MW發(fā)電廠煤粉鍋爐的燃燒室結構設計及熱力計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u5864300MW發(fā)電廠煤粉鍋爐的燃燒室結構設計及熱力計算過程案例 192621.1鍋爐爐膛布置 15771.1.1爐膛簡介 1222161.1.2爐膛和屏式過熱器結構設計 2193631.2爐膛結構尺寸 665771.3爐膛的熱力計算 81.1鍋爐爐膛布置1.1.1爐膛簡介本次設計是300MW的新汶煙煤的煤粉鍋爐設計,在我的設計過程中,需要提高性價比并且減少金屬消耗,避免危險現(xiàn)象。爭取把鍋爐的熱效率提高，使鍋爐更加安全可靠。該畢業(yè)設計的布置方案是T型方案設計，和應用廣泛的Π型方案類似，但不同的是，它取消了水平煙道。然后爐膛上端則是布置了屏式過熱器,頂棚過熱器；煙道則是依次的布置高過，低過以及省煤器和空氣預熱器。采用的是全懸吊的結構，十分節(jié)省材料。爐膛燃燒器的選擇上，我選用直流燃燒器，燃燒方式則是四角切圓燃燒，改善風粉的混合情況。鍋爐壓力大并且爐膛環(huán)境惡劣，水冷壁的選擇則是至關重要，需要選擇氣密性好并且耐高溫的管道，膜式水冷壁的保護作用是最為徹底的，氣密性十分好，不容易結渣并且漏風量少，可以提高鍋爐熱效率并且減少排煙熱損失。維修更是方便,簡潔，可提高鍋爐的使用壽命。1.1.2爐膛和屏式過熱器結構設計表3-1爐膛和屏式過熱器結構設計序號名稱符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值爐膛容積熱負荷qvw/m3參考《原理》表8-38，表8-39160000計算爐膛容積Vf,calm3=1000*155842.9*25140/(160000*3600)6801.893爐膛截面熱強度qaw/m3參考《原理》表8-40，表8-41，表8-424700計算爐膛截面積Af,calm2=1000*155842.9*25140/(4700*3600000)231.554爐膛截面寬深比a/b按a/b=1~2選取，正方形最佳1爐膛寬度am選取a值使a/b=1=231.554^(1/2)15.2169爐膛深度bm=231.554/15.216915.2169冷灰斗傾角θwch°參考《原理》11-1節(jié)55冷灰斗出口深度bwchm參考《原理》11-1節(jié)10冷灰斗出口尺寸lwchm取0.6—1.4自選1.2冷灰斗中部寬度llcm參考《原理》11-1節(jié)8.2084461/2冷灰斗高度hwchm參考《原理》11-1節(jié)5.004549冷灰斗容積Vwchm3按0.5hwch計算錐臺體積891.9629折焰角長度lfam參考《原理》11-1節(jié)5.072297折焰角上傾角θup°參考《原理》11-1節(jié)35折焰角下傾角θdw°參考《原理》11-1節(jié)30屏式過熱器管徑dmm設計選取42屏式過熱器管壁厚δmm設計選取5屏式過熱器管內工質質量流速ρwkg/(m2.s)參考《原理》13-6節(jié)1000減溫水量Djw2kg/h假設10000屏式過熱器管子總流通面積Am2=(1230000-0.02*1230000)/(3600*1000)0.33屏式過熱器每根管子的流通面積Aimm2=1.1415926*(42-2*5)*(42-2*5)/4804.2477屏式過熱器管子數(shù)n按ncal圓整定（A/Ai）=330000/804.2477410屏式過熱器橫向管距s1mm參考《原理》13-6-3節(jié)790屏式過熱器橫向排數(shù)Z1按Z1,cal圓整定（按a/s1-1選?。?15.2169/(790/1000)-1=18.26約等于1818屏式過熱器單片管子數(shù)n1,cal按n/Z1選取整數(shù)=410/18=22.77823屏式過熱器縱向節(jié)距s2mm參考《原理》表3-1346屏式過熱器最小彎曲半徑R參考《原理》13-6-3節(jié)80屏式過熱器底部高度向節(jié)距s3mm參考《原理》13-6-3節(jié)60屏式過熱器縱向短接管排數(shù)設計選取2屏式過熱器單片管子回程數(shù)n設計選取4屏式過熱器深度bpm查圖（為防超溫，兩圈管子短接）4528屏式過熱器后側距折焰角余量δfam設計選取0.1爐膛出口煙氣流速wgm/s參考《原理》13-6-3節(jié)7.2爐膛出口煙氣溫度θf’’℃先假定后校核1185爐膛出口流通面積Aem2261.3266爐膛出口高度hchmAe/a=261.3266/15.216917.17345屏式過熱器高度hpmhe,fa+hfa14.5煙道煙氣流速wsym/s11.56高溫再熱器入口煙道高hsym10.69627折焰角高度hzym參考《原理》11-1節(jié)0.25207折焰角下傾角高度hfa,bm2.928492高過與屏過距離m見結構圖2.1計算高溫過熱器入口煙道高度hscs,cm見結構圖12.8475爐頂高度hfrm=14.5+2.9284917.42849爐頂容積Vfrm3因爐頂以設計完，按圖計算1808.82主體容積VFm3=6801.893179-891.9629-1808.824101.114爐膛主體高度hFm=4101.114/231.55417.71128爐膛總高hmhfr+hF+hwch40.14432加熱回路寬度m按每個加熱回路寬度<=2.5m 2.27前后墻水冷壁回路個數(shù)Z1,ww--7左右側水冷壁回路個數(shù)Z2,ww--7水冷壁管徑d設計選取60水冷壁壁厚設計選取5管子節(jié)距s設計選取80前后墻管子根數(shù)n1按a/s選取，要求合滿布置爐膛15.2169/80*1000=190.21125191左右側管子根數(shù)n2按a/s選取，要求合滿布置爐膛同上191共有管子數(shù)n2(n1+n2)=91*4=764764頂棚管直徑droofmm設計選取38頂棚管壁厚δroofmm設計選取4頂棚管節(jié)距sroofmm設計選取50頂棚管排數(shù)Zroof按a/sroof取，要求合滿布置爐膛=15.2169/50*1000=304.923051.2爐膛結構尺寸表3-2爐膛熱力計算符號名稱符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值爐膛高度hm查圖（冷灰斗中心線至爐膛頂棚中心線）=5.004549+17.42849+17.711240.1443冷灰斗面積Hwchm24（a+lwch）/2164.3184Hwch=4*(15.2169+1.2)/2*5.004549單側墻面積Hswm2(Vf,cal-Vwch)/a=(6801.893179-891.9629)/15.2169388.3794前墻面積Hfwm2a(h-hwch)=15.2169*(40.144-5.004549)534.71后墻面積Hrwm2a[lfa/cos(358.636dw)+hF]==15.2169*(5.072/COS(30*PI()/180)+17.7112)爐膛出口煙窗面積Hfem2a(hp+bp+291.0687fa)=15.2169*（14.5+4.528+0.1）爐頂包覆面積Hroofm2a(b-bp+161.1300fa)=15.2169（15.2169-4.528-0.1）燃燒器四角切除面積Aqcm227.2186燃燒器補加面積Abjm24BrHr19.2465燃燒器損失面積Assm2Aqc-Abj=27.2186-19.24657.9722爐膛總面積HFm22Hsw+Hfw+Hrw+Hfe+Hroof+Hrb+Hwch2471.7132各類門孔面積Hmhm2設計選取經(jīng)驗取值12爐膛角系數(shù)x-設計選取0.98前后側傾水冷壁角系數(shù)xq按膜式鰭狀水冷壁選取 1爐膛出口煙窗角系數(shù)xch有屏過1爐膛平均角系數(shù)x查表得0.9987爐膛輻射受熱面積Hrm2x(HF-Hmh)=0.9987*(2471.7132-12)2458.5062四個切角損失的爐膛容積VSm31.3681爐膛總容積Vm3Vf,cal-VS=6801.8930-1.36816798.5250有效輻射層厚度sm9.8988Vf,cal/1.6HF=6801.8930/1.6*2471.71321.3爐膛的熱力計算表3-3爐膛的熱力計算符號名稱符號單位計算公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值1熱空氣溫度tha0C設計選取3602熱空氣理論焓Iha0kJ/kg查表2-43100.47253爐膛漏風系數(shù)F-參考《原理》表4-3P470.054制粉系統(tǒng)漏風系數(shù)ms-參考《原理》表4-5（中速磨）P480.045冷空氣溫度tca0C設計選取206理論冷空氣焓Ica0kJ/kg查表2-4191.37熱空氣份額ah--（F+ms）1.118空氣帶入爐內熱量QairkJ/kgahIha0+(F+ms)Ica0=1.11*3100.4725+(0.05+0.04)*191.33458.921591kg燃料帶入爐內的熱量Q1kJ/kgQin(100-qug-qrad-quc)/(100-quc)+Qair=25140*(100-0-1.2-1.4)/(100-1.2)+3458.92147528497.140110理論燃燒溫度a0C根據(jù)Q1查表2-42108.0438TaK273+a2381.043811爐膛出口煙溫0C先假定，后校核130012爐膛出口煙焓kJ/kg查表2-416712.48513灰粒子平均直徑dfam參考《原理》表11-4（中速磨）1314煙氣平均熱容量VCkJ/(kg0C（Q1-）/(a-)=(28497.1401-16712.485)/(2108.0438-1300)14.58415水蒸氣容積份額rH2O-查表2-30.08020716三原子氣體容積份額rn-查表2-30.222617煙氣密度（標準狀態(tài)）gkg/m3查表2-31.328918爐膛壓力pMPa設計選取0.119三原子氣體分壓力pnMPaPrn=0.1*0.22260.0222620pn與s的乘積pnsmMPaPrns=0.02226*9.89880.2221煙氣輻射減弱系數(shù)kg(mMPa)-110.2[(0.78+1.6rH2O)/(10.2pns)0.5-0.1](1-0.37:/1000)2.15768222飛灰減弱系數(shù)kfa(mMPa)-148350g/(:2dfa2)1/377.9264423焦炭粒子輻射減弱系數(shù)kCO(mMPa)-1參考《原理》公式（11-42）10.224無因次量x1-參考《原理》公式（11-42）0.525無因次量x2-參考《原理》公式（11-42）0.126火焰輻射減弱系數(shù)K(mMPa)-1kgrn+kfafa+kCOx1x2=0.5*0.1*10.2+0.2226*2.157682+77.92644*0.01612.2127輻射吸收率Kps-Kps=2.21*0.1*9.89882.18828爐膛火焰有效黑度fl-1-e-Kps0.88841629水冷壁的灰污系數(shù)-參考《原理》表11-20.4530平均熱有效系數(shù)ave-x=0.45*0.99870.44941431水冷壁角系數(shù)x0.44132爐膛黑度aF-afl/[ave(1-afl)+afl]=0.8879/(0.449415*(1-0.8879)+0.8879)0.94657033燃燒器高度hbm設計選取的經(jīng)驗數(shù)據(jù)11.49403634冷灰斗至爐膛出口中心高度hFm查圖34.79618735燃燒器相對高度xbmhb/hF=11.494036/34.7961870.33032536參數(shù)x-參考《原理》表11-3037火焰中心相對高度xfl-xb+x=0.330325+00.33032538爐內最高溫度有關的系數(shù)M-B-Cxfl,參考《原理》表11-3B=0.59,C=0.50.42483839爐膛出口煙溫0CTa/{M[0Ta3aFFrave/(BcalVC)]0.5+1}-273=2381.0438/(0.424838*((2381.0348^3*0.9463*0.4494*Fr*10^(-11)*'2458.5129