【文章內容簡介】 空氣系數(shù)取 ~。本次設計是在鍋爐額定負荷下進行的考慮到是固態(tài)排渣爐，屏式水冷壁，爐膛的漏風系數(shù) Δα=[10]。 四 、鍋爐的基本特征參數(shù) 鍋爐的額定容量是 2020t/h，即 De=2020t/h，再熱蒸汽流量 Dzr=1700 t/h。 主 蒸汽壓力 取 ： P0= 主 蒸汽溫度取 ： T0=570℃ 查表 [11]計算可得過熱蒸汽焓值： h〃 gg = kJ/kg 再熱蒸汽進口溫度 ： T?zr=321℃ 再熱蒸汽進口壓力 ： P?zr= 再熱蒸汽進口焓 ： h?zr= kJ/kg 再熱蒸汽出口溫度 ： T?zr=569℃ 再熱蒸汽出口壓力 ： P?zr= 再熱蒸汽出口焓 ： h?zr= kJ/kg 給水溫度 ： tgs=285℃ 低溫省煤器入口的壓力即給水壓力 ： pgs= Mpa[12] 查水蒸氣熱力表 用差值法可得到給水焓 ： hgs= kJ/kg 鍋爐的有效熱量包括過熱蒸汽的吸熱、再熱蒸汽的吸熱、飽和蒸汽的吸熱和排污水 的吸熱，當鍋爐不對外供應飽和蒸汽時，而且是直流爐時，單位時間內 鍋 爐的總有效利用熱量 Q 計算公式如 Q=1000(De(h〃 gg － hgs)+ Dzr(h?zr－ h’zr)) （ 22） 將數(shù)值代入公式 （ 22）可得： 南京工程學院畢業(yè)設計說明書 （ 論文 ） 8 Q=1000(De(h〃 gg － hgs)+ Dzr(h?zr－ h’zr)) =1000(2020()+1700())=109 (kJ/h) 燃料的燃燒計算 燃料的燃燒計算以單位質量（或單位體積）的燃料為基礎。燃料計算包括：燃燒計算、煙氣特性計算、煙氣焓計算 [10]。 ：理論空氣量、理論氮容積、 RO2 容積、理論干煙氣量、理論水容積等。 ：干煙氣容積、水蒸氣容積、煙氣總容積、 RO2容積份額、水蒸氣容積份額、三原子氣體和水蒸氣容積總份額、容積飛灰濃度等。 值。 以下 是三部分具體的計算內容： 一、燃燒計算 （ 1）理論空氣量 V0 1kg 收到基燃料完全燃燒而又沒有剩余氧存在時所需的空氣量，稱為理論空氣量用 V0表示 V0=(Car+)+ =(+)+ =(Nm3/kg) （ 2）理論氮容積20NV ? ?200N a r3V 0. 8N / 1 00 0. 79 V0. 8 1 .2 / 1 00 0. 79 5 .9 4 4 .7 0 N m / kg??? ? ? ? ? （ 3） RO2容積2ROV ? ?2RO a r a r3V 1 .8 6 6 C / 1 0 0 0 .7 S / 1 0 01 .8 6 6 5 6 .9 / 1 0 0 0 .7 0 .6 / 1 0 01 .0 7 m / k g??? ? ? ?? （ 4）理論干煙氣容積 0gyV 南京工程學院畢業(yè)設計說明書 （ 論文 ） 9 ? ?220 0 3g y N R OV V V 4 . 70 1 . 0 7 5 . 7 7 N m / k g? ? ? ? ? （ 5）理論水蒸氣容積 VH2O VH2O=++ =+13/100+ =(m3/kg) 二、煙氣特性計算 （ 1）實際干煙氣量 Vgy 鍋爐中實際的燃燒過程是在過量空氣系數(shù) α＞ 1 的條件下進行的，實際干煙氣量 Vgy=V0 gy+(α1)V0=+() =(m3/kg) （ 2）煙氣總容積 Vy Vy=Vgy+VH2O=+=(m3/kg) （ 3） RO2容積份額 rRO2 rRO2=VRO2/Vy=（ 4）水蒸氣容積份額 rH2O rH2O=VH2O/Vy=（ 5）三原子氣體和水蒸氣容積總份額 r r= rRO2+ rH2O=+= 三、空氣和煙氣焓的計算 （ 1）理論空氣焓 h0 k 理論空氣焓 h0 k = V0(ct)k kJ/kg 上式中 (ct)k— 1m3標準狀態(tài)下干空氣連同其攜帶的水蒸氣在溫度 t ℃ 時的焓值 例如： 100℃ 時，可以查文獻 [10]得到 (ct)k= 所以有 ? ?100kh 1 3 2 . 4 3 5 . 9 4 7 8 6 . 8 2 k J / k g? ? ? （ 2）理論煙氣焓 h0 y 南京工程學院畢業(yè)設計說明書 （ 論文 ） 10 理論煙氣是多種成分的混合氣體。由工程熱力學可 知，其焓值等于各組成成分焓的總和，所以理論煙氣焓的計算式為 ? ? ? ? ? ?2 2 22 2 200y R O N H OR O N H Oh V c t V c t V c t k J / k g? ? ? 式中 (ct)RO (ct)N (ct)H2O— 理論煙氣中各成分在溫度 t ℃ 時的焓值 由于 VCO2VSO2，且兩者的比熱容接近。故取 (ct)RO2=(ct)CO2 例如： 100℃ 時的理論空氣焓，可以查文獻 [10]得到 (ct)RO2=； (ct)N2=；(ct)H2O= 所以 h100 y =++= (kJ/kg) （ 3）實際煙氣焓 h y 實際煙氣焓 h y等于理論煙氣焓 h0 y 、過量空氣焓 (α1) h0 k 和煙氣中飛灰焓 hfh之和，即 h y=h0 y +(α1) h0 k +hfh 其中飛灰的焓值較小，因此只有在滿足 4187αfhAar/ ≥6 時才計算，Aar=， =22415kJ/kg，計算可得 4187＜ 6 所以 hfh 不計算。 例如： 100℃ 時的實際空氣焓 h y=h100 y +(α1) h100 k =+()= (kJ/kg) 其他溫度下的空氣和煙氣焓的計算方法同上 ，見附表 1 和附表 2。 四、燃料消耗量的計算 （ 1）排煙焓的計算 hpy 排煙溫度主要根據(jù)燃料價格和金屬耗量的經(jīng)濟比較來選擇的，較低的排煙溫度對應于較低的排煙損失和較高的鍋爐效率，燃料消耗量比較少；但是，由于尾部受熱面?zhèn)鳠釡夭畹慕档?，其金屬耗量也就增加，鍋爐的最佳排煙溫度應是燃料費用和尾部受熱面金屬費用總和的最小值歲對應的溫度；此外還與鍋爐給水溫度、 燃料的性質（水分和硫的含量）有關。給 水溫度高時，尾部受熱面?zhèn)鳠釡夭钕陆担艧煖囟葢唿c，水分較大時，空氣和煙氣熱容比減小，排煙溫度應高些，燃料的硫份較多時，金屬壁溫低于煙氣露點時。還要防止低溫腐蝕，綜上， 排煙溫度先假設選取 130℃ ，按照上述方法求在 100℃ 和 200℃ 時的理論空氣焓、理論煙氣焓、 實際煙氣焓，然后運用差值法計算得到排煙焓hpy= kJ/kg。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書 （ 論文 ） 11 （ 2）鍋爐熱效率計算 η 鍋爐熱效率 η=100－ ∑q （?。┗瘜W不完全燃燒損失 q3和 機械 不完全燃燒損失 q4 本設計的對象是固態(tài)煤粉排渣爐，所用煤種的 Vdaf=4640，是褐煤 ；它的灰分含量 Aar=，所以?。?q3=0， q4=。 （ⅱ）鍋爐散熱損失 q5 鍋爐的散熱損失 q5=qe 5 D e/D% 當鍋爐額定蒸發(fā)量大于 900t/h， qe 5 按 %計算 [7]。因為本設計是在額定負荷下進行的，因此 De/D=1，所以 q5取 。 （ⅲ）灰渣損失 q6 灰渣物理損失是指鍋爐排出的灰渣、飛灰與沉降灰所攜帶的熱量未被利用而引起的熱損失。 當燃煤的折算灰分小于 10%（即 Azs=4187Aar/Qar,10%）時，固態(tài)排渣煤粉爐可忽略爐渣的熱損失 [4]，即 q6=0 Azs=418710% 所以 取 q6=0 （ⅳ） 排煙損失 q2 q2=(hpy－ hlk)(100－ q4)/ Qr=(－ ) (100－ )/22415= 所以鍋爐熱效率 η=100－ ∑q=100－ (+0+++0)= （ 3）保熱系數(shù) φ φ=1 q5/(η+ q5)=(+)= （ 4）實際燃料消耗量 B 實際燃料消耗量是指單位時間內實際耗用的燃料量 B=100Q/(Qη) （ 23） 式中： Q— 鍋爐的有效利用熱量（前面已經(jīng)計算）。 所以 ： B=100109/(109)=105(kg/h) （ 5）計算燃料消耗量 Bj 計算燃料消耗量是指扣除了機械不完全燃燒損失 q4后，在爐內實際參與燃燒反應的燃料消耗量 南京工程學院畢業(yè)設計說明書 （ 論文 ） 12 Bj=B(1 q4/100)= 105()=105 (kg/h) 小結 本章對 燃料的主要組成 進行了分析校核， 參考多本文獻確定了主蒸汽和再熱蒸汽的參 數(shù)（以超臨界鍋爐為模板做的選擇）以及鍋爐給水壓力，在此基礎上算得了 位時間內 鍋爐的總有效利用熱量 Q=109 kJ/h； 燃燒計算需計算出了 理論空氣量 （ V0=）、 理論氮容積、 RO2 容積、理論干煙氣量、理論水容積等 ；煙氣特性計算主要 計算出 是 實際干煙氣量 Vgy、 煙氣總容積 Vy 、三原子氣體和水蒸氣容積總份額 r， RO2容積份額和 水蒸氣容積份額 ； 空氣和煙氣焓的計算 主要是介紹了計算方法，并由此制作了煙氣焓溫表；在前面三部分的基礎上，通過 燃料消耗量的計算 得到了鍋爐的效率 η=，保熱系數(shù)φ=， 實際燃料消耗量 B=105kg/h 和 計算燃料消耗量 Bj=105 kg/h。南京工程學院畢業(yè)設計說明書 （ 論文 ） 13 第三章 爐膛型式及燃燒方式的確定 鍋爐本體布置 一、鍋爐本體布置的典型結構 鍋爐本體布置采用的爐型，要根據(jù)燃料種類、燃燒方式，鍋爐容量，循環(huán)方式和廠房布置條件等來選擇。要使得鍋爐工作安全可靠、金屬消耗量小、便于運行操作和維護檢修，并且要從整個電站各設備相互的合理配合和便于布置來進行選型?？紤]到本設計的煤種和燃燒器類型，選用∏型布置： 圖 1 600MW 鍋爐布置總圖 1汽包； 2水冷壁； 3屏式過熱器； 4二級過熱器； 5頂棚過熱器； 6包墻過熱器； 7一級過熱器；8再熱器水平管組； 9省煤器； 10空氣預熱器； 11燃燒器； 12再熱器過渡管組； 13再熱器垂直管組 南京工程學院畢業(yè)設計說明書 （ 論文 ） 14 ∏型布置 是電站鍋爐應用最廣泛的形式，主要優(yōu)點：鍋爐高度較低，安裝起吊方便；受熱面易于布置成工質與煙氣呈相互逆流；尾部煙道煙氣向下流動，有利于吹灰；鍋爐煙氣出口在底層，送風機、引風機和除塵器都可布置在地面。600MW 鍋爐總體布置如圖 1[13]。 二、蒸汽參數(shù)和鍋爐容量對鍋爐本體布置的影響 隨著鍋爐從小型工業(yè)爐發(fā)展到大的電站鍋爐，容量增大，蒸汽參數(shù)的大幅提高 ，使得爐內加熱、蒸發(fā)和過熱吸熱量的比例發(fā)生變化。對超高參數(shù) 鍋 爐，蒸發(fā)吸熱比例小，不足以完全吸收爐膛中燃料燃燒放出的輻射熱；而過熱吸熱增加很多，就很可能、也有必要在爐膛中放置過熱受熱面，如頂棚過熱器和屏式過熱器。這樣一方面達到爐內吸熱平衡，以保持適當?shù)臓t膛出口溫度，另一方面增大過熱器的傳熱溫差，并有輻射吸熱特性，對氣溫調節(jié)也有好處。此外，還要在爐膛上部放置前屏 過熱器，再熱氣則置于水平煙道后部和尾部煙道上部。綜上所述，鍋爐受熱面的布置從總體平 衡的熱角度，是隨著鍋爐參數(shù)的變化而調整的，并且從最佳傳熱考慮，將工質溫度高的對流受熱面放置在高煙溫處。且受熱面的布置隨參數(shù)的提高而趨于復雜，尤其是過熱器和再熱器系統(tǒng)，從單純的對流過熱器發(fā)展到有大屏、后屏、包覆管、高溫對流過熱器和低溫對流過熱器；增加了再熱器，且從單純的對流再熱器到墻式再熱器。 三、燃料特性對鍋爐本體布置的影響 對于鍋爐本體的布置，燃料不同布置需要做相應的改變 ；煤的揮發(fā)份影響煤粉的著火燃燒，從而影響受熱面的布置，不同揮發(fā)份采用的爐膛出口過量空氣系數(shù)不同，爐膛出口煙溫和煙氣流量，則對流受熱面的布 置就需相應改變。 煤種的灰分直接影響對流受熱面的磨損，灰分多要選用較低的煙氣流速，相應改變受熱面的尺寸和結構。并要在易磨損的局部管段和彎頭處加裝防磨件。但煙氣流速太低時又會使受熱面積灰，影響受熱面的傳熱。 煤種的灰融特性對爐膛的設計有很大的影響，結渣和沾灰是引起人們嚴重關切的問題。當所用 煤灰的軟化溫度 ST≥ 1390℃時，本設計煤種的 ST＞ 1500℃，爐膛容積熱負荷可以提高到 qv=150~190kW/m3， qv 不同，影響爐膛的結構和尺寸。 爐膛的容積和截面積計算 爐膛結構的幾何特征主要包括： 1）爐膛容積 ； 2）爐膛內爐墻總面積； 3）南京工程學院畢業(yè)設計說明書 （ 論文 ） 15 爐膛有效輻射受熱面的面積； 4）爐膛火焰有效敷設層厚度； 5）爐膛水冷程度。爐膛結構的幾何特征參數(shù)與鍋爐的設計容量、燃料特性、爐膛容積熱負荷、爐膛截面熱負荷、燃燒區(qū)域受熱面熱負荷、爐膛輻射受熱面熱負荷、爐膛出口煙氣溫度等設計參數(shù)密切相關。鍋爐爐膛設計中，參照設計規(guī)范書中推薦的取值范圍和選取原則，再結合以往經(jīng)驗來確定這些參數(shù)的合理取值。 一、爐膛容積 V 計算 爐膛容積熱負荷強度 qv 是指鍋爐輸入熱量占爐膛容積的比值，還表示燃料及其生成煙氣在爐內停留時間的倒數(shù)。