【正文】 高溫省煤器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程如下：（1）根據(jù)前面的計(jì)算數(shù)據(jù)，估算出省煤器后工質(zhì)總吸熱量，然后估算出高溫省煤器出口水溫，假定進(jìn)口水溫，計(jì)算出對(duì)流吸熱量；（2）已知煙氣進(jìn)口溫度，計(jì)算出煙氣出口焓、煙氣出口溫度；（3）計(jì)算出平均溫差，選取傳熱系數(shù)，計(jì)算對(duì)流傳熱面積；（4）然后選取質(zhì)量流速，根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算出管子總截面積選定管徑及壁厚，計(jì)算出每根管子的截面積、管子總根數(shù)，選取橫向節(jié)距，算出管子排數(shù)、每排管子根數(shù)，選取彎曲半徑，計(jì)算縱向平均節(jié)距。目前大中容量鍋爐廣泛采用光管省煤器，其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高，能承受沖擊，工作可靠，同時(shí)傳熱性能好，重量輕，體積小，價(jià)格低廉。由于采用省煤器，提高了進(jìn)入汽包的給水溫度，減少了汽包壁與進(jìn)水之間的溫度差，也就減少了因溫差而引起的熱應(yīng)力。 低溫過(guò)熱器結(jié)構(gòu)尺寸表57 低溫過(guò)熱器結(jié)構(gòu)尺寸序號(hào)名 稱(chēng)符 號(hào)單 位公 式結(jié) 果1布置 順列，逆流，雙管圈2管子尺寸57 73橫向排數(shù)1104縱向排數(shù)365橫向節(jié)距1306橫向節(jié)距比7縱向節(jié)距1148縱向節(jié)距比29煙氣流通面積10蒸汽流通面積11低溫過(guò)熱器受熱面積12低溫過(guò)熱器前氣室深度13低溫過(guò)熱器前管束深度214煙氣有效輻射層厚度（注：的單位為） 低溫過(guò)熱器熱力計(jì)算(1) 已知進(jìn)口煙氣溫度、進(jìn)口蒸汽溫度，假設(shè)出口煙氣溫度，計(jì)算出低溫對(duì)流過(guò)熱器對(duì)流吸熱量、出口蒸汽溫度。?求出煙氣和工質(zhì)的平均溫度，查出各放熱系數(shù)，計(jì)算出傳熱系數(shù)，根據(jù)傳熱方程 計(jì)算對(duì)流吸熱量。 高溫再熱器結(jié)構(gòu)尺寸高溫再熱器結(jié)構(gòu)尺寸如表53所示：表53 高溫再熱器結(jié)構(gòu)尺寸序號(hào)名稱(chēng)符號(hào)單位計(jì)算公式或數(shù)據(jù)數(shù)值1管徑及壁厚mm由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知6042橫向節(jié)距mm由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知1803每排管子根數(shù)根由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知84管子排數(shù)，布置排順流，順列805蒸汽流通截面積A6煙氣進(jìn)口流通面積7煙氣出口流通面積8煙氣平均流通面積9輻射層有效厚度Sm10計(jì)算對(duì)流受熱面積11斜煙道省煤器對(duì)流附加受熱面積0 高溫再熱器的熱力計(jì)算其計(jì)算流程如下：?已知進(jìn)口煙氣溫度、出口蒸汽溫度，假定煙氣出口溫度，計(jì)算出高溫再熱器對(duì)流吸熱量、進(jìn)口蒸汽溫度。其優(yōu)點(diǎn)是支吊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吊掛方便,且不易積灰；缺點(diǎn)是停爐后管內(nèi)積水不易排除，長(zhǎng)期停爐將造成腐蝕。一般在煙溫較低區(qū)域的低溫再熱器采用逆流布置方式?！?49修正后熱段輻射放熱系數(shù)℃)查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖12（即附錄A7）7027冷段蒸汽平均溫度℃28冷段蒸汽平均比體積查附錄B6，B7，按冷段進(jìn)出口壓力平均值= （查表16）29冷段蒸汽平均流速30冷段蒸汽放熱系數(shù)1000(12+8)+)16管束前煙室深度M17管束深度m18有效輻射層厚度mm注：d的單位為m 高溫對(duì)流過(guò)熱器的熱力計(jì)算過(guò)熱器系統(tǒng)的熱力計(jì)算，按煙氣流動(dòng)方向采用分段逐級(jí)計(jì)算。易于疏水排氣，但支吊比較麻煩，通常采用有蒸汽或水冷卻的懸吊管吊掛。其橫向管間相對(duì)節(jié)距s1/d，順列布置時(shí)選取s1/d＝～，錯(cuò)列布置時(shí)取s1/d＝～。屏式過(guò)熱器由多片管屏組成，布置在爐膛內(nèi)上部或出口處，屬于輻射或半輻射式過(guò)熱器。qld69前屏輻射吸熱分布系數(shù)ηqp查附錄三圖Ⅶ70前屏輻射熱強(qiáng)度qqpηqpqlpj71前屏吸熱量QqpWAqp39。MPa)28乘積KpSzyKpSzy29自由容積的火焰有效黑度1eKpSzy30乘積pnSpqm 爐膛熱力計(jì)算過(guò)程爐膛的熱力計(jì)算如下表： 表44 爐膛校核熱力計(jì)算序號(hào)名稱(chēng)符號(hào)單位公式及數(shù)據(jù)數(shù)值1熱空氣溫度trkoC給定3202理論熱空氣焓HrkokJ/kg查焓溫表3爐膛漏風(fēng)系數(shù)由空氣平衡表32得知4制粉系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù)選用5冷空氣溫度tlkoC給定206理論冷空氣焓Hlkokj/kg查焓溫表357空預(yù)器出口過(guò)量空氣系數(shù)βkyαl(△αl+△αzf)8空氣帶入爐內(nèi)熱量kj/kg（△△）+（△+△）91kg燃料帶入爐內(nèi)的熱量kj/kg10理論燃燒溫度oC根據(jù)查焓溫表3511爐膛出口煙溫oC假定110012爐膛出口煙焓Hlkj/kg查焓溫表3513煙所的平均熱容量VcpjkJ/(kg2　　A4m2() A5m2(+ A6m2爐膛周界面積 　　Acm22(A2＋A1＋A3＋A4＋A5) 2前墻面積Aqm2*+*(++) 3后墻面積Ahm2*+*(++)4爐膛出口煙窗面積Achm2據(jù)附圖 5爐頂包覆面積Aldm2據(jù)附圖6前、后屏面積Aqp　據(jù)附圖7燃燒器面積Arm2據(jù)附圖（)80 8前后側(cè)墻水冷壁角系數(shù)xm2膜式水冷壁選取 9爐頂角系數(shù)xld　查附錄三圖Ⅰ(a)4 s/d=80/42=, e=010前屏角系數(shù)xqpm2查附錄三圖Ⅰ(a)5 s/d=46/42=11爐膛出口煙窗處角系數(shù)xchm2選取 12整個(gè)爐膛的平均角系數(shù)m2 13屏區(qū)的側(cè)墻面積Apq,cm2據(jù)附圖 14屏區(qū)的爐頂面積Apq,ldm2據(jù)附圖 15屏區(qū)的爐墻面積Apqm2Ａpq,c+Apq,ld16爐膛自由容積的水冷壁面積Azym2 17爐膛容積Vlm3Aca18前屏占據(jù)容積Vpm3據(jù)附圖19爐膛的自由容積Vzym3VlVp20前屏區(qū)與爐膛的水平分割面積Af,shm2據(jù)附圖 21前屏區(qū)與爐膛的垂直分割面積Af,chm2據(jù)附圖 22自由容積的輻射層有效厚度Szym 23前屏間容積的輻射層有效厚度Spqm24爐膛的輻射層有效厚度Sm 25燃燒器中心線的高度hrm據(jù)附圖．26爐膛高度Hlm出口煙窗線—冷灰斗1/2線27燃燒器相對(duì)高度hr/Hl　hr/hl(見(jiàn)附圖,hr=)28火焰中心相對(duì)高度xlhr/Hl+△x，△x按附錄二表Ⅲ查得等于0 屏式過(guò)熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算序　號(hào)名　　稱(chēng)符　號(hào)單　位計(jì)　算　公　式　或　數(shù)　據(jù)　來(lái)　源數(shù)　值1管徑及壁厚dδmm由結(jié)構(gòu)面設(shè)計(jì)425 2單片管子根數(shù)n1根由結(jié)構(gòu)面設(shè)計(jì)323前屏片數(shù)z1片由結(jié)構(gòu)面設(shè)計(jì)84蒸汽流通截面積Am2 dn為管了內(nèi)徑5蒸汽質(zhì)量流速ρwkg/(m2 爐墻有三種基本結(jié)構(gòu)形式：重型爐墻、輕型爐墻和敷管式爐墻。反之，所此值取得過(guò)小，則爐膛呈矮胖型，此值取得過(guò)大時(shí)，在燃燒器附近燃料燃燒釋放出的熱量沒(méi)有足夠的水冷壁吸收，局部溫度過(guò)高，容易引起燃燒器附近受熱面的結(jié)渣。爐膛的相對(duì)大小可以用爐膛容積熱負(fù)荷qV——每立方米容積中每小時(shí)所燃燒的發(fā)熱量（W/m3）來(lái)度量。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)算理論煙氣量及理論煙氣容積:表31 燃燒計(jì)算表序號(hào)項(xiàng)目名稱(chēng)符號(hào)單位（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）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4理論干煙氣容積5理論水蒸氣容積6飛灰份額查表(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，選取各受熱面煙道的漏風(fēng)系數(shù)，然后列出空氣平衡表，如表32。為了減少這種熱偏差，通常將過(guò)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。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。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(kāi)始在工程設(shè)計(jì)中開(kāi)始應(yīng)用。膜式水冷壁，旋流燃燒器，二級(jí)過(guò)熱器，二級(jí)再熱器，二級(jí)省煤器，二級(jí)空氣預(yù)熱器，二級(jí)噴水減溫。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)已有的鍋爐進(jìn)行改造估算時(shí)常用校核熱力計(jì)算，設(shè)計(jì)制造新鍋爐時(shí)用設(shè)計(jì)熱力計(jì)算。對(duì)于提高鍋爐效率、降低投資成本與開(kāi)發(fā)、改善機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性，具有重要意義。本次設(shè)計(jì)為亞臨界壓力大容量鍋爐，汽化吸熱相對(duì)較小，加熱吸熱和過(guò)熱吸熱相應(yīng)較大。為了減小熱偏差，節(jié)省金屬用量，采用二級(jí)再熱方式，其中高溫再熱器布置在高溫對(duì)流過(guò)熱器之后的煙溫較高區(qū)域，為了充分利用煙焓，低溫再熱器布置在高溫再熱器之后。表 32 爐膛及各受熱面漏風(fēng)系數(shù)漏風(fēng)系數(shù)名稱(chēng)后屏過(guò)熱器高、低溫對(duì)流過(guò)熱器高、低溫對(duì)流再熱器第一、二級(jí)省煤器第一、二級(jí)管式空氣預(yù)熱器0 根據(jù)上述計(jì)算出的數(shù)據(jù)。爐膛容積熱強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)根據(jù)鍋爐容量、燃料特性和燃燒方式。反之，此值取得過(guò)小時(shí)，煙氣不能充分利用爐膛容積，在離開(kāi)爐膛是還未足夠的冷卻，屏式過(guò)熱器易結(jié)渣?，F(xiàn)在大容量鍋爐都采用敷管式爐墻，這種爐墻是敷貼在鍋爐受熱面上面，管子節(jié)距較小采用膜式水冷壁。s)(DDjw)/(3600A)10006前屏蒸汽平均比容υpjm3/kg查蒸汽特性表p=,t=416 C7蒸汽流速wm/sρwυpj 8前屏輻射受熱面積Aqpm2Aqp=2z1*bqp*hqp*xqp 爐膛熱力計(jì)算 爐膛出口煙溫的選擇爐膛出口煙氣溫度，中小型鍋爐指凝渣管前的煙溫，大容量鍋爐通常指屏式過(guò)熱器前煙溫。oC)(QlHl)/(TaTl)14水蒸汽容積份額查煙氣特性表3415三原子氣體容積份額rn查煙氣特性表3416三原子氣體分壓力pnMParn(p為爐膛壓力,)17pn與S的乘積pnSmMPapnSpq31屏間容積內(nèi)三原子氣體輻射減弱系數(shù)Ky1/(mqqp72后屏輻射吸熱分布系數(shù)ηhp查附錄三圖Ⅶ73后屏輻射熱強(qiáng)度qhpβηhpqlpj74后屏吸熱量QhpWqhpAhp(Ahp=Ach)75附加過(guò)熱器總吸熱量∑QfjW先假定后校核300076一級(jí)減速溫水量Djw1kg/h先假定后校核2000077二級(jí)減速溫水量Djw2kg/h先假定后校核1000078附加過(guò)熱器焓增量kj/kg∑QfjBj/(DDjwlDjw2)79飽和蒸汽焓hbqkj/kg查蒸汽特性表，p=,t=357C80低過(guò)出口蒸汽焓hdgkj/kg81低過(guò)出口蒸汽溫度tdgoC82前后總屏焓增量△hqpQqpBj/(DDjwlDjw2)83后屏出口蒸汽焓hhpkj/kghbf+△hp84后屏出口蒸汽溫度thpoC查蒸汽特性表，p=85爐膛出口煙溫校核△tloC符合標(biāo)準(zhǔn)275. 受熱面的設(shè)計(jì)及計(jì)算5. 受熱面的設(shè)計(jì)及計(jì)算 高溫對(duì)流過(guò)熱器 高溫對(duì)流過(guò)熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)熱器是鍋爐中將一定壓力下的飽和水蒸氣加熱成相應(yīng)壓力下的過(guò)熱水蒸氣的受熱面。前者吸收爐膛火焰的輻射熱，后者還吸收一部分對(duì)流熱量。大容量鍋爐的煙道寬度相對(duì)較小，滿足煙氣流速度的管排數(shù)后，就不能滿足蒸汽流速的要求。為消除蒸汽側(cè)和煙氣側(cè)產(chǎn)生的熱力偏差，過(guò)熱器各段進(jìn)出口聯(lián)箱采用多根小口徑連接管連接，并進(jìn)行左右交叉，保證蒸汽的充分混合?，F(xiàn)代鍋爐的過(guò)熱器區(qū)常布置有頂棚等附加受熱面，在過(guò)熱器熱力計(jì)算中應(yīng)注意附加受熱面的吸熱量?！?查《標(biāo)準(zhǔn)》線算圖15（即附錄A10）280031熱段蒸汽平均溫度℃32熱段蒸汽平均比體積查附錄B6，B7，按熱段進(jìn)出口壓力平均值= （查表16）3