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1、本设计是针对75t/h的中压燃贫煤煤粉锅炉进行的。本设计是在现场参观的基础上，通过查阅大量的文献和资料，结合所学专业知识，对锅炉进行了总体布置和全面的热力计算。目的是掌握锅炉设计的一般计算方法及计算步骤。锅炉总体结构采用单锅筒型布置,上升烟道为燃烧室和凝渣管两部分，水平烟道内布置两级悬挂对流过热器，垂直下行烟道中布置两级省煤器和两级管式空气预热器。锅炉炉膛全部布满光管水冷壁。对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇形管束组成，两级过热器之间装有锅炉自制喷水减温装置，省煤器和空气预热器分别采用两级配合布置。本锅炉采用四角切圆燃烧方式与分级配风的直流煤粉燃烧器。最后根据计算结果用CAD绘制锅炉总体图及燃烧
2、器部件图。关键词: 贫煤；中压；热力计算；四角切圆燃烧ABSTRACTThe design is 75t/h of medium pressure pulverized coal boilers of the oflean-coal. This design is on the base of visiting the power plant and referring lots of literatures and information, combined with professional knowledge learned, the overall layout of the boil
3、er and comprehensive thermodynamic calculation. Purpose is to master the boiler design and calculation of the general method steps. The overall structure of the single drum boiler -type layout, increase the flue pipe for the combustion chamber and condensate residue of two parts, the level of flue g
4、as convection super-heater arrangement of two hanging, vertical flue in the arrangement of two down and two-tube economizer air preheater. All full of boiler furnace water wall tubes. Convection super-heater arranged in two levels, snake-like tubes formed by the hanging, two were fitted between the
5、boiler super-heater spray made by temperature devices, Economizers use two tie layout. boiler combustion uses four corner tangentially combustion and the direct current burner of divided gradation distribute air. Finally, according to the calculated result, the boiler entire drawing and burner drawi
6、ng are completed with Auto CAD.Keywords: lean-coal, medium-pressure, heat transfer -calculation, four corner tangentially combustion目 录引 言11 文献综述21.1 立题的背景和意义21.2 锅炉综述21.2.1国内的锅炉展简史31.2.2国外的锅炉展简史41.3 本设计的主要研究内容51.4 本设计的任务52 燃贫煤煤粉锅炉结构设计简述及设备选型62.1锅炉总体布置方案论证62.1.1给定锅炉设计参数及燃料特性如下62.1.2锅炉基本方案62.1.3锅炉本体基
7、本尺寸72.2锅炉各部分结构简述72.2.1锅筒及锅筒内部设备72.2.2炉膛水冷壁系统82.2.3过热器及气温调节102.2.4燃烧系统142.2.5省煤器及空气预热器152.2.6护墙结构及密封装置192.2.7刚性架及护板结构202.2.8吹灰及除渣装置213 锅炉的热力计算243.1 辅助热力计算243.1.1 燃烧产物的容积计算243.1.2 空气平衡及温焓表243.2 燃烧室的设计与传热计算243.2.1 燃烧室的尺寸确定243.2.2 煤粉燃烧器的型式及布置243.2.3 炉膛水冷壁布置253.2.4 燃烧室辐射吸热量的分配253.3凝渣管的布置及传热计算263.4过热器的布置及
8、传热计算263.5炉膛受热量的热量分配273.6省煤器的结构布置及热力计算283.7 空预器的结构布置及热力计算28结 论29参考文献30致 谢31附 录 锅炉结构简图32附 录 热力计算表格36引 言随着生产的发展，锅炉在工业生产和火力发电厂中的使用越来越多，在国民经济的地位也更为重要，机器运行参数也越来越大，在国民经济的增长中起到了举足轻重的作用。特别是近年来，随着电厂机组的容量不断增大，蒸汽参数也越来越高。锅炉是火电厂的三大主机之一，尤其随着电力工业的大规模兴起,锅炉要求容量更大，蒸汽参数、品质更高，其工业化、自动化水平更优先。在“十一五”规划中更是明确指出：要以大型高效机组为重点，优化
9、发展煤电。提高机组的效率，降低污染物的排放还是一个永远不变的话题,而循环硫化床（CFB）燃烧技术就是一项近20年来发展起来的燃烧技术。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调节比大和负荷调节块等突出优点。自循环硫化床燃烧技术出现，循环硫化锅炉已在世界范围内得到广泛的应用，大容量的循环硫化床电站锅炉已被发电行业所接受。我国集中于中型CFB的研究与开发，目前已完全商业化。另外在各工、企业的动力设备中，锅炉也是重要的组成部分，锅炉生产的蒸汽供工业用，还可以供取暖使用。还有用于生活热水供应、洗浴和采暖的所谓的生活锅炉。因此在普通生活中锅炉也是一个很重要的角色。本设计以参考相关书籍和文献为
10、基础，针对电站锅炉存在的问题，运用大量新型技术，借鉴大型电站锅炉的发展技术，进行对75t/h燃贫煤中压煤粉锅炉的设计计算，在炉型、煤种等约束条件下，对锅炉总体布置和主要设备结构进行了拟定说明和计算。对提高中低参数锅炉机组的热效率，减轻能源浪费和环境污染，提高锅炉机组的综合经济效益有着重大的实践意义。1 文献综述1.1 立题的背景和意义在21世纪的今天，随着社会主义现代化建设的快速发展，能源在国民经济建设中的重要作用已越来越为人们所认识。火力发电在电力建设工业建设中占有着越来越大的比例。现代电力工业是规模巨大，发展迅速的先行工业。我国火电发电量的比重自2003年以来一直保持在82以上的水平，而发
11、电量的急速增长离不开电站锅炉的发展，大型锅炉的技术要求越来越高。电站锅炉一般容量巨大，蒸汽参数高，要求性能好，是火力发电厂的三大主机之一。电站锅炉已出高压、超高压锅炉，发展到大量生产亚临界压力与超临界压力及超超临界的锅炉，单台容量达130万千瓦。锅炉不仅是一般火力发电厂的锅炉，还包括一切动力工业中用以产生蒸汽的换热设备，如核反应堆蒸汽发生器及太阳能锅炉等。当前我国电力发展的主要任务是进一步快速提高火电设备制造能力，以更高的质量水平、技术水平迎接新世纪的历史使命。瞄准更高的目标，进一步提高火力发电的安全、经济运行继续发展高参数、大容量、高效率、高可靠性、调峰性能好和低污染的机组，积极开发大容量超
12、临界机组；兴建坑口、路口火电站群，建设大型和超大型火电基地，成为我国大力发展电力的前进方向和动力。世界各国对于能源的可持续发展战略和保护我们的地球这样一个发展主体愈加重视，并相应制定了一系列提高环保水平的措施，控制污染排放的标准也愈来愈高。因此，研究如何提高电站锅炉的安全性、经济性，降低其造价，增长其使用寿命，特别是提高其效率，提高对燃料的利用率，减少其对环境的污染等已经刻不容缓。1.2 锅炉综述锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热或蒸汽的机械设备。锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需的热能。也可通过
13、蒸汽动力装置转换为机械能，或在通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量的应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，又叫蒸汽发生器，为简称锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。1.2.1国内的锅炉发展简史解放前，我国没有电厂锅炉制造业，仅引进瑞士技术合作试制了两台与2000KW汽轮发电机组配套蒸发量为12的锅炉，1949年全国装机总容量仅1849MW（其中火电装机容量为1686MW），全国发电量为4.37，装机居世界第21位，发电量居世界第25位，人均年占有发电量仅9.1 ，发电煤耗超过727。在全世界，电力是国家经济发
14、展的支柱，在各种发电设备中，热力发电量占总发电量的70%，在我国也占75%左右，降低每度电的能源消耗是热力发电始终追求的目标，也是衡量机组科技水平的一个指标。近十年来，我国热力发电厂的标准煤耗从414，降低到381，众所周知，热力发电的煤耗是由机组的容量，蒸汽、压力和温度及热力系统所决定。虽然我国发电设备总装机容量已达到4.4，但从煤耗指标看机组的水平尚不高，目前有大量中、高压锅炉在运行，超临界参数的机组尚不够普及。单机容量大小也是衡量发电水平的一个重要指标，它与参数是相匹配的，例如一台300MW热力发电机组其制造安装周期比三台100MW机组快一倍，且占地面积小一倍，但单机容量大小还受电网容量
15、大小的制约，一般单机容量只能占电网容量的10%左右，否则单机事故停运或调负荷对电网影响太大。我国电站锅炉的发展经历了不同的阶段：1953年开始设计试制中压3575配612MW的汽轮机，然后形成了容量直到240的中压锅炉系列，并在20世纪60年代很快开发了高压220410锅炉。配50100MW汽轮发电机组，燃烧方式也逐渐从链条炉排、抛煤机倒转炉排的层状燃烧转为悬浮煤粉燃烧，锅炉的循环方式以自然循环为主，也产生了少量直流锅炉，我国自20世纪60年代就自行研制了超高压的420、670 锅炉，70年代就设计了1000配300MW机组的亚临界参数的UP行直流锅炉。进入80年代我国锅炉行业引进了美国CE公
16、司的亚临界压力的300MW、600MW的辅助循环锅炉的技术，逐步在大电站中担任主力机组角色，同时也研制了亚临界配了300MW机组的自然循环锅炉，20世纪90年代又与国外公司联合设计了超临界压力配600MW机组的直流锅炉，随着改革开放，国外一些大型锅炉企业在国内电力行业投入了一批600MW机组的亚临界压力自然循环及配了300MW、500MW和800MW机组的超临界压力锅炉，使我国热力发电厂的经济性不断提高。1.2.2国外的锅炉发展简史在全世界由于超临界压力机组的可靠性不断提高，高温耐热钢材价格逐步下降，使大型热力发电机组也逐步从亚临界压力向超临界压力发展，且过热温度也同步提高。在一些国家超临界参
17、数已占主力机组地位：例如前苏联早已决定超临界压力为凝汽式热力发电厂主力机组普通采用，300MW、500MW、800MW及个别达1200MW容量的机组总数达200台以上，日本也有上百台超临界机组在运行，单台容量有350MW直到1000MW。美国超临界机组发展最早，20世纪80年代已有120多台单机容量为2501300MW的机组在运行，包括世界上容量最大的1300MW超临界压力燃煤机组，德国也有一些单机容量达740MW的超临界压力机组运行。电站锅炉机组的发展除了受其本身特有的技术规律支配外，还强烈地依赖于各国的具体国情(包括政治、经济、社会及资源等各方面条件)。60年代国外锅炉技术的发展主要表现在
18、提高经济效率上，这期间高参数大容量机组不断得到发展，超临界压力普通采用，单机容量迅速增大到1000 MW级，燃油锅炉数量大幅度增加。70年代以来，由于出现石油危机、环境保护问题日益突出、核电站迅速发展要求锅炉机组调峰等等新的情况，锅炉机组的发展则着重于机组的可靠性、运行灵活性以及燃料适应性等方面。例如各国积极开发中间负荷机组，全力控制排烟对大气的污染，深入研究劣质煤燃烧技术，加速研究性能预报技术，实现启动和运行的自动化等。80年代以来，电站锅炉的发展趋势是注重可靠性、机动性和燃料适应性，把环保作为燃煤锅炉设计中最主要的指导思想，蒸汽参数进一步提高，致力于开发各种新技术、新工艺，使产品精益求精，
19、以满足用户要求。当今正在开发的燃煤的先进发电技术中，有发展前途的有：循环流化床燃烧(CFBC)，增压流化床燃烧联合循环(PFBCCC)，整体煤气化联合循环(IGCC)，常规煤粉电站加第二代烟气脱硫装置，低NOx燃烧及磁流体(MHD)发电技术等。目前，世界上已投运的最大容量的电站锅炉是美国阿莫斯(Amos)火电厂的1300 MW机组的锅炉，容量为4443，参数为25.96MPa，543538。其次是前苏联科斯持罗姆电厂的1200MW机组的锅炉，型号为1204型，容量为3950，蒸汽参数为24.52MPa，545545。国外大型锅炉包括引进技术或进口机组的形式，根据不同参数有锅筒形自然循环、辅助循
20、环（锅筒形及低部带分离器型），直流锅炉和复合循环等多种。自然循环锅筒型最大进口锅炉有亚临界压力的配600MW机组在运行，近年来，随着直流锅炉结构改进和可靠性提高，也适应于承担中间负荷。大型热力发电厂机组仍以燃煤的炉膛为主，循环流化床（CFB）锅炉正向大型化发展之中，国外已有配460MW机组的锅炉在运行。1.3 本设计的主要研究内容本设计主要是对75燃贫煤中压煤粉锅炉的设计热力计算，其目的是根据给定的锅炉参数、蒸发量、蒸汽和给水参数、燃料特性和选定的效率、燃烧方法等数据确定锅炉各部件的受热面积和主要结构尺寸以及燃料消耗量，送风量和排烟量等。通过毕业设计，掌握工程设计的思路及基本方法；通过基础课所
21、学知识在本专业领域的应用，对本学科体系有更深入的认识；提高学生分析问题解决问题的能力，并增强学生的创新意识；通过对专业论文的翻译，提高英语水平，同时要学会并熟练使用绘制工程图。1.4 本设计的任务1 进行锅炉的方案设计，并进行方案论证。2 根据设计参数，进行热力计算。3 绘制锅炉总体图及燃烧器结构图（A1纸两张）。4 一篇中英文翻译（毕业设计说明书其中5000以上的汉字译成外文）。2 燃贫煤煤粉锅炉结构设计简述及设备选型2.1锅炉总体布置方案论证2.1.1给定锅炉设计参数及燃料特性如下1. 锅炉参数： 锅炉额定蒸发量 过热蒸汽压力 过热蒸汽温度 汽包蒸汽压力 给水压力 给水温度 排污率 排烟温
22、度 预热空气温度 冷空气温度 2. 煤种特性： 2.1.2锅炉基本方案锅炉整体布置包括确定炉膛、对流烟道以及各受热面之间的相互关系和相对位置。采用单锅筒型布置，上升烟道为燃烧室及凝渣管。水平烟道布置两级悬挂对流式过热器，垂直下行烟道布置两级省煤器及两级管式空气预热器。整个炉膛全部布满水冷壁，炉膛出口凝渣管簇由锅炉后墙水冷壁延伸而成，在炉膛出口处采用由后墙水冷壁延伸而成的折焰角，以使烟气更好的充满炉膛。采用光管水冷壁。对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇形管束组成，在两级之间有锅炉自制冷凝水喷水减温装置，由进入锅炉的给水来冷却饱和蒸汽制成凝结水，回收凝结放热量后再进入省煤器。省煤器和空气预热器采用两
23、级配布置，以节省受热面，减少钢材消耗量。锅炉采用四根集中下降管，分别供水给12组水冷壁系统。燃烧方式采用四角布置的直流燃烧器。根据煤的特性选中速磨煤机的中储式系统。本锅炉采用了可靠的密封措施和防磨措施。本锅炉在炉膛、水平烟道、尾部竖井均装设蒸汽吹灰器，并可以实现程控吹灰。本锅炉的定排均有电动门，可以实现程控排污。2.1.3锅炉本体基本尺寸炉膛宽度（二侧水冷壁中心线间距离） 5884mm炉膛深度（前、后水冷壁中心线间距离） 5884mm锅炉运转层标高 8000mm锅炉最高点标高 32452mm2.2锅炉各部分结构简述2.2.1锅筒及锅筒内部设备锅筒是自然循环的主要部件之一，它与下降管，水冷壁及导
24、汽管等组成锅炉水循环回路。1. 锅筒结构锅筒内径1500,筒壁厚度95,材料为BHW35，筒身长14.3，加封头后锅筒全长15.9。用号钢板制造，锅筒通过两对吊架吊在顶板上。锅筒的正常水位在锅筒中心线下150处。最高和最低水位在正常水位上下处。锅筒下部设有四根的集中下降管，为防止抽气，下降管入口处装有十字板和栅格。2. 锅筒内部设备锅筒内部设备的设计，在给水品质符合国家标准的情况下，保证蒸汽品质符合要求。锅筒内部装有汽水分离装置、给水清洗装置、排污加药装置等，从保证蒸汽品质。锅筒为单级蒸发，内装有84个导流式旋风分离器。每8个有一个连通箱，以均衡各分离器的蒸汽负荷，后竖井回路单独占有4个分离器
25、，分离器上面有平孔板型蒸汽给水清洗装置，孔中蒸汽流速为，孔板负荷强度为。清洗水量约占锅炉给水量的，锅筒顶部设有多孔板，孔中蒸汽流速为，1）锅筒容积：本锅炉内径，筒身直段长14.3，蒸汽容积负荷，运行时水容积为；2）分离元件：锅筒的汽水分离主要采用两次分离，一次分离元件是导流式旋风分离器，每一个旋风分离器的平均负荷为，最大负荷为，为保证锅筒内部有足够的重力分离高度，清洗装置水平孔板到顶部均汽板的高度为，二次分离元件为均汽板，布置在锅筒顶部，均汽板的穿孔速度为。3）蒸汽清洗装置：清洗水量约占锅炉给水量的，清洗装置与正常水位的距离为。清洗水层厚度为，蒸汽穿孔速度为，孔板负荷强度为，清洗水率为。其他内
26、部设备主要有给水管加药管、排污管、事故放水管等等。2.2.2炉膛水冷壁系统1. 炉膛设计要求炉膛是蒸汽锅炉中最重要的部件之一。在炉膛内，燃烧与传热过程同时进行，参与燃烧与传热过程的各因素互相影响，使炉膛内发生的过程十分复杂。它既是燃烧空间，又是锅炉的辐射受热面，其形状和尺寸的大小，对锅炉的安全和经济运行有很大影响。因此，锅炉在结构上应能满足下列要求：1）有良好的炉内空气动力特性，避免火焰冲撞炉墙，这是保证炉膛水冷壁不结渣的重要条件。同时还应使火焰在炉膛中有较好的充满程度，减少炉内停滞旋涡区。停滞旋涡区对燃烧是不利的，它使烟气有效流通截面减小，燃料在炉内逗留时间缩短，以致来不及完全燃烧。2）炉膛
27、空间内应能布置一定数量的受热面，将烟气温度降到允许的数值，保证炉膛出口及其后的受热面不结渣。3）有合适的热负荷，按炉膛容积热负荷和炉膛截面热负荷确定的炉膛容积、截面尺寸和高度，应能满足燃料空气流在炉内充分发展，均匀混合和完全燃烧的要求。从炉膛的传热过程来看，进入炉子的燃料与空气混合着火燃烧后生成高温的火焰与烟气，通过辐射把热量传递给四周水冷壁管，到炉膛出口处，烟气温度冷却到某一数值，然后进入对流烟道。炉膛传热过程与许多因素有关，在一定的燃料量及热空气温度等条件下，炉内辐射受热面积愈大，则传热量愈多，炉膛出口烟温就愈低；反之，炉内辐射受热面积愈小，则传热量愈少，炉膛出口烟温就愈高。炉膛设计的任务
28、是在选定了炉膛出口烟温时，确定需要布置多少受热面积。2. 水冷壁水冷壁的采用最初是为了保护炉墙，降低它的温度，提高运行可靠性，而今天它已成为锅炉的主要受热面。水冷壁有以下作用：1）保护炉墙，减少熔渣和高温对炉墙的破坏作用。装设水冷壁后，炉墙的内壁温度大大降低，因此炉墙的厚度可以减小，重量减轻。对于敷在水冷壁管子上的炉墙，即敷管炉墙，水冷壁也起了悬吊的作用；2）它是火焰对水冷壁的辐射传热已成为锅炉传热的重要方式。辐射传热与热力学温度的四次方成比例，炉内火焰温度很高，因而水冷壁的辐射吸热很强烈。本设计炉膛为单炉膛结构，炉宽，炉深，炉底冷灰斗出渣口到顶棚管中心线距离为，炉膛容积为，炉膛四周壁均由的光
29、管式水冷壁，材质为20号钢，炉膛四角切角宽度为切角处布置燃烧器，炉膛下部为冷灰斗，冷灰斗斜坡与水平夹角为。后竖井两侧墙由的鳍片管焊成宽的扁钢，组成节距为的膜式侧包墙。炉膛部分由4根的集中下降管，通过的下水连接管，与水冷壁各回路相连，后竖井每侧墙分成三个回路，从锅筒两端单独引出的管子与之相连，组成独立的循环回路，后墙水冷壁上部形成折焰角，折焰角之后每三根水冷壁管子中抽出一根作为后墙悬吊管，其余管子向后延伸成水平烟道斜底包墙，水平烟道侧包墙是由侧墙上部折焰角处的20根水冷壁分别引入中间集箱和两只水平烟道下集箱，然后分别引入组成折焰角上部侧墙及水冷壁烟道侧墙的包墙管。水冷壁下集箱均可进行定期排污。炉
30、膛水冷壁管共364根，前、后墙水冷壁管各90根，左、右侧水冷壁管为92根。通过水循环核算，在满负荷情况下炉膛水冷壁部分的计算循环流速约为以上，最小循环倍率为，一般在以上。为加速启动过程，在水冷壁下集箱和锅筒内部装设外来蒸汽加热装置，参数为，的蒸汽，耗量为。另外，在炉膛水冷壁燃烧器区域上部共布置了只短伸缩式蒸汽吹灰器，在冷灰斗侧墙布置了个固定式过热水打焦喷嘴，在折焰角上部布置只长伸缩蒸汽吹灰器，在尾部竖井布置了只固定旋转式蒸汽吹灰器，炉膛内所有门孔都设有防焦孔板。整个水冷壁被钢性梁连结成刚性吊筐式结构，整个水冷系统向下作自由膨胀。在水冷壁四周每隔3米高度布置一圈刚性带，防止由于燃烧不稳定发生炉膛
31、爆炸时所引起的水冷壁局部变形。燃烧器外壳与水冷壁燃烧器区弯管相焊，随水冷壁向下膨胀，燃烧器中心向下膨胀量约为。设计院在设计风、粉管道时应考虑向下膨胀的影响。2.2.3过热器及气温调节1. 过热器的任务、基本型式过热器是将蒸汽从饱和温度加热到额定过热温度加热装置。在锅炉负荷或其它工况变动时，应保证过热温度的波动处在允许的范围之内。在现代电站锅炉中，蒸汽过热器是锅炉的一个必备的重要部件，在很大程度上影响着锅炉的紧急性和运行安全性。过热器受热面中的工质是温度和压力都很高的蒸汽，受热面又常放于烟气温度比较高的地方以得到足够高的压力，有时甚至是放在炉膛中，直接接触火焰辐射，因此其管壁温度很高，有时必须用
32、耐火热合金钢来制造，才能使它可靠地工作。过热器可以根据它所采用得传热方式来分为对流过热器、半辐射式过热器及辐射式过热器三种。对流过热器是放在炉膛外面的对流烟道里的过热器，它主要是以对流传热方式吸收流过它的烟气的热量。半辐射式过热器也称为屏式过热器，一般放在炉膛上部出口附近，它即吸收炉膛中火焰的辐射热，又以对流方式吸收流过它的烟气热量。辐射式过热器是放在炉顶或者炉墙上的过热器，它基本上只吸收炉膛里火焰和烟气的辐射热。过热器系统按蒸汽流程分为：低温过热器、高温过热器。对流式过热器布置在对流烟道内，主要靠对流传热从烟道中吸收热量。按对流过热器布置方式可分为垂直式和水平式两种。垂直式通常布置在炉膛出口
33、的水平烟道中，这种布置结构简单吊挂方便，结灰较少，应用广泛。但停炉后管内积水难以排除。水平式布置在尾部烟道中，在塔式和箱式锅炉中常采用它。这种布置易于疏水，但支吊较为复杂。常采用管子吊挂的方式。随着锅炉容量的增大和蒸汽参数的提高，必然把过热器布置在高温烟区，以减少过热器的金属耗量，因此在炉膛出口处、进入对流烟道之前布置管屏，主要吸收炉膛中的辐射热，也吸收烟气流过时的对流热，称为半辐射屏式过热器。屏式过热器的设置使过热器辐射吸热比例增大，改善了过热器汽温调节特性。辐射过热器布置在炉膛壁面上直接吸收辐射热，一般采用高参数大容量锅炉。对改善汽温调节特性和节省金属消耗有利。由于炉膛热负荷高，管子工作条
34、件差，为确保运行可靠，管子中工质质量流速应保持在的范围内。在锅炉启动运行和低负荷运行时要保证过热器管的冷却。低参数及中参数锅炉一般只采用一级或二级对流过热器。在锅炉参数较高时，过热器经常由几级组成，有时既有辐射过热器、半辐射式过热器，还有一级以上的对流过热器。2. 过热蒸汽温度的调节 对于锅炉过热器来说，过热蒸汽的调节是必要的。对于电站锅炉来说，过热蒸汽的调节更加要求严格，正常情况下只允许过热蒸汽的温度即气温在额定值查5的范围里波动，短期可10的范围内波动。另外，从保护过热器受热面来说，除了气温保持正常之外，还要保护某一级过热器的管壁不超过这一级过热器所采用的钢材的需用温度，因此锅炉气温调节除
35、了满足汽轮机的要求之外，还有要保护过热器本身的作用。3. 过热器的热偏差烟气在离开锅炉炉膛时，由于炉内传热的规律，离开水冷壁比较近的烟气温度较低，而中间的烟气温度较高，同时左右两侧烟气温度也常不同，有偏差。因此，烟气在对流过热器中，还保持着温度不均、有偏差的特点。这样在烟道中间的受热面较强，在烟道两侧的受热面传热较弱。同时，对整个烟道宽度来说，其左右受热也不均。受热面不均就会使受热面中工质产生热偏差，有时还会使受热面超温。总而言之，吸热不均、流阻不均、压差不均都可以使过热器个管圈中出现流量不均和热偏差，有时还会引起管壁过热而烧坏。因此，在过热器的设计中必须尽量避免以上现象出现，或者设法消除或抵
36、消它们的影响。当然，在结构上可以尽量采用比较合理的结构，不过在烟道中烟气温度热偏差是不可避免的，因此在设计中常采用一些措施以抵消烟气温度不均匀而造成的影响。一般采用的是交叉与混合及烟道分段的方法。混合的方法是把过热器分成几级，对某一级来说，把受热不同的管子联到同一联箱，再引到另一联箱，蒸汽在经过引出管时就会混合起来，并消除前面产生的热偏差使各级的热偏差不会重叠及累加。因此，交叉的办法是消除烟道左右两侧温度不均的有效方法。总的来说，有三种调节气温的方式，一种是用过热器和对流过热器配合的方法；一种是蒸汽减温调节；一种是烟气侧的调节。第一种方法就是把锅炉过热器制成几级串联，一部分做成炉内的辐射过热器
37、，一部分做成对流过热器，这样在两种过热器的吸热量大小合适时，在负荷增大时，辐射过热器吸热量比例减少，对流过热器吸热量比例增大，两者互相抵消，就可以在负荷变化时保持气温不变。第二种方法就是冷却蒸汽，使之温度降低。蒸汽侧调节蒸汽温度的主要手段是减温器，它是用冷却水（减温水）间接火直接冷却蒸汽的办法来达到减温的目的。在减温器内蒸汽温度只能降低，不能升高，因此减温器是单向的蒸汽温度调节设备。减温器在过热器系统中的位置需综合考虑汽温调节的灵敏性和对过热器的保护。减温器布置在过热器系统的前部，可保护过热器，但汽温调节的延迟较大，减温器布置在过热器的后部，汽温调节灵敏，但过热器得不到保护，因此在大型电站锅炉
38、上常见的方式是将过热器系统分为串联的几级，减温器布置在两级过热器之间和末级过热器前。蒸汽侧减温调节方式分为：表面式减温器、喷水减温器、汽汽热交换设备第三种方法烟气侧调节蒸汽温度，主要有两种方式：即改变经过过热器和再热器的烟气量，或改变进入过热器和再热器的烟气温度。减少烟气量采用旁通烟道；增加烟气量采用烟气再循环；增减烟气量采用烟气挡板。上升或下降烟气温度采用摆动燃烧器或调整上、下排燃烧器负荷；降低烟气温度采用烟气再循环。烟气侧调节汽温可以按升高或降低，是双向调节方式，但调节精度较差，常作为粗调节。烟气挡板的调节特点：1）挡板调节再热汽温有一定的滞后性，一般在挡板动作1分半钟后再热汽温才开始变化
39、，十分钟左右趋于稳定。2）良好的烟气挡板调节特性应该是使流量与开度之间的关系呈线形关系。3）烟气挡板的 调节特性应该是双烟道同步调节，当锅炉负荷发生变化时需要调节再热汽汽温，将再热器侧挡板开大，过热器侧挡板应该关小转角大小及速度应同步，。本锅炉蒸汽调温方法：本锅炉采用喷水减温来调节过热气温。 自冷凝喷水减温装置由冷凝器分配集箱、减温器组成。冷凝器为两只的钢制集箱，搁置在顶板上，两只冷凝器出力约为，冷凝水从集水管两端用的下水管引入分配集箱。冷凝水由管子引出，喷水减温器剩余的冷凝水由两根管子引回锅筒汽空间。减温器用的钢管制成。减温水通过多孔管喷入文丘里管喉部，在额定负荷下，设计煤种时，喷水量时，减
40、温幅度，该炉还设计有备用减温管路，当锅炉起始初期尚未产生成足够的减温水量时或在特殊的情况时可使用品质较好的给水来减温4. 过热器的设计过热器的总体布置因参数的不同而不同。在低压参数时，过热蒸汽温度不高，因而一般将过热器放于炉膛出口后面的一部分对流蒸发受热面之后，烟气温度在600700处过热器运行比较安全，又有足够高的温压。在中参数锅炉来说，过热器所占比重比较大，过热蒸汽温度比较高，一般设计成纯对流型，位于炉膛出口凝渣管簇之后，烟气温度在900950左右的区域。不过总的来说，过热器的温压偏低，过热器受热面比较大，比较费钢材，但却可以节省合金钢（管壁温度低），甚至有时全不用合金钢。对高参数锅炉来说
41、，过热器所占比重更大一些，因此有必要将一部分过热器放进炉膛内部。在把一部分过热器放入炉膛内部之后，还改进里在负荷变化时气温变化的特性。因此，新型的高参数锅炉总是有辐射过热器及半辐射式过热器。过热器的设计比较复杂的，要考虑很多问题和条件，总的来说，在设计过热器时要考虑一下要求：1）有良好的温度特性，即在负荷变化时或其他运行条件变动时，气温能保持正常或者微小变化。2）对气温调节反应快，易于调节。3）节省钢材，尤其是合金钢。4）较小的流阻，蒸汽从汽包到过热器出口压降应在0.5MPa左右，高压在1MPa左右，以免汽包承受过高的压力，给水泵消耗过多的能量。5）运行安全可靠，制造及检修方便。本燃贫煤中压煤
42、粉锅炉过热器的说明：过热器受热面由两部分组成，第一部分是布置在水平烟道内的低温过热器；第二部分是位于折烟角上方的的高温过热器，都属于对流式过热器。具体的布置结构如下：1）低温过热器低温过热器蛇形管布置在水平烟道内。蒸汽从汽吊管前后烟道出口集箱两侧端部由连接管引出后分别合并成单侧单根连接管，再从两端送入低温过热器进口集箱，整个低温过热器为顺列布置，蒸汽与烟气逆流换热。低温过热器水平段共1段，由3根管子绕成，共64排，管排横向节距90.5，管子规格为383.5，材质-21312。低温过热器水平段管组通过包墙过热器汽吊管悬吊在大板梁上，垂直出口段通过与低温过热器出口集箱相连而由集箱悬吊在大板梁上。2
43、）高温过热器高温过热器位于折焰角上部，分为顺列管束和错列管束。错列管束沿炉宽方向布置有26排，纵向布置有4排，横向节距=222，纵向节距=150；顺列管束沿炉宽方向布置有52排，纵向布置有6排，管排横向节距=111，管子纵向节距=110。炉内受热面管子的材质均为-213347。管屏管采用的管子规格：423.5。高温蛇形管屏入口段重量由中间两排管承重并传递到入口集箱（集箱底部两排管接头设计为平行的斜向开孔）上，其余管子重量均通过BHK公司U型承重块逐根传递到中间两管。管屏出口段重量由一过渡梁支撑，由吊杆传递到高过出口集箱上。蒸汽从高过入口集箱经加热后进入高过出口集箱，品质合格蒸汽由连接管从出口集
44、箱两端引出，上行后合并成单根蒸汽导管送入汽轮机高压缸。2.2.4燃烧系统1. 制粉系统锅炉采用钢球磨，中间储仓制，热风送风系统，按每台锅炉配有一台钢球磨煤机，煤种的可磨系数（HGI=82），煤粉水分燃料最大煤块粒度条件下，每台磨煤机出力为，磨煤机的备用系数足够。磨煤机以负压运行，干燥剂来自热风和再循环。预热器热风温度342，冷风温度30，干燥剂初温70，一次风煤粉空气混合物温度271.25，一次风份额为20。2. 煤粉燃烧器本煤粉燃烧器是为燃烧贫煤而设计，该煤的Vdaf=12.9，Aar=12.91，Mar=3.27,Qnet.ar=28390KJ/kg。锅炉的计算燃料耗量，容积热负荷。煤粉燃
45、烧器布置在炉膛正四角，采用四角切圆布置，假象切圆直径为790，每一个角的煤粉燃烧器有两层一次风喷口和三层二次喷口，一次风喷口采取集中布置型式，燃烧器中部布置一个油燃烧器，燃烧器有一个三次风（废气燃烧器）喷口及最上二次风喷口可上下摆动，在二次风风管内装设了机翼型测风装置。一次风、二次风的风率、风速详见附录表6。2.2.5省煤器及空气预热器1. 省煤器为了降低排烟温度，提高锅炉效率，只依靠增大蒸发受热面非但不经济，而且受到很大限制。因为蒸发受热面中的工质温度等于工质在工作压力下的饱和温度，烟气温度绝不能冷却到低于或达到这一温度，必须保持一定的温差，才能有效地传递热量。正因为这样，在老式的锅炉中，不
46、论怎样发展对流管束或增加锅筒的数目，排烟温度仍然很高，一般在300400，让这样高温的烟气排走，显然是不经济的。省煤器即给水预热器，它是利用低温烟气热量来加热锅炉给水的热交换设备。省煤器能有效地吸收排烟中的余热，降低排烟温度，从而提高锅炉热效率，节省燃料，故得名为省煤器。省煤器中的工质是给水，给水的温度要比饱和温度低得多，省煤器中的平均水温一般也要比炉水温度低几十度，因此传热温差大，特别是在省煤器为逆流布置时更为显著。其次，由于工质在省煤器中为强制流动，省煤器可以布置得很紧凑，由于其温差和传热系数的提高，使得在对流蒸发受热面的一般烟温范围内，降低同样数值的烟气温度，所需的省煤器受热面差不多仅为
47、蒸发受热面的一半。此外，省煤器的单位受热面价格也比蒸发受热面要低。在现代锅炉中，省煤器已成为不可缺少的一部分。在低压锅炉中，装设省煤器主要是为了降低排烟温度，提高锅炉效率，一般仍不可能取消对流锅炉管束。在中压，特别是高压和超高压锅炉中，由于给水温度高，并采用了空气预热器，因此，省煤器的应用主要是为了减少蒸发受热面，以低廉的省煤器受热面来代替价格昂贵的蒸发受热面。此外，对锅筒式锅炉而言，尤其是工业锅炉，给水经省煤器提高温度后再进入锅筒，也减轻了锅筒所承受的热应力影响。省煤器按制造所用材质，可分为铸铁省煤器和钢管省煤器。按水在其中被加热的程度，可分为非沸腾式和沸腾式省煤器两种。铸铁省煤器是由一系列水平的铸铁管所组成。在每根铸铁管的外面，一般都铸有方形鳍片，管子的两端彼此用铸铁弯头连接，以组成省煤器内水的流道。铸铁性脆，不能承受冲击力，因此
