【正文】 料中的可燃元素是碳、氫、硫等元素， V0 的計算可以根據(jù)燃料中各可燃元素的燃燒化學(xué)反應(yīng)方程式計算得到。在工業(yè)燃燒設(shè)備中，提供的氧氣絕大多數(shù)為空氣。,ar kgkJ/ 式 23 28137 5 差值 ⊿ Q kgkJ/ — 337 6 差值判斷 — — 800 符合 7 煤的折算灰分 arzsA, % 公式 24 8 煤的折算水分 arzsM, % 公式 25 9 煤的折算硫分 arS % 公式 26 10 判斷 — — 4% 低灰分 — — 8% 低水分 — — % 低硫分 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 11 . 燃料燃燒計算 . 理論空氣量 煤粉燃燒是煤粉顆粒中可燃質(zhì)與氧在高溫下進(jìn)行的放熱化學(xué)反應(yīng)。 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)校核和煤種判別計算列于表 22。 %100??????? ararararararar MASNOHC （ 21） ararararargr OSHCQ 1 0 91 0 91 2 5 63 3 9, ???? （ 22） 高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量之間的轉(zhuǎn)換為： )1001009(, ararargrarne t MHr ??? （ 23） 式中， r ―水的汽化潛熱，通常取值為 2500KJ/kg。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 10 校核燃料各成分收到基之和是否為 100%，見式（ 21）。 C? 原始數(shù)值 569 9 給水壓力 fwP MPa 原始數(shù)值 10 給水溫度 fwt C? 原始數(shù)值 282 11 環(huán)境溫度 cat C? 原始數(shù)值 20 12 收到基 碳 arC % 元素分析 13 收到基氫 arH % 元素分析 14 收到基氧 arO % 元素分析 15 收到基氮 arO % 元素分析 16 收到基硫 arS % 元素分析 17 灰分收到基 arA % 元素分析 18 水分收到基 arM % 元素分析 19 揮發(fā)分干燥無灰基 dafV % 元素分析 20 收到基低位發(fā)熱量 arQ, kgkJ/g 元素分析 27800 . 燃料的數(shù)據(jù)校核和煤種判斷 燃料數(shù)據(jù)應(yīng)符合鍋爐熱力計算的規(guī)定和要求。 MPa 原始數(shù)值 8 再熱蒸汽出口溫度 trh39。 C? 原始數(shù)值 310 7 再熱蒸汽出口壓力 prh39。 ht/ 原始數(shù)值 1586 5 再熱蒸汽入口壓力 prh39。 C? 原始數(shù)值 571 4 再熱蒸汽流量 Drh39。 表 2 1 600MW火電機(jī)組本體設(shè)計原始資料 序號 名 稱 符 號 單 位 公式 及 數(shù)據(jù)來源 結(jié) 果 1 額定蒸發(fā)量 shD ht/ 原始數(shù)值 1913 2 過熱蒸汽壓力 Psh MPa 原始數(shù)值 3 過熱蒸汽溫度 tsh39。其主要設(shè)計內(nèi)容包括以下方面： （ 1） 本畢業(yè)設(shè)計論文全面闡述了鍋爐主體主要設(shè)計依據(jù)、參數(shù)選擇、設(shè)備總體設(shè)計原則、設(shè)計依據(jù)和設(shè)計參數(shù)；各個受熱面的 結(jié)構(gòu)特性和工作過程，內(nèi)同包括鍋爐受熱面、鍋爐爐膛的輻射傳熱及熱力計算、對流受熱面的傳熱及熱力計算； （ 2） 鍋爐機(jī)組本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括鍋爐設(shè)計輔助計算：爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計、過熱器設(shè)計、再熱器設(shè)計、省煤器設(shè)計、空氣預(yù)熱器設(shè)計。 空氣預(yù)熱器則采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，對 600MW 燃煤鍋爐而言，可以根據(jù)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 8 熱空氣溫度和鍋爐排煙溫度，選用某一型號的三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，然后進(jìn)行熱力校核計算 [11]。 大容量鍋爐省煤器多采用非沸騰式，在尾部煙道中多為臥式，采用懸吊結(jié)構(gòu)。在大型電廠鍋爐中通常采用上述三種形式的串級布置系統(tǒng)。確定好爐膛尺寸，就進(jìn)行爐膛熱力計算，先假設(shè)爐膛出口煙溫，通過輻射計算，校核爐膛出口煙溫 [10]。 . 爐膛設(shè)計 確定各種熱負(fù)荷（包括爐膛容積熱負(fù)荷 q v，爐膛斷面熱負(fù)荷 q A），根據(jù)燃料特性，確定爐膛基本尺寸。 . 鍋爐熱平衡及燃料消耗量計算 根據(jù)鍋爐本體設(shè)計給出的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行燃料燃燒計算 [9]。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 7 . 鍋爐本體設(shè)計的一般步驟 . 確定鍋爐主要規(guī)范 分析原始資料，查閱文獻(xiàn)，尋找國內(nèi)外本體設(shè)計案例。一方面由于它工作在煙氣溫度最低的區(qū)域，回收 了煙氣的熱量，降低了排煙溫度，因而提高了效率；另一方面由于空氣被預(yù)熱，有利于燃料的破碎和研磨，同時也加強(qiáng)了燃料的著火和燃燒過程，減少了燃料不完全燃燒后熱損失，進(jìn)一步提高了效率。 省煤器的作用有：第一，吸收尾部煙氣的熱量以降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料；第二，使用價格低廉的材料代替價格昂貴的高溫材料，降低鍋爐造價；第三，改善了汽包的工作條件，延長了汽包的使用壽命。 . 尾部受熱面 省煤器和空氣預(yù)熱器布置在鍋爐 尾部煙道的后面，煙氣進(jìn)入這些受熱面時溫度已經(jīng)不是很高，故常把這兩個部件統(tǒng)稱為尾部受熱面。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。吸熱后的工質(zhì)經(jīng)末級過熱器出口集箱引出管送往汽輪機(jī)高壓缸。高溫再熱器進(jìn)口工質(zhì)為低溫再熱器出口工質(zhì)，工質(zhì)吸熱后經(jīng)出口集箱送往汽輪機(jī)中壓缸。采用順列布置主要考慮其工作的安全性，但其傳熱溫壓下，故受熱面較多。后屏布置在爐膛出口處，能有效降低進(jìn)入密集的對流受熱面煙氣溫度，防止其后對流受熱面結(jié)渣。 對 600MW 這樣的大容量機(jī)組而言，屏式過熱器有前屏和后屏之分。 1) 屏式過熱器 屏式過熱器也稱半輻射式過熱器，是指布置在爐膛上部或爐膛出口煙窗處，既接受爐膛內(nèi)的直接輻射，又吸收煙氣的對流熱的受熱面。過熱器的作用是將飽和蒸汽加熱成為具有一定溫度的過熱蒸汽。用爐膛容積熱負(fù)荷和爐膛斷面熱負(fù)荷來確定爐膛容積，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]。因此，爐膛的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足屬下條件： （ 1） 良好的爐內(nèi)空氣動力特性，避免火焰直接沖撞爐墻，這是保證爐膛水冷壁不結(jié)渣的重要前提。根據(jù)我國動力燃料的特性和國南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 5 內(nèi)設(shè)計、運(yùn)行經(jīng)驗，爐膛幾乎都采用簡單的矩形或正方形截面，煙氣流程呈上升流動方式 [7]。而對于那些發(fā)熱量高，灰分又不太高而且容易在固態(tài)排渣爐表面上結(jié)渣的低灰熔點(diǎn)的煤，以及某些反應(yīng)能力極低的無煙煤，才采用液態(tài)排渣的方式。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? . 爐膛 爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的封閉空間。爐膛、燃燒器、水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件稱為鍋爐本體。截止 2021 年底，五大發(fā)電集團(tuán)共投產(chǎn) 125 臺 600MW 等級超臨界機(jī)組， 39 臺 600MW 超超臨界機(jī)組達(dá)到， 1000MW 超超臨界機(jī)組也達(dá)到 22 臺，具體見表 12。 2) 國內(nèi)超臨界機(jī)組的發(fā)展現(xiàn)狀 我國從 20 世紀(jì) 80 年代開始引進(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)我國第一臺 600MW 超臨機(jī)組，無論是從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性來看，都比當(dāng)時的國內(nèi)機(jī)組的高。第二階段為上世紀(jì) 80 年代，由于金屬材料的發(fā)展及對電廠化學(xué)方面認(rèn)識的不斷深入，歐洲和日本生產(chǎn)出一批新型超臨界機(jī)組。 1) 國外超臨界機(jī)組的發(fā)展歷史 國外超臨界發(fā)電技術(shù)的發(fā)展可分為三個階段。目前大多數(shù) 600MW等級機(jī)組采用超臨界壓力運(yùn)行，是目前發(fā)展的主要方向，而目前也還出現(xiàn)了超超臨界壓力的機(jī)組。我國早期 600MW 機(jī)組的設(shè)計規(guī)范及結(jié)構(gòu)特性參數(shù)列于表 11。 同樣 600MW 等級的機(jī)組，由于技術(shù)的不斷發(fā)展和材料的不斷升級，理論知識的不斷 完善，設(shè)計出來的機(jī)組各項指標(biāo)也會有所不同。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后， 600MW 機(jī)組會在以后的一段時間成為火力發(fā)電和電網(wǎng)運(yùn)行的主力機(jī)組。據(jù)不完全統(tǒng)計， 2021 年全國單機(jī)容量為 600MW 機(jī)組為 180 臺左右，約占全國裝機(jī)容量的 30%。此后，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，對電力的大力需求，促成我國對大容量機(jī)組的發(fā)展 [3]。而 鍋爐本體的設(shè)計和布置則對鍋爐的汽水系統(tǒng)和煙風(fēng)系統(tǒng)影響很大 [2]。其中，鍋不僅是盛水的容器，也是換熱和加熱水和蒸汽的部件；爐則是提供燃料燃燒場所的部件。 鍋爐是一種將燃料燃燒使其化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿鬟f給給水，通過一定的蒸發(fā)、過熱受熱面，將水加熱成具有一定壓力和溫度的蒸汽的設(shè)備。電力生產(chǎn)的形式很多，我國目前最主要的電力生產(chǎn)方式為火力發(fā)電。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 2 第一章 緒論 . 概述 現(xiàn)代社會離不開電。通過對給定煤種的分析與熱力計算，結(jié)合已有的計算方法，完成對鍋爐爐膛、屏式過熱器、再熱器、過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器的設(shè)計和熱力計算。因此本文也將以已有的計算方法為基礎(chǔ)，進(jìn)行設(shè)計和熱力計算。好的鍋爐本體設(shè)計，不僅要求受熱面結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，受熱面的布置也至關(guān)重要，對提高 安全性和經(jīng)濟(jì)性有很大幫助。 現(xiàn)在大容量燃煤發(fā)電機(jī)組需具備運(yùn)行可靠性高、供電煤耗率低、自動化水平高。 相對于 1000MW 燃煤機(jī)組而言， 600MW 火電燃煤機(jī)組具有技術(shù)更加成熟，運(yùn)行可靠性更高，目前在國內(nèi)電廠應(yīng)用最多。伴隨我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及電力需求的迅速增長，電網(wǎng)容量也隨之增大，這一容量等級也是目前我國火電建設(shè)中大力發(fā)展的機(jī)組之一。 73 參 考文獻(xiàn) 70 . 設(shè)計不足與展望 70 . 熱力計算結(jié)果的匯總 65 第十章 結(jié)論 62 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） . 主要熱力計算公式 60 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的幾點(diǎn)說明 58 第九章 空氣預(yù)熱器的設(shè)計及熱力計算 57 省煤器熱力計算匯總 56 . 主要計算參數(shù)的選取 56 省煤器結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 56 . 省煤器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 53 第八章 省煤器的設(shè)計及熱力計算 49 . 熱力計算方法說明 48 . 低溫再熱器的熱力計算 48 . 低溫再熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 44 . 熱力計算方法說明 43 . 設(shè)計應(yīng)注意的問題