【正文】 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。 這次做畢設的經歷也會使我終身受益，我感受到畢設是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不能稱之為設計了。此外，對于水分多的燃料，要求較高的熱空氣溫度，因此空氣預熱器的受熱面要布置多些。設計首先是輔助計算，這一環(huán)節(jié)很重要，它關系到后面的選型與計算。（3）管壁灰污層溫度== oC式中 ——灰污系數(shù)，； ——屏的計算受熱面積，見表61[3]。 （3）煙氣的輻射減弱系數(shù)k k == 1/(m （6）屏區(qū)頂棚吸收的輻射熱量==式中 ——屏區(qū)頂棚面積，見表61[3]。； （4）若屏進出口工質參數(shù)均為未知數(shù)，需先在過熱器系統(tǒng)中分級定溫，然后計算另一端的工質參數(shù)。還有，在機組啟動時，屏式受熱面也容易出現(xiàn)管壁超溫現(xiàn)象。6 屏式過熱器6．1 屏式過熱器概述半幅射式過熱器和半幅射式再熱器是指布置在爐膛上部或爐膛出口煙囪出，即接受爐內直接輻射熱，也吸收煙氣的對流熱的受熱面，通常稱為屏式過熱器。 輻射放熱及熱負荷 （1）爐膛有效熱輻射放熱量 == kJ/kg式中 φ——，； Q1——對應于每千克燃料送入爐膛的熱量； ——，查焓溫表，有插值法求得。Mpa)式中 ——水蒸氣容積份額，； s——，見表44[3]； r——，； ——爐膛出口煙溫1423K（估值）； p——。 M=AB(xr+Δx) xr=Hr/HL Hr=式中 A、B——與燃料種類和爐膛結構有關的經驗系數(shù)，其值見表48[3]，； xr——燃燒器的相對高度； Δx——火焰最高溫度點的相對位置修正值，其值見表49[3]，取用0； HL——爐膛高度，即從爐底或冷灰斗中間平面至爐膛出口煙窗中部的高度，m； Hr——燃燒器的布置高度，即從爐底（平爐底的爐膛）或冷灰斗中間平面（爐底為冷灰斗的爐膛）至燃燒器軸線的高度，m； Bi——對應每層燃燒器的燃煤量，kg/s； Hri——對應于每層燃燒器的布置高度，m； ni——該層燃燒器的數(shù)量。電站鍋爐熱風溫度的推薦值見表46[3]。此外，爐膛出口煙溫還首先應保證鍋爐出口不結焦。 確定爐膛容積邊界的一般原則（1）貼墻水冷壁管中心線所在的平面；（2）絕熱保護層的向火表面，未敷設水冷壁的地方為爐墻內壁面；（3）爐墻出口斷面：通過后屏過熱器或凝渣對流管束的第一排管子中心線的所在平面；（4）爐膛底部：冷灰斗高度一半處的水平面；當采用平爐底時的爐底平面；（5）當屏式過熱器占據(jù)整個爐膛頂部或布置于爐膛出口煙窗處而占據(jù)部分爐膛容積時，則為屏式過熱器與爐膛的交界面；若屏式過熱器布置于爐膛中部或兩側，以及布置在爐膛上部或前側時，則屏式過熱器所占空間應計入爐膛容積內（此時屏式過熱器作為爐膛容積內的輻射受熱面）；（6）對于爐膛中狹長容積的部分。如果選取過低，爐膛容積過大，使鍋爐結構不緊湊，降低了爐膛的火焰溫度水平，不利于燃料的穩(wěn)定燃燒。爐膛的高度尺寸主要受燃料在爐膛內停留的時間的影響，爐膛越高，燃料可停留時間越長，煤粉燃盡幾率越大。顯然爐膛容積熱負荷決定了爐膛內的整體溫度水平，同時也決定了燃料在爐膛內的停留時間。4 爐膛的熱力計算4．1 爐膛校核熱力計算的步驟爐膛校核熱力計算可以按以下步驟進行：（1）計算爐膛結構尺寸及煙氣有效輻射層厚度；（2）選取熱風溫度，并依據(jù)有關條件計算隨每千克燃料進入爐膛的有效熱量；（3）根據(jù)燃料種類、燃燒設備的形式和布置方式，計算火焰中心位置的系數(shù)M；（4）估計爐膛出口煙溫，計算爐膛煙氣平均熱容量；（5）計算爐膛受熱面輻射換熱特性參數(shù)，如水冷壁的灰污系數(shù)ζ、輻射角系數(shù)x、熱有效系數(shù)ψ等；（6）根據(jù)燃料和燃燒方式計算火焰黑度和爐膛黑度；（7）計算爐膛出口煙溫；（8）核對爐膛出口煙溫誤差；（9）計算爐膛熱力參數(shù)，如爐膛容積熱強度等；（10）爐膛內其他輻射受熱面的換熱計算，如屏式過熱器等?，F(xiàn)代鍋爐的凝渣管多是由后墻水冷管（或后拱管）拉寬而成。工質到達出口集箱時，蒸汽有5oC~8oC。折煙角迫使煙氣流轉向，防止煙氣短路流入水平煙道，改善煙道沖刷屏式過熱器的空氣動力特性，增加橫向沖刷作用，是煙氣流速沿水平煙道高度分布趨于均勻，折煙角入爐膛的深度約占爐膛深度的1/3~1/2，一般取α=25o~45o，β=45o~75o。鍋爐容量增大后，爐膛面積相對減少，為了充分利用爐膛面積，水冷壁管的節(jié)距比較小，布置緊密。 本設計國產220t/h鍋爐采用這種方案可以節(jié)省鋼材約250t，占結構用鋼的15%[4]。圖3大中型電站鍋爐的整體布置方案對于中等參數(shù)和中等容量以上的電站鍋爐大多采用室然方式。（16）計算燃料消耗量Bj Bj=B(1)=41500 kg/h煙氣特性如下表所示 煙氣特性表序號項目名稱符號單位爐膛，屏，凝渣管高溫過熱器低溫過熱器高溫省煤器高溫空預器低溫省煤器低溫空預器1受熱面出口過量空氣系數(shù)α2煙道平均過量空氣系數(shù)αpj3干煙氣容積Vgym3/㎏4水蒸氣容積m3/㎏5煙氣總容積Vym3/㎏6RO2容積份額7水蒸氣容積份額8三原子氣體和水蒸氣容積總份額r9容積飛灰濃度μvg/m310煙氣質量my㎏/㎏11質量飛灰濃度μy㎏/㎏ 鍋爐內的燃燒計算（1）理論空氣量VoVo=(Car+)+= m3/kg（2）理論氮容積VoN2VoN2=+= m3/kg （3）RO2容積VRO2VRO2=+= m3/kg （4）理論干煙氣容積VgyoVgyo= VoN2+VRO2= m3/kg （5）理論水蒸氣容積VoH2OVoH2O=++(dk=)= m3/kg（6）飛灰份額αfh查表24[3]煙氣焓溫表（用于低溫空預器的計算）（用于低溫空預器的計算）煙氣或空氣溫度(℃)理論煙氣焓hoy(kJ/kg)理論空氣焓hok(kJ/kg)理論煙氣焓增(每100℃)Δhoy低溫空預器=hyΔhy100——200300400500600——3 鍋爐爐膛受熱面的布置及其熱力計算3．1 鍋爐的外形布置校核熱力計算：校核熱力計算的任務是在鍋爐容量和參數(shù)、燃料性質、鍋爐各部結構、和尺寸已知的情況下，確定各受熱面邊界處的水、風、煙溫度以及風、煙流經各受熱面時的速度和鍋爐效率、燃料消耗量等。所以，排煙溫度的選擇是一個涉及到很多因素的復雜問題。 （3）灰渣物理熱損失q6灰渣物理熱損失是指鍋爐排出的爐渣、飛灰與沉降所攜帶的熱量未被利用而引起的熱損失。 =cdr kJ/(kg（4）實際煙氣的焓實際煙氣的焓hy等于理論空氣焓、過量空氣焓（α1）和煙氣中灰飛焓hfh之和，即hy=+（α1）+hfh kJ/kg其中飛灰焓hfh為：hfh= kJ/kg式中 ——1kg灰在時的焓（）。計算中需注意的是，由于本爐屏和凝渣管的漏風系數(shù)為0，故爐膛、屏式過熱器、凝渣管的出口過量空氣系數(shù)均相同，可直接取爐膛出口過量空氣系數(shù)；爐膛、屏式過熱器、凝渣管平均過量空氣系數(shù)也直接取爐膛出口過量空氣系數(shù)；其他受熱面的平均過量空氣系數(shù)則取該受熱面的進、出口過量空氣系數(shù)的算術平均值。2．2 鍋爐的空氣量平衡在負壓下工作的鍋爐機組，爐外的冷空氣不斷地漏入爐膛和煙道內，致使爐膛和各個煙道內的空氣量、煙氣量、溫度和焓值相應的發(fā)生變化。過量空氣系數(shù)也與燃煤種類有關，對于固體燃料的鍋爐過量空氣系數(shù)應較大。最近，Truelove、Fiveland和Jamaluddin對離散坐標法在三維輻射傳熱計算中的應用進行了研究。多維模型自50年代末Hottel等人提出輻射換熱的區(qū)域法模型以來,目前已有許多輻射換熱的計算方法,常見的主要有:蒙特卡羅法、熱流法、離散坐標法等。由于爐內傳熱過程復雜、相關因素很多,現(xiàn)有的爐膛傳熱計算方法和模型難免存在這樣或那樣的問題。其它尺寸則參考樣機由設計者自行決定。爐膛的橫截面一般為正方形或矩形。現(xiàn)代鍋爐的爐膛既是一個燃燒室，又是一個換熱設備。燃料燃燒產生的高溫煙氣，現(xiàn)將一部分熱量傳給爐膛四周的水冷壁管，然后高溫煙氣從爐膛上部經過立式過熱器往后折轉與對流管束，在進入后煙道、省煤器和空氣預熱器，進一步放出熱量。下鍋筒內的爐水，一部分進入爐膛四周的水冷壁下集箱和水冷壁管；另一部分進入煙氣溫度較高的對流管束。產生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，又叫蒸汽發(fā)生器，常簡稱為鍋爐，是蒸汽動力裝置的重要組成部分，多用于火電站、船舶、機車和工礦企業(yè)。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 46頁 共43頁1 引言鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能，把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備。將固體燃料放在爐排上，進行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐，又稱火床爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料，噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐，又稱火室爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒，并適于燃燒劣質燃料的爐膛稱為沸騰爐，又稱流化床爐；利用空氣流使煤粒高速旋轉，并強烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風爐[3]。由于高溫作用，在水冷壁內受熱汽化，汽化混合物上升至上集箱或上鍋筒；進入煙氣溫度較高區(qū)域對流管束內的水也受熱汽化，汽水混合物也上升進入上鍋筒。此時煙氣溫度已經大大降低，不再利用，經除塵器、引風機和煙囪排放至大氣[2]。鍋爐中工質的總吸熱量有一半左右是通過布置在爐膛四周的受熱面完成的。燃料在爐膛內燃燒形成火焰和高溫煙氣，所以爐膛四周的爐墻由耐高溫材料和保溫材料構成。1．3 鍋爐爐膛的傳熱 鍋爐爐膛的傳熱概述爐膛的傳熱過程主要是指爐膛內火焰與水冷壁管間的熱交換過程。為便于從現(xiàn)有的眾多計算方法和模型中選用合適的計算方法和模型,因此要對爐膛傳熱計算方法的發(fā)展狀況及現(xiàn)有的主要計算方法進行分析。這些方法各有優(yōu)劣,所能獲得的解的精度及詳細程度以及網格與流動計算的相容性也不相同。離散坐標法基于對輻射強度的方向變化進行離散，將輻射傳遞方程中的內向散射項用數(shù)值積分近似代替，通過求解覆蓋整個4π立體角的一套離散方向上的輻射傳遞方程而得到問題的解[8]。設計鍋爐時一般以爐膛出口煙窗處的過量空氣系數(shù)作為選取基點，它主要與爐膛中燃料的燃燒效率有關，燃燒效率越高，爐膛出口煙窗處的過量空氣系數(shù)選取的較小。對于爐膛和煙道各處實際空氣量的計算稱為鍋爐的空氣量平衡。（3）煙氣焓的計算需要分別計算爐膛、屏式過熱器、高溫過熱器、低溫過熱器、高溫省煤器、高溫空氣預熱器、低溫空氣預熱器、低溫省煤器等所在煙氣區(qū)域的煙氣不同溫度下的焓，并列成表格，做成所謂的焓溫表，以備以后計算查用。 飛灰的焓數(shù)值較小，因此只有在滿足以下條件時才計算： 在鍋爐煙道中，沿著煙氣溫度的流程。oC)式中 cdr——燃料干燥基比熱容，kJ/(kgQ6= kJ/kg或 q6=式中 ——灰渣中灰分的份額，； ——灰渣溫度，當不能直接測量時，固態(tài)煤粉排渣爐可取600OoC；液態(tài)排渣煤粉爐可取tlz=FT3+100oC（FT3為煤灰的熔化溫度） ——1kg灰渣在oC時的焓，kJ/kg當燃煤的折算灰分小于10%（即Azs=）時，固態(tài)排渣爐可忽略爐渣德爾物理熱損失；液態(tài)排渣爐、旋風爐可忽略飛灰的物理熱損失；對燃油及燃氣鍋爐，q6=0。僅僅根據(jù)鍋爐設備的投資、運行費用和設備德爾補償年限等條件所確定的排煙溫度較經濟排煙溫度，隨著鍋爐參數(shù)的提高，給水溫度的不斷增加，經濟排煙溫度也不斷提高，給水溫度不斷增加，經濟排煙溫度也不斷提高，對于中小型鍋爐雖然給水溫度低，但由于排煙過量空氣系數(shù)較大，經濟排煙溫度也較大。校核熱力計算可以幫助人們正確制定出提高鍋爐安全經濟運行的和改造鍋爐的合理措施，同時也為鍋爐的其他