600MW超临界压力煤粉锅炉课程设计

榆林学院锅炉课程设计

第1章锅炉设计的目的和意义

1.1 锅炉课程设计的目的和内容

1.1.1 锅炉课程设计的目的

锅炉课程设计是《锅炉原理》课程的重要教学实践环节。通过课程设计，使学生对锅炉原理课程的知识得到巩固、充实和提高；掌握锅炉机组的热力计算方法，学会使用与热力计算相关的标准或导则，培养综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；培养学生查阅资料和分析数据的能力，提高学生运算、绘图等基本技能；培养学生对待工程技术问题的严肃认真和负责的态度。

1.1.2 锅炉课程设计的内容

本书的设计任务是根据一台给定规范和形式的600MW等级超临界压力直流煤粉锅炉的原始资料，进行锅炉的结构设计和热力计算。

(1)锅炉设计计算时应提供的原始资料

1）锅炉的主要参数，包括锅炉蒸发量、再热蒸汽流量、给水压力和温度、过热蒸汽和再热蒸汽的压力和温度。

2）给定的燃料和燃料特性。

3）锅炉概况，如锅炉结构和受热面布置、制粉系统、燃烧设备的形式等。

4）锅炉结构简图、烟风和汽水系统流程简图等。

在设计计算时，锅炉的排烟温度和热空气温度应预先选定，也可以原始数据给定。炉膛出口烟气温度和烟道烟气温度，以及汽水流程

中各受热面进出口处工质的温度和焓，应根据技术要求在合理的范围内选定。

(2)课程设计的内容

1）锅炉炉膛及主要受热面的结构设计。

2）额定负荷下锅炉的热力计算。

3）绘制锅炉受热面的结构图。

4）编写课程设计报告。

1.1.3 锅炉设计的要求

随着科学技术的进步和国家对节能、环保要求的提高，电力工业的发展日益受到资源和环境等因素的制约，以降低能源消耗、减少污染物排放为目标的节能减排能力已成为衡量一个企业竞争力的首要标准。因此，针对新型锅炉的技术发展趋势以及新情况下对锅炉系统的特殊要求，科技工作者子在锅炉设计时应着重考虑以下几个方面：（1）采用成熟、先进的超临界压力技术，确保机组具有较高的循环效率和可用率。

（2）选用合适的炉膛尺寸及热负荷指标，采用先进的燃烧方式和燃烧设备，在保证炉膛不结渣和不产生水冷壁高温腐蚀的前提下，提高锅炉的燃烧效率、减小炉内烟气温度及速度偏差、降低锅炉的NOX排放。

（3）采用成熟可靠的受热面布置方式，减小汽温偏差，保证受热面安全可靠。

（4）具有较好的煤种适应性和低负荷稳燃性能以及良好的启、停及

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调峰性能等。

（5）采用先进可靠的计算方法，确保设计结果经得起实践的检验。

要达到上述要求，必须在进行广泛深入调查研究的基础上，综合运用相关的理论知识以及制造和运行方面的实践经验，集合国内外先进技术，在对各种技术方案进行精确计算分析的同时，通过试验对结果进行约验证，从而批国家各个方案的优劣。1.2 锅炉课程设计的方法和步骤

1.2.1 锅炉课程设计热力计算方法

锅炉热力计算可分为设计计算和校核计算。两者的计算方法基本相同，都从燃料燃烧和热平衡计算开始，然后按烟气流向对锅炉机组的各个受热面（炉膛、屏式过热器、对流过热器等）进行计算，其区别在于计算任务和所需求的数据不同。

设计计算的任务是根据给定的锅炉容量、参数和燃料特性来确定锅炉机组的结构尺寸和各个部件的受热面面积，并确定锅炉的燃料消耗量、锅炉效率、各受热面交界处工质和烟气的温度和焓、各受热面的吸热量和介质速度等参数，为选择辅助设备和进行空气动力计算、水动力计算、管子金属壁温计算和强度计算等提供原始资料。

校核计算的任务是在给定锅炉负荷和燃料特性的前提下，按锅炉机组已有的结构和尺寸，去确定各个受热面交界处的水温、汽温、空气和烟气温度、锅炉效率、燃料消耗量以及空气和烟气的流量和流速。校核计算是为了估计锅炉机组按指定燃料运行的经济指标，寻求必要的改进锅炉结构的措施，选择辅助设备（或检验原有辅助设备的适用

性）以及为空气动力、水动力、壁温和强度等计算提供原始资料。

为了计算方便，设计计算也通常采用校核计算的方法，先根据经验并参考同类型锅炉结构，预先布置好各部件受热面的结构尺寸，然后进行校核计算。如不合适，修改后再进行校核计算。

对锅炉机组做校核计算时，烟气的中间温度、内部工质温度、排烟温度以及热空气温度等都是未知数，上述温度需先假设，然后用渐进法（见此逼近法）去确定。

1.2.2 锅炉课程设计的步骤

锅炉课程设计的步骤包括：

（1）了解给定锅炉的结构、受热面布置、汽水和烟风系统流程等。

（2）进行锅炉热力计算，包括各受热面的设计、结构计算、校核计算等。

（3）锅炉总体的热量平衡校核和误差检查。

（4）编写课程设计报告。

第2章锅炉简介

2.1 锅炉的整体布置

本课程设计锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、全钢架悬吊结构、Ⅱ形布置、固态排渣。炉后尾部布置2台三分仓容式空气预热器。锅炉总体布置见图2-1。

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锅炉燃烧系统为配6台中速磨煤机的直吹式制粉系统，24只直流式燃烧器分六层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。在锅炉最大出力工况时，5台磨煤机和五层20只燃烧器投入运行，1台磨煤机备用。在主燃烧器和炉膛出口之间布置一组分离燃尽风（SOFA）喷嘴。

2.2 省煤器和水冷壁系统

2.2.1 省煤器和水冷壁系统流程

给水由省煤器进口联箱流经省煤器管组、中间集箱和悬吊管，然后汇合在省煤器箱，再由2根连接管道分别引入水冷壁左右侧墙下集箱，水冷壁下集箱为四周相连通的集箱，水经由前后墙下集箱进入炉膛四周水冷壁。锅炉水冷壁由炉膛下部螺旋管圈式和上部垂直管圈式水冷壁组成，水从下集箱进入螺旋段水冷壁经水冷壁过渡段进入垂直水冷壁，其流程如图所示。

在锅炉启动阶段和低于最低直流运行工况（30%BMCR）时，水在水冷壁内吸热形成汽水混合物，汇集至水冷壁上集箱，通过水冷壁引出汽水分离器，在汽水分离器内进行汽水分离，分离后的蒸汽引至过热器，水则通过调节阀进入除氧器或大气式扩容器至凝汽器，进行工质和热量的回收。

在高于最低直流运行工况时，水在水冷壁内吸热形成的过热蒸汽汇集至水冷壁上集箱，通过引出管进入汽水分离器后，直接由连接管道引出到过热器，此时的汽水分离器仅作为连接水冷壁与过热器之间的汽水通道。