1、本科畢業設計說明書題院專班姓學目：65t/h 生物質鍋爐設計（部）： 熱能業： 熱能與動力工程級： 熱動 093名：號： 2009031265指導教師： 周守軍完成日期： 2013 年 6 月 10 日目錄摘 要IIIABSTRACTIV前 言1生物質鍋爐的特點、研究意義及現狀1鍋爐設計的熱力計算方法22 輔助計算42.1燃燒計算43 爐膛熱力計算123.1 設計. 12膛結構設計及尺寸計算12爐膛熱力計算16爐排的選擇194 后屏過熱器熱力計算214.1 設計. 21后屏過熱器結構尺寸計算21后屏過熱器熱力計算235 高溫過熱器熱力計算275.1 設計. 27高溫過熱器結構尺寸計算28高溫過

2、熱器熱力計算286 轉向室熱力計算326.1 設計. 32轉向室引出管結構尺寸計算32轉向室引出管熱力計算327 省煤器熱力計算347.17.27.3設計. 34省煤器結構尺寸計算34省煤器熱力計算348 空氣預熱器熱力計算378.1 設計. 37空氣預熱器結構尺寸計算37空氣預熱器熱力計算389 整體熱力計算誤差檢查4010 總 結42謝 辭43參考文獻44摘 要生物質鍋爐是采用生物質能源作為的一種環保型鍋爐。本設計則對鍋爐爐膛及其受熱面進行了詳細的說明和詳細的計算，體現了鍋爐設計的一般思路和原則。與以往設計的不同主要表現在和燃燒方式上，本次設計采用振動爐排布置在爐膛下部來燃燒生物質。由于本

3、次設計的鍋爐參數相對較小，噸位較小，爐膛會呈現矮胖形狀，所以對主要受熱面的設計會帶來一些難題。主要內容包括以生物質（玉米秸稈）作為鍋爐的特點、現狀；鍋爐的總體布置；鍋爐的輔助計算；爐膛的設計和熱力計算；對流受熱面的設計和熱力計算。本設計在計算過程中利用了大量的線算圖、計算公式，查閱了大量的資料，運用了大量的簡圖和圖表，使整個設計圖文并茂。分析、計算表明：生物質鍋爐爐膛經過合理的安排布置受熱面，能夠滿足設計要求，生產規定參數的蒸汽，并能獲得較小的煙溫。而且就方面有很好的環保性，值得推廣。：鍋爐設計；生物質；熱力計算；環保65t/h Biomass Boiler DesignABSTRACTBio

4、mass boilers using biomass as a fuel is an environmentally friendly boilers. The design of the furnace and boiler heating surface for a detailed description and a detailedcalculation of boiler design reflects teral ideas and principles. The main difference withthe previous design manifested in diffe

5、rent pigments, and combustion of different ways, thisdesign uses a vibrating grate disedhe lowart of the furnace to burn biomass fuel.Since the design of the boilarameters is relatively small, smaller tonnage, the furnace willappear cky sh, so the main heating surface design will bring some problems

6、. The maincontents include biomass (corn stover) as boiler fuel characteristics, sus quo; boiler generalarrangement; boiler auxiliary calculation; furnace design and thermal calculation; convectionheating surface design and thermal calculation.he calculation of the design pros using alot of Nomograp

7、hic, calculated, acs a lot of information, the use of a large number ofdiagrams and charts, the entire design illustrations.ysis, calculations show: Biomassboiler furnace after a reasonable arrangement of heating surface arranged to meet the designrequirements, the production ofrequired parameters a

8、nd get a smaller flue gastemperature. And is a good fuel environmental protection, is worth promoting.Keywords: boiler design; biomass; thermodynamic calculation; eco-friendly前 言1.1 生物質鍋爐的特點、研究意義及現狀生物質鍋爐最大的特點節能、環保，且安裝使用方便。鍋爐的是生物質中的生物質，由輸料機送入爐頂料倉，然后由螺旋給料機送入爐膛，均勻散落在爐排上。被螺旋給料機送入爐膛，在此處由于高溫煙氣和一次風的作用逐步預熱，

9、干燥、著火、燃燒，此過程中析出大量揮發分，燃燒劇烈。產生的高溫煙氣沖刷鍋爐的主要受熱面后，進入鍋爐尾部受熱面省煤器和空氣預熱器，再進除塵器，最后經煙囪排入大氣。未氣化的邊向爐排后部運動，直至燃盡，最后剩下的少量灰渣落入爐排后面的除渣口。鍋爐在結構設計上，相對傳統鍋爐爐膛空間較大，同時布置非常合理的二次風，有利于生物質燃燒時瞬間析出的大量揮發分充分燃燒。采用層燃技術開發的生物質鍋爐結構簡單、操作方便、投資與運行費用都相對較低。由于鍋爐爐排的受熱面積較大，爐排運動速度和振動頻率可以調整，并且爐膛有較大的懸浮空間，能延長的停留時間，有利于生物質的完全燃燒1。在爐膛中為了適應我國國民經濟的可持續發展和

10、環境保護的要求，煤炭鍋爐逐漸向煤改油煤改氣、生物質鍋爐轉變。本次設計就采用生物質鍋爐。運行環保，節省，自動給料、出渣，鼓風機引風頻調節，鍋爐全自動運行，可根據負荷變化自動調整量，蒸汽輸出穩定。具有壓力、水位、排煙溫度等多項保護和措施，保證鍋爐安全運行。以山東為首的生物質蒸汽鍋爐是社會提倡使用的鍋爐，國家將重點大力提倡生物蒸汽鍋爐及鍋爐燃燒技術。有效的減少了能源的消耗，減少了、二氧化硫和氮氧化合物的排放，改善了環境，是改善北方天氣的重要措施。由于大量化石燃燒帶來的能量短缺和環境污染，生物質能已經在鍋爐燃燒中占據很大的，由此基于生物質的鍋爐設計生產也越來越重要。而我國是一個農業大國，每年的生物質能

11、非常豐富。生物質鍋爐是將生物質直接作為用于鍋爐燃燒，將燃燒產生的能量用于發電。現階段用于發電的生物質鍋爐主要有流化床鍋爐和層燃爐。而本次設計采用了振動爐排作為燃燒工具。振動爐排適合燃燒發熱量不高的高揮發分的，對于本次設計的玉米秸稈正好合適9。鍋爐設計的熱力計算方法計算方法分類根據計算任務的不同，可分為設計熱力計算和校核熱力計算兩種。設計熱力計算：進行設計新鍋爐時的熱力計算成為設計熱力計算，簡稱設計計算。設計熱力計算的任務是，在鍋爐容量和參數、性質以及某些受熱面邊界處的水、汽、風、煙溫度給定的情況下，選定合理的爐子結構和尺寸，并計算各處受熱面積的數值，同時也為鍋爐其他一些計算等提供必要的原始資料

12、。校核熱力計算：校核熱力計算的任務是在鍋爐容量和參數、性質、鍋爐各部結構和尺寸已知的情況下，確定各受熱面邊界處的水、汽、風、煙溫度以及風、煙流經各受熱面時的速度和鍋爐效率、消耗量等。校核熱力計算可幫助人們正確制定出提高鍋爐安全經濟運行水平和改造鍋爐的合理措施，同時也為鍋爐的其他計算，如鍋爐的通風計算、強度計算以及水動力計算等提供有關的基礎數據。一般來說，對已有的鍋爐進行改造估算時常用校核熱力計算，設計制造新鍋爐時用設計熱力計算。41.2.2 校核熱力計算主要內容1）鍋爐輔助設計計算：這部分的目的是為后面受熱面的熱力計算提供必要的基本計算數據或圖表。2）受熱面熱力計算：其中包含為熱力計算提供結構

13、數據的各受熱面的結構計算。1.2.3 鍋爐熱力計算順序1）列出熱力計算的主要原始數據，包括鍋爐主要參數和特性參數;2）根據、燃燒方式及鍋爐結構布置特點，進行鍋爐通道空氣量平衡計算；理論工況下（=1）的燃燒計算；計算鍋爐通道內煙氣的特性參數；繪制煙氣焓溫表；鍋爐熱平衡計算和消耗量的估算；鍋爐爐膛熱力計算；8）按煙氣流各受熱面依次進行熱力計算；9）鍋爐整體計算誤差的校驗。1.2.4 熱力計算方法鍋爐熱力計算采用漸次近法。這是一種試算方法，計算過程繁瑣。在計算中，不僅煙氣和工質在鍋爐流程中的參數（如壓力、溫度等）是未知數，而且如排煙溫度、熱風溫度等終端參數也是未知的。在一個具體的計算式中往往會同時出

14、現多個未知量，這就需要先假定一些量，然后通過計算去校核它。由于所求參數和假定參數值之間的相互影響和聯系，因此一個參數往往需要多次假定才能最后確定。鍋爐熱力計算在確定一次額主要參數時，如過熱器出口汽溫和鍋爐排煙溫度等，應保證有足夠的準確性。但作為計算基礎的某些數值，特別是對流傳熱系數，在確定時由于有較大的誤差，希望用漸次近法去達到更高準確度的想法是無意義的，這樣做的結果只不過是加大計算量而已。應用漸次近法進行對流受熱面的熱力計算，若計算誤差超過表中的允許值，需重新估計煙溫值。第二次估計的煙溫值，與第一次估計的數值之差最好不要超過 50，此時對流傳熱系數可直接取用第一次計算值，而不必重算，重算的僅

15、僅是傳熱溫差，輻射吸熱量，以及重新解熱平衡方程式和傳熱方程式。兩次應用漸次近法后，如果計算誤差仍超過允許誤差時，則可用線性內插法直接確定煙溫值，不必再次用估計法求解。應用內插法求解的煙氣終溫值，若與計算傳熱系數時所采用的終溫值之差未超過50，則僅需按內插法確定的終溫值重新校準受熱面的對流吸熱量，以及用熱平衡方程式去校準吸熱工質的未知參數，即可結束該級受熱面的計算。若內插法確定的煙氣終溫值與根據以計算傳熱系數的終溫值之差大于 50，則必須按內插法確定的終溫值重新進行全部計算，包括傳熱系數及傳熱溫差的計算。22 輔助計算2.1燃燒計算設計資料集參數設計參數額定蒸發量：65t/h過熱蒸汽壓力：3.9

16、MPa過熱蒸汽溫度：450設計熱效率：85%排污率：2%給水溫度：150冷空氣溫度：202.1.1.2其特性(自選)特性參數見表 2.1：表 2.1特性（玉米秸稈）2.1.1.3分析1）生物質又利于環境的含硫量大多小于 0.2%，熄滅時不用設置氣體脫硫安裝，降低了本錢，；2）采用生物質鍋爐熄滅設備能夠最快速度的完成各種生物質資源的大范圍減量化，資源化應用，而且本錢較低，因此生物質直接熄滅技術具有良好的經濟性和開發潛力。3）生物質熄滅所碳，因而能夠以為是的大致相當于其生長時經過光協作用所吸收的二氧化的零排放，有助于緩解溫室效應；4）生物質的熄滅產物用處普遍，灰渣可加以綜合應用。輔助計算鍋爐的總體

17、布置鍋爐總體布置是鍋爐爐膛中的輻射受熱面，與對流煙道和其中的各種對流受熱面的Car %Har %Oar %Nar %Sar %Aar %Mar %Qnet,v,arkJ/kg30.0303.84027.2900.5500.0603.23035.00010,419.000總體布置，既與鍋爐的參數、容量有關，也和鍋爐所用的的性質等有關。本次鍋爐設計采用 型布置，這種型式布置雖然占地面積較大，但布置受熱面比較方便，檢修尾部受熱面也比較方便，送風機、引風機、除塵設備都可放在地上，可避免動載負荷對構架的影響。鍋爐高度較小，廠房及構架可較低。在尾部豎井中煙氣往于尾部受熱面做逆流布置。59動，有利本次鍋爐設

18、計采用后屏過熱器、高溫過熱器、省煤器和空氣預熱器等受熱面。其簡圖參考圖2.1圖 2.1 鍋爐總體布置簡圖1）燃燒計算須計算出：理論空氣量、理論氮容積、三原子氣體容積、理論干煙氣容積、水蒸汽容積等。見表 2.2。7表 2.2計算表2）煙氣特性需計算出：各受熱面的煙道平均過量空氣系數、煙氣容積、水蒸汽容積、煙氣總容積、三原子氣體容積份額、水蒸汽容積份額、三原子氣體和水蒸汽容積總份額、煙氣質量等。見表2.3。表 2.3 煙氣特性表項目名稱符號標準狀況下）爐膛，屏高過省煤器空預器受熱面進口過量空氣系數1.0501.3001.3001.315受熱面出口過量空氣系數1.3001.3001.3151.335

19、煙道平均過量空氣系數pj1.1751.3001.3081.325干煙氣容積V0gy+（pj-1）V0Vgym3/kg3.2483.5963.6173.665水蒸汽容積V0H2O+0.0161（pj-1）V0VH2Om3/kg0.9130.9180.9190.920煙氣總容積Vgy+VH2OVym3/kg4.1614.5144.5364.585RO2容積份額 VRO2/VyrRO20.1350.1240.1240.122水蒸汽容積份額VH2O/VyrH2O0.2190.2030.2030.201項目名稱符號（ 標況）計算公式及數據結果理論空氣量V0m3/kg0.0889（Car+0.375Sar

20、）+0.265Har-0.0333Oar2.781理論氮氣容 積V0N2m3/kg0.8Nar/100+0.79V02.201理論水蒸汽 容積V0H2Om3/kg0.11Har+0.0124Mar+1.61dkV0(dk=0.01kg/kg)0.905RO2 容積VRO2m3/kg0.01866Car+0.007Sar0.561理論干煙氣 容積V0gym3/kgV0N2+VRO22.762計算中需要注意的是，由于本爐屏和凝渣管的漏風系數為 0，故爐膛、后屏過熱器、凝渣管的漏風系數均相同，可直接去爐膛出口過量空氣系數；爐膛、后屏過熱器、凝渣管的平均過量空氣系數也可直接取爐膛平均過量空氣系數；其他

21、受熱面的平均過量空氣系數則取該受熱面的過量空氣系數的算數平均值。3）煙氣焓的計算需：要分別計算出爐膛、后品過熱器、高溫過熱器、轉向室、省煤器、空氣預熱器等所在煙區域的煙氣在不同溫度下的焓，其計算公式：理論空氣量的焓根據理想氣體焓的計算方法，理論空氣量的焓 hko 為三原子氣體和水蒸汽容積總份額 rRO2+rH2Or0.3540.3280.3260.323煙氣質量1-Aar/100+1.306pjV0mykg/kg5.2355.6885.7165.779的焓也不同。在受熱面的傳熱計算中，必須分別計算各個受熱面所在部位的煙氣焓并制成焓溫表。利用焓溫表，根據過量空氣系數和煙氣溫度，可求出煙氣的焓，反

22、之，也可以由過量空氣系數和煙氣的焓查出煙氣的溫度。4其焓溫表見表 2.5。表 2.4 1m3 空氣和各種氣體的焓溫度（）氮氣水蒸汽濕空氣kJ/（Nm3）100.000170.030129.580150.520132.430200.000357.460259.920304.460266.360300.000558.810392.010462.720402.690400.000771.880526.520626.160541.760500.000994.350663.800794.850684.150600.0001224.660804.120968.880829.740700.0001461.8

23、80947.5201148.840978.320800.0001704.8801093.6001334.4001129.120900.0001952.2801241.5501526.0401282.3201000.0002203.5001391.7001722.9001437.3001100.0002458.3901543.7401925.1101594.8901200.0002716.5601697.1602132.2801753.4401300.0002976.7401852.7602343.6401914.2501400.0003239.0402008.7202559.2002076.2

24、001500.0003503.1002166.0002779.0502238.9001600.0003768.8002324.4803001.7602402.8801700.0004036.3102484.0403229.3202567.3401800.0004304.7002643.6603458.3402731.8601900.0004574.0602804.2103690.3702898.8302000.0004844.2002965.0003925.6003065.6002100.0005115.3903127.5304163.2503233.7902200.0005386.48032

25、89.2204401.9803401.6402300.0005658.4603452.3004643.4703570.7502400.0005930.4003615.3604887.6003739.9202500.0006202.7503778.5005132.0003909.500表 2.5 煙氣焓溫表煙氣或空氣溫度（）理論煙氣焓 h0y(kJ/kg)理論空氣焓 h0 (kkJ/kg)理論煙氣焓增（每100）h0y爐膛、屏、凝渣管高溫過熱器省煤器空氣預熱器=1.3=1.3=1.315=1.335hyhyhyhyhyhyhyhy100.000516.777523.811681.777692.2

26、54200.0001048.079740.617531.3021281.374599.5961296.186603.932300.0001594.9491119.684546.8701947.649666.2761970.043673.857400.0002158.4061506.369563.4562610.3162610.3162632.912685.2622663.039692.996500.0002737.9811902.286579.5763308.667698.3513308.667698.3513337.202704.290600.0003333.4782307.101595.4

27、964025.608716.9414025.608716.9414060.214723.013700.0003944.9952720.229611.5174761.063735.4554761.063735.455800.0004570.7203139.530625.7255512.578751.5155512.578751.515900.0005208.5303565.504637.8116278.181765.6036278.181765.6031000.0005858.0503996.427649.5197056.978778.7967056.978778.7961100.0006518

28、.6284434.608660.5797849.011792.0337849.011792.0331200.0007188.5734875.458669.9458651.210802.2001300.0007868.2355322.592679.6629465.012813.8021400.0008553.6795772.895685.44410285.548820.5351500.0009246.8986225.284693.21911114.483828.9361600.0009946.2666681.232699.36811950.636836.1531700106537138707.1

29、12794844.34）鍋爐熱效率及燃燒消耗量的估算鍋爐熱平衡及燃燒消耗量計算步驟：1）計算鍋爐輸入熱量；2）依照及燃燒設備估計機械不完全燃燒熱損失和化學不完全燃燒熱損失；假定鍋爐排煙溫度并計算鍋爐的排煙熱損失；確定鍋爐的散熱損失和灰渣物理熱損失；用反平衡法計算鍋爐熱效率；計算鍋爐工質有效利用熱量；7）計算鍋爐消耗量。鍋爐輸入熱量 Qr：對應于 1kg輸入鍋爐的熱量為.000.416.51549.970341800.00011362.5127595.965709.09613641.301846.3311900.00012076.9238060.227714.41114494.991853.69

30、02000.00012795.1968523.932718.27315352.376857.3852100.00013520.0788991.586724.88216217.554865.1782200.00014244.0329458.295723.95417081.520863.9672300.00014974.0429928.507730.01017952.594871.0742400.00015706.37510398.886732.33318826.041873.4472500.00016439.35910870.405732.98419700.480874.439Qzq 霧化燃油所

31、用蒸汽帶入的熱量，kJ/kg排煙溫度的選擇：鍋爐排煙溫度的選擇：鍋爐排煙溫度直接影響到鍋爐機組的經濟性和尾部受熱面工作的安全性。選擇較低的排煙溫度可以降低鍋爐的排煙熱損失，有利于提高鍋爐的熱效率，節約能源及鍋爐的運行費用。又因為生物質鍋爐硫粉粉含量極少，低溫腐蝕的影響可以認為很小（在考慮提高熱效率的情況下）。4表 2.6 鍋爐熱平衡及燃燒消耗量計算序號名稱符號公式結果1鍋爐輸入熱量QrkJ/k gQrQnet,v,ar10,419.0002排煙溫度tpy先估后校78.0003排煙焓hpykJ/k g查焓溫表用差值法求1,054.6134冷空氣溫度tlk取用20.0005理論冷空氣焓h0lkkJ

32、/k gh0lk=（ct）kV073.6456氣體未完全燃燒損失q3%取用1.0007固體未完全燃燒損失q4%取用5.0008排煙處過量空氣系數py空預器出口過量空氣系數1.3359排煙損失q2%(100-q4)(hpy-pyh0lk)/Qr9.17810散熱損失q5%取用0.20011灰渣損失q6%取用0.00012鍋爐總損失q%q2+q3+q4+q5+q615.37813鍋爐熱效率%100-q84.62214保熱系數1-q5/(+q5)0.99815過熱蒸汽焓grkJ/k g查過熱蒸汽性質表p=3.9MP，t=4503,332.04916給水溫度tgs給定150.00017給水焓hgskJ

33、/k g635.35918鍋爐實際負荷Dkg/h65,000.00019鍋爐有效利用熱QkJ/hD（h”gr-hgs）175,284,850.00020實際消耗量Bkg/h100Q/(Qr)19,880.94921計算消耗量Bjkg/hB(1-q4/100)18,886.9013 爐膛熱力計算3.1 設計鍋爐熱力計算的目的是確定鍋爐受熱面與燃燒產物和工質參數間的關系，計算的基礎是的燃燒計算和鍋爐的熱平衡計算。根據鍋爐各種受熱面的不同性質，將鍋爐熱力計算分為爐膛換熱計算和爐膛出口后對流受熱面的換熱計算兩大部分。爐膛校核熱力計算步驟：計算爐膛結構尺寸及煙氣有效輻射層厚度；選取熱風溫度，并依據有關條

34、件計算每千克進入爐膛的有效熱量；3）根據種類、燃燒設備的形式和布置方式，計算火焰中心位置系數 M；估計爐膛出口溫度，計算爐膛煙氣平均熱容量；計算爐膛受熱面輻射換熱特性參數；6）根據和燃燒方式計算火焰黑度和爐膛黑度；計算爐膛出口煙溫；核對爐膛出口煙溫誤差；計算爐膛熱力參數，如爐膛容積熱強度等；爐膛內其他輻射受熱面的換熱計算，如屏式過熱器等。膛結構設計及尺寸計算爐膛結構的幾何特征參數及其影響爐膛結構的幾何特征主要包括：爐膛容積；爐膛內爐墻總面積；爐膛有效輻射受熱面的面積；爐膛火焰有效輻射層厚度；爐膛水冷程度。爐膛結構的幾何特征參數與鍋爐的設計容量，特性爐膛容積熱負荷，爐膛截面熱負荷，爐膛輻射受熱面

35、熱負荷，爐膛出口煙氣溫度等設計參數密切相關。鍋爐爐膛設計中，參照設計規范理取值。13的取值范圍和選取原則，再結合以往經驗來決定這些參數的合3.2.2 爐膛水冷程度計算公式：1爐膛容積熱負荷qvw/m3按250000350000選取250,000.0002爐膛容積Vlm3BQnet,var/(3.6qv)230.1553爐膛截面熱負荷qfw/m3按9000001150000選取1,150,000.0004爐膛截面積Alm2BQnet,var/(3.6qf)50.0345爐膛截面寬深比a/b按11.2選取1.0006爐膛寬度am選取 a 值使 a/b=1.07.0007爐膛深度bmA1/a7.00

36、08折焰角長度lzm按（1/3）b 選用2.3339折焰角上傾角 下20o45o20.00010折焰角下傾角 上20o30o20.00011爐膛出口煙氣流速wym/s選用8.00012爐膛出口煙氣溫度l選用1,000.00013爐膛出口通流面積(BjVy/3600wy)(l+273)/27312.725A214爐膛出口高度hAch/a1.81815水平煙道煙氣流速wsym/s選用11.00016水平煙道高度hsym(BjVy/3600wsya)(l+273)/2731.43417折焰角高度hzym0.60018爐頂容積Vldm334.18719爐膛主體高度hltm(Vl-Vld）/Al3.91

37、7（二）水冷壁1前后墻水冷壁回路個數z1個a/2.5(按每個回路加熱寬度2.5m 選用)32左右墻水冷壁回路個數z2個b/2.5(按每個回路加熱寬度2.5m 選用)33管徑及壁厚d mm選取4254管子節距smm按 s/d=1.31.35選取555前后墻管子根數n1根按（a/s）選取6左右墻管子根數n2根按（b/s）選取3.2.3 爐膛容積計算公式：3.3 爐膛熱力計算爐膛熱力計算見表 3.3。表 3.3 爐膛熱力計算名稱符號公式結果爐膛出口過量空氣系數1查表漏風系數和過量空氣系數1.300爐膛漏風系數1查表漏風系數和過量空氣系數0.250熱風溫度trk選定260.000冷風溫度tlk給定20

38、.000理論熱風焓h0rkkJ/k g查溫焓表1068.739理論冷風焓h0lkkJ/k g查表鍋爐熱平衡及消耗量計算73.645空氣帶入爐膛熱量QkkJ/k g( - h0 + *h011) rh1lk1140.5871千克送入爐膛的熱量QlkJ/k gQr*(100-q3-q4-q6)/(100-q4)+Qk11455.397理論燃燒溫度0查溫焓表1555.000理論燃燒絕對溫度T0K0.000處角系數整個爐膛的平均角系數xpj(2Acx+Aqx+Ahx+Achxch+Aldxld)/(2Ac+Aq+Ah+Ach+Ald)0.998爐膛容積的水冷壁面積Azym2Aq+Ah+2(Ac/2)+

39、Ach+Ald197.334爐膛容積Vlm3Aca477.764爐膛的容積Vzym3549.330容積的輻射層有效厚度Szym3.6Vzy/Azy10.022爐膛的輻射層有效厚度Sm3.6Vl/Azy8.716爐膛高度Hlm據圖5.709系數 MM查附錄取 B=，C=M=B-CX0.550爐膛出口煙氣溫度1假定900.000爐膛出口煙氣焓hglkJ/k g查溫焓表6278.187煙氣平均熱容量VckJ/(kg)（Q1-hgl)/(0-1)7.904水冷壁污染系數sl查附錄0.650水冷壁角系數Xsl查表爐膛結構數據1.000水冷壁有效系數slsl*Xsl0.650爐頂包覆管的污染系數ld查附錄

40、0.650爐頂包覆管的角系數Xld取用1.000爐頂包覆管的熱有效系數ldyc*Xyc0.650爐膛出口屏的污染系數chsl（ 取0.98）0.637爐膛出口屏的角系數Xch取用0.950爐膛出口屏的熱有效系數chch*Xch0.605爐膛總面積Alqm2Azy197.334平均熱有效系數pj（sl*A+ld*Ald)/Alq 其中 A=Aq+2*Ac+Ald0.875爐膛有效輻射層厚度sm查表爐膛結構數據8.716爐膛內壓力pMpa0.100水蒸氣容積份額rH20查表煙氣特征表0.913三原子氣體和水蒸氣容積總份額r查表煙氣特征表0.354三原子氣體容積份額rn查表煙氣特征表0.354三原子

41、氣體分壓力pnMpaP*rn0.035三原子氣體輻射減弱系數kq1/(mMpa)10*（0.78+1.6*rH20）/sqr(10*ps)-0.1)*(1-0.37*T1/1000)6.217煙氣質量飛灰濃度hkg/k g查表煙氣特征表0.000灰粒平均直徑dhm7.000灰粒輻射減弱系數kh1/(mMpa)55900/POUWER(T1*dh,1/3)130.055無因次量x1取用0.600無因次量x2取用0.300火焰輻射減弱系數k1/(mMpa)kq*r+kh*h+10*x1*x24.002火焰黑度hy1-e-kps0.969爐膛黑度lh/(h+(1-h)*pj)0.973爐膛出口煙氣溫

42、度1TO/(M*(3600*01pj*A1q*T /*B *V )0.30jc6+1)-273831.903計算誤差1-1（估）（允許誤差100）-68.097爐膛出口煙氣焓hy1kJ/k g查焓溫表，1按計算值5756.828爐膛有效熱輻射放熱量QflkJ/k g（Q1-hyl)5685.132輻射受熱面平均熱負荷qsW/mBj*Q /(3.6*A )fllq159101.180爐膛截面熱強度qAW/mB*Qr/(3.6*Al)1150000.000爐膛容積熱強度qVW/mB*Qr/(3.6*V1)120433.373爐頂輻射分布系數qld查附錄0.800爐頂輻射熱強度W/m127280.9

43、443.4爐排的選擇為了適應生物質鍋爐顏料特性，本次鍋爐設計采用爐排替代燃燒器。目前常用的爐排包括振動爐排，往復爐排，鏈條爐排等。振動爐排蒸汽鍋爐振動爐排蒸汽鍋爐振動爐排蒸汽鍋爐振動爐排蒸汽鍋爐是小容量鍋爐采用的一種結構簡單、鋼耗量和投資費用較低的機械化燃燒設備。它的整個爐排面在交變慣性力的作用下產生振動，促使煤層在其上跳躍前進，實現了燃燒的機械化。而水冷振動爐排其特征是：爐排由若干根冷卻水管組成，冷卻水管的分別位于爐排的兩端。本實用新型通過在爐排上設置水管，在爐頂吸熱量WAldqld4158141.158kj/k g3.6*Aldqld/Bj752.947后屏輻射吸熱分布系數查附錄0.900

44、后屏輻射熱強度qhphpqs140327.241后屏吸熱量QhpWqhpAhp1472453.737kj/k g3.6qhpAhp/Bj266.629附加過熱器總吸熱量Qfjkj/k g先假定后校核1000.000一級減溫水量Djw1kg/h先假定后校核15000.000二級減溫水量Djw2kg/h先假定后校核12000.000附加過熱器焓增量hfjkj/k gQfjBj/(D-Djw1-Djw2)61.551飽和蒸汽焓hbqkj/k g查蒸汽特性表2796.169包覆出口蒸汽焓h bfkj/k ghbq+hfj2857.720包覆出口蒸汽溫度tbf查蒸汽特性表280.500水管中通冷卻水的方

45、式來冷卻爐排，一方面可以避免爐排因溫度過高而損壞，從而延長鍋爐的使用；另一方面可以避免低灰的秸稈灰在爐排面上結焦，解決了灰渣的排放問題，從而實現了秸稈在鍋爐中的大規模。基于此本次設計選擇水冷振動爐排。9圖 3.2 爐排片結構4 后屏過熱器熱力計算設計鍋爐機組熱力計算標準方法采用對流換熱的計算原理進行。，位于爐膛出口處的后屏過熱器，其熱力計算方對流受熱面計算步驟假設受熱面出口煙氣溫度，查取相應焓值；根據出口煙焓，通過下式計算對流傳熱量；其結構尺寸見表 4.1表 4.1 屏過熱器結構尺寸計算序號名稱符號計算公式或數據來源數值1管徑及壁厚ddmm選用4232屏片數z1片11.00003單片管子根數n

46、1根21836.00004屏的深度cm2.50005屏的平均高度hpjm根據結構圖1.67006橫向節距s1mm按 a/(z1+1)選取583.33337比值s1/ds1/d13.88898縱向平均節距spj2mm取定,屏的深度方向 n1-1個管間距55.00009比值spj2/dspj2/d1.309510屏的角系數xhp附錄三圖 I(a)之50.950011屏區接受爐膛熱輻射面積Afpqm2Afpq=Ach10.493012屏的對流受熱面積Apm2結構計算知91.850013屏的計算對流受熱面積Ajspm2Apxhp87.257514屏區爐頂受熱面積Aldm2據圖17.500015屏區兩側

47、水冷壁受熱面積Acpm2結構計算知8.350016屏區附加受熱面積Apfjm2Ald+Acp25.850017屏接受爐膛熱輻射面積Afpm28.094918爐頂附加受熱面輻射面積Afldpfjm21.62354.3 后屏過熱器熱力計算屏式過熱器在熱力計算方面具有以下特點：（1）在換熱方式上，既受煙氣沖刷，又吸收爐膛及屏間高溫煙氣的熱輻射；（2）屏式過熱器多屬于中間過熱器，其往往為未知數；處的工質參數，在進行屏的計算時，（3）屏與屏之間橫向節距大，煙氣流速低，且沖刷不完善；（4）若屏工質參數均為未知數，須先在過熱器系統中分級定溫，然后計算另一端的工質參數。假設的參數是否準確，需要在相應的受熱面熱

48、力計算之后校準；（5）進行屏的熱力計算時，應注意混合式減溫器對屏后屏過熱器熱力計算結果見表 4.2.工質參數的影響。表 4.2后屏過熱器熱力計算序號名稱符號計算公式或數據來源結果1煙氣進屏溫度p查表爐膛校核熱力計算即爐膛出口煙氣溫度 1831.90292煙氣進屏焓hypkJ/kg查表爐膛校核熱力計算即爐膛出口煙氣焓 hy15756.828019水冷壁附加受熱面輻射面積Afslbpfjm20.774620煙氣進屏流通截面Am2根據結構圖12.740021煙氣出屏流通截面Am2根據結構圖11.740022煙氣平均流通截面積Apjm22AA/(A+A)12.219623蒸汽流通截面積Am20.201

49、424蒸汽質量流速kg/(m2*s)（D-Djw2)/(3600A)475.747825煙氣有效輻射層厚度Sm1.8/(1/hpj+1/s1+1/c)0.66353煙氣出屏溫度p先估后算680.00004煙氣出屏焓hypkJ/kg查焓溫表4593.85495煙氣平均溫度pj(p+p)/2755.95146屏區附加受熱面對流吸熱量QdpfjkJ/kg先估后算300.00007屏的對流吸熱量QdpkJ/kg*（hyp-hyp+*h )-Q0dlkpfj863.90458爐膛與屏相互換熱系數查附錄0.90009爐膛出口煙囪的沿高度熱負荷分配系數yc查附錄0.700010屏吸收的爐膛輻射熱量QfpkJ

50、/kgQf =Qphp266.628811屏間煙氣有效輻射層厚度sm查表屏的結構數據表0.663512屏間煙氣壓力pMpa0.100013水蒸氣容積份額rH2O查表煙氣特性表0.219414三原子氣體輻射減弱系數kq1/(mMpa)10*（(（0.78+1.6*rH2O）/sqrt(10*p*s)-0.1)*(1-0.37*Tpj/1000)13.830615三原子氣體和水蒸氣容積總份額rnkg/m查表煙氣特性表0.354118煙氣的輻射減弱系數k1/(mMpa)kq*rn4.897919屏區煙氣黑度1-e-kps0.277420屏進口對出口的角系數xsqrt(c/s1)2+1)-c/s1注：

51、s1為 m0.115121種類修正系數取用0.850022屏出口煙囪面積Apm查表4-5屏的結構數據計算11.740023爐膛及屏間煙氣向屏后受熱面的輻射熱量QfpkJ/kg(Qf *(1-)*x)/+( *Ap0c*T4 * )/(B /3600)hpjrj注： =5.67*10-11W/(M K4)053.121024屏區吸收的爐膛輻射熱QfpqkJ/kgQf -Qfpp213.507825屏區附加受熱面吸收額輻射熱量QfpfjkJ/kgQf *(A /(A +A )pqpfjpjpfj33.033926屏區水冷壁吸收的輻射熱量QfpslkJ/kgQf *(A /(A +A )pqslpj

52、pfj15.761928屏吸收的輻射熱量QfpkJ/kgQff -Qfppfjpsl164.712029屏吸收的總熱量QpkJ/kgQd +Qfpp1028.616430第一級減溫水噴水量Djw1kg/h取用15000.000031第二級減溫水噴水量Djw2kg/h取用12000.000032屏中蒸汽流量Dpkg/hD-Djw253000.000033蒸汽進屏溫度tp先估后算278.000034蒸汽進屏焓hpkJ/kg查表知2890.380035蒸汽出屏焓hpkJ/kghp+Bj*Qp/Dp3256.934336蒸汽出屏溫度tp查蒸汽特性表392.500037屏內蒸汽平均溫度tpj(tp+tp

53、)/2335.250038平均傳熱溫差t1pj-tpj420.701439屏內蒸汽平均比體積vpjm/kg查蒸汽特性表0.070040屏內蒸汽流速qm/s(Dp*pj)/(3600*A)5.116041管壁對蒸汽的放熱系數2W/(m )查附錄1680.000042煙氣流速ym/s(Bj*Vy/(3600*Ay)*(1+pj/273)7.088143煙氣側對流放熱系數dW/(m )查附錄50.000044灰污系數(m )/W查附錄0.003045管壁灰污層溫度thbtpj+(（+1/2）*Bj*Qp)/(3.6*Apj)569.302346輻射放熱系數fW/(m )查附錄160.000047利用

54、系數查附錄0.960048煙氣對管壁的放熱系數1W/(m )*（d*d/2*s2*x+f) x-屏的角系數312.800849對流傳熱系數kW/(m ) /(1+(1+Qfd )*(+1/1pp2)*1)130.196550屏的對流傳熱量QdpkJ/kg3.6*Apj*t1*k/Bj865.448951計算誤差%(Qd (估）-Qd )/Qd （允許誤ppp差2(0.1788)52屏區水冷壁的水溫ts查計算負荷下汽包 p= 4.6 Mpa 的飽和溫度258.750053平均傳熱溫差t2pj-ts497.201454屏區水冷壁對流吸熱量QdpslkJ/kg3.6*k*t2*Asl/Bj103.0

55、29155屏區頂棚進口蒸tpld查蒸汽特性表258.7500汽溫度56屏區頂棚進口蒸汽焓hpldkJ/kg2840.326557屏區頂棚蒸汽焓增hpldkJ/kg先估后算50.000058屏區頂棚出口蒸汽焓hpldkJ/kgh +hpldpld2890.326559屏區頂棚出口蒸汽溫度tpld查附錄4.5mpa273.000060屏區頂棚平均氣溫tpldpj（t +t ）/2pldpld265.875061平均傳熱溫差t3pj-tpldpj490.076462屏區頂棚對流吸熱量QdpldkJ/kg3.6*k*t3*Apfj/Bj212.834927屏區頂棚吸收的輻射熱量QfpldkJ/kgQf

56、 *(/(A +A )pqpjpfj102.809064屏區頂棚蒸汽流量Dpldkg/hD38000.000065屏區頂棚焓增hpldkJ/kgQpld*Bj/Dpld156.882566計算誤差檢查%(hpld(估）-hpld)/hpld允許誤差10%68.129067屏區附加受熱面對流吸熱量QdpfjkJ/kgQd +Qdpslpld315.864068計算誤差%(Qd (估）-Qd )/Qdpfjpfjpfj允許誤差10%(5.0224)69屏區受熱面總對流吸熱量QdpqkJ/kgQd +Qdpfjp1179.76855 高溫過熱器熱力計算設計對流受熱面的有效換熱面積的計算方法與受熱面的

57、結構布置有關。置于煙道空間的對流受熱面，按管子的周界進行計算；對于吸熱工質為蒸汽、水、汽水混合物的受熱面，計算有效換熱面積時，用管子的外徑；對于管式空氣預熱器，其換熱面積用平均直徑計算；5.1.2 對流傳熱系數的處理1）對流放熱系數與氣流沖刷方式、速度計介質的溫度和物性等有關。計算中，可按氣流沖刷方式，直接從線算圖中查取；2）受熱面結構不同時，對流放熱系數按以下原則處理：一部分管子錯列布置，一部分管子順列布置時，放熱系數按管束平均煙氣溫度，分別求出順列和錯列管束的對流放熱系數，然后按換熱面積計算平均對流放熱系數。斜向沖刷受熱面時，對流放熱系數按橫向沖刷計算，再進行修正。順列管束修正系數 1.0

58、7，錯列管束不進行修正。 3）污層對于對流受熱面傳熱過程的影響，用灰污系數來表示。4）利用系數是考慮煙氣對受熱面沖刷不均勻、不完全時對流傳熱過程影響的修正系數，各種對流受熱面的熱力計算應考慮利用系數。5）在計算高溫區受熱面的對流換熱量時，常用煙氣輻射輻射放熱系數來考慮高溫煙氣的輻射量，其值與煙氣黑度、溫度等有關。6）除屏式受熱面以外，其他各類受熱面加熱介質對管壁的放熱系數，都包括對流放熱系數和輻射放熱系數兩部分。5.1.3 附加受熱面的計算現代動力鍋爐在對流煙道布置諸如頂棚管、包墻管或懸吊管之類的受熱面，當其面積不超過主受熱面的 10%時稱為主受熱面的附加受熱面。附加受熱面的熱力計算，一般采用

59、簡化計算。1、若附加受熱面面積不超過主受熱面的 5%，可把附加受熱面并入介質和它串聯的管束受熱面內，不必單獨計算。2、附加受熱面大于主受熱面的 5%，則不論附加受熱面的結構形式如何，其吸熱量計算時，附加受熱面的傳熱系數與主受熱面的傳熱系數相同。3、在進行主受熱面的熱力計算中，應考慮附加受熱面的吸熱量，這一吸熱量應在以后的計算中給予誤差檢驗并校準。4、附加受熱面吸熱量計算的計算誤差應控制在 10%以內。155.2高溫過熱器結構尺寸計算高溫過熱器結構尺寸計算見表 5.1：表 5.1高溫過熱器結構尺寸計算5.3高溫過熱器熱力計算高溫過熱器管壁溫度較高，計算時應注意極限溫度問題，其計算見表 5.2。表

60、 5.2 高溫過熱器熱力計算名稱符號計算公式或數據來源數值煙氣進口溫度=680.0000煙氣進口焓Hkj/kgH=Hhp4593.8549蒸汽進口焓h1kj/kg(D-Djw2)hhp+Djw2hgs/D3221.2985名稱符號計算公式或數據來源數值管子尺寸dmm由結構設計可知38*3.5橫向節距S1mm由結構設計可知82.0000縱向平均節距S2mm由結構設計可知95.0000每排管子根數n1根由結構設計可知12.0000管排數，布置z1排順列，順流85.0000蒸汽流通面積Am0.785d2 n zn 1 10.7062煙氣平均流通面積Apjm由結構設計可知10.3000計算對流受熱面積