【正文】 1200 MW超超臨界參數(shù)鍋爐的爐型選擇及容量及參數(shù)確定畢業(yè)論文目錄前 言 III第一章 緒 論 1 我國鍋爐發(fā)展概況 1 超超臨界百萬機組的簡介 1 鍋爐本體設(shè)計方法 3 4 鍋爐設(shè)計應(yīng)提供的必備資料 4 整體熱力計算過程的順序 5 設(shè)計計算方法 5 基本資料 6 鍋爐規(guī)范 6 過量空氣系數(shù)和漏風(fēng)系數(shù) 7第二章 鍋爐輔助計算 8 燃料的燃燒計算 8 空氣和煙氣的焓 8 鍋爐熱效率及燃料消耗量的估算 10 鍋爐熱效率及燃料消耗量計算步驟 10 11 12第三章 爐膛的選型與設(shè)計及輻射受熱面的計算 14 14 各種爐型的說明 14 14 15 18 18 塔式鍋爐的安全性高 19 1200MW塔式鍋爐的優(yōu)點 20 爐膛類型的確定 21 爐膛幾何特征的計算 21 爐膛設(shè)計計算 25 塔式鍋爐各個系統(tǒng)的簡介 27 一級過熱器屏管輻射受熱面吸熱量及工質(zhì)焓增計算 29第四章 對流受熱面的設(shè)計計算 31 概述 31 對流受熱面計算方法 31 對流受熱面計算步驟 31 31 各種對流受熱面熱力計算 32 一級過熱器懸吊受熱面 32 二級過熱器（a） 35 二級過熱器（b） 38 三級過熱器 42 一級再熱器 45 二級再熱器 49 52 56 鍋爐總體設(shè)計總結(jié) 59第五章 鍋爐設(shè)計計算誤差檢查和結(jié)果匯總 63第六章 結(jié)論 66致 謝 67參考文獻 68附 錄 70前 言我國是以煤炭為主要一次能源的國家，煤電在電力生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國發(fā)電設(shè)備的裝機容量每年都以較快的速度遞增。到2011年底，，%。盡管我國目前在大力發(fā)展核電、水電、風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)，但在未來幾十年的時期內(nèi)，火力發(fā)電在我國電力生產(chǎn)的主導(dǎo)地位仍然無法改變。隨著《京都議定書》的實施，大型火力發(fā)電設(shè)備的CO2減排要求日益提高，發(fā)展先進的1200MW超超臨界發(fā)電技術(shù)，進一步提高火力發(fā)電機組的熱效率，大幅度降低一次能源的消耗，減少溫室氣體（CO2）及污染物的排放是我國電力工業(yè)發(fā)展的重要和緊迫任務(wù)，對于保證我國國民經(jīng)濟、社會持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展需求具有重要意義。大規(guī)模采用新一代更大容量超超臨界發(fā)電技術(shù)必將是新世紀我國火力發(fā)電的主要發(fā)展方向，對節(jié)約能源、減少污染具有重要意義。開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)設(shè)計、鍋爐設(shè)計、汽輪機設(shè)計、發(fā)電機設(shè)計、自動控制技術(shù)、機組集成與示范等超等超600℃1200MW超超臨界發(fā)電機組關(guān)鍵技術(shù)，既是行業(yè)發(fā)展的需要，也是節(jié)能減排、降低煤耗、提高效益等社會發(fā)展所需，為我國實現(xiàn)火力發(fā)電技術(shù)新的突破和未來電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展、火電結(jié)構(gòu)調(diào)整奠定基礎(chǔ)。同時也為研同時也為研發(fā)700℃超超臨界燃煤發(fā)電機組提供基礎(chǔ)平臺和技術(shù)支撐。本次畢業(yè)設(shè)計的題目是1200MW火電機組配套鍋爐的本體設(shè)計，因此鍋爐的熱力計算為設(shè)計算。在鍋爐容量和參數(shù)、燃料性質(zhì)給定的情況下，參考同類型機組選定合理的爐子結(jié)構(gòu)和尺寸，并計算出各受熱面積的數(shù)值，同時也為鍋爐其它一些計算提供必要的原始數(shù)據(jù)。首先要進行鍋爐本體計算的有關(guān)輔助計算，這部分計算的目的是為了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，在這部分中要做的是了解燃料的特性，對燃料的數(shù)據(jù)進行分析和整理，對燃料的燃燒進行計算，對鍋爐熱效率和燃料消耗量進行估算。然后是受熱面的熱力計算，涉及到爐膛、半輻射式受熱面和對流受熱面，其中包含為熱力計算提供結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的各受熱面的結(jié)構(gòu)計算。最后對計算數(shù)據(jù)進行分析。1200MW機組具有容量大、參數(shù)高、能耗低、可靠性高、對環(huán)境污染小等特點,1000MW級發(fā)電機組已越來越多的被建成投入電網(wǎng)運行,日趨成為國家電網(wǎng)的主力機組。所以1200MW機組合理設(shè)計整個鍋爐本體結(jié)構(gòu)，對于將來安全生產(chǎn)、節(jié)約能源和環(huán)境保護都具有非常重要的意義，而本項目的研究卻恰恰達到了經(jīng)濟效益和社會效益雙豐收的目的。在本次設(shè)計過程中，當我遇到困難和疑問時，我的指導(dǎo)老師陳明講師總是耐心的給予我指導(dǎo)和幫助，使我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計，在此我要對陳老師表示衷心的感謝。由于本人水平有限，在本次設(shè)計中不足和錯誤之處在所難免，懇請各位領(lǐng)導(dǎo)、老師和同學(xué)批評指正。IV第一章 緒 論 我國鍋爐發(fā)展概況鍋爐是利用燃料等能源的熱能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱，將工質(zhì)加熱到一定溫度和壓力的換熱設(shè)備。鍋爐的一個主要用途為發(fā)電，是火力發(fā)電廠的三大主機中最基本的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。解放前，我國沒有電廠鍋爐制造業(yè)，僅目前，全國在用工業(yè)鍋爐保有量50多萬臺，蒸發(fā)量約180萬t/h。燃煤鍋爐約48萬臺，占工業(yè)鍋爐總?cè)萘康?5%左右，其中20t/h蒸發(fā)量以下超過80%。113個大氣污染防治重點城市中約有燃煤工業(yè)鍋爐24萬臺，共90萬t/h的蒸發(fā)量，均占全國的1/2。節(jié)煤助燃劑具有降低能耗，降低灰渣中的含炭量，大幅度提高燃燒溫度和燃燒時間，降低煙霧中二氧化硫、氮氧化物等環(huán)保效應(yīng)，同時也為發(fā)展低碳、節(jié)能、環(huán)保社會起到了推波助瀾的作用。華能玉環(huán)電廠、華電鄒縣電廠、外高橋電廠三期工程等1 000 MW超超臨界機組相繼成功投入運行，標志著我國在超超臨界火電技術(shù)領(lǐng)域上有了跨越式的發(fā)展，火力發(fā)電技術(shù)與國外縮短3040年，達到國際先進水平，并為我國在該領(lǐng)域上拓展更高參數(shù)和更大容量的機組打下了堅實的基礎(chǔ)。世界上超超臨界技術(shù)發(fā)展趨勢表明，開發(fā)更大容量、更高壓力和溫度參數(shù)的機組，以進一步提高機組的經(jīng)濟性，降低機組單位造價，獲得良好的性價比是超超臨界機組發(fā)展的方向。，；；。由此可以看出，生活和生產(chǎn)用鍋爐占用著極大的比例，但是這兩種鍋爐平均單臺容量很小。目前電站鍋爐正向高效率、大容量、高參數(shù)、低污染、自動化、高可靠性、低成本方向發(fā)展。我國的鍋爐制造業(yè)實行許可證制度。鍋爐制造企業(yè)的級別分別為A級、B級、C級、D級等。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的鍋爐制造的技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模不斷提高。 超超臨界百萬機組的簡介隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，自2006年底以來，我國先后有1000MW超超臨界機組投入商業(yè)運行，目前正在建設(shè)和調(diào)試的1000MW超超臨界機組也不少。從技術(shù)可行性、設(shè)計制造、運行情況、技術(shù)經(jīng)濟等來看，1000MW超超臨界鍋爐的計和運行已趨于成熟。下一階段1000MW超超臨界機組將成為新建火電機組的投資建設(shè)重點。目前我國1000MW超超臨界鍋爐主要以哈鍋（HBC，三菱技術(shù))、東鍋（DBC，巴布科克一日立技術(shù))、上鍋( SBWC，阿爾斯通技術(shù))為主。我國已經(jīng)投運的1000MW超超臨界機組見表11。表11我國已投運的1000MW超超臨界鍋爐各指標比較電廠BMCRA過熱流量(t/h)蒸汽參數(shù)（MPa/℃/℃）制造廠家投運時間玉環(huán)1號2953哈鍋(三菱)玉環(huán)2號2953哈鍋(三菱)玉環(huán)3號2953哈鍋(三菱)玉環(huán)4號2953哈鍋(三菱)鄒縣7號3070東鍋（BHK）2006..12鄒縣8號3070東鍋（BHK）泰州1號2980哈鍋(三菱)泰州2號2980哈鍋(三菱)外高橋7號295528/605/603上鍋（阿爾斯通）外高橋8號295528/605/603上鍋（阿爾斯通）北倉港6號2996東鍋（BHK）為了確保鍋爐投產(chǎn)后能夠安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行，大容量鍋爐設(shè)計上主要從以下方而重點考慮:水循環(huán)動力特性、結(jié)構(gòu)和受熱而選材及布置、燃燒方式確保低NOx排放、最低穩(wěn)燃負荷措施、提高燃燒效率措施等。1000MW超超臨界鍋爐由于參數(shù)高，受熱面材料選用尤為關(guān)鍵。目前，用在超超臨界鍋爐過熱器、再熱器高溫段的材料大多是奧氏體鋼，主要以超細晶粒的Super304H和HR3C為主，而目前國內(nèi)常用的P91材料，則一般用在低溫段。超超臨界1000MW鍋爐水冷壁布置形式主要采用垂直管圈帶中間混合聯(lián)箱和下部螺旋管圈帶上部垂直管圈，鍋爐通常采用帶再循環(huán)的爐水泵啟動系統(tǒng)。在鍋爐啟動期間，借助于爐水再循環(huán)泵和給水泵，水冷壁系統(tǒng)內(nèi)始終保持相當于鍋爐最低直流負荷流量(25%30%BMCR)。燃燒器設(shè)計主要有直流和旋流型2種，現(xiàn)在這2種形式均已在我國不同等級的鍋爐上得到了廣泛應(yīng)用，技術(shù)較為成熟，各有優(yōu)缺點。在燃燒器設(shè)計選型時重點考慮燃煤特性和環(huán)保因素。我國目前1 000 M W超超臨界鍋爐的主要特性對比見表12。表12 我國三大鍋爐制造廠1000MW超超臨界鍋爐主要特性對比項目名稱哈鍋（HBC）東鍋（DBC）上鍋（SBWC）技術(shù)支持三菱公司巴布科克日立公司阿爾斯通公司鍋爐型式Л型爐Л型爐塔型爐燃燒方式八角雙切圓前后墻對沖四角切圓鍋爐出力（t/h）295029502950爐膛尺寸/m3333833140230113水冷壁型式垂直管圈帶中間混合聯(lián)想螺旋管圈+上部垂直管圈螺旋管圈+上部垂直管啟動系統(tǒng)分離器/儲水箱+啟動循環(huán)泵分離器/儲水箱+啟動循環(huán)泵分離器/儲水箱/疏水泵+啟動循環(huán)泵過熱蒸汽調(diào)溫方式煤水比、三級減溫水、燃燒器傾角煤水比、二級減溫水煤水比、二級減溫水、燃燒器傾角再熱蒸汽調(diào)溫方式尾部調(diào)溫擋板、燃燒器傾角、事故噴水尾部調(diào)溫擋板、事故噴水燃燒器傾角、事故噴水鍋爐效率(%)6%O2下≮≮≮NOx保證值/mg（Nm3）1360350350過熱蒸汽出口壓力（MPa）過熱蒸汽出口溫度（℃）605605605 鍋爐本體設(shè)計方法根據(jù)計算任務(wù)的不同，可分為設(shè)計（結(jié)構(gòu)）計算和校核計算兩種。設(shè)計計算：進行設(shè)計新鍋爐時的熱力計算稱為設(shè)計熱力計算，簡稱設(shè)計計算。設(shè)計熱力計算的任務(wù)是，在鍋爐容量和參數(shù)、燃料性質(zhì)以及某些受熱面邊界處的水、汽、風(fēng)、煙溫度給定的情況下，選定合理的爐子結(jié)構(gòu)和尺寸，并計算出各個受熱面積的數(shù)值，同時也為鍋爐其他一些計算提供必要的原始資料。校核計算：校核熱力計算的任務(wù)是鍋爐容量和參數(shù)、燃料性質(zhì)、鍋爐各部結(jié)構(gòu)和尺寸已知的情況下，確定各受熱面邊界的水、汽、風(fēng)、煙溫度以及風(fēng)、煙流經(jīng)各受熱面的、時的速度和鍋爐效率、燃燒消耗量等。校核計算可幫助人們正確制定出提高鍋爐安全經(jīng)濟運行水平和改造鍋爐的合理措施，同時也為鍋爐的其他計算，如鍋爐通風(fēng)計算、強度計算以及水動力計算等提供有關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。設(shè)計計算與校核計算方法上是相同的，計算時所依據(jù)的傳熱原理、公式和圖表也都是相同的，僅計算任務(wù)和所求數(shù)據(jù)不同。一般來說，對已有的鍋爐進行改造估算時常用校核計算，設(shè)計制造新鍋爐時用設(shè)計計算。但隨著人們對鍋爐認識的不斷加深，已積累了相當多的成熟經(jīng)驗。因此，在設(shè)計制造新鍋爐時也多是先將鍋爐結(jié)構(gòu)等初步布置好，然后以校核計算方法來進行修正，并不直接采用設(shè)計熱計算了，所以，掌握好校核計算方法是非常重要的。1）鍋爐輔助設(shè)計計算：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。2）受熱面熱力計算：其中包含熱力計算提供結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的各受熱面的結(jié)構(gòu)計算。3）計算數(shù)據(jù)的分析。 鍋爐設(shè)計應(yīng)提供的必備資料1）鍋爐設(shè)計任務(wù)及其要求；2）給定的燃料及其特性；3）鍋爐的主要參數(shù)，如鍋爐蒸發(fā)量、給水的壓力和溫度、過熱蒸汽和再熱蒸汽的主要參數(shù)等；4）鍋爐概況，如鍋爐結(jié)構(gòu)的基本特點、制粉設(shè)備及其系統(tǒng)、燃料及排渣方式以及連續(xù)排污量等；5）鍋爐結(jié)構(gòu)簡圖、煙氣和汽水系統(tǒng)流程簡圖、受熱面和煙道的主要尺寸等。 整體熱力計算過程的順序1）列出熱力計算的主要原始數(shù)據(jù)，包括鍋爐主要參數(shù)和燃料特性參數(shù)；2）根據(jù)燃料、燃燒方式及鍋爐結(jié)構(gòu)布置特點，進行鍋爐通道空氣量平衡計算；3）理論工況下（）的燃燒計算；4）計算鍋爐通道內(nèi)的煙氣的特性參數(shù)；5）繪制煙氣溫焓表；6）鍋爐熱平衡計算和燃料消耗量的估算；7）鍋爐爐膛熱力計算；8）按煙氣流向?qū)Ω魇軣崦嬉来芜M行熱力計算；9）鍋爐整體計算誤差的校核；10）編制主要計算誤差的校核；11）設(shè)計分析及結(jié)論。 設(shè)計計算方法鍋爐設(shè)計計算采用漸次逼近法。這是一種試算的方法，計算過程繁瑣。在計算中，不僅煙氣和工質(zhì)在鍋爐流程中的參數(shù)（如壓力、溫度等）是未知數(shù)，而且如排煙溫度、熱風(fēng)溫度等終端參數(shù)也是未知的。在一個具體的計算式中往往會同時出現(xiàn)多個未知量，這就需要先假定一些量，然后通過計算去校核它。由于所求參數(shù)與假定參數(shù)值之間的相互和影響，因此一個參數(shù)往往需要多次假定才能最后確定。鍋爐設(shè)計計算在確定一些主要參數(shù)時，如過熱器出口汽溫和鍋爐排煙溫度等，應(yīng)保證有足夠的準確性。但作為計算基礎(chǔ)的某些數(shù)值，特別是對流傳熱系數(shù)，在確定時由于有較大的誤差，希望用漸次逼近法去達到更高準確度想法是無意義的，這樣做的結(jié)果只不過是加大計算量而已。鍋爐熱力計算允許計算誤差如表13所示。表13 熱力計算允許誤差受熱面計算項單位允許誤差值爐膛出口煙溫℃≤100屏對流吸熱量%≤2高溫過熱器對流吸熱量%≤2高溫再熱器對流吸熱量%≤2低溫再熱器對流吸熱量%≤2低溫過熱器對流吸熱量%≤2省煤器對流吸熱量%≤2空氣預(yù)熱器對流吸熱量%≤2排煙溫度℃≤10熱風(fēng)溫度℃≤40鍋爐總換熱量%≤ 基本資料 鍋爐規(guī)范1）鍋爐額定蒸發(fā)量:De=3633t/h；2）給水溫度：=297℃；3）過熱蒸汽出口溫度：=605℃；4）過熱蒸汽出口壓力：=；5）再熱蒸汽出口溫度：=613℃；6）制粉系統(tǒng)：中速磨直吹式；7）燃燒方式：煤粉爐；8）排渣方式：固體排渣；9）環(huán)境溫度：20℃；10）開灤煙煤數(shù)據(jù)：燃料特性CarHarOarNarSarAar