125MW蒸汽锅炉热力计算及初步设计

目录

1 绪论 0

课题背景 0

锅炉的发展简况 (1)

2 基本资料及辅助计算 (2)

设计内容（已知条件） (2)

燃料特性 (2)

辅助计算 (3)

锅炉的空气量平衡[3] (3)

燃料燃烧计算[1] (6)

锅炉热效率及燃料消耗量的估算[3] (14)

3 锅炉设计方案选择与总体布置 (19)

锅炉总体布置[5] (19)

锅炉汽温的调节[4] (21)

锅炉范围内主要系统[12] (22)

制粉系统 (22)

汽水系统[9] (22)

风烟系统 (23)

燃油及点火系统 (23)

除渣系统 (23)

除灰系统 (24)

减温器 (24)

4 热力计算及校核 (25)

炉膛热力计算及校核 (25)

炉膛出口烟气温度[3] (25)

炉膛选型设计[2] (25)

屏式受热面的计算（后屏过热器） (37)

烟道对流受热面的计算 (39)

末级过热器 (39)

蒸汽冷却管、低再垂直段以及转向室 (40)

省煤器 (41)

空气预热器 (42)

5 锅炉的校核计算 (45)

热力计算数据的修正[5] (45)

锅炉热平衡计算误差校核 (45)

热平衡计算误差校核 (45)

6 总结 (49)

7 致谢 (50)

参考文献 (51)

1 绪论

锅炉也称蒸汽蒸发器，是利用燃料等能源的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。锅炉的一个主要用途是发电，是火电厂三大主机之一。我国的火力发电量约占总发电量的75%，即使到2050年，预计火力发电量仍将占总发电量的60%以上。由此可见锅炉对我国电力工业的重要意义。虽然锅炉工业对于国计民生具有重要作用，但是，至今国内外有关锅炉的手册为数不多。至于全面涉及锅炉设计、制造、运行等方面的锅炉手册更是少见。本文针对125MW 燃煤电厂进行了热力计算和初步设计。

课题背景

我国是一个能源消费大国，煤炭始终占有我国能源利用的主导地位，尤其随着近几年随着石油资源的紧缺，国际油价的大幅上涨，煤炭的利用又逐渐回到了人们的视线。据2007年统计，我国一次能源消费构成中煤炭占%，从2004年开始，我国每年的新建机组容量快速增加，到2007年底，全国电力装机容量达到亿千瓦，发电量32，644亿千瓦时。从新增装机的电源结构分析，火电机组发展最快，以致火电装机容量和发电量所占的比例都不断增加，2007年火电装机容量占%，火电发电量占% （主体是煤电）。目前中国煤炭消费以动力煤为主，占消费总量约85%，2001年作燃料消耗的煤大约在10亿t，其中发电用煤占煤炭生产量的45%，在未来30-50年,中国国内一次能源的生产和供应不会像目前欧、美一些国家那样以油、气为主，煤炭仍占有主要地位。预计到2020年约占60%以上，煤炭消费的绝对量将呈上升趋势，中国未来一次能源生产、消费仍将呈现以煤为主多元化结构。因此。煤炭在我国经济社会发展中占有极重要的地位。

从全世界范围看，由于核电站、水电站和其他形式电站的发展，今后火力发电的比例将有所下降，但仍可占世界总发电量的50％以上。电站锅炉一般容量巨大、蒸汽参数（压力、温度）高，要求性能好，是火力发电站的主要设备之一。我国在电站设计、制造、运行等方面都达到很高的水平。

除电力工业外，化工、纺织等工业规模也比较大，都常有既供电又供热（蒸汽或热水）的自备电厂，也称为电热联产电站。这种自备电站的规模也很大，可以和中型火力电站相比，所用锅炉的容量和参数与电站锅炉相差不大。

本次设计采用了煤粉炉，煤粉炉是大型电站的主要燃烧方式，煤粉炉的特点是：煤预先在磨煤机中磨成煤粉，用热风或乏气送粉；在较高的温度，较大的接触燃烧面积的条件下，燃烧有所改善，燃料适应性广，为无烟煤、烟煤、贫煤等均可稳定及时燃烧，燃烧效率、机械化、自动化程度都较高。

锅炉的发展简况

我国的锅炉工业是20世纪50年代初才发展起来的，在第一个五年计划期间，我国建立了上海、哈尔滨等锅炉厂，并开始制造中、高参数锅炉的电站锅炉。此时主要技术来自苏联，基本特征是采用火室燃烧，双锅筒，分散下降管，光管水冷壁，轻型框架式炉墙。到20世纪60年代我们开始设计更大吨位的锅炉，并逐步采用了膜式水冷壁，使炉墙大大简化。到20世纪70－80年代，我国的能力达到：再热温度达到750℃直流锅炉和配60万千瓦机组的亚临界参数锅炉，采用膜式水冷壁，集中下降管，全部顶棚管，包墙管全支撑，全吊挂，回转式空气预热器，从而使锅炉结构紧凑、占地小、安全、经济、可靠、便于自动控制、自动调节，接近世界先进水平。我国的锅炉研究机构在理论分析和大量实验的基础上，参考我国所积累的大量运行经验，制定了我国自己的锅炉热力计算方法、锅炉水动力计算方法、锅炉受压元件的强度计算方法等。电子计算技术已经广泛应用在锅炉的设计、计算和运行中。在燃烧技术方面，也有许多创新，如煤粉炉燃烧的稳燃技术，以及降低SOx、NOx排放量的清洁燃烧技术等。现今电站锅炉都在向脱硫\脱氮等方向发展。另外，锅炉控制的自动化，智能化也是一个发展趋势。现在我国普遍使用的燃煤汽轮机组是600MW或1000MW（具有7-8级回热）的再热循环机组。循环硫化床和燃气—蒸汽联合循环发电机组由于课减轻公害、提高经济性，也得到了较快的发展。

本章对能源的利用进行了说明，并列出近几十年我国能源的消费，而后又对锅炉的发展进行了简单的介绍，总之，随着国民经济的高度发展，锅炉工业必将在现代化建设中发挥越来越重要的作用。

2 基本资料及辅助计算

设计内容（已知条件）

（1）额定额定蒸发量D=s；

（2）额定蒸汽压力（表压）Pgr= MPa；

（3）额定蒸汽温度tgr=540℃；给水温度tgs=240℃；

（4）再热蒸汽出口进口温度tzr1=335℃；再热蒸汽出口温度tzr2=540℃；

（5）再热蒸汽进口压力Pzr1=；再热蒸汽出口压力Pzr2=；

（6）再热蒸汽量Dzr=s；

（7）给水温度tgs=240℃；给水压力Pgs=；

（8）排烟温度tpy=195℃；

（9）预热空气温度tyk=273℃；

（10）冷空气温度tlk=20℃；

（11）汽包压力=；

（12）排污率Pw=2%。

燃料特性

燃料数据应符合锅炉热力计算的规定和要求。对燃煤来说，要求提供以下原始数据：煤的应用基成分；

用测热计测娶的煤的应用基低位发热量；

煤的干燥无灰基挥发分含量；

灰的熔融特性参数值；

煤的可磨性系数。

根据设计要求所选煤种为烟煤的一种，所选煤种有关数据如下：

（1）煤种：淮南烟煤

（2）煤质特性表见表2-1