噸小時循環(huán)流化床鍋爐設計

65噸/小時循環(huán)流化床鍋爐設計摘要本次的畢業(yè)設計的題目是65噸/小時循環(huán)流化床鍋爐設計。設計本著鍋爐運行的安全性和可靠性為首要設計特性的準則，綜合考慮燃燒，傳熱，脫硫，煙氣、空氣、工質(zhì)的動力特性以及受熱面的磨損和腐蝕。保證鍋爐的著火穩(wěn)定性，爐膛內(nèi)有足夠的輻射熱量，煤的燃盡程度，合理的煙氣速度和排煙溫度以及脫硫效率。同時，還要確保有一定的氣密性以保證爐膛內(nèi)進行微負壓燃燒。在整個設計過程中作為技術支持進行了熱力計算、強度計算和煙風阻力計算。其中熱力計算包括爐膛、高溫過熱器、低溫過熱器、省煤器以及空氣預熱器。爐膛及尾部頂棚全部采用膜式壁結(jié)構(gòu)，解決爐膛漏風問題；將全部過熱器布置在尾部煙道內(nèi)，使其運行更加可靠。為了提高分離器的分離效率和鍋爐的結(jié)構(gòu)緊湊，采用兩個小直徑高溫旋風分離器。鑒于該鍋爐為中壓鍋爐，所以采用鋼管式省煤器，為降低低溫腐蝕，便于維修，將空氣預熱器低溫段與高溫段隔開。此外，利用CAD繪制鍋爐總圖、爐墻磚砌圖、鍋筒展開圖、鍋爐本體圖。關鍵詞循環(huán)流化床鍋爐；熱力計算；強度計算；煙風阻力計算TheDesignofCFB65t/hBoilerAbstractdiagramofthetubesystemwiththesoftwareAutoCAD2006.Keywords；；;目錄摘要 =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第1章緒論 1第2章鍋爐結(jié)構(gòu)與設計簡介 22.1循環(huán)流化床鍋爐概述 22.2鍋爐基本特性 3鍋爐規(guī)范 3燃料特性 3石灰石特性 3管子特性 3主要經(jīng)濟技術指標 4鍋爐基本尺寸 42.3方案論證 42.4鍋爐結(jié)構(gòu)簡介 6鍋筒及爐內(nèi)設備 6水冷壁 6燃燒設備 7過熱器 10省煤器 11空氣預熱器 12鋼架及平臺樓梯 13爐墻及保溫結(jié)構(gòu) 13鍋爐閥門儀表及管道 132.5本章小結(jié) 14第3章熱力計算 153.1設計任務 153.2燃料特性 153.3輔助計算 15燃燒脫硫計算 15脫硫工況時燃燒產(chǎn)物平均特性計算 19鍋爐熱平衡及燃燒和石灰石消耗量計算 213.4爐膛設計及傳熱計算 23爐膛結(jié)構(gòu)特性計算 23爐膛傳熱計算 253.5高溫過熱器設計及傳熱計算 28高溫過熱器結(jié)構(gòu)計算 28高溫過熱器傳熱計算 283.6低溫過熱器設計及傳熱計算 30低溫過熱器結(jié)構(gòu)計算 30低溫過熱器傳熱計算 313.7省煤器設計及傳熱計 32省煤器結(jié)構(gòu)計算 32省煤器傳熱計算 333.8空氣預熱器設計計算 34空氣預熱器結(jié)構(gòu)計算 34空氣預熱器傳熱計算 353.9熱力計算結(jié)果匯總表 363.10本章小結(jié) 37第4章強度計算 384.1鍋筒強度校核計算 38筒體最大未加強孔直徑計算 39孔加強的計算 40相鄰兩孔互不影響最小節(jié)距計算 41孔橋減弱系數(shù)計算 41鍋筒筒體允許最小減弱系數(shù)計算 42鍋筒凸形封頭強度校核計算 424.2安全閥排放能力校核計算 434.3本章小結(jié) 44第5章煙風阻力計算 455.1煙道阻力計算 45爐膛真空度 45旋風分離器阻力計算 45煙道轉(zhuǎn)向室阻力計算 49高溫過熱器阻力計算 50低溫過熱器阻力計算 50煙道截面變化阻力計算 51省煤器阻力計算 51空氣預熱器阻力計算 52除塵器阻力計算 53煙囪阻力計算 53煙氣側(cè)自生通風力計算 54鍋爐煙氣側(cè)煙總流阻 545.2空氣側(cè)阻力計算 54冷風道阻力計算 54空氣預熱器阻力計算 54熱風道阻力 56爐膛風室壓力計算 56爐膛空氣進口處真空度計算 58鍋爐空氣側(cè)總流阻計算 585.3送風機的選擇 585.4引風機的選擇 595.5本章小結(jié) 59結(jié)論 60致謝 61參考文獻 62附錄A 63附錄B 70緒論隨著能源設備的發(fā)展和利用，特別是鍋爐這種將工質(zhì)加熱到一定的溫度和壓力的能源設備廣泛應用，給環(huán)境造成了嚴重污染。尤其是以煤為主要燃料的鍋爐燃燒排放出大量的灰渣、粉塵、二氧化硫和氮的氧化物等污染物，嚴重影響了生態(tài)環(huán)境。又由于煤、石油等化石燃料的不斷開采而日漸枯竭，人們一直在努力尋找一種高效、低污染的燃燒方式以解決以上兩個問題。循環(huán)流化床燃燒技術是20世紀70年代發(fā)展起來的清潔燃燒技術，是解決燃燒煤而產(chǎn)生的污染問題的主要方法之一。此外，循環(huán)流化床燃燒還對不同性質(zhì)的燃煤適應性強，適于燃燒低質(zhì)煤等特點。在煤含硫量高時，還可以在燃煤中加入石灰石，在燃燒中低成本脫硫。而不必架設投資巨大的煙氣脫硫設備。在循環(huán)流化床燃燒中，燃燒溫度很低，空氣又分級送入，燃燒中所產(chǎn)生的氮的氧化物很低，煤燃燒后所余下的灰渣活性強，便于生產(chǎn)水泥、制磚、化工等，用來綜合利用，它是沒有廢棄物的燃燒方法。循環(huán)流化床燃燒技術具有一些層燃和煤粉燃燒等常規(guī)燃煤技術所不具備的特點。最突出的特點是：燃燒溫度低，停留時間長，以及湍流混合強烈，這些優(yōu)點給流化床燃燒帶來一系列優(yōu)點。除以上所述優(yōu)點外，還具有燃燒強度大，床內(nèi)傳熱能力強，負荷調(diào)節(jié)性能強，易于操作和維護等優(yōu)點。由于上述諸多優(yōu)點使得循環(huán)流化床燃燒技術特別適合我國的國情，在較短的時間內(nèi)得到了迅速的發(fā)展和應用。本次設計為65噸/小時循環(huán)流化床鍋爐設計，無論是方案的選擇論證，爐膛的選擇，鍋爐的整體布置，尾部受熱面的型式和布置，分離器、回料器的設計等都經(jīng)過仔細衡量，力求合理。熱力計算，煙鳳祖力計算，強度計算的數(shù)據(jù)力求精確，使整個設計力求完美。由于水平有限，此次設計難免有錯誤之處，但是經(jīng)過此次設計，在一定程度掌握了鍋爐的一般設計計算方法，加強了理論知識與實踐的結(jié)合，為以后走向工作崗位奠定了基礎。鍋爐結(jié)構(gòu)與設計簡介循環(huán)流化床鍋爐概述當氣流向上通過顆粒床層時，其運動狀態(tài)是變化的。流速較低時，顆粒靜止不動；當流速增加到某一速度后，顆粒不再由布風板支持，而全部由流體的摩擦力所承擔，每個顆粒可在床層中自由運動，對整個床層而言，具有了許多類似流體的性質(zhì)。這種狀態(tài)稱為流體化。隨著氣流速度的增加，固體顆粒分別呈現(xiàn)固定床、鼓泡流化床、湍流流化床、快速流化床和氣力輸送狀態(tài)。循環(huán)流化床的上升段通常運行在快速流化床狀態(tài)下。此時，固體物料被速度大于單顆物料的終端速度的氣流所流化，以顆粒團的形式上下運動，產(chǎn)生高度的返混。顆粒團像各個方向運動，而且不斷形成和解體，使循環(huán)流化床內(nèi)發(fā)生強烈的熱量和質(zhì)量交換。循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個部分。第一部分由爐膛（快速流化床）、氣固物料分離設備、固體物料再循環(huán)設備和外置換熱器（本鍋爐沒有該設備）等組成，上述部件形成了一個固體物料循環(huán)回路。第二部分為對流煙道，布置有過熱器、再熱器（本鍋爐沒有該設備）、省煤器、空氣預熱器等，與常規(guī)鍋爐相近。循環(huán)流化床鍋爐運行時，煤和石灰石有前墻或后墻通過給煤機送入爐膛下部，燃燒所需的一次風和二次風分別從爐膛的底部和側(cè)墻送入，燃料的燃燒主要在爐膛中完成，燃燒所生成的二氧化硫在燃燒過程中與脫硫劑反應而被固定下來。爐膛四周布置有水冷壁，用于吸收燃燒所產(chǎn)生部分熱量。被煙氣帶出的一部分固體物料進入旋風分離器，在分離器中絕大部分固體顆粒被收集分離出來，通過返料密封器被送回爐膛下部，構(gòu)成固體床料的循環(huán)。煙氣則帶著分離器不能分離的細顆粒飛灰進入尾部煙道，將熱量傳給尾部受熱面后，通過除塵器由煙囪排入大氣。本次設計為65噸/小時循環(huán)流化床鍋爐，額定蒸發(fā)量65t/h，額定蒸汽壓力3.82MPa，額定蒸汽溫度450℃，屬于中壓自然循環(huán)鍋爐。鍋爐爐膛布置膜式水冷壁，以減少漏風和便于采管上爐墻。分離器為高溫旋風分離器，共布置兩個。不布置外置換熱器。尾部受熱面中過熱器兩級布置。采用前墻給煤方式，流化風全部由一次風供給，一、二次風各占50%，二次風在布風板以上4.1m出送入爐膛。鍋爐基本特性鍋爐規(guī)范鍋爐規(guī)范見表2-1。表2-1鍋爐規(guī)范型號額定蒸發(fā)量過熱蒸汽壓力過熱蒸汽溫度給水溫度CFB65-3.8265t/h3.82MPa450℃105℃燃料特性燃料特性見表2-2。表2-2燃料特性碳氫氧氮硫水分灰分揮發(fā)分低位發(fā)熱量符號數(shù)值38.462.164.650.520.6110.5043.1021.9113536KJ/Kg石灰石特性石灰石特性見表2-3。表2-3石灰石特性特性含量含量水分灰分符號數(shù)值97.3200.81.88管子特性管子特性見表2-4。表2-4管子特性名稱管徑×厚度節(jié)距排列及氣流流向符號橫向縱向管子排列方式煙氣沖刷方式煙氣與工質(zhì)流向單位mmmmmm水冷壁80高溫過熱器105110順列橫向交叉流低溫過熱器95102.5順列橫向交叉流省煤器9060錯列橫向交叉流空氣預熱器6040錯列縱向交叉流下降管蒸汽引出管主要經(jīng)濟技術指標主要經(jīng)濟技術指標見表2-5。表2-5經(jīng)濟技術指標鍋爐效率,％排煙溫度℃燃料耗㎏/s給水溫度℃89.411404.389105鍋爐基本尺寸鍋爐基本尺寸見表2-6。表2-6鍋爐尺寸爐膛寬度爐膛深度鍋筒中心高度鍋爐外形尺寸長寬高單位㎜㎜㎜㎜㎜㎜數(shù)值5620281035673238201256037400方案論證本次設計的題目是65噸/小時循環(huán)流化床鍋爐設計，屬水管式中壓自然循環(huán)鍋爐，應以運行的安全性和可靠性作為其首要特性設計準則。而且在此前提下，充分發(fā)揮循環(huán)流化床燃燒技術的一系列優(yōu)點，并且盡量避免或克服其本身存在的缺點，如鍋爐本身耗電量大，飛灰含炭量偏高，受熱面磨損及腐蝕嚴重等負面特性。因此在設計過程中，主要考慮的方面是爐膛內(nèi)著火的穩(wěn)定性及熱流密度的橫向均勻性，爐膛內(nèi)有足夠的傳熱量，.煤的燃盡程度，合理的煙氣流速和排煙溫度，受熱面的磨損問題，分離器的分離效率、物料的平衡以及鍋爐的脫硫效率等。本鍋爐屬于小型中壓鍋爐，受熱面以蒸發(fā)受熱面為主，其吸熱量約占鍋爐總吸熱量的63.65%。在尾部煙道中布置有吸熱量不多的過熱器、鋼管式省煤器和管式空氣預熱器，且過熱器兩級布置，過熱器和省煤器的吸熱量分別約占鍋爐總吸熱量的20.60%和15.75%?？諝忸A熱器用于預熱燃燒用的空氣，使得排煙溫度降低到合理的溫度值，減少排煙損失，提高鍋爐效率，減少燃料消耗量。由于鍋爐容量不大，爐膛和尾部煙道中的受熱面已經(jīng)可以滿足鍋爐的吸熱要求，無需布置其他受熱面，并且為了獲得高的分離效率，因此鍋爐采用高溫旋風分離器，而且不布置外置換熱器，整個鍋爐爐型采用M型布置。循環(huán)流化床鍋爐屬于室燃爐，爐膛設計中應首先確定爐膛的截面熱負荷，其容積熱負荷在循環(huán)流化床鍋爐中沒有多大意義。而截面熱負荷選擇與運行風速的選擇是相關的。循環(huán)流化床鍋爐的運行風速是一個很重要的參數(shù)，一般運行風速為4~10m/s，運行風速提高會使爐子更為緊湊，截面熱負荷相應增大，同時爐膛高度增加，磨損增加，鍋爐造價，能耗都會增加。但運行風速過低則發(fā)揮不了流化床的優(yōu)點，因此對每種燃料都具有最佳運行風速。對本次設計煤種運行風速為4.60m/s。截面熱負荷一般在3~4MW/m2，在此風速下截面熱負荷取3.57W/m2。對于床溫得選擇，要考慮鍋爐結(jié)焦，燃燒效率，脫硫效率，NOx及N2O的排放量等問題，而且盡量避免煤中金屬升華。當床溫升高時，NOx排放量上升；當床溫高于860℃時，床溫升高，脫硫效率很快下降，而燃燒效率有所提高。因此床溫應控制在850~900℃左右，一般不超過900℃。對于本次設計，床溫取850℃。在設計中，鍋爐的排煙溫度和熱空氣溫度是首要和基本的。排煙溫度低時，鍋爐排煙熱損失減少，熱效率提高；但會使得受熱面煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)的溫差降低，增加金屬耗量。同時，排煙溫度過低，會使煙氣中的硫酸蒸汽低于受熱面壁溫，引起受熱面低溫腐蝕。對于該設計煤種特性全水分為10.50%，鍋爐容量65t/h，排煙溫度選取為140℃。熱空氣溫度的選擇主要應保證燃料在鍋爐內(nèi)迅速著火。熱空氣溫度過高對強化燃燒沒有太大幫助，只要燃料能穩(wěn)定燃燒，熱空氣溫度不必太高，結(jié)合該煤種揮發(fā)分為21.91%，較易著火，熱空氣溫度選取為200℃。過量空氣系數(shù)對循環(huán)流化床鍋爐的運行影響較大，如果選擇過小，則燃料不能充分燃燒，使機械部完全燃燒損失增加；如果選擇過大，會增加排煙熱損失。燃燒室中過量空氣系數(shù)一般在1.1~1.2之間，因此，在本次設計中，爐膛出口的過量空氣系數(shù)取1.2。在循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程中，為降低NOx的排放和降低風機的能耗，將燃燒用空氣分成一、二次風送入爐內(nèi)。二次風率過大，對脫硝和降低能耗有利，一次風率過低，不能保證密相區(qū)顆粒正常流化，而且大顆粒燃料無法燃盡。在此次設計中，一、二次風配比為1:1，二次風單層送入，風速為30~50m/s，二次風入口位于距布風板4.10m處。爐膛的尺寸主要包括爐膛的長、寬、高及截面收縮形式。爐膛橫截面積在流化風速確定后已經(jīng)確定，長寬比主要考慮二次風在爐內(nèi)的穿透能力，深度一把不超過8m，長寬比在1:1至2:1都是正確的，對于本鍋爐爐膛長寬比取2:1。爐膛高度在保證細粉燃盡度、蒸發(fā)受熱面需求、返料機構(gòu)料腿足夠靜壓頭以及鍋爐設計壓力下足夠自然循環(huán)的前提下，盡可能降低爐膛高度，以減少鍋爐造價。由于空氣分一、二次風送入，為保證二次風口以下的流化風速，爐膛下部區(qū)域采用錐形擴口，擴口角度為。由于爐膛下部風速較高，磨損嚴重，且為保證燃料穩(wěn)定著火，在布風板至二次風入口處敷設一定厚度的防磨耐火材料。鍋爐采用干式出灰，灰的排放有三個途經(jīng)，一是通過密相區(qū)底部的排渣管，經(jīng)水冷螺旋出渣機排放。二是通過分離器下部的灰冷卻器排放。三是作為飛灰被除塵器收集排放。鍋爐結(jié)構(gòu)簡介本鍋爐鍋爐為室內(nèi)(外)布置，由前部及尾部兩個豎井煙道組成。前部豎井為懸吊結(jié)構(gòu)，爐膛由膜式水冷壁組成，自下而上依次為一次風室、濃相床、懸浮段、蒸發(fā)管。尾部豎井采用支承結(jié)構(gòu)，布置有高溫過熱器，低溫過熱器，鋼管式省煤器及管式空氣預熱器，兩豎井之間由兩個并列的旋風分離器相連通，分離器下部接回送裝置及灰冷卻器。燃燒室及分離器內(nèi)部均設有防磨內(nèi)襯，前部豎井采用敷管爐墻，后部豎井采用輕型板壁爐墻，由八根型鋼柱承受鍋爐全部重量。當屬于鍋爐以外的煙、風、汽水管道要支撐在鍋爐構(gòu)架上時，必須按負荷的大小及負荷著力點的位置校核構(gòu)架強度，必要時另行加固。鍋筒及爐內(nèi)設備鍋筒內(nèi)徑1400㎜，壁厚42㎜，筒身長5700㎜，包括兩側(cè)封頭一起為7184㎜。上鍋筒筒身用20鋼板熱卷冷校而成，封頭為20鋼沖壓而成的橢圓形封頭，封頭和筒身壁厚都為42㎜。鍋筒內(nèi)裝置1、方形擋板：汽水混合物進入鍋筒汽空間后進入上擋板組成的縫隙，依靠轉(zhuǎn)向時汽水所受慣性力不同進行汽水分離，并減弱汽水的動能。2、水下孔板：水下孔板一般放置在最低水位下50~100mm，孔徑10~12mm，蒸汽穿孔流速2~3m/s，作用是均衡蒸汽負荷。水下孔板離鍋筒底部300~500mm，以免蒸汽帶入下降管中。3、頂部多孔板：利用其節(jié)流作用是蒸汽空間的負荷沿鍋筒長度和寬度分布均勻。4、給水分配管。5、排污管。6、加藥管。水冷壁在鍋爐爐膛內(nèi)布置盡可能多的水冷壁，對于中壓鍋爐來說，水冷壁得吸熱量占鍋爐總吸熱量的60%以上?？梢猿浞职l(fā)揮輻射受熱面熱強度的特點，同時它用來保護爐強免受高溫破壞，使灰渣不易粘結(jié)在爐墻上，防止爐膛被沖刷磨損，過熱破壞。它是自然循環(huán)鍋爐構(gòu)成水循環(huán)回路不可缺少的重要部件。本鍋爐爐膛內(nèi)四壁由膜式水冷壁組成,膜式水冷壁采用60×5的無縫鋼管，管節(jié)距為80mm，與6×20的扁鋼焊制而成，材質(zhì)為20鋼。前墻水冷壁管屏下部與集箱連接，上部過爐頂后與上集箱連接，最后蒸汽由8根102×5的管子引入鍋筒。后墻水冷壁管屏與前墻相似，但不過爐頂。兩側(cè)水冷壁管屏下部分別與下級箱連接，上部與各自上集箱連接，再由4根102×5的管子引入鍋筒。，上下集箱規(guī)格為219×12。燃燒設備循環(huán)流化床鍋爐的燃燒設備包括啟動燃燒器、給煤機、風室、布風板、風口、分離器、回料器等。啟動燃燒器啟動燃燒器為燃油燃燒器，床上點火，布置在爐膛下部流化床層上面?zhèn)葔ι?，燃燒器略向下傾斜，以便火焰能與流化床接觸，更好地加熱床料。給煤機給煤機為螺旋給煤機，布置形式為前墻布置，給煤入口在布風板之上1.8m處。布風板布風板作為重要的布風裝置，其在流化床鍋爐中作用有三個：一是支承靜止的燃料層：二是布風板上具有均勻的氣流速度分布：三是維持流化床層的穩(wěn)定。其主要有風帽式和密孔板式兩種形式。風帽式部分布風板由風室、花板、風帽和隔熱板組成。本鍋爐采用風帽式布風板。風帽外徑為42mm，內(nèi)徑28mm，正方形布置，間距80×80mm，共布置1050只風帽。每只風帽開孔14個，孔徑為5mm。耐火保護層厚度為150mm，花板厚度為20mm。布風板阻力為整個床層阻力的25~30%才可以維持床層穩(wěn)定運行。其結(jié)構(gòu)見圖2-1。圖2-1布風板及風帽分離器氣固分離器是循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)的核心部件之一。它實現(xiàn)里鍋爐的灰平衡和熱平衡，保證路內(nèi)燃燒的穩(wěn)定與高校，分離器的設計、布置關系到鍋爐的經(jīng)濟性和可靠性，而且氣固分離技術的發(fā)展決定了循環(huán)流化床技術的發(fā)展。本鍋爐采用高溫旋風分離器，共兩只。因為高溫旋風分離器技術成熟，結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，性能穩(wěn)定，直徑小分離效率高。該分離器內(nèi)直徑D0為3000mm，筒體高h為4500mm，總高度H為9500mm，排灰口直徑D0為1000mm，分離器入口高度a為2337mm，分離器入口寬度b為779mm，排氣管內(nèi)直徑De為1182mm，排氣管插入深度hc為1400mm，排氣管總長度L為2400mm。分離器從內(nèi)到外分別是耐火層、保溫層、鋼外殼。總壁厚300mm。其結(jié)構(gòu)見圖2-2。圖2-2旋風分離器回料器回料器的任務是將爐膛高壓區(qū)與分離器低壓區(qū)隔開，防止煙氣從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，而且將分離器中分離出來的固體物料送回循環(huán)流化床燃燒室內(nèi)。本鍋爐采用U型回料器。一般由密封腿、回料器本體和返料腿組成?；亓掀鞅倔w包含松動床和輸送床、隔板及相關配風裝置和風室等。密封腿與分離器豎管相接處以及返料腿垂直段處均設有金屬膨脹節(jié)。設計要則：一、回料器底部輸送距離盡量要小；二、不得出現(xiàn)未流化區(qū)域；三、灰料不能以溢流態(tài)，而應以氣力輸送態(tài)經(jīng)返料腿進入爐膛；四、整個回料器截面保持不變。密封腿直徑Dm為1000mm，返料腿直徑Df為1000mm，回料器溢流堰高Hw為1700mm，隔板與配風裝置距離為1000mm，隔板厚度為200mm，隔板高度為1200mm，回料器本體寬度Wbh為1000mm，回料器本體高度Hbh為2200mm，回料器本體深度Bbh為2200mm，爐膛配風裝置至返料腿爐膛入口處中心線的高度Hhz為1.8m。其結(jié)構(gòu)見圖2-3。圖2-3回料器過熱器從鍋筒出來的飽和蒸汽，經(jīng)過過熱器被加熱到額定過熱溫度。對于中壓鍋爐，采用純對流過熱器，布置在尾部豎井煙道中。過熱器分成兩級，低溫過熱器布置在煙氣較低部分，逆流布置，材料為20鋼；高溫過熱器布置在煙氣的高溫部分，順流布置，以降低溫壓，避免過熱損壞，材料為20鋼。蒸汽從頂棚管出來后經(jīng)低溫級進口集箱進入低溫過熱器，出低溫級出口集箱后進入自制冷凝水噴水減溫器，調(diào)節(jié)汽溫后，進入高溫過熱器，最后經(jīng)過高溫級出口集箱進入蒸汽總管被輸往汽輪機利用。高溫過熱器管子規(guī)格42×3.5，雙管圈，順列布置，橫向節(jié)距105mm，縱向平均節(jié)距110mm，橫向管排數(shù)40排，縱向管排數(shù)16排，全部受熱面積202.67mm2。低溫過熱器管子規(guī)格38×3.5，雙管圈，順列布置，橫向節(jié)距95mm，縱向平均節(jié)距102.5mm，橫向管排數(shù)44排，縱向管排數(shù)30排，全部受熱面積365.59mm2。其結(jié)構(gòu)見圖2-4和圖2-5，具體尺寸見鍋爐總圖。省煤器省煤器用于加熱鍋爐給水，降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)約燃料消耗。中壓鍋爐采用鋼管式省煤器。省煤器聯(lián)箱布置在側(cè)墻，采用單面進水方式。在管組煙氣入口處的第一、二排管，管子彎頭部分及靠前、后墻兩排管子都裝有防磨蓋板。管子規(guī)格為32×3的無縫鋼管，錯列布置，橫向節(jié)距90mm，縱向節(jié)距60mm，橫向管排數(shù)24/23排，平均橫向管排數(shù)23.5排，縱向管排數(shù)52排，總受熱面積475,99m2。其結(jié)構(gòu)見圖2-6，具體尺寸見鍋爐總圖?？諝忸A熱器本鍋爐采用管式空氣預熱器，單極布置，有兩個管組，每個管組由三個并列管箱組成，上、下流程分別由3528根長3000mm，40×1.5鋼管組成，錯列布置，橫向節(jié)距60mm，縱向節(jié)距40mm，上、下流程間隔800mm，空氣預熱器總高度6800mm。煙氣在管內(nèi)自上而下流動，空氣在管外橫向沖刷，空氣兩次交叉流動后由熱空氣管道進入爐膛，空氣預熱器的總受熱面積為2560.30m2。其結(jié)構(gòu)見圖2-7。鋼架及平臺樓梯鍋爐鋼架為桁架式，采用八根型鋼柱,通過頂板及連系梁承受鍋爐所有重量，按抗7度地震設計。柱腳與鋼筋混凝土基礎固接。凡屬操作、檢修、測試門孔處及連通道均設有平臺和樓梯，平臺采用柵格結(jié)構(gòu)，固定支撐在鋼架上。爐墻及保溫結(jié)構(gòu)燃燒室外部使用管上爐墻，有三層。第一層用超細玻璃棉壓實于模式水冷壁后，厚度為35mm；第二層為珍珠巖磚厚度為160mm；第三層為密封抹面，爐墻總厚度為210mm(自管子中心線算起)。尾部煙道采用輕型板壁爐墻，第一層為耐火混凝土，厚度為60mm(省煤器處為265mm)；第二層為保溫混凝土，厚度為60mm；第三層為絕熱層，厚度為120mm。爐墻上設有人孔，觀察孔及測試孔，開孔處用耐火材料外加罩殼密封。在分離器、回送裝置、空氣預熱器、汽水及灰管道外側(cè)均設有硅酸鈣或巖棉組成的保溫層。鍋爐閥門儀表及管道鍋爐為單母管給水，給水經(jīng)給水操作臺進入省煤器入口集箱，給水由一條主管路及一條旁路組成。母管壓力為6.2MPa，調(diào)節(jié)閥后壓力為4.8MPa，正常運行時使用主管路自動調(diào)節(jié)，升火啟動及低負荷時使用旁路手動調(diào)節(jié)。在鍋筒上裝有2只，過熱器集汽集箱上裝有一只PN10(6.4)，DN80、d0=40的彈簧安全閥，在過熱器集汽集箱出口裝有PN10(6.4)、DN200的電動主汽閥，其它水位表排污、加藥、取樣等表計和閥門均按常規(guī)設置。本章小結(jié)本次設計的題目是65噸/小時循環(huán)流化床鍋爐設計，本章首先對鍋爐的整體概況進行了簡單介紹，并結(jié)合設計題目，列出鍋爐規(guī)范，燃料特性，管子特性，以及主要經(jīng)濟技術指標。根據(jù)選題作了方案論證，并簡要介紹了鍋筒及爐內(nèi)設備，水冷壁，燃燒設備，過熱器，省煤器，空氣預熱器，鋼架，平臺，扶梯，爐墻以及閥門儀表。熱力計算設計任務鍋爐額定蒸發(fā)量=65t/h過熱器出口蒸汽壓力=3.82MPa過熱器出口蒸汽溫度=450℃鍋爐給水溫度=105℃冷空氣溫度=20℃熱空氣溫度=200℃排煙溫度=140℃排污率=1%燃料特性燃料特性參數(shù)見表3-1。表3-1燃料特性序號名稱符號單位數(shù)據(jù)1含碳量％38.462含氫量％2.163含氧量％4.654含氮量％0.525含硫量％0.616水分％10.507灰份％43.108揮發(fā)份％21.919低位發(fā)熱量KJ/Kg13536輔助計算燃燒脫硫計算無脫硫工況時的燃料計算計算見表3-2。表3-2無脫硫工況時燃料計算序號名稱符號單位公式及來源數(shù)值1理論空氣量m3/kg0.0889(+0.375)+0.265-0.03333.85702三原子氣體體積m3/kg0.72193理論氮氣體積m3/kg3.05124理論水蒸氣體積m3/kg0.43215飛灰份額—測量值0.6無脫硫工況時得煙氣體積計算計算見表3-3。表3-3無脫硫工況時煙氣體積計算名稱公式單位爐膛旋風筒高溫過熱器低溫過熱器省煤器空氣預熱器出口過量空氣系數(shù)——1.201.201.201.201.221.25平均過量空氣系數(shù)—1.201.201.201.201.211.235過量空氣量m3/kg0.77140.77140.77140.77140.80100.9064水蒸氣體積m3/kg0.44450.44450.44450.44450.44510.4467煙氣總體積m3/kg4.9894.9894.9894.9895.02825.1262脫硫計算計算見表3-4。表3-4脫硫計算序號名稱符號公式及來源數(shù)值單位1SO2原始排放濃度（1.998×104）/2377.55m3/kg2SO2允許排放濃度“GB13271鍋爐大氣污染物排放標準”表2900m3/kg3計算脫硫效率（1-/）×100%62.15m3/kg4燃煤子脫硫能力系數(shù)A測量值80.8—5石灰石脫硫能力系數(shù)K測量值0.8055—6鈣硫摩爾比M)/A]/K0.9415—7石灰石中CaCO3含量見表2-397.32%8入爐石灰石量3.122m/0.0184kg/kg9CaCO3未利用率測量值15.0%10煅燒成CaO時吸熱量（1-）×5561.8m/10027.15kj/kg11脫硫時放熱量15597.7(/100)×(/100)59.13kj/kg12可支配熱量(+A×)/(1+)13322.8kj/kg13燃燒所需理論空氣量見表3-23.8570m3/kg14脫硫所需理論空氣量1.667(/100)×(/100)0.00632m3/kg15燃燒和脫硫當量理論空氣量(+)/(1+)3,7935m3/kg16燃燒產(chǎn)生理論氮氣體積見表3-23.0512m3/kg17脫硫所需空氣中氮氣體積0.790.005m3/kg18當量理論氮氣體積(0.8/100)/(1+)+0.793.0009m3/kg19燃燒產(chǎn)生RO2體積見表3-20.7219m3/kg20煅燒石灰石生成CO2體積0.699m(/100)0.004m3/kg21脫硫使SO2減少量0.699(/100)×(/100)0.0027m3/kg22燃燒和脫硫時產(chǎn)生RO2當量體積(+-)/(1+)0.7101m3/kg23燃燒產(chǎn)生理論水蒸氣體積見表3-20.4321m3/kg24當量理論水蒸氣體積[0.0124(+Md)+0.111]/(1+)+0.9610.4245m3/kg25入爐燃料灰量/1000.4310kg/kg26入爐石灰石直接生成飛灰量3.122(/100)m(/)0.0028kg/kg27入爐石灰石灰分含量(100-)/100(1-/100-Md/100)0.0003kg/kg28未反應CaO的量1.749{[(100)/100]m(/100)-(/100)(/100)}0.0019kg/kg29脫硫產(chǎn)物CaSO4的量4.26(/100)(/100)}0.0162kg/kg30當量灰分(++++)/(1+)44.4%31未脫硫時底灰份額取定0.4—32脫硫工況時底灰份額[(/100)+++]/[(1+)(/100)]0.4220—33未脫硫時飛灰份額1-0.6—34脫硫時飛灰份額[(/100)+]/[1+)(/100)]0.5781—35分離效率設計值0.99—36灰循環(huán)倍率/（1-）57.23—37分離器前飛灰份額+57.81—38脫硫后的SO2排放濃度（1.998×104）×[1-(/100)]901.08mg/kg39脫硫效率（1-/）×10062.10%40誤差│（-）/│=0.08＜0.15%合格脫硫工況時燃燒產(chǎn)物平均特性計算不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的容積及成分不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的容積及成分見表3-5。表3-5煙氣特性表名稱符號公式分離器前分離器后單位a=57.81a=0.5781爐膛分離器高溫過熱器低溫過熱器省煤器空氣預熱器平均過量空氣系數(shù)(+)/21.21.21.21.21.211.235—水蒸氣容積0.43670.43670.43670.43670.43730.4389m3/kg煙氣總?cè)莘e4.89424.89424.89424.89424.93215.0270m3/kgRO2容積份額0.14510.14510.14510.14510.14400.1413—H2O容積份額0.08920.08920.08920.08920.08850.0869—三原子氣體容積份額0.23430.23430.23430.23430.23250.2282—飛灰濃度5244.552.4452.4452.4452.0451.06g/m3煙氣重量6.50126.50126.50126.50126.55076.6746kg/kg煙氣密度1.32831.32831.32831.32831.32821.3278kg/m3不同過量空氣系數(shù)燃燒產(chǎn)物的焓溫表不同過量空氣系數(shù)下燃燒產(chǎn)物的焓溫表見表3-6。表3-6煙氣焓溫表Iy=I0y+(α″-1)I0k空預器α″=1.25省煤器α″=1.23低溫過熱器前α″=1.2V0D=3.7935m3/kgV0DI0ykj/(kg℃)ADar=44.4%α0f=0.5781α0fVDH20=0.4245m3/kgVDH20V0DN2=3.0009m3/kgV0DN2N2VDRO2=0.7101m3/kg溫度鍋爐熱平衡及燃燒和石灰石消耗量計算鍋爐熱平衡及燃料的計算見表3-7。鍋爐熱平衡及燃料和石灰石的計算表3-7序號名稱符號單位計算公式來源數(shù)值1可支配熱量kJ/kg見表3-413322.82排煙溫度℃設定1403排煙焓kJ/kg查焓溫表3-61015.854冷空氣溫度℃給定205冷空氣焓kJ/kg查焓溫表3-6100.386脫硫工況時底灰含炭量%試驗數(shù)據(jù)0.87脫硫工況時底灰份額—見表3-40.42208脫硫工況時飛灰含炭量%試驗數(shù)據(jù)3.09脫硫工況時飛灰份額—見表3-40.578110固體不完全燃燒損失%2.3911底灰溫度℃85012灰焓kJ/kg查《循環(huán)流化床鍋爐設計與計算》表8-2821.013灰渣物理熱損失%1.1514氣體不完全燃燒損失%查《循環(huán)流化床鍋爐設計與計算》表8-10..315排煙損失%6.5216散熱損失%查《循環(huán)流化床鍋爐設計與計算》表8-10.517鍋爐熱效率%89.4118保溫系數(shù)—0.99419過熱蒸汽出口焓kJ/kgMPa，℃3332.7920飽和蒸汽焓kJ/kgMPa，℃2799.0721飽和水焓kJ/kgMPa，℃1100.9522給水溫度℃給定10523給水焓kJ/kgMPa，℃443.7224排污率%給定125排污量kg/s0.18055626鍋爐有效利用熱量kw52282.4327脫硫工況時當量燃料消耗量kg/s4.38928脫硫工況時計算燃料消耗量kg/s4.20929脫硫工況時燃料消耗量kg/s4.31230計算石灰石消耗量kg/s0.077431石灰石消耗量kg/s0.091132計算燃料當量消耗量kg/s+4.230爐膛設計及傳熱計算爐膛結(jié)構(gòu)特性計算爐膛結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。爐膛結(jié)構(gòu)計算見表3-8。表3-8爐膛結(jié)構(gòu)計算序號名稱符號單位計算公式來源數(shù)值1、密相區(qū)耐火層(0.4+3.1103+0.7)×2×5.62+(2.81+1.2)×3.0+1.2×0.7×2+2.81×0.4×270.04折算系數(shù)—《循汗流化床鍋爐設計與計算》表7-10.075計算受熱面積×5.253膜式壁（5.62+2.81）×2×4.575.87折算系數(shù)—《循汗流化床鍋爐設計與計算》表7-11計算受熱面積×75.872、稀相區(qū)耐火層3.277×0.4×2+[0.4×1.138×2+0.4×(2.337+0.4×2)]×26.952出口窗2.337×1.138×25.319折算系數(shù)—《循汗流化床鍋爐設計與計算》表7-10.043計算受熱面積（+）×0.528膜式壁（20.296+2.831+20.641）×5.62+(20.296+20.641)×2.81-(6.952+5.319)348.733折算系數(shù)—《循汗流化床鍋爐設計與計算》表7-1201.22計算受熱面積×17.913傳熱周界比—（44.12+20+44.12）/801.3534爐膛計算受熱面積（+++）×382.72爐膛傳熱計算爐膛傳熱計算見表3-9。表3-9爐膛傳熱計算序號號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值1可支配熱量KJ/kg見表3-713322.82氣體不完全燃燒損失%見表3-70.033固體不完全燃燒損失%見表3-72.394灰渣物理熱損失%見表3-71.155熱空氣溫度℃給定2006熱空氣焓KJ/kg查表3-61010.217爐膛出口過量空氣系數(shù)—見表3-31.28冷空氣溫度℃給定209冷空氣焓kJ/kg查焓溫表3-6100.3810回料器進口過量空氣系數(shù)—0.01311給料系統(tǒng)進口過量空氣系數(shù)—設定0.08712爐膛進口過量系數(shù)—--1.113鍋爐有效熱量KJ/kg×（100）/（100-）++（+）14283.1714爐膛出口煙氣溫度℃假定85015爐膛出口煙氣焓KJ/kg查表3-66536.7316循環(huán)灰量Kg/s104.3417計算燃料當量消耗量kg/s見表3-74.23018當量煙氣體積m3/kg見表3-54.894219爐膛截面積2.81×5.6215.7920爐膛截面煙氣流速（273+）/（273）5.39321床對流放熱系數(shù)查《循環(huán)流流化床鍋爐設計與計算》圖7-225091.3522水冷壁管外壁溫度℃假定26323工質(zhì)溫度℃取MPa時飽和溫度253.0724管內(nèi)外壁平均溫度℃（+）/2258.03525材料導熱系數(shù)℃）管材：20g,由查表0.0477426管外徑0.0627管內(nèi)徑0.0528吸收率由,查《循環(huán)流化床鍋爐設計與計算》圖7-20.4057629輻射放熱系數(shù)0.06013730床總放熱系數(shù)+0.14683731床密相區(qū)對管傳熱系數(shù)（-）/(-)0.144394132管外壁計算溫度℃[ln(/)/(2)](-)+262.945633誤差℃│-│=0.05<0.5℃合格34鰭高0.0135鰭厚給定0.00636鰭端溫度℃假定27837鰭片平均溫度℃（+）/238吸收率—由,查《循環(huán)流化床鍋爐設計與計算》圖7-20.4096539床輻射放熱系數(shù)0.06130440床總放熱系數(shù)+41材料導熱系數(shù)℃）材料：20g,由查表0.04724142鰭片m值22.8508243鰭基溫度差℃-587.05℃-或℃-℃│-│=0.05<0.5℃47床密相區(qū)對鰭片傳熱系數(shù)（-）/(-)0.14368948爐膛膜式壁平均傳熱系數(shù)(+)/(S+)S=88.24mm，=20mm0.14426459爐膛計算受熱面積見表3-8382.7250爐膛膜式水冷壁傳熱溫差℃-596.9351保溫系數(shù)—見表3-70.99452膜式壁吸熱量kJ/kg/531kg燃料燃燒向爐膛受熱面內(nèi)工質(zhì)傳熱量kJ/kg（-）54誤差%×100%=0.15%<2%合格高溫過熱器設計及傳熱計算高溫過熱器結(jié)構(gòu)計算高溫過熱器結(jié)構(gòu)計算見表3-10。表3-10高溫過熱器結(jié)構(gòu)計算序號名稱符號單位計算公式來源數(shù)值1管子規(guī)格給定42給定3.52橫向節(jié)距設定1053縱向節(jié)距設定60設定160平均值（60+160）/21104橫向相對節(jié)距—/2.55縱向相對節(jié)距—/2.6196橫向管排數(shù)—設定407縱向管排數(shù)—設定168平均管長設定2.499受熱面積202.6710蒸汽流通面0.0769311煙氣流通面積4.26×2.6-7.044高溫過熱器傳熱計算高溫過熱器傳熱計算見表3-11。表3-11高溫過熱器傳熱計算序號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值1入口煙溫℃見表3-98502入口煙焓kJ/kg見表3-96535.733蒸汽出口溫度℃給定4蒸汽出口焓kJ/kg3332.795蒸汽入口溫度℃假設6蒸汽入口焓kJ/kg查水蒸氣性質(zhì)表P=4.01MPa3100.467蒸汽吸熱量kJ/kg(-)/991.708頂棚管吸熱量kJ/kg假定1209煙氣放熱量kJ/kg+1111.7010煙氣出口焓kJ/kg-/+5417.3211煙氣出口溫度℃查表3-6716.7912平均煙溫℃（+）/2783.4013煙氣容積m3/kg見表3-5(=1.2)4.894214水蒸氣容積份額—見表3-5(=1.2)0.089215三原子氣體容積份額—見表3-5(=1.2)0.234316煙氣密度kg/m3見表3-5(=1.2)kg/m3見表3-5(=1.2)18飛灰顆粒平均直徑經(jīng)驗值1319煙氣流速(+273)/(273)20煙氣對流放熱系數(shù)查《鍋爐原理及計算》第三版圖12-621蒸汽平均溫度℃(+)/2401.2522蒸汽比容m3/kg查水蒸氣性質(zhì)表P=3.915MPa0.0757523蒸汽流速/17.7824蒸汽側(cè)放熱系數(shù)查《鍋爐原理及計算》第三版圖12-16854.4025熱有效性系數(shù)—查《鍋爐原理及計算》第三版表12-70.7926傳熱系數(shù)/(+)56.0827較大順流溫壓℃-497.5028較小順流溫壓℃-266.7929順流平均溫壓℃(-)/ln(/)370.2430傳熱量kJ/kg/(1000)994.8131誤差%│(-)/│×100%0.3132頂棚管受熱面?zhèn)鳠崃?5.17℃-596.93取主受熱面56.08kJ/kg/(1000)120.0533誤差—│(-)/│×100%0.0434總傳熱量kJ/kg+1114.8635誤差—│(-)/│×100%0.2836允許誤差%——±237汽包出口蒸汽焓kJ/kg查表3-72799.0738噴水減溫裝置水流量kg/s假定0.6039頂棚管出口蒸汽焓kJ/kg+/(-)2828.1540頂棚管出口蒸汽溫度℃查水蒸氣性質(zhì)表P=4.202MPa258.59低溫過熱器設計及傳熱計算低溫過熱器結(jié)構(gòu)計算低溫過熱器結(jié)構(gòu)計算見表3-12。表3-12低溫過熱器結(jié)構(gòu)計算序號名稱符號單位計算公式來源數(shù)值1管子規(guī)格給定38給定3.52橫向節(jié)距設定953縱向節(jié)距設定55設定150平均值（55+150）/2102.54橫向相對節(jié)距—/2.55縱向相對節(jié)距—/2.6976橫向管排數(shù)—設定447縱向管排數(shù)—設定308平均管長設定2.49受熱面積(-1)365.5910蒸汽流通面0.0664211煙氣流通面積4.26×2.6-7.0632低溫過熱器傳熱計算低溫過熱器傳熱計算見表3-13。表3-13低溫過熱器傳熱計算序號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值1入口煙溫℃見表3-11716.792入口煙焓kJ/kg見表3-115417.303蒸汽入口溫度℃見表3-114蒸汽入口焓kJ/kg見表3-112828.185減溫水量kg/s見表3-110.606減溫水焓kJ/kg見表3-71100.957高溫過熱器入口蒸汽焓kJ/kg見表3-113100.468低溫過熱器蒸汽出口焓kJ/kg(-)/(-)3169.199低溫過熱器蒸汽出口溫度℃查水蒸氣性質(zhì)表P=4.01MPa10蒸汽吸熱量kJ/kg(-)/1407.3411煙氣出口焓kJ/kg-/+5417.3212煙氣出口溫度℃查表3-6541.4113平均煙溫℃（+）/2629.1014煙氣容積m3/kg見表3-5(=1.2)4.894215水蒸氣容積份額—見表3-5(=1.2)0.089216三原子氣體容積份額—見表3-5(=1.2)0.234317煙氣密度kg/m3見表3-5(=1.2)kg/m3見表3-5(=1.2)19飛灰顆粒平均直徑經(jīng)驗值1320煙氣流速(+273)/(273)21煙氣對流放熱系數(shù)查《鍋爐原理及計算》第三版圖12-622蒸汽平均溫度℃(+)/2319.65523蒸汽比容m3/kg查水蒸氣性質(zhì)表P=4.106MPa0.0604724蒸汽流速/16.4425蒸汽側(cè)放熱系數(shù)查《鍋爐原理及計算》第三版圖12-161237.5026熱有效性系數(shù)—查《鍋爐原理及計算》第三版表12-70.7827傳熱系數(shù)/(+)52.9228較大順流溫壓℃-336.0729較小順流溫壓℃-282.8230順流平均溫壓℃(-)/ln(/)308.6831傳熱量kJ/kg/(1000)1411.8332誤差%│(-)/│×100%0.3233允許誤差%——±2省煤器設計及傳熱計省煤器結(jié)構(gòu)計算省煤器結(jié)構(gòu)計算見表3-14。表3-14省煤器結(jié)構(gòu)計算序號名稱符號單位計算公式來源數(shù)值1管子規(guī)格給定32給定32橫向節(jié)距設定903縱向節(jié)距設定604橫向相對節(jié)距—/2.81255縱向相對節(jié)距—/1.8756橫向管排數(shù)—設定24—設定237平均橫向管排數(shù)—(+)/223.58縱向管排數(shù)—設定529并聯(lián)管數(shù)—+4710管子彎曲半徑6011煙道寬度設定4.2612每排管長-2×0.124.0213煙道深度(+2×60)/10002.1914受熱面布置管長+(-2)/25133.9215防磨板處最上面排管長188.94靠墻各排管長2(-2)402.00進出口穿墻區(qū)2×0.1514.10彎頭(/2-1)221.4816有效受熱面管長-(++)/2+/24734.76179受熱面積475.9918水流通面積0.0249519煙氣流通面積-(+2)6.216省煤器傳熱計算省煤器傳熱計算見表3-15。表3-15省煤器傳熱計算序號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值1入口煙溫℃見表3-13541.412入口煙焓kJ/kg見表3-134001.473省煤器吸熱量kJ/s8914.034給水溫度℃給定5給水焓kJ/kg見表3-7443.726汽包出口蒸汽汽化潛熱kJ/kg查水蒸氣性質(zhì)表P=4.202MPa1698.177減溫水放熱量kJ/kg/（+）55.878水實際入口焓kJ/kg+499.599水入口溫度℃查水蒸氣性質(zhì)表P=4.8323MPa118.2410水出口焓kJ/kg+/（+）948.9211水出口溫度℃查水蒸氣性質(zhì)表P=4.202MPa12水沸騰度-=1100.95-948.92=152.0313水吸熱量kJ/kg（+）(-)/1937.1214煙氣出口焓kJ/kg-/+2052.4615煙氣出口溫度℃查表3-6283.7816平均煙溫℃（+）/2412.59517煙氣容積m3/kg見表3-5(=1.22)4.932118水蒸氣容積份額—見表3-5(=1.22)0.088519三原子氣體容積份額—見表3-5(=1.22)0.232520煙氣密度kg/m3見表3-5(=1.22)kg/m3見表3-5(=1.22)22飛灰顆粒平均直徑經(jīng)驗值1323煙氣流速(+273)/(273)24煙氣對流放熱系數(shù)查《鍋爐原理及計算》第三版圖12-725平均水溫℃(+)/2169.4226水比容m3/kg查水蒸氣性質(zhì)表P=4.5201MPa0.00111127水流速（+）/0.81228傳熱系數(shù)/(1+)73.2229較大順流溫壓℃-320.8130較小順流溫壓℃-165.5431順流平均溫壓℃(-)/ln(/)234.6832傳熱量kJ/kg/(1000)1933.5833誤差%│(-)/│×100%0.1834允許誤差%——±2空氣預熱器設計計算空氣預熱器結(jié)構(gòu)計算空氣預熱器結(jié)構(gòu)計算見表3-16。表3-16空氣預熱器結(jié)構(gòu)計算序號名稱符號單位計算公式來源數(shù)值1管子規(guī)格給定40給定1.52橫向節(jié)距設定603縱向節(jié)距設定404橫向相對節(jié)距—/1.55縱向相對節(jié)距—/166橫向管排數(shù)—設定637縱向管排數(shù)—設定568管子根數(shù)—35289煙道寬度設定4.2610煙道深度[(-1)+2×40]/10002.2811管箱距離設定7512管箱高度設定3139受熱面積×22560.3014空氣流通面(--2)4.7715煙氣流通面積3.793空氣預熱器傳熱計算空氣預熱器傳熱計算見表3-17。表3-17空氣預熱器傳熱計算序號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值1入口煙溫℃見表3-15283.782入口煙焓kJ/kg見表3-152052.463空氣入口溫度℃給定4空氣入口焓kJ/kg查表3-6100.385空氣出口溫度℃給定2006空氣出口焓kJ/kg查表3-61010.217空氣平均溫度℃(+)/21108空氣平均焓kJ/kg(+)/2555.2959出口過量空氣系數(shù)—1.110空氣吸熱量kJ/kg(+/2)(-)1014.4611煙氣出口焓kJ/kg-/+1048.5412煙氣出口溫度℃查表3-6144.4213平均煙溫℃（+）/2214.114煙氣容積m3/kg見表3-5(=1.25)5.02715煙氣密度kg/m3見表3-5(=1.25)kg/m3見表3-5(=1.25)17煙氣流速(+273)/(273)—水蒸氣容積份額—見表3-5(=1.25)0.086920煙氣側(cè)對流放熱系數(shù)查《鍋爐原理及計算》第三版圖12-821空氣流速(+/2)×(+273)/(273)5.2622空氣側(cè)放熱系數(shù)查《鍋爐原理及計算》第三版圖12-763.0823利用系數(shù)—查《鍋爐原理及計算》第三版圖12-90.7924傳熱系數(shù)/(+)17.2625入口溫壓℃-83.7826出口溫壓℃-124.4227逆流溫壓℃(-)/ln(/)102.76428大溫降℃-18029小溫降℃-139.3630參數(shù)—/（-）0.528331參數(shù)—/1.291632溫壓修正系數(shù)—查《鍋爐原理及計算》第三版圖12-40.9433溫壓℃96.6031傳熱量kJ/kg/(1000)1009.1832誤差%│(-)/│×100%0.5333允許誤差%——±2熱力計算結(jié)果匯總表熱力計算匯總見表3-18。表3-18熱力計算匯總序號名稱符號單位爐膛高溫過熱器低溫過熱器省煤器空氣預熱器1煙氣入口溫度℃—850716.79541.41283.782煙出口溫度℃850716.79541.41283.78144.423介質(zhì)進口溫度℃253.07352.5258.59118.24204介質(zhì)出口溫度℃253.07450380.72220.602005介質(zhì)平均流速—17.7816.440.8125.266煙氣平均速—11.379.698.4310.567平均溫壓℃—370.24308.68234.6896.68傳熱系數(shù)—56.0852.9273.2217.269受熱面積—202.67365.59475.992560.3010附加受熱面積—15.17———11總傳熱量kJ/kg7791.601114.861411.831933.581009.1812鍋爐熱平衡=0.35%<0.5%，合格。本章小結(jié)本章主要對整個鍋爐的熱力進行了計算。在輔助計算中對有脫硫工況是作了脫硫效率計算，空氣平衡、燃燒產(chǎn)物特性及焓溫計算，以及鍋爐熱平衡及燃料何石灰石消耗量計算。然后根據(jù)煙氣走向?qū)﹀仩t各個部分作了具體的結(jié)構(gòu)設計和傳熱計算，包括爐膛結(jié)構(gòu)特性及傳熱計算，高溫過熱器結(jié)構(gòu)及傳熱計算，低溫過熱器結(jié)構(gòu)及傳熱計算，省煤器和空氣預熱器的結(jié)構(gòu)設計及傳熱計算。最后進行熱力計算匯總和校核。強度計算鍋筒強度校核計算鍋筒展開圖和下降管接頭圖見圖4-1和圖4-2。圖4-1鍋筒展開圖圖4-2集中下降管接頭圖筒體最大未加強孔直徑計算筒體最大未加強孔直徑計算見表4-1。表4-1筒體最大未加強孔直徑計算序號名稱符號單位計算公式及來源數(shù)值1鍋筒計算壓力MPa給定4.2022鍋筒絕對壓力MPa+0.14.3023飽和溫度℃查水蒸氣性質(zhì)表253.074鍋筒計算壁溫℃=253.075基本許用應力MPa鍋筒材料為20g，查《鍋爐原理及計算》表19-2124.396修正系數(shù)—查《鍋爐原理及計算》表19-11.07許用應力MPa124.398鍋筒筒體壁厚mm設定429腐蝕減薄量mm取用0.510工藝減薄量mm查《鍋爐原理及計算》表19-7311附加壁厚mm+3.512鍋筒筒體有效壁厚mm-38.513鍋筒內(nèi)徑mm給定140014系數(shù)—0.62515——1400×38.55390016最大未加強孔直徑mm查《鍋爐原理及計算》圖19-15200孔加強的計算孔的加強計算見表4-2。表4-2孔的加強計算序號名稱符號單位計算公式及來源數(shù)值1管接頭焊腳高度mm設定252焊縫面積mm212503管接頭壁厚mm給定304管接頭內(nèi)徑mm給定2225/——30/2220.1356有效加強高度mm由于/<0.19,故取=2.5和2.5中較小值757管接頭插入筒體深度mm給定308管接頭附加壁厚mm關節(jié)透車削而成，不考慮附加壁厚09管接頭有效壁厚mm-3010管接頭許用應力MPa與汽包筒體材料及計算壁溫相同124.3911工作壓力MPa給定4.20212管接頭理論壁厚mm3.8113管接頭承受內(nèi)壓外的多余面積mm2（-）+25728.514鍋筒筒體不考慮孔排減弱的理論壁厚mm24.0515鍋筒筒體承受內(nèi)壓外的多余壁厚mm2（-）3207.916筒體在理論壁厚開孔去掉的面積mm25339.117起加強作用的面積mm2++10186.418在孔四分之一孔徑范圍內(nèi)的加強面積mm2++/28582.45校核：（1）++>，10186.4>5339.1。（2）++/2>2/3，8582.45>3559.4。集中下降管孔強度合格。相鄰兩孔互不影響最小節(jié)距計算相鄰兩孔互不影響最小節(jié)距計算見表4-3。表4-3相鄰兩孔互不影響最小節(jié)距計算序號名稱符號單位計算公式及來源數(shù)值1孔直徑mm給定1022鍋筒筒體內(nèi)徑mm給定14003鍋筒筒體壁厚mm給定424相鄰兩孔互不影響最小節(jié)距mm+2594.20孔橋減弱系數(shù)計算孔橋減弱系數(shù)計算見表4-4。表4-4孔橋減弱系數(shù)計算序號名稱符號單位計算公式及來源數(shù)值Ⅱ-Ⅲ象限孔橋減弱系數(shù)1系數(shù)—b/a0.77322系數(shù)—1.37283斜向節(jié)距mm490.444斜向孔橋減弱系數(shù)—(-d)/0.7925斜向孔橋當量減弱系數(shù)—1.087Ⅳ-Ⅰ象限孔橋減弱系數(shù)1縱向孔橋減弱系數(shù)—(450-102)/4500.773鍋筒筒體允許最小減弱系數(shù)計算鍋筒筒體允許最小減弱系數(shù)計算見表4-5。表4-5鍋筒筒體允許最小減弱系數(shù)計算序號名稱符號單位計算公式及來源數(shù)值1鍋筒筒體允許最小減弱系數(shù)—0.631校核：（1）Ⅰ-Ⅱ象限、Ⅲ-Ⅳ象限孔間距均大于，故不考慮孔排減弱。（2）Ⅱ-Ⅲ象限、Ⅳ-Ⅰ象限孔橋減弱系數(shù)均大于。鍋筒筒體孔橋強度合格。鍋筒凸形封頭強度校核計算鍋筒凸形封頭強度校核計算見表4-6。表4-6鍋筒凸形封頭強度校核計算序號名稱符號單位計算公式及來源數(shù)值1計算壓力MPa給定4.2022內(nèi)徑mm給定14003介質(zhì)溫度℃按鍋筒介質(zhì)溫度253.074計算壁溫℃=253.075基本許用應力MPa鍋筒材料為20g，查《鍋爐原理及計算》表19-2124.396修正系數(shù)—查《鍋爐原理及計算》表19-11.07許用應力MPa124.398人孔最大尺寸mm給定4259封頭減弱系數(shù)—1-/0.696410封頭內(nèi)高度mm給定35011形狀系數(shù)—1.012封頭壁厚mm給定4213封頭附加壁厚mm/=0.25<0.35,q取=0.094.1414封頭有效壁厚mm-37.8615封頭最高允許工作壓力MPa4.5616封頭理論壁厚mm34.80校核：（1）凸形封頭的計算壓力小于最高工作壓力，即<，封頭強度合格。（2）幾何參數(shù)校核：，，。安全閥排放能力校核計算安全閥排放能力校核計算見表4-7。表4-7安全閥排放能力校核計算序號名稱符號單位計算公式及來源數(shù)值1額定蒸發(fā)量kg/h給定650002計算壓力MPa按鍋筒壓力值4.2023安全閥始啟壓力MPa1.044.374安全閥數(shù)量—設計選取25安全閥喉徑mm設計選取606安全閥排氣面積mm22（）10053.087安全閥提升高度mm設計選取308排放系數(shù)—時，0.2359蒸汽比容修正系數(shù)—按飽和蒸汽110排氣能力kg/h(10.2+1)103619.13校核：安全閥排氣能力大于鍋爐額定蒸發(fā)量，即>，合格。本章小結(jié)本章主要對鍋爐的部分受壓元件進行設計和強度校核計算，主要包括鍋筒筒體設計和強度校核計算，下降管管接頭的設計和加強計算，以及鍋筒凸形封頭的設計和強度校核計算；最后對安全的排放能力作了校核。最后對安全閥的排放能力進行校核計算。煙風阻力計算煙道阻力計算爐膛真空度根據(jù)平衡通風情況給出的爐膛出口負壓取值范圍為20-30Pa，在此取爐膛真空度Pa。旋風分離器阻力計算進口煙道阻力計算進口煙道阻力計算見表5-1。表5-1進口煙道阻力計算序號名稱符號單位計算公式或來源數(shù)值1煙氣溫度℃見熱力計算8502煙氣實際密度kg/m30.33293爐膛上部出口截面積m24進口煙道入口截面積m22.665煙氣（進口煙道）入口速度m/s（273+）/（273）6煙氣（爐膛上部）出口速度m/s（273+）/（273）5.397壓縮系數(shù)—0.37378實際灰濃度kg/m31.27549修正系數(shù)—1.175910煙氣加速突變損失Pa63.2311灰粒出口速度m/s=5.3912灰粒入口速度m/s=16.0113灰粒加速突變損失Pa(-)216.8514煙道出口截面積m21.8215煙氣出口速度m/s（273+）/（273）23.4016壓縮系數(shù)—0.243417煙氣加速漸變損失Pa灰粒入口速度m/s=19灰粒出口速度m/s=23.4020灰粒加速漸變損