【正文】 式中 edD —— 額定蒸發(fā)量， skg/ 本次設(shè)計采取查表法，查表取 5q = 排煙熱損失 2q 是鍋爐排煙物理顯熱造成的熱損失，等于排煙焓與入爐空氣焓之差，即 rolkpypyQ qIIq )100)(( 42 ???? （ 235） 式中 pyI —— 排煙焓， kgkj/ 0lkI —— 進入鍋爐的冷空氣焓，按冷空氣溫度 lkt =20℃計算， kgkj/ py? —— 排煙處的過量空氣系數(shù) py? = 1? + ??? 。排煙溫度低，排煙熱損失少，鍋爐效率高，節(jié)約燃料；但會使尾部受熱面的傳熱溫差大幅降低，增加受熱面積。低溫銹蝕與堵灰都將嚴重影響到鍋爐工作的經(jīng)濟性和可靠性，并且兩者相互影響。煙氣的酸露點可以用下面的經(jīng)驗公式估算： zsarfhzsarldsid Astt,3 , ???? （ 236） 式中 tsid —— 煙氣的酸露點，單位℃； tld 一 — 煙氣的水蒸汽露點，℃； β一與過量空氣系數(shù)有關(guān)的常數(shù)，當(dāng) ai=～ 時，β =129；當(dāng) ai=1． 2 時，β =121； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 18 Sar， zs Aar， zs—— 收到基的折算硫分與折算灰分，％； α fh—— 飛灰占總灰分的份額。 設(shè)計時 pyI 按選取的排煙溫度 py? 和 py? 查焓溫表得到。影響 2q 的主要因素為排煙溫度和煙氣容積。故要經(jīng)常吹灰和減少漏風(fēng)。 本次設(shè)計的 2q 計算值依據(jù)計算書上計算得 2q =% 排煙熱損失 2q 和鍋爐計算燃料消耗量 jB 必須計算準確，否則會引起大量返工。理論空氣容積 0V ；煙氣總?cè)莘e yV 以及爐膛出口煙氣焓都是燃燒每公斤計算燃料相應(yīng)的數(shù)值。汽包爐鍋爐當(dāng)排污率 ? %時，加熱排污水所耗費的熱量需計入。如果結(jié)果不合適，需要返工重新計算，所以，在假設(shè)其值的時候要根據(jù)經(jīng)驗或多查資料，盡量選取合適的，以減少計算量制粉系統(tǒng)與燃料供應(yīng)系統(tǒng)的計算，需按總?cè)剂舷牧?B 計算，而送風(fēng)機、引風(fēng)機的空氣量、煙氣量需按計算燃料消耗量 jB計算。但作為計算基礎(chǔ)的某些數(shù)值，特別是對流傳熱系數(shù)，在確定時由于有較大的誤差，希望用漸次逼近法去達到更高準確度的想法是無意義的，這樣做的結(jié)果只不過是加大計算量而已。 100 后屏 對流吸熱量 % ≤177。 5 過熱器 對流吸熱量 % ≤177。 2 省煤器 對流吸熱量 % ≤177。 10 空氣預(yù)熱器 對流吸熱量 % ≤177。 10 排煙溫度 ℃ ≤177。 40 附加受熱面 對流吸熱量 % ≤177。 如果計算得到的排煙溫度和熱空氣溫度與原來的估計值相差超過上述規(guī)定，則應(yīng)重新假定排煙溫度和熱空氣溫度再重做計算。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 20 3 鍋爐設(shè)計 方案選擇與總體布置 鍋爐設(shè)計是一種綜合性技術(shù)。 鍋爐總體布置 [5] 鍋爐為超臨界，一次再熱，單爐膛、平衡通風(fēng)，前后墻對沖燃燒方式，自然循環(huán)，單鍋筒，固態(tài)連續(xù)排渣，尾部設(shè)置分煙道，采用煙氣分流檔板調(diào)節(jié)再熱汽溫。配 6 臺雙進雙出磨煤機正壓直吹式系統(tǒng)， 配備 24 只 HTNR3 型低 Nox旋流燃燒器，分前后墻各 3層布置，每層 4只燃燒器如圖 32 所示；在 BMCR 工況時， 5 臺磨煤機運行，一臺備用。各種型式的布置主要區(qū)別在于爐膛與對流煙道的相對位置不同，對流煙道的數(shù)量不等，歸納起來大致可分為以下幾種，如圖 31。 （ a）П型 。 （ c） U 型 。 （ e）И型 。 （ g） L 型 。 （ i）箱型 。這種型式的鍋爐整體有垂直的柱體爐膛、轉(zhuǎn)向室及下行對流煙道三部分組成。 缺點：占地面積大；有水平煙道時鍋爐構(gòu)架復(fù)雜，也不能充分利用空間來布置受熱面，在爐膛和對流煙道的上方由于煙氣轉(zhuǎn)彎而形成轉(zhuǎn)向室，轉(zhuǎn)向室內(nèi)的煙氣的流速場和溫度場分布不均勻，換熱效能很低；由于這種布置煙道高度較低，又要求爐膛高度與對流豎井的高度近似相等，因此尾部受熱面布置較苦難；尾部煙道飛灰不均勻，容易引起受熱面的局部摩擦。這種爐型在我國采用較多，在國外多利用大型燃油或燃氣鍋爐。它的煙道徑直向上發(fā)展，對流受熱面全部布置在爐膛上方的煙道里。其主要缺點是：過熱器、再熱器布置得很高，蒸汽管道較長；送引風(fēng)機及除塵設(shè)備位于頂部，增加了廠房構(gòu)架和鍋爐構(gòu)架的負載，使造價提高，設(shè)備的安裝與檢修較復(fù)雜。因此，當(dāng)然用高灰分的褐煤時，也可采用這種布置。組織前后墻對沖燃燒。 圖 32 燃燒器布置 鍋爐水冷壁采用下爐膛螺旋管圈水冷壁和上爐膛垂直管水冷壁的組合方式，水冷壁為膜式水冷河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 22 壁。保證在任何工況下（尤其是低負荷及啟動工況），水冷壁內(nèi)有足夠的質(zhì)量流速，保證水冷壁水動力穩(wěn)定和傳熱不發(fā)生惡化，防止發(fā)生在亞臨界壓力下的偏離核 態(tài)沸騰和超臨界壓力的類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象。 為使?fàn)t膛出口煙溫降低到要求的數(shù)值、保護水平煙道內(nèi)的對流受熱面，在爐膛上部布置屏式過熱器，爐膛折焰角上方有二級高溫過熱器。尾部豎井由隔墻分隔成前后兩個煙道。后部布置一級過熱器和省煤器。煙氣通過調(diào)節(jié)擋板后又匯集在一起，經(jīng)兩個尾部煙道引入左右各一的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。對電廠鍋爐來說，要求在運行中維持過熱汽溫的變動不超過177。另外，從保護過熱器受熱面來說，除了汽溫應(yīng)維持正常以外，還要保持某一級過熱器的管壁溫度不超過這一級過熱器所采用的鋼材的許用溫度，因此鍋爐汽溫的調(diào)節(jié)除了滿足汽輪機的要求之外，還有保護過熱器本身的作用。由于許多因素影響到汽溫，因而就需要采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)溫方法。為使調(diào)溫靈活，也可同時采用兩種不同的調(diào)溫方式。 1) 過熱汽溫調(diào)節(jié) 采用兩級噴水減溫器調(diào)節(jié)蒸汽溫度。第二級噴水減溫器位于屏出口集箱到二級過熱器進口集箱的導(dǎo)管上。減溫器本體包括簡體、噴頭、文丘利混合管及襯套等。 2) 再熱汽溫調(diào)節(jié) 再熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)主要通過位于尾部豎井底部的煙氣調(diào)節(jié)擋板，由邏輯系統(tǒng)自動調(diào)整擋板到適當(dāng)位置，以保證控制負荷范圍內(nèi)的再熱汽溫保持在 541℃，在穩(wěn)態(tài)情況下，再熱器出口集箱兩端汽溫偏差將不超過 10℃，為適應(yīng)過渡或事故工況的需要，在再熱蒸汽入口管道上裝設(shè)左右各一的事故噴水減溫器，減溫器本體包括筒體，噴嘴裝置和直套筒等。每臺爐配 6 臺雙進雙出 鋼球磨煤機，配12 臺耐壓計量式給煤機，設(shè)兩臺密封風(fēng)機，其風(fēng)源取自一次風(fēng)機出口的冷風(fēng)， 1 臺運行， 1 臺備用。 汽水系統(tǒng) [9] 1）省煤器和水冷壁系統(tǒng) 給水由鍋爐右側(cè)單路經(jīng)過止回閥和電動閘閥后進入省煤器進口集箱，流經(jīng)省煤器管組，中間集箱和懸吊管，然后匯合在省煤器的出口集箱，再由 2 根φ 179。 的連接管道，再 由 2 根φ 179。螺旋段水冷壁過渡連接管引至水冷壁中間集箱，經(jīng)中間集箱混合后再由連接管引出，經(jīng)過渡段形成垂直段水冷壁，垂直段水冷壁由 1320 根φ 的管子組成，節(jié)距為 56mm。在高于最低直流運行工況（ 30%BMCR）時，水在水冷壁內(nèi)吸熱形成過熱蒸汽汽水混合物，匯集至水冷壁上集箱，通過水冷壁引出管進入汽水分離器后，直接由連接管道引至過熱器，此時的汽水分離器僅作水冷壁和過熱器之間的汽水通道。從爐頂出口集箱引出的蒸汽經(jīng)過后爐頂管、后煙井包復(fù)、后煙井延伸側(cè)墻，再匯總至后煙井側(cè)墻上的集箱，分四路引入分隔屏進口集箱，流經(jīng)分隔屏后進入分隔屏出口集箱，從后屏過熱器出口集箱分二路進入后屏過熱器進口集箱，通過末級過熱器到末過出口集箱，再由兩根末過出口集箱引出至兩根主蒸汽管道并送完汽輪機高壓缸。 各級過熱器之間均采用大直徑管道及三通連接，這使介質(zhì)能充分混合，并可簡化布置蒸汽冷卻定位管（共 6 根）由分隔屏過熱器進口集箱引出，通過分隔屏過熱器、后屏過熱器，再 引入分隔屏過熱器出口集箱，將分隔屏過熱器和后屏過熱器定位夾持，防止屏傾斜。 再熱蒸汽系統(tǒng) 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 24 自汽機高壓缸排出的蒸汽分成二路經(jīng)事故噴水減溫器后引入低溫再熱器進口集箱，經(jīng)過定位再熱器后進入定位再熱器出口集箱，再通過兩根連接管道引至末級再熱器進口集箱，經(jīng)過末級再熱器出口集箱上引出至再熱器兩根蒸汽管道，送往汽機中壓缸。低溫再熱器和末級再熱器質(zhì)檢通過連接管道進行左右交叉，以減少因 爐膛左右側(cè)煙溫偏差而引起的再熱蒸汽溫度偏差?？諝忸A(yù)熱器采用容克式三分倉，分成一次風(fēng)、二次風(fēng)和煙氣系統(tǒng)三個部分。配兩臺 50%容量的吸風(fēng)機，吸風(fēng)機選用靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機；配置 2 臺雙室四電場靜電除塵器，除塵效率≥ %；二爐合用一座出口內(nèi)徑 ，高度 240m 的套筒煙囪。鍋爐共設(shè) 24 支簡單機械霧化點火油槍和 8 支蒸汽霧化啟動油槍，每只 HTNR3燃燒器裝設(shè)一支點火油槍，位于外二次風(fēng)通道中，其出力為 250kg/h，啟動油槍裝在前、后墻中層，位于燃燒器中心，其出力為 4700kg/h。 圖 35 HTNR3 燃燒器 除渣系統(tǒng) 采用機械除渣系統(tǒng)。每臺爐設(shè) 1 臺 刮板撈渣機，撈渣機正常出力 ，最大出力 30 t/h，撈渣機驅(qū)動采用液壓馬達驅(qū)動，撈渣機張緊裝置采用液壓自動張緊裝置。在電除塵和省煤器每個灰斗下各安裝一臺倉泵，省煤器和電除塵一電場的粗灰通過粗灰管道送至粗灰?guī)?，電除塵二、三、四電場的細灰通過細灰管道送至細灰?guī)?，每臺爐共設(shè) 4 根輸灰管道。 減溫器 過熱器統(tǒng)布置兩級噴水減溫器，一級 噴水減溫器共 2 只，布置在分隔屏過熱器出口與后屏進口之間左、右兩側(cè)連接管道上，噴嘴采用多孔笛形管結(jié)構(gòu) 笛形管φ 179。 ，材料 SA335 P12。 5，開有 30 只φ 小孔，減溫器集箱規(guī)格φ 508179。 減溫器噴水方向與蒸汽流動方向一致，噴水經(jīng)經(jīng)笛形管上小孔噴出后與蒸汽一同沿減溫器筒體流動并霧化混合，使蒸 汽減溫，在不同工況下，噴水量不同， 其大小可通過減溫水系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)。減溫器集箱規(guī)格為φ 508179。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 26 4 熱力計算及校核 爐膛熱力計算及校核 [3] 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熱器前煙溫。爐膛出口煙溫偏低，降低對流過熱器的平均傳熱溫差，又勢必要增大昂貴的對流過熱器受熱面。為此，爐膛出口煙溫應(yīng)低于燃料灰分的軟化溫度（一般較 ST 低 100℃）。 表 41 煙溫推薦值 [3] 燃料 爐膛出口煙溫（℃） 燃料 爐膛出口煙溫（℃） 無煙煤 1100～ 1150 煙煤 1100～ 1150 貧煤 1050～ 1100 洗中煤 1050～ 1100 本次設(shè)計所選煤種為淮南煙煤，爐膛出口煙溫估計值為 1150℃ ，最終計算值為 ℃。100℃的允許誤差之內(nèi)。 熱空氣溫度 熱風(fēng)溫度主要依據(jù)燃燒方式的要求確定，首先應(yīng)保證燃料的迅速點燃和穩(wěn)定燃燒。查《鍋爐課程設(shè)計說明書》表 33，固態(tài)排渣煤粉爐使用煙煤時推薦熱風(fēng)溫度范圍為 250℃～ 300℃。 1) 燃燒器型式的選擇及布置 固態(tài)排渣煤粉爐目前從燃燒器的布置及火焰形狀可以分為以下幾種類型 (見圖 41)。目前以前兩種爐膛使用最廣。因此，必須深入地調(diào)查研究。在煤粉爐中，這一切都與燃燒器的結(jié)構(gòu)、布置及其流動特性有關(guān)，即要有良好并能合理組織爐內(nèi)氣流的燃燒器。為達到上述目的送入煤粉爐燃燒器的空氣，并不是一次集中送進的，而是按對著火，燃燒有利而合理組織、分批送入的，按送入空氣的作用不同，可將燃燒器的空氣分為三種，即一次風(fēng)、二次風(fēng)、三次風(fēng)。待煤粉氣流著火后再送入的空氣稱為二次風(fēng)。當(dāng)煤粉制備系統(tǒng)采用中間儲艙式熱風(fēng)送粉時，在磨煤機內(nèi)干燥原煤后排 出的乏汽，因其中含有 10%15%的細小煤粉需要充分利用，故將這股乏汽由單獨的噴口送入爐膛燃燒，這股乏汽稱為三次風(fēng)。 煤粉燃燒器按其出口氣流特性可分為兩大類：直流燃燒器和旋流燃燒器。切圓燃燒方式的直流燃燒器的一二次風(fēng)率主要根 據(jù)燃煤的 dafV 值和著火條件而決定的，同時也考慮制粉系統(tǒng)的采用情況，下表列出直流燃燒器的一次風(fēng)率的推薦值： 表 42 直流燃燒器的一次風(fēng)率取值 煤種 貧煤 煙煤 劣質(zhì)煙煤 褐煤 — 20%dafV ?30% dafV 30% dafV ?30% dafV 30% 乏氣送粉 — 熱風(fēng)送分 — — 本次設(shè)計選的是煙煤，由上表，干燥 無灰基揮發(fā)物含量為 38%，因此一次風(fēng)率選取 一次風(fēng)率 Rf1，我們要求二次風(fēng)率 Rf2，按公式： Rf2=100Rf1Rfl （ 41） 式中： Rfl—— 漏風(fēng)率，按 Rfl=dal/a*100 選取。 一次風(fēng)速主要取決于煤粉的著火性能，對直吹式制粉系統(tǒng)或乏氣送粉的中間儲倉式制粉系統(tǒng)取下限，熱風(fēng)送分可取上限。一二次風(fēng)速比一般是 ～ 。三次風(fēng)噴口一般放在燃燒器的最上層，常向下傾斜 5176。對難著火的低揮發(fā)分煤，其傾角較小，甚至不向下傾斜，