鍋爐原理課件12

1、第十二章第十二章 鍋爐機組的設(shè)計和布置鍋爐機組的設(shè)計和布置 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1、鍋爐、鍋爐整體整體的熱力計算方法的熱力計算方法 在第一、八、九、十、十一章的的基礎(chǔ)上，在第一、八、九、十、十一章的的基礎(chǔ)上， 對對整個整個鍋爐的各級受熱面進行熱力計算，鍋爐的各級受熱面進行熱力計算， 以確定受熱面的布置、傳熱量、溫度。以確定受熱面的布置、傳熱量、溫度。 2、鍋爐、鍋爐整體整體的受熱面布置的受熱面布置 a 主要設(shè)計參數(shù)的確定原則；主要設(shè)計參數(shù)的確定原則； b 影響鍋爐整體布置的主要因素。影響鍋爐整體布置的主要因素。 第一節(jié)第一節(jié) 鍋爐熱力計算的程序和鍋爐熱力計算的程序和方法方法 一、設(shè)計計算和校核

2、計算一、設(shè)計計算和校核計算（書（書p.222）1、設(shè)計計算的任務(wù)、設(shè)計計算的任務(wù) 根據(jù)對鍋爐工質(zhì)參數(shù)、容量等設(shè)計要求，根據(jù)對鍋爐工質(zhì)參數(shù)、容量等設(shè)計要求，計算確定受熱面的布置和尺寸。計算確定受熱面的布置和尺寸。2、校核計算的任務(wù)、校核計算的任務(wù) 根據(jù)已知的鍋爐受熱面布置和尺寸，計算根據(jù)已知的鍋爐受熱面布置和尺寸，計算各受熱面的煙氣和工質(zhì)參數(shù)、傳熱量等。各受熱面的煙氣和工質(zhì)參數(shù)、傳熱量等。 二、尾部受熱面二、尾部受熱面單級單級布置時的布置時的 校核計算程序和方法校核計算程序和方法1、燃料與燃燒計算、燃料與燃燒計算（參見作業(yè)一）（參見作業(yè)一） 1）空氣量、煙氣量計算；）空氣量、煙氣量計算； 2）三

3、元子氣體、灰濃度計算；）三元子氣體、灰濃度計算； 3）空氣、煙氣焓溫計算）空氣、煙氣焓溫計算【焓溫表焓溫表I=f(、)】。 2、整個鍋爐的熱平衡計算、整個鍋爐的熱平衡計算 （參見作業(yè)二）（參見作業(yè)二） 根據(jù)工質(zhì)所需吸熱量、燃料發(fā)熱量、各項根據(jù)工質(zhì)所需吸熱量、燃料發(fā)熱量、各項 熱損失、效率等，求得燃料量等。熱損失、效率等，求得燃料量等。 （排煙熱損失用的（排煙熱損失用的排煙溫度，先假設(shè)，排煙溫度，先假設(shè)，最后校核）最后校核）3、各級受熱面熱力計算、各級受熱面熱力計算 （參見作業(yè)三、四）（參見作業(yè)三、四） 按煙氣流程，從爐膛開始對各級受熱面進行計算。按煙氣流程，從爐膛開始對各級受熱面進行計算。 （

4、爐膛熱力計算用的（爐膛熱力計算用的熱風溫度，先假設(shè)，熱風溫度，先假設(shè)，最后校核）最后校核）（1）已知條件）已知條件 a 受熱面結(jié)構(gòu)布置；受熱面結(jié)構(gòu)布置； b 煙氣進口溫度、焓、流量；煙氣進口溫度、焓、流量；（煙氣側(cè)輸入熱）（煙氣側(cè)輸入熱） c 漏風系數(shù)；漏風系數(shù)； d 工質(zhì)進口（或出口）的溫度、焓、流量。工質(zhì)進口（或出口）的溫度、焓、流量。（2）被求量）被求量 a 傳熱量；傳熱量； b 煙氣出口溫度、焓；煙氣出口溫度、焓； c 工質(zhì)出口（或進口）的溫度、焓。工質(zhì)出口（或進口）的溫度、焓。（3）計算流程）計算流程（假設(shè)（假設(shè) 計算計算 校核校核 下一級）下一級） 1）假設(shè)假設(shè)出口煙溫，由出口煙溫

5、，由煙氣放熱方程煙氣放熱方程 求求：煙氣放熱量：煙氣放熱量 ； 2）由）由 和和工質(zhì)吸熱方程工質(zhì)吸熱方程 求求：工質(zhì)出（進）口溫度；：工質(zhì)出（進）口溫度； 3）由）由傳熱方程傳熱方程求求：傳熱量：傳熱量 ； 4）校核校核誤差：誤差： a 爐膛：出口溫度爐膛：出口溫度 ； b 主受熱面主受熱面 c 附加受熱面附加受熱面（p.203） 100%2rectrcrecQQQ%10rectrcrecQQQrecQrecQtrcQ4、鍋爐整體計算誤差檢驗、鍋爐整體計算誤差檢驗 （1） 假設(shè)值與計算值的誤差限：假設(shè)值與計算值的誤差限： （書（書p.222） 排煙溫度排煙溫度 ； 熱風溫度熱風溫度 。 （2）

6、 整體能量平衡的誤差限：整體能量平衡的誤差限： （書（書p.224） 式中：式中： kJ/kg （式（式12-1） （工質(zhì)總的吸熱量（工質(zhì)總的吸熱量 各級受熱面工質(zhì)吸熱量之和）各級受熱面工質(zhì)吸熱量之和） 1040%5 . 0fQQ10011004qQQQibf（3） 誤差超限時的處理誤差超限時的處理 a 若若排煙溫度排煙溫度的誤差超限，則：的誤差超限，則： 重新假設(shè)排煙溫度，回到鍋爐重新假設(shè)排煙溫度，回到鍋爐熱平衡熱平衡計算；計算； b 若若熱風溫度熱風溫度的誤差超限，則：的誤差超限，則： 重新假設(shè)熱風溫度，回到重新假設(shè)熱風溫度，回到爐膛爐膛熱力計算；熱力計算； c 若排煙溫度、熱風溫度的誤差

7、若排煙溫度、熱風溫度的誤差都不超限都不超限： 若若 成立：計算結(jié)束；成立：計算結(jié)束； 若若 不成立：檢查不成立：檢查運算運算錯誤。錯誤。5、計算結(jié)果整理、計算結(jié)果整理 建立整個熱力計算中各項和最終結(jié)果的匯總表。建立整個熱力計算中各項和最終結(jié)果的匯總表。%5 . 0fQQ%5 . 0fQQ 三、尾部受熱面三、尾部受熱面雙級雙級布置時的布置時的 校核計算程序和方法校核計算程序和方法 特殊問題：特殊問題： 按煙氣流程，計算高溫級省煤器、空氣預熱器時，按煙氣流程，計算高溫級省煤器、空氣預熱器時，工質(zhì)的進、出口溫度工質(zhì)的進、出口溫度都未知都未知。 解決辦法：解決辦法：（1）高溫級省煤器）高溫級省煤器 能

8、量平衡：能量平衡： （式（式12-2） （式（式12-3） 得到高溫省煤器工質(zhì)出口焓、出口溫度的得到高溫省煤器工質(zhì)出口焓、出口溫度的假設(shè)值假設(shè)值。crhcshcscRbfcecoQQQQqQQ4100dsecocalcecofwecoiDBQii 解決辦法：解決辦法：（2）高溫級空氣預熱器）高溫級空氣預熱器 （書（書p.225） 以爐膛熱力計算時以爐膛熱力計算時假設(shè)假設(shè)的熱風溫度，的熱風溫度， 作為高溫級空氣預熱器的空氣作為高溫級空氣預熱器的空氣出口溫度出口溫度。（3）附加的校核）附加的校核 （書（書p.225） 除常規(guī)的受熱面計算結(jié)果校核外，還要校核：除常規(guī)的受熱面計算結(jié)果校核外，還要校核：

9、 1）高溫省煤器）高溫省煤器進口進口水溫水溫 低溫省煤器低溫省煤器出口出口水溫水溫 ？ 2）高溫空預器）高溫空預器進口進口風溫風溫 低溫空預器低溫空預器出口出口風溫風溫 ？ 誤差超限時：誤差超限時：需重新假設(shè)、計算。需重新假設(shè)、計算。1010 四、尾部豎井四、尾部豎井分隔分隔為前后煙道布置時的為前后煙道布置時的 校核計算程序和方法校核計算程序和方法 設(shè)經(jīng)過該煙道的煙氣份額為設(shè)經(jīng)過該煙道的煙氣份額為g， 那么在計算那么在計算煙氣流速、煙氣總放熱量煙氣流速、煙氣總放熱量時：時： 所用的燃料量是所用的燃料量是gBcal。問：問： 1、鍋爐的蒸發(fā)量是否要校核？、鍋爐的蒸發(fā)量是否要校核？ 2、各級受熱面

10、熱力計算的誤差、各級受熱面熱力計算的誤差 是否會造成鍋爐熱量不平衡？是否會造成鍋爐熱量不平衡？ rectrcrecQQQ第二節(jié)第二節(jié) 主要設(shè)計參數(shù)的選擇主要設(shè)計參數(shù)的選擇 一、爐膛熱強度一、爐膛熱強度（第四章）（第四章） 二、爐膛主要尺寸二、爐膛主要尺寸（寬、深、高）（寬、深、高） a 主要取決于各項熱強度和燃燒器類型。主要取決于各項熱強度和燃燒器類型。 b 切圓燃燒方式的爐膛：寬深比應(yīng)該接近切圓燃燒方式的爐膛：寬深比應(yīng)該接近1。三、爐膛出口煙溫三、爐膛出口煙溫 f”的高限：的高限：爐膛出口不結(jié)渣爐膛出口不結(jié)渣； 對流受熱面不超溫。對流受熱面不超溫。 （一般要求（一般要求 t1 1）f”的低限

11、：的低限：鍋爐受熱面換熱強度不要太低；鍋爐受熱面換熱強度不要太低； 出口蒸汽溫度要達到設(shè)計要求。出口蒸汽溫度要達到設(shè)計要求。四、排煙溫度四、排煙溫度exg選擇選擇exg時，主要考慮的因素：時，主要考慮的因素： 降低降低exg ，則，則1）排煙熱損失降低排煙熱損失降低 （經(jīng)濟性提高）（經(jīng)濟性提高） 而且：制粉系統(tǒng)的磨煤、通風電耗減少而且：制粉系統(tǒng)的磨煤、通風電耗減少 。2）傳熱面積增加）傳熱面積增加 （經(jīng)濟性降低）（經(jīng)濟性降低） 金屬耗量、占用空間增加，通風電耗增加。金屬耗量、占用空間增加，通風電耗增加。 3）低溫腐蝕增加）低溫腐蝕增加 （經(jīng)濟性降低（經(jīng)濟性降低） 漏風量增加、檢修費用增加。漏風

12、量增加、檢修費用增加。五、熱風溫度五、熱風溫度tha選擇選擇tha時，主要考慮的因素時，主要考慮的因素 ： 提高提高tha ，則，則 1）改善燃料的著火、燃燒條件）改善燃料的著火、燃燒條件（經(jīng)濟性提高）（經(jīng)濟性提高） 2）傳熱面積增加）傳熱面積增加 （經(jīng)濟性降低）（經(jīng)濟性降低） 金屬耗量、占用空間增加，通風電耗增加。金屬耗量、占用空間增加，通風電耗增加。六、工質(zhì)質(zhì)量流速六、工質(zhì)質(zhì)量流速w 選擇選擇w 時，主要考慮的因素：時，主要考慮的因素： 提高提高w，則，則 1）傳熱加強：）傳熱加強：防止金屬超溫，減少金屬耗量；防止金屬超溫，減少金屬耗量； 2）流動阻力增加：）流動阻力增加：工質(zhì)的做功能力降

13、低；工質(zhì)的做功能力降低； 給水泵電耗增加。給水泵電耗增加。 七、煙速七、煙速wg 選擇選擇 wg 時，主要考慮的因素：時，主要考慮的因素： 提高提高 wg ，則，則 1）傳熱加強，且積灰減少；）傳熱加強，且積灰減少； 2）流動阻力增加，且受熱面磨損加劇。）流動阻力增加，且受熱面磨損加劇。第三節(jié)第三節(jié) 影響鍋爐布置的因素影響鍋爐布置的因素 影響因素可分為：影響因素可分為： 工質(zhì)側(cè)工質(zhì)側(cè)：蒸汽參數(shù)、容量：蒸汽參數(shù)、容量 ； 煙氣側(cè)煙氣側(cè)：燃料性質(zhì)。：燃料性質(zhì)。一、蒸汽參數(shù)（壓力、溫度一、蒸汽參數(shù)（壓力、溫度） T T Qa1 Qa3 Qb1 Qb3 S S Qa2 Qb2 i tb (過熱汽溫過熱

14、汽溫b) ta (過熱汽溫過熱汽溫a) Qa3 Qb3 i” Qa2 Qb2 i Qb1 Qa1 igs(給水給水) p 由以上由以上2圖可知：圖可知：對于中低參數(shù)鍋爐：對于中低參數(shù)鍋爐：蒸發(fā)吸熱量占的比例大蒸發(fā)吸熱量占的比例大除了整個爐膛受熱面全部用于蒸發(fā)吸熱外，除了整個爐膛受熱面全部用于蒸發(fā)吸熱外，可能還要采用可能還要采用沸騰式沸騰式省煤器。省煤器。對于高參數(shù)鍋爐：對于高參數(shù)鍋爐： 過熱、再熱吸熱量占的比例大過熱、再熱吸熱量占的比例大需要在爐膛布置一定數(shù)量的需要在爐膛布置一定數(shù)量的輻射式輻射式過熱器、再熱器。過熱器、再熱器。 第三節(jié)第三節(jié) 影響鍋爐布置的因素影響鍋爐布置的因素 二、容量（蒸

15、發(fā)量二、容量（蒸發(fā)量 ） 鍋爐型號上標示的蒸發(fā)量：鍋爐型號上標示的蒸發(fā)量：過熱器出口蒸汽流量過熱器出口蒸汽流量。鍋爐容量增加：鍋爐容量增加： 1、在爐膛的截面熱強度、壁面熱強度不變的情況下：、在爐膛的截面熱強度、壁面熱強度不變的情況下： a 爐膛容積熱強度爐膛容積熱強度qv降低；降低； b 水冷壁工質(zhì)質(zhì)量流速水冷壁工質(zhì)質(zhì)量流速w增加。增加。 原因：原因：（爐膛尺寸（寬、深、高）用符號（爐膛尺寸（寬、深、高）用符號L表示）表示） 面積熱強度面積熱強度與與L2（面積）成反比；（面積）成反比； 容積熱強度與容積熱強度與L3（體積）成反比；（體積）成反比； w與與L（周長）成反比。（周長）成反比。鍋爐

16、容量增加：鍋爐容量增加： 2、為了不使爐膛容積增加太多為了不使爐膛容積增加太多 爐膛截面熱強度、壁面熱強度增加爐膛截面熱強度、壁面熱強度增加 爐膛出口煙溫增加爐膛出口煙溫增加 布置屏式受熱面，降低出口煙溫。布置屏式受熱面，降低出口煙溫。 3、對流受熱面采用、對流受熱面采用多管圈多管圈結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)， 以防止工質(zhì)流速太高。以防止工質(zhì)流速太高。 第三節(jié)第三節(jié) 影響鍋爐布置的因素影響鍋爐布置的因素 三、燃料性質(zhì)三、燃料性質(zhì) 1、揮發(fā)分、揮發(fā)分 揮發(fā)分低，需要：揮發(fā)分低，需要：（1）提高截面熱強度、燃燒器區(qū)域壁面熱強度；）提高截面熱強度、燃燒器區(qū)域壁面熱強度；（2）降低容積熱強度；）降低容積熱強度；（3）

17、提高熱風溫度）提高熱風溫度（可能需要尾部受熱面（可能需要尾部受熱面雙級雙級布置）布置）。2、水分、水分 水分高，需要：水分高，需要：（1）類同揮發(fā)分低時的要求；）類同揮發(fā)分低時的要求；（2）更多的爐膛蒸發(fā)受熱面）更多的爐膛蒸發(fā)受熱面（保證蒸發(fā)吸熱量）（保證蒸發(fā)吸熱量）；（3）提高排煙溫度）提高排煙溫度（煙氣熱容大、酸露點高）（煙氣熱容大、酸露點高）。3、灰分、灰分 灰分高，需要：灰分高，需要： （1）類同揮發(fā)分低時的要求；）類同揮發(fā)分低時的要求； （2）降低煙速，并采取防磨措施。）降低煙速，并采取防磨措施。 4、灰熔點、灰熔點 灰熔點低，需要：灰熔點低，需要：（1）降低爐膛各熱強度；）降低爐膛各熱強度；（2）降低爐膛出口煙溫；）降低爐膛出口煙溫； （甚至采用液態(tài)排渣方式）（甚至采用液態(tài)排渣方式）5、含硫量、含硫量 含硫量高，需要：含硫量高，需要：（1）合適的受熱面煙氣、工質(zhì)溫度）合適的受熱面煙氣、工質(zhì)溫度（高溫腐蝕）（高溫腐蝕）；（2）提高排煙溫度、空預器進口風溫）提高排煙溫度、空預器進口風溫（低溫腐蝕）（低溫腐蝕）。第三節(jié)第三節(jié) 影響鍋爐布置的因素影響鍋爐布置的因素 四、熱風