再热煤粉锅炉本体设计.doc

再热煤粉锅炉本体设计绪论通过锅炉设计使同学对锅炉原理的知识得以巩固、充实和提高；掌握锅炉机组的热力计算方法；学会使用热力计算标准和具体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、合理选择和分析的能力、提高学生运算、制图等基本技能；培养学生对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。设计的任务是根据原始资料设计一台给定规范和形式的锅炉。设计工作是产品生产的第一道重要工序，产品设计的好坏对其性能和质量有着决定性影响。对设计新锅炉的要求是：确定锅炉型式；决定锅炉各个部件的构造尺寸；在保证有较高的效率。要达到这些要求，必须进行广泛深入的调查研究，综合运用有关的饿理论以及制造和运行方面的实践知识，学习国内外的先进经验，有时还要经过一定的实验研究，要进行各种方案的运算和比较，并进行精确的计算。设计计算的任务是：在给定的给水温度和燃料特性的前提下，确定保证达到额定蒸发量、选定的经济指标及给定的蒸汽参数所需的锅炉各个受热面的结构尺寸，并为选择辅助设备和进行空气动力计算、水动力计算、管壁温度计算、强度计算、其他可靠性计算提供原始资料。校核计算任务是：根据已有的锅炉结构数据，对改变负荷、燃料、运行工况或者改变某些结构情况下确定各个受热面进出口处的水温、气温、空气温度和烟气温度、锅炉效率、燃料消耗量、以及空气、烟气的流速、流量。校核计算的目的是：为了估计锅炉在非设计工况下运行的经济指标，寻求改进锅炉结构的必要途径，以及选择辅助设备和进行空气动力计算、水动力计算、管壁温度计算、强度计算、其他可靠性计算提供原始资料。在进行校核计算时，必须提供锅炉图纸和有关燃料设备、受热面、烟道的结构和尺寸资料，并提出在校核工况下的锅炉参数和燃料特性作为计算的原始数据。从计算方法来说，对锅炉各个部件进行设计计算时，可根据指定的烟气温度及受热工质的温度确定各个部件的吸热量，然后计算温差及传热系数。并由传热方程式求出受热面的数值。整台锅炉的计算较复杂，往往要经过多次计算才能完成。计算前要假定锅炉的排烟温度及热空气温度，以此确定锅炉的热损失、效率以及燃料消耗量。然后按逐次逼近方法求得排烟温度及热空气温度。如果计算求得的排烟温度和假定值相差不超过，热空气温度相差不超过，则计算即认为变动值不超过，则各对流受热面的传热系数可不重算，仅需校正各受热面的温度、温差及吸热量。在校核计算对流受热面时，先假定其中一种介质的终温和焓，并按热平衡方程式求出受热面的吸热量及计算出另一种介质终温，接着计算传热系数和温差，并按传热方程式计算受热面的吸热量。如按传热方程式得到的吸热量与按热平衡方程式求出的吸热量之差不超过，则计算即告完成。温度及吸热量的最终数值以热平衡方程式为准。如果与之差超过规定，则需重新假定终温后在进行计算，第二次计算时所选取的终温如与第一次采用的终温之差不大于，则传热系数不必重算。整台锅炉的热力计算完成后，可根据已求得的排烟温度之值，去校正排烟热损失、锅炉效率和燃料消耗量，然后再根据热空气温度的计算值和炉膛传热计算中业已确定的炉膛出口处的烟气温度，去校正炉膛辐射受热面的吸热量。最后，可按下式确定锅炉机组热平衡的饿计算误差：绝对误差 相对误差 式中 输入锅炉的热量， 锅炉机组的效率， 汽水系统各受热面由热平衡方程式求得的吸热量之和， 机械未完全燃烧热损失， 运算正确时，计算误差不应超过的。1 设计参数及煤种(1).锅炉蒸发量 (2).再热蒸汽流量 (3).给水温度 (4).给水压力 (5).过热蒸汽温度 (6).过热蒸汽压力 (7).再热蒸汽进入锅炉机组时温度 (8).再热蒸汽离开锅炉机组时温度 (9).再热蒸汽进入锅炉机组时压力 （表压）(10).再热蒸汽离开锅炉机组时压力 （表压）(11).周围环境温度 (12).燃料特性 设计燃料名称: 辽源梅河矿 煤的应用基成分（%）： 煤的干燥无灰基挥发分： 煤的低位发热量： 灰熔点：(13).制粉系统 中间储仓式，闭式热风送粉，筒式钢球磨煤机(14).汽包工作压力 （表压） 排烟温度假定值；热空气温度假定值2 煤的元素分析数据校核和煤种判别2.1 煤的元素各成分之和为100%的校核经校核，煤的元素各成分之和为。2.2 元素分析数据校核（1） 干燥无灰基元素成分的计算干燥无灰基元素成分与应用基成分之间的换算因子为：则干燥无灰基元素成分为（%）（2） 干燥基灰分的计算 （3） 可燃基低位发热量（试验值）的计算（4） 可燃基低位发热量（门德雷也夫公式计算值）的计算 因为所以元素成分是正确的。2.3 煤种判别（1） 煤种判别由燃料特性得知，但是所以所选设计煤种属于劣质烟煤。（2） 折算成分的计算因为属于高灰分煤。3锅炉整体布置的确定3.1 锅炉整体的外型选形布置 选择形布置的理由如下：(1).锅炉排烟口在下方，送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅炉结构和厂房较低，烟囱也可以建筑在地面上； (2).在对流竖井中，烟气下行流动，便于清灰，具有自身除灰的能力； (3).各受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热；(4).机炉之间连接管道不长。3.2 受热面的布置在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要受蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。本锅炉为超高压参数，汽化吸热较小，加热吸热和过热吸热相应较大。为使炉膛出口烟温降低到要求的数值，保护水平烟道内的对流受热面，除在水平烟道内布置对流过热器外，还在炉内布置全辐射式的前屏过热器，炉膛出口布置半辐射式的后屏过热器。为使前屏、后屏过热器中的传热温差不致过大，在炉顶及水平烟道的两侧墙，竖井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器。为了减小热偏差，节省金属用量，采用二级再热方式，其中高温再热器置于对流过热器后的烟温较高区域，低温再热器设置在尾部竖井烟道中。但是，为了再热器的调节，使负荷在之间变化时，再热器出口气温保持不变，在低温再热器旁边（竖井烟道的前部）设置旁路省煤器，前后隔墙省煤器采用膜式水冷壁结构。在低温再热器及旁路省煤器的下面设置主省煤器。根据锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式的。热风温度要求较高，理应采用二级布置空气预热器，但在主省煤器后已经布置不下二级空气预热器，加之回转式空气预热器结构紧凑、材料省、维修也方便，因此采用单级的回转式空气预热器，并移至炉外布置。在主省煤器的烟道转弯处，设置落灰斗。由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺着落灰斗下降，有利于防止回转式空气预热器的堵灰，减轻除尘设备的负担。锅炉整体布置如附图1所示。3.3 锅炉汽水系统按超高压大容量锅炉热力系统设计的要求，该锅炉汽水系统的流程设计如下：（1） 过热蒸汽系统的流程汽包 顶棚过热器进口集箱 炉顶及尾部包覆过热器管束 尾部包 悬吊管过热器管束 悬吊管过热器出口集箱覆过热器后集箱 尾部左右侧包覆过热器下后集箱 尾部左右侧包覆过热器管束尾部左右侧包覆过热器上集箱 尾部左右侧包覆过热器管束(下降) 尾部左右侧包覆过热器下集箱 水平烟道左右侧包覆过热器管束(上升) 水平烟道左右侧包 一级喷水减温器 二级喷水减温器覆过热器上集箱 前屏过热器 后屏过热器 对流过热器进口集箱 对流过热器管束 对流过热器出口集箱 集汽集箱 汽轮机。（2） 水系统的流程给水 主省煤器进口集箱 主省煤器管束 主省煤器出 前隔墙省煤器进口集箱 前隔墙省煤器管束口集箱 隔墙省煤器出口集 后隔墙省煤器进口集箱 后隔墙省煤器管束箱 旁路省煤器进口集箱 旁路省煤器及斜烟道包覆管束 旁路省煤器出口集箱 后墙引出管 汽包 下降管 下 左右侧墙水冷壁联箱 上联箱 汽包。 前后墙水冷壁 （3） 再热蒸汽系统的流程 事故喷水汽轮机 低温再热器进口集箱 低温再热器管束 低温再热 微量喷水器出口集箱 高温再热器进口集箱 高温再热器管束 高温再热器出口集箱 再热器集汽集箱 汽轮机。4 锅炉各部件设计方案的选择及特点（1） 锅炉总体概况锅炉为单汽包，自然循环煤粉炉，呈形布置，适应露天。汽包中心标高为42300，布置在炉前距水冷壁中心线处。采用4根大直径下降管。炉膛由密封性能良好的鳍片管膜式水冷壁组成，炉膛截面深宽，宽深比为，近似正方形。燃烧器呈四角大小双切圆布置。炉膛上部出口处，沿炉膛宽度方向布置片前屏过热器，横向节距为，其后布置片后屏过热器，横向节距为。高温对流过热器布置在后屏过热器之后，位于折焰角的斜坡上，低温过热器由侧墙包覆管、后墙包覆管及炉顶包覆管组成。再热器分高、低温两组，分别置于水平烟道及尾部竖烟井。全部受热面采用悬吊和支承相结合的方式。竖烟井深度，其上部由隔墙省煤器管分隔成二个烟道，主烟道和旁路烟道，相应设置低温再热器和旁路省煤器。低温再热器受热面载荷通过悬吊管由炉顶钢架承重，受热面向下膨胀。省煤器由旁路省煤器、隔墙省煤器和置于竖烟井下部的主省煤器三部分组成。旁路省煤器及隔墙省煤器为悬吊式，主省煤器则由三根钢架支承，搁置在水泥构架梁上。两台回转式空气预热器直接安置在运转层上，由水平烟道连接，置于尾部竖烟井的后侧。锅炉烟井周围有管子包覆，采用重力载荷小、厚度薄的敷管炉墙，除尾部空气预热器、烟风道、灰斗及主省煤器外，锅炉的全部受热面载荷均悬吊在炉顶钢梁上，受热面均向下自由膨胀，炉顶钢架通过1、2、3、4混凝土构架把负荷传递到锅炉基础上（见附图）。锅炉汽温调节，主蒸汽采用一、二级喷水减温，再热蒸汽采用烟气挡板，作升温调节，挡板布置在旁路省煤器下方的倾斜管上。此外，在高温再热器进口处设置有事故喷水装置，作为不得已时的降温调节措施。当锅炉负荷在内运行时。上述的调温装置可以维持过热蒸汽、再热蒸汽出口温度在额定值。另外，在低温再热器出口还设有微量喷水调节，以配合烟气挡板的调温。本锅炉按固态除渣设计，采用带有粗破碎机的刮板式机械除渣装置。（2） 水冷系统炉膛四周水冷壁管全部采用的鳍片管制成密闭的膜式水冷壁。水冷系统主要是由大直径下降管、分配集箱及支管、水冷壁上升管及下端的分配集箱、汽包组成的循环回路。炉水由汽包经根大直径下降管及下端的分配集箱，以及根分配支管均匀地进入只下集箱，然后分个循环回路上升，经上集箱和根汽水引出管进入汽包；在汽包中汽水混合物经内部装置分离清洗，干净蒸汽被引入到过热器中，分离下来的水和省煤器来的给水混合在一起，再进入大直径下降管，进行周而复始的循环。整个水冷壁管，以及敷设其上的炉墙，均通过上集箱上的吊杆，悬吊在炉顶钢架上，受热面作向下自由膨胀。水冷壁上设有人孔、看火孔、吹灰孔、打焦孔、防爆门孔、点火孔、测量孔等。后墙水冷壁上部由分叉管分为两路，一路折向炉膛，形成折焰角；另一路垂直上升，起悬吊管作用。为使两路水量的合理分配，以保证均能安全可靠的工作，在垂直悬吊管的集箱管孔处设置了带有短管的节流孔，伸出集箱底部的短管，从而可以防止因污物进入节流孔而引起的堵塞。燃烧时为了防止由于炉膛负压波动所引起的水冷壁及炉墙薄壁结构振动而造成的损坏，在水冷壁外面布置了由工字钢组成的刚性梁，刚性梁在上下方向和水冷壁一起膨胀，沿刚性梁长度方向，在结构上保证可以自由膨胀，刚性梁直接支承于炉膛水冷壁及左右侧包覆和后包覆管上。（3） 燃烧器燃烧器为正四角大小切圆布置，假想小切圆、大切圆，一次风喷口分为层布置，带满负荷共个一次风喷口。燃烧器的一、二、三次风喷口的布置，自上至下为（三）（二）（二）（一）（二）（一）（一）（二），一次风喷口分为上下两组分隔，以提高一次风气流的刚性。为了适应煤种变化和调整工况，煤粉喷燃器各喷嘴出口截面做成可调节的。为了调整燃烧工况和控制炉膛出口烟温，可根据燃料特性或运行的实践经验来摆动喷嘴倾角，当一个喷嘴在水平位置时，相邻喷嘴只能摆动左右，若所有喷嘴一起同向摆动时可摆动约。整个燃烧器通过连接体焊于水冷壁管上，与水冷壁一起膨胀。点火轻油枪采用机械压力雾化方式。该燃烧器之重油枪也采用机械压力雾化方式，最大燃油量按锅炉额定蒸发量的计算，装于中、下二次风喷口内，共只油枪。（4） 过热器采用辐射、半辐射和对流形式。蒸汽在过热器中的流程为在汽包中经分离后的干净蒸汽，经炉顶及尾部后包覆管过热器，继而进入低再悬吊管过热器及尾部烟道左右侧包覆管过热器，再经水平烟道左右侧包覆管过热器，依次进入前屏过热器、一级喷水减温器、后屏过热器、二级喷水减温器，最后进入高温对流过热器，汇集到出口集箱。过热蒸汽由出口集箱两端引入到汽轮机高压缸，前屏过热器共片，为全辐射过热器，后屏过热器共片，为半辐射过热器，高温对流过热器共片，作顺流布置。在后屏过热器前后布置有一、二级喷水减温器，其中一级喷水减温主要 用于保护后屏过热器，而二级喷水减温则为调节主蒸汽出口温度，使之维持额定蒸汽参数。（5） 再热器再热器分高温再热器和低温再热器两部分。高温再热器布置在对流过热器之后的水平烟道中，低温再热器和旁路省煤器作并联布置放在尾部竖井中。低温再热器管系共片、为排管，按烟气流向作逆流顺列排布置，整个低温再热器管系重力由悬吊管过热器承载，作向下自由膨胀。高温再热器管系片、排管，作顺流顺列布置。在低温再热器进口管道上设有事故喷水装置，为紧急事故时作降温调节作用。再热蒸汽温度控制以烟气旁路挡板作为主要调节手段，而高、低温两段再热器之间的喷水装置作为细调，由于再热蒸汽喷水调节要降低机组的热效率，所以应尽量少用。（6） 省煤器 省煤器由主省煤器、隔墙省煤器和旁路省煤器三部分组成。给水由炉前三通管进入后，分左右两侧引至主省煤器进口集箱的两端，主省煤器管系为排蛇形管圈，顺列逆流布置，保持较低烟速，以改善磨损，便于检修。主省煤器出来的工质，由出口集箱左右二端 的连接管引出，连接管共根，每端根，并进入旁路烟道的前、后隔墙管，工质并联向上流动，到炉顶汇集进入隔墙省煤器出口集箱。前、后隔墙采用宽鳍片管，前隔墙宽鳍片管外敷设炉墙，作为尾部竖烟井的后墙，后隔墙宽鳍片管作为旁路烟道的分隔墙，管外不再敷设炉墙。由隔热省煤器出口集箱二端引出工质，经炉外的管道下降至旁路省煤器进口集箱。旁路省煤器管系为排蛇形管圈，顺列逆流布置。旁路省煤器在进口端的弯管倾斜，以组成烟道挡板的框架，旁路省煤器管延伸至斜烟道包覆管，按旁路省煤器出口集箱。斜烟道部位的包覆省煤器为敷管炉墙，节距由旁路省煤器的变为。最后经旁路省煤器出来的工质由12根的后墙引出管引入汽包，作为给水。（7） 回转式空气预热器本锅炉选用2台的回转式空气预热器，采用垂直轴受热面回转的形式。回转式空气预热器主要特性数据如下：转子内径为；转子高度为；受热面高度为，其中热端为，冷端为；受热面积为；预热器转速为；预热器漏风系数。冷端受热面采用“抽屉式”结构，便于大修时更换。腐蚀和积灰是目前预热器存在的一个主要问题，他直接影响到预热器传热元件的使用效果和寿命，因此还考虑了吹灰和冲洗装置的设计。（8） 锅炉构架及平台布置锅炉构架采用炉顶钢结构大梁和水泥柱的混合结构，这种结构可以减小钢材消耗量和节约工程投资。锅炉宽度方向采用锅炉的标准柱距为，炉前柱1和2之间柱距为，2和3之间为，3和4之间为，4和5之间为，自1至5柱均系单排柱列布置。为了保证单排柱的稳定性，在锅炉的宽度及深度方向每隔一定高度布置有联系横梁，组成空间多层建筑结构。1、2、3、4柱子顶部各置有一根大板梁（主梁），该梁和水泥柱顶之间采用铰接支座。为保证锅炉各受热面的自由膨胀，所有吊杆及吊架上均采用球面垫圈支承。为了提高梁的稳定性，在梁容易失去稳定的区域设置有加强筋。另外将主梁、次梁和小梁布置成纵横交错相连的梁格，从而保证了梁的稳定性。锅炉按露天布置，锅炉构架设计考虑了风雪载荷和地震烈度的要求。为了保证锅炉炉墙、膜式水冷壁、包覆管等高温受压件免受因锅炉燃烧而产生的负压波动所引起的水冷壁振动而造成的损坏，设计中采用了刚性梁加固。锅炉平台采用炉顶钢梁悬吊及水泥柱预埋托架相结合的支承方式。步道平台一般采用宽度为，经常需操作检修处平台适当加宽到。为了满足锅炉露天布置不积水的要求，一般平台采用拉网板制成，但对经常需维修的平台，为了防止工具零件下落，保证安全起见，采用花纹钢板制成。对于花纹钢板制成的平台（包括刚性梁等），在可能易积水的地方应根据需要由现场钻泄水孔。扶梯宽度一般为（个别地方为）。扶梯的倾斜角度为，所有平台、扶梯周围均设置有安全栏杆，栏杆下部加装有高度为的护板，以防工具和杂物外坠。（9） 炉墙密封该锅炉炉膛部分为全焊膜式水冷壁结构，因而保证了炉墙的严密性，烟气不会直接冲刷炉墙使炉墙的内壁温度接近于水冷壁的温度，因此炉墙可采用轻质岩棉板的保温材料，外面涂上厚的抹面涂料。该锅炉炉墙外壁温度均小于。为满足锅炉露天布置的需要，在炉墙外装置金属护板。负压锅炉炉顶密封设计过去一般仅考虑炉墙本身的严密性，但运行多年来发现电厂的燃煤锅炉普遍存在着炉顶漏烟灰现象，这不仅增加了锅炉热损失和对周围环境的污染，而且炉顶罩壳内的温度升高，大量吊杆处于高温条件下工作而影响了其使用寿命。为了加强炉顶密封，本锅炉的炉顶密封采用了微正压结构，并用金属板进行二次密封。同时在炉顶管与水冷壁管及包覆管接触处用密封垫块密封使其成为一个平面，并在穿过炉顶的所有管系处采用金属梳形板密封，炉顶管开孔处和两侧采用密封钢板作为一次密封。炉顶除采用二次密封外，尚有炉顶罩壳、炉顶盖板等，以此保护炉墙，防止露天风雪的侵入。炉顶盖板中部分采用拉网板，以加强罩壳内通风，降低吊杆温度。（10） 运行工况与气温调节锅炉运行与汽温调节有密切的关系，运行工况的变动会影响到汽温的调节。该锅炉的汽温调节是按定压运行设计的。在负荷为时，定压运行，过热蒸汽采用喷水调节，一级喷水量为，二级喷水量为，按额定负荷设计的过热器受热面已考虑了一、二级喷水减温所需的增加的过热受热面。由于采用了辐射与对流混合形式的过热装置，所以过热蒸汽温度在负荷为变动时，能维持稳定的蒸汽温度。过热蒸汽的喷水水源来自经高压加热器的给水母管，再热蒸汽的喷水水源来自给水泵中间抽头。当锅炉负荷从降低到时，烟道挡板的位置从开到关，烟气旁通由降到，因而负荷时再热汽温仍能保持额定值。由于喷水减温的水源为锅炉给水，而喷水和蒸汽直接混合，因而要求电厂运行时严格保证锅炉给水品质，否则将会使出口蒸汽品质恶化。（11） 再热器的旁路保护为了满足启动、停机的要求，以及维持锅炉最小的稳定出力和低负荷时对再热器进行足够的冷却，必须对再热器进行足够的冷却，必须对再热器进行旁路保护，本机组采用了二级旁路保护系统。第一级旁路是过热蒸汽不经过高压缸而经过减温减压装置直接进入再热器。第二级旁路是再热蒸汽不经过中、低压缸而经过减温减压装置直接进入凝汽器。当锅炉出口压力由于某种原因而超过设计允许值时，为使主安全阀门尽量不动作，以免安全阀门因频繁起跳而引起泄露，此时一级旁路就会自动打开，流经部分蒸汽以降低汽压，待锅炉出口压力恢复正常后，一级旁路就会自动进行关闭。当汽轮机甩负荷时，过热蒸汽经过一级、二级旁路，流经再热器至凝汽器，从而达到保护再热器并回收冷凝水的目的，提高了电厂的经济性，而且，可以使过热蒸汽和再热蒸汽的安全阀门不动作。5 燃烧产物和锅炉热平衡计算5.1 燃烧产物计算（1） 理论空气量及理论烟气容积理论空气量理论氮气容积三原子气体的容积理论水蒸气容积理论烟气容积（2） 空气平衡表及烟气特性表根据该锅炉的燃料属劣质烟煤，可按表2-7选取炉膛出口过量空气系数，又按表2-9选取各受热面烟道的漏风系数，然后列于空气平衡表。（如表1）表1 空气平衡表受热面名称过量空气系数炉膛、后屏过热器（）对流过热器（）高温再热器（）低温再热器旁路省煤器（）主省煤器（）空气预热器（）进口1.201.231.281.301.32漏风0.030.030.020.020.2出口1.201.231.261.301.321.52 根据上述计算出的数据，又按表2-10选取炉渣份额后计算得飞灰份额，计算表2列出的的各项，此表为烟气特性表。（3） 烟气焓温表计算表3列出的各项，此表为烟气焓温表。5.2 热平衡及燃料消耗量计算 锅炉热平衡及燃料消耗量计算，如表4所示。表4锅炉热平衡及燃料耗量计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1燃料带入热量181332排烟温度假定1353排烟焓查焓温表31315.94冷空气温度给定205理论冷空气焓查焓温表3123.26机械不完全燃烧热损失取用27化学不完全燃烧热损失取用08排烟热损失6.239散热损失查图2-150.410灰渣物理热损失011保热系数0.99612锅炉总热损失8.6313锅炉热效率91.3714过热蒸汽焓查蒸汽特性表p=13.82Mpa,t=540343415给水焓查水特性表p=15.68Mpa,t=2351016.416过热蒸汽流量已知42010317过热蒸汽出口焓查蒸汽特性表p=2.45Mpa,t=5403551.418过热蒸汽进口焓查蒸汽特性表p=2.6Mpa,t=3303078.319再热蒸汽流量已知350 10320再热蒸汽焓增量473.121锅炉有效利用热1.18110922实际燃料消耗量71.310323计算燃料消耗量69.9103正文和表格中所需查的表和图均取自参考文献2。84表2 烟气特性表 项目名称符号单位烟道进口过量空气系数1.21.21.231.261.281.32烟道出口过量空气系数”1.21.231.261.281.301.50烟道平均过量空气系数1.21.2151.2451.271.291.40过剩空气量0.93301.00301.14341.25601.35291.866水蒸气容积0.63140.63250.63480.63670.63820.6464烟气总容积6.14006.21116.35336.47186.56677.0880气体占烟气总容积0.14360.14200.13880.13630.13430.1244水蒸气占烟气总容积0.10280.10180.09990.09840.09720.0912三原子气体和水蒸气占烟气总容积0.24640.24380.23870.23470.23150.2156烟气质量8.0948.1858.3688.5208.6429.132飞灰无因次浓度0.02410.02390.02330.02290.02660.0210表3 烟气焓温表 顺序温度理论烟气的焓（kJ/kg）理论烟气的焓（kJ/kg）飞灰的焓（kJ/kg）烟气焓值Hy（kJ/kg）炉膛、后屏过热器对流过热器高温再热器低温再热器、旁路省煤器主省煤器空气预热器热段空气预热器冷段HyHyHyHyHyHyHy1100723616990100810271041105910699851010103010489791005103110511067991101910456921079100510339699919201031105498322001464124118361960208533002128188026542692288030684400301325283670372137715500381931914553464947124776660046473872542155385654573158097700549945626411654866856776880063675261741975787736990075205981840686261010008148669494871111009058744110546121200997981781161513130010915892914140011855968515150012803104451616001376311210171700147251197518180015695127451919001666613524202000176451430321210018632150872222001961415870注 因为100（fhAy/Qddw）=1.081.43，所以计算烟气焓Hy时不要考虑飞灰的焓Hfh。6 炉膛设计和热力计算6.1 炉膛结构设计（带前屏过热器）炉膛结构设计（带前屏过热器）列表5表5 炉膛结构设计（带前屏过热器）序号名称符号单位计算公式或数据来源数值（一）炉膛尺寸的确定1炉膛容积热强度按表2-11选取1601032炉膛容积22003炉膛截面热强度按表2-12选取4.2681064炉膛截面积86.515炉膛截面宽深比按选取1.0866炉膛宽度选取值使9.657炉膛深度8.968冷灰斗倾角按选取509冷灰斗出口尺寸按选取1.210冷灰斗容积按附图A4部分结构尺寸计算156.6211折焰角长度按选取2.512折焰角上倾角按选取4513折焰角下倾角按选取3014前屏管径及壁厚取用384.515前屏管内工质质量流量按表2-21选取100016前屏管子总流通面积0.116417前屏每根管子面积(dn为内径)66.0210318前屏总管子数N根A/A17219前屏横向管距按选取135020前屏片数片按选取621前屏单片管子数根按选取2822前屏纵向节距按选取4223前屏最小弯曲半径按选取7524前屏深度241825前屏与前墙之间距离选取124026前后屏之间距离选取78027炉膛出口烟气流速选取628炉膛出口烟气温度按表2-20选取115029炉膛出口通流面积103.630炉膛出口高度10.731前屏高度按选定1032水平烟道烟气流速选取1033水平烟道高度按选取6.434折焰角高度按选取0.835炉顶容积按附图中A1和A2部分计算531.8436炉膛主体高度17.452（二）水冷壁1前后墙水冷壁回路个数个（按每个回路加热宽度2.5m选取）4序号名称符号单位计算公式或数据来源数值2左右侧墙水冷壁回路个数个（按每个回路加热宽度8m,所以炉膛高度设计合理20.52 146.3 炉膛和前屏过热器结构尺寸计算根据炉膛和前屏过热器的结构尺寸，计算炉膛和前屏过热器结构尺寸数据，列于表7和表8中。表7 炉膛结构尺寸计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1侧墙面积据附图3-5，44.4据附图3-5，11.1据附图3-5，156.4据3-5 16.0+227.92前墙面积据附图3-5 333.43后墙面积附图 3-5 249.94炉膛出口烟窗面积据附图3-5，116.05炉顶包覆面积据附图3-5 42.886前屏面积据图3-6 290.97燃烧器面积据附图3-5 （燃烧器布置的总宽度和高度分别为1.2m 和6m ）28.88前后侧墙水冷壁角系数按膜式水冷壁选取1.09炉顶角系数查附录三图（）4.45/38 = 1.184 . 00.9710前屏角系数查附录三图（）5. 42/38=1.10.9911炉膛出口烟窗处角系数选取1.012整个炉膛的平均角系数0.99713前屏区的侧墙面积据附图3-5 48.4814前屏区的炉顶面积据附图3-5 23.3915前屏区的炉墙面积+71.7516炉膛自由容积的水冷壁面积109717炉膛容积219918前屏占据面积据附图3-5 233.919炉膛的自由容积-1965.120前屏区与炉膛的水平分割面积据附图3-5 23.3921前屏区与炉膛的垂直分割面积据附图3-5 19322自由容积的辐射层有效厚度6.4523前屏间容积的辐射层有效厚度1.4524炉膛的辐射层有效厚度6.62925燃烧器中心线的高度据附图3-56.83826炉膛高度据附图3-526.77627燃烧器相对高度（见附图3-5 = 6.802m ）0.2528火焰中心相对高度+ 按附录二表查得等于00.25表8 前屏过热器结构尺寸计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1管径及壁厚由结构设计知384.52单片管子根数根由结构设计知283前屏片数片由结构设计知64蒸汽流通截面积0.785，（为管子内径）0.1115蒸汽质量流速10246前屏蒸汽平均比容由蒸汽特性表，0.0147蒸汽流速14.348前屏辐射受热面积287.996.4 炉膛热力计算（带前屏过热器） 炉膛的热力计算（带前屏过热器）结果列于表9中。表9 炉膛热力计算（带前屏过热器）序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1热空气温度给定3202理论热空气焓查焓温表32009.63炉膛漏风系数有空气平衡表1知0.054制粉系统漏风系数选用0.065冷空气温度给定206理论冷空气焓查焓温表3123.27空预器出口过量空气系数1.098空气带入炉内热量220491kg燃料带入炉内热量2033710理论燃烧温度根据Ql查焓温表3198511炉膛出口温度假定115012炉膛出口烟焓查焓温表311800.513烟气的平均热容量10.214水蒸气容积份额查烟气特性表20.102815三原子气体容积份额查烟气特性表20.246416三原子气体分压力(为炉膛压力，等于)0.0241170.1618三原子气体辐射减弱系数3.119灰粒子辐射减弱系数8020焦碳粒子辐射减弱系数取用1021无因次量0.522无因次量0.123半发光火焰辐射减弱系数3.224乘积2.0825炉膛火焰有效黑度0.8726乘积0.15527自由容积内三原子气体辐射减弱系数3.1128乘积2.0229自由容积的火焰有效黑度0.8730乘积0.034931屏间容积内三原子气体辐射减弱系数7.1032乘积0.5933屏间容积的火焰有效黑度0.4534屏宽A与Szy乘积 (A=2.424m,见图4)0.3735屏宽A与屏节距之比1.79136屏的修正系数查附录三图V(b)0.9537屏区的修正系数查附录三图V(b)0.8638系