣方式：固態(tài) 環(huán)境溫度： 20℃ 蒸汽流程： 一次噴水減溫 二次噴水減溫 ↓ ↓ 汽包 → 頂棚管 → 低溫對流過熱器 → 屏式過熱器 → 高溫對流過熱器冷段 → 高溫對流過熱器熱段 → 汽輪機 煙氣流程： 爐膛→屏式過熱器→高溫對流過熱器→低溫對 流過熱器→高溫省煤器→高溫空預器→低溫省煤器→低溫空預器 . 內蒙古科技大學鍋爐課程設計 2 五、燃料特性 1）燃料名稱：撫順煙煤 2）煤的收到基成分 六、鍋爐整體布置的確定 爐體的外型 —— 選Π型布置 選Π型布置理由如下： （ 1） 鍋爐排煙口在下方，送、引風機及除塵器等設備均可布置在地面，鍋爐結構和廠房較低，煙囪也建在地面上； （ 2）對流豎井中，煙氣下行流動便于清灰，具有自身除塵的能力； （ 3）各受熱面易于布置成逆流的方式，以加強對流換熱； （ 4）機爐之間的連接不長。 受熱面的布置 在爐膛內壁面，全部布置水冷壁受熱面，其他受熱面的布置主要受蒸汽參數(shù)、鍋爐容量和燃料性質的影響。 本鍋爐為超高壓參數(shù)，汽化吸熱較少，加熱吸熱和過熱吸熱較多。為使爐膛出口煙溫降到要求的值，保護水平煙道的對流受熱面，除在水平煙道內布置高、低溫對流過熱器外，還 在爐內布置全輻射式的前屏過熱器，爐膛出口布置半輻射式的屏式過熱器。為使前屏、后屏過熱器中的傳熱溫差不致太大，在爐頂及水平煙道兩側墻，豎井煙道的兩側墻和后墻均布置包覆過熱器。 為了減小熱偏差，節(jié)省金屬用量，采用二級再熱方式，其中高溫再熱器置于對流過熱器后的煙溫較高區(qū)域，低溫再熱器設置在尾部豎井煙道中。但是，為了再熱氣溫的調節(jié)，使負荷在 100%75%之間變化時，再熱器出口氣溫保持不變，在低溫再熱器旁邊（豎井煙道的前部）設置旁路省煤器，前后隔墻省煤器采用膜式水冷壁結構。在低溫再熱器及旁路省煤器的下面設置主省煤器 。根據(jù)鍋爐的參數(shù)，省煤器出口工質狀態(tài)選用非沸騰式的。 熱風溫度要求較高，理應采用二級布置空氣預熱器，但在主省煤器后已布置不下二級空氣預熱器，加之回轉式空氣預熱器結構緊湊、材料省、維修方便，因此采用單機的回轉式空氣預熱器，并移至爐外布置。 在主省煤器的煙道轉彎處，設置落灰斗，由于轉彎處的離心力的作用，顆粒較大的灰 水分 灰分 碳 氫 氧 氮 硫 收到基低位 發(fā)熱量 干燥無灰 基揮發(fā)分 空氣干燥 基水分 可磨性 系數(shù) 變形溫度 軟 化 溫 度 融化溫度 Mar Aar Car Har Oar Nar Sar Q par .. Vdaf Mad Kkm DT ST FT 13 22415 46 1190 1500 內蒙古科技大學鍋爐課程設計 3 粒順落灰斗下降，有利于防止回轉式空氣預熱器的堵灰，減輕除塵設備的負擔。 汽水系統(tǒng) 按超高壓大容量鍋爐熱力系統(tǒng)的設計要求，該鍋爐的汽水系統(tǒng)的流程設計如下： （ 1）過熱蒸汽系統(tǒng)的流程 汽包 —— 頂棚過熱 器進口聯(lián)箱 —— 爐頂及尾部包覆過熱器管束 —— 尾部包覆過熱器后集箱—— 尾部左右側包覆過熱器上集箱 —— 尾部左右側包覆過熱器管束（下降） —— 尾部左右側包覆過熱器下前集箱 —— 水平煙道左右側包覆過熱器管束（上升） —— 水平煙道左右側包覆過熱器上集箱 —— 前屏過熱器 —— 一級減溫 —— 后屏過熱器 —— 二級減溫 —— 對流過熱器進口集箱 —— 對流過熱器管束 —— 對流過熱器出口集箱 —— 集汽集箱 —— 汽輪機。 （ 2）水系統(tǒng)的流程 給水 —— 主省煤器進口聯(lián)箱 —— 主省煤器管束 —— 主省煤器出口集箱 —— 前、后隔墻省煤器進口集箱及管束 —— 隔墻省煤器出口集箱 —— 旁路省煤器進口集箱 —— 旁路省煤器及斜煙道包覆管束 —— 旁路省煤器出口集箱 —— 后墻引出管 —— 汽包 —— 下降管 —— 水冷壁下聯(lián)箱 —— 水冷壁 —— 上聯(lián)箱 —— 汽包。 七、燃燒產物和鍋爐熱平衡計算 鍋爐的空氣量計算 在負壓下工作的鍋爐機組，爐外的冷空氣不斷漏入爐膛和煙道內，致使爐膛和煙道各處的空氣量、煙氣量、溫度和焓值相應的發(fā)生變化。 燃料燃燒計算 1）燃燒計算： 需計算出理論空氣量、理論氮容積、 RO2容積、理論干煙氣容積、理論水蒸汽容積等。計算結果見下表： 表 1 燃料計算表 序號 名稱 符號 單位 公式及計算 結果 1 理論空氣容積 0kv 3m /kg (Car+)+ 2 三原子氣體容積 2ROv 3m /kg (Car+) 3 理論氮氣容積 20Nv 3m /kg + 4 理論水蒸汽容積 20HOv 3m /kg ++ 5 理論干煙氣容積 0yv 3m /kg 2ROv + 20Nv 內蒙古科技大學鍋爐課程設計 4 2） 煙氣特性計算： 需要計算出各受熱面的煙道平均過量空氣系數(shù)。干煙氣容積、水蒸汽容積，煙氣總容積、RO2容積份額、三原子氣體和水蒸汽容積總份額、容積飛灰濃度、煙氣質量、質量飛灰濃度等。具體計算見表 2. 表 2 煙氣特性 表 6 飛灰中純灰份額 fha ____ 附表一 名稱及公式 符號 單位 爐膛及屏、凝渣管 高溫過熱器 低溫過熱器 高溫省煤器 高溫空氣預熱器 低溫省煤器 低溫空氣預熱器 漏風系數(shù) △ a — 出口處過量空氣系數(shù) na — 平均空氣系數(shù) pja — 水蒸汽容積 2HOv 3m/kg 干煙氣容積 Vgy 3m/kg 煙氣總容積 yv 3m/kg 水蒸汽容積份額 2HOr — 三原子氣體容積份額 2ROr — 三原子氣體總容積份額 r? — 容積飛灰濃度 g/3m 煙氣質量 yG Kg/kg 內蒙古科技大學鍋爐課程設計 5 3） 煙氣焓、空氣焓、蒸汽焓的計算： 爐膛、屏式過熱器、高溫過熱器、低溫過熱器、高溫省煤器、高溫空氣預熱器、低溫省煤器、低溫空氣預熱器等所在煙氣區(qū)域的煙氣在不同溫度下的焓，并列成表格作為溫焓表。 對在鍋爐受熱面的各個部位的蒸汽或者空氣的焓值進行計算，列成表格，作為溫焓表。 表 3 各受熱 面過量空氣系數(shù)下的燃燒產物的焓溫表 飛灰濃度 fh? Kg/kg 0,01190 I0y=VRO2（ c?） RO2+V0N2（ c?） N2+V0H2O（ c?） H2O Iy=I0k+（α 1） V0（ c?） k 溫度 理論煙焓 理論空氣焓 爐膛出口、屏、凝渣管α＂= 高溫過熱器出口α＂= 低溫過熱器出口α＂= 高溫省煤器出口α＂= 高溫空預出口α＂= 低溫省煤器出口 α＂= 低溫空出口 α＂= ℃ h186。y h186。k hy hy hy hy hy hy hy 100 7 1 5 200 5 5 9 4 7 300 0 4 4 9 2 7 0 400 8 1 4 1 8 6 0 7 1 500 3 1 9 1 3 3 7 6 1 600 1 2 6 0 8 7 3 3 2 700 7 9 4 5 7 2 800 6 5 7 9 0 7 內蒙古科技大學鍋爐課程設計 6 4） 鍋爐熱效率及燃料熱消耗量計算： 計算鍋爐輸入熱量，包括燃料的收到基低位發(fā)熱量，燃料物理顯熱、外來熱源加熱空氣時帶入的熱量。 各項熱損失，包括化學不完全燃燒熱損失 q3 和機械不完全燃燒熱損失 q4，鍋爐散熱損失 q5，灰 渣熱物理損失 q6，排煙熱損失 q2。具體數(shù)據(jù)見鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算 表 4 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算表 序號 名稱 符號 單位 計算公式及函數(shù)來源 數(shù)值 1 燃料帶入熱量 Qr kJ/kg ≈ Qar, 22415 2 排煙溫度 tpy ℃ 給定 130 900 7 8 10700.94 10891.03 1000 10178.59 7 12019.90 12233.30 1100 11316.10 8 13360.51 13597.40 1200 12467.27 10417.89 14715.08 14951.02 1300 13634.01 11373.32 16093.85 16378.18 1400 14807.80 12335.53 17488.81 17797.20 1500 15992.88 13302.20 18892.69 19225.24 1600 17187.48 14276.47 20291.95 20648.86 1700 18392.70 15253.59 21724.73 22106.07 1800 19600.24 16231.07 23143.82 23549.60 1900 20815.42 17223.11 24580.96 25011.54 2020 22034.95 18213.