煤粉炉设计说明

1、 .PAGE73 / NUMPAGES77J I A N G S U U N I V E R S I T Y JIANGSU UNIVERSITY 热动专业毕业设计煤粉炉设计 所属学院： 能动学院 学生班级： 热能0901班 ： 郭楠 学号： 3090202024 指导老师： 敏 摘要：工业锅炉作为国主要的热能动力设备，一直是研究的重点。对于容量超过35t/h的锅炉，人们常常采用煤粉炉。煤粉炉的设计自然是最重要的。130t/h煤粉炉的设计对此有一定的意义。在设计过程中，先对煤粉炉进行了调研，翻阅了一些国外资料，对锅炉进行结构设计，热力计算和校核计算等。在计算过程中，首先大致上确定锅炉的大体结构

2、，再进行辅助计算，得到烟气焓温表，然后进行炉膛结构设计，热力计算，再对水冷壁排渣管进行结构设计，热力计算，对过热器进行结构设计，热力计算，再对省煤器空气预热器进行设计，最后进行校核计算，最终得到了一套设计方案。煤粉炉作为重要的热能动力设备，在工业生产中应用甚广，应更加关注它的优化。 关键词：煤粉炉；热力计算；结构设计Abstract: As a major thermal power equipment, industrial boilerhas been the focus of the study. For the capacity of boiler more than 35t/h, p

3、eople often use pulverized coal. The design of pulverized coal is naturally the most important thing. The design of 130t/h pulverized coal is significant to it. During the design process, firstly some research were done to pulverized coal, secondly I read some books from abroad, at last I did the st

4、ructural design ,thermal calculation and calculation check of pulverized coal. During the calculation process, firstly I determined the general structure of boiler. Secondly I did supporting calculations to receive the temperature of the flue gas enthalpy table. Thirdly I did structural design, ther

5、mal calculation of furnace. Fourthly I did structural design, thermal calculation of the water wall and the sullage pipe. Fifthly I did structural design, thermal calculation of superheater. Sixthly I did structural design, thermal calculation of economizer and air preheater. Then I did the checking

6、 calculation, Finally I got a set design.As an important thermal power equipment,Pulverized coal is widely used in industry. We should pay more attention to its optimization.Keywords: pulverized coal; thermodynamic calculation; structural design目录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc357971601第一章绪论 PAGER

7、EF _Toc357971601 h 1HYPERLINK l _Toc3579716021-1 锅炉重要性 PAGEREF _Toc357971602 h 1HYPERLINK l _Toc3579716031-2 锅炉型式简介 PAGEREF _Toc357971603 h 1HYPERLINK l _Toc3579716041-3 煤粉炉简介 PAGEREF _Toc357971604 h 1HYPERLINK l _Toc357971605第二章辅助计算 PAGEREF _Toc357971605 h 2HYPERLINK l _Toc3579716062.1燃烧产物计算 PAGERE

8、F _Toc357971606 h 3HYPERLINK l _Toc3579716072.2烟气特性计算 PAGEREF _Toc357971607 h 4HYPERLINK l _Toc357971608第三章燃烧室设计与传热计算 PAGEREF _Toc357971608 h 10HYPERLINK l _Toc3579716093.1炉膛结构设计 PAGEREF _Toc357971609 h 10HYPERLINK l _Toc3579716103.2煤粉燃烧器的型式与布置 PAGEREF _Toc357971610 h 14HYPERLINK l _Toc3579716113.3燃

9、烧器水冷壁布置 PAGEREF _Toc357971611 h 17HYPERLINK l _Toc3579716123.4燃烧室传热计算 PAGEREF _Toc357971612 h 18HYPERLINK l _Toc357971613第四章凝渣管设计与传热计算 PAGEREF _Toc357971613 h 22HYPERLINK l _Toc3579716144.1凝渣管结构特性计算 PAGEREF _Toc357971614 h 22HYPERLINK l _Toc3579716154.2凝渣管传热计算 PAGEREF _Toc357971615 h 24HYPERLINK l _

10、Toc357971616第五章过热器设计与传热计算 PAGEREF _Toc357971616 h 26HYPERLINK l _Toc3579716175.1第二级（高温）过热器结构设计 PAGEREF _Toc357971617 h 26HYPERLINK l _Toc3579716185.2第二级（高温）过热器传热计算 PAGEREF _Toc357971618 h 30HYPERLINK l _Toc3579716195.3第一级（低温）过热器结构设计 PAGEREF _Toc357971619 h 35HYPERLINK l _Toc3579716205.4第一级（低温）过热器传热计

11、算 PAGEREF _Toc357971620 h 36HYPERLINK l _Toc357971621第六章上级省煤器和空气预热器设计与传热计算 PAGEREF _Toc357971621 h 40HYPERLINK l _Toc3579716226.1上级省煤器结构设计 PAGEREF _Toc357971622 h 40HYPERLINK l _Toc3579716236.2上级省煤器传热计算 PAGEREF _Toc357971623 h 42HYPERLINK l _Toc3579716246.3上级空气预热器结构设计 PAGEREF _Toc357971624 h 44HYPER

12、LINK l _Toc3579716256.4上级空气预热器传热计算 PAGEREF _Toc357971625 h 45HYPERLINK l _Toc357971626第七章下级省煤器和空气预热器设计与传热计算 PAGEREF _Toc357971626 h 48HYPERLINK l _Toc3579716277.1下级省煤器结构设计 PAGEREF _Toc357971627 h 48HYPERLINK l _Toc3579716287.2下级省煤器传热计算 PAGEREF _Toc357971628 h 50HYPERLINK l _Toc3579716297.3下级空气预热器结构设

13、计 PAGEREF _Toc357971629 h 52HYPERLINK l _Toc3579716307.4下级空气预热器传热计算 PAGEREF _Toc357971630 h 54HYPERLINK l _Toc357971631第八章空气动力计算 PAGEREF _Toc357971631 h 56HYPERLINK l _Toc357971632附录 PAGEREF _Toc357971632 h 63HYPERLINK l _Toc357971633结语 PAGEREF _Toc357971633 h 67HYPERLINK l _Toc357971634参考文献 PAGEREF

14、 _Toc357971634 h 68HYPERLINK l _Toc357971635致 PAGEREF _Toc357971635 h 70第一章绪论1-1 锅炉重要性 锅炉是国民经济中重要的供应蒸汽的设备。电力，机械，冶金，化工，纺织，造纸，食品等工业都需要大量蒸汽。但各种工业规模不同，因此所需要供应蒸汽的锅炉的容量，蒸汽参数，结构，性能也不一样。 现代电力工业是规模巨大，发展迅速的先行工业。电站锅炉一般容量巨大，蒸汽参数(压力，温度)高，要求性能好，是火力发电站中的主要设备之一。我国已能设计，制造，运行容量巨大的，每小时蒸发量达到2000t/h的，发电量达600MWe的巨型电站锅炉。

15、除电力工业外，化工，纺织等工业规模也比较大，有既供电又供热的自备电厂，也称为电热联产电站。 小型工业锅炉所需的锅炉容量较小，参数较低，这种锅炉称为工业锅炉。由于容量较小，工业锅炉在结构上，燃烧方法上与电站锅炉相差很多。1-2 锅炉型式简介 现代锅炉的形式很多，不论是从蒸发受热面中工质流动的方式，或是从燃烧方式来分，都可以分成不同的类型。 从蒸发受热面中水的流动方式来说，除了自然循环外，一种是在下降管上装设循环泵，用泵的压头来使蒸发受热面中的水循环，称为强制循环。采用这种循环方式的锅炉称为强制循环锅炉。 有的锅炉没有锅筒，给水从省煤器进入锅炉，流经蒸发受热面，再经过过热器后流出，成为所要求的压力

16、和温度的蒸汽。这种没有水循环的锅炉称为直流锅炉。 锅炉所用燃烧方式也因燃料不同，锅炉容量不同而有差异。怼气体与液体燃料来说，都采用悬浮燃烧，也称室燃。对固体燃料煤而言，在锅炉容量小时，多采用层燃，就是将煤块放在炉排上成层的燃烧，在锅炉容量大时，多把煤磨成煤粉悬浮燃烧，这样的锅炉称为煤粉炉。近年来流化床燃烧技术发展很快，已开始在电站锅炉中采用。1-3 煤粉炉简介 煤粉炉是燃煤电站锅炉最常采用的燃烧方式。根据排渣方式，它又可以分固体与液态排渣两种，其中以固体排渣通用最广，只有在煤的灰熔点过低时才采用液态排渣。 一般在锅炉容量高于10kg/s（35t/h）时才采用煤粉炉。世界上最大的煤粉炉发电容量大

17、1300MWe。我国制造的煤粉炉已达600MWe。不过煤粉炉也能用于小型锅炉，我国也有多年运行7kg/s（25t/h）与更小的煤粉炉的经验，与链条炉相比，小型煤粉炉的缺点是能耗高，养护困难。 液体排渣煤粉炉因能烧灰熔点低，挥发分含量低的煤而得到较高的燃烧效率，而且所排液态渣在水淬后能用做建筑材料。其主要缺点是在运行中它对煤的灰熔点与高温下灰的黏度比较敏感，有时排渣困难。此外，在运行不当时会有析铁，火侧腐蚀等事故发生；由于燃烧温度高，有时生成的氧化氮较多，污染环境，因此近年来采用者逐渐减少。第二章 辅助计算设计任务锅炉额定蒸汽量：36.1kg/s（130t/h）蒸汽参数：汽包蒸汽压力：4.3MP

18、a。过热器出口汽压力：3.9MPa。过热器出口蒸汽温度：450。给水温度：170。给水压力：4.9MPa。排污率：。排烟温度：。预热空气温度：trk=370。冷空气温度：tlk=30。空气中含水蒸汽量：d=10g/kg。燃料特性燃料名称：无烟煤煤的收到基成分： 碳Car=66.1%。 氢Har=2.2%。 氧Oar=2.0%。 氮Nar=1.0%。 硫Sar=0.4%。 灰分Aar=21.3%。 水分Mar=7.0%。煤的干燥无灰基挥发分Vdaf=7.0%。灰熔点特性： DT=1310； ST=1370； FT=1420；煤的可磨度：Kkm=1.2。煤的收到基低位发热量：Qar，net，p=2

19、2880kJ/kg。采用单锅筒型布置，上升烟道为燃烧室与凝渣管。水平烟道布置两级悬挂对流过热器，垂直下行烟道布置两级省煤器与两级管式空气预热器。整个炉膛全部布满水冷壁，炉膛出口凝渣管簇由锅炉后墙水冷壁延伸而成，在炉膛出口出采用由后墙水冷壁延伸构成的折焰角，以使烟气更好的充满炉膛，采用光管水冷壁。 对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇形管束组成，在两级之间有锅炉自制冷凝水喷水减温装置，由进入锅炉的给水来冷却饱和蒸汽制成凝结水，回收凝结放热量后再进入省煤器。 省煤器和空气预热器采用两级配合布置，以节省受热面，减少钢材消耗量。 锅炉采用四根集中下降管，分别供水给12组水冷壁系统。燃烧方式采用四角布置的直

20、流燃烧器。根据煤的特性选用钢球滚筒式磨煤机储仓式制粉系统。2.1燃烧产物计算 煤完全燃烧（）时理论空气量与燃烧产物容积计算（以1kg燃料为基准）Car66.1Har2.2Oar2.0Nar1.0Sar0.4Aar21.3Mar7Qar，net，p22880理论空气容积 =0.0889（66.1+0.3750.4）+0.2652.2-0.03332.0 =6.4m3/kg三原子气体容积 =0.01866（66.1+0.3750.4） =1.236225 m3/kg理论氮气容积 =0.0081.0+0.796.4 =5.064 m3/kg理论水蒸气容积 =0.1112.2+0.01247+0.01

21、616.4 =0.43404 m3/kg理论烟气容积 =1.236225+5.064+0.43404 =6.734265 m3/kg烟气中飞灰质量浓度 =0.95 =0.20235kg/kg(代表飞灰中纯灰份额，查锅炉原理与计算可得)煤的折算灰分 =10000 =9.30944g/MJ2.2烟气特性计算烟道各处过量空气系数，各受热面漏风系数符号大小6.4m3/kg1.236225 m3/kg5.064 m3/kg0.43404 m3/kg6.734265 m3/kg0.20235kg/kg漏风系数（查锅炉原理与计算可得）炉膛与凝渣管第二级过热器第一级过热器上级省煤器上级空气预热器下级省煤器下级

22、空气预热器漏风系数0.10.0150.0150.020.030.020.03 出口处过量空气系数 即入口过量空气系数与漏风系数之和。 炉膛与凝渣管1.25（查表得） 第二级过热器=1.25+0.015=1.265 第一级过热器=1.265+0.015=1.28 上级省煤器=1.28+0.02=1.3 上级空气预热器=1.3+0.03=1.33 下级省煤器=1.33+0.02=1.35 下级空气预热器=1.35+0.03=1.38 平均过量空气系数 炉膛与凝渣管=0.5（1.25+1.25）=1.25 第二级过热器=0.5（1.25+1.265）=1.2575 第一级过热器=0.5（1.265+

23、1.28）=1.2725 上级省煤器=0.5（1.28+1.3）=1.29 上级空气预热器=0.5（1.3+1.33）=1.315 下级省煤器=0.5（1.33+1.35）=1.34 下级空气预热器=0.5（1.35+1.38）=1.365 水蒸气容积 炉膛与凝渣管0.43404+0.0161（1.25-1）6.4=0.4598 第二级过热器0.43404+0.0161（1.2575-1）6.4=0.4606 第一级过热器0.43404+0.0161（1.2725-1）6.4=0.4621 上级省煤器0.43404+0.0161（1.29-1）6.4=0.4639 上级空气预热器0.43404

24、+0.0161（1.315-1）6.4=0.4665 下级省煤器0.43404+0.0161（1.34-1）6.4=0.4691 下级空气预热器0.43404+0.0161（1.365-1）6.4=0.4716 烟气总容积 炉膛与凝渣管6.734265+1.0161（1.25-1）6.4=8.36 第二级过热器6.734265+1.0161（1.2575-1）6.4=8.409 第一级过热器6.734265+1.0161（1.2725-1）6.4=8.506 上级省煤器6.734265+1.0161（1.29-1）6.4=8.62 上级空气预热器6.734265+1.0161（1.315-1）

25、6.4=8.7827 下级省煤器6.734265+1.0161（1.34-1）6.4=8.945 下级空气预热器6.734265+1.0161（1.365-1）6.4=9.108水蒸气容积份额 炉膛与凝渣管0.055 第二级过热器0.0548 第一级过热器0.0543 上级省煤器0.0538 上级空气预热器0.0531 下级省煤器0.0524 下级空气预热器0.05178三原子气体容积份额 炉膛与凝渣管=0.1479 第二级过热器=0.147 第一级过热器0.1453 上级省煤器=0.1434 上级空气预热器=0.1408 下级省煤器=0.1382 下级空气预热器=0.1357三原子气体总容积

26、份额= 炉膛与凝渣管=0.2029 第二级过热器=0.2018 第一级过热器=0.1996 上级省煤器=0.1972 上级空气预热器=0.1939 下级省煤器=0.1906 下级空气预热器=0.18748烟气质量 炉膛与凝渣管=11.235 第二级过热器=11.298 第一级过热器=11.423 上级省煤器=11.569 上级空气预热器=11.778 下级省煤器=11.987 下级空气预热器=12.196飞灰浓度 炉膛与凝渣管=0.0180 第二级过热器=0.0179 第一级过热器=0.0177 上级省煤器=0.01749 上级空气预热器=0.01718 下级省煤器=0.01688 下级空气预

27、热器=0.01659空气预热器出口热空气过量空气系数=1.25-0.1-0.1=1.05锅炉热平衡与燃料消耗量排烟过量空气系数锅炉蒸发量 排污率煤的收到基低位发热量：Qar，net，p1.3836.11kg/s2%22880kJ/kg排烟温度冷空气温度空气预热器出口空气温度 焓值1767.50kJ/kg279.52kJ/kg3200.248kJ/kg因为燃料灰分=21.3=54.6，所以灰渣物理热损失不必计算。排烟损失计算排烟损失=（1767.50-1.38279.52）=5.798（代表固体未完全燃烧损失，查锅炉原理与计算可得）锅炉效率 =100-4-0.66-5.798=89.542（代表

28、气体未完全燃烧损失，查锅炉原理与计算可得，代表锅炉外部冷却损失，查锅炉原理与计算可得）锅炉总吸热量 （代表过热蒸汽出口焓，代表饱和水焓，代表给水焓，查水蒸气表可得，）燃料消耗量 计算燃料消耗量 空气预热器吸热量 =3066.76kJ/kg空气预热器吸热量与燃料热量的百分比 =13.40保热系数 =0.9927第三章 燃烧室设计与传热计算3.1炉膛结构设计炉膛宽度与深度因采用角置直流燃烧器，炉膛采用正方形截面。计算燃料消耗量煤的收到基低位发热量：Qar，net，p4.4307kg/s22880kJ/kg炉膛截面积 =41.89（代表炉膛截面热负荷，查锅炉原理与计算可得）炉膛宽度 =6.472m第

29、一根凝渣管高 设定折焰角前端到第一排凝渣管斜管段长 设定折焰角宽度 设定折焰角上倾角度 设定折焰角下倾角度 设定顶棚倾角 设定顶棚宽度 =6.472-1.9-0.734cos30 =3.936m凝渣管与炉墙距离 =6.472-3.936 =2.536m顶棚高度 =4.2+3.936tan8 =4.753m折焰角高度 =1.9tan30 =1.097m折焰角高度 =2.536tan30 =1.464m冷灰斗底口宽度 设定冷灰斗倾角 设定冷灰斗中部宽度 =3.767m冷灰斗高度 = =3.863m冷灰斗斜边长度的一半 = =2.358m炉膛容积热负荷 设定炉膛容积 =579.28m3侧墙面积 =8

30、9.506m2炉膛中部高度 =8.402m出口窗中心到灰斗中心高 =13.714m前墙面积 后墙面积 =97.193m2出口窗面积 =31.935m2顶棚面积 =25.724m2炉膛总面积 =455.929 m2炉膛总高 =4.753+1.464+8.402+1.9315 =16.551m炉膛宽度6.472m折焰角高度 1.097m第一根凝渣管高4.2m冷灰斗底口宽度1.062m折焰角前端到第一排凝渣管斜管段长 0.734m冷灰斗倾角 55折焰角宽度 1.9m冷灰斗中部宽度3.767m折焰角上倾角度45冷灰斗高度 3.863m折焰角下倾角度30冷灰斗斜边长度的一半2.358m顶棚倾角8炉膛中部

31、高度8.402m顶棚宽度3.936m出口窗中心到灰斗中心高13.714m凝渣管与炉墙距离2.536m炉膛总高 16.551m顶棚高度4.753m3.2煤粉燃烧器的型式与布置 采用角置直流式煤粉燃烧器，分布于炉膛四角。燃烧器的中心距冷灰斗上沿为1.73m。每组燃烧器有两个一次风口，两个二次风口和两个废气燃烧器。计算燃煤消耗量 4.4307kJ/kg理论空气量 6.4Nm3/kg燃料收到基低位发热量 22880kJ/kg炉膛出口过量空气系数 1.25燃料干燥无灰基挥发分 7%炉膛漏风系数 0.10二次风与送粉热风温度 =370-10 =360一次风中煤粉浓度 =0.387kg/kg(代表一次风率，

32、查表可得)热风比热 kJ/kg一次风温 设定一次风温下的空气比热 1.323kJ/kg燃烧器前的一次风温（代表一次风温下的空气比热，代表热风比热，查锅炉原理与计算可得1.323kJ/kg， kJ/kg，代表煤的干燥基比热，煤中水分比热，查锅炉设计手册得，代表煤中水分为7%，代笔三次风率，查得，代表磨煤废气与煤粉温度，查得）燃烧器前一次风温 合理。炉膛漏风率 =0.08二次风率 =1-0.25-0.22-0.08 =0.45二次风量 =36.98m3/s一次风量 =20.22 m3/s磨煤废气量 =12.08 m3/s一次风速 二次风速 磨煤废气（三次风）风速 燃烧器数量 （切向燃烧四角布置）每

33、个燃烧器的标准煤出力 =3.11t/h一次风口面积 =0.230m2二次风口面积 =0.1849 m2废气（三次风）喷口面积 =0.055 m2炉膛宽度 a=6.472m炉膛深度 b=6.472m燃烧器间距离 炉膛高度 下二次风口下沿到冷灰斗转角距离 燃烧器假想切圆直径 =0.809m燃烧器矩形对角线长度 =9.15m特性比值 （初步选定）燃烧器喷口宽度 选定为0.28m燃烧器喷口高度 燃烧器占有面积 =4.02m23.3燃烧器水冷壁布置 水冷壁采用光管，管节距s=64mm，管子悬挂炉墙，管子中心和炉墙距e=0，每面墙宽6472mm，侧墙布置102根，前后墙布置100根，凝渣管有根管子，折焰角

34、上有24根管子，另4根管直接与联箱相连。水冷壁规格 前后侧 顶棚 出口窗 管节距 前后侧 顶棚 相对值 前后侧 顶棚 管中心与炉墙距离 前后侧 e=0 顶棚 e=30mm相对值 前后侧 顶棚 角系数 前后侧 x=0.99 顶棚 x=0.94 出口窗 x=1炉墙面积 前后侧 顶棚 出口窗 水冷壁有效辐射面积 前后侧 =390.29 顶棚 出口窗 总水冷壁有效辐射面积 =446.406水冷壁受热面平均热有效性系数 =0.4406（代表灰污系数，查锅炉原理与计算可得）烟气辐射层有效厚度 =4.574m燃烧器中心高度 =3.662m燃烧器相对高度 =0.2213火焰中心相对高度修正 火焰中心相对高度

35、=0.22133.4燃烧室传热计算热空气温度370冷空气温度30热空气焓 3200.248kJ/kg冷空气焓279.52kJ/kg空气进入炉膛的热量 =3416.16kJ/kg燃料有效放热量 =25380.96kJ/kg理论燃烧温度 K炉膛出口烟温 假定烟气平均热容量 =14.759kJ/kg（代表炉膛出口烟气焓，查表可得）容积份额，水蒸气/三原子气体 烟气密度 =1.3439kg/Nm3三原子气体分压 =0.0206三原子气体辐射减弱系数 =0.8177（1/mMPa）灰粒辐射减弱系数 =1.576（1/mMPa）焦炭辐射减弱系数 =1.02（1/mMPa）（代表火焰中悬浮的焦炭颗粒的辐射减

36、弱系数，取值为10.2，代表焦炭颗粒在火焰浓度中浓度影响系数，对于无烟煤，对于悬浮燃烧）火焰辐射减弱系数 =0.8177+1.576+1.02 =3.4137（1/mMPa）火焰辐射吸收率 火焰黑度 =0.7944炉膛黑度 =0.8976火焰中心高度系数 =0.4494炉膛出口烟温 =1348.75k炉辐射传热量 =11387.51kJ/kg（代表炉膛出口烟气焓，查表得）辐射受热面热负荷 =113.024kw/燃烧室辐射吸热量的分配 凝渣管直接吸收燃烧室辐射热量 辐射受热面是燃烧室出口窗，凝渣管吸收的热量与凝渣管束的角系数有关，根据凝渣管的横向相对节距，查表得单排管的角系数x=0.32，凝渣管

37、现有三排，总角系数为=0.6856凝渣管辐射受热面 =21.895由于出口窗位于燃烧室上部，热负荷较小，需计算沿高度的热负荷不均匀系数。出口窗中心高度为，从冷灰斗中心到炉顶总高度为，根据和燃烧器中心相对高度，查图得。凝渣管吸收的辐射热量 =1732.26kw高温过热器直接吸收燃烧室的辐射热量 =794.33kw水冷壁平均受热面热负荷 =115.64kW/第四章 凝渣管设计与传热计算4.1凝渣管结构特性计算管子规格 横向管子节距 纵向管子节距 横向相对节距 =4.267纵向相对节距 =4.167平均每排管子数目 第一排凝渣管高度 第三排凝渣管与折焰角距离 =0.136m前两排凝渣管间底斜边长 =

38、0.289m第三排凝渣管底斜边长 =0.157m第二排凝渣管高度 =4.309m第三排凝渣管高度 =4.418m凝渣管出口高度 =4.747m每根管计算长 第一排 =4.935m 第二排 =4.881m 第三排 =4.828m凝渣管受热面积 =66.248侧墙水冷壁附加受热面面积 =8.380计算受热面面积 =74.628烟气辐射层有效厚度 =1.1685m烟气流通截面 =25.01管径60mm第三排凝渣管底斜边长0.157m纵向管子节距256mm第二排凝渣管高度 4.309m第一排凝渣管高度4.2m第三排凝渣管高度4.418m第三排凝渣管与折焰角距离0.136m凝渣管出口高度4.747m前两

39、排凝渣管间底斜边长0.289m4.2凝渣管传热计算入口烟温1075.75入口烟焓 13909.71kJ/kg出口烟温 假定烟气热平衡放热量 =911.02kJ/kg（代表出口烟焓，）平均烟温 =1043.875烟气重度 飞灰浓度 烟气流速 =7.144m/s烟气对流放热系数 三原子气体辐射减弱系数 =1.753（1/mMPa）飞灰辐射减弱系数 =1.597（1/mMPa）烟气辐射吸收力 =（1.753+1.597）0.10131.1685 =0.397烟气黑度 =0.328管壁灰污层温度 =334.7（t代表管工质温度，查表可得）烟气辐射放热系数 =0.461 =68.071W/烟气总放热系数

40、 =113.14 W/传热系数 =67.885 W/（代表热有效性系数，查锅炉原理与计算得）平均温压 =789.175传热量 =902.35kJ/kg误差 =0.95第五章 过热器设计与传热计算5.1第二级（高温）过热器结构设计管子规格 折焰角前端距顶棚高度 错列管束 横向节距 =222mm纵向节距 设定横向相对节距 =5.286纵向相对节距 =3.571横向管排数 边距=115 =29纵向管排数 前排管距折焰角前端距离 自选前排管截面高度 =4167mm前排管高度 =3477mm后排管高度 =3307.29mm平均管长 =3392.148mm受热面 =51.92顺列管束横向节距 设定纵向节距

41、 设定 设定 平均=110mm横向相对节距 =2.643纵向相对节距 =2.619横向管排数 总想管排数 順列管后距悬吊管宽度 =210mm每排管高度 =3.227m倾斜管段长 平均管长 =4.1698m受热面 =188.166错列顺列受热面 =240.086加权平均横向节距 =135.004mm加权平均纵向节距 =118.650mm横向相对节距 =3.214纵向相对节距 =2.825辐射层有效厚度 =0.399m蒸汽流通截面 =0.108错列区烟气流通截面 =21.381順列区烟气流通截面 =11.420平均烟气流通截面 =12.699两侧水冷壁附加受热面 =21.248折焰角附加受热面折焰

42、角斜向长度 设定折焰角处水管根数 =24受热面积 =3.868顶棚管附加受热面 =7.827m辐射空间 =0.716m管簇深度 =1.11m最后排高度2.897m悬吊管处高度2.847m管子外径42mm纵向节距160mm折焰角前端距顶棚高度4.747m纵向节距60mm纵向节距150mm順列管后距悬吊管宽度210mm前排管截面高度4167mm每排管高度3.227m前排管高度3477mm管簇深度1.11m后排管高度3307mm5.2第二级（高温）过热器传热计算凝渣管横向相对节距辐射受热面热负荷出口窗面积 入口烟温出口窗中心高度入口烟焓 kJ/kg冷灰斗中心到炉顶距离蒸汽出口温度燃烧器中心相对高度蒸

43、汽出口焓凝渣管总角系数 （代表单排管角系数，查锅炉原理与计算可得）凝渣管辐射受热面 =21.907出口窗相对高度 直接吸收炉膛辐射热 =179.065kJ/kg（代表炉膛高度热负荷不均匀系数，查锅炉原理与计算可得）蒸汽吸热量 =2265.22kJ/kg（代表蒸汽入口焓，查表可得）附加受热面吸热量 假定顶棚100，水冷壁305烟气放热量 =2491.16kJ/kg烟气出口焓 =10486.3kJ/kg平均烟温 =918.39烟气密度 =1.344kg/m3烟气流速 =12.85m/s烟气平均对流放热系数 =77.50W/（代表错列区烟气对流放热系数，查锅炉原理与计算可得，代表順列区烟气对流放热系

44、数，查锅炉原理与计算可得）蒸汽平均温度 =395蒸汽流速 =24.3m/s（代表蒸汽比容，查表得）三原子气体辐射减弱系数 =3.34（1/mMpa）飞灰辐射减弱系数 =1.69（1/mMpa）烟气辐射吸收力 =0.2034烟气黑度 =0.184灰污系数 错列管 =0.00711 顺列管 平均灰污系数 =0.0047管壁灰污层温度 =611.04修正后辐射放热系数 =60.781W/（代表辐射放热系数，查锅炉原理与计算可得）烟气总放热系数 =138.28W/传热系数 =74.97W/（代表蒸汽放热系数，查锅炉原理与计算可得，代表传热有效性系数，查锅炉原理与计算可得）平均温压 纯逆流温压 =527

45、.181 平均温压 =516.64（代表修正系数，查锅炉原理与计算可得）传热量 =2098.80kJ/kg水冷壁附加受热面传热量水冷壁附加受热面 平均温压 =667.915传热系数 传热量 =283.85kJ/kg顶棚附加受热面传热量平均温压 传热系数 传热量 =88.324kJ/kg总传热量 =2470.97 W/误差 =0.81%主过热器热量误差 =0.95%汽包出口蒸汽焓 喷水减温装置水流量 顶棚受热面出口蒸汽焓 =2810.38kJ/kg顶棚受热面出口蒸汽温度 5.3第一级（低温）过热器结构设计管子规格 横向管子节距 纵向管子节距 横向相对节距 =2.3816纵向相对节距 =2.052

46、6横向管排数 =68纵向管排数 管排至悬吊管距离 烟道高度 每排管子高度 =2.2m每根管子平均长度 =28.994m顶棚管子长度 =2.484m受热面 =490.9辐射层有效厚度 =0.1787m蒸汽流通截面 =0.103烟气流通截面 =10.946辐射空间 =0.9m管簇深度 =1.794m下底宽度 =2.484m管子外径38mm每排管子高度2.2m管排至悬吊管距离690mm管簇深度1.794m烟道高度2.6m5.4第一级（低温）过热器传热计算入口烟温减温水量 入口烟焓减温水焓蒸汽入口温度高温过热器入口蒸汽焓 蒸汽入口焓烟气出口温度低温过热器出口蒸汽焓 =3168.51kJ/kg低温过热器

47、出口蒸汽温度 蒸汽吸热量 =2760.74kJ/kg烟气出口焓 =7705.71kJ/kg平均烟温 =720.17（代表烟气出口温度，查烟焓表可得）烟气密度 =1.343kg/Nm3烟气流速 =12.37m/s烟气对流放热系数 蒸汽平均温度 =310.03蒸汽流速 =19.978m/s（代表蒸汽比容，查表可得）蒸汽放热系数 三原子气体辐射减弱系数 =5.72（1/mMpa）飞灰辐射减弱系数 =1.91（1/mMpa）烟气辐射吸收力 =0.138烟气黑度 =0.129管壁灰污层温度 =418.358（代表灰污系数，查锅炉原理与计算可得）修正后辐射放热系数 =20.54W/（代表辐射放热系数，查锅

48、炉原理与计算可得）烟气总放热系数 =110.84W/（代表烟气对流放热系数，查锅炉原理与计算可得）传热系数 =60.61W/（代表热有效性系数，查锅炉原理与计算可得）平均温压计算 =399.45传热量 =2682.43kJ/kg误差 =2.8%炉膛受热量分配锅炉总有效吸热量 炉膛总传热量 =50454.64kW凝渣管区域传热量 =3998.04kW第二级过热器传热量 =10948.13kW第一级过热器传热量 =11885.04kW省煤器需要吸热量 =17268.15kW空气预热器需要热量 =13976.14kW排烟温度校核 =1703.3kW计算合格第六章 上级省煤器和空气预热器设计与传热计算

49、省煤器与空气预热器为双级布置，沿烟气流向的布置顺序为：上级省煤器，上级空气预热器，下级省煤器，下级空气预热器。 省煤器布置两级受热面，采用水平蛇形管束受热面，省煤器联箱布置在侧墙，采用单面进水的方式，考虑到煤中的灰分，采用防磨措施。在管组烟气入口入口的第一，第二排管，管子弯头部分与靠前后墙的两排管子都装防磨盖板。有防磨盖板的管子时，其有效受热面只能按一半计算。 下级省煤器的受热面尺寸比上级省煤器大，这是为了使上级空气预热器与足够的传热温压。由于下级省煤器的受热面大，为了检修方便，在受热面中间留有0.6m的空间，相对于有两个管组，在每个管组烟气入口处都装防磨板，省煤器出口水未达到饱和温度，欠焓为

50、14.52kJ/kg。 空气预热器有上下两级，采用管式预热器，上级空气预热器有一个管组 ，由四个并列管箱组成。下级空气预热器有两个管组，每个管组有四个并列管箱组成，下管组在低温烟气区域，下级空气预热器的空气行程为二行程。6.1上级省煤器结构设计管子规格 横向节距 纵向节距 横向相对节距 纵向相对节距 横向排数 双数排 单数排 =27平均横向排数 =27.5纵向排数 并联管数 =55管子弯曲半径 =60mm省煤器前空间高度 烟道宽度 每排管长 =6.16m烟道深度 =2.55m受热面布置管长 =2782.971m装防磨板处最上面二排管长 =338.8m靠墙各二排管长 =172.48m进出口穿墙区

51、 =16.500m弯头 =72.571m有效受热面管长 =2499.295m受热面积 =251.256烟气流通截面 =10.794水流通截面 =0.0292辐射层有效厚度 =0.1646m管外径32mm省煤器前空间高度4000mm横向节距90mm烟道深度 2550mm纵向节距60mm每排管长 6160mm6.2上级省煤器传热计算入口烟温水蒸气容积份额 0.0538入口烟焓三原子气体容积份额=0.1972烟气容积省煤器吸热量 =17268.15kW汽包出口蒸汽汽化潜热 水出口焓 =1282.46kJ/kg水入口温度 假定水入口焓 水吸热量 =1513kJ/kg烟气出口焓 =5662.38kJ/k

52、g平均烟温 =535.59（代表烟气出口温度，查表得）平均水温 =247.33（代表水出口温度，查水蒸汽表可得）水流速 =1.513（代表水蒸气比容，查表得）烟气密度 =1.3389kg/m3烟气流速 =10.48m/s三原子气体辐射减弱系数 =6.53（1/mMpa）（代表烟气对流放热系数，查锅炉原理与计算可得）飞灰辐射减弱系数 =2.14（1/mMpa）烟气辐射吸收力 =0.1446烟气黑度 =0.1346管壁灰污层温度 =307.33修正后辐射放热系数 =12.61 W/（代表辐射放热系数，查锅炉原理与计算可得W/）传热系数 =90.2 W/(代表灰污系数，查锅炉原理与计算可得/W)平均

53、温压计算 =282.05传热量 =1442.70kJ/kg误差 =4.6%6.3上级空气预热器结构设计管子规格 横向节距 纵向节距 横向相对节距 =1.5纵向相对节距 =1横向管排数 沿空气流向排数 管子根数 =6656烟道宽度 =6.52m烟道深度 =2.62m管箱距离 管箱高度 总受热面 =3381.2空气流通截面 =8.904烟气流通截面 =7.157管外径40mm烟道宽度6520mm横向节距60mm烟道深度2620mm纵向节距40mm管箱高度4.2m6.4上级空气预热器传热计算入口烟温空气入口焓入口烟气焓烟气体积空气出口温度出口过量空气系数空气入口温度 假定平均空气温度 =300平均空

54、气焓 =2583.352kJ/kg（代表空气入口焓，查表可得）空气吸热量 =1313.99kJ/kg烟气出口焓 =4131.48kJ/kg平均烟温 =395.5（代表烟气出口温度，查表可得）烟气流速 =13.24m/s相对管长 空气流速 =6.87m/s传热系数 =18.1W/（代表烟气侧放热系数，代表空气侧放热系数，代表利用系数，查锅炉原理与计算可得W/，）入口温压 =90出口温压 =131逆流温压 =109.2大温降 =170小温降 =129参数 =0.496温压 =95.03（代表温压修正系数，查锅炉原理与计算得）传热量 =1297.2kJ/kg误差 =1.28第七章 下级省煤器和空气预

55、热器设计与传热计算7.1下级省煤器结构设计管子规格 横向节距 纵向节距 横向相对节距 =2.2656纵向相对节距 =1.875横向排数 双数排 单数排 横向排数 =35.5纵向排数 并联管数 =71管子弯曲半径 =60下级省煤器中空高度 m烟道宽度 每排管长 =6.16m烟道深度 =2.658受热面布置管长 =7190.03装防磨板处 每组最上面二排管长 =874.72m靠墙各二排管 =344.96m进出口穿墙区 =21.30弯头与中间直段 =200.75m有效受热面管长 =6490.47m受热面 =652.49烟气流通截面 =9.87水联通截面 =0.0377辐射层有效厚度 =0.127m管

56、外径32mm烟道宽度6.4m横向节距72.5mm每排管长6.16m纵向节距60mm烟道深度2.658m7.2下级省煤器传热计算入口烟温给水焓入口烟焓漏风系数给水温度飞灰颗粒平均直径水出口温度水出口焓减温水放出热量 =91.8kJ/kg水实际入口焓 =813.47kJ/kg水吸热量 =1088.1kJ/kg烟气出口焓 =3040.96kJ/kg（代表漏风系数，查锅炉原理与计算可得）平均烟温 =290.75（代表烟气出口温度，查表可得250.5）平均水温 =205.48（代表水入口温度，查水蒸汽表可得）水流速 =1.143m/s（代表水比容，查水蒸汽表可得）烟气密度 =1.34kg/m3烟气流速

57、=8.29m/s三原子气体辐射减弱系数 =8.25（1/mMPa）飞灰辐射减弱系数 =2.63（1/mMPa）烟气辐射吸收力 =0.140烟气黑度 =0.131壁外污垢温度 =230.48修正后辐射放热系数 =4.907W/烟气侧放热系数 =84.107W/（代表烟气对流放热系数，代表辐射放热系数，查锅炉原理与计算得，）传热系数 =71.9962W/（代表灰污系数，查锅炉原理与计算可得）平均温压 =97.2传热量 =1030.57kJ/kg误差 =5.37.3下级空气预热器结构设计管子规格 上管组 下管组 横向节距 上管组 下管组 纵向节距上管组 下管组 横向相对节距上管组 下管组 纵向节距上

58、管组 下管组 横向管排数上管组 下管组 沿空气流向排数上管组 下管组 管子根数上管组 下管组 综合值 管箱距离上管组 下管组 管子高度上管组 下管组 烟道宽度上管组 =6.092m下管组 =6.092m烟道深度上管组 =2.827m下管组 =2.335m总受热面上管组 =2383.51下管组 =1962.89综合值 空气流通截面 综合值 =7.13烟气流通截面 =6.13管子外径40mm管子高度3.15m横向节距64mm烟道宽度6.092m纵向节距41mm烟道深度2.827m7.4下级空气预热器传热计算入口烟温空气入口焓入口烟焓空气出口温度空气入口温度空气出口焓平均空气温度 =102.5平均空

59、气焓 =872.21kJ/kg出口过量空气系数 =1.08空气吸热量 =1353.87kJ/kg烟气出口焓 =1703.3kJ/kg平均烟温 =192.75（代笔烟气出口温度，查表可得）烟气流速 =11.23m/s相对管长 空气流速 =5.99m/s传热系数 =16.93W/（代表烟气侧放热系数，代表空气侧放热系数，代表利用系数，查锅炉原理与计算得，）入口温压 =75.5出口温压 =105逆流温压 =89.44大温降 =145小温降 =115.5参数 =0.524参数 =1.255温压 =84.07（代表温压修正系数，查锅炉原理与计算得）传热量 =1396.45kJ/kg误差 =-3.1%第八

60、章空气动力计算烟气侧流阻凝渣管 烟气经凝渣管是横向冲刷，管子排列为错列，采用公式：已知烟气平均流速，烟气平均温度，查图得，根据管外径60mm，查图得，根据=4.267，与=4.167，查得，所以=11.19Pa。第二级过热器烟气经过热器是横向冲刷，管子排列为顺列，但是存在拉稀部分，拉稀部分是错列布置，密集部分是顺列布置。拉稀部分采用公式已知烟气平均流速，烟气平均温度，查图可得，根据管外径42mm，查图得，根据=5.286， =3.571，查图可得，所以=38.74Pa。密集部分管束排列为顺列，由于，采用公式：查图得。根据，动压头，所以=38.46Pa，考虑修正系数K=1.2，修正后第二级过热器