電廠鍋爐原理課程設(shè)計(jì) 依據(jù) 1 鍋爐熱力計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)方法 原蘇聯(lián) 19982 電廠鍋爐原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 20093 電廠鍋爐原理及設(shè)備 葉江明 中國電力出版社 2007 熱力計(jì)算 選定鍋爐的總布置 選定燃料 進(jìn)行燃料消耗量的計(jì)算 然后再?zèng)Q定鍋爐結(jié)構(gòu) 進(jìn)行爐膛傳熱計(jì)算 決定對流受熱面的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行對流受熱面的傳熱計(jì)算 在以上的結(jié)構(gòu)計(jì)算和傳熱計(jì)算中 須預(yù)先選定受熱面的管徑和壁厚 布置好水循環(huán)系統(tǒng) 汽包鍋爐 或啟動(dòng)系統(tǒng) 超臨界鍋爐 強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)熱力計(jì)算結(jié)果 計(jì)算管壁溫度和承壓部件強(qiáng)度 并根據(jù)金屬材料極限許用應(yīng)力的等級 確定各受熱面所應(yīng)取用的合金材料 必要時(shí)可重新調(diào)整管徑 壁厚 以便在滿足強(qiáng)度的條件下 使制造總費(fèi)用達(dá)到最低 水循環(huán)計(jì)算 自然循環(huán)汽包爐 需要進(jìn)行 校核水循環(huán)是否安全可靠 空氣動(dòng)力計(jì)算 核算煙 風(fēng)道流動(dòng)阻力是否合理 并依此選擇鍋爐的送 引風(fēng)機(jī) 本設(shè)計(jì)只進(jìn)行熱力計(jì)算 課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù) 一 課題2209t h亞臨界壓力自然循環(huán)鍋爐的設(shè)計(jì)布置與計(jì)算 二 目的和任務(wù)目的 1 運(yùn)用鍋爐原理課所學(xué)知識 并加以鞏固 充實(shí)和提高 2 掌握鍋爐機(jī)組的熱力計(jì)算方法并學(xué)會(huì)使用熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 3 培養(yǎng)綜合考慮鍋爐機(jī)組設(shè)計(jì)與布置的初步能力 4 培養(yǎng)查閱資料 合理選擇和分析數(shù)據(jù)的能力 提高運(yùn)算制圖等基本技能 5 培養(yǎng)對工程技術(shù)問題的嚴(yán)肅認(rèn)真和負(fù)責(zé)的態(tài)度 任務(wù) 1 完成2209t h鍋爐的整體布置和熱力計(jì)算 2 寫出熱力計(jì)算書和結(jié)構(gòu)計(jì)算書 3 編寫設(shè)計(jì)說明書 三 鍋爐設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)煤質(zhì)資料 設(shè)計(jì)煤種 碳Car 56 59 氫Har 2 69 氧Oar 2 93 氮Nar 0 94 硫Sar 0 75 灰分Aar 29 60 水分Mar 6 50 揮發(fā)分Vdaf 26 76 低位發(fā)熱量Qar net p 21280kJ kgDT 1210 ST 1430 FT 1480 鍋爐參數(shù) BMCR 過熱蒸汽流量Dgr2209t h過熱蒸汽壓力pgr17 42Mpa過熱蒸汽溫度tgr5 注 學(xué)號后2位數(shù)字 再熱蒸汽流量Dzr1858t h再熱蒸汽壓力 進(jìn)口 出口 pzr1 pzr24 03 3 85Mpa再熱蒸汽溫度 進(jìn)口 出口 Tzr1 Tzr2333 5 給水壓力pgs18 92Mpa給水溫度tgs283 燃燒方式四角布置 切向燃燒當(dāng)?shù)卮髿鈮?00 7kpa空氣中含水率10克 千克干空氣制粉系統(tǒng)型式中速磨煤機(jī)正壓冷一次風(fēng)機(jī)直吹式再熱蒸汽調(diào)溫方式 擺動(dòng)式燃燒器 說明1 作業(yè)提交格式為計(jì)算書格式 可參考本書例題 列出計(jì)算公式 并代入公式中的每一項(xiàng)數(shù)據(jù) 2 計(jì)算按原蘇聯(lián) 鍋爐熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法 1998 計(jì)算 每一部分計(jì)算時(shí) 先明確這部分計(jì)算任務(wù)是什么 找出有關(guān)公式及依據(jù) 再列項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算 項(xiàng)目序號不能顛倒 3 各受熱面出口的過量空氣系數(shù)值的取值 參見表1 表1鍋爐各受熱面出口的過量空氣系數(shù) 4 爐膛漏風(fēng)系數(shù)取0 03 制粉系統(tǒng)密封風(fēng)系數(shù)取0 042 旁路一次冷風(fēng)系數(shù)取0 065 空氣預(yù)熱器出口風(fēng)量系數(shù) 一 二次熱風(fēng)總和 經(jīng)計(jì)算得到 5 鍋爐不設(shè)暖風(fēng)器 進(jìn)口風(fēng)溫取25 出口風(fēng)溫取335 一 二次風(fēng)相同 6 計(jì)算煙氣焓溫表時(shí)不考慮飛灰焓 7 各受熱面的介質(zhì)流阻決定了各受熱面出口的介質(zhì)壓力 本作業(yè)給出的各受熱面出口的介質(zhì)壓力參見表2 表2鍋爐各受熱面出口的介質(zhì)壓力 8 本題由于是亞臨界鍋爐 故從給水加熱到飽和蒸汽的汽化熱與過熱熱的比例小于例題的超臨界鍋爐 為此 要求爐膛出口煙溫高一些 下爐膛出口煙溫可取1400 左右 以保證省煤器有一定的吸熱量 9 包復(fù)過熱器的吸熱量采用先設(shè)后校的方法計(jì)算 本題給出包復(fù)過熱器總吸熱量的估計(jì)值為805kJ kg 10 各對流式受熱面的布置方式 末級過熱器為順流 低溫再熱器為逆流 省煤器為逆流 空氣預(yù)熱器為逆流 受熱面排列方式 錯(cuò) 順排 由學(xué)生自己確定 11 各受熱面的傳熱量的大致數(shù)值 可由指導(dǎo)教師給出推薦值 12 水冷壁懸吊管 蒸汽冷卻管 低再垂直引出管 省煤器引出管 轉(zhuǎn)向室的傳熱量采用簡化計(jì)算 各段溫降分別取為 10 5 32 6 和10 13 過熱器減溫噴水共二級 均引自高壓加熱器出口 第一級設(shè)計(jì)噴水量為56t h 第二級設(shè)計(jì)噴水量為34t h 再熱器只有事故噴水 也引自高壓加熱器出口 設(shè)計(jì)噴水量43t h 14 爐內(nèi)各屏接收出口窗爐內(nèi)輻射熱量的份額 即角系數(shù) 可按加權(quán)平均的方法作近似計(jì)算 具體計(jì)算可參照例題結(jié)構(gòu)計(jì)算書 15 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器計(jì)算時(shí) 數(shù)量二臺(tái) 煙氣 空氣 一 二次風(fēng) 沖刷轉(zhuǎn)子份額 按照例題各選取0 4166 轉(zhuǎn)子內(nèi)徑取13800mm 安裝強(qiáng)化蓄熱板 波形板的形狀尺寸以及面積密度修正系數(shù)c的取值都與例題相同 在進(jìn)行設(shè)計(jì)熱力計(jì)算之前要進(jìn)行鍋爐的整體布置 確定爐型 型 塔形或其它布置方式 水循環(huán)方式 自然循環(huán) 控制循環(huán) 直流 燃燒方式 直流燃燒器 旋流燃燒器 過熱汽溫 再熱汽溫的調(diào)節(jié)方式 擺動(dòng)式直流燃燒器 煙氣擋板 煙氣再循環(huán)等 上述幾個(gè)大的方面確定后 就要設(shè)計(jì)布置受熱面 即決定爐膛 對流煙道以及受熱面之間的相對位置和相互關(guān)系 各種受熱面的型式 即錯(cuò)列或順列 立式或臥式 和尾部受熱面的布置方式 單級布置或雙級布置 還要確定制粉系統(tǒng)的方式 燃燒器型式與布置 并預(yù)先選定鍋爐的排煙溫度 熱空氣溫度等經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 熱力計(jì)算思路 原始數(shù)據(jù) 鍋爐的蒸發(fā)量 給水壓力和給水溫度 以及主汽閥前過熱蒸汽的壓力和溫度 再熱器進(jìn) 出口處的蒸汽壓力 蒸汽溫度和蒸汽流量 連續(xù)排污量 燃料特性 制粉系統(tǒng)的計(jì)算數(shù)據(jù) 如磨煤一次風(fēng)量 旁路一次冷風(fēng)量 煤粉空氣混合物總量 制粉系統(tǒng)漏風(fēng)率 或密封風(fēng)系數(shù) 煤粉的濕度和溫度等 選定的排煙溫度和熱空氣溫度 其它一些環(huán)境資料 如當(dāng)?shù)卮髿鈮?濕空氣的含水量等 設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)給定的受熱面的傳熱量 或給定受熱面的介質(zhì)流量和進(jìn) 出口溫度 去計(jì)算傳熱溫壓和傳熱系數(shù) 最終求出受熱面積的數(shù)值 校核計(jì)算 對一臺(tái)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的鍋爐進(jìn)行的熱力計(jì)算 鍋爐受熱面的結(jié)構(gòu)是已知的 鍋爐煙氣和內(nèi)部介質(zhì)的中間溫度 排煙溫度 預(yù)熱器出口空氣溫度有時(shí)甚至是過熱汽溫等則是未知的 為完成計(jì)算 需要利用迭代計(jì)算的方法逐步接近待計(jì)算值 為了進(jìn)行校核熱力計(jì)算 必須提供鍋爐的圖紙和有關(guān)燃燒設(shè)備 各受熱面和煙風(fēng)道的結(jié)構(gòu)和尺寸的資料 并給出在校核工況下的鍋爐參數(shù) 燃料性質(zhì)和給水溫度 設(shè)計(jì)計(jì)算是一種直接計(jì)算的方法 一般不需要進(jìn)行逐步近似的計(jì)算過程 而進(jìn)行單個(gè)受熱面的校核計(jì)算時(shí) 一般只能知道熱側(cè)介質(zhì)和冷側(cè)介質(zhì)的各一個(gè)溫度或焓 進(jìn)口的或出口的 介質(zhì)的另一端的溫度或焓為未知 因此要預(yù)先假定一個(gè)數(shù)值 然后借助兩個(gè)熱平衡方程和一個(gè)傳熱方程 經(jīng)迭代計(jì)算逐步逼近真實(shí)值 熱力計(jì)算步驟 按計(jì)算任務(wù)書列出原始數(shù)據(jù) 根據(jù)燃料燃燒方式 受熱面布置 指有幾級過熱器 再熱器 省煤器 空氣預(yù)熱器等 進(jìn)行空氣平衡計(jì)算 計(jì)算理論空氣量 根據(jù)各受熱面的平均過量空氣系數(shù)計(jì)算煙氣特性 根據(jù)各受熱面出口過量空氣系數(shù) 計(jì)算煙氣 空氣焓溫表 熱平衡計(jì)算 即根據(jù)燃料燃燒方式 指煤粉燃燒 循環(huán)流化床燃燒 以及燃燒器的布置等 決定q3及q4的數(shù)值 根據(jù)排煙溫度和排煙過量空氣系數(shù)決定q2 根據(jù)鍋爐容量決定q5 以及根據(jù)燃燒方法決定q6 最后決定鍋爐熱效率 燃料消耗量B Bj和保熱系數(shù) 等 依據(jù)所選取的爐膛容積熱負(fù)荷qv決定爐膛容積VL 決定爐膛截面尺寸和形狀 并布置水冷壁 爐內(nèi)輻射受熱面及懸吊管 蒸汽冷卻管等 根據(jù)選取的空氣預(yù)熱溫度進(jìn)行爐膛傳熱計(jì)算 進(jìn)行爐膛內(nèi)輻射受熱面的傳熱計(jì)算 并決定各受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸 依次進(jìn)行水平煙道 尾部豎井煙道內(nèi)的對流受熱面的傳熱計(jì)算 并決定各受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸 確定鍋爐機(jī)組熱平衡計(jì)算誤差 編制整臺(tái)鍋爐熱力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表 圖2 1 1鍋爐總布置圖 附圖1爐膛簡圖 把爐膛分為兩大塊計(jì)算 分體式爐膛計(jì)算 即把爐膛以大屏輻射式過熱器下端面為分界面 封閉的自由容積區(qū)域?yàn)橄聽t膛 屏式過熱器區(qū)為上爐膛 分別進(jìn)行獨(dú)立的輻射換熱計(jì)算 爐膛容積按水冷壁管中心線計(jì)算 爐膛的寬度和深度也按水冷壁管中心線計(jì)算 爐膛容積的下邊界為冷灰斗的高度之半所在平面 上爐膛即是爐頂部分 上爐膛的下邊界 即下爐膛的上邊界 為分隔屏的最下排管子中心線所在平面 爐膛出口定于后墻水冷壁向上延伸的平面 目前我國大型電站鍋爐一般規(guī)定爐膛后墻水冷壁向上直至頂棚管形成的假想平面作為爐膛出口 布置在這個(gè)平面以內(nèi) 即爐膛側(cè) 的屏式受熱面 若其橫向節(jié)距s1 457mm 則該屏區(qū)要從爐膛有效容積中扣除 即爐膛出口截面向前移動(dòng)至該屏的第一排管子中心線平面 直至出現(xiàn)s1 457mm的屏為止 圖2爐膛主體段高度示意 爐膛容積的下邊界為冷灰斗的高度之半所在平面 圖1冷灰斗幾何形狀簡圖 注意有些受熱面在折焰角上方 其進(jìn)出口面積和底部占據(jù)的折焰角面積要仔細(xì)計(jì)算 例題 結(jié)構(gòu)計(jì)算 圖3折焰角結(jié)構(gòu)尺寸圖 過熱器系統(tǒng)按蒸汽流向可分為四級 頂棚 包墻過熱器 分隔屏過熱器 后屏過熱器及末級過熱器 其中主受熱面為分隔屏過熱器 后屏過熱器 末級過熱器 分隔屏和后屏過熱器布置在爐膛上部 主要吸收爐膛內(nèi)的輻射熱量 末級過熱器布置在水平煙道 爐膛后墻水冷壁吊掛管之后 受熱面呈逆流布置 靠對流傳熱吸收熱量 過熱器系統(tǒng)的汽溫調(diào)節(jié)采用燃料 給水比和兩級四點(diǎn)噴水減溫 在后屏和末過之間設(shè)置一級噴水減溫并左右交叉以減少左右側(cè)汽溫偏差 給水 省煤器 爐膛下部螺旋管圈 中間混合集箱 爐膛上部垂直管屏 汽水分離器 爐頂 包復(fù)過熱器 低溫過熱器 一級噴水分隔屏過熱器 二級噴水后屏過熱器 三級噴水末級過熱器 去汽機(jī) 給水 省煤器 爐膛水冷壁 汽包 爐頂 包復(fù)過熱器 低溫過熱器 一級噴水分隔屏過熱器 二級噴水后屏過熱器 三級噴水末級過熱器 去汽機(jī) 直流鍋爐 汽包鍋爐 爐頂 包復(fù)過熱器由爐頂進(jìn)口集箱引出168根管子作為前爐頂過熱器 管子規(guī)格前部為 63 5 9 03mm 節(jié)距為112mm 后部爐頂為 63 5 9 03mm 節(jié)距為168mm 材料為SA 213T12 組成后爐頂和后煙井后包復(fù) 后煙井前包復(fù)并進(jìn)入后煙井下部環(huán)形集箱 從環(huán)形集箱分別引出二路受熱面 其一為后煙井兩側(cè)包復(fù)受熱面 其二為水平煙道底部及延伸側(cè)墻 各包復(fù)受熱面的結(jié)構(gòu)特性分別為 后爐頂 后煙井后包復(fù)和后煙井前包復(fù)的管子規(guī)格為 63 5 9 03mm 材料為SA 213T12 數(shù)量為113根 后煙井兩側(cè)包復(fù)管子規(guī)格為 63 5 9 03mm 材料為SA 213T12 數(shù)量為2 80根 水平煙道底部及延伸側(cè)墻管子規(guī)格為 50 8 8mm 材料為SA 213T12 數(shù)量為2 55共110根 從兩側(cè)包復(fù)和延伸側(cè)墻出來的工質(zhì)分別引至分隔屏過熱器 前部爐頂上還設(shè)有供升降檢修平臺(tái)用的纜繩孔管 附圖2分隔屏示意圖 分隔屏過熱器布置于爐膛上部 分隔屏不僅吸收爐膛上部的煙氣輻射熱 降低爐膛出口煙溫 并能分隔煙氣流 降低爐膛出口煙溫偏差 減弱切向燃燒時(shí)爐膛出口煙氣殘余旋轉(zhuǎn)的作用 本鍋爐分隔屏過熱器共6片 沿爐膛寬度方向均布 S1為2688mm S2為50 8mm 每片屏由八個(gè)小屏組成 共80根管子 管子規(guī)格為 41 3 5 59 6 35mm 材料為SA 213T12 SA 213T23 SA 213T91 附圖3后屏簡圖 后屏過熱器布置于爐膛鼻子的前方 共20片 沿寬度方向均布 S1為896mm S2為54mm 每片屏有21根管子組成 總計(jì)有420根管子 管子規(guī)格和材質(zhì)分別為 44 5 60 54 SA 213T23 T91 TP347H 附圖4末級再熱器簡圖 末級再熱器布置于爐膛鼻子上方 與煙氣成順流布置 共33片 沿爐膛寬度均布 S1為560mm S2為73mm 每片受熱面有20根管子組成 總計(jì)有660根管子 管子規(guī)格和材質(zhì)分別為 63 5 SA 213T23 T91 TP347H 附圖5末級過熱器簡圖 末級過熱器布置于水平煙道 與煙氣成逆流布置 共82片 沿爐膛寬度均布 S1為244mm S2為76 2mm 每片受熱面有13根管子組成 總計(jì)有1066根管子 管子規(guī)格為 38 1 5 59 9 03mm 材料為SA 213T23 T91 TP347H 附圖6水平低再簡圖 低溫再熱器布置于尾部豎井中 順列排列 與煙氣成逆流布置 共110片 沿爐膛寬度均布 S1為168mm S2為127mm 每片受熱面有9根管子組成 總計(jì)有990根管子 管子規(guī)格為 63 5 4 2mm 63 5 4 2mm 材料為SA 210C和T22 T12 T23 附圖7省煤器簡圖 省煤器布置于鍋爐的后煙井低溫再熱器下面 有四組采用光管蛇形管 順列排列 與煙氣成逆流布置 管子規(guī)格為 47 6 7 5 材料為SA 210C 共167片 每片受熱面由4根并聯(lián)蛇形套管組成 總設(shè)