省煤器热力计算
（完整版）热力计算
（完整版）热力计算1.水冷壁、锅炉管束、省煤器、过热器、再热器、凝渣管、空气预热器的作用是什么？水冷壁：（1）吸收炉膛内火焰的热量，是主要蒸发受热面，将烟气冷却到合适的炉膛出口温度。
（2）保护炉墙。
（3）悬吊敷设炉墙、防止炉壁结渣。
凝渣管：是蒸发受热面，进一步降低烟气温度，保护烟气下游密集的过热受热面不结渣堵塞。
锅炉管束：是蒸发受热面。
过热器：是过热受热面。
将锅炉的饱和蒸汽进一步加热到所需过热蒸汽的温度。
省煤器：（1）降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料。
（2）充当部分加热受热面或蒸发受热面。
空气预热器：（1）降低排烟温度提高锅炉效率。
（2）改善燃料着火条件和燃烧过程，降低燃烧不完全损失，进一步提高锅炉效率。
（3）提高理论燃烧温度，强化炉膛的辐射传热。
（4）热空气用作煤粉锅炉制粉系统的干燥剂和输粉介质。
2.水冷壁、省煤器、过热器、空气预热器可分为哪几类？各有什么优缺点？水冷壁可分为光管水冷壁和膜式水冷壁。
光管水冷壁优点：制造、安装简单。
缺点：保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。
膜式水冷壁：优点：对炉墙的保护好，炉墙的重量、厚度大为减少。
炉墙只需要保温材料，不用耐火材料，可采用轻型炉墙。
水冷壁的金属耗量增加不多。
气密性好，大大减少了炉膛漏风，甚至也可采用微正压燃烧，提高锅炉热效率。
蓄热能力小，炉膛燃烧室升温快，冷却亦快，可缩短启动和停炉时间。
厂内预先组装好才出厂，可缩短安装周期，保证质量。
缺点：制造工艺复杂。
不允许两相邻管子的金属温度差超过50度，因要把水冷壁系统制成整体焊接的悬吊框式结构，设计膜式水冷壁时必须保证有足够的膨胀延伸自由，还应保证人孔、检查孔、看火孔以及管子横穿水冷壁等处有绝对的密封性。
省煤器：铸铁式省煤器：优点：耐腐蚀、耐磨损。
耐内部氧腐蚀、耐外部酸腐蚀。
缺点：承压能力低，铸铁省煤器的强度不高，即承压能力低。
不能做成沸腾式，否则易发生水击，损坏省煤器；易积灰，表面粗糙，胁制片间易积灰、堵灰；易渗漏，弯头多，法兰连接，易渗水漏水。
一、锅炉设计辅助热力计算
一、锅炉设计辅助热力计算1.炉膛宽度及深度因采用角置直流式燃烧器，炉膛采用正方形截面。
按表8-40取炉膛截面热负荷q F =2580kW/m 2，炉膛截面F=40.2578m 2，取炉膛宽度a=6.72m ，炉膛深+b=6.72m ，布置Φ60×3的水冷壁管，管间距s=64mm ，侧面墙的管数为106根，前后墙102根。
管子悬吊炉墙，管子中心和墙距e=0。
后墙水冷壁管子在折角处有叉管，直叉管垂直向上连接联箱，可以承受后墙管子和炉墙的重量，斜叉管组成凝渣管和折焰角。
凝渣管有24×3=72根管子，折焰角上有26根管子，另4根管直接与联箱相连。
侧墙水冷壁向上延伸，在折焰角区域和凝渣管区域形成附加受热面。
2.燃烧室辐射吸热量的分配燃烧室辐射吸热量中有部分由凝渣管及高温过热器吸收。
凝渣管直接吸收燃烧室的辐射热量辐射受热面是燃烧室的出口窗，凝渣管吸收的热量与凝渣管束的角系数有关。
根据凝渣管的横向相对节距σ=4.267，从图11-10中的无炉墙反射的曲线上查得单排管的角系数x=0.32。
现凝渣管有三排，总的角系数为X nz =1-（1-x ）3=1-（1-0.32）3=0.6856凝渣管辐射受热面为H nz = X nz F ch =0.6856×33.767=23.151m 3由于出口窗位于燃烧室上部，热负荷较小，需要计算沿高度的热负荷不均匀系数。
出口窗中心的高度为h ck ，从冷灰斗中心到炉顶的总高度为H 1=18.912，根据h ck H 1 =16.0318.912=0.8476 和燃烧器中心相对高度x r =0.2038，查图15-2的2线，得h r η=0.68，凝渣管吸收的辐射吸热量为f nz Q =87.1978151.337.12568.0=⨯⨯=nz f h r H q ηkW高温过热器直接吸收炉膛辐射热量为413.907616.107.12568.0)151.23767.33(=⨯⨯=-=f h r f gr q Q ηkW水冷壁的平均辐射受热面热负荷kWQ Q B Q q f gr f nz j l s 407.120183.5311)283.288668.66844(]183.5311)413.90787.1978(53.414756[19.2623.4711)]([=⨯-=⨯+-⨯=+⨯+-=3.炉膛受热的热量分配（1）锅炉总有效吸热量 kW Q gl 35.109143=（2）炉膛总传热量 kW Q B l j 68.668441475653.4=⨯=（3）凝渣管区域传热量 kW Q B nz j 427.45119.99553.4=⨯=（4）第二级过热器传热量 kW Q B gr j 35.11172297.246653.42=⨯=（5）第一级过热器传热量 kW Q B gr j 17.1275449.281553.41=⨯=（6）省煤器需要吸收热量 kWQ B sm j 1.13948)17.12754325.11172427.451168.66844(35.109143=+++-=（7）空气预热器需要吸收的热量 kWI I B B Q B lk rk k ky j ky j 78988.14954)34.263079.3320()06.05.005.1(53.4))(5.0(00''=-⨯⨯+⨯=-∆+=α （8）排烟温度校核 kWI I I B Q B Q B I I lk sm lk rk ky j kyj sm j py gr 7.188634.26304.0234.263079.332006.099.053.478988.149541.1394818.82022000''=⨯++⨯+⨯+-=∆++∆++-=ααφ177.142=py θ℃，与假定排烟温度140℃相差2.117℃，设计合格。
膜式省煤器的传热计算与灰污系数的选取方法
σ2 = S2/ d = 45/ 32 = 1. 41 规格的电弧焊膜式省 煤器管片进行了 30 个 Re 工况的测试。取值域 为 Re = 4. 8 ×103～2. 7 ×104 。对整组 1∶1 膜式 省煤器管排 ,测量了 10 排管片的数据 ,对每 1 个 工况测量的数据包括管子壁温、膜片温度 ,每排 管子前后的气流温度、速度、静压 ,以上参数都是 在膜式管的 2 个截面上测得的。同时 ,每 1 个工 况还必须测出试验段前后的气流温度和静压 ,试 验段后喉部的气流温度、速度、静压 ,试验段保温 层壁温 ,试验室内气温、大气压力等。 2. 3 实验结果
N u = 0. 09 Re0. 7 Pr0. 43
(2)
当 σ1 = 4. 3 ,σ2 = 1. 45 时 ,
N u = 0. 171 Re0. 66 Pr0. 43
(3)
(3) 前苏联 И. A. Лчисейкин提出 ,在流体
的 Re = (2～70) ×103 的范围内 ,
Re (2. 5～25) ×103 σ1 = 1. 6～4
σ2 = 0. 76～2. 5 Re (2～70) ×103 σ1 = 1. 5～6. 3 σ2 = 0. 8～3. 5
αd W·(m2·℃) - 1
67. 43 47. 12 36. 65 46. 30 38. 5
传热系数 K W·(m2·℃) - 1
1. 010 6 , hm = 17mm ,δm = 2mm , Re = 4 655 ,λ= 4. 为 σ1 = 2. 1～3. 6 。
锅炉设计基础
锅炉设计基础
b.集中下降管的管孔不得开在焊缝上。其 他焊接管孔亦应避免开在焊缝上及其热 影响区。如不能避免时，在管孔周围 60mm(若管孔直径大于60mm，则取孔径 值)范围内的焊缝经射线或超声波探伤合 格，并且焊缝在管孔边缘上不存在夹渣， 管接头焊后经热处理消除应力的情况下， 方可在焊缝上及热影响区开孔。
– 1.扶梯和平台的布置应保证操作人员能顺利通向需 要经常
– 2.扶梯和平台应防滑，平台应有防火设施。 – 3.扶梯、平台和需要操作及检查的炉顶周围，都应
有铅直高度不小于1000mm的栏杆、扶手和高度不 小于80mm的挡脚板。 – 4.扶梯的倾斜角度以45°- 50°为宜。如布置上有困 难时，倾斜角度可以适当增大。
（14）装有可分式铸铁省煤器的锅炉， 宜采用旁路烟道或其他有效措施，同时 应装设旁通水路。装有不可分式省煤器 的锅炉，应装设再循环管或采取其他措 施防止锅炉启动点火时省煤器烧坏;
锅炉设计基础
（15）膜式水冷壁鳍片与管子材料的膨 胀系数应相近，鳍片宽度应保证鳍片各 部分在锅炉运行中的温度不超过所用材 的许用温度;
锅炉设计基础
锅炉设计基础
一、概述 1、锅炉设计的几个主要方面 （ 1 ）锅炉结构设计 （ 2 ）锅炉燃烧系统设计 （ 3 ）锅炉燃烧计算 （ 4 ）锅炉热力计算 （ 5 ）管壁温度计算 （ 6 ）锅炉强度计算 （ 7 ）锅炉水动力计算（含流动阻力计算） （ 8 ）锅炉空气动力计算
膛的空气量均大于理论空气量，其比值称为 过量空气系数。一般取1.2左右，根据燃料特 性选取。
130吨煤粉炉炉热力计算例题
130吨煤粉炉炉热力计算例题6附录2 130t/h煤粉炉热力计算例题Ⅱ.1 锅炉基本结构锅炉采用单锅筒П型布置。
上升烟道为炉膛及凝渣管，水平烟道布置两级悬挂对流过热器，垂直下行烟道布置两级省煤器及两级立式管式空气预热器。
炉膛布满光管水冷壁，炉膛出口凝渣管束由锅炉后墙水冷壁延伸而成，在炉膛出口处采用由后墙水冷壁延伸构成的折焰角，以使烟气更好地充满炉膛。
对流过热器分两级布置在水平烟道中，由悬挂式蛇形管束组成，在两级之间有锅炉自制冷凝水喷水减温装置，由进入锅炉的给水来冷却饱和蒸汽制成凝结水，回收凝结放热量后再进入省煤器。
省煤器和空气预热采用双级布置。
燃烧方式为四角布置的直流燃烧器，根据煤的特性选用中速磨煤机的负压直吹系统吹风。
锅炉本体结构见图Ⅱ.1。
（a）主视图（b）侧视图图Ⅱ.1 锅炉本体结构图Ⅱ.2 锅炉热力计算Ⅱ.2.1设计任务锅炉的设计任务见表Ⅱ.1。
表Ⅱ.1 锅炉设计任务序号名称符号单位计算公式或数据来源数值t/h 给定1301 锅炉额定蒸发量 Dkg/s 给定36.12 过热蒸汽出口压力P gr MPa 给定 3.93 汽包内蒸汽压力P g MPa 给定 4.34 过热蒸汽出口温度℃给定4505 给水温度℃给定1706 给水压力MPa 给定 4.97 排污率% 选取 28 排烟温度℃选取9 热空气温度℃选取37010 冷空气温度℃选取3011 空气中湿含量 d g/kg 选取10 Ⅱ.2.2燃料特性锅炉的燃料特性见表Ⅱ.2。
表Ⅱ.2 燃料特性序号名称符号单位计算公式或数据来源数值1 燃料名称－－给定阳泉无烟煤2 燃料收到基碳C ar % 给定69.013 燃料收到基氢H ar % 给定 2.894 燃料收到基氧O ar % 给定 2.365 燃料收到基氮N ar % 给定0.996 燃料收到基硫S ar % 给定0.767 燃料收到基水分M ar % 给定 5.08 燃料收到基灰分A ar % 给定18.999 干燥无灰基挥发分V daf % 给定910 燃料收到基低位发热值Q net,ar kJ/kg 给定2640011 变形温度DT ℃给定140012 软化温度ST ℃给定150013 流动温度FT ℃给定> 150014 煤的可磨度K km℃给定 1Ⅱ.2.3辅助计算1、燃烧产物体积计算煤完全燃烧（α=1）时理论空气量及燃烧产物体积计算见表Ⅱ.3（以1kg燃料为准）。
低温省煤器技术简介及应用讲解
低温省煤器LTE 技术介绍及应用分析福建紫荆环境工程技术有限公司2014年目录1.低温省煤器系统概述 (1)2.国内外低温省煤器目前的应用情况及安装位置 (1)3.低压省煤器节能理论及计算 (3)4.某工程低温省煤器的初步方案 (6)5.加装低温省煤器需要考虑的问题 (8)6 低温省煤器的特点分析 (9)1.低温省煤器系统概述排烟损失是锅炉运行中最重要的一项热损失，一般约为5%--12%，占锅炉热损失的60%--70%，影响排烟热损失的主要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失增加0.6%--1%，相应多耗煤1.2%--2.4%。
若以燃用热值2000KJ/KG煤的410t/h高压锅炉为例，则每年多消耗近万吨动力力煤，我国火力发电厂的很多锅炉排烟温度都超过设计值,约比设计值高20—50℃。
所以，降低排烟温度对于节约燃料和降低污染具有重要的实际意义，实践中以降低排烟温度为目的的锅炉技术改造较多。
但由于大多数电厂尾部烟道空间太小，防磨、防腐要求较高，引风机的压头裕量不大等实际情况。
为了降低排烟温度，减少排烟损失，提高电厂的运行经济性，可考虑在烟道上加装低温省煤器。
低温省煤器的具体方案为：凝结水在低温省煤器内吸收排烟热量，降低排烟温度，自身被加热、升高温度后再返回汽轮机低压加热器系统，代替部分低压加热器的作用。
在发电量不变的情况下，可节约机组的能耗。
同时，由于进入脱硫塔的烟温下降，还可以节约脱硫工艺水的消耗量。
2.国内外低温省煤器目前的应用情况及安装位置2.1低温省煤器目前在国内外的应用情况低温省煤器能提高机组效率、节约能源。
目前在国内也已有电厂进行了低温省煤器的安装和改造工作。
山东某发电厂，两台容量100MW发电机组所配锅炉是武汉锅炉厂设计制造的WGZ410/100—10型燃煤锅炉，由于燃用煤种含硫量较高，且锅炉尾部受热面积灰、腐蚀和漏风严重，锅炉排烟温度高达170℃，为了降低排烟温度，提高机组的运行经济性，在尾部加装了低温省煤器。
锅炉整体热力计算和壁温计算
一、锅炉整体热力计算1 计算方法本报告根据原苏联73年颁布的适合于大容量《电站锅炉机组热力计算标准方法》，进行了锅炉机组的热力计算和中温再热器及低温过热器出口垂直段管壁金属温度计算，计算报告中所选取的有关计算参数和计算式均出自该标准的相应章节。
对所基于的计算方法的主要内容简述如下。
锅炉的整体热力计算为一典型的校核热力计算，各个受热面及锅炉整体的热力计算均需经过反复迭代和校核过程，全部热力计算过程通过计算机FORTRAN5.0高级语言编程计算完成。
管壁温度计算分别通过EXCEL 和FORTRAN5.0完成。
1．1锅炉炉膛热力计算所采用的计算炉膛出口烟气温度的关联式为：式中，M —考虑燃烧条件的影响，与炉内火焰最高温度点的位置密切相关，因此，取决于燃烧器的布置形式，运行的方式和燃烧的煤种； T ll —燃煤的理论燃烧温度，K ； Bj —锅炉的计算燃煤量；kg/h 。
1．2锅炉对流受热面传热计算的基本方程为传热方程与热平衡方程除炉膛以外的其它受热面的热力校核计算均基于传热方程和工质及烟气侧的热量平衡方程。
计算对流受热面的传热量Q c 的传热方程式为：式中，CV B T F M T cpjj a ︒--+ψ⨯=2731)1067.5(6.031111111"11ϕϑKgKJ Bjt KH Q c /∆=H —受热面面积；⊿t —冷、热流体间的温压， 热平衡方程为：既：烟气放出的热量等于蒸汽、水或空气吸收的热量。
烟气侧放热量为：工质吸热量按下列各式分别计算。
a ．屏式过热器及对流过热器，扣除来自炉膛的辐射吸热量Q fb ．布置在尾部烟道中的过热器、再热器、省煤器及直流锅炉的过渡区，按下式计算：2 计算煤种与工况2.1 计算煤质表1 设计煤质数据表(应用基)2.2 计算工况本报告根据委托合同书的计算要求，分别计算了两种不同的工况。
计算工况一 —— 设计工况计算（100％负荷）根据表1中的设计煤质数据，各设计和运行参数均按《标准》推荐的数据选取。
4T省煤器参数
4T省煤器技术参数
1 概述
铸铁省煤器属节能产品，它的主要作用是回收锅炉
高锅炉工作效率。
实践证明，给水每加1℃；排烟温度
引风机轴承使用寿命。
与无省煤器的锅炉相比可节省煤20-30%之间，配有省煤器的锅炉有着明显的经济效益。
2 型号——规格型号：4T
3 省煤器技术规范参数
安装说明
本省煤器上下为角钢、槽钢、法兰连接，安装前严
石棉绳开缝，确保密封无问题，保证烟气不外泻，再进
使用要求
1、本省煤器使用一段时间，必须将省煤器管上附着的烟灰除去，否则烟气不流通。
2、省煤器管内水流速度不应小于0.3-0.5mm/s。
3、省煤器管进口水温应比烟气露点高出5-10℃以上。
4、 在运行中应避免烟气流速过高，一般烟速在7-8m/
省煤器技术参数
收锅炉排烟部分的余热，提高给水温度，减少排烟损失，提
烟温度可下降2-3℃；并减小了引风机引风温度，大大提高了
节省煤炭20-30%之间，配有省煤器的锅炉有着明显的经济效
安装说明
装前严格检查运输中是否碰撞、进、出水口堵塞、螺丝松动、
，再进行安装调试后使用。
使用要求
煤器管上附着的烟灰除去，否则烟气不流通。
5mm/s。
出5-10℃以上。
7-8m/s。
省煤器强度计算(附带公式编辑)
名称 呼吸空位校核 计算压力 蒸汽温度 计算壁温 材料 基本许用应力 修正系数 许用应力 假想圆直径 假想圆直径 假想圆直径 系数 系数 系数 乘积 乘积 乘积 最小厚度 取用厚度
符号
P tJ tbi /
计算公式 筒体内壁与烟管外壁最小距62mm,此 处呼吸空位要求为不小于 40mm。 同筒体 设计给定 3.4条,tJ＝198.4＋25<250 取
π/4(dw2-dn2)= π/4 (5.7 -5 )
2 2
Mpa mm mm mm
1.404 57 2.64 3.5 满足
P tJ tbi
Mpa ℃ ℃ / Mpa Mpa cm2 cm2 cm cm cm cm2
1.404 198.4 250
20/GB308 7
125
0.55 68.75 116.51 2.38 5.7 0.35 5 5.88 合格
管接头下偏差附加壁厚
同筒体 3.4条,tJ＝198.4＋25<250 取 表1 表3
MPa ℃ ℃ MPa / MPa mm mm mm
1.404 38 2 125 1.404
1.404 198.4 250 125 1 125 45 3.5 38 0.215 0.5 12.5 0.14 0.031 0.531 2.969 8.75 90.4 36 48.208 94.32 178.524 满足
1
p
mm mm % / mm mm mm mm mm mm mm mm mm
按4.4.1选取 根据材料标准选取 m/(100-m) At01=0.14×0.215 C1+C2=0.5+0.031 t1-C=3.5-0.531 2.5t1和2.5t较小值 [d/4+2ty1(1-[σ]1/[σ])]tmin Kh =6
省煤器热力计算
1-q5/η+q5 ψ（Ⅰ'-Ⅰ"+ΔaⅠlk)
给定 按[1]表B14 i ' Qrp B j D(1 ) 按[1]表B14
θ'-t" θ"-t' td t x ln td
t x
数值 237 2739 156 1788 0.05 127.4 0.988 946 20 84
n dn2
4 n dnL 0.9dn
数值 109 0.07 0.063 1.515 0.002 0.035
0.34
32.67 0.057
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12 13 14
名称 进口烟温 进口烟焓 出口烟气温度 出口烟气焓 漏风系数 理论冷空气焓 保热系数 烟气侧放热量 给水温度 给水焓
kq
1/(m*Mpa)
[
2.49
5.11rH
1
2o
1.02] rq
12.74
( prqs)2
7600 fh
kfh
1/(m*Mpa)
2
( pj 273) 3
k
1/(m*Mpa)
ay
/
kq+kfh 1 ekPS
tb
℃
t+25
Tb
K
tb+273
σ0
kW/(m2*K4)
按[1]根据5.4.1
ab
/
按[1]根据5.3.3
Qcr
KJ/kg
StRePr
y dn
N
按[1]表8-1
ψ（af+ad)
K tHd Bj
(最新整理)省煤器强度计算
k2
k3
K1dJ1
K2dJ2
K3dJ3
tmin
取 K1dJ1 至 K3dJ3中最大乘积 （K1dJ1=74.1），计算 KdJ(P/[σ])0.5+1
t
t>tmin
单位
Mpa ℃ ℃ / MPa / Mpa mm mm mm / / / / / /
mm
mm /
数值
满足
1.404 198.4 250 Q245R 125 0.85 106.25 171 156
18 最小厚度
19 取用厚度 20 校核 (二)上管板管接头加强计算 1 计算压力 2 介质饱和温度 3 计算壁温 4 管接头基本许用应力 5 修正系数 6 管接头许用应力 7 管接头外径 8 管子取用厚度 9 加强孔直径 10 管接头理论计算壁厚
11 管接头腐蚀附加壁厚 12 比值 13 系数 14 管接头下偏差附加壁厚
C1 按4.4.1选取
m 根据材料标准选取 A m/(100-m) C2 At01=0.14×0.107
MPa ℃ ℃
MPa /
MPa mm mm mm
mm
mm % / mm
1.404 198.4 250 125
1 125 25 3 19
0.107
0.5 12.5 0.14 0.015
序号
名称
15 管接头附加壁厚
Ap A1+A2+A4 Ap≥A
P 同筒体
tJ
tbi 3.4条,tJ＝198.4＋25<250 取
[σ]J
表1
η
表3
[σ]1 [σ]J*η=125×1
dw 给定
t1 设计给定
d dw-2t
肋片省煤器热力计算
式3-02（苏标98p11） 式3-03（苏标98p11） 式3-05（苏标98p12） 式7-52（苏标98p58）
肋片厚度向根部加宽的影响系数 μ 肋片表面放热不均系数 折算放热系数 工质侧放热系数计算 平均水压 平均水温 P T MPa ℃ φE α1np
水比容 水运动粘度 水导热系数 水物理准则 管内径 工质流通面积 工质的容积速度
总和 灰浓度
∑ μ3π
% kg/kg烟气 g/Nm3烟气 CT_FH
烟气侧数据 计算烟气量 G’gas V‘gas G“gas V”gas Ggas Vgas 换热器进口温度 换热器出口温度 入口烟气焓值 出口烟气焓值 烟气侧放热量 入口烟气焓值 出口烟气焓值 烟气侧放热量 烟气侧放热量误差 Tgas' Tgas" Igas’ Igas“ Qgas Igas’ Igas“ Qgas kg/s Nm3/s kg/s Nm3/s kg/s Nm3/s ℃ ℃ kj/Nm3 kj/Nm3 KJ/S kj/kg燃料 kj/kg燃料 KJ/S % 单位燃料量计算 单位烟气体积计算 采用已知数据 双烟道需要考虑烟气份额
提供烟气量
最终采用烟气量
工质侧数据（主要值水） 工质流量 进口水温 出口水温 进口压力 出口压力 入口焓值 出口焓值 工质侧吸热量 Gw t' t" P1 P2 I‘ I” Qw t/h ℃ ℃ Mpa MPa kj/kg kj/kg KJ/S
换热量误差计算 换热量误差 工质侧焓增加 计算出口焓值 ∧I I” % KJ/kg kj/kg
烟气特性数据 空气含湿量(质量) 理论空气量 三原子气体的容积 理论氮的容积 实际水蒸汽的容积 烟气的容积 燃烧产物的质量 氧气容积份额 三原子气体份额 水蒸气份额 氮气份额 d V0 VRO2 V0N2 VH2O Vг GΓ O2 RO2 H2 O N2 g/kg Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg kg/kg vol % vol % vol % vol % CT_O CT_C CT_H2O CT_N 9.8761
省煤器分级改造的研究与计算
省煤器分级改造的研究与计算为解决一些燃煤电厂省煤器面积设计偏大，省煤器出口烟温过低，无法满足低工况时烟道下游脱销装置（SCR）运行的温度要求的问题，本文研究了省煤器分级改造方案，设计热力计算及校核流程，采用将原省煤器一分为二的方案，将部分省煤器受热面移至脱销装置后的烟道，计算得出，将原受热面的21%～28%移至脱销装置后，可满足50%-100%负荷下系统的进口烟温满足要求，同时，省煤器整体受热面积不变，对排烟温度影响较小。
标签：省煤器;分级改造;SCR系统;烟气温度随着清洁能源的广泛应用，电网对燃煤电站参与调峰能力要求越来越高，燃煤电站需在低负荷下长期稳定运行。
同时，为减少燃煤电站锅炉运行中NOx的排放，满足国家的环保要求，厂内脱硝装置在锅炉运行的各负荷下均需投运。
燃煤电站常用的催化还原脱销（SCR）系统中，催化剂的活性反应温度一般在320～400℃，烟温过高或过低都将影响反应速率，所以为确保脱硝效率，降低NOx排放，SCR系统的入口烟温应满足投运温度要求。
一些燃煤电站的锅炉设计为降低排烟温度，提高热效率，通常设置足够的省煤器受热面积，尽可能降低省煤器的出口烟温，导致在低负荷下，省煤器出口烟温较低，不能满足SCR系统运行要求。
提高SCR系统入口烟温常用的技术有省煤器分级改造、增加省煤器给水旁路、调整给水温度、增加烟气旁路等，笔者针对某电厂的实际情况，对省煤器分级改造的方案进行研究计算。
1 基本问题燃煤电厂SCR系统多采用高温高尘布置，即SCR系统布置在省煤器后、除尘器前，本文针对某电厂采用高温高尘的SCR系统，进口烟温在低负荷时无法满足要求，脱销效率低下的问题，通过对锅炉尾部受热面的计算分析，提出省煤器分级改造的方案，提高低负荷时SCR装置入口烟气温度，同时，保证满负荷运行时，烟气温度不高于催化剂正常运行允许的温度上限值。
表1为某电厂不同运行工况下省煤器出口温度，从表中可以看到，在50%THA、30%BMCR和高加全切工况下，烟气温度分别为303、268、314℃，即在50%负荷以下，烟道下游进入SCR反应器的温度不满足要求。
410t-h锅炉热力计算全部过程(下级省煤器)
表E12名称符号单位计算公式或数据来源数值结构横流冲刷错列管簇管子直径d m 设计选取0.032管子壁厚σm 设计选取0.004管子内经dn m 设计选取0.024横向双排数Z 1,even —设计选取44横向单排数Z 1,odd —设计选取43平均横向排数Z 1,ave —0.5(Z1,even+Z1,odd)43.5纵向排数（垂直方向）Z 2—设计选取48并联管数n —(Z1,even+Z1,odd)87弯曲半径R m 设计选取0.06横向节距s 1m 设计选取0.1纵向节距s 2m 设计选取0.06横向相对节距σ1—s1/d 3.125纵向相对节距σ2—s2/d 1.875省煤器前辐射空间深度l r m 设计选取1省煤器隔断深度lspa m 设计选取1省煤器高度h m 设计选取 3.76省煤器管与侧墙距离δ1m 设计选取0.024省煤器管与中心线距离δ2m 设计选取0.05省煤器管与前后墙距离δ3m设计选取0.05竖直烟井宽度a 炉膛宽度9.841烟道深度b g m 设计选取 4.4省煤器管组数——设计选取2每排管长l i m a-2（δ1+δ2）9.693受热面布置管长l'm Z 1,ave Z 2l i +nπR(Z 2-2)/220616.2最上面二排管长l 1m 2nli 1686.6靠墙和中心线管长l 2m 4(Z2-4)li 1706.0进出口穿墙区l 3m 2nδ1 4.18弯头及中间段l 4m 2nπR(Z2/2-1)754.4有效受热面布置管长l m l'-(l1+l2+l4)/2+l3/218544.80受热面积A m 2πdl1864.32烟气流通面积A g m 2ab-Z 1,ave d(l 1+4R)29.47水流通面积A w m 22n(πd n 2/4)0.07872有效辐射层厚度sm 0.9d(4σ1σ2/π-1)0.186主蒸汽流量D1kg/h 410000计算燃料消耗量B j kg/s 10.63一级减温水流量D ds1kg/h 8200二级减温水流量D ds2kg/h 5800计算燃煤耗量B cal kg/s 10.63漏风系数Δa — 1.33-1.310.02冷空气理论焓I 0ca kJ/kg 20℃冷空气焓193.3烟气总容积（标态）V g Nm 3/kg 烟气特性表a=1.3210.16RO2份额r RO2—烟道平均过量空气系数1.270.132水蒸气容积分额r H2O—烟道平均过量空气系数1.270.0681下级省煤器结构计算用数据三原子气体容积份额r n —r RO2+r H2O 0.2001烟气密度(标态)ρg kg/Nm 3烟气特性表 1.329飞灰无因次浓度μfa kg/kg 烟气特性表0.00821灰粒子平均直径d fa μm 中速磨16保热系数φ—热平衡0.996烟气进口焓I'kJ/kg 查表E154625.3θ'℃查表E15326.8T'K θ'+273599.8进口水压P'MPa 设计选取15.6进口水温t'℃设计选取235进口水焓i'kJ/kg 查水和水蒸气物性表1016.1省煤器水量D eco t/h 查表E16400.1烟气出口温度θ"℃先假定后校核275烟气出口焓I"kJ/kg 查表E33919.7省煤器对流吸热量Q d kJ/kg Φ(I'-I"+Δa I 0ca )706.63省煤器出口水焓i“kJ/kg i‘-3.6B cal Q d /D eco 1083.7出口水压P"MPa 设计选取15.3出口水温t"℃查水和水蒸气物性表249.5温差℃249.5-249.9-0.4逆流较大温差Δt max ℃θ'-t"77.3逆流较小温差Δt min ℃θ”-t‘40逆流平均温差Δt ℃（Δt max -Δt min )/(lnΔt max /Δt min ）56.62θave ℃(θ'+θ")/2300.9T ave k θave+273573.9平均水温t ave ℃(t'+t")/2242.3介质质量流量ρωkg/(m 2·℃)D eco /(3.6A w )1411.9烟气流速ωg m/s B cal V g (θave +273)/(273A g )7.70标准烟气热导率λW/(m·℃)查物性参数表0.0483标准烟气运动黏度νm 2/s 查物性参数表0.0000437平均烟气普朗特数Pr ave —查物性参数表0.65烟气普朗特数P r —(0.94+0.56r H20)Pr ave0.636斜向相对节距s'2/d — 参考（12-22a）=［1/4(s 1/d)2+(s 2/d)2］1/2 2.441判断参数φσ—(s1/d-1)/(s'2/d-1)1.475管排数改正系数C z —参考《原理》式（12-19)(Z 2≥10时，C z =1）1烟气成分及温度改正系数C w —0.92+0.726r H200.969节距改正系数C s —参考(12-22b）=0.768φσ0.10.933烟气侧对流放热系数a c W/(m 2·℃)（参考12-21）=0.358 λ/d(ωg d/v)0.6Pr 0.33C z C s C74.96t w ℃（参考12-61b）t+Δt=(tave+25)267.3T w k tw+273540.25Pn与s乘积P n s m·MPaP×r n×s0.00372烟气辐射减弱系数k g m·Mpa -110.2［(0.78+1.6r H2O )/(10.2P n s)0.5-0.1］(1-0.37T ave /1000)35.85飞灰减弱系数kfa m·Mpa -143850ρg/(T ave 2d fa 2)1/3132.90辐射减弱系数K m·Mpa -1k g r n +k fa μfa8.26烟气辐射吸收力Kps —K×p×s 0.154烟气黑度a —1-e -kps0.14252上级省煤器热力计算烟气进口温度平均烟温管壁灰污层温度管壁灰污黑度ab—参考《原理》式12-47a0.8辐射放热系数a r W/(m2·℃)5.7*10-8(a b+1)/2aT ave3(1-(T w/T ave)4)/(1-(T w/Tave) 5.06燃料修正系数A—参考《原理》式12-620.4辐射放热系数修正a'r W/(m2·℃)a r(1+A(T'/1000)0.25(l r/h)0.07) 6.67灰污系数基本值ζ0m2·℃/w参考《原理》 图12-14；s2/d=1.875，wy=7.7m0.0025灰污系数附加值Δζm2·℃/w参考《原理》表12-40管径改正系数C d—参考《原理》 图12-14；d=32mm0.75灰污系数ζm2·℃/w C dζ0+Δζ0.001875烟气侧放热系数α1W/(m2·℃)αc+α'r81.63传热系数k W/(m2·℃)a1/(ζa1+1)70.79对流传热量Q c,cal kJ/kg KΔtA/(1000Bcal)702.96误差e(Qc-Qc,cal)/Qc×1000.52。
RS60燃气热力计算(115-70)错列省煤器
3 3
1.1 2.150 8.24 0.20 11.60 0.087 0.185 0.272
VH2O0+0.0161(α -1)V0 0.79α V0+0.01N2 0.21（α -1）V0 VR02+VN2+VH2O+VO2 VR02/Vy VH2O/Vy γ
RO2+γ H2O
974.26 1948.5 2937.8 3949.5 4976.2 6025.4 7104.6 8198.8 9307.9 10432.1 11571.2 12717.8 13887.0 15056.1 16232.7 17424.3 18615.9 19815.0 21014.0 22220.6 23434.7 24648.8 25870.4 27091.9 28321.0
th 额定回水温度 tlk 5 冷空气温度 D 6 循环水量 二、 设计用代表性天然气成分分析 1 2 3 4 5 6 7 甲烷 乙烷 氢气 一氧化碳 二氧化碳 氮气 燃料低发热值 CH4 C2H6 H2 CO CO2 N2 Q
三、 燃烧产物计算 （1） 理论空气量及α =1时的燃烧产物计算 1 2 3 4 理论空气量 氮气理论容积 三原子气体容积 水蒸气理论容积 VO VN20 VR02 VH2O0 Nm3/Nm3 Nm3/Nm3 Nm3/Nm3 Nm3/Nm3
322.31 648.90 988.29 1336.21 1696.95 2068.36 2452.57 2847.46 3257.29 3677.79 4108.97 4550.81 5003.33 5462.26 5931.85 6407.85 6892.39 7381.20 7876.41 8380.16 8886.04 9396.19 9912.75 10431.4 10954.4
燃煤锅炉所需热量计算公式
燃煤锅炉所需热量计算公式燃煤锅炉是一种利用煤炭作为燃料进行燃烧，产生热能的设备。
在工业生产和生活中，燃煤锅炉被广泛应用，用于供暖、蒸汽发生和发电等领域。
而燃煤锅炉所需的热量计算是非常重要的，它直接影响到锅炉的燃烧效率和运行成本。
本文将介绍燃煤锅炉所需热量的计算公式及其相关知识。
燃煤锅炉所需热量计算公式主要涉及到燃煤的热值、燃烧效率和锅炉的热负荷。
在计算燃煤锅炉所需热量时，需要考虑燃料的热值，以及锅炉的热效率。
燃料的热值是指单位质量燃料燃烧所释放的热量，通常以千焦或千卡为单位。
而锅炉的热效率则是指锅炉利用燃料产生热能的效率，通常以百分比表示。
燃煤锅炉的热负荷是指锅炉在工作状态下需要供应的热量，通常以千瓦或兆瓦为单位。
燃煤锅炉所需热量计算公式可以用如下的公式表示：Q = M × Qv ×η。
其中，Q表示燃煤锅炉所需的热量，单位为千焦或千卡；M表示燃煤的质量，单位为吨；Qv表示燃煤的热值，单位为千焦或千卡/千克；η表示锅炉的热效率，为百分比。
通过这个公式，我们可以很方便地计算出燃煤锅炉所需的热量。
首先，我们需要确定燃煤的热值，这通常可以从燃料的供应商处获取。
其次，我们需要确定锅炉的热效率，这可以通过实际运行数据或者锅炉的设计参数来获取。
最后，我们需要确定燃煤的质量，这通常可以根据锅炉的燃烧量和工作时间来计算得出。
除了燃煤锅炉所需热量的计算公式外，我们还需要了解一些与燃煤锅炉相关的知识。
首先，燃煤锅炉的燃烧过程是一个复杂的热力学过程，其中包括煤的燃烧、烟气的流动、热量的传递等多个环节。
在实际运行中，需要注意燃烧过程的稳定性和热量的传递效率，以确保锅炉的正常运行和高效能利用。
其次，燃煤锅炉的烟气排放是一个重要的环保问题。
煤炭的燃烧会产生大量的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等有害物质，这些物质对环境和人体健康都会造成影响。
因此，在燃煤锅炉的设计和运行中，需要考虑烟气的净化和排放控制，以保护环境和人类健康。
6t锅炉省煤器的节能计算
6t/h锅炉省煤器的节能计算
一般省煤器受热面布置比较充足时，给水在其内的温度可达50-70℃，按60℃计算，6t/h锅炉满负荷时进水量为6000kg ×60=360000大卡=36万大卡。
相当于600kg蒸汽的热量，也就是说省煤器的吸热约为整台锅炉1/10，这就是安装省煤器的情况。
假若锅炉设计部分考虑省煤器，安装锅炉时未装设省煤器，排烟温度就会较高，排烟热损失就较大，一般排烟温度都达200℃以上，按200℃计算，太湖锅炉省煤器的排烟温度一般为160-170℃，按160℃计算200-160=40℃，6t/h锅炉的烟气量为14300Nm³/h，烟气的比热按0.33kcal/Nm³℃计算，0.33×40×14300=188760kcal/h。
也就是说一台6t/h锅炉，改装设省煤器的未装，每小时将造成热损失188760大卡，相当于5000大卡/kg的原煤188760/5000=37.75kg的发热量，每天将损失5000大卡/kg的原煤24×37.75=906.05kg。
(完整版)省煤器热力计算
30
烟气平均温度下的运 动黏度
31
烟气平均温度下的普 朗特数
32
雷诺数
Δt
℃
θpj℃TyK Nhomakorabeatd t x ln td t x
t't" t 2 θpj+273
156.8
195.5 468.5
wy
m/s
BjVy ( pj 273) 273Fy
20.20
p
Mpa
按[1]根据5.3.1
0.1
[1 0.37 ([l "] 273)] 1000
出水焓
出水温度 最大温差 最小温差
省煤器热力计算
符号 θ' Ⅰ' θ" Ⅰ" Δa Ⅰlk0 ψ Qrp t' i'
i"
t" Δtd Δtx
单位 ℃ KJ/kg ℃ KJ/kg / KJ/kg / KJ/h ℃ KJ/kg
KJ/kg
℃ ℃ ℃
公式或数据来源
根据θ'查烟气焓温表 假设
根据θ"查烟气焓温表
e
exp(0.005s) 3.75}2 e
按[2]( )0.5 {2.5ln(dn ) 10.77
8
2e
St
/
( e )0.33( s )0.096[( e ) Re( ) ]0.5 0.273 0.00561
dn e dn 8
Pr0.5 3.75}
Nu
/
ad
kW/(m2*℃)
ψ
/
K
kW/(m2*℃)
省煤器结构特性计算
序号 1 2 3 4 5 6
名称 管子数量 管子直径 管子内径 管子长度 螺纹高度 螺纹节距
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1-q5/η+q5 ψ（Ⅰ'-Ⅰ"+ΔaⅠlk)
给定 按[1]表B14 i ' Qrp B j D(1 ) 按[1]表B14
θ'-t" θ"-t' td t x ln td
t x
数值 237 2739 156 1788 0.05 127.4 0.988 946 20 84
kq
1/(m*Mpa)
[
2.49
5.11rH
1
2o
1.02] rq
12.74
( prqs)2
7600 fh
kfh
1/(m*Mpa)
2
( pj 273) 3
k
1/(m*Mpa)
ay
/
kq+kfh 1 ekPS
tb
℃
t+25
Tb
K
tb+273
σ0
kW/(m2*K4)
按[1]根据5.4.1
ab
/
按[1]根据5.3.3
30
烟气平均温度下的运 动黏度
31
烟气平均温度下的普 朗特数
32
雷诺数
Δt
℃
θpj
℃
Ty
K
td t x ln td t x
t't" t 2 θpj+273
156.8
195.5 468.5
wy
m/s
BjVy ( pj 273) 273Fy
20.20
p
Mpa
按[1]根Байду номын сангаас5.3.1
0.1
[1 0.37 ([l "] 273)] 1000
Qcr
KJ/kg
StRePr
y dn
N
按[1]表8-1
ψ（af+ad)
K tHd Bj
153.80 0.097 0.9 0.088
961
e
%
100 (Qrp Qcr )
Qrp
相对误差<2%满足要求
-1.61
燃料特性
Cy
Hy
Oy
Ny
Sy
46.55
3.06
6.11 0.86 1.94
理论空气量
V0=0.0889（Cy+0.375Sy）+0.265Hy-0.0333Oy
0.73
13.47 0.074
64 337 5.67E-11 0.80
1 (Tb )4
af
kW/(m2*℃)
0 (ab 2
1) ayTy3
Ty 1 Tb
0.001
Ty
λy
kW/(m*℃)
按[1]表B9
3.973E-05
ν
m2/s
按[1]表B9
0.0000311
Pr
/
按[1]表B9
0.67
Re
/
wy d n
4.81
燃料消耗量 锅炉蒸发量
Bj(kg/s)
D
0.47
10000
Wy
Ay
9
32.48
Vy 8.5171
rH2o
Fy 0.34
rq
s
ufh
0.0683
0.1719 0.057 0.0058
出水焓
出水温度 最大温差 最小温差
省煤器热力计算
符号 θ' Ⅰ' θ" Ⅰ" Δa Ⅰlk0 ψ Qrp t' i'
i"
t" Δtd Δtx
单位 ℃ KJ/kg ℃ KJ/kg / KJ/kg / KJ/h ℃ KJ/kg
KJ/kg
℃ ℃ ℃
公式或数据来源
根据θ'查烟气焓温表 假设
根据θ"查烟气焓温表
236.42
57.43 179.6 136
15
平均温压
16
烟气计算温度
17
烟气计算湿度
18
烟气流速
19 三原子气体总分压力
20
三原子气体辐射减弱 系数
21 飞灰辐射减弱系数
22 烟气辐射减弱系数
23
烟气黑度
24
管壁温度
25
管壁湿度
26 绝对黑体辐射系数
27
管壁黑度
28
辐射放热系数
29
烟气平均温度下的导 热系数
n dn2
4 n dnL 0.9dn
数值 109 0.07 0.063 1.515 0.002 0.035
0.34
32.67 0.057
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12 13 14
名称 出口烟温 出口烟焓 出口烟气温度 出口烟气焓 漏风系数 理论冷空气焓 保热系数 烟气侧放热量 给水温度 给水焓
40929
33
省煤器螺纹烟管流阻 系数
34
斯坦敦数
35
努谢尔特数
36
对流放热系数
37
热有效系数
38
传热系数
39
传热量
40
相对误差
41 42 43 44 45
wy d n
8 {2.5ln( d ) 0.868( e )0.33
2e
d
λ
/
(s)0.366[1 0.0296(ln Re 9.48)2] 0.07267
省煤器结构特性计算
序号 1 2 3 4 5 6
名称 管子数量 管子直径 管子内径 管子长度 螺纹高度 螺纹节距
7
烟气流通截面积
8 省煤器总受热面积
9
有效辐射层厚度
符号 n dw dn L e s
Fy
Hd s
单位
m m m m m
m2
m2 m
公式或数据来源 设计给定 设计给定 设计给定 设计给定 设计给定 设计给定
e
exp(0.005s) 3.75}2 e
按[2]( )0.5 {2.5ln(dn ) 10.77
8
2e
St
/
( e )0.33( s )0.096[( e ) Re( ) ]0.5 0.273 0.00561
dn e dn 8
Pr0.5 3.75}
Nu
/
ad
kW/(m2*℃)
ψ
/
K
kW/(m2*℃)