600MW燃煤锅炉燃烧系统的设计与布置

1、摘 要作为火力发电厂三大主机（锅炉、汽轮机、发电机）中最基本的能量转化设备，锅炉的作用是使燃料在炉膛里面燃烧放热，经过加热水从而生成一定量的过热蒸汽。锅炉本体、锅炉附件还有辅助设备组成了电厂锅炉，锅炉本体设备主要是由燃烧系统和汽水系统组成，而锅炉的燃烧系统则主要包括炉膛、燃烧器。燃烧系统其主要的作用就是使燃料在炉内充分、良好的燃烧，放出热量。本文是以贫煤为设计煤种，进行600MW燃煤锅炉燃烧系统的设计和计算，结合目前已有锅炉机组的参数，确定本文设计的特性参数，根据锅炉参数和煤种特性选定锅炉类型和整体布置，以燃烧系统的主要部分（炉膛、燃烧器）为设计计算中心，并对锅炉其他系统进行简要的概述。关键词

2、：锅炉 贫煤 燃烧系统 炉膛 燃烧器IAbstractAs the host of the three thermal power plants (boilers, turbines, transformers) in the basic energy conversion devices, the role is to make the boiler fuel combustion inside the furnace heat, the heated water to generate a certain amount of superheated steam. Boiler, boile

3、r annex as well as auxiliary equipment of the power plant boilers, boiler equipment, mainly by the combustion system and the soda system components, boiler and combustion system mainly includes the furnace burner. Its main role is to make fuel combustion system in good combustion furnace, heat.This

4、article is based on lean coal coal design, design and calculation of 600MW coal-fired boiler combustion system, combined with the current parameters of the existing boiler unit to determine the characteristic parameters of this design, according to the boiler parameters and characteristics of the se

5、lected boiler type and coal overall layout, to the main part of the combustion system (furnace burner) for the design computing centers, boiler and other systems brief overview.Keywords：boiler Lean coal Combustion System Furnace burnerI目 录第一章 绪论1第二章 煤的元素分析和煤种判别32.1燃料燃烧计算32.1.1燃煤特性32.1.2煤的元素各成分之和为100

6、的校核32.1.3元素分析数据校核32.1.4煤种判别42.2 煤常规特性的影响52.2.1水分的影响52.2.2灰分的影响52.2.3硫分的影响52.2.4挥发分的影响5第三章 锅炉整体布置和系统介绍63.1锅炉整体布置63.1.1直流锅炉的特点63.1.2 型布置的特点63.2锅炉系统介绍73.2.1燃烧系统73.2.2锅炉汽水系统73.2.3风烟系统9第四章 燃烧产物和锅炉平衡的计算104.1燃烧产物的计算104.1.1理论空气量及理论烟气容积104.1.2空气平衡表及烟气特性表104.1.3烟气焓温表124.2热平衡及燃料消耗量计算14第五章 炉膛、燃烧器的设计和热力计算175.1炉膛

7、结构设计175.2燃烧器的设计215.3炉膛和屏式过热器结构尺寸计算235.4炉膛热力计算25第六章 设计总结306.1炉膛及水冷壁设计总结306.1.1炉膛设计306.1.2水冷壁结构306.2燃烧器设计总结306.3设计心得31参考文献32谢 辞33I600MW燃煤锅炉燃烧系统的设计与布置第一章 绪论目前我国大型锅炉很多都是600MW超临界压力直流锅炉，超临界压力是按照锅炉出口的压力来进行分类的，将绝对压力超过22.1MPa的锅炉称之为超临界压力锅炉。直流锅炉则根据有无汽包进行划分。通常情况下，直流锅炉可以适用于任何压力，但如果压力过低则不如自然循环锅炉，故一般应用于压力大于16MPa的锅

8、炉上。当然，超（超超）临界锅炉必须使用直流式锅炉。锅炉的安全运行有关火电厂整个机组有序的运行，如今大容量的燃煤发电机组需具备较高的运行可靠性，较低的供电煤耗率还有较先进的自动化水平。要兼顾这些需求，在锅炉的设计布置时就需有所考虑，尤其是在锅炉燃烧系统部分的设计计算，合理科学的设计对其安全性和经济性有很大的帮助。600MW机组为超临界机组，它具有效率高、煤耗低、自动化程度高、运行人员少的特点，而且还有建设周期短、单位容量占地面积小等适合我国国情的优势。这正好适合我国“十二五”规划中“绿色发展建设资源节约型、环境友好型社会”的要求，目前我国电力发电厂建设正需要这样的机组。因此，对600MW机组进行

9、设计及推广是非常有必要的。而燃煤锅炉则是其最重要的一个环节。目前在我国存在的火电厂的种类虽很多，但从能量转换的角度来看，它们生产原理和过程却是相同的，也说是把最初燃料中含有的化学能最终转变为人们所利用电能的过程。生产过程大体为下面几个阶段：最初燃料内化学能在锅炉中进行燃烧转变为热能，然后加热锅炉中的给水使之变为蒸汽，这一部分被称为称为燃烧系统。锅炉产生的过热（再热）蒸汽进入汽轮机，从而推动汽轮机进行旋转，将蒸汽热能转变为机械能，这部分称为汽水系统。由汽轮机旋转从而带动发电机转动，通过发电机把机械能变为电能，称为电气系统。【1】其基本的生产流程为：燃料燃烧的热能高温高压水蒸汽机械能电能电力系统本

10、设计原始资料：表1-1原始资料表名称单位数据过热蒸汽流量t/h1900过热器出口蒸汽压力MPa25.4过热器出口蒸汽温度570再热蒸汽流量t/h1610再热器进口蒸汽压力MPa4.75再热器进口蒸汽温度320再热器出口蒸汽压力MPa4.55再热器出口蒸汽温度569省煤器进口给水温度280给水压力MPa29.3环境温度20第二章 煤的元素分析和煤种判别2.1燃料燃烧计算2.1.1燃煤特性1) 煤种：贫煤2) 煤的应用基（收到基）成分（%）3) =58.03；=3.62；=3.04；=0.70； 4) =0.41；=8.03；=26.175) 煤的可燃基挥发分 =17.56%6) 煤的低位发热量

11、=22805kJ/kg7) 制粉系统 ：正压直吹室制粉系统8) 排烟温度假定值为=129，热空气温度假定值=3402.1.2煤的元素各成分之和为100的校核 =1002.1.3元素分析数据校核1)可燃基元素成分的计算可燃基与应用基之间的元素成分换算因子为：K1.5198则可燃基元素成分应为（）C=KC=1.519858.03=88.191H=KH=1.51983.62=5.502O=KD=1.51983.04=4.620N=KO=1.51980.70=1.063S=KS=1.51980.41=0.6232)干燥基灰分计算A26.1732.73)可燃基低位发热量（试验值）的计算 Q（+25） （

12、22805258.03）34963.15 kJ/4)可燃基低位发热量（闷得雷也夫公式值）的计算 Q339 C1030 H109（OS） 33988.191+10305.502-109(4.620-0.623) 35127.81 kJ/QQ3512734963164 kJ/ 因为164 kJ/800，所以元素成分是正确的。2.1.4煤种判别1)煤种判别由燃料特性得知=17.56%20,所以属于贫煤。【3】2)折算成分的计算A4.799M1.472S0.075由于A4.7994；M1.4728；S0.0750.2，所以属于高灰分、低水分、低硫分【3】贫煤。2.2 煤常规特性的影响2.2.1水分的影

13、响煤中水分对锅炉工作的影响有很多。当水分过多时，会使煤发热量降低，降低炉内温度，使着火推迟。会使锅炉的热效率降低，同时使风机电耗增大；也使得低温受热面的积灰、腐蚀加剧。此外,煤中水分太多,在煤粉制备的过程中，可能会导致原煤仓、给煤机堵塞，使磨煤机效率下降。2.2.2灰分的影响煤中灰分是不利的，若煤中灰分含量增加，可燃成分便少了，会降低其发热量；在燃烧过程中，煤中矿物质会转化成了灰分，熔融时吸收热量，在排渣时会带走热量；同时，灰粒在流过受热面时会使受热面受到磨损，有可能造成受热面积灰，使传热效果降低，会使排烟温度升高，增加烟热损失；灰分多会所产生炉内结渣会腐蚀金属。同时，灰分也会造成环境污染。2

14、.2.3硫分的影响燃煤中的硫最大影响，在燃烧时产生硫酸蒸汽，最终形成硫酸，对锅炉受热面形成腐蚀，然后导致烟道堵塞亦或堵灰问题。燃烧过程中可燃硫还会被氧化成SO2和少许的SO3，SO3在烟气中的含量虽然很少，但它会与水蒸气形成的硫酸蒸汽，从而导致低温受热面产生酸腐蚀和玷污。含硫量的增加，会增加煤粉自燃倾向，导致仓内煤的粉温度自行升高,与进入的空气接触引发自燃。所以,在使用含硫分较高的煤时,仓内煤粉不能长久储存。SO2也会污染环境，排入大气造成破坏严重的酸雨，破坏动植物的生长环境，也会对各种设施造成破坏作用。2.2.4挥发分的影响煤的挥发分是由一些碳氢化合物、少量的氧气、可燃气体（硫化氢、一氧化碳

15、）和不可燃气体（二氧化碳、氮气）所组成。挥发分是从燃料内部析出的，析出后煤有很多孔隙，增加了煤与空气的接触，也就是增加了反应面积。挥发分含量越高的煤、着火温度越低，更容易着火，容易完全燃烧。它是衡量煤着火难易程度的最重要标志。【3】 第三章 锅炉整体布置和系统介绍3.1锅炉整体布置本锅炉为超临界（25.4MPa）直流锅炉，型布置，一次中间再热，单炉膛，露天全钢架悬吊结构，固体排渣，炉膛采用膜式水冷壁，燃烧器为直流燃烧器，四角切圆燃烧方式。3.1.1直流锅炉的特点锅炉按工质在蒸发受热面（水冷壁）内的流动方式进行分类可分为自然循环锅、强制循环锅炉还有直流锅炉。自然循环锅炉是指蒸发受热面内的工质是靠

16、上升管中的汽水混合物与下降管中的水之间的密度差所产生的压力差进行循环的锅炉。强制循环（辅助循环）锅炉是指蒸发受热面内的工质不仅需依靠汽水混合物的密度差，还需依靠锅炉循环泵的压头从而实现循环。直流锅炉则是依靠给水泵的压头，使工质依此通过各受热面。【3】直流锅炉的特点是不存在汽包，给水在给水泵的压力下顺序流过蒸发受热面、过热受热面，一次将给水都变为过热蒸汽，在蒸发段的循环倍率为1。直流锅炉有以下技术特点：1）无汽包，可以快速启停。与自然循环锅炉比较，直流锅炉从冷态启动到锅炉满负荷运行其速度可提高一倍左右。2）金属耗量小。直流锅炉的锅炉本体金属耗量较小，锅炉重量轻。3）水泵压头高。水冷壁内工质的流动

17、阻力全需给水泵来克服，该阻力大概占全部阻力的25%-30%，所需的压头较高，造成了高的制作成本，也增加了耗电。4）需要汽水分离器。锅炉内的汽水分离器在较低负荷的时候，起汽水分离作用并可以维持一定的水位，在较高负荷下为纯直流运行。3.1.2 型布置的特点锅炉炉型布置的采用，要根据燃料的特性，锅炉的容量。燃料的燃烧方式还有厂房布置的条件来选择。要使得锅炉运行效率高、工作安全可靠、金属使用量较少、便于检修维护和运行操作，并且需要和整个电站各设备相互合理配合、方便布置来进行相应的选型。型布置是国内外中大型锅炉应用最广泛的一种布置方法，烟气由炉膛水平烟道进入尾部烟道，在尾部通过各受热面后排出。该布置不仅

18、经济安全，还有许多优点。1）锅炉高度较低。锅炉的排烟口可以放置在底层,除尘器还有送、引风机等设备可以安放在地面上,安装起吊较为便利。2）尾部的对流烟道气流方向向下,烟气下流方便清灰,有自身除灰的功能。3）受热面的布置较为方便，各受热面可以布置成逆流方式有利于加强对流换热。4）炉体自身、机炉之间衔接管道较短。3.2锅炉系统介绍3.2.1燃烧系统锅炉的燃烧系统主要由炉膛、燃烧器、烟道等组成，燃烧系统的作用是使燃料在炉膛内充分燃烧，放出热量。锅炉采用中速磨煤机，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。需通过燃烧设备（燃烧器）设计和炉膛布置相匹配来满足所要求的各项燃

19、烧指标，即煤粉的及时稳定着火，低NO排放，并要保证炉内不能发生结渣还有水冷壁的腐蚀。1. 对燃烧设备的要求：1) 燃烧效率高。2) 着火及时、燃烧稳定。3) 安装、检修简单方便，运行方便。2. 完全燃烧的条件：1) 合适、充足的空气量。2) 空气和煤粉良好的混合与扰动。3) 足够长的燃烧停留时间与适当高的炉温。3.2.2锅炉汽水系统锅炉汽水系统主要由省煤器、水冷壁、过热器、再热器和汽水分离器组成。汽水系统的主要任务是吸收燃料放出的热量，使给水蒸发并形成具有一定压力、温度的过热蒸汽。1. 省煤器和水冷壁系统流程：锅炉给水由省煤器进口联箱流经省煤器管组，最后汇合在省煤器箱，再由连接管道分别将水引入

20、水冷壁左右侧墙下集箱，水由下集箱进入炉膛四周的水冷壁。当锅炉在启动阶段或低于最低直流运行工况时，水会在水冷壁内吸热升温而形成汽水混合物，然后汇集于水冷壁上集箱，通过水冷壁流向汽水分离器，汽水混合物在汽水分离器内进行分离，将蒸汽引至过热器，分离后的水则通过调节阀进入除氧器或流向凝汽器，进行回收。当高于最低的直流运行工况时，水将在水冷壁内吸热升温，形成后的过热蒸汽流向水冷壁上集箱，通过引出管进入汽水分离器，然后直接由连接管道引至过热器，汽水分离器只作为连接过热器与水冷壁之间的通道。省煤器的作用是提高锅炉的经济性。将进入水冷壁以前的给水进行预热，借以回收尾部排烟中的部分热量。2. 过热蒸汽系统的流程

21、：蒸汽从汽水分离器引出，然后进入炉顶进口集箱，经前炉顶管流向炉顶出口集箱，为了减少蒸汽阻力造成的损失，在BMCR工况下约三分之一的蒸汽通过旁路管直接进入锅炉炉顶的出口集箱。从炉顶出口集箱出来的蒸汽经过后炉顶管和后烟井包覆，再汇和到后烟井侧墙上集箱，然后分四路进入前屏进口集箱，经前屏加热后流出，再分两路通过第一级喷水减温后流经后屏过热器进口集箱，通过后屏并流向后屏过热器出口集箱，然后分两路通过第二级喷水减温后进入末级过热器进口集箱，经末级过热器加热后流出。再由引出管引出至主蒸汽管道送往汽轮机高压缸。1) 前屏过热器：前屏过热器位于炉膛顶部空间，用于吸收炉膛顶部的烟气辐射热，还有分隔烟气流和减弱切

22、圆燃烧过程中炉膛出口烟气残余，并降低炉膛出口处的烟温偏差。2) 后屏过热器：后屏加热器也位于炉膛上部，在前屏之后，炉膛折焰角的前方，作用是吸收部分炉膛上部辐射热量。3) 末级过热器：末级过热器位于水平烟道处，在高温再热器与炉膛后墙的后面，受热面布置方法是顺列逆流，主要依靠对流传热来吸收热量。3. 再热蒸汽系统的流程： 从汽机高压缸排出的蒸汽通过事故喷水减温器后进入低温再热器进口集箱，然后经低温再热器加热后引出，再经过连接管道进入高温再热器，经过高温再热器加热后引至蒸汽管道，送往汽轮机中压缸。高温再热器与低温再热器之间是通过连接管道进行交叉，作用是降低因炉膛左右侧烟温偏差而导致的再热蒸汽温度偏差

23、。1) 低温再热器：锅炉低温再热器位于烟道中，顺列排列，与烟气形成逆流布置，根据对流传热来吸收热量。2) 高温再热器： 由于采用摆动燃烧器调温，所以高温再热器布置在炉膛折焰角上部的烟气高温区，和烟气成顺流流动，形成顺列布置。3.2.3风烟系统 锅炉风烟系统的作用是能持续稳定的供给锅炉运行燃烧所需要的燃料、空气，并根据燃烧要求分配合适的风量到各燃烧器，也需使燃烧生成的烟气流经各个受热面并经烟气的脱硫、净化装置后，最后由烟囱排向环境中。1. 烟气系统炉膛中产生的烟气流过各受热面后，通经烟道进入空气预热器，在预热器中充分利用烟气余热对一、二次风进行预热。烟气将预热器的波形板受热面进行加热而使自己得到

24、冷却。从空气预热器最终出来的烟气通过电厂静电除尘器、脱硫脱硝设备等，经烟囱排至周围环境中。2. 空气系统一次风的目的是干燥和输送燃烧所需煤粉，从周围环境中抽吸的空气经一次风机，送入空气预热器，加热后进入磨煤机，在进空气预热器前有一部分冷风在进入磨煤机前与热一次风相混合。用作磨煤机的调温风。二次风的目的是加强燃烧和控制NOx生成量。从周围环境吸入的空气通过送风机进入空气预热器，加热后经二次风道进入主风箱，然后经主风箱分配到各二次风喷嘴。用作五层分离燃尽风喷嘴的空气也由主风箱上抽取。第四章 燃烧产物和锅炉平衡的计算锅炉燃料的燃烧计算是锅炉设计与计算的重要组成部分。是以燃料中的可燃元素C（碳）、H（

25、氢）、S（硫）和空气中的O（氧）的化学反应为基础进行的。热力计算需要得出燃烧时燃料所需的空气量，作为炉内燃烧还有煤粉系统选则风机的基础。4.1燃烧产物的计算锅炉燃烧产物主要是指在燃料燃烧后所产生的烟气和其携带的灰粒。通常烟气中的固体颗粒很少，所以忽略不计，只有在使用灰分很高的煤种时才会给予考虑。【3】4.1.1理论空气量及理论烟气容积下面给出燃烧产物的计算公式与计算结果。表4-1 理论空气量及烟气容积表序号项目名称符号单位公式结果1理论空气量m/kg0.0889(+0.375)+0.265-0.03336.0306033752理论氮容积m/kg0.8/100+0.794.7697766663R

26、O2容积m/kg1.866/100+0.7/1001.08570984理论干烟气容积m/kg+5.8554864665理论水蒸气容积m/kg11.1/100+1.24/100+1.61dk(dk=0.01kg/kg)0.5984847146飞灰份额查锅炉课程设计表=（100-）%0.94.1.2空气平衡表及烟气特性表该锅炉使用的燃料属贫煤，选取炉膛出口空气系数1.23按文献3选取各受热面烟道的漏风系数，列出空气平衡表，如表4-2。表4-2 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1.231.281.311.3351.365漏

27、风0.050.030.0250.030.2出口1.231.281.331.3351.3651.565根据上述计算出的数据，又按文献2表2-10选取炉渣份额后计算得飞灰份额，计算表4-3列的的各项，本表为烟气特性表。表4-3 烟气特性表项目名称符号单位烟道进口过量空气系数1.23001.28001.31001.33501.3650烟道出口过量空气系数1.23001.28001.31001.33501.36501.5650烟道平均过量空气系数1.23001.25501.29501.32251.35001.4650过剩空气量1.38701.53781.77901.94492.11072.8042水蒸

28、气容积0.62080.62320.62710.62980.63250.6436烟气总容积7.86338.01658.26168.43028.59879.3033气体占烟气总容积0.13810.13540.13140.12880.12630.1167水蒸气占烟气总容积0.07900.07770.07590.07470.07360.0692三原子气体和水蒸气占烟气容积份额0.21700.21320.20730.20350.19980.1859烟气质量10.425710.622610.937711.154311.370912.2766飞灰无因次浓度0.02260.02220.02150.02110.

29、02070.01924.1.3烟气焓温表焓温表的计算与编制是一项预备性的计算，是进行锅炉热力计算的前提。空气、烟气的焓值是指在等压得前提下，将单位（1kg）燃料所需要的空气量或产生的烟气量从0加热到t（空气）或（烟气）时所需的热量，单位为。1. 空气焓理论空气量的焓在标准状态下为：实际空气的焓式中指湿空气在温度t时的焓2. 烟气焓根据热力学定律可知，燃烧产物的焓值等于其各组成成分之和。也就是说实际烟气焓等于理论烟气焓，飞灰焓和过量空气焓之和。在烟气中的飞灰量达到时才计算飞灰焓，过小时忽略不计。【3】计算表4-3列出的各项，列出烟气焓温表。13顺序烟气（空气）温度（oC）理论烟气的焓 H0y (

30、kJ/kg)理论空气的焓 H0y (kJ/kg)烟气的焓Hy(kJ/kg)炉膛 后屏过热器 l=1.23对流过热器 gr=1.28高温再热器 gzr=1.31低温再热器 dzr=1.335省煤器 sm=1.365空气预热器ky =1.565HyHyHyHyHy1100895.01796.041344.7822001905.921604.142355.082812.261467.4933002753.762430.333434.261079.173507.173567.923640.834126.901314.6444003726.493268.594641.701207.444739.7512

31、32.594821.471253.544919.531278.695573.241446.3455004722.124124.935877.101235.416000.851261.106103.981282.516227.721308.207052.711479.4766005744.835005.407146.341269.247296.501295.657421.641317.667571.801344.0777006796.715897.938153.248448.141301.808625.071328.578772.521350.8988007867.656808.559433.6

32、21280.389774.041325.919978.301353.2310148.511375.9999008956.667731.2310734.841301.2211121.401347.3611353.341375.0411546.621398.1010100010063.628653.9212054.021319.1812486.721365.3212746.341393.0012962.681416.0711110011185.299618.8113397.621343.6013878.561391.8414167.121420.7914407.601444.91121200123

33、20.1510571.6514751.631354.0115280.221401.6515597.361430.2413130013473.4011542.5716128.191376.5616705.321425.1117051.601454.2414140014630.6212519.5317510.111381.9218136.091430.7618511.671460.0715150015797.7713502.5218903.351393.2416160016978.4214491.5420311.481408.1317170018162.5615480.5621723.091411

34、.6118180019354.8316475.6123144.221421.1319190020551.0717482.7224572.101427.8820200021751.2218489.8326003.881431.7821210022964.7619502.9727450.4422220024167.7920516.114-4烟气焓温表注因为=，故计算烟气焓时不要考虑飞灰的焓。4.2热平衡及燃料消耗量计算锅炉热平衡是指锅炉在稳定运行时，其输入热量和输出热量还有其他各项损失之间的热量平衡状态。热平衡是以单位（1kg）固体或液体燃料，或者0.1MPa、0的气体燃料为基础从而进行计算的。通

35、过热平衡相应的计算可知锅炉的有效利用热和各项散热的损失，然后计算燃料的消耗量和锅炉的效率。【3】一般的热平衡方程式为：，式中锅炉总的输入热量锅炉有效利用热量锅炉的排烟热损失固体不完全燃烧热损失可燃气体在不能完全燃烧时的损失锅炉散热损失其他热损失各项热损失：1) 固体不完全燃烧热损失：锅炉设计时，按照锅炉的燃烧方式和燃煤种类进行选取，计算时有推荐值。对于固态除渣煤粉炉:褐煤=1%，烟煤=2%，贫煤=3%，无烟煤=4%，燃油和燃气炉=0%。由于本设计煤种为贫煤，故选取=3%。2) 可燃气体不完全燃烧（化学不完全燃烧）时的热损失：产生该损失原因是等可燃气体还没有燃烧放热就随着烟气排出从而造成的热损失

36、。当锅炉正常运行时的值很小。锅炉设计时，值主要是按照燃煤种类与锅炉燃烧方式进行选取：煤粉炉=0，火床炉=（0.5-1.0）%，燃煤和燃气炉=0.5%。股本设计选取=0。3) 排烟惹损失：该损失是由于锅炉排烟时物理显热而造成的热损失，其值为排烟焓与入炉空气焓的差值。是锅炉热损失中主要的损失，对于大型锅炉，约为（4-8）%。对于影响主要因素为烟气的容积和锅炉排烟温度。一般每升高10-20，就会增加1%。故锅炉运行时候需要经常吹灰。4) 散热损失：该损失是由于锅炉运行时各管道、附件的温度比环境温度高而散失的热量。按式求额定蒸发量下的散热损失。也可按文献【3】图4-3选取，本设计取=0.4。5) 其他

37、热损失：主要是灰渣物理热损失，对于固态排渣的煤粉炉，在燃料灰分时才需要计算，本设计取=0。表4-5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锅炉输入热量给定228052冷空气温度给定203理论冷空气焓159.214排烟温度预选1295排烟焓1770.356机械不完全燃烧热损失取用3.07化学不完全燃烧热损失取用08散热损失查文献3图4-30.49飞灰系数查文献3表4-50.910灰渣物理热损失011排烟热损失6.4712锅炉总热损失9.8713锅炉热效率90.1214保温系数0.99615过热蒸汽焓3395.4816过热蒸汽流量190017再热蒸汽流量已知161018再热

38、蒸汽入口焓2994.9819再热蒸汽出口焓3596.9020再热蒸汽焓增量601.9221给水温度给定28022给水焓12229.6923锅炉有效利用热量24燃料消耗量277351.9825计算燃料消耗量2399331.42第五章 炉膛、燃烧器的设计和热力计算图5-1 炉膛结构尺寸5.1炉膛结构设计炉膛设计内容主要有炉膛尺寸大小的确定、炉膛水冷壁的设计布置还有燃烧器形势的选择和布置。在设计时，首先要使燃料能充分完全的燃烧，而且还需保证燃烧室能可靠并且长期的运行，不会因严重结渣等事故而导致停炉，因此需根据实践的经验来确定炉膛的形状的容积，使其燃烧效率高且运行安全可靠。燃烧煤粉对炉膛的要求：1)

39、良好的着火条件，稳定燃烧条件，使燃料在炉内能完全燃尽。2) 尽可能减少污染物的生成量。3) 能将烟气冷却的温度低于熔点温度，确保炉内各个受热面不结渣。4) 对媒质和锅炉的负荷有优良的适应性和持续稳定运行的可靠性。5) 布置够多的受热面，并且不能发生传热恶化。燃烧器的布置为对四角布置时，炉膛截面的宽深比例最好不大于1.2，最宜为正方形。由此能解决炉膛横截面的深度、宽度。本设计选取比例为1.1。在决定宽度、深度后，考虑炉膛的冷灰斗和炉顶的形状，然后确定炉膛的高度。冷灰斗倾斜角一般不小于，便于灰渣能自行下滑。本设计取。其下口大小需根据容量选取，一般取。0.6-1.4m，本设计取1.2m。炉膛出口下边

40、有折焰角，目的是形成缩口，改善上部空气的流动性。折焰角一般取炉膛深度的，上倾斜角取，下倾斜角取。本设计上倾斜角取，下倾斜角取。炉膛结构设计（带屏式过热器）列表5-1表5-1 炉膛结构设计（带屏式过热器）（一）炉膛尺寸的确定序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1炉膛容积热强度按文献2表2-11选取2炉膛容积1367.283炉膛截面热强度按文献22-12选取4炉膛截面积396.695炉膛截面宽深比按选取1.16炉膛宽度选取值使20.97炉膛深度18.988冷灰斗倾角按选取9冷灰斗出口尺寸按选取1.210冷灰斗容积按图3 A4部分结构尺寸计算1607.8211折焰角长度按选取6.3312折焰角上倾

41、角按选取13折焰角下倾角按选取14前屏管径及壁厚取用15前屏管内工质质量流速按表文献22-21选取90016前屏管子总流通面积假定0.56817前屏每根管子面积(dn为内径)18前屏总管子数根33619前屏横向管距按选取130020前屏片数片按选取1621前屏单片管子数根按选取2122前屏纵向节距按选取62.423前屏最小弯曲半径按选取10424前屏深度270425前屏与前墙之间距离选取120026前后屏之间距离选取98027炉膛出口烟气流速选取628炉膛出口烟气温度按文献 2 表2-20选取100029炉膛出口通流面积487.2830炉膛出口高度233.3131前屏高度按选定1832水平烟道

42、烟气流速选取1333水平烟道高度10.7634折焰角高度按选取0.935炉顶容积图结构尺寸计算47.4036炉膛主体高度29.02水冷壁：炉膛的炉膛不仅是燃烧设备也是吸热设备，其炉墙上的受热面一般被称为水冷壁，水冷壁是炉内的主要辐射受热面。炉膛内布置水冷壁可以防止高温的火焰与炉壁直接接触，也可以降低炉壁的温度起着保护炉壁的作用。水冷壁工作特点和作用：1）减少高温对炉墙的破坏作用，保护炉墙。装设有水冷壁的炉墙，其内壁的温度会明显的降低，其炉墙的强度也会增加，可以减轻炉墙的重量与厚度。膜式水冷壁的敷管炉墙可不采用密度太大的耐火材料。2）强化传热，减少受热面面积，节省锅炉金属耗量。水冷壁与炉内的燃烧

43、火焰是辐射传热，传热热流和火焰的温度的四次方成正比。锅炉炉内的温度很高，但是水冷壁内工质温度较低，其辐射吸热强烈，故可减少受热面面积。3）非常有效啊的防止炉壁内的结渣。焦炭与熔融的灰渣碰撞在较低温度的水冷壁上，迅速降温凝固，失去粘性下滑到冷灰斗。4）作为锅炉主要蒸发受热面，使水冷壁内的热水汽化，产生活路所需的饱和蒸汽。表5-2 水冷壁尺寸计算序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1前后墙水冷壁回路个数个82左右侧墙水冷壁回路个数个83管径及壁厚按文献 2 表2-13选取4管子节距s按选取7785前后墙管子根数根按选取2706左右侧墙管子根数根按选取2465.2燃烧器的设计图5-2 燃烧器 燃烧

44、器按其气流出口特性主要归为两大类，直流燃烧器和旋流燃烧器。旋流燃烧器一般适合燃烧挥发分较大的燃煤锅炉（）。【3】 本锅炉燃烧器是根据煤可燃基挥发分的大小，来初步选定燃烧器的类型。本设计=17.56%，故选取四角布置的直流式燃烧器。燃烧器结构尺寸计算列于表5-3。表5-3 燃烧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1一次风速按文献2表2-16选取252二次风速按文献2表2-16选取503一次风率按文献2表2-15选取254二次风率755一次风温由制粉系统的设计计算确定2006二次风温3307燃烧器数量个四角布置48一次风出口截面积0.71379二次风出口截面积1.023710燃烧器

45、假象切圆直径选取120011燃烧器矩形对角线长28232.1812特性比值初步选定1013特性比值35.9314燃烧器喷口宽度80015一次风喷口高度892.2316二次喷口宽度1279.6418燃烧器高度由图计算核算接近原选定值829221最下一排燃烧器的下边缘距冷灰斗上沿的距离按选取35.3炉膛和屏式过热器结构尺寸计算根据上面炉膛（带前屏）结构尺寸，计算炉膛（带前屏）尺寸数据，列于表5-4中。 表5-4 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侧墙面积据图，70.27据图57.74据图，550.82据图，153.86+832.692前墙面积据图，1224.223后墙面积据图

46、924.304炉膛出口烟窗面积据图，557.185炉顶包覆面积据图5-1 ,120.086前屏面积据图1557.507燃烧器面积据图51.28前后侧墙水冷壁角系数按膜式水冷壁选取1.09炉顶角系数查文献2附录三图（）4. 00.9710前屏角系数查文献2附录三图（）5. 0.9611炉膛出口烟窗处角系数选取1.012整个炉膛的平均角系数0.75813前屏区的侧墙面积据附图97.3414前屏区的炉顶面积据附图56.5115前屏区的炉墙面积+153.8616炉膛自由容积的水冷壁面积4268.0917炉膛容积17403.1218前屏占据面积据图1017.2419炉膛的自由容积-16385.8820前屏区与炉膛的水平分割面积据图56.5121前屏区与炉膛的垂直分割面积据图752.4022自由容积的辐射层有效厚度13.8223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13.9525