【正文】 室和凝渣管兩部分，水平煙道內(nèi)布置兩級(jí)懸掛對(duì)流過熱器，垂直下行煙道中布置兩級(jí)省煤器和兩級(jí)管式空氣預(yù)熱器。對(duì)流過熱器分兩級(jí)布置， 由懸掛式蛇形管束組成，兩級(jí)過熱器之間 裝有鍋爐自制噴水減溫 裝置，省煤器和空氣預(yù)熱器 分別 采用兩級(jí)配合布置 。最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果用 CAD 繪制鍋爐總體圖及燃燒器部件圖。 附 錄 Ⅰ 鍋爐 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 .......................................................................................... 31 附 錄 Ⅱ 熱力計(jì)算表格 .......................................................................................... 35 河北聯(lián)合大學(xué) 輕 工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 引言 1 引 言 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐在工業(yè)生產(chǎn)和火力發(fā)電廠中的使用越來越多，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位也更為重要，機(jī)器運(yùn)行參數(shù)也越來越大，在國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的增長(zhǎng)中起到了舉足輕重的作用。 鍋爐是火電廠的三大主機(jī)之一，尤其隨著電力工業(yè)的大規(guī)模興起 ,鍋爐要求容量更大，蒸汽參數(shù)、品質(zhì)更高，其工業(yè)化、自動(dòng)化水平更優(yōu)先。 提高機(jī)組的效率，降低污染物的排放還是一個(gè)永遠(yuǎn)不變的話題 ,而循環(huán)硫化床（ CFB）燃燒技術(shù)就是一項(xiàng)近 20 年來發(fā)展起來的燃燒技術(shù)。自循環(huán)硫化床燃 燒技術(shù)出現(xiàn)，循環(huán)硫化鍋爐已在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，大容量的循環(huán)硫化床電站鍋爐已被發(fā)電行業(yè)所接受。 另外在各工、企業(yè)的動(dòng)力設(shè)備中，鍋爐也是重要的組成部分，鍋爐生產(chǎn)的蒸汽供工業(yè)用，還可以供取暖使用。因此在普通生活中鍋爐也是一個(gè)很重要的角色。對(duì)提高中低參數(shù)鍋爐機(jī)組的熱效率，減輕能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，提高鍋爐機(jī)組的綜合經(jīng)濟(jì)效益有著重大的實(shí)踐意義?；鹆Πl(fā)電在電力建設(shè)工業(yè)建設(shè)中占有著越來越大的比例。 我國(guó)火電發(fā)電量的比重自 2022 年以來一直保持在 82％以上的水平，而發(fā)電量的急速增長(zhǎng)離不開電站鍋爐的發(fā)展 ，大型鍋爐的技術(shù)要求越來越高。電站鍋爐已出高壓、超高壓鍋爐，發(fā)展到大量生產(chǎn)亞臨界壓力與超臨界壓力及超超臨界的鍋爐，單臺(tái)容量達(dá) 130 萬千瓦。 當(dāng)前我國(guó)電力發(fā)展的主要任務(wù)是進(jìn)一步快速提高火電設(shè)備制造能力，以更高的質(zhì)量水平、技術(shù)水平迎接新世紀(jì)的歷史使命。 世界各國(guó)對(duì)于能源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和保護(hù)我們的地球這樣一個(gè)發(fā)展主體愈加重視，并相應(yīng)制定了一系列提高環(huán)保水平的措施，控制污染排放的標(biāo)準(zhǔn)也愈來愈高。 鍋爐綜述 鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能，把水加熱或蒸汽的 機(jī)械設(shè)備。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為生產(chǎn)和生活提供所需的熱能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量的應(yīng)用。 國(guó)內(nèi)的鍋爐 發(fā) 展簡(jiǎn)史 解放前，我國(guó)沒有電廠鍋爐制造業(yè)，僅引進(jìn)瑞士技術(shù)合作試制了兩臺(tái)與2022KW 汽輪 發(fā)電機(jī)組配套蒸發(fā)量為 12 ht 的鍋爐， 1949 年全國(guó)裝機(jī)總?cè)萘績(jī)H1849MW（其中火電裝機(jī)容量為 1686MW），全國(guó)發(fā)電量為 hW? ，裝機(jī)居世界第 21 位，發(fā)電量居世界第 25 位，人均年占有發(fā)電量?jī)H hkW? ，發(fā)電煤耗超過 727 ? ?hkWg ? 。近十年來，我國(guó)熱力發(fā)電廠的標(biāo)準(zhǔn)煤耗從 414 ? ?hkWg ? ，降低到 381 ? ?hkWg ? ，眾所周知，熱力發(fā)電的煤耗是由機(jī)組的容量，蒸汽、壓力和溫度及熱力系統(tǒng)所決定。 單機(jī)容量大小也是衡量發(fā)電水平的一 個(gè)重要指標(biāo)，它與參數(shù)是相匹配的，例如一臺(tái) 300MW 熱力發(fā)電機(jī)組其制造安裝周期比三臺(tái) 100MW 機(jī)組快一倍，且占地面積小一倍，但單機(jī)容量大小還受電網(wǎng)容量大小的制約，一般單機(jī)容量只能占電網(wǎng)容量的 10%左右，否則單機(jī)事故停運(yùn)或調(diào)負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)影響太大。配 50～ 100MW 汽輪發(fā)電機(jī)組，燃燒方式也逐漸從鏈條爐排、拋煤機(jī)倒轉(zhuǎn)爐排的層狀燃燒轉(zhuǎn)為懸浮煤粉燃燒，鍋爐的循環(huán)方式以自然循環(huán)為主，也產(chǎn)生了少量直流鍋爐，我國(guó)自 20 世紀(jì)60 年代就自行研制了超高壓的 420 ht 、 670 ht 鍋爐， 70 年代就設(shè)計(jì)了 1000 ht配 300MW 機(jī)組的亞臨界參數(shù)的 UP 行直流鍋爐。 河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 4 國(guó)外的鍋爐 發(fā) 展簡(jiǎn)史 在全世界由于超臨界壓力機(jī)組的可靠性不斷提高，高溫耐熱鋼材價(jià)格逐 步下降，使大型熱力發(fā)電機(jī)組也逐步從亞臨界壓力向超臨界壓力發(fā)展，且過熱溫度也同步提高。美國(guó)超臨界機(jī)組發(fā)展最早， 20 世紀(jì)80 年代已有 120 多臺(tái)單機(jī)容量為 250～ 1300MW 的機(jī)組在運(yùn)行，包括世界上容量最大的 1300MW 超臨界壓力燃煤機(jī)組，德國(guó)也有一些單機(jī)容量達(dá) 740MW 的超臨界壓力機(jī)組運(yùn)行。 60 年代國(guó)外鍋爐技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在提高經(jīng)濟(jì)效率上，這期間高參數(shù)大容量機(jī)組不斷得到發(fā)展，超臨界壓力普通采用，單機(jī)容量迅速增大到 1000 MW級(jí)，燃油鍋爐數(shù)量大幅度增加。例如各國(guó)積極開 發(fā)中間負(fù)荷機(jī)組，全力控制排煙對(duì)大氣的污染，深入研究劣質(zhì)煤燃燒技術(shù)，加速研究性能預(yù)報(bào)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和運(yùn)行的自動(dòng)化等。當(dāng)今正在開發(fā)的燃煤的先進(jìn)發(fā)電技術(shù)中，有發(fā)展前途的有：循環(huán)流化床燃燒 (CFBC)，增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán) (PFBC—CC)，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán) (IGCC)，常規(guī)煤粉電站加第二代煙氣脫硫裝置，低 NOx 燃燒及磁流 體 (MHD)發(fā)電技術(shù)等。其次是前蘇聯(lián)科斯持羅姆電廠的 1200MW 機(jī)組的鍋爐，型號(hào)為 тгмп—1204 型，容量為 3950 ht ，蒸汽參數(shù)為 ， 545℃ ／ 545℃ 。自然循環(huán)鍋筒型最大進(jìn)口鍋爐有亞臨界壓力的配 600MW 機(jī)組在運(yùn)行，近年來，隨著直流鍋爐結(jié)構(gòu)改進(jìn)和可靠性提高，也適應(yīng)于承擔(dān)中間負(fù)荷。 本設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)主要是對(duì) 75 ht/ 燃貧煤中壓煤粉鍋爐的設(shè)計(jì)熱力計(jì)算，其目的是根據(jù)給定的鍋爐參數(shù)、蒸發(fā)量、蒸汽和給水參數(shù)、燃料特性和選定的效率、燃燒方法等數(shù)據(jù)確定 鍋爐各部件的受熱面積和主要結(jié)構(gòu)尺寸以及燃料消耗量，送風(fēng)量和排煙量等。 本設(shè)計(jì)的任務(wù) 1． 進(jìn)行鍋爐的方案設(shè)計(jì)，并進(jìn)行方案論證 。 3． 繪制鍋爐總 體 圖及燃燒器 結(jié)構(gòu)圖 （ A1 紙兩張） 。 河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 6 2 燃貧煤煤粉鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述及設(shè)備選型 鍋爐總體布置方案論證 給定鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)及燃料特性如下 1. 鍋爐參數(shù)： ⑴ 鍋爐額定蒸發(fā)量 ? ?htsKgD /75/? ⑵ 過熱蒸汽壓力 MPaPgy ? ⑶ 過熱蒸汽溫度 450?grt ℃ ⑷ 汽 包蒸汽壓力 MPP ? ⑸ 給水壓力 MPPgs ? ⑹ 給水溫度 105?gst ℃ ⑺ 排污率 ％?pwP ⑻ 排煙溫度 140?py? ℃ ⑼ 預(yù)熱空氣溫度 342?rkt ℃ ⑽ 冷空氣溫度 30?lkt ℃ 2. 煤 種 特 性 ： %?arC %?arH %?arO %?arN %?arS %?arA %?arM %?dafV 1500?tD ℃ kgkJQ arn et 2 8 3 90, ? 鍋爐基本方案 鍋爐整體布置包括確定爐膛、對(duì)流煙道以及各受熱面之間的相互關(guān)系和相對(duì)位置。水平煙道布置兩級(jí)懸掛對(duì)流式過熱器，垂直下行煙道布置兩級(jí)省煤器及兩級(jí)管式空氣預(yù)熱器。采用光管水冷壁。 省煤器和空氣預(yù)熱器采用兩級(jí)配布置，以節(jié)省受熱面，減少鋼材消耗量。 燃燒方式采用四角布置的直流燃燒器。 本鍋爐采用了可靠的密封措施和防磨措施。本鍋爐的定排均有電動(dòng)門，可以實(shí)現(xiàn)程控排污。 1. 鍋筒 結(jié)構(gòu) 鍋筒內(nèi)徑 ? 1500mm ,筒壁厚度 95mm ,材料為 BHW35，筒身長(zhǎng) ，加封頭后鍋筒全長(zhǎng) 。鍋筒的正常水位在鍋筒中心線下 150mm 處。鍋筒下部設(shè)有四根 14325?? 的集 中下降管，為防止抽氣，下降管入口處裝有十字板和柵格。鍋筒內(nèi)部裝有汽水分離裝置、給水清洗裝置、排污加藥裝置等，從保證蒸汽品質(zhì)。每 8 個(gè)有一個(gè)連通箱，以均衡各分離器的蒸汽負(fù)荷，后豎井回路單獨(dú)占有 4 個(gè)分離器，分離器上面有平孔板型蒸汽給水清洗裝置，孔中蒸汽流速為 sec/ m ，孔板負(fù)河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 8 荷強(qiáng)度為 2/ MHT ? 。 3）蒸汽清洗裝置：清洗水量約占鍋爐給水量的 50 ％，清洗裝置與正常水位的距離為 mm453 。 其他內(nèi)部設(shè)備主要有給水管加藥管、排污管、事故放水管等等。在爐膛內(nèi)，燃燒與傳熱過程同時(shí)進(jìn)行，參與燃 燒與傳熱過程的各因素互相影響，使?fàn)t膛內(nèi)發(fā)生的過程十分復(fù)雜。因此，鍋爐在 結(jié)構(gòu)上 應(yīng)能滿足下列要求： 1）有良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性，避免火焰沖撞爐墻，這是保證爐膛水冷壁不結(jié)渣的重要條件。停滯旋渦區(qū)對(duì)燃燒是不利的，它使煙氣有效流通截面減小，燃料在爐內(nèi)逗留時(shí)間縮短，以致來不及完全燃燒。 3）有合適的熱負(fù)荷，按爐膛容積熱負(fù)荷 Vq 和爐膛截面熱負(fù)荷 Fq 確定的爐膛容積、截面尺寸和高度，應(yīng)能滿足燃料空氣流在爐內(nèi)充分發(fā)展，均勻混合和完全燃燒的要求。爐膛傳熱過程與許多因素有關(guān)，在一定的燃河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 9 料量及熱空氣溫度等條件下，爐內(nèi)輻射受熱面積愈大， 則傳熱量愈多，爐膛出口煙溫就愈低；反之，爐內(nèi)輻射受熱面積愈小，則傳熱量愈少，爐膛出口煙溫就愈高。 2. 水冷壁 水冷壁的采用最初是為了保護(hù)爐墻，降低它的溫度，提高運(yùn)行可靠性，而今天它已成為鍋爐的主要受熱面。裝設(shè)水冷壁后，爐墻的內(nèi)壁溫度大大降低，因此爐墻的厚度可以減小，重量減輕。輻射傳熱與熱力學(xué)溫度的四次方成比例，爐內(nèi)火焰溫度很高，因而水冷壁的輻射吸熱很強(qiáng)烈。后豎井兩側(cè)墻由 mmSmm 80,360 ??? 的鰭片管焊成 mm80 寬的扁鋼，組成節(jié)距為 mm160的膜式側(cè)包墻。水冷壁下集箱均可進(jìn)行定期排污。 通過水循環(huán)核算，在滿負(fù)荷情況下爐膛水冷壁部分的計(jì)算 循環(huán)流速約為sec/ m 以上，最小循環(huán)倍率為 ，一般在 5 以上。 另外，在爐膛水冷壁燃燒器區(qū)域上部共布置了 28 只短伸縮式蒸汽吹灰器，在冷灰斗側(cè)墻布置了 10 個(gè)固定式過熱水打焦噴嘴，在折焰角上部布置 8 只長(zhǎng)伸縮蒸汽吹灰器，在尾部豎井布置了 8 只固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器，爐膛內(nèi)所有門孔都河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 10 設(shè)有防焦孔板。在水冷壁四周每隔 3 米高度布置一圈剛性帶，防止由于燃燒不穩(wěn)定發(fā)生爐膛爆炸時(shí)所引起的水冷壁局部變形。設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)風(fēng)、粉管道時(shí)應(yīng)考慮向下膨脹的影響。在鍋爐負(fù)荷或其它工況變動(dòng)時(shí)，應(yīng)保證過熱溫度的波動(dòng)處在允許的范圍之內(nèi)。 過熱器受熱面中的工質(zhì)是溫度和壓力都很高的蒸汽，受熱面又常放于煙氣溫度比較高的地方以得到足夠高的壓力，有時(shí)甚至是放在爐膛中，直接接觸火焰輻射，因此其管壁溫度很高，有時(shí)必須用耐火熱合金鋼來制造，才能使它可靠地工作。對(duì)流過熱器是放在爐膛外面的對(duì)流煙道里的過熱器，它主要是以對(duì)流傳熱方式吸收流過它的煙氣的熱量。輻射式過熱器是放在爐頂或者爐墻上的過熱器，它基本上只吸收爐膛里火焰和煙氣的輻射熱。 對(duì)流式過熱器布置在對(duì)流煙道內(nèi)，主要靠對(duì)流傳熱從煙道中吸收熱量。垂直式通常布置在爐膛出口的水平煙道中，這種布置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單吊掛方便，結(jié)灰較少，應(yīng)用廣泛。水平式布置在尾部煙道中，在塔式和箱式鍋爐中常采用它。常采用管子吊掛的方式。屏河北 聯(lián)合 大學(xué) 輕工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 11 式過熱器的設(shè)置使過熱器輻射吸熱比例增大，改善了過熱器汽溫調(diào)節(jié)特性。對(duì)改善汽溫調(diào)節(jié)特性和節(jié)省金屬消耗有利。在鍋爐啟動(dòng)運(yùn)行和 低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)要保證過熱器管的冷卻。在鍋爐參數(shù)較高時(shí)，過熱器經(jīng)常由幾級(jí)組成，有時(shí)既有輻射過熱器、半輻射式過熱器，還有一級(jí)以上的對(duì)流過熱器。對(duì)于電站鍋爐來說，過熱蒸汽的調(diào)節(jié)更加要求嚴(yán)格，正常情況下只允許過熱蒸汽的溫度即氣溫在額定值查 177。10℃ 的范圍內(nèi)波動(dòng)。 3. 過熱器的熱偏差 煙氣在離開鍋爐爐膛時(shí)，由于爐內(nèi)傳熱的規(guī)律，離開水冷壁比較近的煙氣溫度較低，而中間的煙氣溫度較高，同時(shí)左右兩側(cè)煙氣溫度也常不同，有偏差。這樣在煙道中間的受熱面較強(qiáng)，在煙道兩側(cè)的受熱面?zhèn)鳠彷^弱。受熱面不均就會(huì)使受熱面中工質(zhì)產(chǎn)生熱偏差，有時(shí)還會(huì)使受熱面超溫。因此，在過熱器的設(shè)計(jì)中必須盡量避免以上現(xiàn)象出現(xiàn)，或者設(shè)法消除或抵消它們的影響。一般采用的是交叉與混合及煙道分段的方法。因此，交叉的 辦法是消除煙道左右兩側(cè)溫度不均的有效方法。 第一種方法就是把鍋爐過熱器制成幾級(jí)串聯(lián)，一部分做成爐內(nèi)的輻射過熱器，一部分做成對(duì)流過熱器，這樣在兩種過熱器的吸熱量大小合適時(shí)，在負(fù)荷增大時(shí)，輻射過熱器吸熱量比例減少，對(duì)流過熱器吸熱量比例增大，兩者互相抵消，就可以在負(fù)荷變化時(shí)保持氣溫不變。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)蒸汽溫度的主要手段是減溫器，它是用冷卻水（減溫水）間接火直接冷卻蒸汽 的辦法來達(dá)到減溫的目的。減溫器在過熱器系統(tǒng)中的位置需綜合考慮汽溫調(diào)節(jié)的靈敏性和對(duì)過熱器的保護(hù)。 蒸汽側(cè)減溫調(diào)節(jié)方式分為： 表面式減溫器、噴水減溫器、汽 —汽熱交換設(shè)備