锅炉原理-第八章锅炉本体设计和布置

1、 型布置型布置 应用范围最广。应用范围最广。由垂直柱体炉膛、水由垂直柱体炉膛、水平烟道和下行对流烟道组成平烟道和下行对流烟道组成 型布置锅炉型布置锅炉高度较低，安装方便；烟高度较低，安装方便；烟气在竖井中向下流动，受热面易于布置成气在竖井中向下流动，受热面易于布置成逆流传热方式；燃料进给设备和排烟口都逆流传热方式；燃料进给设备和排烟口都在锅炉底层，送风机、引风机、除尘器等在锅炉底层，送风机、引风机、除尘器等笨重设备可布置在地面，减轻了厂房和锅笨重设备可布置在地面，减轻了厂房和锅炉构架的负载，可以采用简便的悬吊结构炉构架的负载，可以采用简便的悬吊结构 型布置锅炉型布置锅炉占地较大；烟道转弯易占地

2、较大；烟道转弯易引起飞灰对受热面的局部磨损引起飞灰对受热面的局部磨损 塔型布置锅炉塔型布置锅炉 对流烟道布置在炉膛的上方，锅炉对流烟道布置在炉膛的上方，锅炉笔直向上发展，取消了不宜布置受热面的转弯室笔直向上发展，取消了不宜布置受热面的转弯室 塔型布置锅炉塔型布置锅炉占地面积小；对占地面积小；对流烟道有自身通风作用，烟气阻力流烟道有自身通风作用，烟气阻力小；烟气在对流受热面中不改变流小；烟气在对流受热面中不改变流动方向，烟气中的飞灰不会因离心动方向，烟气中的飞灰不会因离心力而集中造成受热面的磨损，对于力而集中造成受热面的磨损，对于多灰燃料非常有利。适用于燃用烟多灰燃料非常有利。适用于燃用烟煤以及

3、正压燃烧的燃油、燃气锅炉煤以及正压燃烧的燃油、燃气锅炉 半塔型布置锅炉半塔型布置锅炉 空气预热器，送、引空气预热器，送、引风机，除尘器等笨重设风机，除尘器等笨重设备布置在地面，以减轻备布置在地面，以减轻锅炉构架和厂房的负载，锅炉构架和厂房的负载，避免汽、水管道过长避免汽、水管道过长 容量增大，蒸汽参数相应提高。参数的变化使得容量增大，蒸汽参数相应提高。参数的变化使得锅炉内锅炉内加热、蒸发和过热（再热）吸热量的比例加热、蒸发和过热（再热）吸热量的比例发发生变化。生变化。参数参数总焓增总焓增吸热量分配比例（吸热量分配比例（% %）汽压汽压（MPaMPa）汽温（汽温（） 给水温度给水温度（）kJ/k

4、gkJ/kg加热加热蒸发蒸发过热过热/ /再热再热1.271.273.823.829.819.8113.7213.7216.6916.69350350450450540540540/540540/540540/540540/540105105150150215215240240270270270827082697269725222522277727772645264514.414.417.917.920.420.421.221.223.523.572.372.362.462.449.549.533.833.823.723.713.313.319.719.730.130.129.8/15.229

5、.8/15.236.4/16.436.4/16.4锅炉中工质吸热量的分配比例锅炉中工质吸热量的分配比例锅炉参数锅炉参数蒸发受热面蒸发受热面过热器过热器/再热器再热器尾部受热面尾部受热面低参数低参数小容量小容量水冷壁对水冷壁对流管束流管束锅炉管束与炉膛出锅炉管束与炉膛出口之间的烟道口之间的烟道面积不大的铸铁省煤器面积不大的铸铁省煤器中参数中参数水冷壁水冷壁对流水平烟道对流水平烟道省煤器和管式空预器省煤器和管式空预器高参数高参数水冷壁水冷壁增加增加顶棚过热器和顶棚过热器和屏式过热器屏式过热器省煤器和管式空预器省煤器和管式空预器超高参数超高参数水冷壁水冷壁增加增加前屏过热器，前屏过热器，再热器再热器

6、布置在水平布置在水平烟道后部和烟道后部和尾部烟尾部烟道上部道上部空预器高温段用管式，空预器高温段用管式，低温段用回转式，低温段用回转式，回转回转式直径较大，布置在尾式直径较大，布置在尾部烟道外面部烟道外面亚临界参数亚临界参数带中间再热带中间再热减少水冷壁，减少水冷壁，设置墙式再设置墙式再热器热器并在尾部烟道上部并在尾部烟道上部并列或上下分开布并列或上下分开布置再热器和过热器置再热器和过热器回转式空预器回转式空预器超临界超临界直流锅炉直流锅炉，只有加热吸热和过热吸热，没有蒸发吸热，只有加热吸热和过热吸热，没有蒸发吸热 挥发分影响煤粉的着火燃烧，从而影响受热面的挥发分影响煤粉的着火燃烧，从而影响受

7、热面的布置。布置。 如如燃用低挥发分无烟煤燃用低挥发分无烟煤的炉膛，就要在燃烧区的炉膛，就要在燃烧区布置燃烧带，用瘦长炉膛，以保证有足够的火焰长布置燃烧带，用瘦长炉膛，以保证有足够的火焰长度；需要较高的度；需要较高的t trkrk，就要求增大空预器；，就要求增大空预器； 挥发分不同挥发分不同，炉膛出口过量空气系数不同，影，炉膛出口过量空气系数不同，影响炉膛出口温度和烟气流量，则对流受热面的布置响炉膛出口温度和烟气流量，则对流受热面的布置就需相应改变。就需相应改变。 灰分直接影响对流受热面的磨损。灰分直接影响对流受热面的磨损。灰分多灰分多，选，选用较低的烟气流速，相应改变受热面的尺寸和结用较低的

8、烟气流速，相应改变受热面的尺寸和结构，还要加装防磨件；构，还要加装防磨件；烟速太低烟速太低，又会使受热面，又会使受热面积灰，影响传热。积灰，影响传热。故要选用适当的烟气流速并设故要选用适当的烟气流速并设置有效的吹灰装置。置有效的吹灰装置。 水分和灰分的影响。水分和灰分的影响。水分、灰分增大，煤发热水分、灰分增大，煤发热量降低；水分多，烟气体积增大，排烟损失增大；量降低；水分多，烟气体积增大，排烟损失增大；水分多，炉膛温度降低，造成炉膛吸热量减少而水分多，炉膛温度降低，造成炉膛吸热量减少而对流受热面吸热量增多。燃用多水分煤时，对流受热面吸热量增多。燃用多水分煤时，t trkrk较较高，空预器受热

9、面增多。高，空预器受热面增多。 灰渣的熔融性灰渣的熔融性（结渣和沾污）对炉膛的设计（结渣和沾污）对炉膛的设计影响很大。影响很大。 为防止炉膛受热面结渣，当软化温度为防止炉膛受热面结渣，当软化温度ST1390ST1390，炉膛容积热负荷，炉膛容积热负荷q qv v140W/m3140W/m3；当；当软化温度软化温度STST13901390，炉膛容积热负荷，炉膛容积热负荷q qv v=150=150190W/m3190W/m3； 为避免高温对流受热面管束的沾污和结渣，为避免高温对流受热面管束的沾污和结渣，炉膛出口烟气温度低于煤灰的变形温度炉膛出口烟气温度低于煤灰的变形温度DTDT以下以下50501

10、00100。从而影响炉膛吸热量和对流受热面从而影响炉膛吸热量和对流受热面吸热量的比例，也就影响受热面的布置和结构尺吸热量的比例，也就影响受热面的布置和结构尺寸。寸。 硫分硫分的影响。硫分增大，会使的影响。硫分增大，会使SOSO2 2、SOSO3 3的含量的含量增大，造成尾部受热面的酸腐蚀和堵灰。增大，造成尾部受热面的酸腐蚀和堵灰。 炉膛容积与炉膛高度炉膛容积与炉膛高度 根据锅炉容量和蒸汽参数，以及煤质燃烧特性根据锅炉容量和蒸汽参数，以及煤质燃烧特性和结渣特性，选择炉膛容积热负荷和结渣特性，选择炉膛容积热负荷q qV V和炉膛截面热和炉膛截面热负荷负荷q qA A, ,确定炉膛容积与截面积，并由

11、此确定炉膛确定炉膛容积与截面积，并由此确定炉膛深度、宽度和高度深度、宽度和高度 火焰的最短行程火焰的最短行程 根据燃料燃尽度达到根据燃料燃尽度达到9999所需的燃料在炉内所需的燃料在炉内的停留时间，确定最上层一次风喷口至屏式过热的停留时间，确定最上层一次风喷口至屏式过热器底部（炉膛上方布满屏）或炉膛出口的距离器底部（炉膛上方布满屏）或炉膛出口的距离 燃烧器区域高度燃烧器区域高度 根据有利于燃料着火、稳定燃烧以及防止结渣根据有利于燃料着火、稳定燃烧以及防止结渣的原则，结合工程经验选择燃烧器区域壁面热负荷的原则，结合工程经验选择燃烧器区域壁面热负荷q qR R，确定燃烧器区域的高度。，确定燃烧器区

12、域的高度。 q qR R与锅炉参数与容量的关系不大，燃用烟煤时与锅炉参数与容量的关系不大，燃用烟煤时一般为一般为1.41.41.7MW/m2.1.7MW/m2.燃用灰熔点低的煤，可将燃燃用灰熔点低的煤，可将燃烧器沿高度方向拉开，且燃烧器采用小功率、大节烧器沿高度方向拉开，且燃烧器采用小功率、大节距布置，降低燃烧器区域的温度水平，防止结渣距布置，降低燃烧器区域的温度水平，防止结渣 炉膛出口烟气温度炉膛出口烟气温度 凝渣管或屏式凝渣管或屏式过热器前的烟温过热器前的烟温 锅炉受热面的锅炉受热面的辐射和对流传热的最佳比值辐射和对流传热的最佳比值（辐射受热面和对流受热面的金属耗量及总成（辐射受热面和对流

13、受热面的金属耗量及总成本最小）对应的本最小）对应的 约为约为12501250 为保证炉膛出口处为保证炉膛出口处对流受热不结渣，对流受热不结渣， 不应超过不应超过灰分开始变形的温度灰分开始变形的温度DTDT。如灰分软化温度如灰分软化温度STST与变与变形温度形温度DTDT之差小于之差小于100 100 ，则取，则取 (ST-100)(ST-100) 当炉膛出口处布置着屏式受热面时，当炉膛出口处布置着屏式受热面时，炉膛炉膛出口烟温出口烟温 一般取一般取1100110012001200 对于易结渣的燃料，对于易结渣的燃料， 应保持在应保持在100010001050 1050 范围范围 最经济排烟温度

14、最经济排烟温度 燃料费用和尾部受热面燃料费用和尾部受热面金属费用总和最少时所对应的温度金属费用总和最少时所对应的温度 排烟温度排烟温度 低，低，排烟热损失小，锅炉排烟热损失小，锅炉热效率高，热效率高，节约燃料；但由于尾部受热面传热温压降低，节约燃料；但由于尾部受热面传热温压降低，金属金属耗量增多耗量增多py py 含硫量较高的燃料，排烟温度含硫量较高的燃料，排烟温度 应取较高值，应取较高值，以避免低温腐蚀和堵灰对锅炉工作可靠性的影响以避免低温腐蚀和堵灰对锅炉工作可靠性的影响 py 一般燃煤电站锅炉的排烟温度为一般燃煤电站锅炉的排烟温度为120-140120-140，燃，燃油锅炉选择油锅炉选择1

15、50150。py 热空气温度热空气温度 的选取主要取决于燃料性质的选取主要取决于燃料性质 着火性能好和水分低的燃料，采用较低的着火性能好和水分低的燃料，采用较低的 ；着火性能差或水分较多的燃料，采用较高的着火性能差或水分较多的燃料，采用较高的 rktrktrkt 热空气温度热空气温度 值的选择还要考虑考虑受热面值的选择还要考虑考虑受热面金属耗量和结构紧凑以及是否易于布置等因素。金属耗量和结构紧凑以及是否易于布置等因素。rkt 质量流速太低质量流速太低，工质的传热能力下降，受热面管，工质的传热能力下降，受热面管壁温度升高，影响受热面的安全运行壁温度升高，影响受热面的安全运行 质量流速太高质量流速

16、太高，工质的流动阻力大（一般过热器，工质的流动阻力大（一般过热器系统的总阻力应不大于过热器出口压力的系统的总阻力应不大于过热器出口压力的10%10%；再热；再热系统的总阻力应不大于再热蒸汽进口压力的系统的总阻力应不大于再热蒸汽进口压力的10%10%，一，一般控制在般控制在0.2MPa0.2MPa以下；省煤器中水的阻力对高压锅炉以下；省煤器中水的阻力对高压锅炉应不大于汽包压力的应不大于汽包压力的5%5%，对中压锅炉应不超过，对中压锅炉应不超过8 8） 受热面中水和蒸汽的质量流速受热面中水和蒸汽的质量流速 对受热面运行对受热面运行的安全性和经济性有很大影响的安全性和经济性有很大影响 对于非沸腾式省

17、煤器，质量流速对于非沸腾式省煤器，质量流速 的下限应避免的下限应避免受热面内部的氧腐蚀；对于沸腾式省煤器，则应避免受热面内部的氧腐蚀；对于沸腾式省煤器，则应避免管内工质的汽水分层管内工质的汽水分层 烟气流速烟气流速 Wy Wy 影响受热面运行的安全性和经济性影响受热面运行的安全性和经济性 烟速烟速 Wy Wy 过低，受热面积灰加重，受热面面积过低，受热面积灰加重，受热面面积增加或传热下降增加或传热下降 烟速烟速 Wy Wy 过高，飞灰磨损加重过高，飞灰磨损加重 锅炉额定负荷下，考虑磨损后横向冲刷受热面的锅炉额定负荷下，考虑磨损后横向冲刷受热面的极限烟速极限烟速 对于一般的煤为对于一般的煤为9

18、910 m/s10 m/s；对于灰多和灰分磨；对于灰多和灰分磨蚀性较强的燃料为蚀性较强的燃料为7 78 m/s8 m/s；对于灰少和磨蚀性较；对于灰少和磨蚀性较弱的煤为弱的煤为101012 m12 ms s 热力计算的目的：热力计算的目的：最主要和最基础的计算，并为最主要和最基础的计算，并为其他计算（水动力计算、空气动力计算、烟气阻力其他计算（水动力计算、空气动力计算、烟气阻力计算、管子金属壁温计算、强度计算、炉墙和构架计算、管子金属壁温计算、强度计算、炉墙和构架计算）提供所需要的数据资料。计算）提供所需要的数据资料。 热力计算分为两类：热力计算分为两类： 设计计算：设计计算：设计新锅炉。设计

19、新锅炉。在在给定给水温度给定给水温度和和燃料特燃料特性性的前提下，为达到的前提下，为达到额定蒸发量额定蒸发量和和蒸汽参数蒸汽参数以及以及选定选定的经济指标的经济指标，计算锅炉结构尺寸，热效率和燃料消耗，计算锅炉结构尺寸，热效率和燃料消耗量，各受热面进出口烟温和工质温度、吸热量以及烟量，各受热面进出口烟温和工质温度、吸热量以及烟速和工质流速等，为选择辅机设备和其他计算提供原速和工质流速等，为选择辅机设备和其他计算提供原始数据和资料。始数据和资料。 校核计算：校核计算：计算锅炉在计算锅炉在非额定负荷非额定负荷时的工作特性时的工作特性或或燃用非设计燃料燃用非设计燃料时的热力特性。时的热力特性。在已定的锅炉结在已定的锅炉结构和受热面条件下，对锅炉负荷、燃料、运行工况构和受热面条件下，对锅炉负荷、燃料、运行工况或某些结构变化时，求取各受热面进出口烟温和烟或某些结构变化时，求取各受热面进出口烟温和烟速、工质温度和速度、锅炉热效率、燃料消耗量、速、工质温度和速度、锅炉热效率、燃料消耗量、空气和烟气量等，从而得到非设计工况时运行的经空气和烟