锅炉毕业设计义马烟煤锅炉改烧京西无烟煤的.doc

i 义马烟煤锅炉改烧京西无烟煤的 问题研究 目 录 摘 要1 关键词1 abstract2 key words2 1 绪论绪论3 1.1 选题意义及研究背景 3 1.2 本文主要研究内容及研究方法 5 2 煤质对锅炉经济性的影响煤质对锅炉经济性的影响6 2.1 挥发分的影响 6 2.2 硫分的影响 7 2.3 发热量的影响 7 2.4 水分的影响 7 2.5 灰分的影响 8 3 锅炉热力计算锅炉热力计算8 3.1 锅炉概况 .8 3.2 锅炉各种工质流程 .10 ii 3.3 燃料特性参数 .11 3.4 义马烟煤锅炉热力辅助计算 .12 3.5 京西无烟煤锅炉热力辅助计算 .31 4 计算结果汇总分析计算结果汇总分析49 4.1 计算结果汇总 .49 4.2 计算结果分析 .50 4.3 煤质变化对锅炉机组的影响分析 .50 5 锅炉对于煤种变化应对措施锅炉对于煤种变化应对措施51 5.1 稳燃腔燃烧器 .51 5.2 采用水平浓淡燃烧 .51 5.3 双通道燃烧器 .52 参考文献52 附录一54 附录二55 致 谢56 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 1 义马烟煤锅炉改烧京西无烟煤的问题研究 摘 要 本文简要的介绍了我国电站锅炉燃用煤炭的基本情况，当今的煤炭资源使 用现状以及发展前景。我国火电厂大部分都燃用烟煤,但随着用电量越来越大,对 煤的需求量越来越多。可是由于烟煤价格较高会造成发电成本较高，因此许多 燃用烟煤的电厂希望将锅炉燃用煤种由烟煤改用便宜的无烟煤。 改造前后的煤质发生了极大变化，使得锅炉改烧时将会遇到一些问题。本 文将从煤质特性及电站经济性的各个环节上阐述煤质特性对电站经济性的影响。 其中包括挥发分、水分、灰分、发热量、硫分等方面进行详细的阐述。 对于义马烟煤锅炉改烧京西无烟煤时，分别对两种煤进行了热力辅助计算。 包括锅炉漏风系数确定和空气量平衡的计算、燃料燃烧计算、烟气焓和空气焓 的计算、锅炉热效率及燃料消耗量估算、炉膛校核热力计算。并对计算结果进 行了对比分析。此外，还绘制了炉膛结构尺寸示意图，编写了炉膛出口过量空 气系数选用程序。 关键词：关键词：热力计算；煤质；煤粉锅炉 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 2 the study on the combustion of jingxi anthracite coal in yima bituminous coal-fired boiler abstract this paper introduces the boiler burning coal in our country, the basic situation of the coal resources use current situation and development prospect. thermal power plants in china most bituminous coal burning, but with the power consumption is more and more big, the demand for coal more and more. but because of bituminous coal prices higher can cause power cost is higher, so many of the burning coal power plant boiler has hope will switch to cheaper by the bituminous coal anthracite. transformation of the coal happen before and after the great change, change so that boiler when it will have some problems. in this paper, the characteristics and the economical efficiency of coal power plant every link of coal quality paper characteristics of the power station efficient influence. including volatile matter, moisture, ash, heat, lying in detail. for bituminous coal boiler burning righteousness horse change when jingxi anthracite respectively, the two kinds of the thermal coal auxiliary calculation. including boiler air leakage coefficient and the balance of the air quantity determine calculation, fuel combustion calculation, and air flue gas enthalpy of calculation, boiler heat efficiency enthalpy and fuel consumption estimate, hearth checking thermodynamic calculation. and the results calculated a comparative analysis. in addition, the chamber structure schematic drawing size, write platen superheater flue gas into circulation in the area of the screen applications. key words: thermal calculation; coal property ;coal-fired boilers 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 3 1 绪论 1.1 选题意义及研究背景 1.1.1 选题目的 伴随着目前紧张的电煤供应局势，许多电厂选择燃用价格相对便宜或本地 资源相对丰富的非设计煤种。实际燃用非设计煤种可能会导致锅炉运行的诸多 不安全性和经济性等题1。所以本课题对锅炉变煤种运行时可能会遇到的一些 问题进行研究和讨论。 1.1.2 选题意义 能源就是人类用来维持生存活动的能量来源。随着社会经济的发展，人们 对于能源的需求越来越大。现在我们常用的能源主要来自化石燃料，但这种资 源在地球上的存量是有限的，并正日渐枯竭。因此，我们有需要开发其它种类 的能源，包括可再生能源等。 同时，应该努力让现存的能源资源发挥最大的效能和达到最大的使用效率， 提高能源效益。就是通过有效的能源使用管理，并且对大型耗能设备进行技术 改造及定期维修保养，或采用较低耗能设备，从而达到更高的能源使用效率。 如果我们不改变目前使用能源的某些习惯，各类有限的主要化石能源都会很快 用尽。这样发展下去，在缺乏能源的情况下，社会经济和我们的生活都会受到 极大的影响，甚至会导致严重的经济危机与政治军事对抗2。因此，我们必须 要更加珍惜和充份地利用现有的能源资源。既然目前我们主要依赖的能源是有 限的，就要对能源的使用进行有效的管理。只有在能源的供应和需求的管理两 方面双管齐下，社会的可持续发展才可以实现。 煤炭资源作为一种重要的化石燃料，其合理开发利用涉及到国家的百年大 计，涉及到国家的长治久安和人民的长久利益。随着我国煤炭地质勘探技术手 段、设备、勘探理论方法的快速进展，我们开发利用煤炭资源的能力越来越得 心应手了。但是作为一种不可再生资源，我们面临一个资源用尽即不可再恢复 的现状，所以怎么科学、合理的利用煤炭资源，怎样可持续的开发煤炭资源， 对我们的意义重大。 由于烟煤价格较高，如果电厂继续燃用烟煤，将会造成发电成本较高，经 济效益较低，因此许多燃用烟煤的电厂希望能对锅炉进行改造，将锅炉燃用煤 种由烟煤改用价格较便宜的无烟煤。但是当烟煤锅炉改烧无烟煤时，由于其火 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 4 稳定性指数和燃尽性指数有很大的区别，烟煤属极易稳定和极易燃尽煤种，而 无烟煤属极难稳定和极难燃尽煤种。改造前后的煤质发生了极大变化，严重偏 离了锅炉的设计煤种。由于煤种间的成分的差异，煤种更换后锅炉运行时会遇 到着火、稳燃、结渣等问题。 然而，煤种更换后锅炉运行时遇到的着火、稳燃和结渣三大问题必须解决， 而且还要保证各运行参数要达到原设计要求、锅炉效率基本保待原设计水平， 并且尽量少动现有设备以节约改造费用。 本课题通过对烟煤和无烟煤锅炉的热力计算，分析煤种变化对锅炉运行经 济性带来的影响，对计算结果进行比较和分析，提出影响锅炉运行经济性的因 素，为锅炉变煤种运行改造提供一些科学的依据。 1.1.3 研究背景 节约能源是我国的一项基本国策，火电厂是一次能源的消耗大户，在当前 电力需求大而能源供应紧张的情况下，作为发电单位，其任务已不再是简单的 完成发电任务指标，而是要提供优质、低耗的电能，以满足社会的需求。为了 提高电厂经济效益以及环保，目前具有多项成熟技术，燃煤循环流化床锅炉能 得到更多的商业利益为节省昂贵的燃油和不增加任何操作费用将从碳砖失去更 多的热量,同时可以降低氮氧化物排放超过 30%3。随着我国煤炭地质勘探技术 手段、设备、勘探理论方法的快速进展,我们开发利用煤炭资源的能力越来越得 心应手了。但是作为一种不可再生资源,我们面临一个资源用尽即不可再恢复的 现状,所以怎么科学、合理的利用煤炭资源,怎样可持续的开发煤炭资源,对我们 的意义重大。 目前,我国火电厂大部分都燃用烟煤,但随着用电量越来越大,对煤的需求量 越来越多。由于烟煤价格较高,如果电厂继续燃用烟煤,将会造成发电成本较高, 经济效益较低,因此许多燃用烟煤的电厂希望能对锅炉进行改造,将锅炉燃用煤种 由烟煤改用价格较便宜的无烟煤。改造前后的煤质发生了极大变化,严重偏离了 锅炉的设计煤种。因此将烟煤锅炉改烧无烟煤时,将会遇到 3 大问题:着火、稳燃、 结渣。 而产生这些问题的主要原因是煤质变化，其次是运行方面的因素。所以要 从这两方面着手,提出改进措施。改造工作通常以燃烧器为主，包括稳燃腔燃烧 器、水平浓淡燃烧器和双通道燃烧器4。稳燃腔煤粉燃烧器，主要利用在较高 的速度梯度下的湍流热质交换和烟气回流来加热煤粉气流，并结合水平浓淡燃 烧使煤粉燃烧稳定。采用水平浓淡燃烧，通过一个安装在一次风煤粉管道上的 煤粉浓缩器，使一次风出口处沿水平方向形成浓、淡两部分气流，浓煤粉气流 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 5 被引至一次风燃烧器喷口的向火侧，淡煤粉气流被引至燃烧器喷口的背火侧。 燃用无烟煤的水平浓淡燃烧器通常为百叶窗式，这种燃烧器具有低负荷稳燃、 很强的火焰抗干扰能力以及不易结焦的特点。目前已有很多电厂采用百叶窗水 平浓淡燃烧器对锅炉进行烧无烟煤或贫煤改造。双通道燃烧器，利用联通分配 管将一次风分成上下二个通道送人炉内，上下壁均受到一次风的保护，可以保 证长期运行不结焦。由于上下一次风都提前加热和着火，因此燃烧稳定性也优 于采用单纯的一次风通道的其他燃挠器。 1.2 本文主要研究内容及研究方法 1.2.1 研究内容 通过对义马烟煤和京西无烟煤锅炉进行热力辅助计算，分析煤种变化对锅 炉运行经济性带来的影响，为锅炉变煤种运行改造提供一些依据。主要研究内 容如下： （1）煤质变化对锅炉机组的影响。 （2）义马烟煤锅炉燃用义马烟煤的热力计算。 （3）义马烟煤锅炉燃用京西无烟煤的热力计算。 （4）对两个煤种的计算结果进行对比分析。 1.2.2 研究方法 （1）在周围环境温度 30，额定蒸发量 220t/h，给水温度 215，给水 压力 11.57mpa,过热蒸汽温度 540以及过热蒸汽压力 9.8mpa 的条件下进行义 马烟煤锅炉燃用义马烟煤的锅炉辅助设计计算，包括燃料数据的分析和整理， 燃料燃烧计算及烟气特性参数的确定，锅炉漏风系数的确定和空气量平衡，锅 炉热平衡及锅炉热效率、燃料消耗量的估算。然后假设排烟温系数度进行锅炉 热平衡计算以及假设热风温度的情况下来进行炉膛热力计算，包括计算炉膛结 构尺寸及烟气有效辐射厚度，选取热风温度并依据有关条件计算随每千克燃料 进入炉膛的有效热量，根据燃料种类、燃烧设备的形式和布置方式，计算火焰 中心位置的系数 m，估计炉膛出口烟温并计算炉膛烟气平均热容量，计算炉膛 受热面辐射换热特性参数，根据燃料和燃烧方式计算火焰黑度和炉膛黑度，计 算炉膛出口烟温并校核炉膛出口烟温误差， 计算炉膛热力参数为后面的受热面 的热力计算提供必要的基本计算数据或图表。进行受热面热力计算，包含为热 力计算提供结构数据的各受热面的结构计算。 （2）在同样的环境温度，额定蒸发量，给水温度，给水压力，过热蒸汽温 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 6 度及过热蒸汽压力下，进行义马烟煤锅炉燃用京西无烟煤的锅炉辅助设计计算， 为后面的受热面的热力计算提供必要的基本计算数据或图表。对其进行受热面 热力计算，包含为热力计算提供结构数据的各受热面的结构计算。 （3）说明煤质变化对锅炉机组的影响，同时对计算结果进行比较和分析， 提出影响锅炉运行经济性的因素，作为锅炉进一步设备改造的依据。 2 煤质对锅炉经济性的影响 煤质特性等诸多过程。本章将从煤质特性及电站经济性的各个环节上阐述 煤质特性对电站经济性的影响。煤质对锅炉燃烧性能的影响的实验研究多在实 验室的滴管炉、单角炉等小型实验炉上进行，实验基本能反映实际锅炉的运行 状况，其结果能定性和定量地分析出各因素对燃烧性能的影响，取得了一定的 成果5。例如，小型实验炉上进行了 8 种煤质的燃尽性能实验，得出了不同煤 质燃尽性能趋势，并作了比较分析6；根据滴管炉内燃尽性能的实验结果建立 了煤粒燃烧活化参数与含碳量的燃烧模型7。 2.1 挥发分的影响 失去水分的煤样，在隔绝空气的条件下加热至 85020，使燃料中有机 物分解而析出的气体产物，称为挥发分。挥发分主要是由各种碳氢化合物、氢、 一氧化碳、硫化氢等可燃气体组成。此外，还包括少量的氧、二氧化碳、氮等 不可燃气体。 不同燃料开始放出挥发分的温度是不同的。煤化程度较低、地质年代较短 的的燃煤（如褐煤） ，在较低温度下（vso2,且两者的比热容接近，故取=。 2 ()roc 2 ()coc 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 20 以 1000c 为基准计算理论烟气焓： =0.93 170.03+3.88 129.58+0.56 222222 000 ()()() yroronnh oh o hvcvcvc 150.52=745 kj/kg 实际烟气焓等于理论烟气焓，过量空气焓和烟气飞灰焓 y h 0 y h 0 (1) k h 之和，即 fh h =+ kj/kg y h 0 y h 0 (1) k h fh h 其中灰飞焓为 fh h =aarfh /100 kj/kg fh h( )hc 式中1kg 灰在时的焓。()hc 飞灰的焓数值较小，因此只有在满足以下条件时才计算： =4187 fh aar/qar,net20% ar zs m130-140160-170 排烟焓： py h 查焓温表插值得： 2022999 999(140 100)1408/ 200 100 py hkj kg 由空气温度取 30故冷空气理论焓： 0 lk h 00 132.43 ( )304.914195.2/ 100 lkk hct vkj kg 排烟热损失： 0 4 2 ()(100) 1408 1.39 195.2100 1.5 19690 5.69/ pypylk r hhq q q kj kg 表 3-9 义马烟煤锅炉热平衡及燃料消耗量计算 名称符号单位算式或依据结果 锅炉输入热量 r q/kjkg= r q ,ar net q19690 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 24 名称符号单位算式或依据结果 排烟温度 py 先估后较140 排烟热焓 py h/kjkg 查焓温表,插值计算1408 冷空气温度 lk t 由已知取用30 理论冷空气焓 0 lk h/kjkg查焓温表195.2 化学未完全燃 烧热损失 3 q % 由炉型，煤种取值（查指导书表 2-6）0 机械未完全燃 烧热损失 4 q % 由炉型，煤种取值（查指导书表 2-6）1.5 排烟损失 2 q % 0 4 ()(100) pypylk r hhq q 5.69 散热损失 5 q % 取用0.5 灰渣损失 6 q % 折算灰分 (9)计算炉膛热力参数 1092.85温度查烟气的焓温表有： = yl h 10921 9827 982792.8510842.78 1100 1000 /kj kg 炉膛有效热辐射热量： kj/kg ()0.99521797.23 10842.7810899.68 f l lyl qqh 辐射受热面平均热负荷： 2 (3.6)30433 10899.68 3.6 675.12/ f sjllz qbqawm136481. 89 炉膛截面热强度： 2 (3.6)30433 19690 3.6 51.4793233388.43/ ajra qbqawm 炉膛容积热强度： 2 1(3.6)30433 19690 3.6 1052.6158133.77/ vjr qbqvwm 其它计算过程及结果见表 3-11 表 3-11 义马烟煤炉膛校核热力计算 序号名称符号单位公式结果 1 炉膛出口过量空气 系数 l a 查指导书 15 漏风系数和过量空气 系数 1.2 2炉膛漏风系数 l a 查指导书 15 漏风系数和过量空气 系数 0.05 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 29 序号名称符号单位公式结果 3制粉系统漏风系数 zf a 查指导书 15 漏风系数和过量空气 系数 0.1 4热风温度 rk t 先估后校 300 5理论热风焓 o rk h/kj kg查焓温表义马烟煤 1979 6理论冷风焓 o lk h/kj kg 查指导书 214 锅炉热平衡及燃料 消耗量计算 195.2 7空气带入炉膛热量 k q/kj kg oo llzfrklzflk aaahaah 2107.23 8 对应每公斤燃料送 入炉膛的热量 l q/kj kg 36 4 1 100 rk qq qq q 21797.23 9理论燃烧温度 0 查焓温表 2049 10燃烧绝对温度 0 t k +273 0 2322 11 火焰中心相对高度 系数 x (4962 221764092 17620 r r l l h xh h hx 其中， ，） 0.25 12系数 mmabxab注、取值查表3-5、表3-6 0.465 13炉膛出口烟气温度 1 先估后校 1125 14炉膛出口烟气焓 gl h/kj kg 查焓温表 11197.75 15烟气平均热容量 c v/()kjkg 01lgl qh 11.47 16水冷壁污染系数 sl 查指导书 34 水冷壁污染系数 0.45 17水冷壁角系数 sl x 查指导书 31 炉膛结构数据 0.98 18水冷壁热有效系数 sl 0.45 0.980.441 slsl x 0.441 19 屏、炉交界面的污 染系数 yc 0.98 0.450.441 sl 0.441 20 屏、炉交界面的角 系数 yc x 取用 1 21 屏、炉交界面的热 有效系数 yc 0.441 10.441 ycyc x 0.441 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 30 序号名称符号单位公式结果 22 燃烧孔及门孔的热 有效系数 r 未敷设水冷壁 0 23平均热有效系数 pj 2 1 2 slycryc qchldyc aaa a aaaaaa 其中： 0.437 24 炉膛有效辐射层厚 度 sm查指导书 31 炉膛结构数据 5.466 25炉膛内压力 p mpa 0.1 26水蒸汽容积份额 2 h o r 查指导书 29 烟气特性表 0.09 27 三原子气体容积份 额 r查指导书 29 烟气特性表0.236 28 三原子气体辐射减 弱系数 q k)./(1mpam 2 1 0.781.6 10.20.110.37 100010.2 h o r t rps 3.47 29烟气质量飞灰浓度 y /kg kg 查指导书 29 烟气特性表 0.0184 30灰粒平均直径 h dm 查指导书附录表一 b-2 13 31灰粒辐射减弱系数 h k)./(1mpam 22 3 1 55900 h h dm t d 注：单位为 80.87 32燃料种类修正系数 1 x取=0.5 1 x 0.5 33燃烧方法修正系数 2 x取=0.1 2 x 0.1 34 煤粉火焰辐射减弱 系数 k)./(1mpam 12 10 qhy k rkx x 2.8 35火焰黑度 h a 3.37 0.1 5.466 110.8415 kps ee 0.78 36炉膛黑度 l a (1) h hsl a ah 0.8894 37炉膛出口烟气温度 1 0 0.6 3 011 0 1124 0 273 3600 1 5.67 10/() / pj jc j t aat m b v wm k bkg h :注： 单位为 1091.85 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 31 序号名称符号单位公式结果 38计算误差 11 1150 108862100 32.15 39炉膛出口烟气焓 yl h/kj kg 查焓温表 10842.78 40 炉膛有效热辐射热 量 f l q/kj kg 1 () yl qh 10899.68 41 辐射受热面平均热 负荷 s q 2 /w m (3.6) f jllz bqa 136481.8 9 42炉膛截面热强度 a q m w 2 / (3.6) jra bqa 3233388. 43 43炉膛容积热强度 v q m w 3 / (3.6) jrl bqv 158133.7 7 3.5 京西无烟煤锅炉热力辅助计算 3.5.1 锅炉漏风系数确定和空气量平衡 炉膛出口过量空气系数由燃料性质和燃烧方式决定。 京西无烟煤干燥无灰基挥发分 vdaf=6%，炉膛出口过量空气系数为 2=1.25。在负压下工作的锅炉机组，炉外的冷空气不断漏人炉膛和烟道内， 致使炉膛和烟道的各处的空气量，烟气量，温度和焓值相应的发生变化。 对于炉膛和烟道各处的实际空气量的计算为锅炉的空气平衡量。在锅炉的 热力计算中，常用过量空气系数来说明炉膛和烟道的实际空气量。计算公式如 下： 屏，凝渣管出口过量空气系数：=1.251.250 pnpn 高温过热器出口过量空气系数：=1.25+0.025=1.275gg gg 低温过热器出口过量空气系数：=1.275+0.025 =1.3dg dg 高温省煤器出口过量空气系数：=1.3+0.02 =1.32ss ss 高温空预器出口过量空气系数：=1.32+0.05 =1.37sk sk 低温省煤器出口过量空气系数：=1.37+0.02 =1.39xs xs 低温空预器出口过量空气系数：=1.39+0.05 =1.44xk xk 表 3-12 漏风系数和过量空气系数 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 32 非额定负荷时漏风系数出口过量空气系数 序 号 名称 额定 负荷 时漏 风系 数 e 符号计算公式结果 入口过量 空气系数 符号计算公式结果 1 制粉 系统 漏风 系数 zf 0.1 2炉膛0.05) ed d e(1“1.25 3 屏、 凝渣 管 0pn0pa =1“ pn“ pn +pn1.25 4 高温 过热 器 0.025gg0.025 gg =pn“gg“ gg +gg1.275 5 低温 过热 器 0.025dg0.025 dg =gg“dg“ dg +dg1.3 6 高温 省煤 器 0.02ss0.02ss =dg“ss“ss +ss1.32 7 高温 空预 器 0.05sk0.05sk =ss“sk“sk +sk1.37 8 低温 省煤 器 0.02xs0.02xs =sk“xs“sxs +x1.39 9 低温 空预 器 0.05xk 0.5 ) ed d e( 其中：de 为锅炉额 定负荷；d 为锅炉实 际负荷。 0.05xk =xs“xk“xk +xk1.44 注：工程计算中，一般当时才进行漏风系数的修正。70% e dd 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 33 烟气平均过量空气系数： pj 屏，凝渣管出口烟气平均过量空气系数： =1.25 ()(1.251.25) 22 lpn 高温过热器出口烟气平均过量空气系数： =1.2625 ()(1.2751.25) 22 ggpn 低温过热器出口烟气平均过量空气系数： =1.2875 ()(1.2751.3) 22 ggdg 高温省煤器出口烟气平均过量空气系数： =1.31 ()(1.31.32) 22 dgss 高温空预器出口烟气平均过量空气系数： =1.345 ()(1.371.32) 22 sssk 低温省煤器出口烟气平均过量空气系数：=1.38 ()(1.371.39) 22 skss 低温空预器出口烟气平均过量空气系数： =1.415 ()(1.441.39) 22 sssk 3.5.2 燃料燃烧计算 理论空气量： =0.0889 （67.9+0.375 0.2） 0 v0.0889(0.375)0.2650.0333 arararar csho +0.265 1.7-0.0333 2=6.427 容积：vro2= =1.866 (0.375 0.2+67.9) 2 ro )/1000.3751.866 (ararsc /100=1.268 理论容积：=0.79 6.427+0.8 (0.4/100） 2 n2 0n v 0 0.790.8(/100)vnar =5.08 理论容积 ： 2 h o =0.111 1.7+0.0124 0.8+0.0161 6.427= 2 0 h o v 0 0.1110.01240.0161 arad hvm 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 34 1.233 理论干烟气容积 = =5.08+1.268=6.348 0 gy v 22 0 nro vv 飞灰份额 fh =0.95 燃料计算以单位质量的燃料为基础。其结果由下表 3-13 给出。 表 3-13 京西无烟煤燃烧计算结果 序号项目名称符号单位结果 1理论空气量 0 vm3/kg6.427 2 容积 2 ro 2 ro v m3/kg1.268 3 理论容积 2 n 2 0 n v m3/kg 5.08 4 理论容积 2 h o 2 0 h o v m3/kg1.233 5理论干烟气容积 0 gy v m3/kg6.348 6飞灰份额 fh 0.95 3.5.3 烟气特性参数 1.过量空气量:v 炉膛屏凝渣管：=（1.25-1） 6.427=1.607 0 (1) pj v 高温过热器：=（1.2625-1） 6.427=1.687 0 (1) pj v 低温过热器：=（1.2875-1） 6.427=1.848 0 (1) pj v 高温省煤器：=（1.31-1） 6.427=1.992 0 (1) pj v 高温空预器：=（1.345-1） 6.427=2.217 0 (1) pj v 低温省煤器：=（1.38-1） 6.427=2.442 0 (1) pj v 低温空预器：=（1.415-1） 6.427=2.667 0 (1) pj v 2. 干烟气容积 = gy v 00 (1) gypj vv gy v 炉膛屏凝渣管：6.348+（1.25-1） 6.427=7.955 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 35 高温过热器：6.348+（1.2625-1） 6.427=8.035 低温过热器：6.348+（1.2875-1） 6.427=8.196 高温省煤器：6.348+（1.31-1） 6.427=8.340 高温空预器：6.348+（1.345-1） 6.427=8.565 低温省煤器：6.348+（1.38-1） 6.427=8.790 低温空预器：6.348+（1.415-1） 6.427=9.015 3. 水蒸气容积： = 2 h o v 2 h o v 2 00 0.0161(1) h opj vv 炉膛屏凝渣管：1.233+0.0161 （1.25-1） 6.427=1.259 高温过热器：1.233+0.0161 （1.2625-1） 6.427=1.260 低温过热器：1.233+0.0161 （1.2875-1） 6.427=1.263 高温省煤器：1.233+0.0161 （1.31-1） 6.427=1.265 高温空预器：1.233+0.0161 （1.345-1） 6.427=1.269 低温省煤器：1.233+0.0161 （1.38-1） 6.427=1.272 低温空预器：1.233+0.0161 （1.415-1） 6.427=1.276 4. 烟气总体积：= y v y v 2 gyh o vv 炉膛屏凝渣管：7.955+1.259=9.214 高温过热器：8.035+1.260=9.295 低温过热器：8.196+1.263=9.459 高温省煤器：8.340+1.265=9.605 高温空预器：8.565+1.269=9.834 低温省煤器：8.790+1.272=10.062 低温空预器：9.015+1.276=10.291 5. ro2容积比：= 2ro 2ro 2/roy vv 炉膛屏凝渣管：1.268/9.214=0.138 高温过热器：1.268/9.295=0.136 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 36 低温过热器：1.268/9.459=0.134 高温省煤器：1.268/9.605=0.132 高温空预器：1.268/9.834=0.130 低温省煤器：1.268/10.062=0.126 低温空预器：1.268/10.291=0.123 6. 水蒸气容积份额：= 2 h o 2 h o 2 / h oy vv 炉膛屏凝渣管：1.259/9.214=0.137 高温过热器：1.260/9.295=0.136 低温过热器：1.263/9.459=0.134 高温省煤器：1.265/9.605=0.132 高温空预器：1.269/9.834=0.129 低温省煤器：1.272/10.062=0.126 低温空预器：1.276/10.291=0.124 7. 三原子气体和水蒸气容积总份额：= 22 roh o 炉膛屏凝渣管：0.138+0.137=0.275 高温过热器：0.136+0.136=0.272 低温过热器：0.134+0.134=0.268 高温省煤器：0.132+0.132=0.264 高温空预器：0.130+0.129=0.259 低温省煤器：0.126+0.126=0.252 低温空预器：0.123+0.124=0.247 8. 容积飞灰浓度：= v v 10/ arfhy av 炉膛屏凝渣管 ：10 16.6 0.95/9.214=17.115 高温过热器 ：10 16.6 0.95/9.295=16.966 低温过热器 ：10 16.6 0.95/9.459=16.672 高温省煤器 ：10 16.6 0.95/9.605=16.419 高温空预器 ：10 16.6 0.95/9.834=16.036 低温省煤器 ：10 16.6 0.95/10.062=15.673 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 37 低温空预器：10 16.6 0.95/10.291=15.324 9. 烟气质量：=mm 0 1/1001.306 arpj av 炉膛屏凝渣管：1-16.6/100+1.306 1.25 6.427=11.326 高温过热器：1-16.6/100+1.306 1.2625 6.427=11.431 低温过热器：1-16.6/100+1.306 1.2875 6.427=11.641 高温省煤器：1-16.6/100+1.306 1.31 6.427=11.830 高温空预器：1-16.6/100+1.306 1.345 6.427=12.123 低温省煤器：1-16.6/100+1.306 1.38 6.427=12.417 低温空预器：1-16.6/100+1.306 1.415 6.427=12.711 10. 质量飞灰浓度：= 100 fhar y m a 炉膛屏凝渣管： 0.95 16.6/（100 11.326）=0.0139 高温过热器：0.95 16.6/（100 11.431）=0.0138 低温过热器：0.95 16.6/（100 11.641）=0.0135 高温省煤器：0.95 16.6/（100 11.830）=0.0133 高温空预器：0.95 16.6/（100 12.123）=0.0130 低温省煤器：0.95 16.6/（100 12.417）=0.0127 低温空预器：0.95 16.6/（100 12.711）=0.0124 其结果列表为 3-14。 表 3-14 京西无烟煤烟气特性 名称符号单位 炉膛屏 凝渣管 高温级 过热器 低温级 过热器 高温级 省煤器 高温级 空预器 低温级 省煤器 低温级 空预器 烟道出口过量 空气系数 “ -1.251.2751.31.321.371.391.44 烟道平均过量 空气系数 pj -1.251.26251.28751.311.3451.381.415 过量空气量v 3 /mkg1.607 1.6871.8481.9922.2172.4422.667 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 38 干烟气容积 gy v 3 /mkg 7.9558.0358.1968.3408.5658.7909.015 水蒸气容积 2 h o v 3 /mkg 1.2591.2601.2631.2651.2691.2721.276 烟气总容积 y v 3 /mkg 9.2149.2959.4599.6059.83410.06210.291 ro2容积份额 2ro -0.1380.1360.1340.1320.1300.1260.123 水蒸气容积份 额 2 h o -0.1370.1360.1340.1320.1290.1260.124 三原子气体和 水蒸气容积总 份 额 -0.2750.2720.2680.2640.2590.2520.247 容积飞灰浓度 v 3 /g m 17.11516.96616.67216.41916.03615.673153.24 烟气质量 m /kg kg 11.32611.43111.64111.83012.12312.41712.711 质量飞灰浓度 /kg kg0.01390.0138 0.01350.01330.01300.01270.0124 3.5.4 烟气焓和空气焓的计算 要进行锅炉受热面的传热计算，必须知道如何计算空气和烟气的焓。在这 里空气和烟气的焓指在定压条件下，将 1kg 燃料所需的空气量或所产生的烟气 量从加热到(空气)或（烟气）时所需的热量，单位为 kj/kg。0t （1）空气焓 据理想气体焓的计算方法，理论空气量的焓为： 0 k h = 0 k h o k o k vcthkj/kg 以 1000c 为基准计算理论空气焓： = 6.427132.43=851 o k o k vcthkj/kg 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 39 实际空气焓的计算式为： k h = k h 0 k h 0( ) k vctkj/kg 式中-1m3标准状态下干空气连同其携带的水蒸气在温度 t时的 k ct 焓（见锅炉课程设计书表 2-2） （2）烟气焓 理论烟气焓是多种成分的混合气体。由工程热力学可知，其焓等于各组成 成分焓的总和，所以理论烟气焓的计算公式 0 y h kj/kg 222222 000 ()()() yroronnh oh o hvcvcvc 式中、理论烟气中各成分在温度时的焓值（见锅 2 ()roc 2 ()nc 2 ()h oc 炉课程设计书表 2-2） 由于vco2vso2,且两者的比热容接近，故取=。 2 ()roc 2 ()coc 以 1000c 为基准计算理论烟气焓： =1.268 170.03+5.08 129.58+1.2 222222 000 ()()() yroronnh oh o hvcvcvc 33 150.52=1059 kj/kg 实际烟气焓等于理论烟气焓，过量空气焓和烟气飞灰焓 y h 0 y h 0 (1) k h 之和，即 fh h =+ kj/kg y h 0 y h 0 (1) k h fh h 其中灰飞焓为 fh h =aarfh /100 kj/kg fh h( )hc 式中1kg 灰在时的焓。()hc 飞灰的焓数值较小，因此只有在满足以下条件时才计算： =4187 fh aar/qar,net (9)计算炉膛热力参数 1124.8温度查烟气的焓温表有： = yl h 17782 15896 1589624.816363.7 1120 1100 /kj kg 炉膛有效热辐射热量： kj/kg ()0.99425925.1 16363.79504 f l lyl qqh 辐射受热面平均热负荷： 2 (3.6)26200 9504 3.6 675.12/ f sjllz qbqawm102452. 9 炉膛截面热强度： 2 (3.6)26200 23040 3.6 51.4793257250.53/ ajra qbqawm 炉膛容积热强度： 2 1(3.6)26200 23040 3.6 1052.6159300.78/ vjr qbqvwm 其它计算过程及结果见表 3-17 表 3-17 京西无烟煤炉膛校核热力计算 序号名称符号单位公式结果 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 47 序号名称符号单位公式结果 1 炉膛出口过量空气 系数 l a 查指导书 15 漏风系数和过量空气 系数 1.25 2炉膛漏风系数 l a 查指导书 15 漏风系数和过量空气 系数 0.05 3制粉系统漏风系数 zf a 查指导书 15 漏风系数和过量空气 系数 0.1 4热风温度 rk t 先估后校（开滦烟煤） 350 5理论热风焓 o rk h/kj kg查焓温表开滦烟煤 2588 6理论冷风焓 o lk h/kj kg 查指导书 214 锅炉热平衡及燃料 消耗量计算 255.3 7空气带入炉膛热量 k q/kj kg oo llzfrklzflk aaahaah 2885.1 8 对应每公斤燃料送 入炉膛的热量 l q/kj kg 36 4 1 100 rk qq qq q 25925.1 9理论燃烧温度 0 查焓温表 1992 10燃烧绝对温度 0 t k +273 0 2265 11 火焰中心相对高度 系数 x (4962 221764092 17620 r r l l h xh h hx 其中， ，） 0.25 12系数 mmabxab注、取值查表3-5、表3-6 0.435 13炉膛出口烟气温度 1 先估后校 1125 14炉膛出口烟气焓 gl h/kj kg 查焓温表 16367.5 15烟气平均热容量 c v/()kjkg 01lgl qh 11 16水冷壁污染系数 sl 查指导书 34 水冷壁污染系数 0.35 17水冷壁角系数 sl x 查指导书 31 炉膛结构数据 0.98 18水冷壁热有效系数 sl 0.45 0.980.441 slsl x 0.343 19 屏、炉交界面的污 染系数 yc 0.98 0.450.441 sl 0.343 华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 48 序号名称符号单位公式结果 20 屏、炉交界面的角 系数 yc x 取用 1 21 屏、炉交界面的热 有效系数 yc 0.441 10.441 ycyc x 0.343 22 燃烧孔及门孔的热 有效系数 r 未敷设水冷壁 0 23平均热有效系数 pj 2 1 2 slycryc qchldyc aaa a aaaaaa 其中： 0