毕业设计说明书-----锅炉设计

1、摘要在SHL10-1.25/250-A型锅炉设计中，我们通过设计任务书给定的设计参数以及参考相关设计资料，进行初步设计与热力计算。该设计的内容包括燃料与燃烧计算、锅炉热平衡计算、锅炉炉膛、防渣管、过热器、锅炉管束等设备的热力计算。在热力计算中，利用先假设后校核，逐次逼近法，进行计算，同时确定炉体及相关部件的尺寸和各个受热面面积及布置形式。在设计当中，查阅了许多有关链条锅炉方面的资料，这种锅炉在现代工业发展中被普遍运用，而且技术越来越成熟，所以为本课题的链条锅炉设计提供了很大的帮助，进而完成了本次双锅筒横置式链条炉排锅炉的初步热力计算和基本结构设计。本次设计还包括任务说明书，计算说明书、锅炉本体

2、图，空气预热器零件图，省煤器零件图。关键词:链条炉；锅炉炉膛；热力计算。AbstractAccording to design parameters that has given design and the relevant design information,we make heat calculations and preliminary design calculation on SHL10-1.25/250-A boiler.The main contents include introduction, fuel and combustion calculations, boile

3、r heat calculation balance, boiler furnace,anti-thermal residue management and other computing devices.In the thermal calculation, firstly,we use the methods of assumptions, and then check them and successive approximation to calculateing .Simultaneously,we determine the size of furnace and related

4、components and layout of various heating surface.In the design, through a lot of information about the chain boiler, this boileris are widely used in the modern industry, and the technology is more and more ripe, so it provides a helpful program for the subject-based chain boiler design.this design

5、also includes mission statement ,calculation specifications,the CAD chart of the boiler body , air preheater and economizer.Keywords: chain boiler ; furnace ;thermal calculation.II本科毕业设计（论文）目录1绪论11.1 设计题目的提出11.1.1 工业锅炉的概述11.1.2 燃煤工业锅炉燃烧现状11.2 国内外研究现状21.3 设计内容与研究方法21.3.1 设计主要内容31.3.2 研究方法31.3.3 校核热力计

6、算主要内容31.3.4 热力计算步骤41.3.5 设计中遇到的主要问题及解决办法42设计任务书62.1 设计题目62.2 原始资料62.3 燃料特性63炉膛热力计算73.1 烟道空气系数及受热面漏风系数73.2 辅助计算83.2.1 理论空气与烟气的特性计算83.2.2 燃烧产物容积和焓的计算103.2.3 锅炉热平衡及燃料消耗量计算123.2.4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算213.3 炉膛几何特性及热力计算213.3.1 燃烧室尺寸假定与校核233.3.2 炉膛传热计算参数284对流受热面的热力计算364.1 锅炉的对流受热面的概述364.1.1 对流过热面364.1.2 对流传热过程364

7、.2 对流受热面传热的计算公式364.3 防渣管结构特性及热力计算434.4 过热器结构特性及热力计算474.5 锅炉管束结构特性及热力计算474.6 省煤器和空气预热器结构特性及热力计算485热力计算汇总与校核496结论50致谢51参考文献52II1绪论1.1 设计题目的提出1.1.1 工业锅炉的概述我国为了与发电用的大型锅炉相区别，把容量65吨/时以下为工业生产供热、为建筑物供暖的锅炉称为工业锅炉。工业锅炉目前是中国主要的热能动力设备，工业锅炉多于层燃链条炉排锅炉，目前由于种种原因，如结构设计部合理，制造质量不良，辅机配套不协调，可用煤种与设计部符，运行操作不当等，都会造成锅炉出力不足，热

8、效率底下和输出参数不合格等问题，结果是能源耗量过大，甚至不能满足生产要求，所以仍采用的手烧加煤、间歇燃烧方式的小型固定炉排锅炉，必将淘汰，取而代之以新开发的新型锅炉。1.1.2 燃煤工业锅炉燃烧现状我国燃煤工业锅炉在燃烧方面存在着许多问题我国燃煤工业锅炉在燃烧方面存在着许多问题，应该引起我们足够的重视，并且应当加速实施节能改造，目前锅炉在燃烧方面存在的主要问题：（1）锅炉热效率低我国工业锅炉的设计效率一般不超过7580%，由于种种原因的影响，工业锅炉的效率一般平均在60%70%之间，锅炉运行效率与设计效率相差1015个百分点。而发达国家工业锅炉的使用效率一般高于80%，我国与国际水平相差102

9、0个百分点。年耗煤35亿吨，平均燃料浪费率在1520%之间。（2）烟尘污染严重我国每年向大气中排放烟尘量高达3000万吨，全国城市中总悬浮物日均值为0.0890.849mg，超出国家规定的标准。而且烟尘中含有大量的有害物质，黑烟中含有致癌的苯并芘，人吸入该物质容易得肺癌；烟气中的CO气体人吸入后,重者损害神经系统导致死亡；烟气中的气体浸入人体后，重者产生心脑血管疾病，形成酸雨或酸雾后，对生态和建筑物都会造成严重的腐蚀危害；烟气中的NO气体对人体危害最大，NO2 气体形成的光化学烟雾将对人类、 生物、 建筑物等带来灾难性的危害；烟气中的CO2 气体是造成全球气温变暖的主要物质，是全球产生温室效应

10、的有害气体。（3）锅炉出力不足我国工业锅炉平均出力在7080%左右，而链条炉和往复炉出力不足，增减负荷缓慢问题比较普遍。 燃烧是制约锅炉出力的主要因素，燃烧不完全，煤的发热量不足，炉温降低，锅炉运行满足不了工艺要求，造成锅炉出力不足，而锅炉增减负荷迟缓与锅炉燃烧调节有关。（4）燃烧设备故障多锅炉运行时，燃烧设备故障最多，经常被烧毁引起事故的部件有：炉排侧密封体、 煤斗、老鹰铁、 炉排片、 煤闸板等。 主要表现为：炉排片断裂脱离正常位置、炉排部件烧毁卡住炉排而停止运行、 运行漏煤造成固体损失、 燃烧漏风造成炉温低,燃烧工况低下,锅炉燃烧设备故障,即降低了锅炉安全运行的可靠性，又降低了锅炉燃烧效率

11、，造成锅炉出力不足，影响锅炉正常运行。(5)企业规模小,产品容量低全国持有锅炉制造许可证的企业近600余家，其中生产热水锅炉的小型企业占60%左右（不含常压锅炉及茶炉企业） 。锅炉单台容量小，平均为2.4t/h；劳动生产率低，全员劳动生产率人均为0.54t/h；锅炉房小而多，装机容量按两台炉合计为4.54t/h。我国是一个能源消耗大国，随着我国经济的持续发展，能源供应的紧缺，特别是石油资源短缺的矛盾更显得突出。到2005年底我国各级锅炉知道许可证的企业有1349家，其中C级以上的有639家，年生产量18万蒸吨左右。工业锅炉行业协会的70家企业，2005年生产63020万蒸吨。据2005年统计，

12、全国在工业锅炉近60台、165万蒸吨，接近电站锅炉装机容量的2倍。其中约48万台锅炉为燃煤工业锅炉。工业锅炉的实际运行效率只有65%左右，比国外先进水平低1520%。所以对工业锅炉的改进势在必行。1.2 国内外研究现状目前我国能源利用效率不高,仅为33%,比发达国家低约10个百分点,能耗水平与国际先进水平相比还有很大差距。由于锅炉效率不高,能源浪费相当严重,工业锅炉平均运行效率仅65%左右,比国外水平低约15个百分点,平均每年多耗煤6300多万吨。另外,锅炉燃烧排放大量烟尘以及SO2等污染物,已是我国大气主要煤烟型污染源之一,锅炉成为我国开展节能环保主要对象之一。工业锅炉节能改造技术：(1)加

13、装燃油锅炉节能器；(2)安装冷凝型燃气锅炉节能器；(3)采用冷凝式余热回收锅炉技术；(4)锅炉尾部采用热管余热回收技术；(5)采用防垢、除垢技术；(6)采用燃料添加剂技术；(7)采用新燃料；(8)采用富氧燃烧技术；(9)采用旋流燃烧锅炉技术；(10)采用空气源热泵热水机组替换技术；1.3 设计内容与研究方法1.3.1 设计主要内容本设计的主要内容包括以下几方面的内容：(1)明确设计任务及其要求；(2)明确给定燃料及其特性；(3)锅炉主要参数的选取，如锅炉蒸发量、给水压力、过热蒸汽的温度和压力等；(4)了解锅炉概况，如锅炉结构的基本特点及其系统、燃烧及排渣方以及连续排污量等；(5)确定各受热面和

14、烟道的尺寸；(6)炉膛、过热器及其他部件的热力计算和校核；(7)画出锅炉结构简图、烟气和汽水系统流程简图等。 1.3.2 研究方法根据热力计算任务的不同，可分为设计（结构）热力计算和校核热力计算两种。设计热力计算：进行设计新锅炉时的热力计算成为设计热力计算，简称设计计算。设计热力计算的任务是，根据给定的蒸发量、蒸汽和给水参数、煤质资料和选定的效率、燃烧设备型式等，确定锅炉各部分的受热面面积和主要结构尺寸以及耗煤量、送风量、排烟量等。设计计算一般和锅炉结构设计交互进行。设计计算将为空气动力计算、水动力计算、强度计算等其他计算以及辅机的选择提供参数。校核热力计算：校核热力计算是在产品设计业已存在、

15、或锅炉实体已经存在、或主要结构尺寸已经确定的情况下使用的方法，目的是：按已有的结构尺寸和给定的蒸发量、蒸汽和给水参数、煤质资料等实际运行条件，校核锅炉的效率、燃煤量、送风量、排烟量、各受热面前后的烟气和工质的温度、各受热面中的烟气和工质的流速等，从而校核锅炉达到要求的蒸发量和蒸汽参数的可能性及锅炉的经济性、可靠性。设计计算和校核计算在计算方法上是相同的，计算时所依据的传热原理、公式和图表也都是相同的，仅计算任务和所求数据不同。一般来说，对已有的锅炉进行改造估算时常用校核热力计算，设计制造新锅炉时用设计热力计算。但随着人们对锅炉认识的不断加深，已积累了相当多的成熟经验。因此，在设计制造新锅炉时，

16、也多是先将锅炉结构等初步布置好，然后依校核热力计算方法来进行修正，并不直接采用设计热力计算了。1.3.3 校核热力计算主要内容在进行校核计算时，需要预先估计排烟温度和热空气温度，然后进行热平衡、炉膛传热等各项计算。如果计算得到的排烟温度与预先估计值相差不超过,计算得到的热空气温度和预先估计值相差不超过,则认为计算合格。然后以计算得到的温度为初始值，重新进行热平衡计算，校准排烟损失、锅炉效率、耗煤量和炉膛辐射吸热量。如果计算得到的排烟温度或热空气温度与预先估计值的差值超过上述规定，则应重新假定排烟温度和热空气温度，重复计算过程，知道满足要求为止。如果前后两次计算中，因排烟温度不同引起的计算耗煤量

17、的变动不超过，则在进行后的一次计算时，允许不重新计算各个对流受热面的传热系数，只需校准温度、温压及吸热量。对于层燃炉来说，在结束热力计算时，可按下式来确定热力计算的误差：（1-1）式中：锅炉输入热量， ：锅炉效率，%：固体不完全燃烧损失，%、分别表示炉膛、防渣排管、过热器、锅炉管束、省煤器、空气预热器的吸热量，他们是根据各个受热面的热平衡方程求得的。如果计算正确，应满足下列条件：（1-2）1.3.4 热力计算步骤热力计算可按照如下内容和步骤进行：（1） 确定原始数据（2） 空气特性和烟气特性计算（3） 热平衡计算（4） 炉膛传热计算（5） 防渣排管计算（6） 过热器计算（7） 锅炉管束计算（8

18、） 省煤器计算（9） 空气预热器计算（10） 热力计算重要数据汇总1.3.5 设计中遇到的主要问题及解决办法本设计存在的主要问题与解决办法有：（1）对工业锅炉链条炉排锅炉的总体概况很模糊，通过对电厂锅炉课本重新预习和从图书馆借阅的相关资料，使自己对工业锅炉的前景和发展状况有了一个新的认识。（2）在进行热力计算制作表格的时候遇见了一些常识性问题，通过翻阅计算机应用基础对所遇到的问题逐一解决，使我们更加快捷的掌握Excel表格制作技巧。（3）防渣管、过热器、锅炉管束、省煤器以及空气预热器的结构尺寸的确定先参照实际选取或者选定，然后根据后面的热力计算来进一步校核总之，在相关资料和参考文献的帮助下，要

19、与理论学习和相关实习相结合，根据实例设计模板进行热力计算和绘图，通过反复计算和校正，最终得出合理的设计数据。2设计任务书2.1 设计题目SHL10-1.25/250-A型锅炉热力计算及初步设计2.2 原始资料1.锅炉蒸发量：D=102.过热蒸汽压力: P=1.253.过热蒸汽温度：tgr=2504.给水温度: tgs=1055.冷空气温度: tlk=2056.排污率：Pw= 5%2.3 燃料特性煤种：类烟煤（辽宁抚顺烟煤）收到基成分（%）碳=55.82氢=4.95氧=8.77氮=1.04硫=0.51水分=12.2灰分=16.71挥发份=46.04燃料收到基低位发热量Qar=24300kJ/kg

20、3炉膛热力计算3.1 烟道空气系数及受热面漏风系数层燃炉的烟道一般处于负压状态，空气可以通过门、孔及炉墙不严密处漏入烟道。在设计时，一般情况下各受热面烟道的漏风系数可按下表3-1选取。但根据炉墙结构的具体条件，允许采用不同于推荐值的漏风系数。则炉膛、防渣管、蒸汽过热器、锅炉管束、省煤器、空气预热器的漏风系数分别为：0.1、0、0.05、0.1、0.1、0.1。3-1 额定负荷下锅炉各段烟道中的漏风系数烟道名称漏风系数层燃炉机械化炉0.1流化床炉膛沸腾城/密相区0悬浮层/稀相区0.1对流烟道过热器0.05第一锅炉管束0.05第二锅炉管束0.1省煤器钢铁式0.1铸铁式0.15空气预热器0.1除尘器

21、多管式0.1-0.15锅炉后的烟道钢制烟道0.01砌砖烟道0.05受热面后的过量空气系数等于受热面前的过量空气系数加漏风系数，即：（3-1）在进行锅炉设计时，层燃炉炉膛出口处的过量空气系数可按附录B4选取，则根据课题是双筒横置式链条炉排锅炉，所以选取锅炉出口处的过量空气系数为=1.5。对流受热面中的烟气速度和成分按该受热面进口和出口处过量空气系数的算术平均值计算，即，（3-2）则可计算出各受热面的进出口的过量空气系数如下图表3-2表3-2 锅炉各受热面的漏风系数和空气过剩系数过量空气系数漏风系数序号锅炉受热面入口处a1出口处a21炉膛1.41.50.12防渣管1.51.503蒸汽过热器1.51

22、.550.054锅炉管束1.551.650.15省煤器1.651.750.16空气预热器1.751.850.13.2 辅助计算3.2.1 理论空气与烟气的特性计算在标准状态下（00C、101.325Kpa）下。1m3气体的体积称为1m3（标）。在计算气体的热比容和体积时，认为它们是理想气体，即在标准状态下1Kg分子量气体的体积时22.41m3。3.2.1.1空气量的计算1Kg煤完全燃烧所需要的干空量称为理论空气量，这是烟气中没有不完全燃烧产物和过氧量存在。理论空气量可以用体积或质量表示，按公式（3-3）、（3-4）计算： （3-3） （3-4）实际空气量和理论空气量之比称为过量空气系数，用符号

23、表示。因此，实际干空两为： （3-5）如果空气的湿度等于10g/kg，湿空气体积为： （3-6）3.2.1.2 烟气量的计算燃料在理论空气量（=1）下完全燃烧后生成的烟气体积叫做理论烟气量，它由氮、二氧化碳和二氧化硫、水蒸气组成，即：（3-7）式中：、分别表示理论氮气量、二氧化碳和二氧化硫量、理论水蒸气量，它们分别可按式（3-8）、（3-9）、（3-10）计算：（3-8）（3-9）（3-10）由上面已查得：碳=55.82、氢=4.95、氧=8.77、氮=1.04、硫=0.51、水分=12.2、灰分=16.71，则可知： = = =5.999=4.47 = =1.405 = =0.797则理论空

24、气与烟气量如下表3-3。表3-3 理论空气量、烟气理论容积计算序号名 称 单位计算公式结果1理论空气量VOm3/kg0.0889*(Car+0.375*Sar)+0.265*Har-0.0333*Oar5.999 2理论容积m3/kg1.866*(Car+0.375*Sar)/1001.045 3理论容积m3/kg0.111*Har+0.0124*Mar+0.0161*VO0.797 4理论容积m3/kg0.79*V0+0.8*Nar/1004.748 3.2.2 燃烧产物容积和焓的计算3.2.2.1 燃烧产物的实际容积实际锅炉运行时的过量空气系数总是大于1的，实际烟气量：（3-11）式中：表

25、示实际水蒸气体积： （3-12）二氧化碳和二氧化硫、水蒸气的容积份额（3-13）（3-14）三原子气体体积份额（3-14）则通过受热面炉膛、防渣管、过热器、锅炉管束、省煤器、空气预热器平均过量空气系数、实际水蒸气容积、实际烟气量、水蒸气的容积、二氧化塔和二氧化硫、三原子气体体积份额如下表：表3-4 各受热面烟道中烟气特性计算名称公式炉膛与防渣管过热器锅炉管束省煤器空预器1.500 1.525 1.600 1.700 1.800 0.846 0.848 0.855 0.865 0.875 9.638 9.790 10.248 10.857 11.467 0.108 0.107 0.102 0.0

26、96 0.091 0.083 0.081 0.078 0.073 0.070 0.191 0.188 0.180 0.170 0.161 3.2.2.2 烟气的焓计算1燃料的烟气焓（3-15）式中：、分别表示理论烟气焓和理论空气焓：（3-16）（3-17）1（标）气体的焓、且制作焓温表如热力计算表。3.2.3 锅炉热平衡及燃料消耗量计算3.2.3.1 锅炉热平衡计算锅炉的热平衡是指在稳定工况下锅炉的输入热量和输出热量及各项热损失之间的平衡。通过热平衡计算锅炉热效率和燃料消耗量。热平衡以1kg固体或液体燃料，或0、1MP的1气体燃料为基础进行计算的。通过热平衡可知锅炉的有效利用热量、各项热损失，

27、从而计算锅炉效率和燃料消耗量，以检查锅炉的设计质量和运行水平，并分析产生热损失的主要原因，及时调整、改进，提高效率。(1)热平衡方程式从能量守恒的角度考虑，对整个锅炉机组而言，输入锅炉的热量应等于输出锅炉的热量，写成数学表达式如下：（3-18）式中： ：锅炉输入热量， ：锅炉有效利用的热量， ：排烟热损失， ：气体不完全燃烧损失， ：固体不完全燃烧热损失， ：灰渣物理热损失，各项热量可用它占输入热量的百分率表示，例如：热平衡方程则可表示为：式中：-锅炉输出热百分率，%；-排烟热损失，%；-气体不完全燃烧热损失，%；-固体不完全燃烧热损失，%；-散热损失，%；-灰渣物理热损失，%。(2)输入锅炉

28、热量锅炉输入热量是由锅炉范围以外输入的热量，不包括锅炉范围内循环的热量，它由以下各项组成：（3-19）式中：燃料的收到基低位发热量， ：燃料的物理显然，：外热源加热空气时带入的热量，：雾化燃油所用蒸汽带入的热量，如式（319）中忽略不计，且、为零，则（3-20）当燃料为煤时，其物理热： 式中： -煤的比热容，kJ/(kg·)；-煤的温度，;如果煤未经预热，只有当煤的水分符合下列条件时才需要考虑煤的物理热，这时煤的温度一般可取为20。（3-21）(3)锅炉有效利用热锅炉有效利用热指水和蒸汽流经各受热面时吸收的热量。空气在空气预热器吸热后又回到炉膛，这部分热量属于锅炉内部热量，不应计入。

29、锅炉有效利用热为：（3-22）式子中：、：过热蒸汽量、再热蒸汽量、自用蒸汽量和排污量，；、：过热蒸汽出口焓、再热蒸汽出口焓、入口焓、汽包压力下饱和水焓、给水焓和自用蒸汽焓，(4)锅炉输出热量锅炉输出热量是指工质的总焓和给水焓之差：对于过热锅炉： （3-23）式中： B：燃料耗量，kg/h D：锅炉蒸发量，kg/h：锅炉自用蒸发量，kg/h ：锅炉排污量，kg/h ：过热蒸汽焓，kJ/kg ：自用蒸汽焓，kJ/kg ：饱和水焓，kJ/kg ：给水焓，kJ/kg当锅炉排污量小于锅炉蒸发量的2%时，排污的热量可以略去不计。 锅炉的出力为扣除自用蒸汽量的蒸发量。在计算锅炉效率时，输出热量中仍包括自用蒸

30、汽热量，而在计算锅炉净效率时应给予扣除。(5)各项热损失及锅炉效率排烟热损失排烟热损失是锅炉排出烟气造成的物理热损失占输入热量的百分率，按锅炉出口的烟气焓和冷空气焓之差确定。 式中： -相应于排烟过量空气系数和排烟温度条件下的烟气焓，kJ/kg ； -排烟出口处烟气的过量空气系数； -理论冷空气焓，kJ/kg；一般情况下，可去冷空气温度为20。经过计算的处=7.892%。在设计锅炉的同时我们也应当了解影响排烟损失的主要因素有：排烟温度和烟气容积。排烟唯独越高则排烟损失越大，一般排烟温度升高10-20°但是排烟温度的降低会引起空气预热器金属耗量和烟气流动阻力的增大，同时可能照成尾部受热

31、面的低温腐蚀，因此合理的排烟温度，应通过技术经济比较才能确定。烟气容积增大，排烟损失越大。而影响烟气容积的主要因素主要为炉膛过量空气系数和各处的漏风吸收，而炉膛出口的过量空气系数最佳值和推荐值的限制，不能过于降低，因此尽量减少漏风，以降低排烟热损失。固体不完全燃烧热损失固体不完全燃烧热损失是指燃料中未燃烧或未燃尽碳造成的热损失，这些碳残留在灰渣中，所以固体不完全燃烧也称为机械未完全燃烧热损失，影响固体不完全燃烧热损失的主要因素主要有：燃料的性质、燃烧方式、炉膛型式和结构、炉膛温度、炉膛负荷、运行水平、燃料在炉膛内的停留时间和与空气的混合情况等。显然然来哦的挥发分越多，煤粉越细，燃烧和燃尽越容易

32、，固体不完全燃烧热损失越小。固体不完全燃烧热损失可按下列式子计算。（3-24）其中： 烟道灰是指从锅炉烟道中分离出来并能连续或定期经常排除的灰。在进行锅炉设计计算时，可按表3-5选取，如果对各项灰的份额和可燃物含量有可靠数据，也可按照上列式子计算。由于烟气中各项飞灰量在运行时很难测准，则我们做设计可根据该课题的要求进行选取，=11%。表3-5 固体不完全燃烧损失热力特性层燃炉链条炉排往复炉排炉抛煤机机械炉排炉固体不完全燃烧损失褐煤8-127-108-12烟煤10-159-127-10贫煤8-12无烟煤10-159-1210-15气体不完全燃烧热损失气体不完全燃烧热损失是指烟气中残留的可燃气体成

33、分因未放出其燃烧热，而造成的热量损失占输入热量的百分率，也称化学部完全燃烧损失。影响气体不完全燃烧的主要因素有：燃料的挥发份、炉膛过量空气系数、炉膛温度和炉内空气动力工况等。一般挥发份越多的燃料气体不完全燃烧损失相对较大，这时更应注意炉内燃烧工况，应使可燃气体及时获得充分的氧气，减少不完全燃烧损失。同时炉内的温度也不能过低，否则将影响CO的燃尽。在正常燃烧的时候气体不完全燃烧热损失的值很小，所以在进行锅炉设计时可按燃料的种类和燃烧方式选取，在表3-6选取。则选取=0.5%。表3-6 固体不完全燃烧损失热力特性层燃炉链条炉排往复炉排炉抛煤机机械炉排炉固体不完全燃烧损失褐煤0.5-2.00.5-2

34、.00.5-1.0烟煤贫煤0.5-1.00.5-1.0无烟煤散热损失散热损失是由于锅炉炉墙、汽包、联箱、汽水管道、烟风管道的温度高于环境温度而散失的热量。 对于小于或等于2t/h（1.4MW）的快装、组装锅炉，按照下列式子计算： （3-25） 式中： -锅炉燃料消耗量，kg/h;F-锅炉散热面积，m2。锅炉容量在2t/h（1.4MW）以上，可按下列表格选取。表3-7 蒸汽锅炉散热损失额定蒸发量D t/h461015203565没有尾部受热面2.11.5有尾部受热面2.92.41.71.51.31.00.8表3-8 热水锅炉散热损失锅炉过热量 MW2.84.27.010.5142936q52.1

35、1.91.71.51.31.10.8 当锅炉的实际蒸发量或实际供热量与额定蒸发量或额定供热量相差大于25%时，按下列式子换算： （3-26） （3-27） 式中： -额定蒸发量或额定供热量时的散热损失，%；按表 -额定蒸发量，kg/h； -实际蒸发量，kg/h； -额定供热量,MW； -实际供热量,MW。影响散热损失的主要因素有：锅炉外表面积的大小、外表面温度、炉墙结构、保温隔热性能及环境温度等。本课题所设计锅炉是蒸汽锅炉，且锅炉蒸汽量D=10，则由表3-5选取。进行锅炉热力计算时，需要涉及各段受热面所在烟道的散热损失。当烟气里流过某个受热面时所放出的热量，其中绝大部分被受热面中的工质吸收，很

36、少一部分热量则是以散热方式损失掉了。通常烟气放出的热量被受热面吸收的程度用保热系数来考虑。即：（3-28） 式中： -锅炉热效率，%。上式可改写成：（3-29）称为散热系数，它表示受热面所在烟道的散热程度。上面式子适用于无空气预热器时的情况，如果有空气预热器可近似取用。由公式（3-28）计算得Cbr=0.979。灰渣物理热损失 在大容量锅炉中，由于某些部件（如尾部受热面的支撑梁等）需要用水和空气冷却，而水和空气吸收的热量又不能送回锅炉系统中应用时，就造成了冷却热损失。由于冷却热损失在锅炉设计时可以不与考虑，所以暂不做处理。则灰渣物理热损失是炉渣或溢流灰排出锅炉时带走的热量占输入热量的百分率。（

37、3-30）式中：-1kg灰的焓，kJ/kg；层燃炉的炉渣温度一般可取600；-灰渣含灰量占入炉煤总量的百分比；链条炉排取0.8。经计算取灰渣热焓,则计算锅炉效率锅炉效率即为锅炉的有效利用热与锅炉送入热量之比，即（3-31）上述计算热效率的方法称为正平衡法。在锅炉设计或热效率试验事常使用反平衡法，即求出各项热损失后，用下式求得锅炉效率：（3-32）则计算得。3.2.4 锅炉热平衡及燃料消耗量计算(1)锅炉单位时间的实际燃料消耗量B用下列式子计算：（3-33）式中：Qel:工质（水，蒸汽）的总有效利用热，kJ/s。由已知条件可得：B=2542.746kJ/s。(2)计算燃料料消耗量扣除造成的影响，

38、实际参加燃烧的燃料量为：（3-34）称为计算燃料消耗量，在锅炉热力计算中均以进行计算。由公式（3-34）可得。3.3 炉膛几何特性及热力计算锅炉炉膛既是一个燃烧室，又是一个换热设备，布置在炉膛四周的受热面所吸收的热量通常占锅炉总吸热量的50%左右，因此，炉内辐射受热面是非常重要的受热面。工业锅炉受热面的合理设计和布置， 对锅炉的设计和改造而言，都是最重要的问题之一。它直接关系到能否达到锅炉设计和改造所要求的热工参数，也关系到锅炉运行的安全性、可靠性和经济性，以及锅炉的制造、安装、维护和检修。按锅炉传热方式的特点，工业锅炉受热面可分为辐射受热面和对流受热面。因此，工业锅炉受热面热力计算也相应地分

39、为辐射受热面热力计算和对流受热面热力计算。辐射受热面是布置在锅炉炉膛内吸收辐射热的那一部分受热面，主要是水冷壁受热面。辐射受热面传热又称为炉膛传热，炉膛传热计算的任务为：（1）根据给定的或选定的炉膛出口烟气温度，确定炉膛内需要布置多少辐射受热面。（2）根据炉膛内布置的受热面的数量，确定炉膛出口烟气温度。实际工作中，在进行锅炉设计计算时，为了计算上的方便，往往采用校核计算的方法。炉膛传热计算通常采用校核计算法，即先确定炉膛的结构和几何特性，然后求出炉膛出口温度。计算步骤如下：（a）计算炉膛的几何特性；（b）计算入炉热量，确定、；（c）估取，计算烟气的平均热容量和系统黑度；（d）选取m值，计算，

40、求得计算出炉膛出口烟气温度、（e）由焓温表查出炉膛出口烟气焓，由热平衡方程计算对应于1kg燃料的辐射受热面吸热量和辐射受热面热流密度；如果计算求得的和估取值相差不大于100，则可认为计算合格，否则应重新估取，重复计算，直到合适为止。之所以将炉膛出口烟气温度作为校核的基准，是因为它具有极其重要的意义。炉膛出口烟气温度是反映炉膛内辐射传热量多少的参数，决定着锅炉中辐射受热面与对流受热面之间传热量的比例关系。如炉膛内辐射传热量大，则炉膛出口烟气温度低，炉膛中火焰平均温度降低，这将造成辐射传热效果降低，在经济上是不合算的；炉膛温度降低以后，对燃烧不利，造成增大，甚至造成燃料的着火困难以及燃烧不稳定。反

41、之，炉膛辐射传热量少，则炉膛出口烟气温度过高，这将引起受热面结渣，影响锅炉运行的安全性。因此，炉膛出口烟气温度应从经济性和安全性两方面来确定。根据技术经济综合比较，燃煤锅炉炉膛出口烟气温度宜低于1150，但最低不应低于900。为了确定炉膛受热面，则必须先确定炉膛尺寸。3.3.1 燃烧室尺寸假定与校核3.3.1.1 燃烧室尺寸的假定在锅炉设计中，我们在确定燃烧室的尺寸时，我们是遵循先假定后校核的原则，所以假定炉膛宽度d、炉排宽度d1如下：d=3.2m d1=2.7m锅炉的整体尺寸如下图：图3-1 炉膛结构特性 3.3.1.2 燃烧室尺寸的校核图3-2 炉膛包覆面积(1)炉膛侧墙总面积:经过基本计

42、算可得：=6.84m2、=1.22m2、=2.40m2、=1.7m2、=2.47m2、=0.25m2=2*（+）=29.76m2(2)后墙总面积图3-3 后墙辐射受热面AJ=0.47m、AB=3.32m、BC=2.28m、CD=3.85m=(AJ+AB+BC+CD)*d=31.744m2(3)前、顶前顶墙总面积图3-4 前墙顶辐射受热面IK=0.50m、HI=0.64m、FG=0.98m、GH=1.17m、EF=3.34m、ED=1.97m=(IK+HI+FG+GH+EF+ED)*d=28.48m2(4)炉排有效面积由图A1图可知炉排的长度为s=0.32+0.92+0.595+3.285=5.

43、12m则炉排有效面积R=s*d1=13.824m2(5)炉膛周界面积为包围上述炉膛容积的所有周界面封闭面积的总和，它包括了火床面积R、全部炉墙面积和出口烟窗面积。对于链条炉排，火床面积由煤闸门道挡渣器与炉排接触处为止。对于没有挡渣器的其他炉排，火床面积由煤闸门道炉排终了处为止。炉膛周界面积为：（3-35）式中：R-火床面积，m2；-除火床面积以外的其余周界面积，m2。(6)炉膛容积炉膛容积为由火床表面至烟气出口窗之间的容积。炉膛容积的周界按如下规则确定：底部为火床表面；四周及顶部为水冷壁管中心所在面，若水冷壁管覆盖有耐火涂料或耐火砖，则为后者的向火表面，在未布置水冷壁的地方则为炉墙内壁面；出口

44、截面为出口窗处最前一排管子中心线所在面。 在计算炉膛尺寸时，炉排上的煤层厚度一般取为150mm。如果炉膛内有后拱，后部火床上的烟气沿着后拱向炉前流动，则对于链条炉排，炉膛容积计算到挡渣器和炉排接触处的垂直平面为止；对于没有挡渣器的其他炉排，炉膛容积计算到炉排终了处的垂直平面为止。带有燃烬室时，炉膛和燃烬室应分别计算。则炉膛容积(7)校核锅炉运行过程中，炉膛容积热负荷、炉膛截面热负荷、锅炉热效率、以及各项热损失等是反映锅炉燃烧工况的主要热力特性参数。炉膛容积热负荷炉膛容积热负荷是指单位炉膛容积燃料燃烧放热的热功率。炉膛容积热负荷是锅炉炉膛设计和运行中的重要的热力特性参数之一。在锅炉炉膛设计时，炉

45、膛容积热负荷的取值应根据燃料的特性、燃烧方式及锅炉容量等因素决定。炉膛热负荷的值是确定室燃锅炉炉膛体积的主要依据。炉膛容积热负荷可按下式计算：（3-36）式中：Qar:燃料的收到基低位发热量，KJ/KgB:单位小时内的燃料消耗量，kg/hV:炉膛的体积，m3由公式（3-36）得到炉膛的容积热负荷炉膛容积热负荷值过大，则炉膛体积相对过小说明在较小体积的炉膛内燃烧更多的燃料，释放更多的热量，炉内温度就更高，由于温度过高而导致燃煤锅炉炉内结渣，且由于燃料在炉内行程过短，因而逗留时间过短，燃尽下降，造成固体不完全燃烧热损失、气体不完全燃烧热损失增大。反之，炉膛容积热负荷值过小，则炉膛体积相对过大，炉内

46、温度下降，是的燃烧不稳定，影响锅炉安全、经济运行。而且使锅炉体积不必要的增加，投资增加，造成浪费。因此，炉膛容积热负荷取值应在一个范围内。见表3-9。表3-9 工业锅炉热力特性热力特性层燃炉链条炉往复炉排炉抛煤机炉自然通风固定炉排炉kw/m3无烟煤230-350230-350230-350290-408贫煤烟煤褐煤有表3-9可以看出，计算出来的炉膛容积热负荷在要求的范围内，则以上设计满足要求。在层燃炉中，由于绝大部分燃料在炉排上燃烧，只有少量的可燃物在炉膛空间燃烧，要分别测量出燃料在炉排上和炉膛空间燃烧放热量是非常困难的，所以在炉排面积热负荷和炉膛容积热负荷计算时，都是以全部燃料燃烧的放热量作

47、为计算依据。炉膛截面热负荷炉膛截面热负荷是指室燃炉燃烧器区段单位炉膛截面上燃料燃烧放热的热功率，用下面计算：（3-37）式中：Qar:燃料的收到基低位发热量，KJ/Kg；B:单位小时内的燃料消耗量，kg/h；F：炉排有效面积，m2；由公式（3-37）计算出炉膛截面热负荷。影响炉膛截面热负荷值的因素主要有燃料特性、燃烧方式、锅炉容量。在锅炉炉膛（燃烧室）设计时，炉膛截面热负荷值过大，则燃烧器区段炉膛横截面积相对过小，该区段化学反应强烈，温度高，炉内易结渣；反之，炉膛截面热负荷值过小则燃烧器区段炉膛横截面积相对过大，温度水平低，造成燃烧不稳定。对于小于220t/h的室燃炉，根据其他有关参数确定的锅

48、炉燃烧器区段炉膛横截面积教用确定的横截面积大。根据我国多年积累的锅炉炉膛截面热负荷的大量数据，归纳的取值在一定范围内，如下表3-10。表3-10 工业锅炉的燃烧特性热力特性层燃炉链条炉排往复炉排炉抛煤机机械炉排炉kw/m2褐煤600-850600-8501050-1650烟煤700-1100760-930贫煤无烟煤600-850580-810经表3-10校核，在要求范围内，所以以上设计假设满足要求。3.3.2 炉膛传热计算参数3.3.2.1 炉膛周界面之水冷壁辐射受热面辐射受热面是布置在锅炉炉膛内吸收辐射热的那一部分受热面，主要是水冷壁受热面。对于靠墙水冷壁，其所占据的炉墙面积为水冷壁管中心线

49、所在面的面积，他等于水冷壁边界管中心线的间距b与水冷壁管受热长度l的乘机，即：F=bl m2（3-38）当炉内布置有双面曝光水冷壁时，其所占据的面积也是炉膛周界面的组成部分，应作为炉墙面积计算在内。它按双面水冷壁所在面面积的两倍计算，即:F=2bl m2（3-39）当水冷壁管覆盖有耐火涂料层或耐火砖时，炉墙面积即为其向火表面面积。每片水冷壁的辐射受热面面积H：（3-40）式中为水冷壁的角系数，经查取确定。如果没有燃烬室，炉膛出口窗的角系数去1。但应注意到这部分辐射热量中只有一部分被出口窗处的管束所吸收，其余热量则穿过该管束辐射到其后面的受热面上。出口窗的角系数取等于出口窗管束的角系数。出口窗处

50、管束的角系数：（3-41）式中：为出口窗处各排管的角系数，按附图C2中曲线5查得。膜式水冷壁的角系数去1。对于覆盖有耐火涂料层或耐火砖的水冷壁，其辐射受热面面积按下列算式折算：覆盖耐火涂料层时 H=0.3F m2覆盖耐火砖时 H=0.15F m2炉内辐射受热面总面积为：（3-42）炉膛的水冷度为：（3-43）炉膛的有效辐射层厚度S：（3-44） 3.3.2.2 炉内热量平衡参数（1）入炉热量对应于1kg燃料带入炉膛的热量称为入炉热量，由下列式子求得。（3-45）式中：-燃料低位发热量；-用外部热源加热空气并带入锅炉的热量；-空气带入炉膛的热量；（3-46）式中：-炉膛出口窗过量空气系数；-炉膛

51、漏风系数；-分别表示理论热空气焓和理论冷空气焓，冷空气温度一般取为20。燃料在绝热条件下燃烧过能达到的温度称为绝热燃烧温度，此时烟气的焓即等于入炉热量，根据可以从焓温表求得绝热燃烧温度，其单位是。（2）炉膛的热量平衡方程炉膛的热量平衡方程（3-47）式中：-对应于1kg燃料的辐射受热面吸热量；-保热系数，按式（3-29）计算；-炉膛出口处的烟气焓，kJ/kg，它对应于和炉膛出口处烟气温度。炉膛热平衡方程也可写作：（3-48）式中：为在至温度区间内1kg燃料所产生烟气的平均热容量，kJ/（kg·）： kJ/（kg·）（3-49）（3）烟气黑度在层燃炉中，烟气内具有辐射能力的成

52、分主要是三原子气体（RO2和H2O）及悬浮的固体颗粒（燃烧的煤粒和灰粒）。炉内烟气的黑度（又称火焰黑度）：（3-50）式中：e-自然对数的底；k-烟气的辐射减弱系数，1/（m·MPa）；p-炉内介质的压力，MPa，对非正压燃烧的炉膛，一般取为0.1MPa；S-有效辐射层厚度，m。烟气黑度也可以经查取确定。（4）烟气的辐射减弱系数k烟气的辐射减弱系数k由三原子气体辐射减弱系数和固体颗粒辐射减弱系数构成，即： ,1/（m·MPa）（3-51） 三原子气体辐射减弱系数三原子气体辐射减弱系数由下次计算得： 1/（m·MPa）（3-52）或, 1/（m·MPa）（3