【正文】 m3，按冷灰斗結(jié)構(gòu)和爐膛寬度計算； 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，可以計算出爐膛的寬、深。因為即使爐膛容積設計的足夠大，如果形狀設計的不合理，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間，因此，對爐膛形狀的設計時十分重要的 [18]。因此爐膛的相對大小可以用爐膛容積熱負荷來衡量。 . 爐膛容積的確定 煤粉鍋爐燃燒的煤粉很細，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間才能燒完。 因為鍋爐各部分煙道的過量空氣系數(shù)不同，煙氣量、煙氣的平均特性也各不相同，所以在鍋爐熱力計算中，要對煙道各受熱面分別計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 公式計算 22 實際燃料消耗量 B kg/s 公式計算 24 計算燃料消耗量 calB kg/s B(1q4/100)/3600 . 煙氣焓溫表的編制 在進行鍋爐設計計算、校核計算時，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。灰分高、發(fā)熱量低或排渣率高的鍋爐這項熱損失就大一些。f? 取得過大，又會使爐內(nèi)溫度降低，不利于燃料反應的進行，這都會增大 3q 。一般燃用揮發(fā)分較多的燃料時， 爐內(nèi)可燃氣體量增多，容易出現(xiàn)不完全燃燒。 各項熱損失的選取 1) 機械未完全燃燒熱損失 4q 機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 。 各煙道的過量空氣系數(shù)按推薦值選取，選取出的各過量空氣系數(shù)，以及計算的相應過?？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： 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 12 )( 10 arararar OSHCV ???? m3/kg （ 27） 以上計算的空氣量 V0 是不包含水蒸汽的理論干煙氣容積，對應理論干煙氣質(zhì)量 G0=。故 1kg 燃料中氫完全燃燒需要的氧氣量為 mHar 。對燃料的燃燒計算，均以 1kg 收到基燃料為基準。在工業(yè)燃燒設備中，提供的氧氣絕大多數(shù)為空氣。 當燃料的折算成分 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)校核和煤種判別計算列于表 22。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（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火電機組本體設計原始資料 序號 名 稱 符 號 單 位 公式 及 數(shù)據(jù)來源 結(jié) 果 1 額定蒸發(fā)量 shD ht/ 原始數(shù)值 1913 2 過熱蒸汽壓力 Psh MPa 原始數(shù)值 3 過熱蒸汽溫度 tsh39。 空氣預熱器則采用回轉(zhuǎn)式空氣預熱器，對 600MW 燃煤鍋爐而言，可以根據(jù)南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 8 熱空氣溫度和鍋爐排煙溫度，選用某一型號的三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預熱器，然后進行熱力校核計算 [11]。在大型電廠鍋爐中通常采用上述三種形式的串級布置系統(tǒng)。 . 爐膛設計 確定各種熱負荷（包括爐膛容積熱負荷 q v，爐膛斷面熱負荷 q A），根據(jù)燃料特性，確定爐膛基本尺寸。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 7 . 鍋爐本體設計的一般步驟 . 確定鍋爐主要規(guī)范 分析原始資料，查閱文獻，尋找國內(nèi)外本體設計案例。 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，使用價格低廉的材料代替價格昂貴的高溫材料，降低鍋爐造價；第三，改善了汽包的工作條件，延長了汽包的使用壽命。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中壓缸。后屏布置在爐膛出口處，能有效降低進入密集的對流受熱面煙氣溫度，防止其后對流受熱面結(jié)渣。 1) 屏式過熱器 屏式過熱器也稱半輻射式過熱器，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，又吸收煙氣的對流熱的受熱面。用爐膛容積熱負荷和爐膛斷面熱負荷來確定爐膛容積，爐膛的截面尺寸及高度應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 排放的標準 [8]。根據(jù)我國動力燃料的特性和國南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 5 內(nèi)設計、運行經(jīng)驗，爐膛幾乎都采用簡單的矩形或正方形截面，煙氣流程呈上升流動方式 [7]。水冷壁管敷設在爐 墻的內(nèi)表面上方，水冷壁既能保護爐墻不被燒壞，又能吸收火焰和高溫煙氣的輻射熱。爐膛、燃燒器、水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件稱為鍋爐本體。 2) 國內(nèi)超臨界機組的發(fā)展現(xiàn)狀 我國從 20 世紀 80 年代開始引進和發(fā)展超臨界機組，石洞口第二發(fā)電廠首先引進我國第一臺 600MW 超臨機組，無論是從技術(shù)性、經(jīng)濟性來看，都比當時的國內(nèi)機組的高。 1) 國外超臨界機組的發(fā)展歷史 國外超臨界發(fā)電技術(shù)的發(fā)展可分為三個階段。我國早期 600MW 機組的設計規(guī)范及結(jié)構(gòu)特性參數(shù)列于表 11。 進入 21 世紀后， 600MW 機組會在以后的一段時間成為火力發(fā)電和電網(wǎng)運行的主力機組。此后，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)增長，對電力的大力需求，促成我國對大容量機組的發(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所的部件。電力生產(chǎn)的形式很多，我國目前最主要的電力生產(chǎn)方式為火力發(fā)電。通過對給定煤種的分析與熱力計算，結(jié)合已有的計算方法，完成對鍋爐爐膛、屏式過熱器、再熱器、過熱器、省煤器和空氣預熱器的設計和熱力計算。好的鍋爐本體設計，不僅要求受熱面結(jié)構(gòu)設計合理，受熱面的布置也至關(guān)重要，對提高 安全性和經(jīng)濟性有很大幫助。 相對于 1000MW 燃煤機組而言， 600MW 火電燃煤機組具有技術(shù)更加成熟，運行可靠性更高，目前在國內(nèi)電廠應用最多。 73 參 考文獻 70 . 設計不足與展望 70 . 熱力計算結(jié)果的匯總 58 第九章 空氣預熱器的設計及熱力計算 56 . 主要計算參數(shù)的選取 56 省煤器結(jié)構(gòu)設計要求 56 . 省煤器的結(jié)構(gòu)設計 53 第八章 省煤器的設計及熱力計算 48 . 低溫再熱器的熱力計算 43 . 設計應注意的問題 39 . 高溫再熱器熱力計算匯總 37 . 高溫再熱器的結(jié)構(gòu)設計 30 . 主要計算參數(shù)的選取 29 . 熱力計算方法說明 24 第四章 屏式過熱器的設計及熱力計算 22 主要計算參數(shù)的選取 14 . 鍋爐輸入熱 13 . 鍋爐熱平衡的計算 13 飛灰系數(shù) 13 漏風系數(shù) 13 爐膛出口過量空氣系數(shù) 11 . 理論煙氣量 9 . 燃料的數(shù)據(jù)校核和煤種判斷 7 600MW 燃煤鍋爐本體設計內(nèi)容說明 7 . 爐膛設計 7 . 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算 5 . 尾部受熱面 4 . 過熱器 和再熱器 2 . 概述 首先對給定煤種進行數(shù)據(jù)校核和輔助性熱力計算，結(jié)合已有機組參數(shù)，確定本次設計鍋爐本體的特性參數(shù)；然后進行爐膛的設計和熱力計算、并對各受熱面進行設計和熱力計算，在設計時需考慮受熱面的布置方式。本文在山西大同煙煤為設計煤種的基礎上，進行了 600MW 火電機組燃煤鍋爐本體的設計和熱力計算，介紹了大型煤粉鍋爐本體設計的一般步驟和方法。 2 超臨界火電機組發(fā)展現(xiàn)狀 11 . 理論空氣量 19 . 爐膛形狀和尺寸的確定 22 熱力計算方法的選擇 23 爐膛 熱力計算匯總 27 . 屏式過熱器的結(jié)構(gòu)設計 27 設計不當帶來的問題 37 高溫再熱器存在的問題 37 . 高溫再熱器的熱力計算 40 第六章 高溫對流過熱器的設計及熱力計算 44 . 主要計算參數(shù)的選取 45 第七章 低溫再熱器的設計及熱力計算 49 . 低溫再熱器水平段熱力計算 56 省煤器的支吊方式選擇 56 . 省煤器的熱力計算 56 . 熱力計算方法說明 60 . 空氣預熱器的結(jié)構(gòu)設計 60 . 空氣預熱器的熱力計算 62 . 空氣預熱器熱力計算匯總 70 . 鍋爐整體熱量平衡校核 自 1985 年元寶山電廠引進了我國第一臺600MW 火電機組并投產(chǎn)運行，我國也因此進入了 600MW 火電機組的年代，先后有平圩發(fā)電廠兩臺 600MW 亞臨界壓力機組，上 海石洞口第二電廠兩臺600MW 超臨界機組、浙江北侖電廠兩臺 600MW 亞臨界機組、山東鄒縣電廠兩臺 600MW 機組相繼投產(chǎn)運行。要做到這些，需從鍋爐設計時就有所考慮，尤其是鍋爐本體部分的設計與計算。 本文將圍繞鍋爐本體的設計計算為中心。電能也是最清潔的能源，其使用方便，調(diào)節(jié)簡單且易于轉(zhuǎn)換 [1]。顧名思義，鍋爐由“鍋”和“爐”組成。 . 我國 600MW 鍋爐的發(fā)展 我國火力發(fā)電廠第一臺 600MW 火電機組為元寶山電廠 2 號機組，由德國Steinumler公司制造的亞臨界本生直流鍋爐， 1985 年建成運行，燃用煤種為元寶山當?shù)氐暮置骸！笆濉奔啊笆濉逼陂g將新建燃煤火電機組 5800 萬 KW，大多數(shù)機組將采用 600MW 及以上的超臨界和超超臨界機組 [4]。對燃用不同煤種的同一機組，其各項指標也不同。本文設計的 600MW 鍋爐采用超臨界運行。第三階段是從 20 世紀 90 年代開始了，日本為首的鍋爐蒸汽參數(shù)多為 /566 ℃