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1、锅炉热力计算方法及其设计布置,锅炉热力计算方法及其设计布置,热力计算任务及计算顺序,1,设计锅炉时基本参数的选择,2,锅炉总体外型布置的选择,3,锅炉参数对受热面配置的影响,4,4,5,燃料(固体)性质对受热面布置的影响,设计是产品生产的第一道工序，设计对产品性能和质量有决定性作用。 设计锅炉: 确定锅炉型式，决定各部件的构造及尺寸。 设计新锅炉时，要求： 安全可靠 技术先进 节约金属 制造安装简便 高效节能 保护环境。,热力计算任务及计算顺序,调查研究 方案运算和比较。 热力计算是锅炉设计中的一项最主要的计算设计新锅炉时的热力计算称为设计热力计算,热力计算任务及计算顺序,给定：蒸汽参数：给水
2、参数：排污量：燃料特性：制粉系统计算数据： 煤粉的温度/湿度 煤粉空气混合物总量 一次风量 干燥燃料抽取的烟气量 制粉系统的漏风量,热力计算任务及计算顺序,、烟道各部分的烟温 烟气/空气/水/蒸汽的速度 汽水流程中各过渡点处 水/蒸汽的焓确定： 各受热面的结构尺寸。,选定,热力计算任务及计算顺序,设计计算在额定负荷下、按指定燃料进行的，为了估计固定结构下锅炉在其他负荷下、或燃用非设计燃料时锅炉的工作特性，进行校核热力计算。 目的： 估计锅炉在非设计条件下的热力参数和经济指标 寻求改进锅炉结构的措施 为选择辅助设备和进行其它计算提供原始资料,热力计算任务及计算顺序,已知：结构数据改变：负荷、燃料
3、、运行工况、某些受热面结构确定： 温度：受热面交界处的水温/汽温/气温/烟温 锅炉效率、燃料消耗量 速度：水/汽/空气/烟气提供： 锅炉图纸 校核工况下的锅炉参数与燃料特性,热力计算任务及计算顺序,设计/校核计算比较：计算原理上：基本相同，计算时所依据的传热原理、公式、图表都是相同的。只是计算任务和所求的数据不同。计算方法上：整台锅炉的校核计算比设计计算复杂的多。因为未知数太多：各受热面间的烟温、内部工质温度是未知的，而且 都是未知的，计算时需预先假定，然后用逐次逼近法完成。,热力计算任务及计算顺序,锅炉热力计算顺序：列原始数据空气量/烟气量/空气焓/烟气焓计算建立烟气特性表/烟气焓温表热平衡
4、计算：确定各项热损失、 、B受热面计算：沿烟气流向进行编制主要计算数据汇总表,热力计算任务及计算顺序,排烟温度的选择热空气温度的选择炉膛出口烟温的选择,设计锅炉时基本参数的选择,从经济性考虑，最经济排烟温度确定：,排烟温度的选择,经济性原则：受热面成本（特别是钢材价格）制造费用燃料价格运行费用辅机的厂用电消耗：燃煤量和受热面烟气侧阻力安全性原则（工作可靠性：避免低温腐蚀和堵灰。）,排烟温度的选择,影响排烟温度确定的因素：（1） =0.7-0.9=f(燃料性质-M, ) M，Vy cy，m （漏风），m m较小时， 应选的高一些，因为，m值较小时，烟气的热容量大，不易被冷却，如要冷却到较低的 ，
5、则需要过多 。（2） 左右。（3） 左右。（4）,排烟温度的选择,从安全性考虑，最经济排烟温度确定防止低温腐蚀和堵灰方法之一: tb 酸露点 要满足tb 120-150， 会很高， 。实际中，要求tb 水露点(35-65)即可。容易满足 安全性不作为经济排烟温度确定的主要因素，主要考虑经济性条件。,排烟温度的选择,中小容量锅炉（D75t/h）的排烟温度,规律：水分大时， 高 蒸发量小时， 高,排烟温度的选择,大中容量锅炉（D75t/h）的排烟温度,规律：水分大时， 高些， 高些。 高时， 要高些,排烟温度的选择,热空气温度的选择,对一般炉子：保证燃料迅速着火。只要燃料能稳定燃烧，热空气温度不必
6、太高对液态排渣炉：保持高温，顺利造渣及流渣，高多水分燃料：为了制粉系统的需要，高,炉膛出口烟温的选择,（1）防止对流受热面结渣。固体燃料：受结渣条件限制。 烟温过高结渣管壁温度升高结渣严重 烟道堵塞有凝渣管束或过热器本身前部拉稀几排的情况： t2-t1100,则取 (t2-100)。 对一般煤种， 1050-1100。进入密集对流管束时：还可约50。当炉膛出口布置屏式受热面时： ：(t1-50)或(t2-150)。 ： 不结渣煤，1250； 一般结渣煤，1200; 强结渣煤和页岩，1100。,t1: 变形温度 t2: 软化温度 t3: 融化温度,（2）技术经济条件 对辐射受热面与对流受热面的金
7、属消耗量及总成本进行技术经济比较。 =1200-1400 综上：对固体燃料锅炉，受对流受热面结渣条件的限制，对于不结渣煤，可以采用较高的值。对于重油锅炉，结渣的可能性低，可选用较高的值，但同时要考虑高温对流过热器发生结渣和高温腐蚀，不能用得过大。对气体燃料锅炉，无结渣条件限制，可根据最经济条件来选择，但需注意高温对流过热器的管壁温度工况。,炉膛出口烟温的选择,原则：工作可靠；成本低：锅炉本身、厂房建筑和连接风道管道等金属材料消耗少；检修及运行操作方便。,锅炉总体外型布置的选择,往往没有空气预热器，有时也不装省煤器，燃煤的大都用火床炉，或燃用液体及气体燃料，对这类锅炉要尽量使它轻巧紧凑，占地占空
8、间少。在容量极小时：大都用立式筒型（水管或火管） 或卧式多回程火管等布置方式。6-20t/h的小容量锅炉：DZL、SZL、SHL、DHL等炉型,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,低压低温的小容量锅炉,大都有过热器（再热器），省煤器，空气预热器等部件，并形成一个整体，锅炉的布置外型有很多型式。,中参数中等容量以上锅炉,中参数中等容量以上锅炉,中参数中等容量以上锅炉,中参数中等容量以上锅炉,中
9、参数中等容量以上锅炉,中参数中等容量以上锅炉,应用较多的布置方式-“” 型,中参数中等容量以上锅炉,“” 型布置优点：排烟口在底层，辅机安置在地面；构架及厂房低尾部烟道气流向下，易于吹灰，有自生吹灰作用易于布置成逆流形式锅炉及与汽轮机的连接管道系统消耗的金属适中“” 型布置缺点：占地较大，水平烟道下有较大的空间。600t/h以上锅炉，如采用旋流燃烧器，不易布置尾部对流受热面布置较困难，(热空气温度高时）有水平过渡烟道，锅炉构架复杂，转向室无法充分利用。,中参数中等容量以上锅炉,为缩小占地面积，减少水平过渡烟道，可采用无中间走廊的“”型布置。,中参数中等容量以上锅炉,蒸汽参数对受热面布置的影响,
10、BA线饱和水比焓CA线干饱和蒸汽比焓DE线过热蒸汽比焓BC线给水比焓Qsm加热热Qzf蒸发热Qgr过热热A点临界点,蒸汽参数对受热面布置的影响,工质吸热量分配比例,蒸汽参数对受热面布置的影响,Qgr=0-20%: 没有过热器 或对流过热器 Qzf=80%: 水冷壁+锅炉管束 Qsm20%: 铸铁省煤器,低压小容量锅炉,低压小容量锅炉,低压小容量锅炉,低压小容量锅炉,低压小容量锅炉,低压小容量锅炉,Qgr=19.8%: 对流过热器 Qzf=62.6%: 水冷壁 凝渣管束 Qsm=17.6%: 沸腾省煤器 空气预热器,中参数锅炉,Qgr=29.8%: 对流过热器 顶棚过热器 屏式过热器Qzf=49
11、.8%: 水冷壁Qsm=20.4%: 省煤器 空气预热器,对高参数锅炉,Qgr=29.9/17.4%: 对流过热器 顶棚过热器 出口屏式过热器 前屏过热器 再热器Qzf=31.4%: 水冷壁Qsm=21.3%: 省煤器 空气预热器,对超高参数带有中间再热的锅炉,对超高参数带有中间再热的锅炉,Qgr=32.7/18.9%:对流过热器 顶棚过热器 出口屏式过热器 前屏过热器 辐射过热器 再热器 Qzf=27.8%: 水冷壁（双面） Qsm=20.6%: 省煤器 空气预热器,对亚临界参数带有中间加热的锅炉,对亚临界参数带有中间加热的锅炉,对亚临界参数带有中间加热的锅炉,发热量水分灰分挥发分硫分,燃料
12、(固体)性质对受热面布置的影响,燃料发热量的影响,对于正在运行锅炉，如发热量，热力特性变化：如B不，将使D 。为了保证D，必须B。 将，Vy也将， 和Wy都，于是Q tgr将。为保证tgr维持在额定值，就必须增加 省煤器: 如原来不沸腾,有可能接近或成为沸腾的; 如原来是沸腾的，则增加了沸腾度。 trk将。 ，从而q2 。,灰分(A)的影响,（1）影响磨损 A影响磨损程度，A不同应采用不同的结构特性和Wy。对省煤器和空预器，最佳Wy往往取决于经济流速。对过热器，Wy根据磨损极限流速选取，但在高温区，灰粒软，磨损较轻， Wy允许稍高。 因此，A相差不太大时，有可能采用相同的受热面结构和Wy，再根
13、据磨损情况，采取防磨装置。 认为灰分相差不大时，从磨损来看，对受热面布置虽有影响，但影响不大。,灰分(A)的影响,（2）影响积灰，进而影响传热例如对多升华灰的燃料，尤其在液态排渣炉中，对流受热面结灰较严重，受热面布置时应多一些面积对大多数燃料，灰分虽有多有少，只需配备相应的吹灰装置，在设计受热面时，可不考虑它的影响。（3）影响炉膛出口烟温灰分特性温度影响炉膛出口温度的选择，因而影响受热面布置。,硫分（S）的影响,S比其它成分少得多，对Vy影响不大，主要影响tl。 S不同,应选取不同的 和低温受热面结构。 对多硫燃料，用 来解决低温腐蚀是不合算的。 的选择必要时亦可不考虑这个因素，而采取其它措施
14、来对付低温腐蚀。S对受热面布置影响较小，或仅影响最末级受热面的结构。,挥发分(V)的影响,挥发分影响燃烧, 燃烧影响受热面布置。（1）影响Vl D220t/h：如V相差不大，可不考虑它对炉膛容积的影响。（2）影响炉膛形状 考虑到着火及燃尽的难易，使炉膛高矮有所不同。（3）影响对流受热面的布置 V不同时，采用了不同 ，影响 和Vl ，影响对流受热面布置。,水分的影响,折算水分是一个综合特性。 当Mar 时， Mzs,ar 当Qnet,ar时， Mzs,ar,B ,送入炉膛的总水分 所以Mzs,ar反映进入炉膛的总水分。,折算水分对锅炉受热面布置的影响？ 参数和容量相同 对各种煤用同样的炉膛，且辐射受热面积相同 排烟温度、热空气温度和过量空气系数在煤种 不同时选用相同数值。,讨论条件,水分的影响,Th Qf Tl” 。 过热器Mzs,ar时 省煤器 T/T”和 都 空预器 Vy/Wy K 过热器: , K Agr 省煤器: Qf 加热工质所需热量 Asm 空预器: 总空气量 如Aky不变 trk 若trk不变 Aky ,水分的影响,由于(Vc)y ,
