锅炉整体布置

✓高压及超高压时，蒸发吸热比例下降， 仅布置水冷壁能满足蒸发吸热需要，甚 至富裕。而SH吸热↑，故部分SH进入 炉膛构成辐射或半辐射式。SH传热方 式多，系统庞大而复杂。
✓超临界时，工质为单相，仅能采用直 流锅炉，加热吸热量约30%，其余为过 热吸热量，无蒸发受热面。
举例
图 8-4 400t/h 超高压锅炉热力系统 1 一锅筒；2 一炉室；3 一水冷壁；4 一屏式过热器；5 一第一级喷水(5 t/h)； 6 一冷段过热器；7 一第二级喷水(4.0 t/h)；8 一热段过热器；9 一炉顶过热器； 10 一后墙引出管；11 一转弯烟室；12 一再热器；13 一省煤器；14 一空气预热器
了解常用的П型炉，T形炉，塔形炉的特点
8.2.1 工业锅炉的外形
由锅炉管束，管束与炉排的相对位置决定外形
对容量为6-20t/h的小容量锅炉，大都采用如SZL型、DZD型和 SHL型等锅炉的外型布置方式。
有纵置式和横置式 双锅筒纵置式。
8.2.2. 室燃炉的外形
外形取决于炉膛和尾部受热面的相对位置。
8.1.1 蒸汽参数对热力系统的影响
加
过蒸
热
热发
igr igs igr i'' i'' i' i' igs
r i'' i' PPcr r i'' i' 0
结论：
总吸热量不变时，P↑，过热、蒸发、加热三部分 的吸热量占总吸热量的比例发生变化。
即P↑，蒸发↓，其它两项升高。
锅炉整体布置结构
8.1 锅炉的热力系统
锅炉的热力系统是指锅炉各受热面沿烟气流 程布置的位置和相互之间热量分配的关系。
对锅炉热力系统提出的最基本要求是锅炉 的可靠性和经济性亦即锅炉应在达到安全可 靠的基础上，力求技术先进、节约金属、制 造安装简便，热效率高。当锅炉蒸汽参数、 容量和燃用的燃料不同时，达到上述要求的 具体措施也是不同的，这就使锅炉的热力系 统有所不同。
8.2 锅炉外形布置
锅炉外形(包括炉膛、对流烟道及所有受热面)布置 是为了满足热力系统对各种受热面布置的要求。
选择时应考虑的因素有： 1. 锅炉蒸汽参数， 2. 燃料燃烧设备的型式， 3. 制造及工艺条件， 4. 整个电厂布置的合理性，各种汽、水管道、烟、
风、煤粉管道的合理布局， 5. 检修及运行操作是否方便， 6. 还要考虑到与其它设备（汽轮机）的配合等。
但高到一定数值后，对强化燃烧没有太大的 帮助，反而要耗费过多的空气预热器受热 面，并增加尾部受热面布置的困难。
对于层燃炉，若 trk 太高，易烧坏炉排。
对室燃炉，只要能满足稳定燃烧， 制粉系统干燥的需要，不必太高。
8.3.3 炉膛放热强度
炉膛的主要热力特性,是单位时间内输入的平均热量，也称 炉膛热功率或称炉膛热负荷或称炉膛放热强度。
锅炉的基本设计参数包括：炉膛放热强度、炉膛出口烟温、排 烟温度、热空气温度、炉膛出口的过量空气系数和各烟道受热 面的漏风系数、各受热面中烟气速度、空气速度、水速等。
排烟温度：空气预热器的面积以及低温腐蚀两者决定，经济和安全 的角度；
热空气的温度：不是越大越好，空气预热器的面积以及稳定燃烧的 热风温度，输送制备煤粉所需要的温度值，对小锅炉空气对炉排的 冷却作用。
∵ Vy D ， ∴随 D b ↑，水平烟道的高度 h
需增加，否则烟速可能太高，∵b 相对较小，SH 中
蒸汽也可能超速。尾部竖井深度也需增大，同样由 于增大较慢，SH 采用多重管圈，EC 采用多重管圈 或双面进水。AH 采用双面进风，以避免工质流速过 高。
D非常大时，部件、级数太多，难于布置。
一般采用多烟道；AH采用回转式，EC、SH、RH采用强 化措施等。
(3) 燃烧器区域壁面热负荷
按照燃烧器区域炉膛单位炉壁面积来计算，单位时
间送入炉膛的平均热量：
qr
BjQnet,ar Fr
，kW/m2
炉膛截面热负 荷的补充指标
Fr 为燃烧器区域炉壁面积，m2。一定程度上反映
了燃烧中心的火焰温度水平。稳定着火和防止结渣 结合考虑。
8.3.4 炉膛出口烟温的选取
（a）保证辐射和对流受热面可靠（安全性）。 燃用固体燃料时，以受热面不结渣为为限，一般应小于DT。 液体和气体燃料时，也不宜过低，否则炉温降低，影响着火 的稳定和燃尽。 （b） 技术经济性的要求（经济性）。 辐射受热面与对流受热面数量与出口烟温的关系。即高温区 辐射更有效。 推荐： 小型锅炉燃用固体燃料时，不宜低于950℃； 燃用固体燃料的大中型室燃炉，比较经济合理的炉膛出口烟 温约为1200℃； 燃用气体燃料时，可提高到1400℃左右。
(1) 炉膛容积热负荷 单位时间送入炉膛单位容积中的平均热
量(以收到基低位发热量计算)。
qV
BjQnet,ar Vl
, kW/m3
反映燃料及燃 烧产物在炉膛 内停留的时间
Bj —燃料消耗量，kg／s； Qnet,ar —燃料收到基低位发热量，kJ／kg； Vl —炉膛容积，m3。
炉膛容积热负荷反映了燃料以及燃料产物在炉膛中的停留时间， 对燃烧，燃尽，炉膛出口烟温，NOx含量，结渣等有影响
✓低压时，蒸发吸热最主要，仅水冷壁不 能满足蒸发吸热需要，还布置锅炉管束 （低压锅炉显著特征），较少有或没有 SH，可装AM，有时也AH。
✓中压时，蒸发↓，水冷壁基本满足，若 略有不够，可设计沸腾EC，而不设锅炉 管束。EC和AH必不可少，有时要双级布 置 ， 取 决 于 trk ， SH 一 般 为 对 流 式 ， 置 于 烟温较高区，如凝渣管后。
结论： 锅炉炉膛容积增加到二倍，宽度↑到 1.26 倍。
尽管 V 与 D（容量）的变化不成比例（中等容量
以上，V↑>D↑），但炉宽 b↑<D↑, ∴ D 随 D↑ b
而↑，即随 D↑，单位宽度上的蒸发量迅速↑。
说明：
在相近的锅炉容量和体积比，大容量锅炉炉膛壁面积比小 容量炉膛壁面积相对减少。∴中小锅炉，仅水冷壁就可使 火焰足够冷却。
8.1.3 容量的影响
若炉膛简化为 且 a∶b∶H=const=K V=abH 若 V1=2V 容积增加到二倍。 a1=Ka； b1=Kb； H1=KH V1=a1b1H1=K3abH=2V=2abH
K 3 2 1.26
因此炉膛体积的增加要大于炉膛壁面积的增加，这样大容量的 锅炉炉膛面积比小容量锅炉的炉膛面积相对减少，另外从功率 讲，锅炉容量与炉膛体积大致成比例，而从炉膛水冷壁的吸热 以及保持炉膛出口烟温不致过高的能力看应该与炉膛的面积成 正比。因此大容量炉膛的燃烧能力大于传热能力，而中小型锅 炉相反，因此在大型锅炉中仅布置水冷壁不能满足要求。
(2) 炉膛截面热负荷 按燃烧器区域炉膛单位截面来计算， 单位时间送入炉膛的平均热量称为炉 膛截面热负荷，即
qa
BjQnet,ar F
，kW/m2
反映水平断面 上燃烧产物的
F 为燃烧器区域炉膛截面积，m2。平均流动速度
锅炉的高矮、胖瘦可由以上两种放热指标来决定。炉膛截面热 负荷反映了水平断面上燃料产物的平均流动速度。关系燃料着 火以及燃烧器区域的结渣，炉膛出口温度等。
py 过低，硫酸蒸汽结露，低温受热
面严重腐蚀及堵灰。
经济排烟温度
仅根据锅炉设备的投资，运行的费用（包括燃料和工厂用电能消耗） 和设备投资的补偿年限等条件确定的排烟温度。 在最后一个受热面AH中，忽略耗散热，烟气侧放热等于工质侧吸热， 有：
8.3.2 热空气温度的选取
理论上讲， trk 越高越好。
对燃用固体燃料锅炉，对流受热面受到烟气中飞灰的磨损，其 磨损量与烟气流速的三次方成正比，故而要从防止受热面受飞灰 磨损的要求对烟气流速加的热力系统图 1 一下辐射区Ⅰ；2 一下辐射区Ⅱ； 3 一中辐射区Ⅰ；4 一喷水(66t／h)；5 一中辐射区Ⅱ；6 一炉顶过热 器；7 一汽–汽热交换器；8 一喷水(25t／h)；9 一上辐射区；10 一屏式过热器Ⅰ；11 一屏式过热器Ⅱ； 12
一喷水(41t／h)；13 一对流过热器，14 一再热器；15 一喷水； 16 一过渡区；17 一省煤器；18 一空气预热器
8.3.5 空气和烟气流速
原则：安全可靠、技术可行、经济合算。 对流受热面烟速，考虑的因素有：传热强度、烟气流动
阻力、含尘气流对受热面的磨损、受热面的积灰等。 按传热和流阻可得经济烟速，但其值会随钢材价格和煤、 电价格的变动而有所改变 。
对燃油及气体燃料锅炉，不考虑受热面的磨损问题，应按经济 烟速来选择烟气流速。
缺点：占地面积大，容量大时易造 成过热器中的蒸汽流速过高及烟气 过高。热力不均匀性↑。
（3）塔型
优点：占地面积小。
缺点：锅炉高度大，构架成本高，并要 承受动载荷，蒸汽及风道管路长，成本 也高，并且安装及检修困难。用于灰分 较多的燃料，飞灰不会因离心力而集中， 故不会引起局部受热面集中磨损。
8.3 基本参数的选取
8.1.2 燃料性质的影响
1. 燃料种类不同，锅炉热力系统不同。 2. 同种类燃料，化学成分，燃烧特性不同，对热力系统的影响也不同。
锅炉不能通用性设计，困难就在于此。
例如： 1. 当燃用贫煤和无烟煤时，由于V较低，着火、燃尽较为困难，常采用
较高温度的热风送粉，以保证顺利着火。因此AH（空气预热器）面 积增大，甚至与EC交错双级布置，有时须布置卫燃带。 2. 水分增多，需综合考虑燃烧温度下降、炉内辐射吸热是否减少、对 流吸热是否增加、燃尽是否能保证等。 3. 灰分增多，需综合考虑磨损、结渣、积灰、烟速与受热面积的关系 等。 4. 硫分增多，需综合考虑腐蚀、堵灰、排烟温度与效率等。 5. 发热量变化，需考虑烟气量的变化与受热面积的关系。
图 8-11 锅炉本体布置示意图 (a) 倒 U 型；(b) T 型；(c) N 型；(d) M 型；(e) 塔型；(f) 半塔型；(g) 箱型；