广东工业大学锅炉原理-5ppt课件

1、第五章第五章 锅炉本体的设计和布置锅炉本体的设计和布置 5-1 锅炉本体布置锅炉本体布置 5-2 主要设计参数的选择主要设计参数的选择 5-3 锅炉热力计算方法锅炉热力计算方法根本要求：1、掌握蒸汽参数和锅炉容量对锅炉本体布置的影响；2、掌握燃料特性对锅炉本体布置的影响重点；3、了解锅炉本体布置的典型构造的特点；4、掌握锅炉热力计算的方法重点。 5-1 锅炉本体布置锅炉本体布置一、锅炉本体布置的典型构造一、锅炉本体布置的典型构造 锅炉本体布置采用的炉型，要根据燃料种类、熄灭方式、锅炉本体布置采用的炉型，要根据燃料种类、熄灭方式、锅炉容量、循环方式和厂房布置条件来选择。锅炉容量、循环方式和厂房布

2、置条件来选择。 1、 型布置：运用最广泛，各种容量和各种燃料均可采用。型布置：运用最广泛，各种容量和各种燃料均可采用。优点：高度较低，安装起吊方便；受热面易于布置成工质与优点：高度较低，安装起吊方便；受热面易于布置成工质与烟气呈相互逆流；尾部烟道烟气向下流动，有利于吹灰；锅烟气呈相互逆流；尾部烟道烟气向下流动，有利于吹灰；锅炉烟气出口在底层，送风机、引风机、除尘器等均布置在地炉烟气出口在底层，送风机、引风机、除尘器等均布置在地面。面。 缺陷：占地大；烟道转弯容易引起受热面部分磨损；锅炉缺陷：占地大；烟道转弯容易引起受热面部分磨损；锅炉转弯烟室部分难以利用，当燃用发热值低的劣质燃料时，尾转弯烟室

3、部分难以利用，当燃用发热值低的劣质燃料时，尾部对流受热面能够布置不下。部对流受热面能够布置不下。 2、塔式布置 其特点是烟气不断向上流动，炉膛可呈正方形，周围布置膜式水冷壁直至炉膛上部，适用于褐煤、多灰分劣质烟煤。优点：一切对流受热面均程度悬吊在炉膛上部，便于疏水；烟气流速高，锅炉体积小，占地少；烟气不改动方向，对受热面冲刷均匀，磨损减轻。缺陷：锅炉很高，安装和检修困难；蒸汽管道长；将空气预热器和送、引风机放在顶部，加重锅炉负荷。为了抑制上述缺陷，将全塔型与型结合，构成半塔型布置。将空气预热器、除尘器和送引风机放到地面。3、箱型布置 广泛用于中、大容量燃油、燃气锅炉。优点：布置紧凑，除空气预热

4、器以外的各个受热面部件都布置在一个箱型炉体中，外形尺寸小，构架简单、占地面积小。 缺陷：锅炉较高，程度对流受热面支吊构造复杂；过热器辐射特性较差；安装检修不方便。二、蒸汽参数和锅炉容量对锅炉本体布置的影响 见表131，随着参数提高，蒸发吸热的比例下降，过热吸热的比例那么大幅添加，而加热水的比例添加不多。这些变化将直接影响到参与这三部分吸热的省煤器、蒸发受热面和过热器再热器在锅炉内的布置。 对于低参数、小容量锅炉工业锅炉的受热面主要是蒸发受热面，除了炉膛水冷壁外，对流烟道中还要布置锅炉管束。 中参数锅炉中加热和过热吸热量添加，蒸发吸热量较少。仅布置在炉膛中的水冷壁就可满足蒸发吸热量的要求。通常为

5、单锅筒型布置，在对流程度烟道放置过热器，尾部竖井放置省煤器和空气预热器。 对高参数锅炉，蒸发吸热比例更小，缺乏以完全吸收炉膛中燃料熄灭放出的辐射热；而过热吸热添加很多，有必要在炉膛内布置过热器，如顶棚过热器和屏式过热器。 中、高参数的中小容量锅炉通常采用管式空气预热器，并放在尾部烟道最下方。当热空气温度低于300时，尾部受热面采用单级布置，超越300时应采用双级布置。这是由于烟气和空气的热容量不等，使空气预热器的进口和出口截面上的温压不等，预热空气的温度越高，进口截面的温压越小，假设依然采用单级布置，那么不会到达预期的热风温度或者使传热面积大增。为了经济合理地利用受热面积，烟气进口截面上的传热

6、温压不应低于2530。采用双级布置就是要适当地分配各级省煤器和空气预热器的吸热量，使得在一定得设备补偿年限内使省煤器和空气预热器得总投资和运转费用之和最小。 超高参数锅炉的蒸发吸热比例进一步大幅减少，相应的过热和再热的比例添加。这时就需求在炉膛中多放置一些过热受热面。除了顶棚过热器和后屏过热器外，还在炉膛上部放置了前屏过热器。再热器那么放置在程度烟道后部和尾部烟道上部。(Pg35图217 随着锅炉容量的添加和空气预热温度的提高350以上，单用管式空气预热器会因所需受热面积太大而布置不下，这时可结合运用管式和回转式空气预热器。高温段用管式，低温段那么用回转式。回转式空气预热器直径较大，要布置在尾

7、部烟道的外面。 对亚临界参数、带中间再热的锅炉，随着吸热比例添加，过热器和再热器受热面积进一步添加。在减少水冷壁蒸发受热面的同时，将再热器受热面也移进炉膛，设置墙式再热器。并在尾部烟道上部并列或分开布置再热器和过热器。 超临界压力锅炉的工质是单相流体，只能采用直流锅炉，加热吸热量比例约占30，其他为过热吸热量。类似于亚临界以下参数的蒸发区，是相变点附近的最大比热区，工质比容也有较大的变化，这部分管屏应布置热负荷较低的区域，以免发生传热恶化。 综上所述，锅炉受热面的布置从总体热平衡的角度，是随锅炉参数的变化而调整的，并从最正确传热思索，将工质温度高的对流受热面放在高烟温处。且受热面的布置随参数的

8、提高而趋于复杂，尤其是过热器和再热器系统，从单纯的对流过热器开展到有大屏、后屏、包覆管、高温过热器和低温过热器；添加了再热器，且从单纯的对流再热器到墙式再热器。三、燃料特性对锅炉本体布置的影响 锅炉设计时必需给定设计燃料，由于同样容量、参数的锅炉，由于所用燃料不同，受热面的布置就要作相应的改动。 1、燃油、燃气锅炉 2、燃煤锅炉 1挥发份2灰份3灰渣熔融性4水分 5含硫量 5-2 主要设计参数的选择主要设计参数的选择一、排烟温度一、排烟温度1、技术经济要素、技术经济要素2、任务可靠性、任务可靠性表表132，表，表133为引荐的经济排烟温度。为引荐的经济排烟温度。二、热风温度二、热风温度 热风除

9、了在煤粉制备中起枯燥预热作用外，主要是用来协热风除了在煤粉制备中起枯燥预热作用外，主要是用来协助煤粉在炉内迅速着火。热风温度高些当然好，但需求布置更助煤粉在炉内迅速着火。热风温度高些当然好，但需求布置更多的空气预热器，故通常只需燃料能稳定熄灭，热风温度不用多的空气预热器，故通常只需燃料能稳定熄灭，热风温度不用太高。普通只是挥发份少的无烟煤，水分高的褐煤以及液态排太高。普通只是挥发份少的无烟煤，水分高的褐煤以及液态排渣方式时需选用高的热风温度。表渣方式时需选用高的热风温度。表134为热风温度的引荐值。为热风温度的引荐值。设计单级空气预热器时的热风温度或双级空气预热器的第一级设计单级空气预热器时的

10、热风温度或双级空气预热器的第一级出口的热空气温度可用下式计算出口的热空气温度可用下式计算: trk=tgs+40+0.7(tpy-120)三、炉膛出口烟温普通是指炉膛出口进入对流受热面对流管束、凝渣管束之前的烟气温度。无论在设计时，还是运转时，选择和控制好炉膛出口烟温是关系到锅炉经济性和可靠性的重要问题。决议炉膛出口烟温时要思索以下要素：1防止对流受热面结渣2技术经济比较四、各受热面的工质流速1、过热蒸汽流速 选用过热器中的蒸汽流速要兼顾管壁的足够冷却和流动阻力适当。通常要求过热器系统的总阻力不超越过热器出口压力的10，在满足壁温平安的前提下使压降尽能够降低些。蒸汽在过热器过热器中流动，压力和

11、温度不断变化，密度相应变化，使蒸汽流速的计算很费事。故而引入与蒸汽的压力、温度无关的“质量流速概念，质量流速定义为：每秒经过每m2截面的蒸汽质量，即选定了质量流速就可以方便地得出过热器地总流通截面积。选用质量流速时可参考表135的引荐值，然后从管壁温度计算、强度计算和阻力计算的结果来判别能否适宜。假设壁温太高，那么增大 ；假设阻力太大，那么减少 。屏式过热器和墙式过热器任务条件差，应选用较高的 值。fDKg/(m2.s)2、再热蒸汽的质量流速再热器是为了提高电厂循环效率而设置的，故尽量减少再热蒸汽阻力很重要。普通再热器中的蒸汽阻力控制在0.2MPa以下，那么再热蒸汽的质量流速常采用较低值，见表

12、135。计算阐明，再热蒸汽阻力每添加0.1MPa,汽轮机热耗将添加0.28，循环效率约降低0.45。因此，再热系统阻力不得超越再热蒸汽进口压力的10，再热器本体阻力约为总阻力的一半。为满足蒸汽流速要求，再热器用较大直径的管子且常用多重管圈，管圈数可达68个。3、省煤器水速水速过低，管内析出的气体不易被水带走，会导致管内气塞和腐蚀，假设是沸腾式省煤器还会发生汽水分层，影响平安运转；水速过高，阻力增大，会添加水泵的电耗。所以，在锅炉额定负荷时，省煤器中的水速不得低于0.3m/s，在沸腾式省煤器的沸腾段中那么坚持大于1.0m/s。省煤器工质的阻力损失，对高压锅炉不应超越汽包任务压力的5，对中压锅炉不

13、应超越8。 5-3 锅炉热力计算方法 一、热力计算的目的: 设计一台锅炉时，经过热力计算确定炉膛及各部分受热面的面积，确定锅炉的燃料耗费量、锅炉效率等参数； 当锅炉燃用的燃料与锅炉原设计的燃料有较大改动时，需求对锅炉进展热力校核计算，以核定炉膛出口、各对流受热面出口烟气温度以及锅炉过热器出口过热蒸汽温度；为提高原有锅炉的出力或提高热效率，有时需求对锅炉进展技术改造或加装尾部受热面时，热力计算是锅炉技术改造必需的根据；为锅炉空气动力计算、水动力、管子壁温暖强度等计算提供原始资料。 二、热力计算的步骤1、确定原始数据。包括锅炉的容量、蒸汽参数、燃料特性、给水参数。 2、根据燃料性质、熄灭方式、锅炉

14、构造进展空气平衡计算。3、根据各受热面进、出口过量空气系数，进展实际空气量、烟气量计算并编制烟气性质表和焓温表。4、假定排烟温度进展热平衡计算，确定各项热损失，计算锅炉热效率、燃料耗费量和保热系数等。 5、假定预热空气温度，进展炉内换热计算，即炉膛热力计算。6、按烟气流向对烟道内各个对流受热面进展热力计算。各受热面计算时普通分两步进展，先作构造特性计算，后作传热计算。7、热力计算数据的修正和热平衡计算误差的校核。 8、列出整个锅炉机组的主要热力计算数据的汇总表。三、热力计算包括设计计算和校核计算。设计计算：对锅炉各个部件进展设计计算时，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，然后计算温压及传热系数，并由传热方程式求出受热面的数值。校核计算：实践上在设计各个部件时，经常采用校核计算的方法。各部件的受热面先加以布置确定，然后计算部件的吸热量。在计算时，先假定其中一种介质的终温暖焓，并按传热方程式计算出另一种介质的