第十二章锅炉机组的设计和布置

1、2022-3-29动本091-21第十二章第十二章 锅炉机组的设计和布置锅炉机组的设计和布置第一节第一节 锅炉热力计算的程序和方法锅炉热力计算的程序和方法第二节第二节 主要设计参数的选择主要设计参数的选择第三节第三节 影响锅炉布置的因素影响锅炉布置的因素第四节第四节 锅炉的典型布置锅炉的典型布置2022-3-29动本091-22第一节第一节 锅炉热力计算的程序和方法锅炉热力计算的程序和方法一、热力计算分类一、热力计算分类 1 1、设计计算：、设计计算： 根据给定的锅炉容量、参数和燃料特性，确根据给定的锅炉容量、参数和燃料特性，确定锅炉机组的炉子尺寸和各部件的受热面积，并定锅炉机组的炉子尺寸和各

2、部件的受热面积，并确定燃料消耗量、锅炉效率、各受热面交界处的确定燃料消耗量、锅炉效率、各受热面交界处的温度等参数。温度等参数。 2 2、校核计算：、校核计算： 根据锅炉容量、参数和燃料特性，按锅炉机组根据锅炉容量、参数和燃料特性，按锅炉机组结构和尺寸，确定各受热面交界处的介质温度、结构和尺寸，确定各受热面交界处的介质温度、烟气温度、燃料消耗量、锅炉效率等参数。烟气温度、燃料消耗量、锅炉效率等参数。2022-3-29动本091-23二、计算方法二、计算方法1 1、预先假定排烟温度和热空气温度，确定锅炉、预先假定排烟温度和热空气温度，确定锅炉的热损失、锅炉效率及燃料消耗量。的热损失、锅炉效率及燃料

3、消耗量。2 2、炉膛计算，确定炉膛出口温度及其吸热量。、炉膛计算，确定炉膛出口温度及其吸热量。3 3、各受热面的计算，确定各受热面的烟温、介、各受热面的计算，确定各受热面的烟温、介质温度。质温度。2022-3-29动本091-24第二节第二节 主要设计参数的选择主要设计参数的选择一、炉膛出口烟温一、炉膛出口烟温（1 1）位置：）位置： 只有后屏受热面的大容量锅炉，炉膛出口烟气温度是指只有后屏受热面的大容量锅炉，炉膛出口烟气温度是指后屏进口的烟温。后屏进口的烟温。 没有后屏的中小容量锅炉，炉膛出口烟气温度一般指凝没有后屏的中小容量锅炉，炉膛出口烟气温度一般指凝渣管前的烟温。渣管前的烟温。 设置前

4、屏（分隔屏、大屏）和后屏的锅炉，炉膛出口烟设置前屏（分隔屏、大屏）和后屏的锅炉，炉膛出口烟气温度为屏区入口界面的烟温。气温度为屏区入口界面的烟温。见图见图11-311-3（2 2）选取：）选取： 炉膛出口烟温过高，即炉内的辐射受热面布置太少，会使炉膛出口烟温过高，即炉内的辐射受热面布置太少，会使出口处对流受热面结渣。炉膛出口烟温过低，即炉内的辐出口处对流受热面结渣。炉膛出口烟温过低，即炉内的辐射受热面布置太多，会使炉温降低，影响燃烧。射受热面布置太多，会使炉温降低，影响燃烧。 炉膛出口烟温不应超过变形温度炉膛出口烟温不应超过变形温度t t1 1，以防止对流受热面结，以防止对流受热面结渣。渣。2

5、022-3-29动本091-25二、排烟温度二、排烟温度（1 1）排烟温度的选择是一个技术经济问题。）排烟温度的选择是一个技术经济问题。 排烟温度低，排烟热损失减少，热效率提高，节排烟温度低，排烟热损失减少，热效率提高，节约燃料，降低运行费用。排烟温度低，尾部受热约燃料，降低运行费用。排烟温度低，尾部受热面金属消耗量增加，投资费用增加。面金属消耗量增加，投资费用增加。（2 2）考虑低温受热面的工作可靠性问题）考虑低温受热面的工作可靠性问题-低低温腐蚀温腐蚀 见表见表 12-112-12022-3-29动本091-26三、热空气温度三、热空气温度 热空气温度的选择主要应保证燃料的燃烧，同时热空气

6、温度的选择主要应保证燃料的燃烧，同时还受到空预器受热面积和尾部受热面布置的影响。还受到空预器受热面积和尾部受热面布置的影响。 见表见表12-212-22022-3-29动本091-27四、工质的质量流速四、工质的质量流速原则：原则： 冷却条件（传热）：保证一定的质量流速，保证冷却条件（传热）：保证一定的质量流速，保证冷却效果；冷却效果； 阻力（压降）：流速快，阻力大，压降大。阻力（压降）：流速快，阻力大，压降大。 处于高温烟气区的受热面的热负荷大，蒸汽质量处于高温烟气区的受热面的热负荷大，蒸汽质量流速应该较高。流速应该较高。 见表见表12-312-3 2022-3-29动本091-28五、烟气

7、速度五、烟气速度原则原则：综合考虑传热、流动阻力、积灰、磨损等几：综合考虑传热、流动阻力、积灰、磨损等几个因素选取。个因素选取。 （1 1）靠近炉膛出口区域，）靠近炉膛出口区域，10-12m/s10-12m/s以上以上 ( (烟气温度较高，灰粒较软，受热面的磨损烟气温度较高，灰粒较软，受热面的磨损不明显不明显) ) （2 2）烟温低的区域，小于）烟温低的区域，小于9m/s9m/s ( (当烟气温度降到当烟气温度降到600-700600-700以下时，灰粒以下时，灰粒变硬，变硬， 磨损加剧，烟气流速不宜高于磨损加剧，烟气流速不宜高于9m/s9m/s。) ) （3 3）不宜低于）不宜低于6m/s,

8、6m/s,防止管束积灰。防止管束积灰。2022-3-29动本091-29第三节第三节 影响锅炉布置的因素影响锅炉布置的因素一、蒸汽参数一、蒸汽参数 给水在锅炉中所吸给水在锅炉中所吸收的总热量可分为预收的总热量可分为预热热、汽化热和过热热热、汽化热和过热热。由水蒸气性质可热。由水蒸气性质可知，随压力的增加，知，随压力的增加，汽化热减少，到达临汽化热减少，到达临界压力后，汽化热减界压力后，汽化热减少为少为0 0，而预热热、，而预热热、过热热则相应增加。过热热则相应增加。 见表见表5-15-12022-3-29动本091-210超高参数带再热的锅炉，蒸发热进一步减少，设置了屏式过热器。亚临界参数超高

9、参数带再热的锅炉，蒸发热进一步减少，设置了屏式过热器。亚临界参数锅炉，蒸发热进一步减少，辐射式受热面进一步增加。锅炉，蒸发热进一步减少，辐射式受热面进一步增加。 见图见图12-12022-3-29动本091-211二、锅炉容量二、锅炉容量 蒸汽参数越高，锅炉容量越大。蒸汽参数越高，锅炉容量越大。 一般来说，锅炉容量一般来说，锅炉容量D D与燃料消耗量与燃料消耗量B B呈线性关系。呈线性关系。 假定炉膛断面热负荷不变假定炉膛断面热负荷不变 A=WDBQar,net DshA=WDBQar,net Dsh 炉膛断面面积增加与锅炉容量的增加呈正比关系，即炉膛断面面积增加与锅炉容量的增加呈正比关系，即

10、 炉膛宽度炉膛宽度W W和深度和深度D D正比于正比于D D1/21/2。 ABQqpnetarA,2022-3-29动本091-212 假定炉膛壁面热负荷不变假定炉膛壁面热负荷不变 炉膛高度炉膛高度h h正比于正比于D1/2D1/2。 VfWDhDshVfWDhDsh3/23/2 炉膛容积正比于炉膛容积正比于D3/2D3/2。 随着容量增加，炉膛容积增加最快，而炉膛断面和壁面面随着容量增加，炉膛容积增加最快，而炉膛断面和壁面面积增加较慢。积增加较慢。BpnetarBABQq,)3)(22hDWAB2022-3-29动本091-213三、燃料三、燃料 1 1、挥发分、挥发分 Vdaf Vdaf

11、低的煤，一般不容易着火和燃尽，低的煤，一般不容易着火和燃尽，q qv v取得小取得小些，炉膛容积些，炉膛容积V V大些，炉膛断面大些，炉膛断面A A较小，高度较小，高度H H增大。以保增大。以保证足够的停留时间和炉温。证足够的停留时间和炉温。-瘦高型。瘦高型。 稳燃措施：热风送粉、较高的热空气温度、卫然带、稳燃措施：热风送粉、较高的热空气温度、卫然带、 W W型燃烧方式。型燃烧方式。2 2、水分、水分 水分水分MarMar炉温炉温Tb Tb 炉内辐射换热量炉内辐射换热量QfQf对流吸热量对流吸热量QdQd 要求较高的热空气温度。要求较高的热空气温度。2022-3-29动本091-214（3 3

12、）灰分）灰分 灰分灰分Aar Aar 磨损磨损采用较低的烟气流速采用较低的烟气流速。 灰熔点灰熔点qA qB qv qA qB qv （4 4）硫分）硫分 硫分硫分Sar Sar ，影响低温受热面和高温受热面腐蚀。，影响低温受热面和高温受热面腐蚀。2022-3-29动本091-215四、热空气温度四、热空气温度 锅炉燃用的燃料锅炉燃用的燃料要求热空气温度大要求热空气温度大于于350350，空预器，空预器单级布置单级布置不能满足不能满足要求，采用要求，采用双级布双级布置置，与，与省煤器交错省煤器交错布置。布置。 见图见图12-212-22022-3-29动3-29动本0

13、91-217第四节第四节 锅炉的典型布置锅炉的典型布置2022-3-29动本091-218一、一、型布置型布置炉膛、水平烟道、下行对流烟道组成。炉膛、水平烟道、下行对流烟道组成。优点：优点： 转动机械和笨重设备等低位布置，减轻了转动机械和笨重设备等低位布置，减轻了 厂房和锅炉构架的负载。厂房和锅炉构架的负载。 在水平烟道，采用支吊简单的悬吊式受热面在水平烟道，采用支吊简单的悬吊式受热面 下行烟道，受热面易于布置成逆流传热方式，下行烟道，受热面易于布置成逆流传热方式，检修方便。检修方便。缺点缺点: : 占地面积大；烟气从炉膛进入对流受热面转向，占地面积大；烟气从炉膛进入对流受热面转向， 造成烟气

14、速度场和温度场的不均匀性，影响传造成烟气速度场和温度场的不均匀性，影响传 热和受热面磨损。热和受热面磨损。2022-3-29动3-29动本091-220二、二、型布置型布置 取消水平烟道，尾部受热面和炉膛完全采取消水平烟道，尾部受热面和炉膛完全采用悬吊结构。用悬吊结构。 这种布置，节省钢材，但尾部受热面检修这种布置，节省钢材，但尾部受热面检修不方便。采用管式空预器，因为不便支吊，不方便。采用管式空预器，因为不便支吊，不宜采用此方案。不宜采用此方案。2022-3-29动本091-221三、塔式布置三、塔式布置与与型布置相比型布置相比优点：优点： 取消了转向室，锅炉炉墙表

15、面和占地面积小；取消了转向室，锅炉炉墙表面和占地面积小； 锅炉对流烟道有自身通风作用，烟气阻力降低。锅炉对流烟道有自身通风作用，烟气阻力降低。 过热器和再热器均水平布置，便于清除管内沉积物。过热器和再热器均水平布置，便于清除管内沉积物。 对流受热面烟气速度场和温度场的均匀性，受热面磨损减轻。对流受热面烟气速度场和温度场的均匀性，受热面磨损减轻。缺点：缺点： 高度很大，过热器、再热器和省煤器布置很高，汽水管道较长。高度很大，过热器、再热器和省煤器布置很高，汽水管道较长。 转动机械和笨重设备等高位布置，减轻了转动机械和笨重设备等高位布置，减轻了 厂房和锅炉构架的负载。厂房和锅炉构架的负载。半塔式布置：将空预器、送引风机、除尘器和烟囱布置在地面。半塔式布置：将空预器、送引风机、除尘器和烟囱布置在地面。2022-3-29动本091-222主蒸汽主蒸汽279bar (设计压力设计压力)542 774.4 kg/s (2,788 t/h)再热