【正文】 燃料 無(wú)煙煤 貧煤 褐煤 煙煤 熱風(fēng)干燥劑 煙氣干燥劑 熱空氣溫度 380400 330380 350400 300350 280350 空氣預(yù)熱器的布置方式 兩級(jí) 兩級(jí) 兩級(jí) 單級(jí)或兩級(jí) 單級(jí)或兩級(jí) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 24 爐膛火焰中平均焦炭顆粒濃度計(jì)算公式： )1()100( )10( 4, f umtgdafarvc ok h hhVV qC ??? ??? 4) 爐膛出口煙溫 爐膛出口煙溫的計(jì)算采用考慮火焰輻射沿爐膛截面方向減弱的熱有效系數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，按式（ 34）計(jì)算： 3/139?，F(xiàn)代大容量煤粉鍋爐爐膛的熱力計(jì)算多采用第二種方法進(jìn)行熱力計(jì)算 [23]。以保證不會(huì)積灰。 冷灰斗的形狀一般變化不大，取傾斜角不小于 50186。 . 爐膛形狀和尺寸的確定 決定了爐膛容積后，還需確定爐膛的形狀和尺寸，才能達(dá)到理想的燃燒方式。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 19 第三章 爐膛的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 爐膛的設(shè)計(jì)應(yīng)以容積熱負(fù)荷和截面熱負(fù)荷來(lái)確定爐膛容積和尺寸，再根據(jù)冷灰斗和折焰角的結(jié)構(gòu)確定其他尺寸，最后進(jìn)行熱力計(jì)算。 表 2 5 鍋爐熱平衡計(jì)算表 序號(hào) 名 稱 符 號(hào) 單 位 公式及數(shù)據(jù)來(lái)源 結(jié) 果 1 煤帶入鍋爐熱量 fQ kgkJ/ arQ, 27800 2 排煙溫度 exg? C? 給定 126 3 鍋爐排煙焓 exgI kgkJ/ 查焓溫表 4 冷空氣溫度 cat C? 環(huán)境溫度 20 5 理論冷空氣的焓 Icao kgkJ/ 查焓溫表 6 機(jī)械未完全燃燒熱損失 q4 % 選取 7 化學(xué)未完全燃燒熱損失 q3 % 選取 8 排煙熱損失 q2 % 公式計(jì)算 9 散熱損失 q5 % 選取 10 灰渣物理熱損失 q6 % 選取 11 鍋爐總的熱損失 ∑q % q2+q3+q4+q5+q6 12 鍋爐熱效率 b? % 100 ∑q 14 鍋爐保熱系數(shù) ? — 1q5/(ηb+q5) 15 過(guò)熱蒸汽焓 ish kgkJ/ 查焓熵圖 16 給水焓 fwi kgkJ/ 查焓熵圖 17 過(guò)熱蒸汽流量 shD t/h 給定值 1913 18 再熱蒸汽出口焓 irh kgkJ/ 查焓熵圖 19 再熱蒸汽進(jìn)口焓 39。39。 4) 灰渣物理熱損失 5q 灰渣物理熱損失的大小取決于燃料的發(fā)熱量和排渣方式、燃料的成分等。 2) 化學(xué)未完全燃燒熱損失 3q 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 15 化學(xué)未完全燃燒熱損失與爐膛過(guò)量空氣系數(shù)、燃料性質(zhì)、爐膛結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行工況等有關(guān)。 飛灰系數(shù) 對(duì)燃煤鍋爐而言，冷灰斗中落入的灰渣只占送入鍋爐燃燒生成爐總灰量的小部分，所以灰渣中的可燃物未完全燃燒帶來(lái)的機(jī)械 不完全熱損失很小，大部分機(jī)械不完全燃燒熱損失由飛灰中的可燃物造成的，飛灰系數(shù) fa? 的選值一般為 [15]。 1kg 收到基燃料，在供 給理論空氣量 V0 的條件下完全燃燒時(shí)，生成的煙氣容積稱為理論煙氣容積，以 0gV 表示。 同理，由氫的完全燃燒反應(yīng)方程式，可得 1kg 氫完全燃燒時(shí)需要 m 氧氣，產(chǎn)生 水蒸氣。為保證煤粉的良好燃燒，除了需要保證爐膛內(nèi)的溫度外，還須提供一定量的氧氣。對(duì)燃煤而言，要求提供以下原始材料： （ 1） 煤的收到基成分 （ arC 、 arH 、 arH 、 arN 、 arA 、 arM ） ； （ 2） 煤的收到基低位發(fā)熱量 arQ, ； （ 3） 煤的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分含量 dafV 。39。為了便于檢修，省煤器管組的高度是有限制的，當(dāng)管子緊密布 置時(shí)，管組的高度不得大于 1m；布置較稀時(shí)，則不得大于 。包括，理論空氣量和理論 煙氣量的計(jì)算，其計(jì)算參數(shù)包括：理論空氣量、理論三原子氣體容積、理論氮?dú)馊莘e、理論水蒸氣容積和理論煙氣量；煙氣特性表的計(jì)算，其計(jì)算參數(shù)包括：各受熱面的煙道平均過(guò)量空氣系數(shù)下的實(shí)際水蒸氣容積、煙氣容積、水蒸氣容積份額、 RO2 容積份額、水蒸氣和 RO2 總?cè)莘e份額、煙氣質(zhì)量和飛灰濃度等；煙氣焓溫表的計(jì)算，計(jì)算各級(jí)受熱面進(jìn)、出口處的煙氣在不同溫度下的焓值，以供后續(xù)計(jì)算查取。 1) 省煤器 省煤器布置于鍋爐的尾部，在低再水平段下面，采用蛇形光管，采用順列布置，與煙氣流動(dòng)方向相反，省煤器采用懸吊管懸吊。再南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 6 熱蒸汽采用擺動(dòng)燃燒器調(diào)溫手段。再熱器的作用是將汽輪機(jī)高壓缸的排氣加熱到與過(guò)熱蒸汽溫度相等（或相近）的再熱溫度，然后再送到中壓缸和低壓缸中膨脹做功。 煤粉在爐內(nèi)進(jìn)行燃燒時(shí)，空氣動(dòng)力特性不僅影響燃燒，而且在很大程度上決定于燃燒器的布置及爐膛本身的結(jié)構(gòu)特性。 表 12 五大發(fā)電集團(tuán) MW600 及以上等級(jí)超（超）臨界機(jī)組裝機(jī)容量 五大 集團(tuán) 600MW等級(jí)超臨界 600MW等級(jí)超超臨界 1000MW等級(jí)超超臨界 臺(tái)數(shù) 容量 MW 比重 % 臺(tái)數(shù) 容量 MW 比重 % 臺(tái)數(shù) 容量 MW 比重 % 大唐 24 149600 12 7920 2 2021 華能 30 18413 12 7720 9 9168 華電 20 12500 7 4520 2 2021 中電投 14 8740 8 5240 4 4000 國(guó)電 37 22530 0 0 0 5 5000 6 . 600MW 超臨界鍋爐本體介紹 鍋爐整體包括鍋爐本體及輔助設(shè)備兩大部分。本文設(shè)計(jì)的 600MW 鍋爐采用超臨界運(yùn)行。“十二五”及“十三五”期間將新建燃煤火電機(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]。顧名思義，鍋爐由“鍋”和“爐”組成。 本文將圍繞鍋爐本體的設(shè)計(jì)計(jì)算為中心。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。 56 . 省煤器的熱力計(jì)算 56 省煤器的支吊方式選擇 49 . 低溫再熱器水平段熱力計(jì)算 45 第七章 低溫再熱器的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 44 . 主要計(jì)算參數(shù)的選取 40 第六章 高溫對(duì)流過(guò)熱器的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 37 . 高溫再熱器的熱力計(jì)算 37 高溫再熱器存在的問(wèn)題 23 爐膛 熱力計(jì)算匯總 22 熱力計(jì)算方法的選擇 11 . 理論空氣量 2 超臨界火電機(jī)組發(fā)展現(xiàn)狀 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。 2 . 概述 4 . 過(guò)熱器 和再熱器 5 . 尾部受熱面 7 . 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計(jì)算 7 . 爐膛設(shè)計(jì) 9 . 燃料的數(shù)據(jù)校核和煤種判斷 11 . 理論煙氣量 13 爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù) 13 漏風(fēng)系數(shù) 13 飛灰系數(shù) 13 . 鍋爐熱平衡的計(jì)算 22 主要計(jì)算參數(shù)的選取 24 第四章 屏式過(guò)熱器的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 29 . 熱力計(jì)算方法說(shuō)明 37 . 高溫再熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 39 . 高溫再熱器熱力計(jì)算匯總 43 . 設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 48 . 低溫再熱器的熱力計(jì)算 53 第八章 省煤器的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 56 省煤器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 58 第九章 空氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)及熱力計(jì)算 73 參 考文獻(xiàn) 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。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。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]。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。 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(kāi)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。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Ｓ脿t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]。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。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。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（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。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)。 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。 MPa 原始數(shù)值 8 再熱蒸汽出口溫度 trh39。 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。對(duì)燃料的燃燒計(jì)算，均以 1kg 收到基燃料為基準(zhǔn)。 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(shū)（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