第12章鍋爐機(jī)組的設(shè)計(jì)和布置

1、第十二章 鍋爐機(jī)組的設(shè)計(jì)和布置 主要內(nèi)容：1、鍋爐整體的熱力計(jì)算方法 在第一、八、九、十、十一章的的基礎(chǔ)上， 對(duì)整個(gè)鍋爐的各級(jí)受熱面進(jìn)行熱力計(jì)算， 以確定受熱面的布置、傳熱量、溫度。 2、鍋爐整體的受熱面布置 a 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定原則；b 影響鍋爐整體布置的主要因素。 第一節(jié) 鍋爐熱力計(jì)算的程序和方法 一、設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算（書p.219）1、設(shè)計(jì)計(jì)算的任務(wù) 根據(jù)對(duì)鍋爐工質(zhì)參數(shù)、容量等設(shè)計(jì)要求，計(jì)算確定受熱面的布置和尺寸。2、校核計(jì)算的任務(wù) 根據(jù)已知的鍋爐受熱面布置和尺寸，計(jì)算各受熱面的煙氣和工質(zhì)參數(shù)、傳熱量等。 二、尾部受熱面單級(jí)布置時(shí)的 校核計(jì)算程序和方法1、輔助計(jì)算（1）根據(jù)燃料成分，

2、計(jì)算空氣量和產(chǎn)生的煙氣量；（2）建立焓溫表I=f(、)。 （參見作業(yè)一） （供煙氣熱平衡計(jì)算用） 2、整個(gè)鍋爐的熱平衡計(jì)算 （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(xiàng) 熱損失、效率等，求得燃料量等。 （排煙熱損失用的排煙溫度，先假設(shè)，最后校核）3、各級(jí)受熱面熱力計(jì)算 （參見作業(yè)三、四） 按煙氣流程，從爐膛開始對(duì)各級(jí)受熱面進(jìn)行計(jì)算。 （爐膛熱力計(jì)算用的熱風(fēng)溫度，先假設(shè)，最后校核）（1）已知條件 a 受熱面結(jié)構(gòu)布置； b 煙氣進(jìn)口溫度、焓、流量；（煙氣側(cè)輸入熱） c 漏風(fēng)系數(shù)； d 工質(zhì)進(jìn)口（或出口）的溫度、焓、流量。（2）被求量 a 傳熱量； b 煙氣出口溫度、焓； c 工質(zhì)出口（或進(jìn)

3、口）的溫度、焓。（3）計(jì)算流程（假設(shè) 計(jì)算 校核 下一級(jí)） 1）假設(shè)出口煙溫，由煙氣放熱方程 求：煙氣放熱量 ； 2）由 和工質(zhì)吸熱方程 求：工質(zhì)出（進(jìn)）口溫度； 3）由傳熱方程求：傳熱量 ； 4）校核誤差： a 爐膛：出口溫度 ； b 主受熱面 c 附加受熱面（p.201） 4、鍋爐整體計(jì)算誤差檢驗(yàn) （1） 假設(shè)值與計(jì)算值的誤差限： （書p.219） 排煙溫度 ； 熱風(fēng)溫度 。 （2） 整體能量平衡的誤差限： （書p.220） 式中： kJ/kg （式12-1） （工質(zhì)總的吸熱量 各級(jí)受熱面工質(zhì)吸熱量之和） （3） 誤差超限時(shí)的處理 a 若排煙溫度的誤差超限，則： 重新假設(shè)排煙溫度，回到鍋爐

4、熱平衡計(jì)算； b 若熱風(fēng)溫度的誤差超限，則： 重新假設(shè)熱風(fēng)溫度，回到爐膛熱力計(jì)算； c 若排煙溫度、熱風(fēng)溫度的誤差都不超限： 若 成立：計(jì)算結(jié)束； 若 不成立：檢查數(shù)學(xué)運(yùn)算錯(cuò)誤。5、計(jì)算結(jié)果整理 建立整個(gè)熱力計(jì)算中各項(xiàng)和最終結(jié)果的匯總表。 三、尾部受熱面雙級(jí)布置時(shí)的 校核計(jì)算程序和方法 特殊問題： 按煙氣流程，計(jì)算高溫級(jí)省煤器、空氣預(yù)熱器時(shí)，工質(zhì)的進(jìn)、出口溫度都未知。 解決辦法：（1）高溫級(jí)省煤器 （書p.220） 能量平衡： （式12-2） （式12-3） 得到高溫省煤器工質(zhì)出口焓、出口溫度的假設(shè)值。尾部受熱面雙級(jí)布置 解決辦法：（2）高溫級(jí)空氣預(yù)熱器 （書p.221） 以爐膛熱力計(jì)算時(shí)假設(shè)

5、的熱風(fēng)溫度， 作為高溫級(jí)空氣預(yù)熱器的空氣出口溫度。（3）附加的校核 （書p.221） 除常規(guī)的受熱面計(jì)算結(jié)果校核外，還要校核： 1）高溫省煤器進(jìn)口水溫 低溫省煤器出口水溫 ？ 2）高溫空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫 低溫空預(yù)器出口風(fēng)溫 ？ 誤差超限時(shí)：需重新假設(shè)、計(jì)算。 四、尾部豎井分隔為前后煙道布置時(shí)的 校核計(jì)算程序和方法 設(shè)經(jīng)過該煙道的煙氣份額為g， 那么在計(jì)算煙氣流速、煙氣總放熱量時(shí)： 所用的燃料量是gBcal。問： 1、鍋爐的蒸發(fā)量是否要校核？ 2、各級(jí)受熱面熱力計(jì)算的誤差 是否會(huì)造成鍋爐熱量不平衡？ 第二節(jié) 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 一、爐膛熱強(qiáng)度（第四章） 二、爐膛主要尺寸（寬、深、高） （書p.222

6、） a 主要取決于各項(xiàng)熱強(qiáng)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1。三、爐膛出口煙溫 （書p.223） f”的高限：爐膛出口不結(jié)渣；對(duì)流受熱面不超溫。 f”的低限：對(duì)流受熱面要有足夠的傳熱溫差， 使汽溫能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。四、排煙溫度exg選擇exg時(shí)，主要考慮的因素： （書p.223）降低exg ，則1）排煙熱損失降低 （經(jīng)濟(jì)性提高） 而且：制粉系統(tǒng)的磨煤、通風(fēng)電耗減少 。2）傳熱面積增加 （經(jīng)濟(jì)性降低） 金屬耗量、占用空間增加，通風(fēng)電耗增加。 3）低溫腐蝕增加 （經(jīng)濟(jì)性降低） 漏風(fēng)量增加、檢修費(fèi)用增加。五、熱風(fēng)溫度tha選擇tha時(shí)，主要考慮的因素 ：提高tha ，則 1）

7、改善燃料的著火、燃燒條件（經(jīng)濟(jì)性提高） 2）金屬耗量、通風(fēng)電耗增加 （經(jīng)濟(jì)性降低）六、工質(zhì)質(zhì)量流速w 選擇w 時(shí)，主要考慮的因素： 提高w，則 1）傳熱加強(qiáng)：防止金屬超溫，減少金屬耗量； 2）流動(dòng)阻力增加：工質(zhì)的做功能力降低； 給水泵電耗增加。 七、煙速wg 選擇 wg 時(shí)，主要考慮的因素： 提高 wg ，則 1）傳熱加強(qiáng)，且積灰減少； 2）流動(dòng)阻力增加，且受熱面磨損加劇。第三節(jié) 影響鍋爐布置的因素 影響因素可分為： 工質(zhì)側(cè)：蒸汽參數(shù)、容量 ； 煙氣側(cè)：燃料性質(zhì)。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b) ta (過熱汽

8、溫a) Qa3 Qb3 i” Qa2 Qb2 i Qb1 Qa1 igs(給水) p 由以上2圖可知：（書p.225）對(duì)于中低參數(shù)鍋爐：蒸發(fā)吸熱量占的比例大除了整個(gè)爐膛受熱面全部用于蒸發(fā)吸熱外，可能還要采用沸騰式省煤器。對(duì)于高參數(shù)鍋爐： 過熱、再熱吸熱量占的比例大需要在爐膛布置一定數(shù)量的輻射式過熱器、再熱器。 第三節(jié) 影響鍋爐布置的因素 二、容量（蒸發(fā)量 ） 鍋爐型號(hào)上標(biāo)示的蒸發(fā)量：過熱器出口蒸汽流量。鍋爐容量增加： （書p.226）1、在爐膛的截面熱強(qiáng)度、壁面熱強(qiáng)度不變的情況下： a 爐膛容積熱強(qiáng)度qv降低； b 水冷壁工質(zhì)質(zhì)量流速w增加。 原因：（爐膛尺寸（寬、深、高）用符號(hào)L表示） 面積

9、熱強(qiáng)度與L2（面積）成反比； 容積熱強(qiáng)度與L3（體積）成反比； w與L（周長(zhǎng)）成反比。鍋爐容量增加： （書p.227） 2、為了不使?fàn)t膛容積增加太多 爐膛截面熱強(qiáng)度、壁面熱強(qiáng)度增加 爐膛出口煙溫增加 布置屏式受熱面，降低出口煙溫。 3、對(duì)流受熱面采用多管圈結(jié)構(gòu)， 以防止工質(zhì)流速太高。 第三節(jié) 影響鍋爐布置的因素 三、燃料性質(zhì) 1、揮發(fā)分 （書p.227） 揮發(fā)分低，需要：（1）提高截面熱強(qiáng)度、燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度；（2）降低容積熱強(qiáng)度；（3）提高熱風(fēng)溫度（可能需要尾部受熱面雙級(jí)布置）。2、水分 （書p.227） 水分高，需要：（1）類同揮發(fā)分低時(shí)的要求；（2）更多的爐膛蒸發(fā)受熱面（保證蒸發(fā)吸熱量）；（3）提高排煙溫度（煙氣熱容大、酸露點(diǎn)高）。3、灰分 （書p.227228）灰分高，需要： （1）類同揮發(fā)分低時(shí)的要求； （2）降低煙速，并采取防磨措施。 4、灰熔點(diǎn) （書p.228）灰熔點(diǎn)低，需要：（1）降低爐膛各熱強(qiáng)度；（2）降低爐膛出口煙溫； （甚至采用液態(tài)排渣方式）5、含硫量 （書p.228）含硫量高，需要：（1）合適的受熱面煙氣、工質(zhì)溫度（高溫腐蝕）；（2）提高排煙溫度、空預(yù)器進(jìn)口風(fēng)溫（低溫腐蝕）。第三節(jié) 影響鍋爐布置的因素 四、熱風(fēng)溫