第12章 鍋爐熱力計算及其設(shè)計布置

1、長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 1長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 2長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 3長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 4長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 5 型布置型布置: : 應(yīng)用范圍最廣。應(yīng)用

2、范圍最廣。 型布置型布置: : 由垂直柱體爐膛、由垂直柱體爐膛、水平煙道和下行對流煙道組水平煙道和下行對流煙道組成。成。 型布置型布置: (: (型布置中取消了中型布置中取消了中間的走廊與水平間的走廊與水平 煙道煙道 ) )緊湊省鋼材，但緊湊省鋼材，但尾部煙道檢修不便。尾部煙道檢修不便。1/2長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 6u高度較低，安裝方便；高度較低，安裝方便；u易布置成逆流傳熱方式；易布置成逆流傳熱方式；u燃料進給設(shè)備和排煙口都在燃料進給設(shè)備和排煙口都在鍋爐底層，送風(fēng)機、引風(fēng)機、鍋爐底層，送風(fēng)機、引風(fēng)機、除塵

3、器等笨重設(shè)備可布置在除塵器等笨重設(shè)備可布置在地面，減輕了廠房和鍋爐構(gòu)地面，減輕了廠房和鍋爐構(gòu)架的負載，可以采用簡便的架的負載，可以采用簡便的懸吊結(jié)構(gòu)懸吊結(jié)構(gòu)u占地較大；占地較大；u煙道轉(zhuǎn)彎易引起飛灰對受熱煙道轉(zhuǎn)彎易引起飛灰對受熱面的局部磨損面的局部磨損長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 7 塔型布置鍋爐：塔型布置鍋爐：對流煙道布置在爐膛對流煙道布置在爐膛的上方，鍋爐筆直向上發(fā)展，取消了不的上方，鍋爐筆直向上發(fā)展，取消了不宜布置受熱面的轉(zhuǎn)彎室宜布置受熱面的轉(zhuǎn)彎室 特點：特點：占地占地面積小；對流煙道有面積小；對流煙道有自身

4、自身通風(fēng)通風(fēng)作用；煙氣在對流受熱面中不改變作用；煙氣在對流受熱面中不改變流動方向，對于流動方向，對于多灰燃料多灰燃料非常有利。適非常有利。適用于燃用煙煤以及正壓燃燒的燃油、燃用于燃用煙煤以及正壓燃燒的燃油、燃氣鍋爐。氣鍋爐。 1/11/1 半塔型布置鍋爐半塔型布置鍋爐: : 空氣預(yù)熱器，送、引空氣預(yù)熱器，送、引風(fēng)機，除塵器等風(fēng)機，除塵器等笨重設(shè)備布置在地面笨重設(shè)備布置在地面。長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 8長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage

5、937820SH-1PL SH-3 RH-2 SH-2 RH-1 ECO parallelflow counterflow counterflow parallelflow parallelflow counterflow 185061002390325032503250185023903250507505500021480 x 21480120014480Evaporator3782010730055SH-1PL SH-3 RH-2 SH-2 RH-1 ECO 26.2117205長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 1

6、01/5長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 11加熱水加熱水熱、熱、蒸發(fā)熱蒸發(fā)熱、過熱熱過熱熱的的比例比例發(fā)生變化發(fā)生變化 爐膛吸熱 占 鍋爐總吸熱量的65%65% 在中壓機組中， 蒸發(fā)吸熱為66%66%，稍大于 爐膛吸熱 在高壓機組中， 蒸發(fā)吸熱為52%52%，小于 爐膛吸熱 在超高壓機組中，蒸發(fā)吸熱為34%34%，大大小于爐膛吸熱 在亞臨界機組中，蒸發(fā)吸熱為25%25%，大大小于爐膛吸熱 2/5長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 12 3/5長

7、沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 131 1燃料的揮發(fā)分燃料的揮發(fā)分對鍋爐布置的影響：對鍋爐布置的影響：揮發(fā)分多的煤好燒。爐膛比較揮發(fā)分多的煤好燒。爐膛比較胖、矮胖、矮；熱風(fēng)溫度熱風(fēng)溫度較低。較低。揮發(fā)分少的煤。爐膛比較揮發(fā)分少的煤。爐膛比較細高細高；熱風(fēng)溫度要高。；熱風(fēng)溫度要高。2 2燃料水分燃料水分的影響：的影響：水分多水分多著火著火困難，困難，熱風(fēng)溫度要熱風(fēng)溫度要高，斷面熱強度要大。高，斷面熱強度要大。3 3燃料灰分燃料灰分的影響：的影響：灰分多灰分多火焰中心火焰中心上升，爐膛出口煙氣溫度上升，爐膛細上升，爐膛出口

8、煙氣溫度上升，爐膛細長；熱風(fēng)溫度要高。長；熱風(fēng)溫度要高。磨損磨損嚴重，要在對流煙道中的受熱面上安裝防磨裝置。嚴重，要在對流煙道中的受熱面上安裝防磨裝置。4 4、灰熔融特性、硫含量灰熔融特性、硫含量4/5長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 14尾部受熱面采用兩級布置的原因，是因為煙氣的流量和比熱均比空氣為大。尾部受熱面采用兩級布置的原因，是因為煙氣的流量和比熱均比空氣為大。5/5長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 15長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)

9、能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 16vq1/4 式中式中 爐膛容積，爐膛容積，m m3 33.,/ar netvBQqkw mVvvq 過大過大 py g 、avvq長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 17 vqvl2/4 vqvqvq長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 18 的選取與燃料性質(zhì)、燃燒方式和排渣方式等有關(guān)。的選取與燃料性質(zhì)、燃燒方式和排渣方式等有關(guān)。 aq 表示燃燒器區(qū)域爐膛單位截面上每小

10、時燃料的釋熱強度表示燃燒器區(qū)域爐膛單位截面上每小時燃料的釋熱強度 式中式中 A A、n - n - 燃燒器區(qū)域爐膛截面積及燃燒器層數(shù)燃燒器區(qū)域爐膛截面積及燃燒器層數(shù)2.,/ar netaBQqkw mA 或aqaacqqn3/4 鍋爐設(shè)計時，可根據(jù)選用的鍋爐設(shè)計時，可根據(jù)選用的 、 確定爐膛容積和截面積，確定爐膛容積和截面積，并并由此由此決定爐膛寬度、深度及高度決定爐膛寬度、深度及高度vqaq 無煙煤無煙煤 值小，而值小，而 值大，值大，爐膛呈瘦高形，保證煤粉氣流及時著火，爐膛呈瘦高形，保證煤粉氣流及時著火，完全燃燒完全燃燒vqaq長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26P

11、rinciples of BoilerPage 194/4 愈大，火焰愈集中，燃燒器區(qū)域的溫度水平就愈高，愈大，火焰愈集中，燃燒器區(qū)域的溫度水平就愈高，對對燃料的穩(wěn)定著火有利，但易造成燃燒器區(qū)域的壁面結(jié)渣燃料的穩(wěn)定著火有利，但易造成燃燒器區(qū)域的壁面結(jié)渣 rq 表示燃燒器區(qū)域單位爐壁面積上燃料每小時釋放的熱量表示燃燒器區(qū)域單位爐壁面積上燃料每小時釋放的熱量 式中式中 燃燒器區(qū)域的爐壁面積，燃燒器區(qū)域的爐壁面積， m m2 2 a、b 爐膛寬度和深度，爐膛寬度和深度，m n 燃燒器的層數(shù)燃燒器的層數(shù) 各層燃燒器的間距，各層燃燒器的間距，mrq2.,/ar netrrBQqkw mFrF2()(1)

12、,rjFab nh mjh長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 201/1 爐膛出口煙氣溫度爐膛出口煙氣溫度 凝渣管或屏式過熱器前的煙溫凝渣管或屏式過熱器前的煙溫 鍋爐受熱面的鍋爐受熱面的輻射和對流傳熱的最佳比值輻射和對流傳熱的最佳比值（輻射受熱面和對流輻射受熱面和對流受熱面的金屬耗量及總成本最小受熱面的金屬耗量及總成本最?。?yīng)的）對應(yīng)的 約為約為12501250 為保證爐膛出口處為保證爐膛出口處對流受熱不結(jié)渣，對流受熱不結(jié)渣， 不應(yīng)超過灰分開始變形不應(yīng)超過灰分開始變形的溫度的溫度DTDT。如灰分軟化溫度如灰分軟化溫度S

13、TST與變形溫度與變形溫度DTDT之差小于之差小于100 100 ，則取，則取 (ST-100)(ST-100) 當爐膛出口處布置著屏式受熱面時，當爐膛出口處布置著屏式受熱面時，爐膛出口煙溫爐膛出口煙溫 一般一般取取1100110012001200 對于易結(jié)渣的燃料，對于易結(jié)渣的燃料， 應(yīng)保持在應(yīng)保持在100010001050 1050 范圍范圍 長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 211/1 排煙溫度排煙溫度 燃料費用和尾部受熱面金屬費用總和最少時所對應(yīng)溫度燃料費用和尾部受熱面金屬費用總和最少時所對應(yīng)溫度排煙溫度排煙溫

14、度 低，低，排煙熱損失小，鍋爐排煙熱損失小，鍋爐熱效率高，熱效率高，節(jié)約燃料；但由于節(jié)約燃料；但由于尾部受熱面?zhèn)鳠釡貕航档?，尾部受熱面?zhèn)鳠釡貕航档停饘俸牧吭龆嘟饘俸牧吭龆鄍y py 含硫量較高的燃料，排煙溫度含硫量較高的燃料，排煙溫度 應(yīng)取較高值，應(yīng)取較高值，以避免低溫腐蝕和堵以避免低溫腐蝕和堵灰對鍋爐工作可靠性的影響灰對鍋爐工作可靠性的影響 py 長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 221/1 熱空氣溫度熱空氣溫度 的選取主要取決于燃料的性質(zhì)的選取主要取決于燃料的性質(zhì) 著火性能著火性能好和水分低的燃料，采用較低的好和

15、水分低的燃料，采用較低的 ；著火性能差或水分較；著火性能差或水分較多的燃料，采用較高的多的燃料，采用較高的 rktrktrkt 熱空氣溫度熱空氣溫度的選擇還與制粉系統(tǒng)的選擇還與制粉系統(tǒng)干燥劑種類、鍋爐排渣方式干燥劑種類、鍋爐排渣方式等有關(guān)。等有關(guān)。 長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 231/1 受熱面中水和蒸汽的質(zhì)量流速受熱面中水和蒸汽的質(zhì)量流速 對受熱面運行的安全性和經(jīng)濟性有對受熱面運行的安全性和經(jīng)濟性有很大影響很大影響 質(zhì)量流速質(zhì)量流速 太低，工質(zhì)的傳熱能力下降，受熱面太低，工質(zhì)的傳熱能力下降，受熱面管壁溫度升高管

16、壁溫度升高，影響受熱面的安全運行影響受熱面的安全運行 質(zhì)量流速質(zhì)量流速 太高，工質(zhì)的太高，工質(zhì)的流動阻力大流動阻力大（一般過熱器系統(tǒng)的總阻力（一般過熱器系統(tǒng)的總阻力應(yīng)不大于過熱器出口壓力的應(yīng)不大于過熱器出口壓力的10%10%；再熱系統(tǒng)的總阻力應(yīng)不大于再熱蒸汽；再熱系統(tǒng)的總阻力應(yīng)不大于再熱蒸汽進口壓力的進口壓力的10%10%；省煤器中水的阻力應(yīng)不大于汽包壓力的；省煤器中水的阻力應(yīng)不大于汽包壓力的10%10%） 對于非沸騰式省煤器，質(zhì)量流速對于非沸騰式省煤器，質(zhì)量流速 的下限應(yīng)避免受熱面內(nèi)部的的下限應(yīng)避免受熱面內(nèi)部的氧氧腐蝕腐蝕；對于沸騰式省煤器，則應(yīng)避免管內(nèi)工質(zhì)的汽水分層；對于沸騰式省煤器，則應(yīng)

17、避免管內(nèi)工質(zhì)的汽水分層長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 24 1/1 長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 25u1、電廠鍋爐熱力計算的任務(wù)u2、鍋爐熱力計算順序u3、鍋爐熱力計算框圖長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 26設(shè)計計算的定義：根據(jù)給定的鍋爐容量、參數(shù)和燃料特性去確定鍋爐的尺寸。用于設(shè)計鍋爐校核計算的定義：在給定鍋爐負荷和燃料特性的前提下，按照已有的鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸去

18、確定各個受熱面交界處的工質(zhì)和煙氣參數(shù)。用途：校核計算在鍋爐的設(shè)計和改造過程中經(jīng)常應(yīng)用。長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 27u先校核原始數(shù)據(jù)、判斷煤種。u燃燒計算。u熱平衡計算。u爐膛傳熱計算。u沿?zé)煔饬鞒逃嬎愀鞑考鳠?換熱器)。長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 281/3長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 292/3長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-1

19、2-26Principles of BoilerPage 303/3長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 31長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 32本身輻射：本身輻射：E E0 0= =0 0* *T T4 4; ; E=aE=a0 0* *T T4 4投射輻射投射輻射(入射輻射入射輻射)G：半球形范圍內(nèi)從各方向以各波長半球形范圍內(nèi)從各方向以各波長進入物體進入物體的單位面積的能量。的單位面積的能量。有效輻射有效輻射J：物體的總輻射能力。物體的總輻射

20、能力。J = E+(1-a)GJ = E+(1-a)G輻射熱傳遞輻射熱傳遞q：離開物體表面的凈能量。離開物體表面的凈能量。Q = J - G kW/mQ = J - G kW/m2 2兩個平面平行系統(tǒng)的黑度兩個平面平行系統(tǒng)的黑度a as s: = 1 / (1/a: = 1 / (1/a1 1 + 1/a+ 1/a2 2 - 1)- 1)兩個平面平行系統(tǒng)總輻射傳熱量：兩個平面平行系統(tǒng)總輻射傳熱量：a as s* * 0 0* *(T(T1 14 4- T- T2 24 4) )1/7爐膛傳熱爐膛傳熱95%95%以上是輻射方式，對流可忽略以上是輻射方式，對流可忽略G(1-a)GEJ長沙理工大學(xué)能

21、動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 33 介質(zhì)濃度： 燃料的種類、燃燒方法及燃燒工況等。2/7長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 34爐內(nèi)一個假想黑度，用以表示火焰的有效輻射J1。J1=al *0*T143/7長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 35 管壁灰污反方向輻射因子管壁灰污反方向輻射因子4211TT 6/7長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principl

22、es of BoilerPage 36u受熱面吸熱量受熱面吸熱量占占投射到爐壁上的熱量的比例。投射到爐壁上的熱量的比例。uq = J1 kW/m2 J1=al *0*T14ibilbzFFx 5/7X角系數(shù)長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 37u基本方法u基本方程u水冷壁受熱面積計算長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 383464100100lrkqqqQQQq()ookllzfrklzflkQaaaIaaI olkllkQaI1/2長沙理工大學(xué)

23、能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 39lpaQVC2/2長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 405 5、爐內(nèi)傳熱的方程組：、爐內(nèi)傳熱的方程組：41follQF T fjpalQB VCTT1/211304111,10jpLLaaanlLLB VCTTBoTTFTCBo 長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 416 6、校核計算公式：、校核計算公式：0.632731alolpjlajypjTFTMB V C 2/2計算過程：計算過程：1 1、假定、假定l l2 2、用該公式計算、用該公式計算l l3 3、檢驗假設(shè)、檢驗假設(shè)()llQQI長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 42有效輻射受熱面的面積有效輻射受熱面的面積水冷壁面積：水冷壁面積：把與水冷壁相切的平面看作火焰的輻射表面，也是接受火焰輻射的水冷壁面積。fiiHF x 1/1長沙理工大學(xué)能動學(xué)院長沙理工大學(xué)能動學(xué)院2021-12-26Principles of BoilerPage 4