东南大学 锅炉课程设计

1、目录目录-1设计任务书-2煤种判别-3锅炉整体布置的确定-3燃烧产物和锅炉热平衡的计算-7炉膛设计和热力计算-10后屏过热器热力计算-20对流过热器设计和热力计算-23高温再热器设计和热力计算-26第一、二、三转向室及低温再热器引出管的热力计算-29低温再热器热力计算-32旁路省煤器热力计算-34减温水量校核-37主省煤器设计和热力计算-37空气预热器热力计算-39热力计算数据的修正和计算结果汇总-42锅炉设计说明书-43第一节 设计任务书一、 设计题目：400t/h再热煤粉锅炉二、 原始资料1. 原始资料锅炉蒸发量D1 400t/h2. 再热蒸汽流量D2 330t/h3. 给水温度tgs 2

2、354. 给水压力pgs 15.6MPa5. 过热蒸汽温度t1 5406. 过热蒸汽压力p1 13.7MPa7. 再热蒸汽进入锅炉机组时温度t2 3308. 再热蒸汽离开锅炉机组时温度t2 5409. 再热蒸汽进入锅炉机组时压力p2 2.5MPa（表压）10. 再热蒸汽离开锅炉机组时压力p2 2.3MPa（表压）11. 锅炉车间空气温度tlk 2512. 锅炉排污率 1.0%13. 空气中水分 10g/kg14. 燃料特性（1） 燃料种类：褐煤（2） 煤的收到基成分（%）：Car=33.15；Har=2.54；Oar=11.82；Nar=0.52；Sar=1.8；Aar=17.05；War=3

3、3.12（3） 煤的干燥无灰基成分（%）：Vdaf=52.4（4） 煤的低位发热量：Qar,net=12.0MJ/kg（5） 灰融点：t1=1150；t2=1225；t3=126815. 燃烧方式 四角布置16. 锅炉型式 型第二节 煤种判别由低位发热量Qar,net=12000kJ/kg<18840kJ/kg，所以属于劣质煤。折算成分：Mar,red=4190*33.12/12000=11.56% Sar,red=4190*1.8/12000=0.63% Aar,red=17.05*4190/12000=5.95%因此属于高水分，高灰分，高硫分燃料。第三节 锅炉整体布置的确定一、 锅炉

4、整体的外型选形布置选择形布置的理由如下：（1） 锅炉排烟口在下方，送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅炉结构和厂房较低，烟囱也可以建筑在地面上；（2） 在对流竖井中，烟气下行流动，便于清灰，具有自身除灰的能力；（3） 各受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热；（4） 机炉之间连接管道不长。二、 受热面的布置在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。本锅炉为超高压参数，汽化吸热较小，加热吸热和过热吸热相应较大。为使炉膛出口烟温降低到要求的数值，保护水平烟道内的对流受热面，除在水平烟道内布置对流过热器外，还在炉内布置全辐射式的前屏过热器，炉

5、膛出口布置半辐射式的后屏过热器。为使前屏、后屏过热器中的传热温差不致过大，在炉顶及水平烟道的两侧墙，竖井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器。为了减小热偏差，节省金属用量，采用二级再热方式，其中高温再热器置于对流过热器后的烟温较高区域，低温再热器设置在尾部竖井烟道中。但是为了再热气温的调节，使负荷在100%75%之间变化时，再热器出口气温保持不变，在低温再热器旁边（竖井烟道的前部）设置旁路省煤器，前后隔墙省煤器采用模式水冷壁结构。在低温再热器及旁路省煤器的下面设置主省煤器。根据锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式的。热风温度要求较高（），理应采用二级布置空气预热器，但在主省煤器后已布置不下

6、二级空气预热器，加之回转式空气预热器结构紧凑、材料省、维修也方便，因此采用单级的回转式空气预热器，并移至炉外布置。在主省煤器的烟道转弯处，设置落灰斗，由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺落灰斗下降，有利于防止回转式空气预热器的堵灰，减轻除尘设备的负担。锅炉整体布置如图3-1所示。三、 锅炉汽水系按超高压大容量锅炉热力系统设计的要求，该锅炉汽水系统的流程设计如下：（一） 过热器蒸汽系统的流程汽包顶棚过热器进口集箱炉顶及尾部包覆过热器管束尾部包覆过热器后集箱 悬吊管过热器管束悬吊管过热器出口集箱尾部左右侧包覆过热器下后集箱尾部左右侧包覆过热器管束（上升）尾部左右侧包覆过热器上集箱尾部左右侧包覆

7、过热器管束（下降）尾部左右侧包覆过热器下前集箱水平烟道左右侧包覆过热器管束（上升）水平烟道左右侧包覆过热器上集箱前屏过热器后屏过热器对流过热器进口集箱对流过热器管束对流过热器出口集箱集汽集箱汽轮机。（二）水系统的流程给水主省煤器进口集箱主省煤器管束主省煤器出口集箱前隔墙省煤器进口集箱前隔墙省煤器管束后隔墙省煤器进口集箱后隔墙省煤器管束隔墙省煤器出口集箱旁路省煤器进口集箱旁路省煤器及斜烟道包覆管束旁路省煤器出口集箱后墙引出管汽包下降管下联箱左右侧墙水冷壁 上联箱汽包前后墙水冷壁 （三）再热蒸汽系统的流程汽轮机低温再热器进口集箱低温再热管束低温再热器出口集箱高温再热器进口集箱高温再热器管束高温再热

8、器进口集箱再热器集汽集箱汽轮机。下面介绍该锅炉各受热面的结构设计和热力计算的详细内容。结构设计部分，属于同一类型的受热面，只选其中一个介绍。第四节 燃烧产物和锅炉热平衡的计算一、 燃烧产物计算理论空气量V0=3.2865Nm3/kg理论三原子气体容积VRO2=0.6312Nm3/kg理论氮气容积VN2=2.6005Nm3/kg理论水蒸汽容积VH2O=0.7455Nm3/kg理论烟气容积Vy=3.9772Nm3/kg二、 烟气特性表。热平衡及燃料消耗量计算三、 空气平衡表根据该锅炉的燃料种类，可按表2-7（锅炉课程设计）选取炉膛出口过量空气系数l=1.2，接着按表2-9（锅炉课程设计）选取各受热

9、面烟道的漏风系数，然后列出空气平衡表，如下表。根据上述计算出的数据，又按表2-10（锅炉课程设计）选取炉渣份额后计算得飞灰份额fh=0.9，计算得烟气特性表。空气平衡表 受热面 名称过量空气系数炉膛，后屏过热器（l,hp）对流过热器（dlgr）高温再热器（gzr）低温再热器，旁路省煤器（dzr，psm）主省煤器（sm）空气预热器（ky）进口1.201.251.281.311.34漏风l=0.05hp=00.050.030.030.030.2出口1.201.251.281.311.341.54第五节 炉膛设计和热力计算三、 燃烧器的设计三次风二二二一一一次风二次风四、 炉膛和前屏过热器结构尺寸计

10、算五、 炉膛热力计算。第六节 后屏过热器热力计算一、 后屏过热器结构尺寸计算二、 后屏过热器热力计算。第七节 对流过热器设计和热力计算一、 对流过热器结构设计二、 对过热器结构尺寸计算三、 对流过热器热力计算第八节 高温再热器设计和热力计算一、 高温再热器结构设计。二、 高温再热器结构尺寸计算三、高温再热器热力计算第九节 第一、二、三转向室及低温再热器引出管的热力计算一、 第一、二、三转向室及低温再热器引出管结构尺寸计算二、 第一、二、三转向室及低温再热器引出管的热力计算第十节 低温再热器热力计算一、 低温再热器结构尺寸计算。二、 低温再热器热力计算。第十一节 旁路省煤器热力计算一、 旁路省煤

11、器结构尺寸计算二、 旁路省煤器热力计算第十二节 减温水量校核第十三节 主省煤器设计和热力计算一、 主省煤器结构设计二、 主省煤器结构尺寸计算三、 主省煤器热力计算第十四节 空气预热器热力计算一、 空气预热器结构尺寸二、 空气预热器热力计算第十五节 热力计算数据的修正和计算结果汇总一、 热力计算数据的修正二、 排烟温度校核 由空气预热器热力计算知排烟温度为123ºC，与排烟温度假定值135 ºC相12 ºC。三、 热空气温度校核由空气预热器热力计算知热空气温度为335 ºC，与假定值320 ºC相差15 ºC第十六节 锅炉设计说明书一、

12、设计参数及煤种原始资料锅炉蒸发量D1 400t/h再热蒸汽流量D2 330t/h给水温度tgs 235给水压力pgs 15.6MPa过热蒸汽温度t1 540过热蒸汽压力p1 13.7MPa再热蒸汽进入锅炉机组时温度t2 330再热蒸汽离开锅炉机组时温度t2 540再热蒸汽进入锅炉机组时压力p2 2.5MPa（表压）再热蒸汽离开锅炉机组时压力p2 2.3MPa（表压）锅炉车间空气温度tlk 25锅炉排污率 1.0%空气中水分 10g/kg燃料特性燃料种类：褐煤煤的收到基成分（%）：Car=33.15；Har=2.54；Oar=11.82；Nar=0.52；Sar=1.8；Aar=17.05；Wa

13、r=33.12煤的干燥无灰基成分（%）：Vdaf=52.4煤的低位发热量：Qar,net=12.0MJ/kg灰融点：t1=1150；t2=1225；t3=1268燃烧方式 四角布置锅炉型式 型。二、锅炉总体概况锅炉为单汽包，自然循环煤粉炉。呈形布置。适应露天。汽包中心标高为42300mm，布置在炉前距水冷壁中心线2660mm处。采用4根¢419*36mm大直径下降管。炉膛由密封良好的¢60*6mm鳍片管膜式水冷壁组成，炉膛截面深*宽=8840*9600mm，宽深比为1.085，近似正方形。燃烧器呈四角大小双切圆布置。炉膛上部出口处，沿炉膛宽度方向布置6片前屏过热器，横向节距

14、为1350mm，气候不知14片后屏过热器，横向节距为630mm。高温对流过热气布置在后屏够热气之后，位于折焰角的斜坡上，低温过热器由侧墙包覆管、后墙包覆管及炉顶包覆管组成。再热器分为高、低温两组，分别置于水平烟道及尾部竖烟井。全部受热面采用悬吊和支撑相结合的方式。竖烟井深度7500mm，其上部由隔墙省煤器管分隔成二个烟道，主烟道和旁路烟道，相应设置低温再热器和旁路省煤器。低温再热器受热面载荷通过悬吊管由炉顶钢架承重，受热面向下膨胀。省煤器由旁路省煤器、隔墙省煤器和置于竖烟井下部的主省煤器三部分组成。旁路省煤器及隔墙省煤器为悬吊式，主省煤器则由三根钢架支撑，搁置在水泥钢架梁上。两台回转式空气预热

15、器直接安置在9m运转层上，由水平烟道链接，置于尾部竖烟经的后侧。锅炉烟井周围有管子包覆，采用重力载荷小、厚度薄的敷管炉墙，除尾部空气预热器、烟风道、灰斗及主省煤器外，锅炉的全部受热面载荷均悬吊在炉顶钢架梁上，受热面均做向下自由膨胀，炉顶钢架通过K1、K2、K3、K4混凝土构架把负荷传递到锅炉基础上（图3-1）。锅炉气温调节，主蒸汽采用一、二级喷水减温，在热蒸汽采用烟气挡板作为升温调节，挡板布置在旁路省煤器下方的倾斜45º管上。此外，在高温再热器进口处设有事故喷水装置，作为不得已时的降温调节措施。当锅炉负荷在75%-100%内运行时，上述的调温装置可以作为维持过热蒸汽、再热蒸汽出口温度

16、在额定值。另外，在低温再热器出口还有微量的喷水装置，以配合烟气挡板的调温。本锅炉按固态除渣设计，采用带有粗破碎机的刮板式机械除渣装置。三、水冷系统炉膛四周水冷壁管全部采用¢60*6mm的鳍片管制密闭的膜式水冷壁。水冷系统主要由大直径下降管、分配集箱及其支管、水冷壁上升管、汽水引出管、上下集箱、汽保组成的循环回路。炉水由汽包经4根¢419*36大直径下降管及其下端的分配集箱，以及44根分配支管均匀地进入14只下集箱，然后分14个循环回路上升，经上集箱和46根汽水引出管进入汽保；在汽保中汽水混合物净内部装置分离清晰，干净蒸汽被引入到过热器中，分离下来的水和省煤器来的给水混合在一

17、起，再进入大直径下降管，进行周而复始的循环。整个水冷壁管，以及敷设在其上的炉墙，均通过上集箱上的吊杆，悬吊在炉顶钢架上，受热面组向下自由膨胀。水冷壁上设有人孔、看火孔、吹灰孔、打焦孔、防爆门孔、点火孔、测量孔等。后墙水冷壁上部由分叉管分为两路，一路折向炉膛形成折焰角，另一路垂直上升，起悬吊管作用。为使两路水量的合理分配，以保证均能安全可靠地工作，在垂直悬吊管的集箱管处设置了带有短管的¢10mm节流孔，伸出集箱底部的短管，从而可以防止因污物进入节流孔而引起的阻塞。燃烧时为了防止由于炉膛负压波动所引起的水冷壁及炉墙薄壁结构振动而造成的损坏，在水冷壁外面布置了由工字钢所组成的刚性梁，刚性梁

18、在上下方向和水冷壁一起膨胀，沿刚性梁长度方向，在结构上保证可以自由膨胀，刚性梁直接支撑于炉膛水冷壁及左右侧包覆和后包覆管上。四、燃烧器燃烧器为正四角大小切圆布置，假象小切圆¢200mm、大切圆¢60mm，一次风喷口分3层布置，带满负荷共12个一次风喷口。燃烧器的一、二、三次风喷口的布置，自上而下为（三）（二）（二）（一）（二）（一）（一）（二）；一次风喷口分为上下两组分隔，一提高一次风气流的刚性。为了适应煤种变化和调整燃烧工况，每份喷燃器个喷嘴出口截面做成可调节的。为了调整燃烧工况和控制炉膛出口烟温，可根据燃料特性或运行人员的实践经验来摆动喷嘴倾角，当一个喷嘴在水平位置时，

19、相邻喷嘴只能摆动10º左右，若所有喷嘴一起同向摆动时刻摆动约正负20º.整个燃烧器通过连接体焊于水冷壁管上，于水冷壁一起膨胀。点火轻油枪采用机械压力雾化方式。该燃烧器之重油枪也采用机械压力雾化方式，最大燃油量按锅炉额定蒸发量的40计算，装于中、下二次风喷口内，共8只油枪。五、过热器采用辐射、半辐射和对流形式。蒸汽在过热器中的流程为在汽包中经分离后的干净蒸汽，经炉顶及尾部后包覆过热器，继而进入低再悬吊管过热器及尾部烟道左右侧包覆管过热器，再经水平烟道左右侧包覆管过热器，一次进入前屏过热器、一级喷水减温器、后屏过热器、二级喷水减温器，最后进入高温对流过热器，汇集到出口集箱。过热

20、蒸汽由出口集箱两端引入到汽轮机高压缸。前屏过热器共6片，为全辐射过热器，后屏过热器共14屏，为半辐射式过热器，高温对流过热器共104片，作顺流布置。在后屏过热器前后布置有一、二级喷水减温器，其中一级喷水减温主要用于保护后屏过热器，而二级喷水减温则为调节主蒸汽出口温度，使之维持额定蒸汽参数。六、再热器再热器分高温再热器和低温再热器两部分。高温再热器布置在对流过热器之后的水平烟道中，低温再热器和旁路省煤器做并联布置放在尾部竖井中。低温再热器管系共104片、为5排管，按烟气流向作逆流顺利布置，整个低温再热器管系重力由悬吊管过热器承载，作向下自由膨胀。高温再热器管系也为104片、5排管，作顺流顺列布置

21、。在低温再热器进口管道上设有事故喷水装置，为紧急事故时作降温调节作用。再热蒸汽温度控制以烟气旁路挡板作为主要调节手段，而高、低温两端再热器之间的喷水装置作为细调，由于再热蒸汽喷水调节要降低机组的热效率，所以应尽量少用。七、省煤器省煤器由主省煤器、隔墙省煤器和旁路省煤器三部分组成。给水由炉前三通管进入后，分左右两侧引致主省煤器进口集箱的两端，主省煤器管系为2排蛇形管圈，顺列逆流布置，保持较低烟速，以改善磨损，便于检修。主省煤器出来的工质，有出口集箱左右两端¢108*10mm的链接管引出，连接管共12根，每端6根，并进入旁路烟道的前后隔墙管，工质并联向上流动，到炉顶汇集进入隔墙省煤器出口

22、集箱。前、后隔墙采用宽鳍片管，前隔墙宽鳍片管外敷设炉墙，作为尾部竖烟井的后墙，后隔墙宽鳍片管作为旁路烟道的分隔墙，关外不再敷设炉墙。由隔墙省煤器出口集箱两端引出工质，经炉外¢219*26mm的管道下降至旁路省煤器进口集箱。旁路省煤器管系为2排蛇形管圈，顺列逆流布置。旁路省煤器在进口端得弯管倾斜45º，以组成烟道挡板的框架，旁路省煤器管延伸至斜眼到包覆管，接旁路省煤器出口集箱。斜烟道部位的包覆省煤器管委敷管炉墙，节距由旁路省煤器的90mm变为45mm。最后经旁路省煤器出来的工质由12根¢108*10mm的后墙引出管引入汽保，作为给水。八、回转式空气预热器本锅炉选用2

23、台¢6200mm的回转式空气预热器，采用垂直轴受热面回转的形式。回转式空气预热器主要特性数据如下：转子内径为：¢6200mm；转自高度为：2260mm；受热面高度为：1860mm，其中热锻为1500mm，冷端为360mm；受热面积为：18500m²；预热器转速为：1.53r/min;预热器漏风习俗为：.冷端受热面采用“抽屉式”结构，便于大修时更换。服饰和机会是目前预热器存在的一个主要问题，他直接影响到预热器传热元件的使用效果和寿命，因此还考虑了吹灰和冲洗装置的设计。九、锅炉钢架及平台布置锅炉构架采用炉顶钢结构大梁和水泥柱的混合结构，这种结构可以减小钢材耗量和节约工

24、程投资。锅炉宽度方向采用锅炉的标准柱距为，炉前柱和之间柱距为，和之间为，和之间为，和之间为，自至柱均系单排柱列布置。为了保证单排柱的稳定性，在锅炉的宽度及深度方向每隔一定高度布置有联系横梁，组成空间多层建筑结构。、柱子顶部个置有一根大板梁（主梁），该梁和水泥柱顶之间采用铰接支座。为了保证锅炉各受热面的自由膨胀，所有吊杆及吊架上均采用球面垫圈支撑。为了提高梁的稳定性，在梁容易失去稳定性的区域置有加强筋。另外将主梁、次梁和小梁布置成纵横交错相连的梁格，从而保证了梁的稳定性。锅炉按露天布置，锅炉构架设计考虑了风雪载荷和地震烈度的要求。为了保证锅炉炉墙、膜式水冷壁、包覆管等高温受压件免受因锅炉燃烧而产

25、生的负压波动所引起的水冷壁振动而造成的损坏，设计中采用了刚性梁加固。锅炉平台采用炉顶钢梁悬吊及水泥柱预埋托架相结合的支撑方式。步道平台一般采用宽度为，经常需操作检修处平台适当加宽到。为了满足锅炉露天布置不积水的要求，一般平台采用拉网板制成，但对经常需维修处平台，为了防止工具零件下落，保证安全起见，采用花纹钢板制成。对于花纹钢板制成的平台（包括刚性梁等）。在可能易积水的地方应根据需要由现场钻泄水孔。扶梯宽度一般为（个别地方为），扶梯的倾斜角度为º，所有平台、扶梯周围均设置有安全栏杆，栏杆下部加装有高度为的护板，以防止工具盒杂物的外坠。十、炉膛密封该锅炉炉膛部分为全焊膜式水冷壁结构，因而保证了炉墙的 严密性，烟气不会直接冲刷炉墙十炉墙的内壁温度接近于水冷壁的温度，因而炉墙可采用轻质岩棉板的保温材料，外面涂上20mm厚的抹面涂料。该锅炉了炉墙外壁温度均小于50°C。为满足锅炉露天布置的需要，在炉墙外布置金属护板。负压锅炉炉顶密封设计过去一般仅考虑 炉墙本身的严密性，但运行多年来发现电厂的燃煤锅炉普遍存在炉顶漏灰的现象，这不仅增加了锅炉热损失和对周围环境的污染，而且炉顶罩壳内的温度升高，大量吊杆处于高温条件下工作而影响了其使用寿命。为了加强炉顶密封，本锅炉的炉顶密封采取了微正压结构，并用金属板进行二次密封。同时在炉顶管与水