SHL35-2.5-A型锅炉设计 毕业设计说明书.doc

设计题目-shl35-2.5-a型锅炉设计摘 要 本设计是针对shl35-2.5-a的低压燃烟煤锅炉进行的。本设计是在现场参观的基础上，通过查阅大量的文献和资料，结合所学专业知识，对锅炉进行了总体布置和全面的热力计算。目的是掌握锅炉设计的一般计算方法及计算步骤。锅炉总体结构采用双锅筒横向布置,上升烟道为燃烧室和凝渣管两部分，垂直下行烟道中布置省煤器和两级管式空气预热器，锅炉炉膛全部布满光管水冷壁。设计本着锅炉运行的安全性和可靠性为首要设计特性的准则。综合考虑燃烧，传热，烟气和空气以及工质的动力特性以及磨损和腐蚀。在锅炉设计的过程中，主要考虑的因素是保证炉内着火，炉膛内有足够的辐射热量，煤的燃尽程度以及合理的烟气速度和排烟温度。同时，还要确保有一定的气密性以保证炉膛内进行负压燃烧。在整个设计过程中作为技术支持进行了热力计算、强度计算和烟风阻力计算。其中热力计算包括炉膛、防渣管、锅炉管束、省煤气，空气预热器。为了使小型锅炉的结构紧凑，大部分受热面都布置在炉膛内。根据结构，锅炉出口布置燃尽室达到飞灰和降尘作用；采用铸铁省煤器，来达到降低排烟温度的要求。利用cad,完成了锅炉总图、 炉墙图、钢架图、水系统图，水管图。关键词热力计算；强度计算；烟风阻力计算 design of shl35-2.5-a boiler abstract this design is for shl35-2.5-a low-pressure boiler burning coal. this design is in the site visit, and on the basis of consulting a large number of documents and the information, combined with the major knowledge, the overall layout of boiler and comprehensive thermodynamic calculation. in order to master the design calculation method and the general calculation steps. the boiler general structure with double pot horizontal cylinder decorate, up to and including flue chamber slag tube two parts, the arrangement of vertical downside flue economizer and two levels of tubular air preheater, boiler hearth all be full of light pipe water wall. design in line with the safety and reliability of the boiler operation for the primary design characteristics of the standards. comprehensive consideration of the combustion, heat transfer, flue gas and air and working medium of the dynamic properties and wear and corrosion. in the process of boiler design, the main factors that fire is furnace hearth, there is enough heat radiation, coal burns out degree and the smoke of reasonable speed and smoke exhaust temperature. at the same time, to ensure the has certain air tightness to ensure that within the negative pressure combustion chamber. in the design process as a technical support for the thermodynamic calculation, strength calculation and smoke wind resistance calculation. thermal calculation of the furnace slag, including pipe, the boiler over, province the gas and air preheater. in order to make small boiler compact structure, most of the heating surfaces are decorated in the chamber. according to the structure, boiler room decorate export burn to fly ash and dust role; using iron economizer, to achieve reduce exhaust temperature requirements. use cad, and completed the general layout, the boiler furnace wall chart, steel figure, water system graph, conduit figure.key words thermodynamic calculation; strength calculation; smoke wind resistance calculation目 录 前言1第1章 锅炉结构设计简述21.1 方案设计21.2 设计锅炉结构及特性31.3 锅炉各部分结构特点3第2章 热力计算82.1 锅炉规范、辅助计算及热平衡计算82.2 各部分热力计算172.2.1炉膛计算172.2.2对流受热面传热计算方法212.2.3防渣管计算222.2.4对流管束计算242.2.5省煤器计算262.2.6 空气预热器计算272.2.7 热力计算结果汇总表32第3章 水动力计算333.1 沿程阻力和沿程损失283.2 局部阻力和局部损失283.3 能量损失303.4 省煤器中流体阻力计算31第4章 受压元件强度计算364.1 强度校核计算步骤364.2 上锅筒强度计算374.3 上锅筒有孔封头的强度设计38第5章 锅炉烟风阻力计算405.1 锅炉管束阻力计算415.2 省煤器阻力计算425.3 空气预热器阻力计算43结论44致谢44参考文献45青岛理工大学毕业设计用纸前言随着生产的发展，锅炉在工业生产和火力发电厂中的使用越来越多，在国民经济的地位也更为重要，机器运行参数也越来越大，在国民经济的增长中起到了举足轻重的作用。特别是近年来，随着电厂机组的容量不断增大，蒸汽参数也越来越高。锅炉是火电厂的三大主机之一，尤其随着电力工业的大规模兴起,锅炉要求容量更大，蒸汽参数、品质更高，其工业化、自动化水平更优先。在“十一五”规划中更是明确指出：要以大型高效机组为重点，优化发展煤电。另外在各工、企业的动力设备中，锅炉也是重要的组成部分，锅炉生产的蒸汽供工业用，还可以供取暖使用。还有用于生活热水供应、洗浴和采暖的所谓的生活锅炉。因此在普通生活中锅炉也是一个很重要的角色。本次的设计方案完成shl35-2.5-a型锅炉的设计。锅炉的燃烧设备采用机械化的链条炉排，采用分段送风，出灰有灰渣井。锅炉的炉膛内设有前后拱，燃烧后的烟气从炉室出来后在对流受热面中多次绕行，然后进入尾部的烟道，在尾部的烟道设有省煤器和空气预热器，用来加热给水和预热空气。本次设计设计方案过程中，本着可靠性，经济性，简单易行的原则，使个结构的布置尽量首尾相顾，浑然一体。由于理论知识以及实际经验的欠缺，希望通过本次毕业设计，对锅炉的设计和设计有更进一步的了解和掌握，并巩固了基础知识，设计中难免存在一些缺点和错误，恳请老师给予帮助和指正。第1章 锅炉结构设计简述1.1 方案设计本次设计的课题为shl35-2.5-a型锅炉，该锅炉属于低压小型工业锅炉，受到应用条件的限制，需要停炉和起炉，负荷变化，采用双锅筒，正是基于此。因双锅筒水容量较大，并且有较大的蓄热能力，所以适应负荷变化能力强，且气压稳定，运行特性好，自然循环特性条件好，对于低压锅炉单靠辐射受热面是不够的，而双锅筒可以布置较多的对流受热面。采用横置式可以使锅炉结构紧凑，尺寸小，便于安装。上下锅筒之间布置有密排的对流管束，按烟气流通方向对流管束采用“w”型冲刷方式，如此可有效降低对流管束的结灰。锅炉尾部竖井中布置有铸铁省煤器和管式空气预热器。 烟气温度的选取重点是炉膛出口烟温l”和排烟温度py的选取。由于l” 直接影响锅炉的经济性和安全性，所以l” 的选择一定要合理：若l” 过低，不经济且炉膛温度水平降低，对燃烧不利，使固体和气体不完全燃烧损失增加；若l” 过高，将引起受热面结渣，影响锅炉的安全可靠运行。所以对一般煤种，在蒸汽锅炉中，l” 应选择在900-1000范围内。同样对排烟温度的选择，也应根据技术经济性分析来选取：若py降低，锅炉排烟热损失减少，效率提高从而节约燃料，降低锅炉运行费用。但py 过低时，传热不良从而使尾部受热面增加，体积增大，金属耗量增加，投资增加，同时py 太低时尾部受热面易发生低温腐蚀或堵灰，影响运行可靠性。所以py 在d6t/h的锅炉中，根据所用煤种水分和硫分的大小，不宜低于150，通常新设计锅炉取为160-180。热空气温度trk的选择同样重要。原则是：“保证燃料在锅炉炉膛中迅速着火”，根据这一要求，trk 应该高一些，但选高些将会使空气预热器的体积增大，安装困难，投资大，因此，对于一般工业锅炉只要燃烧稳定，热空气温度不必太高，在上述的排烟温度条件下，trk也不可能太高，对链条炉trk在80160。为了降低py，锅炉尾部设有尾部受热面：省煤器、空气预热器。省煤器除了可以降低排烟温度，还可以利用尾部烟气的热量加热锅炉给水，提高锅炉热效率减少燃料耗量，然而，对于热水锅炉的省煤器而言，省煤器加热给水的作用并不是很明显的主要还是用来降低烟气的温度,为了避免省煤器中的水速过高,发生水冲击,把省煤器改成并列式,以减小水的流速.此外,在省煤器的给水进口加一条直通锅炉的给水管,以备省煤器损坏的时候,由此管直接供水给锅炉,防止影响锅炉给水,并且,还要给省煤器定期吹灰,保证其传热的最佳效果.而采用省煤器降低py时省煤器的工质锅炉给水比这一饱和温度低得多，因此传热温压较大，这样在降低同样数值的烟气温度时，所需省煤器受热面积比蒸发受热面少很多，降低了生产成本。由于本锅炉压力低，所以采用耐腐蚀的铸铁省煤器，为了安全，设置烟气和给水旁通系统。空气预热器除了可以为燃料提供热空气，改善着火和燃烧条件外，更重要的是，省煤器的给水温度为70，仅用省煤器来降低排烟温度其传热温差太小，不经济，因此必须布置入口温度为30的空气预热器。为了烟气侧和空气侧放热系数接近，得到较大的传热系数，尽量使wk/wy=50%-55%，使流动趋于逆流，可以得到较大的温压。此外，还加进了外伸烟道，这种布置有利于省煤器，空气预热器的布置，同时，也能减少对于锅炉房的设计，节约成本。还对扶梯的不合理布置进行了设计。1.2 设计锅炉结构及特性锅炉本体大致可分为：水冷壁、锅炉管束、省煤器、空气预热器，它们都是各种类型的受热面，烟气的热能通过这些受热面传递给工质。锅炉本体一侧处在高温烟气条件下，因而要求它们的结构和材料要能够承受高温和抵抗烟气的腐蚀；锅炉的另一侧工质是水和空气，水和空气工作时具有很高的压力，所以锅炉本体主要部件还要具有一定的承受能力；另外，锅炉本体还要有良好的传热性能。燃烧设备：煤斗、煤闸门、链条炉排、风室和炉拱等。燃烧设备要能适应不同煤种的燃烧，保证燃料的及时着火和燃尽，还应有一定的燃烧强度，能给锅炉提供足够的可利用热能。锅炉炉墙：金属框架和砖结构。金属框架起支撑、稳定作用，要具有一定的强度和稳定性；砖结构起耐热、绝热、保温、密封作用。1.3 锅炉各部分结构特点 本锅炉是按燃用烟煤设计的，但也适用于其它与烟煤煤种近似的燃料。其特点是：质地细致，含挥发份30%以上，燃点不太高，较易点燃，含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间长，大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。 锅炉构造仅考虑承受锅炉本体的载荷在七级地震情况下安全运行。因此当属于锅炉以外的烟、风、汽水管道要支撑在锅炉构架上时，必须按负荷的大小及负荷着力点的位置校核构架强度，必要时另行加固。设计后的锅炉为双锅筒横置式自然循环水管锅炉,燃料从加煤斗落至炉排上,转动炉排,把煤送到炉膛点燃燃烧,空气由炉排先分段进入炉膛后端,煤燃成灰渣后经挡渣板落入灰斗,燃烧产生的烟气,从炉膛上部通过燃尽室,对流管束后,流向尾部受热面,最后由引风机排入烟囱。水循环的路线:上锅筒中的水,从锅筒后部对流管束下降到下锅筒,经过各个连接器进入集箱,在从各水冷壁管上升,进入上锅筒.另一个循环回路是由锅筒的后部的下降管送入下锅筒,然后由前方的上升管进入上升管,完成锅炉本题的水循环.锅炉各部分特点如下：1.3.1 锅筒及炉内设备：是自然循环和多次强制循环锅炉中，接受省煤器来的给水、联接循环回路，并向过热器输送饱和蒸汽的圆筒形容器。锅筒简体由优质厚钢板制成，是锅炉中最重要的部件之一。上锅筒：内径1436mm，壁厚18mm，筒身长6660 mm，包括两侧封头一起为7740mm。上锅筒筒身用20g钢板热卷冷校而成，封头为20g钢冲压而成的椭圆形封头，为了焊接方便，封头和筒身壁厚都采用一致即18mm，上锅筒中的设备有：在锅筒内安放了直径219的进水管和出水管,还有均匀分水系统.1.3.2 水冷壁在锅炉炉膛内经常布置大量水冷壁，一方面可以充分发挥辐射受热面热强度的特点，同时它用来保护炉墙免受高温破坏使灰渣不易粘结在炉墙上，防止炉膛被冲刷磨损，过热破坏。它是自然循环锅炉构成水循环回路不可缺少的重要部件。 由f63.5x3的锅炉管布置于炉膛四周组成水冷壁，整个水冷壁系统共分为六个循环回路。整个前墙水冷壁为一个回路，由28根节距为157 mm的上升管和6根f89x4.5的下降管组成，其下降管和上升管的截面比为0.41。整个后墙水冷壁为一个回路，由28根节距为157 mm的上升管和6根f89x4.5的下降管组成，其下降管和上升管的截面比为0.41。每侧水冷壁均各分成前后二个回路，侧前回路由12根节距为140 mm的上升管和3根f89x4.5的下降管组成，其下降管和上升管的截面比为0.48；侧后回路由9根节距为140 mm的上升管和2根f89x4.5的下降管组成，其下降管和上升管的截面比为0.43。水冷壁回路特性项目前墙水冷壁后墙水冷壁侧墙水冷壁前回路后回路水冷壁节距 mm157157140140水冷壁根数2828129下降管根数6632截面比0.410.410.480.431.3.3 燃烧设备： 链条炉属于层燃炉，链条设计中首先要根据燃煤性质、燃煤发热量、燃烧面许用热负荷qr决定炉排面积r（m2）。然后选择炉排宽度和长度，这样链条截面积就基本决定。燃烧无烟煤及贫煤时，由于火焰辐射较弱,必须有较大的前拱及后拱，籍炉拱对强烈燃烧的煤层的辐射的反射，保证煤层着火及较好的燃尽。为了促使炉膛内气体良好混合、组织有效的辐射及炙热烟气的扰动以使燃料及时着火和燃烧充分，炉膛下部布设了混合拱。煤闸门后布置了由耐火混凝土浇注而成的引燃拱，前后水冷壁管子的下部组成前后拱型，管子外面浇注耐火混凝土形成前后拱。 给煤系统是由加煤斗进行自动落煤，借助煤闸门来调节链条炉排上煤层的厚度，另外再通过改变炉排的行进速度来达到调节给煤量以适应锅炉负荷及煤质的变化。炉排为顺转鳞片式不漏煤炉排，整个燃烧设备由下部导轨、支架、主动轴、从动轴、炉链与炉条、前挡风门、挡渣器等组成。整个炉排共设13根平行链条，炉条为5片一组用炉条夹板固定在炉链上。炉排后部有老鹰铁作为挡渣装置。两侧炉链与支架间的密封采用接触式结构，可有效地防止块煤漏入炉排两侧，同时可很好地阻止风室空气从炉排两侧漏入炉膛。 主动轴和从动轴中心距为8500 mm，炉排有效宽度为4520 mm，炉排有效面积38.7 m2。为保证燃烧稳定，出力符合要求，炉排下风压必须达到800pa。 炉排为双侧进风，每侧各有四个400x500和三个400x400的风口各自进入七个独立风仓。每侧进风管内装有调节门可调节风室风量、风压。每侧独立风仓内均设有清灰装置，该装置为铸铁落灰门推拉结构。炉排传动装置为无级变速。 出渣设备采用圆盘出渣机或者马丁出渣机。1.3.4 锅炉管束：上下锅筒中心距为6300mm，按烟气流通方向对流管束采用“w”型冲刷方式，由f63.5x3的管子组成，横向布置方式为30排，节距为157 mm，第一回程有7排纵向节距为175 mm的管子组成，第二程为空烟道，第三回程有6排纵向节距为170 mm的管子组成。 上锅筒通过二只活动支座搁在钢架的横梁上，使锅筒在受热时可自由地向锅炉二侧膨胀。下锅筒通过对流管束悬挂在上锅筒上。 上锅筒上设有安全阀座、水位表管座、空气阀管座、备用汽管座、紧急放水管座、加药管座、表面排污管座、主蒸汽出口管座以及为了在锅炉升火过程中保证省煤器的安全可靠而设的省煤器再循环管管座等。 上锅筒内部设备由挡板、水下孔板、匀汽孔板、给水分配管、表面排污管等组成。1.3.5 省煤器：省煤器采用方型铸铁式省煤器，采用长度为2000mm，省煤器管内径为f60mm的标准件，单根受热面积为2.95m2,在1500mm的空间中布置8排，10列，单组共有80根省煤器，受热面积236 m2, 省煤器共分两组布置，总面积为472 m2。省煤器中被加热的炉水由一根dn100的管子引入上锅筒。省煤器集箱上设有安全阀座、压力表座、温度计座、再循环管座、排污管座等。1.3.6 空气预热器该蒸汽锅炉采用钢管式空气预热器，顺列布置，由484根401.5组成，横向节距60mm,纵向节距40mm，烟气在管内自上而下流动，空气在管外做横向冲刷。，冷空气由20被加热到119.21变成热空气后由热空气管道进入炉膛，空气预热器的受热面积为116.37m2。设计后的空气预热器顺列布置,由484根401.5组成横向节距为60mm, 纵向节距为40mm,高3000mm.1.3.7 钢架、平台和扶梯： 锅炉钢架为支承式锅炉构架，框架式布置，梁和柱均为钢结构，按地震烈度为7 度地区设计，锅炉为室内布置。本锅炉设置了供运行、操作和检修用的平台扶梯，平台宽800 mm，扶梯宽650 mm。平台扶梯通过平台支承搁在锅炉钢架上。平台上设置了1000 mm高的扶手柱和100 mm高的挡脚板。 1.3.8 炉墙炉膛二侧墙以及尾部竖井前墙为重型炉墙，其重量通过炉墙支承座直接由锅炉基础来承受。炉膛前、后墙以及尾部竖井后墙的重量须由锅炉钢架传递到锅炉基础。1.3.9 锅炉前墙外侧和炉顶设置了全钢结构护板。 对流管束的下部落灰装置采用的是翻板式结构。第2章 热力计算2.1 锅炉规范、辅助计算及热平衡计算 2.1.1 设计参数 锅炉额定蒸发量 35t/h 额定蒸汽压力 2.5 mpa 冷空气温度 30 排污率 5% 给水压力 2.75mpa 2.1.2 燃料特性由煤的燃料特性表可知：vdaf= 35%，收到基低位发热量qnet,ar=17180 kj/kg，按照课件工业锅炉用煤分类标准可知此煤为烟煤。其特点是：质地细致，含挥发份30%以上，燃点不太高，较易点燃，含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间长，大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。燃料特性表 2-1收到基成份（%）carharoarnarsaraarmar46.53.15.80.70.935.08.0 干燥无灰基挥发份vdaf=35收到基低位发热量qnet,ar=17180kj/kg2.1.3辅助计算1 空气平衡 烟道各处过量空气系数，各受热面的漏风系数，列于表2-2中。烟道中各受热面的漏风系数按表2-2取。表2-2烟道中各处过量空气系数及各受热面的漏风系数序号受热面名称入口漏风出口1炉膛1.40.11.52对流管束1.50.11.63省煤器1.60.11.74空气预热器1.70.11.82. 烧产物的容积及焓的计算 2-3理论空气量序号名称符号单位计算公式数值1理论空气量v0knm3/kg0.0889（car +0.375 sar）+0.265 har -0.0333 oar4.792 2ro2容积vro2nm3/kgvco2 +vso2=0.01866（car +0.375 sar）0.874 3理论n2体积v0n2nm3/kg0.79 v0+0.008*nar3.791 4理论h2o体积v0h2onm3/kg0.111*har +0.0124*mar +0.0161*v00.520 5理论烟气量v0ynm3/kgv0y =vro2+ v0n2+ v0h2o5.186 afh 飞灰中燃料灰分份额 0.2 2）不同过量空气系数下燃烧产物的容积及成分 2-4烟气特性表序号名称符号单位计算公式炉膛出口对流管束省煤器空气预热器1平均过量空气系数pj(+)/21.51.551.651.752实际水蒸汽体积vh2onm3/kgv0h2o +0.0161( -1)v00.559 0.563 0.5710.5783实际烟气量vynm3/kgv0y+1.0161( -1)v07.621 7.864 8.351 9.9294ro2容积份额rro2vro2 / vy0.115 0.111 0.105 0.08805水蒸汽容积份额rh2ovh2o /vy0.07340.0716 0.06830.05326三原子气体容积份额rqrro2 + rh2o0.188 0.183 0.173 0.14127烟气质量gy1-aar /100+1.306 * *v010.03810.351 10.977 12.8038无因次飞灰浓度fhaar * afh /100 /gy0.006970.006760.00638 0.00211 3) 不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表2-5焓温表气体及灰分的比焓烟气温度t/ hco2 /(kj/kg)hn2 /(kj/kg)ho2 /(kj/kg)hh2o /(kj/kg)hk /(kj/kg)hfh /(kj/kg)vro2 (nm/kg)vn20 (nm/kg)vh2o0 (nm/kg)100170130132151132810.874 3.791 0.520 2003572602673042661690.874 3.791 0.520 3005593924074634032640.874 3.791 0.520 4007725275516265423600.874 3.791 0.520 5009946646997956844580.874 3.791 0.520 60012258048509698305600.874 3.791 0.520 7001462948100411499786620.874 3.791 0.520 800170510941160133411297670.874 3.791 0.520 900195212421318152612828750.874 3.791 0.520 1000220413921478172314379840.874 3.791 0.520 11002458154416381925159510970.874 3.791 0.520 12002717169718012132175312060.874 3.791 0.520 13002977185319642344191413610.874 3.791 0.520 14003239200921282559207615830.874 3.791 0.520 15003503216622942779223917580.874 3.791 0.520 16003769232524603002240318760.874 3.791 0.520 17004036248426293229256720640.874 3.791 0.520 18004305264427973458273121860.874 3.791 0.520 v0k=1.5=1.6=1.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.74.792 1.51.61.7其中，烟气焓 空气焓 飞灰焓hfh =0t/h0y (kj/kg)h0k (kj/kg)=1.5hy=1.6hy=1.7hy100720.1 632.6 1036.3 1057.0 1099.6 1121.2 1162.9 1185.5 2001456.0 1274.7 2093.4 1088.0 2220.8 1153.7 2348.3 1219.3 3002215.8 1931.3 3181.4 1115.9 3374.5 1182.5 3567.7 1249.1 4002998.6 2597.4 4297.3 1141.7 4557.0 1209.7 4816.8 1277.8 5003800.0 3277.9 5439.0 1173.1 5766.8 1243.1 6094.5 1313.0 6004623.3 3977.5 6612.0 1201.4 7009.8 1272.3 7407.6 1343.3 7005470.1 4686.8 7813.5 1224.0 8282.1 1296.4 8750.8 1368.8 8006332.3 5410.4 9037.5 1243.5 9578.5 1316.9 10119.6 1390.2 9007209.2 6143.6 10281.0 1262.9 10895.4 1337.2 11509.7 1411.4 10008100.7 6886.4 11543.9 1282.0 12232.6 1357.7 12921.2 1433.4 11009004.1 7643.6 12825.9 1292.8 13590.3 1368.5 14354.6 1444.2 12009918.3 8400.8 14118.7 1314.8 14958.8 1392.0 15798.8 1469.1 130010847.4 9172.3 15433.5 1320.5 16350.7 1398.2 17268.0 1475.8 140011779.7 9948.6 16754.0 1331.1 17748.9 1409.2 18743.8 1487.3 150012720.2 10729.8 18085.1 1344.3 19158.1 1422.9 20231.0 1501.5 160013671.6 11515.7 19429.4 1347.3 20581.0 1425.9 21732.6 1504.5 170014625.9 12301.6 20776.7 1353.9 22006.9 1432.5 23237.1 1511.1 180015586.8 13087.5 22130.6 23439.4 24748.1 3. 锅炉热平衡及燃料耗量计算 a.热平衡 锅炉热力计算的主要目的是确定足够的受热面，以保证锅炉合理的出力和热效率。锅炉的热力计算主要包括：（1） 锅炉的热平衡计算；（2）炉膛的受热面计算；（3）对流受热面计算。锅炉系统的热平衡计算，是为了保证送入锅炉机组的热量与有效利用热及各项热损失的总和相平衡，并在此基础上计算出锅炉机组的热效率和燃料消耗量。热平衡计算是在锅炉机组处于稳定的热力工况下进行的。锅炉机组热平衡方程的普遍形式为： kj/kg （4.1）式中 qr送入锅炉系统的热量； q1锅炉系统的有效利用热； q2排烟带走的热量； q3气体不完全燃烧（又称化学不完全燃烧）损失的热量； q4固体不完全燃烧（又称机械不完全燃烧）损失的热量； q5锅炉系统向周围空气散失的热量； q6燃料中灰渣带走的热量。 b锅炉输入热量相对于1 m3燃气送入锅炉系统的热量qr（kj/kg）是指锅炉范围以外输入的热量，可按下式计： （4.3）式中 qnet,v,ar 燃料的低位发热量值，kj/kg； qwl用锅炉系统以外的热量加热送入锅炉的空气时，相应于每kg燃料所具有的热量，kj/kg； ir 物理显热，kj/kg。 c 排烟损失排烟热损失q2可用锅炉机组的排烟和冷空气的焓差计算： % （4.4）式中 ipy在排烟过剩空气系数及排烟温度下，相应于1 kg燃气的排烟的焓， kj/kg。 py排烟的过剩空气系数； ilk在送入锅炉的空气温度下， 1 kg燃气所需要的理论空气焓， kj/kg。 4 气体不完全燃烧热损失q3 气体不完全燃烧热损失q3是指排烟中未完全燃烧或燃尽的可燃气体所带走的热量占送入锅炉输入热的份额。在设计计算时，对燃用天然气、油气伴生气和焦炉煤气的锅炉，可取q30.5；对燃用高炉煤气的锅炉，取q31。本次设计中，q3取0.5%。对运行锅炉，借排烟处烟气成份的分析，可按下述公式进行计算： % （4.5）气体不完全燃烧热损失大小主要取决于燃烧成分、炉膛过剩空气系数、所用燃烧器、燃烧器与炉膛匹配是否适当以及运行操作是否合理。一台运行的锅炉。此项热损失究竟多大，要靠烟气分析的结果确定。 5 机械不完全燃烧损失q4机械不完全燃烧即燃料中的固体不完全燃烧. 6 散热损失q5散热损失q5是指锅炉围护结构和锅炉机组范围内的气、水管道以及烟风道等，受外部大气对流冷却和向外热辐射所散失的热量。它与周围大气的温度（露天布置时的室外温度、室内布置时的室内温度）、风速、围护结构的保温情况以及散热表面积的大小、形状等有关，同时还与锅炉的额定容量和运行负荷的大小有关，一般根据经验数据和近似计算的办法确定。 7 锅炉有效利用热q1 锅炉有效利用热q1系指锅炉供出工质的总焓与给水焓的差值，对饱和蒸锅炉为： kj/s （4.6） 对于过热蒸汽锅炉： kj/s （4.7）式中 d锅炉蒸发量，kg/s； dzy锅炉自用蒸汽量，kg/s； dpw锅炉排污量，kg/s； ibq饱和蒸汽焓，kg/s； igq过热蒸汽焓，kj/kg； izy自用蒸汽焓，kj/kg； ibs饱和水焓，kj/kg； igs给水焓，kj/kg； w蒸汽湿度，；按饱和蒸汽的质量标准规定，对于水管锅炉，饱和蒸汽的蒸汽湿度不大于3；对于锅壳式锅炉，饱和蒸汽的蒸汽湿度不大于5；当锅炉的排污量小于2时，排污水的热耗可以忽略不计。对热水锅炉： mw （4.8）式中 q1热水锅炉的输出热量，mw g循环水流量，kg/s； trs热水温度，； ths回水温度，； cs水的比热，mj/（kg.），一般取0.0041868mj/（kg.）。 8 锅炉的热效率和燃料消耗量 锅炉的热效率为： % （4.9） 锅炉的燃量消耗量为： m3/s （4.10）式中b燃料消耗量， m3/s； 考虑到燃料消耗量b中可能有一部分随机械不完全燃烧损失带出，这一部分没有产生烟气，应从b中扣除，这样可得计算燃料消耗量： m3/s （4.11）式中bj计算燃料消耗量， m3/s。 所谓计算燃料消耗量指的的是单位时间内实际参加燃烧产生烟气的燃料量，对此燃气锅炉来讲，b=bj。在本文的热力计算中，空气或烟气的体积是按实际参加燃烧的燃料量来计算的，在应用空气或烟气的体积来计算温焓表时采用计算燃料消耗量。 9 热平衡计算2-6热平衡计算表序号名称符 号单 位计算公式或数据来源结果1收到基低位发热量qnet,arkj/kg171802机械不完全燃烧热损失q4%标准p254143化学不完全燃烧热损失q3%查标准p254q3 在0.5%-1%间0.84散热损失q5%查锅炉p155，图8-31.35灰渣焓(c)hzkj/kg按照600。燃烧p685606灰渣物理热损失q6%q6 =（1- afh）（c ）hzaar /qnet,ar0.913 7排烟温度py工业锅炉在150-200间1708排烟焓hpykj/kg查焓温表1992.689冷空气温度tlk锅炉规范已知3010冷空气焓h0lkkj/kg查焓温表190.911排烟热损失q2%(ipy-py i0lk )(100-q4)/ qnet,ar6.2112反平衡热效率100-( q2+ q3+ q4+ q5+ q6)76.77713干饱和蒸汽焓hkj/kg 2.5 mpa , 250 水和水蒸气热力性质图表2800.814蒸汽湿度w 3%215汽化潜热rkj/kg192316给水焓hgskj/kg2.75 mpa , 105 441.517排污焓hpwkj/kg2.75 mpa , 饱和水806.8918锅炉有效吸热量qkj/hd（h- hgs-rw/100）+d（hpw- hgs）81868832.519燃煤量bkg/hq/qnet,ar 6211.020计算燃煤量bjkg/hb(1- q4/100)5341.521保热系数/(+q5)0.9832.2 各部分热力计算2.2.1 炉膛计算 a 炉膛结构设计锅炉炉膛草图炉膛设计需要充分考虑使用燃料的特性。每台锅炉应尽量燃用原设计的燃料。燃用特性差别较大的燃料时锅炉运行的经济性和可靠性都可能降低。在锅炉设计中，我们在确定燃烧室尺寸时，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=4.553m d1=4.40m上锅筒中心标高： 10800mm锅炉最高点标高： 11200mm锅炉长度： 14435mm炉排前后轴中心距： 8500 mm炉顶长度： 4450mm侧墙长度： 2500mm 上图为 锅炉炉排 炉膛周界面积计算表序号名 称符号单位公 式 或 数 据 来 源结果1前墙总面积fqm24.553(