【正文】 中原工學(xué)院本科畢業(yè)論文 目錄燃用煙煤的電站煤粉鍋爐熱力計(jì)算畢業(yè)論文目錄摘 要 I1 緒論 1 設(shè)計(jì)目的 1 設(shè)計(jì)要求 1 設(shè)計(jì)及計(jì)算方法 1 現(xiàn)狀與趨勢(shì) 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 2 設(shè)計(jì)題目： 2 原始資料 2 煤的元素分析數(shù)據(jù)校核和煤種判別 3 煤的元素各成分之和為100%的校核 3 元素分析數(shù)據(jù)校核 3 煤種判別 3 計(jì)算方法及主要參數(shù)的選取 4 鍋爐熱力計(jì)算方法 4 熱空氣溫度的選擇 42 鍋爐整體布置 6 爐整體的外型——選Π型布置 6 受熱面的布置 6 汽水系統(tǒng) 73 燃燒計(jì)算和鍋爐熱平衡計(jì)算 8 燃燒計(jì)算 8 熱平衡及燃料消耗量計(jì)算 154 爐膛熱力計(jì)算 17 爐膛結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 17 爐膛的幾何特征參數(shù)及確定原則 17 爐膛容積的確定 17 鍋爐爐墻和水冷壁 20 爐膛結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) 21 爐膛熱力計(jì)算 24 爐膛出口煙溫的選擇 24 熱空氣溫度的選擇 24 爐膛熱力計(jì)算過程 255 受熱面的設(shè)計(jì)及計(jì)算 37 高溫對(duì)流過熱器 37 高溫對(duì)流過熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 37 高溫對(duì)流過熱器的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 37 高溫再熱器設(shè)計(jì)和熱力計(jì)算 43 低溫再熱器 48 低溫再熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 48 低溫再熱器的結(jié)構(gòu)尺寸 49 低溫再熱器熱力計(jì)算 50 低溫過熱器 52 低溫過熱器設(shè)計(jì) 52 低溫過熱器結(jié)構(gòu)尺寸 52 低溫過熱器熱力計(jì)算 53 省煤器 56 省煤器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 56 省煤器結(jié)構(gòu)尺寸 57 省煤器熱力計(jì)算 58 空氣預(yù)熱器 62 空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì) 62 空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 63 空氣預(yù)熱器熱力計(jì)算 646 熱力計(jì)算數(shù)據(jù)的修正和計(jì)算誤差檢查 67 熱力計(jì)算數(shù)據(jù)的修正 67 鍋爐整體熱力計(jì)算誤差檢查 687 結(jié)論 70 基本資料 70 鍋爐概況 70 水冷系統(tǒng) 71 燃燒設(shè)備 71 過熱器及過熱蒸汽系統(tǒng) 71 再熱蒸汽系統(tǒng)及再熱器 72 省煤器 72 空氣預(yù)熱器 72 鍋爐構(gòu)架及平臺(tái)布置 72 爐墻密封 73 除渣系統(tǒng) 73 運(yùn)行工況于氣溫調(diào)節(jié) 73附圖 74參考文獻(xiàn) 81致 謝 82III中原工學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 緒論1 緒論 設(shè)計(jì)目的本設(shè)計(jì)為某電廠額定蒸汽蒸發(fā)量為670t/h，過熱蒸汽和再熱蒸汽為540℃的電站煤粉鍋爐熱力計(jì)算。目的在于確定鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)參數(shù)、水冷壁、汽包、屏式過熱器、燃燒器、等相關(guān)受熱面的布置、傳熱計(jì)算以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)要求鍋爐為自然循環(huán)鍋爐，Π型布置，固態(tài)排渣，使用燃料為平頂山煙煤，過熱蒸汽參數(shù)為540℃，再熱蒸汽參數(shù)540℃，給水溫度250℃，排煙溫度140℃。膜式水冷壁，直流燃燒器，二級(jí)過熱器，二級(jí)噴水減溫。 設(shè)計(jì)及計(jì)算方法設(shè)計(jì)鍋爐爐膛需要分析、了解鍋爐受熱面布置細(xì)節(jié)，充分了解爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與爐膛容積；爐膛內(nèi)爐墻總面積；爐膛有效輻射受熱面積；爐膛火焰有效輻射層厚度；爐膛水冷程度等因素的影響，通過多次取值校核，讓爐膛出口煙溫為1134℃，在誤差范圍內(nèi)，并低于煤種變形溫度，使本身設(shè)計(jì)更加適合煤種燃燒的要求。 現(xiàn)狀與趨勢(shì)鍋爐機(jī)組的熱力計(jì)算是鍋爐設(shè)計(jì)或校核必須完成的十分重要的任務(wù)，也是一件十分麻煩的事情。隨著鍋爐向高參數(shù)、大容量發(fā)展，鍋爐熱力計(jì)算過程中有成千上百個(gè)數(shù)據(jù)需要多次迭代與計(jì)算，使問題變得更為復(fù)雜。目前國內(nèi)外燃煤發(fā)電機(jī)組的鍋爐設(shè)計(jì)主要采用傳統(tǒng)的相似理論求解方法。隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，將數(shù)值模擬用于鍋爐輔助設(shè)計(jì)，已經(jīng)開始在工程設(shè)計(jì)中開始應(yīng)用。對(duì)于提高鍋爐效率、降低投資成本與開發(fā)、改善機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性，具有重要意義。 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：燃用煙煤的DG670/。 原始資料鍋爐額定蒸發(fā)量： De=670t/h再熱蒸汽流量： De1=560t/h給水溫度： tgs =250℃給水壓力： Pgs =過熱蒸汽壓力： P1=過熱蒸汽溫度： t1 =540℃再熱整齊進(jìn)入鍋爐機(jī)組時(shí)的溫度 t239。=340℃再熱蒸汽離開鍋爐機(jī)組時(shí)的溫度 t239。39。=540℃再熱整齊進(jìn)入鍋爐機(jī)組時(shí)的壓力 p239。（表壓）再熱整齊離開鍋爐機(jī)組時(shí)的壓力 p239。39。（表壓）冷空氣溫度： Tlk =25℃汽包壓力（表壓） 排煙溫度假定值：=140℃熱空氣溫度假定值：=300℃過熱器調(diào)溫方式： 噴水減溫調(diào)節(jié)制粉系統(tǒng): 中間儲(chǔ)藏式制粉系統(tǒng)，熱風(fēng)送粉，筒式鋼球磨煤機(jī)燃料特性:①燃料名稱：平頂山煙煤②煤質(zhì)資料：資料項(xiàng) 目符號(hào)單位數(shù)值元素分析收到基碳Car%收到基氫Har%收到基氧Oar%收到基氮Nar%收到基全硫Sar%工業(yè)分析收到基灰份Aar%收到基水份Mt%7空氣干燥基水份Mad%干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf%收到基低位發(fā)熱量Qnet,arkJ/kg22625可磨系數(shù)Kkm灰熔點(diǎn)變形溫度DT℃1260軟化溫度ST℃1500熔化溫度FT℃ 煤的元素分析數(shù)據(jù)校核和煤種判別 煤的元素各成分之和為100%的校核Car+Oar+Sar+Har+Nar+Mar+Aar =+++++7+=100 元素分析數(shù)據(jù)校核（1）干燥無灰基元素成分的計(jì)算干燥無灰基元素成分與收到基元素成分之間的轉(zhuǎn)換因子為Kdaf =100/（100—Mar—Aar）=100/（）=.則干燥無灰基元素成分應(yīng)為Cdaf=KdafCar =Hdaf =KdafHar =Odaf=KdafOar = Ndaf=KdafNar =Sdaf=KdafSar =（2）干燥基灰分的計(jì)算Ad=100Aar/（100Mar）= %（3）干燥無灰基低位發(fā)熱量的計(jì)算Qdaf,net=( Qar,net +25Mar) / Kdaf =（22625+257）/=（kJ/kg） 煤種判別（1）煤種判別由燃料特性得知Vdaf=%＞20%，=22625kJ/kg＞18840 kJ/kg，所以屬于易燃煤種，燃燒溫度較高，鍋爐爐膛水冷壁、對(duì)流受熱面可能超溫，當(dāng)然發(fā)熱量高，灰分較低，也是其優(yōu)點(diǎn)。（2）折算成分的計(jì)算Aar,zs= 4182*Aar/Qar,net (%)= %Mar,zs= 4182*Mar/Qar,net (%)=%Sar,zs= 4182*Sar/Qar,net (%)=%Aar,zs.=%＞4%,此煤屬于高灰分的煤，Mar,zs=%＜8%，低水分；Sar,zs=%＜%，低硫分。 計(jì)算方法及主要參數(shù)的選取 鍋爐熱力計(jì)算方法鍋爐熱力計(jì)算分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，設(shè)計(jì)計(jì)算一般是在設(shè)計(jì)新鍋爐時(shí)運(yùn)用的方法，而校核計(jì)算是在鍋爐結(jié)構(gòu)已定，燃料變更時(shí)進(jìn)行的計(jì)算。本文所用設(shè)計(jì)計(jì)算的計(jì)算步驟為：（1）按設(shè)計(jì)任務(wù)書列出原始數(shù)據(jù)；（2）選取各煙道的過量空氣系數(shù)，計(jì)算三原子氣體的容積和容積份額、煙氣和空氣的焓；（3）預(yù)先估計(jì)排煙溫度和熱風(fēng)溫度，用以確定熱損失、鍋爐效率和燃料消耗量；（4）計(jì)算爐膛傳熱，設(shè)計(jì)輻射受熱面的結(jié)構(gòu)，求出爐膛出口處的煙溫，設(shè)計(jì)各對(duì)流受熱面結(jié)構(gòu)，再計(jì)算各對(duì)流受熱面的煙溫，按煙氣流動(dòng)方向順序計(jì)算；（5）如果計(jì)算得出的排煙溫度與起初所估計(jì)的排煙溫度之差未超過177。10℃，而熱空氣溫度之差未超過177。40℃，則可認(rèn)為鍋爐機(jī)組的熱力計(jì)算結(jié)束。如超過誤差，則需重新假定排煙溫度及熱空氣溫度進(jìn)行計(jì)算；（6）確定鍋爐機(jī)組熱平衡計(jì)算的誤差，％：（7）最后將整臺(tái)鍋爐機(jī)組的主要計(jì)算數(shù)據(jù)列出匯總表。 熱空氣溫度的選擇熱空氣溫度的選擇主要應(yīng)保證燃料在鍋爐爐膛內(nèi)迅速著火。它的選擇主要取決于燃料的著火性能。著火性能好，可選得低些；著火性能差，則應(yīng)選得高些。一般只是揮發(fā)分少的無煙煤，水分高的褐煤以及用液態(tài)排渣方式時(shí)需選用高的熱空氣溫度。下表所列數(shù)據(jù)為固態(tài)排渣煤粉爐及燃油、燃?xì)忮仩t的熱風(fēng)溫度，可供選擇時(shí)參考。1 電廠鍋爐的熱風(fēng)溫度燃料無煙煤貧煤、劣質(zhì)煙煤褐煤煙煤、洗中煤重油、天然氣熱風(fēng)干燥劑煙氣干燥劑熱風(fēng)溫度（℃）380～480330～380350～400300～350280～350250～300空氣預(yù)熱器布置方式雙級(jí)布置單級(jí)或雙級(jí)布置單級(jí)布置依據(jù)上表，由于燃燒使用的是平頂山煙煤，故本次設(shè)計(jì)的熱風(fēng)溫度選取為300℃4中原工學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 鍋爐整體布置2 鍋爐整體布置 爐整體的外型——選Π型布置選擇Π形布置的理由如下：(1)鍋爐排煙口在下方，送、引風(fēng)機(jī)及除塵器等設(shè)備均可布置在地面，鍋爐結(jié)構(gòu)和廠房較低，煙囪也建在地面上；(2),尾部豎井中，煙氣下行流動(dòng)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(qiáng)對(duì)流換熱；(4)機(jī)爐之間的連接管道不長。 受熱面的布置在爐膛內(nèi)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(zhì)的影響。本次設(shè)計(jì)為超高壓大容量鍋爐，汽化吸熱相對(duì)較小，加熱吸熱和過熱吸熱相應(yīng)較大。為使?fàn)t膛出口煙溫降低到要求的數(shù)值，保持水平煙道內(nèi)的對(duì)流受熱面，除在水平煙道內(nèi)布置對(duì)流過熱器外，還在爐內(nèi)布置了全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過大，在爐頂及水平煙道的兩側(cè)墻，豎井煙道的兩側(cè)墻和后墻均布置了包覆過熱器。前屏過熱器的出口集箱設(shè)為第一級(jí)噴水減溫器，在這里布置噴水減溫是為了保護(hù)下一級(jí)屏式過熱器即后屏，后屏布置在爐膛出口，煙氣溫度較高，熱負(fù)荷較大，過熱器的壁溫較高，所以在蒸汽側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以防止吸熱不均引起的熱偏差現(xiàn)象。高溫過熱器分為兩段，蒸汽從冷段進(jìn)入熱段時(shí)進(jìn)行第二次噴水減溫，防止過熱器因溫度過高而燒壞。對(duì)流過熱器采用逆流布置的形式，這樣可以增大傳熱溫差，節(jié)省鋼材，但是必須滿足所用材料的高溫強(qiáng)度為前提。由于過熱器工質(zhì)側(cè)的水力不均勻性及煙氣側(cè)沿?zé)煹缹挾确较虻臒崃Σ痪鶆蛐缘挠绊?，是過熱器各并行管內(nèi)的工質(zhì)的焓增不等， 焓增較大的工質(zhì)溫度高，管材金屬壁溫也高，這將危及過熱器的安全正常運(yùn)行。為了減少這種熱偏差，通常將過熱器分成幾級(jí)，每一級(jí)之間用集箱將工質(zhì)進(jìn)行充分的混合，避免熱偏差的疊加傳遞。低溫過熱器和省煤器布置在尾部對(duì)流煙道中，省煤器的蛇形管圈呈水平放置，管內(nèi)總流動(dòng)方向自下而上，以便于排除工質(zhì)中析出的氣體，避免局部停滯氣體引起水下腐蝕，而煙氣自上而下流動(dòng)，既有助于吹灰，又能保持煙氣相對(duì)于水的逆向流動(dòng)，增加傳熱溫差。 汽水系統(tǒng)按超高壓大容量鍋爐熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，該鍋爐的汽水系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)如下：（1）過熱蒸汽系統(tǒng)的流程汽包→頂棚過熱器進(jìn)口集箱→爐頂包覆過熱器管束→低溫對(duì)流過熱器→前屏過熱器→一級(jí)噴水減溫→后屏過熱器→二級(jí)噴水減溫→高溫對(duì)流過熱器→汽輪機(jī)高壓缸。（2）水系統(tǒng)的流程給水→省煤器進(jìn)口聯(lián)箱→省煤器管束→省煤器出口集箱→汽包→下降管→水冷壁下聯(lián)箱→水冷壁→水冷壁上聯(lián)箱→汽包。15中原工學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 燃燒計(jì)算和鍋爐熱平衡計(jì)算3 燃燒計(jì)算和鍋爐熱平衡計(jì)算 燃燒計(jì)算1)燃燒產(chǎn)物計(jì)算 根據(jù)計(jì)算公式，得出理論空氣量及理論煙氣容積的計(jì)算表如下： 理論空氣量及理論煙氣容積序號(hào)項(xiàng)目名稱符號(hào)單位計(jì)算公式及數(shù)據(jù)結(jié)果1理論空氣量2理論氮容積3容積*Car/100+*Sar/1004理論干煙氣容積5理論水蒸氣容積6飛灰份額查文獻(xiàn)3(2)空氣平衡表及煙氣特性表根據(jù)該鍋爐的燃料屬優(yōu)質(zhì)燃料，可選取爐膛出口過量空氣系數(shù)a1”=，選取各受熱面煙道的漏風(fēng)系數(shù)，然后列出空氣平衡表。 1空氣、各種氣體及1㎏灰的焓溫度（℃）二氧化碳氮?dú)庋鯕馑魵飧煽諝鉂窨諝庖谎趸硷w灰、灰渣、10020030040055136050060070080090010009841100109612001800120613001360140015711500216621931758160018301700206618002184190023582000296530022512210026402200276023002400250051323830 煙氣特性表序號(hào)項(xiàng) 目 名 稱符 號(hào)單