【正文】 第一章 概述 現(xiàn)代電站鍋 爐就是利用燃料燃燒釋放的熱能或其他熱能加熱給水，以獲得規(guī)定參數(shù)（溫度、壓力）和品質(zhì)的蒸汽設(shè)備。進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算之前還要預(yù)先選定鍋爐的整體布置型式、 排煙溫度和熱空氣溫度。高溫過熱器采用先逆流后順流，高溫再熱器采用先逆流流動(dòng)方式，其余過熱器與再熱器也采用逆流方式。? 出口處過量空氣系數(shù) a?? 平均過量空氣系數(shù) （α′ + ? ） pja 水容積 20HOV+ ( pja 1)V0 2HOV m3/kg 在 a 時(shí)，實(shí)際煙氣的焓為： 00( 1)y y kI I a I? ? ? (kJ/kg) （ 22） 當(dāng)燃用多灰分煤種時(shí)，煙氣中飛灰含量較大時(shí)（即 4187 y fhydwAaQ ），煙氣的焓應(yīng)計(jì)入飛灰的焓。不論鍋爐負(fù)荷、過量空氣系數(shù)及燃燒工況如何變化，對(duì)一定結(jié)構(gòu)的爐膛，沿其高度的溫度場變化是很有規(guī)律的。 水冷壁回路劃分： 水冷壁的循環(huán)回路共 22 個(gè)，回路是按爐膛高度熱負(fù)荷曲線、爐膛寬度與深度熱負(fù)荷分配曲線和水冷壁管幾何形狀等因素劃分的。ba 1 rrbh _ 初步選定 2 rjbl2 _ 文獻(xiàn)參考圖 884 選定 13 38 燃燒器噴口寬度 rb m rjjb2l2l 39 燃燒器噴口高度 rh m 按1f ， 2f 要求畫出結(jié)構(gòu)圖，得 rh 40 燃燒器占有面積 RF 2m 4))( .4 1 4 2 ( b rr ??? 燃燒室水冷壁布置 水冷壁采用的光管，管節(jié)距 s=mm，管子懸掛爐墻，管子中心和爐墻距 e=0。I kJ/kg 查焓溫表 14328 煙氣容積 yV g3 k/Nm 給定 水蒸氣容積份額 2HOr 給定 名稱 符號(hào) 單位 公式或數(shù)據(jù)來源 數(shù)值 三原子氣體容積份額 ?r 給定 飛灰濃度 fh? kg/kg 給定 飛灰顆粒直徑 fhd um 鋼球滾桶磨煤機(jī) 13 （ 4）工質(zhì)有關(guān)數(shù)據(jù) （ 1）屏式過熱器入口蒸氣壓力 39。x tt ??? ? ，d tt ??? ? 36 屏本身對(duì)流傳熱 量 chQ kJ/kg jHtkB? 1739 37 屏本身傳熱誤差 e 100Q d chd ?? 38 水冷壁附加受熱 面工質(zhì)溫度 st ℃ 給定 39 溫差 st? ℃ st?? 40 水冷壁附加受熱 面吸熱量 chsQ? kJ/kg jssB ktH? 172 41 誤差 se 100Q s chss ?? ??? 42 總誤差 e 100Q )(Q chsch ???? 燃燒室輻射吸熱量的分配 燃燒室輻射吸熱量中有部分由屏式過熱器，凝渣管及高溫過熱器吸收。 在對(duì)流受熱面中，工質(zhì)吸收煙氣的總熱量 Q?310k tA?? （ kW） （ 41a） 式中： k—— 傳熱系數(shù)， 2/( )Wm℃ ； t? —— 溫壓，℃； A—— 受熱面積， 2m ； 對(duì)流受熱面中，煙氣沖刷受熱面的一側(cè)，另一側(cè)受工質(zhì) —— 水、汽水混合物或蒸汽所沖刷時(shí)，受熱面的面積按煙氣沖刷的面積來計(jì)算。大屏與后屏沿爐膛寬度方向有 4組汽冷定位夾持管，這些夾持管與前墻水冷壁的導(dǎo)向定位裝置連接，用作大屏管屏的橫向定位，保持管屏間的橫向節(jié)距及減小運(yùn)行中管屏的晃動(dòng)。shl m shh +qxl 23 受熱面 shH 2m 39。 各級(jí)過熱器和再熱器之間采用數(shù)量很少的大直徑管相互連接，使蒸汽得到混合，使各蛇形管內(nèi)蒸汽受熱得到改善。煙氣放熱的熱平衡方程式為 )III(Q lk39。 表 38 凝渣管結(jié)構(gòu) 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 公式及計(jì)算 結(jié)果 1 管子規(guī)格 d?? mm 選用 60 ? 3 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 公式及計(jì)算 結(jié)果 2 橫向管子節(jié)距 1s m 256 3 縱向管子節(jié)距 2s m 250 4 橫向相對(duì)節(jié)距 1? 60256ds1 ? 5 縱向相對(duì)節(jié)距 2? 60250ds2 ? 6 平均每排管子數(shù)目 n 根 設(shè)定 41 7 第一排凝渣管高度 1h m 見爐膛結(jié)構(gòu)尺寸中的 n1h 8 第三排凝渣管與折焰 角距離 3s m 2zynz 2sll ?? 9 前兩排凝渣管間底斜 邊長 1m m x2coss? 10 第三排凝渣管底斜邊 長 3m m x3coss? 11 第二排凝渣管高度 2h m x21 tansh ?? 12 第三排凝渣管高度 3h m x22 tansh ?? 13 凝渣管出口高度 ch m x33 tansh ?? 14 每根管計(jì) 算長 第一排 1l m 311 m2mh ?? 第二排 2l m 2smmh 2312 ??? 第三排 3l m 233 smh ?? 15 凝渣管受熱面面積 H d)lll(n 321 ??? 195． 16 16 側(cè)墻水冷壁附加受熱 面面積 fjH )2 hh)( ll(d c1zynz ??? 23， 766 17 計(jì)算受熱面面積 jH H + fjH 18 煙氣輻射層有效厚度 s )(4 21 ???? 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 公式及計(jì)算 結(jié)果 19 煙氣流通截面 yF )nda)(mmh( 312 ??? 表 39 凝渣管傳熱計(jì)算 順序 名稱 符號(hào) 單位 公式或數(shù)據(jù)來源 數(shù)值 1 入口煙溫 39。ffpBHq 表 37 屏式過熱器熱力計(jì)算 順序 名稱 符號(hào) 單位 公式或數(shù)據(jù)來源 數(shù)值 1 入口煙溫 39。rh m hd39。 爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)列于表 31，水冷壁結(jié)構(gòu)列于表 32。 本鍋爐采用直流式燃燒器切向燃燒方式的正方形爐膛，中速磨煤正壓冷一次風(fēng)機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)。39。 圖 鍋爐結(jié)構(gòu)簡圖 燃燒產(chǎn)物計(jì)算 空氣和燃燒產(chǎn)物的容積和焓都是按 1kg 固體燃料和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 1 3m 干氣體燃料計(jì)算的。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，為了計(jì)算程序上的方便，對(duì)于各個(gè)受熱面也往往采用校核計(jì)算的程序，即預(yù)先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)布置好受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸和傳熱面積，通過校核計(jì)算的結(jié)果校驗(yàn)受熱面的布置是否合理和正確，如果不妥則修正受熱面的布置，再進(jìn)行校核。對(duì)亞臨界鍋爐，自然循環(huán)、控制循環(huán)、直流鍋爐 3 種形式都適用，本鍋爐采用最廣泛 的自然循環(huán)。省煤器為非沸騰式，空氣預(yù)熱器采用兩級(jí)，高溫空氣預(yù)熱器采用回轉(zhuǎn)式，低溫級(jí)采用管式空氣預(yù)熱器。過熱器分二 級(jí)，再熱器分二級(jí)。省煤器由于壓力升高，給水加熱比率增加，不會(huì)沸騰。 設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算都依據(jù)相同的傳熱原理、公式和資料。高溫級(jí)是三分倉受熱面回轉(zhuǎn)式式空氣預(yù)熱器，它對(duì)稱布置于尾部豎井下方；另外一臺(tái)為管式空氣預(yù)熱器。ggh kJ/kg 查蒸汽特性表， t=541℃ p= 14 飽和水焓 bhh kJ/kg 查蒸汽特性表 ， p= 15 給水焓 gsh kJ/kg 查蒸汽特性表， t=271℃ p= 16 過熱蒸汽流量 grD t/h 任務(wù)書給定 17 再熱蒸汽出口焓 39。 爐膛結(jié)構(gòu) 爐膛用以保證燃料燃盡并使出口煙氣冷卻到對(duì)流受熱面安全工作所允許的溫度， 爐膛出口的 xNO 、 2SO 等排放符合環(huán)保要求。水冷壁下集箱的下水連接管數(shù)量與上集箱的汽水引出管數(shù)量按回路受熱情況與回路水冷壁管束量確定。 表 34 爐膛受熱面計(jì)算 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 公式及計(jì)算 結(jié)果 前，后，側(cè) 頂棚 出口窗 1 水冷壁規(guī)格 d mm 60 60 60 ? mm 8 8 8 2 管節(jié)距 s mm 76 76 3 相對(duì)值 ds 4 管中心與爐 墻距離 e mm 0 0 5 相對(duì)值 de 0 0 6 角系數(shù) x 文 獻(xiàn) 查 圖1110 1 1 1 7 爐墻面積 1F 2m 2021 8 水冷壁有效 輻射面積 sH 2m 除去燃燒器占有面積 1965 9 總水冷壁有效輻射面積 H 2m ?sH 10 灰污系數(shù) ? 文獻(xiàn)查表 112 11 水冷壁受熱面平均熱有效性系數(shù) pj? 1FH? 12 煙氣輻射層有效厚度 s m 1 13 燃燒器中心 高度 39。fQ kJ/kg j39。 凝渣管吸收的輻射熱量： 2 9 61 0 4, 7 nzfrhfnz ????? （ Kw） （ 2）屏式過熱器直接吸收的燃燒室的輻射吸熱量 4 4 5 443, 2 9 5B jfp ???? ? （ 3）高溫過熱器直接吸收燃燒室的輻射熱量 3 4 5)(qhQ frhfgr ??? （ 4）水冷壁的平均輻射受熱面熱負(fù)荷 ? ? ?? )( 1)()( 1)Q(BQq fpfgrfnzjls ???????????? =（ 2m/kW ） 凝渣管的傳熱計(jì)算 凝渣管束是錯(cuò)列布置，由后墻水冷壁延伸而成，總共有三排，其結(jié)構(gòu)特性計(jì)算見 表 38。 作對(duì)流受熱面校核熱力計(jì)算時(shí)，須預(yù)先估計(jì)其中一種介質(zhì)的終溫和焓，并按下列熱平衡方程式求出該終溫所相當(dāng)?shù)氖軣崦嫖鼰崃?rpQ 及另一種介質(zhì)的終焓。對(duì)流過熱器和對(duì)流再熱器均采用順利布置，這對(duì)降低管子的煙側(cè)磨損與提高吹灰效果十分明顯。12s s shdz z l? 24 25 錯(cuò)列，順列受熱面 H 2m cH + shH 26 加權(quán)平均橫向節(jié)距 1s mm 11c c s shc shs H s HHH?? 27 加權(quán)平均縱向節(jié)距 2s mm 2 2c c shsc shs H s HHH?? 均 28 橫向相對(duì)節(jié)距 1? 1sd 29 縱向相對(duì)節(jié)距 2? 2sd 順序 名稱 符號(hào) 單位 公式或數(shù)據(jù)來源 結(jié)果 30 輻射層有效厚度 s m ( 1)d ??? ? 31 蒸汽流通截面 f 2m ndn 32 錯(cuò)列區(qū)煙氣流通截 面 cF 2m ? ?2 2 1112 ( 1 ) ta n ( )22c q j c c s c r ca l z s z d h h?? ? ? ? 33 順列區(qū)煙氣流通截 面 shF 2m ? ? ? 39。后屏過熱器、中溫與高溫再熱器用橫穿爐膛的氣冷定位管保持屏間的橫向節(jié)距，并減小器運(yùn)行中的晃動(dòng)。 在鍋爐的計(jì)算中常習(xí)慣地用每千克燃料為基礎(chǔ)進(jìn)行傳熱計(jì)算，因此式（ 41a）常寫成： 310jk tAQ B?? （ kJ/kg） (41b) 式中： Q—— 每千克計(jì)算燃料的煙氣通過受熱面時(shí)被 工質(zhì)所吸收的熱量， kJ/kg； jB —— 計(jì)算燃料的消耗量， kg/s。 （ 1）凝渣管直接吸收燃燒室的輻射熱量 輻射受熱面是燃燒室的出口窗，凝渣管吸收的熱量與凝渣管束的 角系數(shù)有關(guān)。p Mpa 給定 出口蒸氣壓力 p Mpa 給定 入口蒸氣溫度 39。每面墻寬 10731mm,側(cè)墻布置根，前后墻布置根。前墻、后墻各有 5個(gè)回路，兩側(cè)墻各有 6 個(gè)回路。 通?？刂茽t膛出口溫度為 1000℃左右，火焰中心可達(dá) 1400℃甚至更高，故而爐膛中的傳熱主要是以輻射的形式進(jìn)行的。 上述結(jié)果為了便于查閱，將各受熱面的煙氣溫度范圍內(nèi)的值列成表格形式，即所謂的煙氣溫焓表 . 煙氣總?cè)莘eV OH2+20NV+ V2RO+( pja 1)V0 yV m3/kg RO2容積份額 V2RO/ yV 2ROr H2O容積份額