1、1080t/h鍋爐燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 1080t/h 鍋爐燃燒系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要為爐膛燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在爐膛燃燒系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)中，要對(duì)爐膛、燃燒器及屏式過(guò)熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和熱力計(jì)算。對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行 初步的經(jīng)濟(jì)性分析，爐膛的設(shè)計(jì)要從燃料的選擇開(kāi)始，爐膛必須能適合燃料燃燒的要求， 使燃料充分的燃燒；屏式過(guò)熱器布置在鍋爐爐膛的上方，過(guò)熱器吸收了爐膛必需的輻射 傳熱量和對(duì)流傳熱量，并把爐膛出口煙氣溫度限制在合理范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)要充分發(fā)揮煙氣 流的偏移能起到阻尼和導(dǎo)流作用。 前言 鍋爐燃燒設(shè)備是組織燃料安全經(jīng)濟(jì)地燃燒的生產(chǎn)裝置。我國(guó)發(fā)電廠大型鍋爐主要是 固態(tài)排渣煤粉爐。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)煤粉燃燒器及爐膛的結(jié)構(gòu)、原理

2、、特點(diǎn)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)， 通過(guò)一系列的計(jì)算來(lái)證明煤粉燃燒器及爐膛的合理性及經(jīng)濟(jì)性。 鍋爐使用的燃料以煤和油為主，近年來(lái)因世界油價(jià)猛漲，燃煤鍋爐的比例有所增加。 世界各國(guó)包括我國(guó)在內(nèi)，為了加快火電廠建設(shè)速度，降低火電廠每千瓦設(shè)備費(fèi)用、基建 投資、金屬耗量、運(yùn)行管理費(fèi)用，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約燃料，電廠鍋爐總的趨勢(shì)是 向大容量、高參數(shù)的方向發(fā)展。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的的主要內(nèi)容包括煤種的選擇、鍋爐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、鍋爐燃燒系統(tǒng)的熱力計(jì) 算。 目錄目錄 1080T/H 鍋爐燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要.1 前言.1 第一章 燃燒產(chǎn)物和燃燒熱平衡計(jì)算.4 11 煤質(zhì)分析.4 111、燃料的選用.4 112、成分分析.5 12 燃料

3、消耗量計(jì)算及熱平衡.5 121、燃料計(jì)算：.6 122、鍋爐的有效輸入熱量及各項(xiàng)熱損失.8 123、鍋爐的熱平衡.11 第二章 爐膛設(shè)計(jì).12 21 爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).12 211、爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（帶前屏過(guò)熱器）：.12 212、水冷壁的設(shè)計(jì).17 22 燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).18 221、燃燒器的設(shè)計(jì).19 222、燃燒器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算.19 23 爐膛和前屏過(guò)熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算.22 231、爐膛結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算.22 232、前屏過(guò)熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算.26 第三章 爐膛及后屏熱力計(jì)算 .28 31 爐膛熱力計(jì)算.28 311、爐膛的熱力計(jì)算.28 32 后屏過(guò)熱器熱力計(jì)算.35 321、 后屏過(guò)熱器結(jié)構(gòu)尺寸

4、計(jì)算.36 322、后屏過(guò)熱器的熱力計(jì)算.38 附錄一.44 附表一燃料消耗量計(jì)算及熱平衡用表.44 附表二爐膛設(shè)計(jì)用表.47 附錄二.50 致謝.51 參考文獻(xiàn).52 第一章 燃燒產(chǎn)物和燃燒熱平衡計(jì)算 燃燒產(chǎn)物和燃燒熱平衡計(jì)算的任務(wù)是確定燃料完全燃燒時(shí)所需的空氣量、燃燒生成 的煙氣量和煙氣焓等。燃燒產(chǎn)物和燃燒熱平衡計(jì)算是進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)、改造以及選擇鍋爐 輔機(jī)的基礎(chǔ)，也是正確進(jìn)行鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)整的基礎(chǔ)。 11 煤質(zhì)分析 燃料是鍋爐的糧食。鍋爐的安全運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性與燃料的性質(zhì)有密切的關(guān)系， 鍋爐的設(shè)計(jì)也只有在充分掌握燃料性質(zhì)的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行。因此，對(duì)于鍋爐設(shè)計(jì)和工作 運(yùn)行人員來(lái)說(shuō)，了解燃料的

5、組成成分、性質(zhì)及其對(duì)鍋爐工作的影響就具有十分重要的意 義。 111、燃料的選用 鍋爐設(shè)計(jì)選用優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤其成分如下： 收到基水分：Mar=5.0% 干燥無(wú)灰基灰分：Ad=26.0% 元素分析：Cdaf=91.7% Hdaf=3.8% Odaf=2.2% Ndaf=1.3% Sdaf=1.0% 收到基低位發(fā)熱量：Q=26377KJ/Kg 干燥無(wú)灰基揮發(fā)分：Vdaf=9.0% 空氣干燥基水分：Mad=1.0% 煤灰熔融性： 變形溫度： 1 1400t 軟化溫度： 2 1500t 融化溫度： 3 1500t 112、成分分析 水分與灰分的含量常受外界影響而變化，從而引起其它成分的質(zhì)量百分含量也隨之 發(fā)

6、生變化。因此要確切地反映煤的特性以及使各種煤的分析結(jié)果具有可比性，就不僅需 要知道煤的各種成分含量，而且還需要知道各種成分含量的基準(zhǔn)（即所處狀態(tài)和條件） 是什么。為了實(shí)際應(yīng)用和理論研究的需要，通常采用的基準(zhǔn)有以下幾種： 收到基 是包括全部水分和灰分在內(nèi)的燃料成分總量作為標(biāo)準(zhǔn)。其計(jì)算公式為： Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% （1-1） 空氣干燥基 是以空氣風(fēng)干后的燃料成分總量作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。其計(jì)算公式為： Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100% （1-2） 干燥基 是以干燥的即除了全部水分以外的燃料成分總量作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。其計(jì)算公式為： C

7、d+Hd+Od+Nd+Ad+Sd+Ad=100% （1-3） 干燥無(wú)灰基 是以無(wú)水無(wú)灰的燃料成分總量作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。其計(jì)算公式為： Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100% （1-4） 則由（1-1） ， （1-2） ， （1-3） ， （1-4）可得所應(yīng)用煤的應(yīng)用基準(zhǔn)如下： Car=64.465% Har=2.671% Oar=1.547% Nar=0.914% Sar=0.703% 12 燃料消耗量計(jì)算及熱平衡 燃料燃燒是燃料中的可燃成分與空氣中的氧氣在高溫的條件下所發(fā)生的強(qiáng)烈放熱的 化學(xué)反應(yīng)。因此燃料所需空氣量可根據(jù)燃燒的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。 121、燃料計(jì)算： 燃燒計(jì)

8、算是計(jì)算燃料完全燃燒所需的理論干空氣量、完全燃燒時(shí)的燃燒產(chǎn)物、燃燒 產(chǎn)物的焓等。如下： 1、燃料完全燃燒所需的理論干空氣量： V0=0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar =0.0889(64.465+0.3750.703)+0.2652.671-0.03331.547 =6.41m3/kg （1-5） 2、燃料完全燃燒時(shí)的燃燒產(chǎn)物： 在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)，是根據(jù)完全燃燒時(shí)的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系來(lái)計(jì)算煙氣容積的。為便于理解， 一般先計(jì)算理論煙氣容積，在此基礎(chǔ)上再考慮過(guò)量空氣容積和隨同這部分過(guò)量空氣帶入 的水蒸氣容積，即可算出該煙氣的（總）容積。 燃料在過(guò)量空氣系數(shù)時(shí)，完

9、全燃燒生成的氮?dú)饫碚撊莘e： V0 N2=0.79V0+0.8Nar/100 =0.796.41+0.80.914/100 = 5.507m3/kg （1-6） 三原子氣體容積：VRo2=1.866(Car+0.375Sar)/100 =1.866(64.465+0.3750.703)/100 =1.2078m3/kg （1-7） 水蒸氣理論容積：V0H2o=0.111Har+0.0124Mar+0.016Vo =0.1112.671+0.01245.0+0.0166.41 = 0.461m3/kg （1-8） 煙氣容積： Vy=VRo2+V0N2+V0H2O+(-1)V0 =1.2078+5.

10、057+0.461+(1.20-1) 6.41 =8.328m3/kg （1-9） 爐膛過(guò)量空氣系數(shù)，一般煤粉爐。這里。1.15 1.251.20 3、燃燒產(chǎn)物的焓： 設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)，由于不能測(cè)得煙氣中各種氣體成分的百分?jǐn)?shù)，故按完全燃燒化學(xué)反應(yīng) 進(jìn)行計(jì)算。 燃料的煙氣熱焓：1kg 0 (1) 12755.148(1.20 1) 16503.186485.8 17366.754/ yfh III kJ kg （1-10） a、其中： 222222 0000 ()()() 1.2078 27175.057 16970.461 2132 12755.148/ yROCONNH OH O IVcVcVc

11、kJ kg （1-11） 煙氣中二氧化碳?xì)怏w在 1200時(shí)的焓為，由附表一, 表得。 2 ()COc2717/kJ kg 煙氣中氮?dú)庠?1200時(shí)的焓為，由附表一, 表得。 2 ()Nc1697/kJ kg 煙氣中水蒸氣在 1200時(shí)的焓為，由附表一, 表得。 2 ()H Oc2132/kJ kg b、為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論空氣焓： 1固體或液體燃料燃燒所需理論空氣量在定壓下從 0加熱到 所需要的熱量稱(chēng) 為理論空氣焓，單位為 kJ/kg。 00( ) 6.41 1753 11236.73/ kk IVc kJ kg （1-12） 干空氣連同其帶入的水蒸汽在 1200時(shí)的焓為，由附表一, ()kc17

12、53/kJ kg 表得。 c、煙氣離開(kāi)爐膛帶走的飛灰折算量為：Azs=1000 Aar/QyDW fh =10000.9524.7/26377 =0.89 (1-13) 飛灰份額為 0.95，由附表一，表 查得。 fh d、飛灰焓：Ifh=(C)hAar/100 fh =120624.7/10024.70.95 =282.99kJ/kg （1- 14） 122、鍋爐的有效輸入熱量及各項(xiàng)熱損失 對(duì)于鍋爐的輸入熱量包括燃料應(yīng)用基低位發(fā)熱量、燃料的物理顯熱、外來(lái)熱源加熱 空氣時(shí)帶入的熱量和霧化燃油所用蒸汽帶入熱量。 1、鍋爐的輸入熱量： 2637721.6800 26398/ y rdwrwrwh

13、QQiQQ kJ kg （1-15） 燃料應(yīng)用基低位發(fā)熱量 y dw Q 燃料的物理顯熱 r i 霧化燃油所用蒸汽帶入的熱量 wr Q 外來(lái)熱源加熱空氣時(shí)帶入的熱量 wh Q a、燃料的物理顯熱 1.084 20 21.86/ y rrr iC t kJ kg （1-16） 燃料的應(yīng)用基比熱，固體燃料計(jì)算式為： y r C Cyr=Cgr(100-Mar)/100+4.19Mar/100 =0.92(100-5.0)/100+4.195.0/100 =1.084kJ/kg （1- 17） 燃料的溫度，固體燃料可選 20。 r t 燃料干燥基比熱為 0.92 g r C/kJ kgA b、霧化燃

14、油所用蒸汽帶入的熱量： 0 wr Q c、外來(lái)熱源加熱空氣時(shí)的熱量 0 wh Q 2、鍋爐有效利用熱量 鍋爐每小時(shí)的有效利用熱量： ()()() 1080 (3388.92 1736.35)834.11 (3540.563021.65)21.6 (2505.4 1736.35) 2234215.1/ ggrgrgszwzrzrpwpwgs QDhhDhhDhh kJ h （1-18） 、分別為過(guò)熱蒸汽、再熱蒸汽、排污水的流量： gr D zw D pw D 1080 / gr Dt h 834.11 / zw Dt h 2%21.6 / pwgr DDt hA 、分別為過(guò)熱器出口蒸汽、鍋爐給水

15、、再熱器出口、再熱 gr h gs h zr h zr h pw h 器入口以及排污水的焓。 3388.92/ gr hkJ kg 1736.5/ gs hkJ kg 3540/ zr hkJ kg 3021.65/ zr hkJ kg 2505.4/ pw hkJ kg 3、鍋爐的各項(xiàng)熱損失： 鍋爐的各項(xiàng)熱損失包括機(jī)械不完全損失、化學(xué)不完全燃燒損失、排煙熱損失、散熱 損失及灰渣物理熱損失等。 a、機(jī)械不完全損失： 4 4%q 可由附表一，表 查得。 b、化學(xué)不完全燃燒損失 3 0q 由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，固態(tài)排渣和液態(tài)排渣煤份爐。 3 0q c、排煙熱損失 排煙損失的熱量可由排煙與冷空氣的焓計(jì)算，即

16、0 4 2 ()(1) 100 4 (17366.754 1.20 12755)(1) 100 1978.32/ pypylk q QII kJ kg （1-19） 排煙焓 py I 理論冷空氣焓 0 lk I 排煙處過(guò)量空氣系數(shù)，可取 1.20 py 由上式得排煙熱損失為： 2 2 100% 1978.32 100% 26398.68 7.8% r Q q Q （1-20） d、散熱損失 當(dāng)實(shí)際蒸發(fā)量為時(shí)1100 / t h 55 % 1080 0.2% 1100 0.2% e e D qq D （1-21） 當(dāng)鍋爐額定蒸發(fā)量大于時(shí)， 5 e q900 / t h 5 0.2% e q e、

17、灰渣物理熱損失： Aar (QYD/419) % (26377/419) % 63% (1-22) 對(duì)于固態(tài)排渣，當(dāng)時(shí)才考慮此項(xiàng)。% 419 y y d Q A 123、鍋爐的熱平衡 鍋爐的實(shí)際燃料消耗量是指每小時(shí)實(shí)際耗用的燃料量。一般可簡(jiǎn)稱(chēng)為燃料消耗量。 對(duì)于大容量燃煤鍋爐，考慮到燃料消耗量難預(yù)測(cè)準(zhǔn)，故通常是在測(cè)定鍋爐輸入熱量、鍋 爐每小時(shí)有效利用熱量以及用反平衡法求出鍋爐熱效率的基礎(chǔ)上，求出燃料消耗量。 1、鍋爐的反平衡效率 123456 100() 100(7.8040.20) 88% qqqqq （1-23） 2、鍋爐的實(shí)際耗煤量 100% 2234215 100% 88% 26398

18、 96 / g r Q B Q t h A （1-24） 3、鍋爐的計(jì)算燃料消耗量 4 (1) 100 4 96 (1) 100 92 / j q BB t h （1-25） 4、鍋爐灰渣量的計(jì)算 A=B(Aar/100+q4Q =96(24.7/100+426377/100/32866) =26t/h （1- 26） 研究鍋爐熱平衡的目的和意義，就在于弄清燃料中的熱量，有多少被有效利用，有 多少變成熱損失，以及熱損失分別表現(xiàn)在哪些方面和大小如何。以便判斷鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn) 行水平，進(jìn)而尋求提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。鍋爐設(shè)備在運(yùn)行中應(yīng)定期進(jìn)行熱平衡試 驗(yàn)。 （通常稱(chēng)為熱效率試驗(yàn)） ，已查明影響熱效率

19、的主要因素，作為該機(jī)鍋爐工作的依據(jù)。 第二章 爐膛設(shè)計(jì) 煤粉爐是以煤粉為燃料進(jìn)行燃燒的，它具有燃燒迅速、完全、容量大、效率高、適 應(yīng)煤種廣、便于控制調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。因而它是目前電廠鍋爐的主要型式。 爐膛也稱(chēng)為燃燒室，它是供煤粉燃燒的地方。 固態(tài)排渣煤粉爐的爐膛結(jié)構(gòu)是有一個(gè)爐墻圍成的長(zhǎng)方體空間，其四周布滿(mǎn)水冷壁。 爐底是由前后水冷壁管彎曲而成的傾斜冷灰斗。爐頂一般是平頂結(jié)構(gòu)，高壓以上鍋爐一 般在平爐頂布置頂棚管過(guò)熱器。爐膛上部懸掛屏式過(guò)熱器。爐膛后方為煙氣出口。為了 改善煙氣對(duì)屏式過(guò)熱器的沖刷，充分利用爐膛容積并加強(qiáng)爐膛上部氣流的擾動(dòng)，爐膛出 口的下部有后水冷壁彎曲而成的折焰角。 爐膛既是燃燒空間，

20、又是鍋爐的換熱部件。因此它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該能保證燃料完全燃燒， 又能使?fàn)t膛出口煙溫降低到灰熔點(diǎn)以下。以便使出口以后對(duì)流受熱面不結(jié)渣。為此，爐 膛應(yīng)該滿(mǎn)足以下要求： 一、要有良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性。這不僅能夠避免火焰沖擊爐墻，防止?fàn)t膛水冷 壁結(jié)渣；而且還能使火焰在爐膛內(nèi)有較好的充滿(mǎn)程度，減少爐內(nèi)死滯漩渦區(qū)，從而充分 利用爐膛容積，以保證煤粉燃燒過(guò)程有足夠空間和時(shí)間。 二、能布置足夠的受熱面，將爐膛出口煙溫降到允許的數(shù)值，以保證爐膛出口及其 后的受熱面不結(jié)渣。 三、要有合適的熱強(qiáng)度。按熱強(qiáng)度確定的爐膛容積及其截面尺寸和高度應(yīng)能滿(mǎn)足煤 粉氣流在爐內(nèi)充分發(fā)展、均勻混合和完全燃燒的要求。 21 爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

21、211、爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（帶前屏過(guò)熱器）： 對(duì)于一定參數(shù)、一定容量的鍋爐來(lái)說(shuō)，燃料單位時(shí)間在爐內(nèi)的放熱量是一定的。因 此 qv取得越大，爐膛容積就小；qv取得越小，爐膛容積就大。爐膛容積過(guò)小，煤粉在爐 內(nèi)停留時(shí)間短，燃燒不完全，同時(shí)水冷壁面積小，爐溫過(guò)高，容積造成結(jié)渣。容積過(guò)大， 爐膛溫度過(guò)低，對(duì)燃燒不利，同時(shí)使鍋爐造價(jià)和金屬消耗量增加。因此，要合理設(shè)計(jì)鍋 爐容積。 1、鍋爐的容積： 3 3 3.6 96 26377 3.6 120 10 9861 y dw l v BQ V q m （2-1） 爐膛容積熱強(qiáng)度為，可由附表二，表查得。 v q 33 120 10/W m 2、爐膛截面積： Al=(

22、BQ =(9626377/3.6/) =163.5m2 （2- 2） 爐膛截面熱強(qiáng)度為，可由附表二，表查得。 F q 62 4.3 10/W m 3、爐膛寬度 1.087 163.5 1.087 13.3 l aA m （2-3） 爐膛截面寬深比，選取。 a b 1.087 a b 4、爐膛深度 163.5 13.3 12.2 l A b a m （2-4） 5、冷灰斗容積 3 (6.920) 3.141 2 (6.920 12.2) 3.141 13.3 2 399.54 hd b Va m （2-5） 冷灰斗出口尺寸按取，這里取。冷灰斗高度可取 。 0.6 1.4m1.2m3.141m 6

23、、折焰角長(zhǎng)度 1 3 1 12.2 3 4.1 z lb m （2-6） 7、折焰角上傾角選取，這里選。20 45 上 45 上 8、折焰角下傾角選取，這里選。20 30 下 30 下 9、前屏管徑選用。51 6dmm 10、前屏管子總流通面積 1 2 3600 108048.6 3600 1000 0.2895 jw DD A m （2-7） 減溫水量是鍋爐容量的 ，這里取，則 jw D jw D3% 5%4.5% 3 3 4.5% 4.5% 1080 10 18.6 10/ jwgr DD kg h （2-8） 11、前屏每根管子面積 為管子內(nèi)徑。 n d A1= (3.14/4)d2n

24、=3.14/40.0392 =119.310-5m2 （2- 9） 12、前屏管子總數(shù) 1 5 0.2895 119.3 10 242 A n A （2-10） 13、前屏片數(shù) 1 1 1 12.2 1 1.350 8 a z s （2-11） 前屏橫向管距，按選取，這里 。 1 s 1 550 1500smm 1 1350smm 14、前屏單片管子個(gè)數(shù) n1 = n/8 =242/8 =30 (2-12) 15、前屏深度 21 (1) 22 61 (30 1) 22 87 3712 qp bs nR mm （2-13） 前屏縱向截距這里選取。 2 s 2 1.11.25 s d 2 1.2

25、s d 前屏最小彎曲半徑，這里R(1.5 1.25)Rd 1.7 1.7 51 87 Rd mm （2-14） 16、前屏與前墻之間距離選取。1240mm 17、前后屏之間距離選取。780mm 18、爐膛出口通流面積 2 273 3600273 92 8.3281351273 3600 6273 211 jy l ch y B V A m A （2-15） 煙氣流速選取。 y 6/ y m s 爐膛出口煙氣溫度可選。 l 1351 l C 19、水平煙道高度 273 3600273 92 8.3281351273 3600 6 13.3273 9.5 jy l sh sy B V h a m

26、A （2-16） 20、爐膛出口高度 211 13.3 15.8 ch ch A h a m （2-17） 21、前屏高度按選定取。 ch h15 qp hm 22、折焰角高度 159.54.2 1.3 zyqpsyz hhhl m （2-18） 23、爐頂容積 12 3 () (80.724.5) 13.3 1212.2 ld VAA a m （2-19） 1 2 (1240780) (1.2400.7803.712) 15 80.7 qpqp Abh m （2-20） 2 2 (1240780) 2.424 0.5 (1.2400.7803.712 12.2) 2.424 0.5 24.5

27、 qp Abb m （2-21） 24、爐膛主體高度 9861.6 1212.2399.54 2 54 lldhd lt l VVV h A m （2-22） 由計(jì)算結(jié)果可知爐膛有良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性，能夠避免火焰沖擊爐墻，防止?fàn)t 膛水冷壁結(jié)渣；而且還能使火焰在爐膛內(nèi)有較好的充滿(mǎn)程度，減少爐內(nèi)死滯漩渦區(qū)，從 而充分利用爐膛容積，能保證煤粉燃燒過(guò)程有足夠空間和時(shí)間；能布置足夠的受熱面， 將爐膛出口煙溫降到允許的數(shù)值，能保證爐膛出口及其后的受熱面不結(jié)渣，有合適的熱 強(qiáng)度；按熱強(qiáng)度確定的爐膛容積及其截面尺寸和高度應(yīng)能滿(mǎn)足煤粉氣流在爐內(nèi)充分發(fā)展、 均勻混合和完全燃燒的要求。 212、水冷壁的設(shè)計(jì) 水

28、冷壁是吸收輻射熱量的主要場(chǎng)所，水冷壁的水管的布置和工作狀況直接影響著鍋 爐的效率。爐膛里布置水冷壁，不僅可以防止高溫火焰與爐壁直接接觸，而且可降低爐 壁溫度從而起著保護(hù)爐壁的作用。在布置恰當(dāng)時(shí)，還可以充分利用高溫下輻射熱強(qiáng)度過(guò) 于對(duì)流熱強(qiáng)度的特點(diǎn)，降低鍋爐總受熱面的金屬消耗量與造價(jià)。 1、前后墻水冷壁回路個(gè)數(shù) z1=13.3/2.5 =6 按每個(gè)回路的加熱寬度2.5m 2、左右兩側(cè)水冷壁回路個(gè)數(shù) z2=12.2/2.5 =5 按每個(gè)回路的加熱寬度2.5m 3、管徑及壁厚 。63.5 7.5dmm 4、管子截距按，這里1.31.35 s d 1.32 1.32 63.5 83.8 sd mm 5

29、、前后墻管子根數(shù) 1 1 13.3 1 0.0838 159 a n s （2-23） 6、左右側(cè)管子根數(shù) 2 1 12.2 1 0.0838 146 b n s （2-24） 水冷壁的水管的布置和工作狀況能保證鍋爐的效率。爐膛里布置水冷壁，可以防止 高溫火焰與爐壁直接接觸，可降低爐壁溫度保護(hù)爐壁；可以充分利用高溫下輻射熱強(qiáng)度 過(guò)于對(duì)流熱強(qiáng)度的特點(diǎn)，降低鍋爐總熱面的金屬消耗量與造價(jià)。 22 燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 煤粉爐的燃燒設(shè)備包括煤粉燃燒器、點(diǎn)火裝置和爐膛。煤粉燃燒器也稱(chēng)為噴燃器。 它是煤粉爐燃燒設(shè)備的主要組成部分，其作用是:將攜帶煤粉的一次風(fēng)和助燃的二次風(fēng)送 入爐膛,并組織一定的氣流結(jié)構(gòu)，使煤

30、粉能迅速穩(wěn)定的著火；同時(shí)使煤粉和空氣合理混合， 達(dá)到煤粉在爐內(nèi)迅速完全燃燒。燃燒器的性能，對(duì)燃燒器的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性有很大的影 響。一個(gè)良好的燃燒器應(yīng)能滿(mǎn)足下列要求： 一、一次風(fēng)和二次風(fēng)出口界面要能夠保證合適的一、二次風(fēng)速比； 二、要有足夠的攪動(dòng)性，以便風(fēng)粉能很好的混合； 三、煤粉氣流著火穩(wěn)定，火焰在爐內(nèi)的充滿(mǎn)程度好； 四、阻力要?。?五、應(yīng)有較大的調(diào)解范圍，以適應(yīng)煤種變化的需要； 六、沿燃燒器出口界面的煤粉分布要均勻，以保證煤粉很好混合。 煤粉燃燒器的型式很多，一般可按著射流是否旋轉(zhuǎn)分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩 類(lèi)。 從燃燒器噴口出來(lái)的氣流稱(chēng)為射流。如果有直流燃燒器噴出一股不旋轉(zhuǎn)直流射流進(jìn) 入

31、一個(gè)充滿(mǎn)靜止氣體的無(wú)限空間中，則稱(chēng)為直流自由射流。由于爐膛空間較大，射入爐 膛的直流射流也可近似的看成直流自由射流。當(dāng)噴射速度很大，達(dá)到穩(wěn)流狀態(tài)時(shí)，則為 直流紊流自由射流。直流燃燒器的射流自噴口射出后一般都處于穩(wěn)流狀態(tài)。 直流煤粉燃燒器的出口是由一組圓形、矩形或多邊形的噴口所組成。煤粉氣流（一 次風(fēng)） 、燃燒所需空氣（二次風(fēng)）以及由制粉系統(tǒng)來(lái)的乏氣（三次風(fēng)）分別有不同噴口以 直流射流形式噴進(jìn)爐膛。直流煤粉燃燒器大多布置在爐膛四角上，由四角的燃燒器噴出 的四股氣流在爐膛中心形成一個(gè)或兩個(gè)假想切圓。這種組織燃燒的方法常稱(chēng)為切圓燃燒。 我國(guó)直流煤粉燃燒器的鍋爐大都采用此種切圓燃燒。 旋流燃燒器是利用

32、旋流器使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的。旋流燃燒器中所采用的漩流燃燒 器主要有以下幾種：蝸殼、切向葉片及軸向葉片等。 221、燃燒器的設(shè)計(jì) 本鍋爐燃燒器是根據(jù)煤的 Vr大小，按附表二，表選用的四角布置的直流燃燒器。 因?yàn)槭谴笕萘垮仩t，所以配風(fēng)方式選用分級(jí)配風(fēng)，并采用切圓（大小切圓直徑選取 和）燃燒方式。這樣有利于加強(qiáng)爐內(nèi)氣流擾動(dòng)，使燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間增1000700 長(zhǎng)。為了加強(qiáng)燃燒器對(duì)煤種的適應(yīng)性及適應(yīng)負(fù)荷的變化，燃燒器的噴口截面采用可調(diào)的， 以調(diào)節(jié)氣流量和火炬長(zhǎng)度。此外，噴口還可以擺動(dòng)一定角度，單個(gè)噴口的擺動(dòng)為，10 聯(lián)動(dòng)時(shí)能上下擺動(dòng)，這樣可改變火焰中心的高度。燃燒器風(fēng)口布置，其中一次風(fēng)20 口層數(shù)

33、為六層，四層燃油噴口，六層二次風(fēng)噴口，氣流射出噴口后，在爐膛中央形成 和兩個(gè)切圓。7001000 222、燃燒器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 1、一次風(fēng)口面積（單只） 0 1 1 1 1 2 273 100 33600273 22 1.2 6.41 92273340 100 3 4 3600 23273 0.3268 lj rV B t A z m A （2-25） 一次風(fēng)速為，可按附表二，表 選取。 1 23/m s 一次風(fēng)率為，可按附表二，表 選取。 1 r22% 一次風(fēng)溫為，由制粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算確定。 1 t340 C 燃燒器的數(shù)量，因?yàn)槭撬慕遣贾?，所以。z4z 2、二次風(fēng)口面積（單只） 0 2 2 2

34、 2 2 273 100 33600273 57 1.2 6.41 92273330 100 4 4 3600 47273 0.348 lj rV B t A z m A （2-26） 二次風(fēng)速為，可按附表二，表 選取。 2 47/m s 二次風(fēng)率為，可按附表二，表 選取。 2 r57% 二次風(fēng)溫為 。 2 t330 C 3、三次風(fēng)口面積（單只） 0 3 3 3 3 2 273 1003600273 57 1.2 6.41 92273330 100 4 3600 47273 0.298 lj rV B t A z m A （2-27） 二次風(fēng)速為，可按附表二，表 選取。 3 47/m s 二次

35、風(fēng)率為，可按附表二，表選取。 3 r21% 二次風(fēng)溫為 。 3 t100 C 4、燃燒器矩形對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度 22 22 2 12.213.3 18048 j Iba mm （2-28） 5、特性比,初步選定。12 r r h b 6、特性比值 0.583 0.583 2 9.438() 9.438 12 26.8 j r rr I h bb （2-29） 7、燃燒器噴口寬度 2 2 18.048 26.8 0.673 j r j r i b I b m （2-30） 8、一次風(fēng)噴口高度 1 1 0.3268 0.673 0.486 A h br m （2-31） 9、二次風(fēng)噴口高度 2 2 0.3

36、48 0.673 0.517 A h br m （2-32） 10、三次風(fēng)噴口高度 3 3 0.298 0.673 0.443 A h br m （2-33） 11、燃燒器高度 按、的要求，得；核算 1 A 2 A 3 A7.730 r hm 7.73 0.673 12.3 r hr b 接近原定值，不必重算。 12、最下一排燃燒器的下邊緣距離冷灰斗上沿的距離，按選取，這里(4 5) r lb 4.5 4.5 0.673 3.02 r lb m （2-34） 13、條件火焰長(zhǎng)度 的計(jì)算結(jié)果符合規(guī)定，爐膛實(shí)際高度合理。28 hy lm 燃燒器應(yīng)能滿(mǎn)足要求：一、一次風(fēng)和二次風(fēng)出口界面有合適一、二次

37、風(fēng)速比；二、 有足夠的攪動(dòng)性，能使風(fēng)粉能很好的混合；三、煤粉氣流著火穩(wěn)定，火焰在爐內(nèi)的充滿(mǎn) 程度好；四、阻力??；五、有較大的調(diào)解范圍，能適應(yīng)煤種變化的需要；六、沿燃燒器 出口界面的煤粉分布均勻，保證煤粉很好混合。 23 爐膛和前屏過(guò)熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 過(guò)熱器是鍋爐的重要部件，其受熱面金屬溫度是鍋爐個(gè)受熱面中最高值，其出口氣 溫對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有十分重要的影響。過(guò)熱器設(shè)計(jì)與運(yùn)行的原則有： 一、防止受熱面金屬溫度超過(guò)材料的許用溫度； 二、過(guò)熱器溫度特性好，在較大的負(fù)荷范圍內(nèi)能通過(guò)調(diào)節(jié)維持額定氣溫； 三、防止受熱面管束積灰、磨損和腐蝕。 過(guò)熱器是將飽和蒸汽加熱成具有一定溫度的過(guò)熱蒸汽的部件；過(guò)熱器出

38、口的過(guò)熱蒸 汽又稱(chēng)為主蒸汽。過(guò)熱器分為：對(duì)流過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器和壁式過(guò)熱器。 屏式過(guò)熱器有大屏、前屏及后屏三種，大屏和前屏過(guò)熱器布置在爐膛上前部，屏間 距離較大，屏數(shù)較少，吸收爐膛內(nèi)高溫?zé)煔獾妮椛鋫鳠?。后屏過(guò)熱器布置在爐膛出口處， 屏數(shù)較多，屏間距較小，它既吸收爐膛內(nèi)的輻射傳熱，又吸收煙氣沖刷受熱面時(shí)的對(duì)流 傳熱，故稱(chēng)半輻射過(guò)熱器。 現(xiàn)在大型鍋爐廣泛采用屏式過(guò)熱器主要是以下原因： 一、屏式過(guò)熱器吸收爐膛內(nèi)相當(dāng)數(shù)量的輻射熱量，適應(yīng)大容量高參數(shù)鍋爐過(guò)熱器吸 熱量相對(duì)增加、水冷壁吸熱量相對(duì)減少的需要，他補(bǔ)充了水冷壁吸收爐膛輻射熱的不足， 實(shí)現(xiàn)了爐膛必需的輻射傳熱量，把爐膛出口煙氣溫度限制在合理范圍內(nèi)

39、。 二、對(duì)于燃燒器四角布置切圓燃燒方式的爐膛，由于爐內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在爐膛 出口處會(huì)發(fā)生流動(dòng)偏轉(zhuǎn)、速度分布不均、煙溫左右偏差。屏式對(duì)煙氣流的偏移能起到阻 尼和導(dǎo)流作用。 231、爐膛結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 1、側(cè)墻面積 1234 2 80.724.5662.530.0 797.9 c AAAAA m （2-35） 式中、可由以下公式得： 1 A 2 A 3 A 4 A 1 2 (1.243.7120.78) (1.243.7120.78) 15 80.7 qp Ah m （2-36） 2 2 0.5 (1.243.7120.78) 2.424 0.5 (1.243.7120.78 12.2) 2.42

40、4 24.5 Ab m （2-37） 3 2 13.3 54.337 662.5 lt Aah m （2-38） 4 2 0.5 (6.928) 3.141 0.5 (6.928 12.2) 3.141 30.0 Ab m （2-39） 2、前墻的面積 2 0.5 (12.26.9287)6.9287 69.337 13.3 cos502 1022.7 q A m （2-40） 3、后墻的面積 2 6.9287 13.3 (4.84954.3374.099) 2 887.8 h A m （2-41） 4、爐膛出口煙窗面積 2 (12.25.354.849 sin6015) 13.3 234.8

41、 ch A m （2-42） 5、爐頂包覆面積 2 (1.243.7120.78) 13.3 71.16 ld A m （2-43） 6、前屏面積 2 2 8 3.172 15 890 qp A m （2-44） 7、燃燒器面積 2 4 2 13 104 r A m （2-45） 8、整個(gè)爐膛的平均角系數(shù) 2 2 2 797.9 1.0 1022.7 1.0887.8 1.0234.8 1.071.16 0.96890 0.98 2 97.9 1022.7887.8234.871.16890 0.995 cqhchchldldqpqp cqhchldqp A xA xA xA xA xA x

42、x AAAAAA （2-46） 按模式水冷壁選取。x1.0 爐頂角系數(shù)得。 ld x0.98 前屏角系數(shù)得。 qp x0.96 爐膛出口煙窗處角系數(shù)取。 ch x1.0 9、前屏區(qū)的側(cè)面積 , 2 2 2 15 3.712 111.25 pq cqpqp Ah b m （2-47） 10、前屏區(qū)的爐頂面積 , 2 13.3 3.712 49.37 pq ldqp Aab m （2-48） 11、前屏區(qū)的爐墻面積 ., 2 111.2549.37 160.73 pqqp cqp ld AAA m （2-49） 12、爐膛自由容積的水冷壁面積 , 2 11 2()() 22 11 1022.788

43、7.82 (797.938.4111.25)(71.1649.37) 22 3613 zyqhcrqp cchldqp ld AAAAAAAAA m （2-50） 13、爐膛容積 3 797.9 13.3 10612 lc VA a m （2-51） 14、前屏占容積 3 3.712 13.3 740.5 pp Vh a m （2-52） 15、爐膛的自由容積 3 10612740.5 9872 zylp VVV m （2-53） 16、前屏區(qū)與爐膛的水平分割面積 , 2 3.712 13.3 49.37 f shqp Ab a m （2-54） 17、前屏區(qū)與爐膛的垂直分割面積 , 2 2

44、2 3.712 13.3 399 f chqp Ah a m （2-55） 18、自由容積的輻射層有效厚度 3.6 3.6 9872 3613 8.84 zy zy zy V S A m （2-56） 19、前屏間容積的輻射層有效厚度 , 3.6 3.6 740.5 160.7389049.36399 1.78 p qp qppqf shf ch V S AAAA m （2-57） 20、爐膛的輻射層有效厚度 3.6 (1) 3.6 106128909872 (1) 160.7389036133613 160.73 10612 9.89 qpzy l qppqzyzypql AV V S AA

45、AAAV m A A （2-58） 21、燃燒器相對(duì)高度 10.371 54.337 0.142 r l h H （2-59） 燃燒器中心線(xiàn)高度為。 r h10.371m 爐膛高度為。 l H54.337m 22、火焰中心相對(duì)高度，為。 l x0.142 232、前屏過(guò)熱器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 1、蒸汽流通截面積 2 1 1 2 2 0.785 0.785 0.0398 30 0.287 n Ad z n m （2-60） 管徑及壁厚、單片管子根數(shù)、前屏片數(shù)（由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可51 6dmm 1 30n 1 6z 知） 。 2、蒸汽質(zhì)量流速 3600 1080 16.8 3600 0.289 1002.9/

46、 j DD A m s （2-61） 3、蒸汽流速 1002.9 0.013 13.04/ pj wv m s （2-62） 4、前屏輻射受熱面積 1 2 210 2 8 3.712 10 0.98 873.06 qpqpqp Az bx m （2-63） 屏式過(guò)熱器吸收爐膛內(nèi)相當(dāng)數(shù)量的輻射熱量，適應(yīng)大容量高參數(shù)鍋爐過(guò)熱器吸熱量 相對(duì)增加、水冷壁吸熱量相對(duì)減少的需要，他補(bǔ)充了水冷壁吸收爐膛輻射熱的不足，實(shí) 現(xiàn)了爐膛必需的輻射傳熱量，并把爐膛出口煙氣溫度限制在合理范圍內(nèi)。燃燒器四角布 置切圓燃燒方式的爐膛，由于爐內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在爐膛出口處會(huì)發(fā)生流動(dòng)偏轉(zhuǎn)、速 度分布不均、煙溫左右偏差。屏式對(duì)煙氣流的偏移能起到阻尼和導(dǎo)流作用。 第三章 爐膛及后屏熱力計(jì)算 31 爐膛熱力計(jì)算 爐膛的熱力計(jì)算是鍋爐校核的基礎(chǔ)，有了鍋爐的熱力計(jì)算就能夠更好的節(jié)約燃料， 提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)性。 311、爐膛的熱力計(jì)算 1、空預(yù)器出口過(guò)量空氣系數(shù) () 1.2(0.050.06) 1.09 kyllzf （3-1） 爐膛漏風(fēng)系數(shù)，可由附表二，表 查得。 l 制粉系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù)，可由附表二，表 查得。 zf 2、空氣帶入爐內(nèi)熱量 00 () 1.09 129.6(0.050.06) 129.6 2317.6