哈锅300MW燃煤电站锅炉热力设计及计算毕业论文

哈锅300MW燃煤电站锅炉热力设计及计算毕业论文目录第一章概述 (1)第二章锅炉基本结构和辅助计算 (3)2.1锅炉容量、参数 (3)2.2燃料 (3)2.3受热面布置 (4)2.4燃烧产物计算 (5)2.4热平衡及燃料消耗量计算 (9)第三章炉膛设计和热力计算 (11)3.1 炉膛概述 (11)3.2 炉膛结构 (11)3.3 燃烧器设计 (14)3.4 燃烧室水冷壁布置 (18)3.5炉膛，屏式过热器及凝渣管热力计算 (19)第四章对流受热面的设计与计算 (31)4.1 对流受热面计算的基本概念 (31)4.2 过热和再热系统流程及特点 (32)4.3 高温过热器结构尺寸及热力计算 (33)4.4 后屏（中温）再热器结构尺寸及热力计算 (43)4.5 高温再热器结构尺寸及热力计算 (46)4.6省煤器结构尺寸及热力计算 (49)第五章热力计算数据的修正和计算结果汇总 (58)5.1 热力计算数据的修正 (58)5.2 热力计算数据汇总 (59)参考文献 (60)致谢 (61)第一章概述现代电站锅炉就是利用燃料燃烧释放的热能或其他热能加热给水，以获得规定参数（温度、压力）和品质的蒸汽设备。

本说明书设计的锅炉属亚临界锅炉。

影响锅炉总体设计的因素有蒸汽参数、容量、燃料以及一些其他因素。

对超高压及超高压以上的大容量锅炉，由于容量增大，参数较高，过热气温提高，中间再热器的利用，使得过热部分的吸热份额增加，为保持合适的炉膛出口温度，在炉膛上部设置了屏式过热器。

对本锅炉，采用两级再热器。

省煤器由于压力升高，给水加热比率增加，不会沸腾。

对亚临界锅炉，自然循环、控制循环、直流锅炉3种形式都适用，本锅炉采用最广泛的自然循环。

燃烧煤粉的炉膛尺寸较大，这是由于要在炉膛使煤燃尽，又要防止产生有害的积灰和结渣。

炉膛水冷壁的吸热率要低到使管子金属温度不会对炉膛尺寸发生大的影响。

从最高一排煤燃烧器中心到炉顶之间要有足够的高度。

炉膛的型式有多种，本锅炉采用“∏”型。

锅炉总体设计中遵行的原则：1、选取合理的设计指标，以获得较高的利用率；2、从锅炉岛整体出发选用合理的系统最佳参数匹配及成熟结构，以达到高的运行可靠性、灵活性和经济性；3、考虑环境保护问题；4、考虑锅炉的整体结构密封性；5、考虑增加受热面的可能性；6、安全保护和自动控制。

在设计锅炉时，要对锅炉进行热力计算。

锅炉热力计算的目的是确定锅炉受热面与燃烧产物和工质参数间的关系，通常可分为设计计算和校核计算。

这二种计算方法基本相同，其区别在于计算所要求的最终结果的项目不同。

设计计算是指在给定的给水温度和燃烧特性的条件下，确定在锅炉额定蒸发量、给定的蒸汽参数（压力、温度）和预定的技术经济指标的条件是下，所需要的炉室尺寸和锅炉机组各部件的结构、受热面数量。

进行设计计算之前还要预先选定锅炉的整体布置型式、排烟温度和热空气温度。

设计计算的目的是在额定负荷下确定锅炉各受热面的结构特性及传热面积。

除了确定锅炉的各部件的受热面尺寸外，设计计算中应考虑如何保证锅炉机组的运行可靠性、安全性问题。

校核计算则是根据锅炉机组所采用的炉膛结构尺寸和各部件的受热面结构布置和数量，对已知的锅炉负荷和燃料种类，计算决定各级受热面的换热量、各级受热面交界处的水温、汽温和烟气温度，计算得出锅炉效率、燃料消耗量、空气量、烟气量以及工质和烟气在各级受热面的流速。

进行校核计算是为了估计锅炉机组运行的经济性，同时也是为了取得数据进行水循环的计算、受热面管壁温金属温度计算，进一步估计锅炉运行的安全性，确定配套设备的合理性和适应性，寻找进行锅炉结构改进所需的措施。

设计计算和校核计算都依据相同的传热原理、公式和资料。

在设计计算时，为了计算程序上的方便，对于各个受热面也往往采用校核计算的程序，即预先根据经验布置好受热面的结构尺寸和传热面积，通过校核计算的结果校验受热面的布置是否合理和正确，如果不妥则修正受热面的布置，再进行校核。

因此，对于锅炉各个受热面的热力计算在方法上可以看作是校核计算。

第二章锅炉基本结构和辅助计算2.1锅炉容量、参数锅炉容量、参数见表2-1。

表2-1 锅炉参数2.2燃料选用的煤种为烟煤，其应用基各值在表格2-2中.表2-2 烟煤煤特性表2.3受热面布置锅炉采用传统的双烟道布置，即“∏”型布置，见图2.1。

在烟气向上流动的炉膛与烟气向下流动的尾部竖井之间为水平烟道。

炉膛以屏式过热器底面为上下炉膛分界面。

上炉膛布置有屏式过热器（分隔屏过热器与后屏），可增加其辐射特性并分隔烟气气流，减弱炉膛出口前的烟气旋转强度，减少烟气偏差。

凝渣管在屏式过热器的出口方向上，其作用是可以减少结渣的形成。

屏式过热器沿炉深共有4片，其后为凝渣管。

在水平烟道的前部布置高温过热器，在后部布置高温再热器与低温过热器。

高温过热器采用先逆流后顺流，高温再热器采用先逆流流动方式，其余过热器与再热器也采用逆流方式。

这样的布置使蒸汽温度最高的出口段处于烟温较低的区域，提高其可靠性。

在尾部竖井中依次布置低温再热器和省煤器，均为逆流布置，可提高烟气与蒸汽间的温差。

所有过热器、再热器与省煤器的管子均采用行列布置，这对炉顶密封、管束的吊挂与提高吹灰效果均有利，对减轻管子的飞灰磨损，效果明显。

烟道尾部有两台空气预热器。

高温级是三分仓受热面回转式式空气预热器，它对称布置于尾部竖井下方；另外一台为管式空气预热器。

图2.1 锅炉结构简图2.4燃烧产物计算m干气体空气和燃烧产物的容积和焓都是按1kg固体燃料和标准状态下13m（标准）。

燃料计算的。

对所有气体在标准状态下的1mol气体的容积等于22.413 1kg燃料完全燃烧时所需要的理论干空气量（空气过剩系数 =1）可由燃料中各可燃成分（C、H、S）在燃烧时所需空气量相加而成。

烟气量的计算为燃料在理论空气量（α=1）下完全燃烧后所生成燃料产物的理论（最小）容积。

理论空气量和理论烟气量见表2-3。

表2-3 理论空气量和烟气量根据该锅炉的燃料性质（属于烟煤），列出空气平衡表。

见表2-4。

表2-4 空气平衡表根据上述计算出的数据，计算表2-5烟气特性表列出的各项。

表2-5 烟气特性表在a >1.0时，实际烟气的焓为：0(1)y y k I I a I =+- (kJ/kg) （2-2）当燃用多灰分煤种时，烟气中飞灰含量较大时（即4187y fhy dwA a Q >1.43），烟气的焓应计入飞灰的焓。

上述结果为了便于查阅，将各受热面的烟气温度围的值列成表格形式，即所谓的烟气温焓表.2.4热平衡及燃料消耗量计算锅炉机组的热平衡是指送入机组的热量与有效利用热量加上各项热损失的总相平衡。

一般的热平衡方程式如下：123456r Q Q Q Q Q Q Q =+++++（kJ/kg ） （2-3）式中 r Q ——送入锅炉的热量（kJ/kg ） 1Q ——有效利用热量（kJ/kg ）2Q ——排烟热损失（kJ/kg ） 3Q ——气体不完全燃烧损失（kJ/kg ） 4Q ——固体不完全燃烧损失（kJ/kg ） 5Q ——锅炉散热损失（kJ/kg ） 6Q ——灰渣物理热损失（kJ/kg ）。

热平衡表见表2-7表2-7 锅炉热平衡及燃料消耗量计算第三章炉膛设计和热力计算3.1 炉膛概述炉膛是锅炉中的一个重要部件。

其复杂性在于同时存在着燃烧和传热过程，而燃烧本身就对传热有很大影响。

如火焰中心的位置，火焰中三原子气体和炭黑成分对辐射传热都有直接影响。

另外，燃烧产生的灰分对受热面的污染程度不同也会使吸热量发生变化。

反过来，传热过程的强弱又会影响燃料的着火和燃尽。

炉膛的传热过程是一个动态过程，燃料着火后燃烧非常强烈，其放热大于四周水冷壁的吸热，火焰温度迅速上升，形成最大值所在的火焰中心。

随后可燃物逐渐燃尽，其发热量小于水冷壁吸热量，火焰温度下降，形成炉温度场沿炉膛高度不均匀的分布曲线。

不论锅炉负荷、过量空气系数及燃烧工况如何变化，对一定结构的炉膛，沿其高度的温度场变化是很有规律的。

通常控制炉膛出口温度为1000℃左右，火焰中心可达1400℃甚至更高，故而炉膛中的传热主要是以辐射的形式进行的。

至于对流传热，在炉膛热力计算中可以忽略；但在分析研究火焰偏斜冲刷炉壁而造成灰污结渣的问题时，则要计及对流传热造成的影响。

炉膛设计完成后，进行炉膛的热力计算。

炉膛的热力计算是在布置好炉膛的几何形状、受热面的结构和面积后进行，热力计算的目的是校核所设计的炉膛能否将火焰冷却到预期的炉膛出口温度，即炉膛布置的受热面能否吸收分配的辐射热量。

3.2 炉膛结构炉膛用以保证燃料燃尽并使出口烟气冷却到对流受热面安全工作所允许的温度，炉膛出口的xSO等排放符合环保要求。

NO、2本锅炉采用直流式燃烧器切向燃烧方式的正方形炉膛，中速磨煤正压冷一次风机直吹式制粉系统。

影响炉膛设计的主要因素：燃料特性、排渣方式和燃烧方式。

我国电站锅炉主要采用直流式燃烧器切向燃烧方式的正方形炉膛、炉膛宽度a/炉膛深度b<1.2的炉膛。

切向燃烧方式的优点是炉膛四壁水冷壁的热负荷比较均匀，改善了风粉混合工况，即使各个角喷口的风粉不均匀性大些，相邻火焰可以相互点燃，燃烧较稳定，对燃料适应性较好，直流式燃烧器阻力较小，易于操作和调整。

炉膛四周采用膜式水冷壁（膜式水冷壁气密性好，大型锅炉常采用）。

膜式水冷壁由光管加扁钢焊接而成，如图3-1。

管子规格（外径×壁厚）为63.5mm×7.5mm，节距为76.2，材料牌号为SA-210C。

在炉膛较高热负荷区域采用螺纹管，螺纹头数为8。

炉膛有四个较大的切角，每个切角各有11根水冷壁管，其中1根为侧水冷壁管子，10根为前（后）水冷壁管，各水冷壁管子根数如下：前水冷壁与后水冷壁各174根，两侧水冷壁各157根，总计662根。

图3.1 膜式水冷壁由汽包来的具有欠焓的水，经4根外径为508的集中下降管，通过74根外径为159mm的连接管将炉水送到外径为273mm的前、后与侧墙水冷壁下集箱，炉水在水冷壁管进行加热蒸发，其出口的汽水混合物在进入外径为273mm的水冷壁上集箱，通过94根外径为159mm的汽水连接管进入汽包。

水冷壁回路划分：水冷壁的循环回路共22个，回路是按炉膛高度热负荷曲线、炉膛宽度与深度热负荷分配曲线和水冷壁管几何形状等因素划分的。

前墙、后墙各有5个回路，两侧墙各有6个回路。

为改善角隅受热条件，将其布置为大切角并划成单独回路。

折焰角部分的侧墙按受热情况、采用叉形管情况及管子形状等因素分为2个回路。

4根集中下降管的每一根负责炉膛一个角部水冷壁的供水，一个回路尽量由同一集中下降管供水。

水冷壁下集箱的下水连接管数量与上集箱的汽水引出管数量按回路受热情况与回路水冷壁管束量确定。