【正文】 m3，按冷灰斗結(jié)構(gòu)和爐膛寬度計(jì)算； ZV — 下爐膛梯形段的容積 m3，按梯形段結(jié)構(gòu)和爐膛寬度計(jì)算； LA — 爐膛截面積， m2。爐膛出口的高度由煙氣流速和煙氣溫度來(lái)決定。下口大小根據(jù)鍋爐容量的大小確定，一般取 ，如圖 31。 求得爐膛截面積后，可以計(jì)算出爐膛的寬、深。因?yàn)榧词範(fàn)t膛容積設(shè)計(jì)的足夠大，如果形狀設(shè)計(jì)的不合理，那么爐膛容積就不能充分利用，煤粉在爐膛中仍然不能獲得足夠的停留時(shí)間，因此，對(duì)爐膛形狀的設(shè)計(jì)時(shí)十分重要的 [18]。因此爐膛的相對(duì)大小可以用爐膛容積熱負(fù)荷來(lái)衡量。 . 爐膛容積的確定 煤粉鍋爐燃燒的煤粉很細(xì)，雖然煤粉的直徑很小，但是煤粉顆粒的燃燒完全也是需要足夠的時(shí)間才能燒完。 因?yàn)殄仩t各部分煙道的過(guò)量空氣系數(shù)不同，煙氣量、煙氣的平均特性也各不相同，所以在鍋爐熱力計(jì)算中，要對(duì)煙道各受熱面分別計(jì)算在不同煙氣溫度下燃燒產(chǎn)物的焓，編制的焓溫表在以后的鍋爐熱力計(jì)算中查取很是方便，煙氣焓溫表列于表 26。rhi kgkJ/ 查焓熵圖 20 再熱蒸汽流量 rhD t/h 給定值 1586 21 有效利用熱量 Q1 GJ/h 公式計(jì)算 22 實(shí)際燃料消耗量 B kg/s 公式計(jì)算 24 計(jì)算燃料消耗量 calB kg/s B(1q4/100)/3600 . 煙氣焓溫表的編制 在進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算、校核計(jì)算時(shí)，都需要知道空氣和燃燒產(chǎn)物的焓。39。39。排煙溫度越高，排煙熱損失就越大?；曳指?、發(fā)熱量低或排渣率高的鍋爐這項(xiàng)熱損失就大一些。f? 取得過(guò)大，又會(huì)使?fàn)t內(nèi)溫度降低，不利于燃料反應(yīng)的進(jìn)行，這都會(huì)增大 3q 。一般燃用揮發(fā)分較多的燃料時(shí)， 爐內(nèi)可燃?xì)怏w量增多，容易出現(xiàn)不完全燃燒。 各項(xiàng)熱損失的選取 1) 機(jī)械未完全燃燒熱損失 4q 機(jī)械未完全燃燒熱損失是煤粉鍋爐的主要熱損失之一，僅次于鍋爐排煙熱損失 2q 。 各煙道的過(guò)量空氣系數(shù)按推薦值選取，選取出的各過(guò)量空氣系數(shù)，以及計(jì)算的相應(yīng)過(guò)?？諝饬康攘杏诒?24。f? 與許多因素有關(guān)，如燃料的種類、燃燒方式及燃燒設(shè)備特性等，其值一般在 的范 圍內(nèi)選取。理論煙氣容積包括二氧化碳 C0二氧化硫 SO2，氮 N2 和水蒸氣 H2O。 因此，根據(jù)上述燃料中可燃元素碳、氫、硫的完全燃燒所需氧量，以及燃料本身所含氧量，可得到 1kg 燃料完全燃燒需要外界提供的理論氧氣量： 2 ararararO SSHCV ???? 3m /kg （ 26） 空氣中的含氧量為 21%，所以 1kg 燃料完全燃燒所需的理論空氣量為： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 12 )( 10 arararar OSHCV ???? m3/kg （ 27） 以上計(jì)算的空氣量 V0 是不包含水蒸汽的理論干煙氣容積，對(duì)應(yīng)理論干煙氣質(zhì)量 G0=。故 1kg 燃料中氫完全燃燒需要的氧氣量為 mHar 。對(duì)燃料的燃燒計(jì)算，均以 1kg 收到基燃料為基準(zhǔn)。在工業(yè)燃燒設(shè)備中，提供的氧氣絕大多數(shù)為空氣。 當(dāng)燃料的折算成分 arredM, 8%， arredS , %， arredA , 4%，則這樣的煤成為高水分、高硫分、高灰分煤，燃料的數(shù)據(jù)校核和煤種判別計(jì)算列于表 22。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 10 校核燃料各成分收到基之和是否為 100%，見式（ 21）。 MPa 原始數(shù)值 8 再熱蒸汽出口溫度 trh39。 ht/ 原始數(shù)值 1586 5 再熱蒸汽入口壓力 prh39。 表 2 1 600MW火電機(jī)組本體設(shè)計(jì)原始資料 序號(hào) 名 稱 符 號(hào) 單 位 公式 及 數(shù)據(jù)來(lái)源 結(jié) 果 1 額定蒸發(fā)量 shD ht/ 原始數(shù)值 1913 2 過(guò)熱蒸汽壓力 Psh MPa 原始數(shù)值 3 過(guò)熱蒸汽溫度 tsh39。 空氣預(yù)熱器則采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，對(duì) 600MW 燃煤鍋爐而言，可以根據(jù)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 8 熱空氣溫度和鍋爐排煙溫度，選用某一型號(hào)的三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，然后進(jìn)行熱力校核計(jì)算 [11]。在大型電廠鍋爐中通常采用上述三種形式的串級(jí)布置系統(tǒng)。 . 爐膛設(shè)計(jì) 確定各種熱負(fù)荷（包括爐膛容積熱負(fù)荷 q v，爐膛斷面熱負(fù)荷 q A），根據(jù)燃料特性，確定爐膛基本尺寸。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 7 . 鍋爐本體設(shè)計(jì)的一般步驟 . 確定鍋爐主要規(guī)范 分析原始資料，查閱文獻(xiàn)，尋找國(guó)內(nèi)外本體設(shè)計(jì)案例。 省煤器的作用有：第一，吸收尾部煙氣的熱量以降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料；第二，使用價(jià)格低廉的材料代替價(jià)格昂貴的高溫材料，降低鍋爐造價(jià)；第三，改善了汽包的工作條件，延長(zhǎng)了汽包的使用壽命。低溫再熱器又分為水平段和垂直段，垂直段布置于水平煙道的尾部豎井前墻懸吊管之后鍋爐轉(zhuǎn)向室的入口處。高溫再熱器進(jìn)口工質(zhì)為低溫再熱器出口工質(zhì)，工質(zhì)吸熱后經(jīng)出口集箱送往汽輪機(jī)中壓缸。后屏布置在爐膛出口處，能有效降低進(jìn)入密集的對(duì)流受熱面煙氣溫度，防止其后對(duì)流受熱面結(jié)渣。 1) 屏式過(guò)熱器 屏式過(guò)熱器也稱半輻射式過(guò)熱器，是指布置在爐膛上部或爐膛出口煙窗處，既接受爐膛內(nèi)的直接輻射，又吸收煙氣的對(duì)流熱的受熱面。用爐膛容積熱負(fù)荷和爐膛斷面熱負(fù)荷來(lái)確定爐膛容積，爐膛的截面尺寸及高度應(yīng)能滿足燃料空氣流在爐內(nèi)的充分發(fā)展、均勻混合和完全燃燒以及低 NOX 排放的標(biāo)準(zhǔn) [8]。根據(jù)我國(guó)動(dòng)力燃料的特性和國(guó)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 5 內(nèi)設(shè)計(jì)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，爐膛幾乎都采用簡(jiǎn)單的矩形或正方形截面，煙氣流程呈上升流動(dòng)方式 [7]。水冷壁管敷設(shè)在爐 墻的內(nèi)表面上方，水冷壁既能保護(hù)爐墻不被燒壞，又能吸收火焰和高溫?zé)煔獾妮椛錈帷t膛、燃燒器、水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件稱為鍋爐本體。 2) 國(guó)內(nèi)超臨界機(jī)組的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)從 20 世紀(jì) 80 年代開始引進(jìn)和發(fā)展超臨界機(jī)組，石洞口第二發(fā)電廠首先引進(jìn)我國(guó)第一臺(tái) 600MW 超臨機(jī)組，無(wú)論是從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，都比當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)機(jī)組的高。 1) 國(guó)外超臨界機(jī)組的發(fā)展歷史 國(guó)外超臨界發(fā)電技術(shù)的發(fā)展可分為三個(gè)階段。我國(guó)早期 600MW 機(jī)組的設(shè)計(jì)規(guī)范及結(jié)構(gòu)特性參數(shù)列于表 11。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后， 600MW 機(jī)組會(huì)在以后的一段時(shí)間成為火力發(fā)電和電網(wǎng)運(yùn)行的主力機(jī)組。此后，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)電力的大力需求，促成我國(guó)對(duì)大容量機(jī)組的發(fā)展 [3]。其中，鍋不僅是盛水的容器，也是換熱和加熱水和蒸汽的部件；爐則是提供燃料燃燒場(chǎng)所的部件。電力生產(chǎn)的形式很多，我國(guó)目前最主要的電力生產(chǎn)方式為火力發(fā)電。通過(guò)對(duì)給定煤種的分析與熱力計(jì)算，結(jié)合已有的計(jì)算方法，完成對(duì)鍋爐爐膛、屏式過(guò)熱器、再熱器、過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)和熱力計(jì)算。好的鍋爐本體設(shè)計(jì)，不僅要求受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，受熱面的布置也至關(guān)重要，對(duì)提高 安全性和經(jīng)濟(jì)性有很大幫助。 相對(duì)于 1000MW 燃煤機(jī)組而言， 600MW 火電燃煤機(jī)組具有技術(shù)更加成熟，運(yùn)行可靠性更高，目前在國(guó)內(nèi)電廠應(yīng)用最多。 73 參 考文獻(xiàn) 70 . 設(shè)計(jì)不足與展望 70 . 熱力計(jì)算結(jié)果的匯總 58 第九章 空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 56 . 主要計(jì)算參數(shù)的選取 56 省煤器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 56 . 省煤器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 53 第八章 省煤器的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 48 . 低溫再熱器的熱力計(jì)算 43 . 設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 39 . 高溫再熱器熱力計(jì)算匯總 37 . 高溫再熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 . 主要計(jì)算參數(shù)的選取 29 . 熱力計(jì)算方法說(shuō)明 24 第四章 屏式過(guò)熱器的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 22 主要計(jì)算參數(shù)的選取 14 . 鍋爐輸入熱 13 . 鍋爐熱平衡的計(jì)算 13 飛灰系數(shù) 13 漏風(fēng)系數(shù) 13 爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù) 11 . 理論煙氣量 9 . 燃料的數(shù)據(jù)校核和煤種判斷 7 600MW 燃煤鍋爐本體設(shè)計(jì)內(nèi)容說(shuō)明 7 . 爐膛設(shè)計(jì) 7 . 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算 5 . 尾部受熱面 4 . 過(guò)熱器 和再熱器 2 . 概述 首先對(duì)給定煤種進(jìn)行數(shù)據(jù)校核和輔助性熱力計(jì)算，結(jié)合已有機(jī)組參數(shù)，確定本次設(shè)計(jì)鍋爐本體的特性參數(shù)；然后進(jìn)行爐膛的設(shè)計(jì)和熱力計(jì)算、并對(duì)各受熱面進(jìn)行設(shè)計(jì)和熱力計(jì)算，在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮受熱面的布置方式。本文在山西大同煙煤為設(shè)計(jì)煤種的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了 600MW 火電機(jī)組燃煤鍋爐本體的設(shè)計(jì)和熱力計(jì)算，介紹了大型煤粉鍋爐本體設(shè)計(jì)的一般步驟和方法。 2 超臨界火電機(jī)組發(fā)展現(xiàn)狀 11 . 理論空氣量 19 . 爐膛形狀和尺寸的確定 22 熱力計(jì)算方法的選擇 23 爐膛 熱力計(jì)算匯總 27 . 屏式過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27 設(shè)計(jì)不當(dāng)帶來(lái)的問題 37 高溫再熱器存在的問題 37 . 高溫再熱器的熱力計(jì)算 40 第六章 高溫對(duì)流過(guò)熱器的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 44 . 主要計(jì)算參數(shù)的選取 45 第七章 低溫再熱器的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 49 . 低溫再熱器水平段熱力計(jì)算 56 省煤器的支吊方式選擇 56 . 省煤器的熱力計(jì)算 56 . 熱力計(jì)算方法說(shuō)明 60 . 空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 60 . 空氣預(yù)熱器的熱力計(jì)算 62 . 空氣預(yù)熱器熱力計(jì)算匯總 70 . 鍋爐整體熱量平衡校核 自 1985 年元寶山電廠引進(jìn)了我國(guó)第一臺(tái)600MW 火電機(jī)組并投產(chǎn)運(yùn)行，我國(guó)也因此進(jìn)入了 600MW 火電機(jī)組的年代，先后有平圩發(fā)電廠兩臺(tái) 600MW 亞臨界壓力機(jī)組，上 海石洞口第二電廠兩臺(tái)600MW 超臨界機(jī)組、浙江北侖電廠兩臺(tái) 600MW 亞臨界機(jī)組、山東鄒縣電廠兩臺(tái) 600MW 機(jī)組相繼投產(chǎn)運(yùn)行。要做到這些，需從鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)就有所考慮，尤其是鍋爐本體部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算。 本文將圍繞鍋爐本體的設(shè)計(jì)計(jì)算為中心。電能也是最清潔的能源，其使用方便，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單且易于轉(zhuǎn)換 [1]。顧名思義，鍋爐由“鍋”和“爐”組成。 . 我國(guó) 600MW 鍋爐的發(fā)展 我國(guó)火力發(fā)電廠第一臺(tái) 600MW 火電機(jī)組為元寶山電廠 2 號(hào)機(jī)組，由德國(guó)Steinumler公司制造的亞臨界本生直流鍋爐， 1985 年建成運(yùn)行，燃用煤種為元寶山當(dāng)?shù)氐暮置??！笆濉奔啊笆濉逼陂g將新建燃煤火電機(jī)組 5800 萬(wàn) KW，大多數(shù)機(jī)組將采用 600MW 及以上的超臨界和超超臨界機(jī)組 [4]。對(duì)燃用不同煤種的同一機(jī)組，其各項(xiàng)指標(biāo)也不同。本文設(shè)計(jì)的 600MW 鍋爐采用超臨界運(yùn)行。第三階段是從 20 世紀(jì) 90 年代開始了，日本為首的鍋爐蒸汽參數(shù)多為 /566 ℃