锅炉原理课程设计

1、银川能源学院课程设计任务书设计题目：600MW超临界压力锅炉煤粉锅炉年级专业：能动1202班专业：能源与动力工程姓名：杨超超学号：指导教师：目录第一章锅炉设计的目的及意义TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 第一节锅炉课程设计的目的和内容1 HYPERLINK l bookmark10 第二节锅炉课程设计的方法和步骤2 HYPERLINK l bookmark12 第二章锅炉简介3第一节锅炉的整体布置3第二节锅炉炉膛及受热面结构3第三节锅炉传热的基本方程3 HYPERLINK l bookmark14 第四节省煤器4 HYPERLINK l bookmark1

2、6 第五节过热器系统4 HYPERLINK l bookmark28 第六节再热器系统6 HYPERLINK l bookmark36 第七节燃料系统6 HYPERLINK l bookmark38 第八节烟风系统6 HYPERLINK l bookmark44 第九节锅炉辅助计算6第十节燃料的燃料计算6第一节固体燃料燃料产生的烟气量计算6 HYPERLINK l bookmark46 第三章计算3第一节600MW机组锅炉设计计算原始参数9第二节理论空气量和理论烟气量的计算10第三节锅炉燃料及热平衡计算11第四节炉膛设计和水冷壁的计算13第五节前屏过热器结构和热力计算16第六节后屏过热器结构和

3、热力计算23第七节高温再热器结构和热力计算27第八节第一悬吊管结构和热力计算32第九节高温对流过热器结构和热力计算34第十节第二悬吊管结构和热力计算38第十一节低温再热器垂直段结构和热力计算33第十二节转向室结构和热力计算37第十三节低温再热器水平段结构和热力计算39第十四节省煤器结构和热力计算47第十五节汽温校核48第十六节空气预热器结构和热力计算52第十七节热力计算数据的总校和计算结果汇总60第四章参考文献61第一章锅炉设计的目的和意义第一节锅炉课程设计的目的和内容一、锅炉课程设计的目的锅炉课程设计是锅炉原理课程的重要教学实践环节。通过课程设计，使学生对锅炉原理课程的知识得到巩固、充实和提

4、高；掌握锅炉机组的热力计算方法，学会使用与热力计算相关的标准或导则，培养综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；培养学生查阅资料和分析数据的能力，提高学生运算、绘图等基本技能；培养学生对待工程技术问题的严肃认真和负责的态度。二、锅炉课程设计的内容本书的设计任务是根据一台给定规范和形式的600MW等级超临界压力直流煤粉锅炉的原始资料，进行锅炉的结构设计和热力计算。2.1锅炉设计计算时应提供的原始资料（1）锅炉的主要参数，包括锅炉蒸发量、再热蒸汽流量、给水压力和温度、过热蒸汽和再热蒸汽的压力和温度。（2）给定的燃料和燃料特性。（3）锅炉概况，如锅炉结构和受热面布置、制粉系统、燃烧设备的形式等。（4）

5、锅炉结构简图、烟风和汽水系统流程简图等。在设计计算时，锅炉的排烟温度和热空气温度应预先选定，也可以原始数据给定。炉膛出口烟气温度和烟道烟气温度，以及汽水流程中各受热面进出口处工质的温度和焓，应根据技术要求在合理的范围内选定。22课程设计的内容（1）锅炉炉膛及主要受热面的结构设计。（2）额定负荷下锅炉的热力计算。（3）绘制锅炉受热面的结构图。（4）编写课程设计报告。三、锅炉设计的要求随着科学技术的进步和国家对节能、环保要求的提高，电力工业的发展日益受到资源和环境等因素的制约，以降低能源消耗、减少污染物排放为目标的节能减排能力已成为衡量一个企业竞争力的首要标准。因此，针对新型锅炉的技术发展趋势以及

6、新情况下对锅炉系统的特殊要求，科技工作者子在锅炉设计时应着重考虑以下几个方面：第1页第 页（1）采用成熟、先进的超临界压力技术，确保机组具有较高的循环效率和可用率。（2）选用合适的炉膛尺寸及热负荷指标，采用先进的燃烧方式和燃烧设备，在保证炉膛不结渣和不产生水冷壁高温腐蚀的前提下，提高锅炉的燃烧效率、减小炉内烟气温度及速度偏差、降低锅炉的NOX排放。（3）采用成熟可靠的受热面布置方式，减小汽温偏差，保证受热面安全可靠。（4）具有较好的煤种适应性和低负荷稳燃性能以及良好的启、停及调峰性能等。第二节锅炉课程设计的方法和步骤一、锅炉课程设计热力计算方法锅炉热力计算可分为设计计算和校核计算。两者的计算方

7、法基本相同，都从燃料燃烧和热平衡计算开始，然后按烟气流向对锅炉机组的各个受热面（炉膛、屏式过热器、对流过热器等）进行计算，其区别在于计算任务和所需求的数据不同。设计计算的任务是根据给定的锅炉容量、参数和燃料特性来确定锅炉机组的结构尺寸和各个部件的受热面面积，并确定锅炉的燃料消耗量、锅炉效率、各受热面交界处工质和烟气的温度和焓、各受热面的吸热量和介质速度等参数，为选择辅助设备和进行空气动力计算、水动力计算、管子金属壁温计算和强度计算等提供原始资料。校核计算的任务是在给定锅炉负荷和燃料特性的前提下，按锅炉机组已有的结构和尺寸，去确定各个受热面交界处的水温、汽温、空气和烟气温度、锅炉效率、燃料消耗量

8、以及空气和烟气的流量和流速。校核计算是为了估计锅炉机组按指定燃料运行的经济指标，寻求必要的改进锅炉结构的措施，选择辅助设备（或检验原有辅助设备的适用性）以及为空气动力、水动力、壁温和强度等计算提供原始资料。为了计算方便，设计计算也通常采用校核计算的方法，先根据经验并参考同类型锅炉结构，预先布置好各部件受热面的结构尺寸，然后进行校核计算。如不合适，修改后再进行校核计算。对锅炉机组做校核计算时，烟气的中间温度、内部工质温度、排烟温度以及热空气温度等都是未知数，上述温度需先假设，然后用渐进法（见此逼近法）去确定。二、锅炉课程设计的步骤锅炉课程设计的步骤包括：（1）了解给定锅炉的结构、受热面布置、汽水

9、和烟风系统流程等。（2）进行锅炉热力计算，包括各受热面的设计、结构计算、校核计算等。（3）锅炉总体的热量平衡校核和误差检查。（4）编写课程设计报告。第二章锅炉简介第一节锅炉的整体布置本课程设计锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、全钢架悬吊结构、n形布置、固态排渣。炉后尾部布置2台三分仓容式空气预热器。锅炉总体布置见图。600mw超临界压力锅炉整体布置锅炉燃烧系统为配6台中速磨煤机的直吹式制粉系统，24只直流式燃烧器分六层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。在锅炉最大出力工况时，5台磨煤机和五层20只燃烧器投入运行，1台磨

10、煤机备用。在主燃烧器和炉膛出口之间布置一组分离燃尽风（SOFA）喷嘴。第二节锅炉炉膛及主要受热面的结构炉膛传热计算的目的是要确定炉膛辐射受热面（水冷壁）的吸热量、炉膛出口烟气温度和炉膛热流密度的分布。炉膛设计的任务是：在选定了炉膛出口烟温时,确定需布置多少辐射受热面积；或在布置好了炉内受热面后，校核炉膛出口烟温是否合理。炉膛传热计算主要是计算炉内高温火焰和水冷壁之间的辐射换热量。由于炉内烟气流速较小，对流传热较弱，所占炉膛换热份额很少，故计算时流传热量可以忽略。采用先进可靠的计算方法，确保设计结果经得起实践的检验。要达到上述要求，必须在进行广泛深入调查研究的基础上，综合运用相关的理论知识以及制

11、造和运行方面的实践经验，集合国内外先进技术，在对各种技术方案进行精确计算分析的同时，通过试验对结果进行约验证，从而批国家各个方案的优劣。第三节炉膛传热的基本方程根据斯蒂芥一波尔茨曼定律，炉膛内火焰与被包围着的水冷壁之间的辐射换热量为：44Qf二axf(T-Tb)Hf式中：Z-绝对黑体辐射常数Hf-有效辐射受热面面积T-火焰的平均温度Tb-水冷壁表面温度axt-炉膛系统黑度此外，根据烟气侧热平衡方程，即烟气在炉膛内放出的热最应等于燃料在炉膛内有效放热景与烟气从炉膛出口流出吋带走的热量之差，即Qf八B；(Ql-II)式中：Q,燃料在炉膛内的有效放热量，kJ/kg;Ii-炉膛出口处烟气的焓，kJ/k

12、g;-保热系数；Bj-计算燃料耗量，kg/s第四节省煤器省煤器的作用是在给水进入水冷壁以前，将水进行预热，并借以回收锅炉排烟中的部分热量，提高其经济性。省煤器布置于锅炉的后烟井低温再热器下面，采用光管蛇形管，顺列排列，与烟气成逆流布置，并由悬吊管悬吊，悬吊管内的工质来自省煤器。为了确保后烟井的烟气分布均匀，在后烟井入口的后墙包覆管及省煤器进口处前后墙包覆管上均焊有烟气阻流板，以防止形成烟气走廊，造成局部磨损。如图第五节过热器系统过热器系统按蒸汽流向可分为：顶棚和包覆过热器，前屏过热器，后屏过热器和末级过热器（高温对流过热器），其中主受热面为前屏过热器，后屏过热器和末级过热器。一、过热蒸汽系统流

13、从汽水分离器引出的蒸汽进入炉顶进口集箱，经前炉顶管至炉顶出口集箱，为减少蒸汽阻力损失，在BMCR工况下约35.6%的蒸汽经旁路管直接进入炉顶出口集箱。从炉顶出口集箱引出的蒸汽经过后炉顶管，后烟井包覆，后烟井延伸侧墙，再汇总至后烟井侧墙上集箱，分四路引入前屏进口集箱，进入前屏加热后进入前屏出口集箱，再分两路经第一级喷水减温后进入后屏过热器进口集箱，流经后屏并进入后屏过热器出口集箱，从后屏过热器出口集箱分两路经第二级喷水减温后进入末级过热器进口集箱，在末级过热器加热后进入末级过热器出口集箱。再由两根末级过热器出口集箱引出管引出至两根主蒸汽管道并送往汽轮机高压缸。二、前屏过热器前屏过热器（也称大屏，

14、分隔屏过热器）布置于炉膛上部，不仅可吸收炉膛上部的烟气辐射热，还能分隔烟气流，起到减弱切圆燃烧时炉膛出口烟气残余旋转的作用，降低炉膛出口烟温偏差。三、后屏过热器后屏加热器布置在炉膛上部，前屏之后，炉膛折焰角的前方，可吸收部分炉膛上部的辐射热量。四、末级过热器末级过热器布置于水平烟道，在高温再热器和炉膛后墙水冷壁悬吊管之后，受热面呈顺列逆流布置，主要靠对流传热吸收热量。五、减湿系统过热器汽温通过两级喷水控制，第一级喷水布置在前屏过热器出口管道上，第二级喷水布置在后屏过热器出口管道上，过热器喷水取自省煤器进口管道的给水。第六节再热器系统再热器系统由低温再热器和高温再热器两级组成。一、再热蒸汽系统流

15、程自汽机高压缸排出的蒸汽分成两路经事故喷水减温器后引入低温再热器进口集箱，经低温再热器后进入低温再热器出口集箱，再经过两根连接管道引至高温再热器进口集箱，经过高温再热器后从高温再热器出口集箱上引至两根蒸汽管道，送往汽轮机中压缸，其流程图如图所示。低温再热器和高温再热器之间通过连接管道进行左右交叉，以减少因炉膛左右侧烟温偏差而引起的再热蒸汽温度偏差。二、低温再热器低温再热器布置于后竖井烟道中，顺列排列，与烟气成逆流布置，靠对流传热吸收热量，低温再热器又分成水平段和垂直段。垂直段布置于水平烟道的尾部竖井前墙悬吊管之后锅炉转向室的入口处。三、高温再热器由于再热蒸汽采用摆动燃烧器调温，故高温再热器布置

16、于炉膛折焰角上部烟气高温区，与烟气成顺流流动，顺列布置。第七节燃烧系统锅炉采用配中速磨煤机，冷一次风机，正压直吹式制粉系统。煤粉燃烧器为四角布置，切圆燃烧，摆动式燃烧器。通过燃烧设备设计和炉膛布置的匹配来满足各项燃烧指标的要求，即煤粉的及时着火，稳定燃烧和低NO排放，并保证炉内不能发生明显的结渣和水冷壁的高温腐蚀。主风箱设有6层强化着火煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置有燃料风（周界风）。煤粉喷嘴和二次风喷嘴相间布置。除底部二次风（也称火下风）（UFA）和顶部二次风外，中间五第6页第 页CFS喷层二次风(也称辅助风)的一层喷嘴都由三层小喷嘴组成，其中上下两层为偏置的嘴，中间一层为直吹风喷嘴。在主风箱

17、上部设有两层紧凑燃尽风(ClosecoupledOFA，CCOFA)喷嘴，在主风箱下部设有一层火下风(underfireair，UFA)喷嘴。在CCOFA上部布置有分离燃尽风(separatedOFA，SOFA)喷嘴，即五层可水平摆动的分离燃尽风喷嘴。在本锅炉课程设计中，燃烧设备和制粉系统不需要设计和计算，直接给定。第八节烟风系统一、烟气系统炉膛中产生的烟气流过后烟井后，通过烟道进入空气预热器烟气仓，在预热器中利用烟气余热使一、二次风得到预热。烟气在烟气仓中将预热器的波形板受热面加热而得到冷却。加热后的波形板先进入二次风分隔仓加热二次风，然后再进入一次风分隔仓加热一次风。从空气预热器出来的烟气

18、通过静电除尘器、脱硫设备等，排至烟囱。二、空气系统一次风的作用是干燥和输送煤粉，从大气中抽吸的空气通过一次风机，送入三分仓预热器的一次风分隔仓，加热后通过热一次风道进入磨煤机，在进预热器前有一部分冷风在磨煤机进口前与热一次风相混合。作为磨煤机调温风。二次风的作用是强化燃烧和控制NOx生成量。从大气吸入的空气通过送风机进入预热器的二次风分隔仓，加热后经二次风道进入大风箱，并由大风箱分配到各二次风喷嘴。供给五层分离燃尽风喷嘴的空气也由大风箱上抽取。第九节锅炉辅助计算1.煤种的效核与判别校核煤种一般是指保证锅炉能够安全和最基本性能的最低煤质要求；燃用校核煤种时不能保证锅炉的设计性能要求；在工程中锅炉

19、厂常常以校核煤种来验证锅炉的整体设计是否存在偏差，在煤质偏离的情况下锅炉能否安全运行。|煤种的判别：通常根据煤化程度把煤分为三大类：褐煤、烟煤、无烟煤。具体分类如下图：中国榛疑甘裳玄农帶号3-Mi9/MJkj-lDli.Ofii03100-20.fl)5-Z0-SHIl3iH310.0-20.0S0-65-焦廉JH24lKSL0.)90-6525IQCHJTf)-a/sJtWL/：xm3505.0-37.0220QF46X37.O25.0JJ220邨aiSit4344岳S.O-OTT.OEQ50-653525.D20.0-37.0-50-Kfl込32XD.O-JT.O)5-30-liHlJff

20、i.O-TT.flmiCT+l噓EQ31.0X37.Q-30-902-4分类指标用下列符号表示:Vr干燥无灰基挥发分，%Hr干燥无灰基氢含量，%Gf2I(简记G-烟煤的粘结指数；Y-烟煤的胶质层最大厚度，毫米（mmb-烟煤的奥亚膨胀度，%M-煤样的透光率，%第十节燃料的燃烧计算燃料的燃烧是燃料中的可燃元素与氧气在高温条件下进行的高速放热化学反应过程。为使燃料燃烧，需要一定温度条件外还需要一定的氧气。电厂燃烧设备中，氧气来源于空气。1KG收到基燃料完全燃烧且没有剩余氧存在是所需的空气量，称为理论空气量V。过量空气系数在燃烧设备中，燃烧过程一般在炉膛出口处结束，因此对燃烧有重大影响的是炉膛出口出的

21、过量空气系数。的大小直接影响燃烧效率和热效率其值过大将会造成过大的排烟热损失并使炉温偏低，不利于燃烧；其值过小会造成固体及气体不完全燃烧损失过大，且污染物排放浓度过高。实际空气量Vk与理论空气量V0之比称为过量空气系数，即式中过量空气系数，用于烟气量的计算3过量空气系数，用于空气量的计算理论烟气量第十一节固体燃料燃烧产生的烟气量计算一、理论空气量计算L=0.2413Q/1000+0.5L:燃料完全燃烧所需的理论空气量，单位是m3/kg;Q:燃料低发热值，单位是kJ/kg;二理论烟气量计算V=0.01(1.867C+0.7S+0.8N)+0.79LV:理论干烟气量，单位是m3/kg;C、S、N:

22、燃料中碳、硫、氮的含量；第三章计算第一节600MW机组锅炉设计计算原始参数序号名称符号单位计算公式或数据来源结果1额定蒸发量Dsht/h给定19132过热蒸汽压力pshMPa给定，表压25.43过热蒸汽温度tshC给定5714再热蒸汽流量Drht/h给定15865再热蒸汽入口压力prhMPa给定，表压4.356再热蒸汽入口温度trhC给定3107再热蒸汽出口压力prhMPa给定4.168再热蒸汽岀口温度trhC给定5699给水压力pfwMPa给定29.3510给水温度tfwC给定28211周围环境温度teaC给定2012锅炉燃煤特性神华烟煤(1)碳收到基质量百分比Car%给定61.70(2)氢

23、收到基质量百分比Har%给定3.67(3)氧收到基质量百分比Oar%给定8.56(4)氮收到基质量百分比Nar%给定1.12(5)硫收到基质量百分比Sar%给定0.60(6)灰分收到基质量百分比Aar%给定8.80(7)水分收到基质量百分比Mar%给定15.55(8)挥发分干燥无灰基质量百分比Vdaf%给定34.73(9)燃料收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg给定23442序号名称符号单位计算公式或数据来源结果1元素之和1%Ca叶Ha叶Oa叶Nar100%+Sa叶Aar+Mar2元素之和正确否？正确3高位发热量（经验公式）Qgr,arkJ/kg339Ca叶1256Har-109(Oar-

24、Sar)24658.184低位发热量（经验公式）Qnet,arkJ/kgQgr,ar-r(0.09Ha叶0.01Mar)24354.425经验公式值和给定值之差/Qnet,arkJ/kgQnet,ar-Qnet,ar456.216误差判别I/Qnet,ar|800正确7煤的折算因子red4190/Qnet,ar0.178折算灰分Ared,ar%red3Aar2.299折算水分Mred,ar%red3Mar1.6910折算硫分Sred,ar%red3Sar0.2011煤的灰分特性判断Ared,ar4%正确Mred,ar8%正确Sred,ar0.2%正确表4-2理论空气量和理论烟气量计算序号名称符

25、号单位计算公式或数据来源结果1理论空气量VoNm3/kg0.08893(Car+0.3753Sar)+0.2653Har0.03333Oar6.192理论氮气容积VoN2Nm3/kg0.793V0+0.0083Nar4.903二原子气体RO2的容积VRO2Nm3/kg0.018663(Car+0.3753Sar)1.164理论水蒸汽容积V0H2ONm3/kg0.1113Har+0.01243Ma叶0.01613V00.705理论烟气容积VogNm3/kg、VoN2+VoH2O+VRO26.76表4-3烟气特性表序号名称及公式符号单位前屏至省煤器空预器热段空预器冷段1烟道进口过量空气系数（查表3

26、-3）a1.21.21.242烟道岀口过量空气系数（查表3-4）a1.21.21.283烟道平均过量空气系数（a+a）/2aav1.21.221.264过剩空气量（aav-1）Vo/VNm3/kg0.981.081.615水蒸汽容积VH2ONm3/kg0.650.650.73VOH20+0.0161V6烟气总容积Vgo+1.0161(aav-1)VoVgNm3/kg6.436.538.317R02占烟气容积份额VR02/VgrRO20.140.140.148H20占烟气容积份额VH20/VgrH2O0.10.10.089RO2+H2O的容积份额rR02+rH20rg0.240.240.2210

27、烟气质量1-Aar/100+1.306aavVoGgkg/kg8.478.611.1011飞灰浓度，afa取0.95afaAar/(1OOGg)卩ashkg/kg0.0260.030.0075表4-5锅炉热平衡及燃料计算序号名称符号单位计算公式或数据来源结果1燃料带入的热量QfkJ/kgQnet.ar234422排烟温度?exgC给定1263排烟的焓lexgkJ/kg调用函数11404冷空气温度teaoC给定205理论冷空气焓IcaokJ/kg调用函数129.66机械不完全燃烧热损失q4%取用0.67化学不完全燃烧热损失q3%取用08排烟热损失q2%(lexg-aexgl0ea)2(1-q4/

28、100)/Qf31005.269散热损失q5%取用0.210灰渣热损失q6%取用0.0611总热损失xq%q2+q3+q4+q5+q66.1212锅炉热效率nb%100-Xq93.8814保热系数e1-q5/(nb+q5)0.997915过热蒸汽的焓ishkJ/kg调用函数，psh=25.4MPa注3398.5816给水的焓ifwkJ/kg调用函数，pfw=19.35MPa1241.6017过热蒸汽流量Dsht/h给定191318再热蒸汽出口焓irhkJ/kg调用函数，prh=4.16MPa3601.419再热蒸汽进口焓irhkJ/kg调用函数，prh=4.35MPa297520再热蒸汽流量D

29、rht/h给定158621锅炉有效利用热量Q1kJ/hDsh(ish-ifw)+Drh(irh-irh)5009773.1422锅炉实际燃料消耗量Bkg/hQ1/(nbQf/100)29378024锅炉计算燃料消耗量Bealkg/sB(1-q4/100)/360081.11温度空气焓CO2N2O2H2O灰焓2026303910013216913013215180.8200266357260267304169.1300403559392407463263.7400542772527551626360500684996664699794458.56008301222804850967559.870

30、0979146194610051147663.280011301704109311601335767.290012811951124313191524874100014362202139414781725984110015952457154516371926109612001754271716951800213112061300191329761850196323441360140020763240200921272558157115002239350421642294277917581600240337672323246130011830170025664035248226293227206

31、618002729430326422796345821841900289745712805296836882385200030644843296431393926251221003232511531273307416126402200339953873290348343992760表4-4烟序号温度(C)理论烟气焓I0g(kj/kg)理论空气焓I0a(kJ/kg)飞灰的焓Ifa(kJ/kg)烟气的焓ig=i0g+(a-1)l0a+lfa(kJ/kg)a=1.2a=1.24a=1.28IgIgIgIgIgIg1100937.11859.310.361155.33182.221201.04227.

32、931224.08250.9722001970.02173221.692338.04368.022407.31437.292476.57506.5533002997.89262433.823556.42558.533661.36663.473766.3768.4144004056.95352846.174808.8751.854949.94892.995091.051034.155005142.74445358.86902.11949.376270.221127.486448.341305.666006169.06540371.797321.511152.457537.641368.58775

33、3.771584.7177007387.31637385.068747.031359.729001.641614.659256.891869.5888008560.82735698.9310130.471569.6510425.72183.6910718.972158.1599009755.198339112.0911535.141779.9511868.712113.5212020.292447.110100010967.719348126.212963.581995.8713337.522369.8113711.452743.7411110012046.2610838140.5614263

34、.512217.2514678.852632.5915094.193047.9312120013405.711419154.6715844.582438.3816300.822895.1216757.563351.8613130014656.5412454174.4217321.692665.1517819.833163.2918317.983661.4414140015934.5713515201.4818839.002904.4319379.593445.0219920.183985.6115150017196.8314576225.4620337.473140.6420920.53723

35、.6721503.544306.7116160018497.215644234.721842.613363.4122468.353989.1523094.094614.8917170019770.2316705264.9623376.123605.8924044.314274.0826712.494942.2618180021069.8617766280.124903.123833.2625613.574543.8926324.385254.5219190022384.2518859305.8826402.264077.7727216.44832.8927970.785586.53202000

36、23688.2819947322.1627999.774311.4928797.635109.3529595.55907.2221210025010.842104033929557.484546.6430399.25388.2631240.716229.8722220026335.4722127353.9731114.944779.4732000.045664.5732885.326549.67表4-6炉膛结构特征和水冷壁有效系数的计算序号名称符号单位计算公式或数据来源结果一、炉膛结构计算1前墙面积Ffrm2(35.538+7.332+9.458/2)318.816895.622后墙面积Fbm

37、2(6.751+30.367+7.332+9.458/2)318.816925.353侧墙面积Fsm2(13.356+17.696)/235.171+30.3673699.217.696+(17.696+9.458)/236.0064两侧墙2Fsm22FS1398.415四角的四个切角削去炉墙的面积Fdm2431.33324.032255.366四角补加面积Faddm2431.88324.0180.487应扣去布置燃烧器损失的面积FBm2Fd-Fadd74.888出口烟窗面积Foutm213.356318.816251.319包围炉膛的总面积EFm2Ffr+Fb+2Fs+Fout-Fl3395

38、.8110方形炉膛容积Vfm3Fs2W13156.211四个切角损失容积VIm31.3331.33/23432484.9112炉膛实际容积Vefm3Vf-Vl13071.2913炉膛辐射层有效厚度Sm3.6Vef/EF13.857二、水冷壁热有效系数的计算14水冷壁热有效系数查表3-60.4315燃烧器所占炉墙面积FBm2估算5016炉膛岀口烟窗平面热有效系数ipout3P=0.830.450.3617炉膛水冷壁平均热有效系数ipav(EF-Fout-FB)3p+FB30+Fout3pout/EF0.42二、在BMCR工况下，假定下面5层燃烧运行，同时每层燃烧器给粉量相同18燃烧器布置相对高度

39、xBhB/hf0.3619M值M0.59-0.5xB0.4120燃烧器区域炉膛有效截面积Am217.696318.816-1.332/234330.3121炉膛截面积的当量半径Rmsqrt(A/n)10.24表4-7炉膛热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源结果1热空气温度thaoC假设后校核3252理论热空气焓lhaokJ/kg调用函数2322.13炉膛和制粉系统总漏风系数af+aPCS查表3-40.044空预器出口过量空气系数3aha-(af+apcs)1.245空气带入炉内热量QakJ/kg3ahlhaO+(af+apcs)lcao2884.661kg燃料带入炉内的有效热QeffkJ

40、/kgQf(100-q3-q4-q6”(100-q4)+Qa21454.67理论燃烧温度tthoC调用函数16088理论燃烧温度TthKtth+27318819炉膛岀口烟温?foC假设后校核1380炉膛岀口烟温TfK0f+273165310炉膛岀口烟焓IfkJ/kg调用函数14513.311烟气平均热容(VC)avkJ/(kg2K)(Qeff-If)/(Tth-Tf)30.4412波尔兹曼数Bo0Bcal(VC)av/(avFZ0T3th)4.6313水蒸汽容积份额rH2O烟气特性，查表4-30.1三原子气体的容积份额rg烟气特性，查表4-30.24一原子气体辐射减弱系数kgrgm-1式(3-

41、19)，调用函数0.0414灰粒平均直径dashim中速磨煤机16烟气中飞灰浓度卩ashkg/kg烟气特性，查表4-30.03灰粒辐射减弱系数kash卩ashm-1式(3-20)，调用函数0.0715最上排燃烧器布置高度htm结构计算，图4-118.72最下排燃烧器布置高度hunm结构计算，图4-111.15高度差hmht-hun7.57炉膛计算高度hfm结构计算，图4-141.54焦炭颗粒浓度卩cok,v(”Nm3式(3-24)，调用函数3.6816焦炭颗粒的平均粒径dcokim取用70焦碳粒子辐射减弱系数kcok卩cokm-1式(3-21)，调用函数0.0217火焰吸收减弱系数kam-1k

42、grg+kashiash+kcokicok0.12炉内辐射层光学密度nkaS1.6718炉内火焰黑度11-e-n0.81火焰综合黑度syn式(3-29)，调用函数0.6119炉膛黑度synf式(3-28)0.79炉膛火焰最高温的相对咼度xmmxB0.3620炉膛岀口无量纲烟温ef(i)热有效系数法，式(3-26)0.91炉膛出口温度Tf,cal(1)Kef(1)(tth+273)1710.8炉膛出口温度?f,cal(1)oCTf,cal(1)-2731437.8计算误差?f(1)oC允许误差士100C57.821炉膛岀口无量纲烟温ef(2)前苏73计算修正法，式(3-30)0.88炉膛出口温度

43、Tf,cal(2)Kef(2)(tth+273)1659.3炉膛出口温度?f,cal(2)oCTf,cal(2)-2731386.3计算误差?f(2)oC允许误差士100C6.322炉内传热量QRkJ/kg式(3-31)6926.523第一悬吊管之前的炉内容积Vfm3估算，Vf+Vp1+Vp2+Vrh218317.35燃烧器区域炉膛容积热强度qVkW/m3BcalQnet,ar/Vf，般在75100之间82.5724燃烧器区域炉膛断面热强度qAMW/m2BcalQnet,ar/A，上限在44.6之间4.5925燃烧器区域炉墙面积ABm22(W+D)(h+3)771.7226富燃缺氧条件下主燃烧

44、区燃尽份额x取0.70.727主燃烧区壁面热强度qBMW/m2xBcalQnet,ar/AB，上限约1.32.01.37表4-8减温水假设序号名称符号单位计算公式或数据来源结果1一级减温水量Ddsh1t/h假设后校核652二级减温水量Ddsh2t/h假设后校核35表4-9前屏结构计算序号名称符号单位计算公式或数据来源结果1管子直径d3Smm结构设计67.82屏片数n11结构设计63每片屏小屏数n2结构设计64每片小屏管子数n3结构设计125管子总数Enn13n23n34326工质流通截面fm2n/43di23En0.297横向截距s1m结构设计2.678纵向截距s2m结构设计0.059系数s2

45、/d结构设计1.2310主受热面的角系数xp查图3-50.8711屏片最外圈管子的外轮廓线所围成的平面面积Fpm2(16+0.02065)3(3.607+0.0413)3236321402.7612计算受热面积Hpm2Fpxp1220.413顶棚受热面积Feem2(0.591+3.60732+0.85+0.794)318.816177.7914前墙受热面积Ffrm216318.816301.0615侧墙受热面积Fsm2(0.591+3.60732+0.85+0.794)31632302.3716总受热面积EHm2Hp+Fce+Ffr+Fs2001.6217计算受热面积所占份额rpHp/EH0.

46、6118炉顶受热面积所占份额reeFce/EH0.0919前墙受热面积所占份额rfrFfr/EH0.1520侧墙受热面积所占份额rsFs/EH0.1521受热面区总容积Vp1m31639.449318.8162844.6822受热面区总包围面积EFm2EH+Ffr+Fce2480.4723烟气辐射层有效厚度Sm3.6Vp1/EF4.1324系数L/s116/2.6885.9525系数D/s18.064/2.688326前屏穿透角系数evp1查附图A-20.1127烟气流通截面Fgm2(18.816-0.041336)316297.0928从炉膛进入前屏区的烟气流份额g19.449/13.356

47、0.71表4-10前屏热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源结果一、烟气参数1进口烟温?p1C炉膛岀口温度，查表4-713802进口烟焓Ip1kJ/kg炉膛岀口烟焓，查表4-714513.33出口烟温?p1C假设后校核11604出口烟焓Ip1kJ/kg调用函数11939.85烟气平均温度?avC0.5(?p1+?p1“)12706烟气平均温度T1K?av+27315437烟气放热量Qp1,gkJ/kgg10(Ip1-lp1)1816.9二、炉内直接辐射热8炉膛岀口烟窗热有效系数ipout炉膛结构计算，查表4-60.369进入屏区炉膛出口热流qfkW/m2poutefsynZOTf491.8

48、110炉膛出口截面积Fabcm2炉膛设计，13.356318.816251.3111炉膛直接辐射热Qp,fkJ/kgqfFabc/Bcal284.412前屏区炉膛出口截面积Fabm2结构设计，9.449318.816177.7913落到前屏区炉膛直接辐射热Qp1,fkJ/kgFabQp,f/Fabc201.2落到后屏区炉膛直接辐射热Qp2,fkJ/kgQp,f-Qp1,f83.214前屏区直接辐射中透过前屏区落到后屏的辐射热Qp1kJ/kgQp1.f0vp,122.115前屏区获得的炉瞠直接辐射热Qp1kJ/kgQp1,f-Qp1179.116其中，主受热面所得Qp1rkJ/kgrpQp110

49、9.2顶棚受热面所得QcerkJ/kgrceQp115.9前墙受热面所得QfrrkJ/kgrfrQp126.9两侧墙受热面所得QsrkJ/kgrsQp127.1三、屏区空间（烟气）穿透辐射17烟气辐射层有效厚度Sm结构计算，查表4-94.1318水蒸汽容积份额rH2O烟气特性，查表4-30.1一原子气体总容积份额rg烟气特性，查表4-30.24一原子气体减弱系数kgrgm-1式(3-19)，调用函数0.0919灰粒平均直径dash卩m中速磨煤机16烟气中飞灰浓度卩ashkg/kg烟气特性，查表4-30.03灰粒辐射减弱系数kash卩ashm-1式(3-20)，调用函数0.1220烟气介质的吸收

50、减弱系数kam-1kgrg+kash卩ash0.2121烟气介质的光学密度nkaS0.8622烟气黑度P1-e-n5823烟气的综合黑度synpp/(0.48kas1p+1)0.524屏空间热有效系数eP,S选取0.3525屏空间黑度p,Ssynpsyn/(psyn+(1-psyn)ep,S)0.7426下一级获取屏空间辐射热有效系数eP,S选取0.33前屏空间向后屏的穿透辐射热流qp1,SkW/m2ep,Sp,SsynZ0(?p1+273)458.427受热面岀口处的截面积Foutm2=Ffr，结构计算301.06前屏空间向后屏的穿透辐射热Qp1,SkJ/kgqp1,SFout/Bcal21

51、6.8四、前屏对流传热量的计算与校核28顶棚受热面对流吸热量QceckJ/kg假设后校核140前墙和两侧墙受热面对流吸热量Qfr+sckJ/kg假设后校核52029附加受热面的对流吸热量Qcp,addkJ/kgQcec+Qfr+sc66030前屏受热面的对流吸热量Qp1ckJ/kgQp1,g-Qcp,add-Qp1,S940.131前屏受热面的总吸热量艺Qp1kJ/kgQp1r+Qp1c1049.332前屏过热器进口汽温tplC假设后校核45033前屏过热器进口蒸汽焓iplkJ/kg调用函数，p=26.9MPa2900.934前屏过热蒸汽流量Dplt/hDsh-Ddsh1-Ddsh218133

52、5前屏过热器岀口蒸汽焓ip1kJ/kgi+Bcal艺Qp1/(Dpl/3.6)307036前屏过热器岀口蒸汽温度tp1C调用函数，p=26.5MPa482.937前屏过热器平均汽温tavC(tp1+tp1)/2466.438工质质量流速pcokg/(m22s)(Dp1/3.6)/f1730.639受热面污染热阻Rfm22C/W选取0.0140受热面灰污表面温度T2Ktav+273+1000RfBcal艺Qp1/Hp1220.741受热面黑度2选取0.7742辐射热交换综合系数Csyn1/(1/synp+1/2-1)0.4343烟气对受热面辐射换热热流qR(1)kW/m2Csyn(Z0T14-Z

53、0T24)84.9544烟气对受热面辐射换热热流qR(2)kW/m2ipp,sp,SsynZ0T1483.3645二者误差SqR%5%，说明pp,s和Rf选取合适-246烟气辐射放热系数arW/(m22C)1000qR(1)/(T1-T2)263.5447烟气容积VgNm3/kg烟气特性，查表4-36.43烟气流通截面积Fgm2结构计算，查表4-9297.09烟气流速Wgm/sg1BcalVgTl/(273Fg)7.0248烟气运动黏度vgm2/s调用函数2.2749烟气导热系数入gW/(m2C)调用函数0.1350烟气普朗特数Prg调用函数0.5551烟气雷诺数RegWgd/vg1276.0

54、952烟气努塞尔数Nug0.26Reg0.6Prg0.3715.2553烟气对流放热系数aCW/(m22C)Nug入g/d48.7954修正系数E选取0.51烟气侧放热系数a1W/(m22C)E(ndaC/(2s2xp)+ar)170.7755传热系数KW/(m22C)a1/(1+(1+Qrp1/Qcp1)Rfa1)79.9156进口端差t1C?p1-t930出口端差t2c?p1-t677.1传热温压tc式(3-65)797.8前屏对流传热量Qp1c,trkJ/kg0.001KHpt/Bcal959.2计算误差SQp1c%允许误差士2%2五、附加受热面对流吸热量57分离器蒸汽温度tsepC假设

55、后校核425顶棚受热面管内蒸汽温度tcec分离器出口温度与前屏进口工质温度的平均值438顶棚受热面传热温压tcec?av-tce832.5顶棚受热面对流传热量Qcec,trkJ/kg0.001KFcetce/Bcal145.8顶棚受热面计算误差SQce%允许误差士10%4.258前、侧墙受热面水冷壁蒸汽温度tfr+sC稍低于分离器汽温405前、侧墙受热面传热温压tfr+sc?av-tfr+s865前侧墙受热面对流传热量Qfr+sc,trkJ/kg0.001KFfr+stfr+s/Bcal514.2前侧墙受热面计算误差SQfr+s%允许误差士10%1.159顶棚受热面总吸执八、Qcep1kJ/k

56、gQcec+Qcer155.960前侧墙受热面总吸热量Qwwp1kJ/kgQfr+sc+Qfr叶Qsr57461后屏区进口烟焓Ip2kJ/kgg1Ip1+g2If13760.562后屏区进口烟温?p2C调用函数1317.263透过前屏区进入后屏区的总辐射执八、艺Qp1kJ/kgQp1+Qp1,S238.9序号名称符号单位计算公式或数据来源结果1管子直径d3Smm结构设计300.042屏片数n1结构设计203每片屏管子数n2结构设计215管子总数艺nn13n24206工质流通截面fm2n/43di23En0.328横向截距s1m结构设计0.99纵向截距s2m结构设计0.0510系数s2/d0.0

57、54/0.044451.2111主受热面的角系数xp查图3-50.912屏片最外圈管子的外轮廓线所围成的平面Fpm2(16+0.022225)3(2.217+0.04445)323201449.3413计算受热面积Hpm2Fpxp1304.4114顶棚受热面积Feem2(0.794+2.217+0.396)318.81664.1115侧墙受热面积Fsm2163(0.794+2.217+0.396)32109.0316总受热面积EHm2Hp+Fee+Fs1477.5517计算受热面积所占份额rpHp/EH0.8918顶棚受热面积所占份额reeFee/EH0.0419侧墙受热面积所占份额rsFs/

58、EH0.0720受热面区总容积Vp2m31633.407318.8161025.721受热面区总包围面积EFm2Hp+2Fee+Fs+16318.816322143.7722烟气辐射层有效厚度Sm3.6Vp2/EF1.7223系数L/s116/0.89617.8624系数D/s12.217/0.8962.4725从炉膛出口到后屏岀口的穿透角系数evp,2查附图A-20.1426系数L/D16/2.2177.2227系数s1/D0.896/2.2170.428从后屏入口（前屏岀口）到后屏岀口的穿透角系数epp2查附图A-10.1829烟气流通截面积Fgm2(18.816-0.04445320)3

59、(16-0.60/2)281.4530从炉膛进入后屏区的烟气流量份额g21-g10.29表4-12后屏热力计算序号名称符号单位计算公式或数据来源结果一、烟气参数1进口烟温?p2C前屏热力计算，查表4-101317.22进口烟焓Ip2kJ/kg前屏热力计算，查表4-1013760.53岀口烟温?p2C假设后校核12024岀口烟焓Ip2kJ/kg调用函数12414.75烟气平均温度?avC0.5(?p2+?p2)1259.66烟气平均温度T1K?av+2731532.67烟气放岀热量Qp2,gkJ/kge(Ip2-Ip2)1343二、炉内直接辐射热8从前屏区进入后屏区的穿透辐射艺Qp1kJ/kg前

60、屏热力计算，查表4-10238.99从炉膛进入后屏区的直接辐射Qp2,fkJ/kg前屏热力计算，查表4-1083.210进入后屏区的外来总辐射热艺Qp2kJ/kgQp2,f+艺Qp1322.111透过后屏区进入高温再热器区域的辐射热Qp2kJ/kgQp2,fevp,2+艺Qp1epp,254.612后屏区吸收的外来辐射热Qp2kJ/kg艺Qp2-Qp2267.413其中，主受热面所得Qp2rkJ/kgrpQp2236.1顶棚受热面所得QcerkJ/kgrceQp211.6两侧墙受热面所得QsrkJ/kgrsQp219.7三、屏区空间(烟气)穿透辐射14烟气辐射层有效厚度Sm结构计算，查表4-1