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1、华北水利水电学院电力学院毕业设计任务书题目：400th中间再热电站锅炉设计系别电力学院专业热能与动力工程姓名安维星学号20045208指导老师徐启二零零八年三月为培育学生运用所学基本理论、基本学问、基本技能分析和解决实际问题的综合实力,使学生得到各方面的基本训练，特编写毕业设计任务书。一、毕业设计的目的和要求1、运用已学得的理论学问，驾驭锅炉结构、锅炉整体布置及各部件热力性计算。2、锅炉设计必需在考虑制造、安装和运行的要求下，进行某结构部件的热力计算与结构设计，并在这个基础上把电站锅炉的工作过程原理与它的结构型式结合起来。3、通过设计对整个锅炉的结构做进一步的了。明确主要零部件在整个机组上的作
2、用、位置及相互之间的关系。4、通过设计了解驾驭我国当代技术政策、取得应用设计资料、国家标准，手册及其他资料的实际技能。5、通过热力性计算，对锅炉设备部件的外型尺寸，与对其他产品的通用状况，以及和国内外同类型锅炉相比较的水同等都有确定的分析。6、由于毕业设计的题目大多数是结合实际，与当前国民经济的要求相联系，所以要求在设计时有高度的责任感、肃穆仔细，要做到正确地选择设计数据，效率高、结构合理、布置紧凑，平安牢靠，计算精确，绘图规范，清晰美观。总之，毕业设计是一件困难而细致的工作，除了须要驾驭锅炉原理的基本理论外，还要须要结合本专业所学习学问、综合个方面的实践阅历和理论学问，融会贯穿地加以应用，即
3、须要结构强度，调整运行，协助设备有关基本学问来分析问题，选择设计方案，又须要了解金属材料，制造工艺，平安运行，检修维护等方面的基本状况，才能较合理地运用锅炉要设计的基本方窠。毕业设计的原始材料：1）、锅炉蒸发量Di420th2）、再热蒸汽流量D2350th3）、给水温度tgs2354）、给水压力Pgs15.6Mpa5）、过热蒸汽温度t5406）、过热蒸汽压力pi13.7Mpa7）、再热蒸汽进口温度t2330C8）、再热蒸汽进口压力P22.5Mpa9）、再热蒸汽出口温度t2540C10）、再热蒸汽出口压力p2,2.3Mpa11）、环境温度：t。20、制粉系统：自选13）、汽包工作压力：15.2M
4、pa燃料：(1)煤的应用基成分(%)：C,=50,74;Oy=4.54；Sy=0.45;H=2.9；Ny=O.85；Wy=7.74；A,=32.78煤的可燃基挥发分:V=23.2%煤的低位发热量:QydW=19190kjkg灰熔点：tnt2st315OOC三、设计成果的要求：（一）设计锅炉满意的基本性能：1 .设计锅炉必需适应机组运行负荷特性，带基本负荷，并具有确定的调峰实力，燃用设计煤种时，煤粉细度200目筛通过率80%,其不投油最低稳燃负荷不大于45%B-MCR,并在此最低稳燃负荷及以上范围内自动化投入率100%。2 .在燃用给定设计煤种和校核煤种并在允许变更范围内时，锅炉能良好运行。（二
5、）设计锅炉寿命：设计锅炉符合工程实际及行业标准，其主要承压部件设计运用寿命为30年。在机组预期寿命能满意以下要求：冷态启动（停机超过72小时）500次温热态启动（停机72小时内）4000次热态启动（停机10小时内）5000次整台锅炉在30年寿命期内，在上述启停和负荷变更工况下，锅炉的寿命损耗不超过寿命的70%。四、毕业设计内容：1、查阅资料，校核煤的元素分析数据和判别煤种。2、基本结构的选型：1）、锅炉的整体外型的选择2）、锅炉受热面设备的选择及受热面的布置；3）、燃烧方式的选择、炉膛的设计和燃烧器形式的选择；了解锅炉汽水循环过程和受热面的安排。3、锅炉炉膛及主要受热面的布置和结构设计。4、在
6、额定负荷下对锅炉各受热面进行热力计算。5、完成外文科技文献翻译1篇（中文不少于3000字）；6、绘制锅炉总图一张。7、严格依据院毕业设计要求提交毕业论文一份，电子版壹份。五、毕业设计时间支配：第12周熟识题目，查阅文献，写出调研报告，开题报告，完成外文翻译；第35周完成锅炉整体布置，画出锅炉结构草图；第6-8周完成锅炉主要受热面的布置；第8-11周锅炉结构热力计算；第12-15周撰写论文，打算答辩。六、学生最终提交材料：1、分别编写设计计算书和设计说明书一份。2、计算书要求计算正确,层次清晰,公式和系数选择要求正确合理并标明依据。3、说明书要论证充分明确，结论清晰。要求打印及文电子文档。4、图
7、纸要符合标准，锅炉总体布置和主、再热蒸汽系统各一份，计算机绘制。5、说明书附英文标题与摘要。七、参考资料：1、林宗虎、张永照，锅炉手册，机械工业出版社，19892、华北电力高校，火力发电厂热力设备及系统，电力工业出版社，19803、浙江高校赵翔、任有中，锅炉课程设计，水利电力出版社，19914、容銮恩、袁镇福、刘志敏、田子平，电站锅炉原理，中国电力出版社，19975、徐通模等，锅炉燃烧设备，西安交通高校出版社，19906、金维强，大型锅炉运行，中国电力出版社，1998华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告2008年03月14日学生姓名安维星学号20045208专业热能与动力工程题目名称
8、400th中间再热电站锅炉设计课题来源指导老师拟定主要内容依据题目的要求，本设计主要是对一蒸发量为400th的中间再热电站锅炉进行设计。锅炉主要由本体设备和协助设备组成，其本体设备主要部件和设备有：汽水系统、燃烧系统、炉墙和构架等；协助设备有通风设备、燃料运输设备、制粉设备、给水设备、除尘设备及锅炉附件如水位计、平安门、吹灰器、热工仪表和自动限制设备系统等。本设计主要涉及锅炉本体设备，因此，只对锅炉本体设备的布置及影响因素予以论述。具体内容如下：1 .查阅资料，校核煤的元素分析数据和判别煤种。2 .基本结构的选型：1）锅炉的整体外型的选择；2）锅炉受热面设备的选择及受热面的布置；3）燃烧方式的
9、选择、炉膛的设计和燃烧器形式的选择；了解锅炉汽水循环过程和受热面的安排。3 .锅炉炉膛和主要受热面的布置与结构设计。4 .在额定负荷下对锅炉各受热面进行热力计算。5 .绘制锅炉总图一张。6 .完成外文科技文献翻译一篇。7 .严格依据院毕业设计要求提交毕业论文一份，电子版一份。设计出的锅炉应能满意以下要求：1.设计锅炉应满意的基本性能：1）设计锅炉必需适应机组运行负荷特性，带基本负荷，并具有确定调峰实力，燃用设计煤种时，煤粉细度200目筛通过率80%,其不投油最低稳燃负荷不大于45%B-MCR,并在此最低稳燃负荷及以上范围内自动化投入率100%。采取的主要技术路线或方法2）在燃用给定设计煤种和校
10、核煤种并在允许变更范围内时，锅炉能良好运行。2.设计锅炉寿命：设计锅炉符合工程实际及行业标准，其主要承压部件设计运用寿命30年。在机组预期寿命能满意以下要求：冷态启动（停机超过72小时）500次温热态启动（停机72小时以内）4000次热态启动（停机10小时以内）5000次整台锅炉在30年寿命期内，在上述启停和负荷变更工况下，锅炉的寿命损耗不超过寿命的70%。对设计新锅炉的要求是：确定锅炉型式；确定锅炉各部件的构造尺寸;在保证平安牢靠基础上，设计锅炉力求计算先进，节约金属材料，制造安装便利，并有较高的效率。要达到这些要求，必需进行广泛深化的调查探讨，综合运用相关的理论及制造和运行方面的实践学问与
11、阅历，同时还要经过确定的试验探讨并进行各种精确的计算。整台锅炉的热力计算是锅炉设计中的一项最主要的计算。在设计锅炉时的热力计算简称设计计算。设计计算的任务是：在给定的给水温度和燃料特性的前提下，确定保证达到额定蒸发量，选定的经济指标及给定蒸汽参数所必需的锅炉各受热面的结构、尺寸，并为选择协助设备和进行空气动力计算、水动力计算、管壁温度计算、强度计算及其他牢靠性计算供应原始资料。具体计算方法与依次如下：一、煤的元素分析数据校核和煤种判别依据任务书所给设计煤种的各项数据进行煤质的分析校核，判别出煤种，并将收到基低位发热量的计算值与测量值进行比较，看数据分析是否合理；1 .煤的元素各成分之和100%
12、的校核2 .煤的元素分析数据校核3 .煤种判别二、锅炉整体布置的确定锅炉的整体布置也就是指锅炉炉膛和其中的辐射受热面、对流烟道和其中的各种对流受热面的布置。锅炉整体布置不仅受蒸汽参数、锅炉容量、燃料性质的影响，而且要考虑整个电厂布置的合理性，各种汽水管道和烟风煤粉管道的合理布局。1.本次锅炉设计整体外型选用n型布置，选n型布置的理由如下：1）锅炉和厂房的高度都比较低，转动机械和笨重设备如送、吸风机、除尘器和烟囱均可采纳低位布置，因此减轻了厂房和锅炉构架的负载。2）在水平烟道中，可以采纳支吊方式比较简便的悬吊式受热面。3）在对流竖井中，烟气下行流淌，便于清灰，具有自身除尘的实力。4）受热面易于布
13、置成逆流方式，以加强对流换热。5）机炉之间连接管道不长，且尾部受热面检修简洁。2 .在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要受蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。3 .在省煤器的烟道转弯处，设置落灰斗，由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺落灰斗下降，有利于防止回转式空气预热器的堵灰，减轻除尘设备的负担。三、锅炉炉膛及主要受热面的布置和结构设计对流受热面和辐射受热面，主要有：炉膛的受热面布置及其结构设计；过热器和再热器布置与结构设计；省煤器的布置与结构设计；空气预热器的布置与结构设计。1 .本锅炉为超高压参数，汽化吸热较小，加热吸热和过热吸热响应较大。为使锅炉出口烟温降低到要
14、求的数值，爱护水平烟道内的对流受热面，除在水平烟道内布置对流过热器，还在炉内布置全辐射式的前屏过热器，炉膛出口布置半辐射式的后屏过热器。为使前、后屏过热器中的传热温差不致过大，在炉顶及水平烟道的两侧墙，竖井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器。2 .为了削减热偏差，节约金属用量，采纳二级再热方式，其中高温再热器置于对流过热器后的烟温较高区域，低温再热器设置在尾部竖井烟道中。3 .为了再热汽温的调整，使负荷在1001.75t间变更时，再热器出口汽温保持不变，在低温再热器下面设置省煤器。依据锅炉的参数，省煤器出口工质状选用非沸腾式的。4 .热风温度要求较高,理应采纳二级布置空气预热器，但在省煤器后已
15、布置不下二级空气预热器，加之回转式空气预热器结构紧凑、材料省、修理也便利，是目前所广泛采纳的类型，因此采纳单级的回转式空气预热器，并移至炉外布置。四、燃烧产物和锅炉热平衡的计算1 .燃烧产物计算2 .热平衡和燃料消耗量计算五、在额定负荷下对锅炉各个受热面进行热力计算1、炉膛的设计与热力计算1）炉膛结构的设计与热力计算2）水冷壁的布置3）燃烧器型式选择及布置。选择煤粉燃烧器型式时要留意以下的影响因素：燃料性质、磨煤机和制粉系统型式、炉膛形态和燃烧方式等。本设计采纳直流燃烧器，四角布置。2、前屏过热器的设计与热力计算3、后屏过热器的设计与热力计算4、对流过热器的设计与热力计算过热器的设计要考虑以下
16、要求：良好的温度特性、对汽温的调整反应较快、易于调整、节约钢材。5、再热器的设计与热力计算1）高温过热器的设计与热力计算2）低温过热器的设计与热力计算6、省煤器的设计与热力计算7、空气预热器的设计与热力计算六、校核看锅炉本体的结构设计是否合理，进行热力计算数据的修正以及减温水量、排烟温度、热空气温度、热平衡计算误差的校核，校核后汇总热力计算结果。七、绘制图纸包括锅炉总体布置图、主蒸汽系统图以及再热蒸汽系统图，全部采纳CAD制图。预期的成果及形式1 .分别编写设计计算书与说明书一份。2 .说明书要求计算正确，层次清晰，公式和系数选择要求正确合理并标明依据。3 .说明书要论证充分明确，结论清晰。要
17、求打印及电子文档。4 .图纸要符合标准，锅炉总体布置和主、再热蒸汽系统各一份，要求计算机绘制。5 .说明书要附英文标题与摘要。时间支配第1-2周熟识题目，查阅文献，写出调研报告，开题报告，完成外文翻译；第3-5周完成锅炉整体布置，画出锅炉结构草图；第6-8周完成锅炉主要受热面的布置；第8-11周锅炉结构热力计算；第12-15周撰写论文，打算答辩。指导老师看法签名：年月日备注摘要在现代电力工业中，火力发电所占比重最大，而锅炉是火力发电厂三大主要设备（锅炉、汽轮机、发电机）之一。其主要作用是将燃料燃烧释放的化学能通过受热面使给水加热、蒸发、过热，转变为蒸汽的动能，合格的蒸汽将被送到汽轮机，冲转汽轮
18、机，从而将热能转变为机械能。本文主要对一容量为400th的锅炉进行设计，主要内容有：锅炉的整体外型的选择；锅炉受热面设备的选择及其布置；炉膛的设计；燃烧方式和燃烧器形式的选择。论文中第一部分是对设计锅炉各部分与系统的介绍与说明。在其次部分热力计算过程中，首先对燃料特性、空气和烟气的容积、烟气特性、炉膛热平衡等进行计算，并由此设计锅炉的结构尺寸；接下来则是依据设计尺寸对炉膛、屏式过热器、再热器、省煤器、空气预热器等进行几何特性和热力特性计算；最终是对热力计算数据的校核与修正。关键词：锅炉；结构设计；受热面AbstractInthemodernelectricpowerindustry,thela
19、rgestproportionisthermalpowergeneration,andtheboilerisoneofthethermalpowerplantsthreemajorequipment(boiler,steamturbineandgenerator).Itsleadingroleisthatitsthecausesforthewaterheating,theevaporationandoverheated,withwhichthefueschemicalenergychangedintothesteamkineticenergy；Andthenthequalifiedsteamw
20、illbedeliveredtothesteamturbine,flushestransfersthesteamturbine,andthustransformstheheatenergyintothemechanicalenergy.Thisarticlemainlyisthedesignofa400thboiler,theprimarycoverageincludes:overalloutlookoftheboiler;boilersheatingsurfaceequipmentselectionandthelayoutoftheheatingsurface;chamberdesign;b
21、urningwayandburnerformchoice.Thefirstpartofthispaperistheintroductionandtheexplanationoftheboiler,svariouspartandsystem.Andthesecondpartiscalculating.Inthecourseofcalculating,fuelcharacteristic,volumeofairandexhaustgas,exhaustgas,scharacteristic,thermalbalanceofburnerheartharecalculatedatfirst,theni
22、t,sthephysicaldesignoftheboiler;Accordingtothesizeofdesign,thenextisthegeometricandthermalcharacteristiccalculateoftheboilerschamber,overheateddevice,repeater,economizerandairpreheater；Finallyitistheverificationandcorrectionofthethermalcalculationdata.Keywords：boiler;structuraldesign；heatingsurface摘
23、要IAbstractII400th中间再热电站锅炉设计说明书11设计锅炉概况11.1 设计参数及煤种11.2 锅炉总体概况21.3 锅炉整体布置21.4 受热面的布置31.5 设计锅炉性能42设计锅炉各结构与系统简介42.1 炉膛42.2 燃烧器52.3 过热器与再热器62.4 省煤器92.5 空气预热器92.6 锅炉构架及平台布置112.7 锅炉炉堵和炉墙密封112.8 水冷系统122.9 汽水系统流程122.10 烟风系统132.11 吹灰系统132.12 制粉系统132.13 再热器的旁路爱护系统142.14 运行工况和汽温调整14400th中间再热电站锅炉设计计算说明书161煤的元素分
24、析数据校核和煤种判别161.1 煤的元素各成分之和100%的校核161.2 元素分析数据校核161.3 煤种判别172燃烧产物和锅炉热平衡计算182.1 燃烧产物的计算182.2 热平衡及燃料消耗量的计算223炉膛设计和热力计算233.1 炉膛结构设计（带前屏过热器）233.2 燃烧器的设计253.3 炉膛和前屏过热器结构尺寸计算273.4 炉膛和前屏过热器的热力计算304后屏过热器的设计与热力计算354.1 后屏过热器的结构尺寸计算354.2 后屏过热器的热力计算375对流过热器的设计与热力计算415.1 对流过热器的结构设计415.2 对流过热器的结构尺寸计算435.3 对流过热器的热力计
25、算446高温再热器的设计与热力计算476.1 高温再热器的结构设计476.2 高温再热器结构尺寸计算496.3 高温再热器热力计算507转弯烟室及低温再热器引出管的热力计算537.1 转弯烟室及低温再热器引出管的结构尺寸计算537.2 转弯烟室及低温再热器引出管的热力计算558低温再热器的设计与热力计算608.1 低温再热器的结构尺寸计算608.2 低温再热器的热力计算619省煤器的结构设计与热力计算649.1 省煤器的结构设计649.2 省煤器的结构尺寸计算669.3 省煤器的热力计算6710空气预热器的结构设计与热力计算6910.1 空气预热器的结构尺寸6910.2 空气预热器的热力计算7
26、011热力计算数据的修正与计算结果汇总7311.1 热力计算数据的修正7311.2 减温水量校核74113排烟温度校核7411.4 热空气温度校核7511.5 热平衡计算误差校核7511.6 热力计算汇总表76致谢78参考文献79附录80附录一：外文科技文献原文80附录二：外文科技文献翻译89400th中间再热电站锅炉设计说明书1设计锅炉概况1.1 设计参数及煤种锅炉主要设计参数为：1）、锅炉蒸发量R4202）、再热蒸汽流量D2350/?3）、给水温度G2354）、给水压力415.6MPa5）、过热蒸汽温度t5406）、过热蒸汽压力Py13.7MPa7）、再热蒸汽进口温度t23308）、再热蒸
27、汽进口压力Pi25MPa9）、再热蒸汽出口温度Z54010）、再热蒸汽出口压力Pz23MPCI11）、环境温度2012）、制粉系统：中间贮仓式，热风送粉，钢球筒式磨煤机13）汽包工作压力152MPa14）、排烟温度%：135。C15）、冷空气温度J：20设计煤种特性如下：1）、煤的应用基（即收到基）成分（）：Cy=50.74,Oy=4.54,Sy=O.45,Hy=2.9,Ny=O.85,WV=7.74,Av=32.782）、煤的可燃基（即干燥无灰基）挥发份：Vr=23.2%3）、煤的低位发热量：Qk=I919Ukj/kg4）、灰熔点：Z1小G150（）oC1.2 锅炉总体概况锅炉为单汽包，自然
28、循环煤粉炉，呈n型布置,适应露天。炉膛由密封良好的网）6mm鳍片管膜式水冷壁组成，炉膛截面深X宽=8950x9500川加，宽深比为1.061,近似正方形。燃烧器呈四角切圆布置，分级配风。炉膛上部出口处，沿炉膛宽度方向布置6片前屏过热器，横向节距为1350mm,其后布置14片后屏过热器，横向节距为630如。高温对流过热器布置在后屏过热器之后，位于折焰角的斜坡上，横向节距90如叫低温过热器由侧墙包覆管、后墙包覆管及炉顶包覆管组成。再热器分高、低温两组，分别置于水平烟道及尾部竖烟井。全部受热面采纳悬吊和支撑相结合的方式。竖烟井深度7500%低温再热器和省煤器载荷通过悬吊管由炉顶钢架承重，受热面对下膨
29、胀。回转式空气预热器则干脆安置在9用运转层上，由水平烟道连接，置于尾部烟道的后侧。锅炉烟井四周有管子包覆，采纳重力载荷小，厚度薄的覆管炉墙，除尾部空气预热器、烟风道、灰斗外，锅炉的全部受热面载荷均悬吊在炉顶钢梁上，受热面均做向下自由膨胀。锅炉汽温调整，主蒸汽采纳一、二级喷水减温，再热蒸汽采纳摇摆燃烧器法，在高再进口处设有事故喷水装置，作为不得已时的降温调措施。当锅炉负荷在75%100%内运行时，上述调温装置可以维持过热蒸汽、再热蒸汽出口温度在额定值。本锅炉按固态除渣设计，采纳带有粗破裂机的刮板式机械除渣装置。1.3 锅炉整体布置锅炉的整体布置也就是指锅炉炉膛和其中的辐射受热面、对流烟道和其中的
30、各种对流受热面的布置。锅炉整体布置不仅受蒸汽参数、锅炉容量、燃料性质的影响，而且要考虑整个电厂布置的合理性，各种汽水管道和烟风煤粉管道的合理布局。1.本次锅炉设计整体外型选用n型布置，选n型布置的理由如下：D锅炉和厂房的高度都比较低，转动机械和笨重设备如送、吸风机、除尘器和烟囱均可采纳低位布置，因此减轻了厂房和锅炉构架的负载。2）在水平烟道中，可以采纳支吊方式比较简便的悬吊式受热面。3）在对流竖井中，烟气下行流淌，便于清灰，具有自身除尘的实力。4）受热面易于布置成逆流方式，以加强对流换热。5）机炉之间连接管道不长，且尾部受热面检修简洁。但n型布置也有其缺点：占地面积大；有水平烟道时锅炉构架困难
31、，也不能充分利用其空间来布置受热面，在炉膛和对流烟道的上方由于烟气转弯而形成转向室，转向室内烟气速度场和温度场分布不匀称，换热效能很低；尾部烟道飞灰浓度不匀称，简洁引起受热面的局部磨损。1.4受热面的布置在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要受蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。本锅炉为超高压参数，汽化吸热较小，加热吸热和过热吸热相应较大。为使锅炉出口烟温降低到要求的数值，爱护水平烟道内的对流受热面，除在水平烟道内布置对流过热器,还在炉内布置全辐射式的前屏过热器，炉膛出口布置半辐射式的后屏过热器。为使前、后屏过热器中的传热温差不致过大，在炉顶及水平烟道的两侧墙，竖井烟道的两侧
32、墙和后墙均布置包覆过热器。为了削减热偏差，节约金属用量，采纳二级再热方式，其中高温再热器置于对流过热器后的烟温较高区域，低温再热器设置在尾部竖井烟道中。为了再热汽温的调整，使负荷在100%75%之间变更时，再热器出口汽温保持不变，在低温再热器下面设置省煤器。依据锅炉的参数，省煤器出口工质状选用非沸腾式的。热风温度要求较高，理应采纳二级布置空气预热器，但在省煤器后已布置不下二级空气预热器，加之回转式空气预热器结构紧凑、材料省、修理也便利，因此采纳回转式空气预热器，并移至炉外布置。在省煤器的烟道转弯处，设置落灰斗，由于转弯处离心力的作用，颗粒较大的灰粒顺落灰斗下降，有利于防止回转式空气预热器的堵灰
33、，减轻除尘设备的负担。对四角布置燃烧器的炉膛来说，炉膛截面宽深比例不大于1.2,最好为正方形。本设计锅炉宽深比1.061,近似正方形。冷灰斗的形态一般变更不大，本设计锅炉取倾角50。，以便于灰渣能自行下滑。其下口大小依据锅炉容量大小选取，一般取0.61.4m,本设计锅炉取为1.2m。炉顶的形态变更比较大，采纳悬吊管结构的水冷壁和覆管炉墙，炉顶呈方形，由水平的顶棚过热器组成。在炉膛出口下边有凸出的折焰角，使炉膛上部形成缩口，从而改善了上部空气的流淌特性。这样，不仅烟气能更好的充溢炉顶，而且改善了对炉膛出口过热器的冲刷，有利传热。折焰角的长度一般取炉膛深度的1/3左右，本设计锅炉为2.6m；上部斜
34、角取45。，下倾斜角为30。炉膛出口高度由烟气温度和流速确定，本设计锅炉为6.5m。炉膛正中的上部有前屏过热器，前屏过热器的高度约为炉膛高度的1/3,本设计锅炉为IOmo1.5设计锅炉性能设计锅炉寿命设计锅炉符合工程实际及行业标准，其主要承压部件设计运用寿命为30年。在机组预期寿命能满意以下要求：冷态启动（停机超过72小时）500次温热态启动（停机72小时内）4000次热态启动（停机10小时内）5000次整台锅炉在30年寿命期内，在上述启停和负荷变更工况下，锅炉的寿命损耗不超过寿命的70%o1.5.2基本性能（1）锅炉适应机组运行负荷特性，带基本负荷，具有确定的调峰实力，燃用设计煤种时，煤粉细
35、度200目筛通过率80%,其不投油最低稳燃负荷不大于45%B-MCR,并在此最低稳燃负荷及以上范围内自动化投入率100%o（2）在燃用给定设计煤种和校核煤种并在允许变更范围内时，锅炉能良好运行。燃用设计煤种时，在BR1.工况下锅炉保证锅炉效率为90.0%（按低位发热值，环境温度为16oC）o2设计锅炉各结构与系统简介2.1炉膛煤粉炉的炉膛是燃料燃烧的场所，它的四周炉墙上布满了蒸发受热面（水冷壁），有时也敷设有墙式过热器和墙式再热器，因而炉膛也是热交换（主要是辐射换热）的场所，故炉膛是锅炉最重要的部件之一。煤粉炉的炉膛的作用就是既要保证燃料的完全燃烧，又要合理组织炉内热交换，布置合适的受热面满意
36、锅炉容量的要求，并使烟气到达炉膛出口时被冷却到使其后的对流受热面不结渣和平安工作所允许的温度。因而，炉膛的设计应满意以下要求:（1）合理布置燃烧器，使燃料能快速着火，并有良好的炉内空气动力场，使各壁面热负荷匀称。即要使火焰在炉膛内的充溢度好，削减气流的死滞区和旋涡区，且要避开火焰冲墙刷壁，壁面结渣；（2）炉膛要有足够的容积和高度，保证燃料完全燃烧；（3）能够布置合适的蒸发受热面，以满意炉膛容量的须要，同时保证合适的炉膛出口烟温。保证炉膛出口后的对流受热面不结渣和平安工作；（4）炉膛的辐射受热面应具有牢靠的水动力特性，保证其工作的平安；（5）结构紧凑，金属及其它材料用量少；便于制造、安装、检修和
37、运行。在进行计算时，首先查锅炉课程设计表2T1“炉膛容积强度外的举荐值”，本锅炉选取160x1（）3卬/4,然后即可依据下式求出炉膛容积匕Vd加%但上式确定的炉膛容积只是初步设计的，还要进行结构设计、支配辐射受热面、核算炉膛出口烟温是否合理后，炉膛的容积才能最终确定。确定了炉膛容积后还必需把炉膛的形态和尺寸确定好，才能达到预想的结果。当燃烧器采纳四角布置时，炉膛横截面面积4的确定方法如下：Al=监M分炉膛截面热强度外可查锅炉原理及计算P4-12表145“炉膛截面热强度分的举荐值”。本锅炉分取4.25、1（）6卬/病，横截面面积4为85.04阳2。具体计算见计算部分“3炉膛设计和热力计算二2.2
38、 燃烧器本锅炉燃烧器是依据煤的H大小，按锅炉课程设计表2-14选用的四角布置的直流燃烧器。配风方式选用分级配风，正四角切圆布置，假想小切圆。200加八大切圆8OOz三7,一次风喷口分三层布置，带满负荷共12个一次风喷口。燃烧器的一、二、三次风喷口的布置，自上至下依次为（三）、（二）、（二）、（一）、（二）、（一）、（一）、（二），一次风喷口分上下两组分隔，以提高一次风气流的刚性。为适应煤种变更和调整燃烧工况,煤粉喷燃器各喷嘴出口截面做成可调整式的。为了调整燃烧工况和限制炉膛出口温度，可依据燃料特性来摇摆燃烧器倾角，全部喷嘴一起同向摇摆时可摇摆约20。，这样可变更火焰中心的高度。具体见计算部分“
39、3炉膛设计和热力计算”。2.3 过热器与再热器本设计锅炉中采纳的有辐射、半辐射和对流三种型式的受热面。前屏过热器共6片，为全辐射式过热器，后屏过热器共14片，为半辐射式过热器，高温对流过热器共104片，做顺流布置。在后屏过热器前后布置一二级喷水减温器，其中一级喷水减温主要用于爱护后屏过热器，而二级喷水减温则为调整主蒸汽出口温度，使之维持额定蒸汽参数。对流受热面校核计算时，须预先估计其中一种介质的终温柔焙值，并按下列热平衡方程式求出该终温所相当的受热面吸热量。”及另一种介质的终焰。烟气放热的热平衡方程为：QrP=叭H-H+baHQkj/kg式中一保热系数;H、”一受热面前后的烟熔，kj/kg；a
40、一受热面的漏风系数；一理论冷空气熔，kjkgo也可以用工质吸热方程式求出受热面的吸热量，现将一些受热面的吸热量计算式列出如下:过热器的总吸热量:kkg当屏式过热器、管束、对流过热器从炉膛干脆汲取辐射热时，这些受热面的对流换热吸热量:D，QXys-h)-Qfkj/kgj接着计算传热系数和温差，并按下列传热方程式计算对1依燃料而言的受热面吸热量Qcr:Qcr=kAtBjkkg式中A一计算的受热面积，病%一传热系数，W(m2.oC)4一传热温差，OC约一计算燃料消耗量，kgs0若从传热方程式得到的吸热量。“与按热平衡方程式求出的吸热量Cp之差未超过2%,则该受热面的校核热力计算即告完成。假如两者之间
41、相差较大，就须重新估计终温并重新进行计算。温度及吸热量的最终数值应以烟气放热的热平衡方程式中的值为准。过热器所用的管子外径约为2850，国产锅炉多采纳。38”、的管子制造过热器。管径壁厚因承受的压力、温度的不同，随选用的钢材不同而变更，应由强度计算来确定，一般为2.56如。在设计中可依据实际状况或参考现有通参数的锅炉的数据来选取，国产锅炉过热器管壁厚度为2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0加加。本设计锅炉中，前屏过热器管径与壁厚为38x4.5,后屏过热器38511w,对流过热器385.5w11,高温再热器42x5.5/%Z,低温再热器42x3.5。半辐射式屏式过热器布置在炉膛上部的出
42、口处，由紧密排列的管子组成，一般其纵向相对节距邑/=11T25;屏与屏之间的横向节距Sl应不小于500nun,一般在5501500%。由于屏与屏间的距离很大，屏式过热器上不易结渣，即使结渣也不至于堵塞烟气通道。对流式过热器一般都制成垂直悬吊式。为了悬挂便利，避开堵灰，不论水平还是垂直过热器都采纳顺列布置。横向相对节距sd一般取2.5左右。管中蒸汽流速是依据冷却管子金属的要求来选择的。在过热器中蒸汽流速假如选得太低，则传热实力将会降低，受热面增加；但假如蒸汽流速过大，则蒸汽流淌阻力增加。对于屏式过热器及辐射式过热器，由于它们处于更高的烟温区域，所以受热面管子工作条件很差，为保证在运行中受热面管子
43、不致烧坏，应选取较高的蒸汽流速，并实行其他一些措施。实际影响传热的不只是蒸汽流速，蒸汽密度也有关系。因此，常用工质质量流速。卬作为一种设计指标。蒸汽的质量流速卬可按下式计算:pw=kg/(ms)A式中D蒸汽流量，kg/s；A一蒸汽流通截面积，用2。因此，当选定蒸汽质量流速P卬以后，就可以依据上式确定管子总流通截面积以及管子数目，然后依据横向节距的大小可确定过热器的横向管排数。对屏式过热器来说，烟气流速的选择主要考虑避开积灰而引起结渣，在额定负荷时取烟气流速6机/s左右，本锅炉为6.723ms.对流过热器的烟速下限受积灰条件的限制，上限又受飞灰磨损条件的限制，当烟速低于3机/$时，烟气中的飞灰简
44、洁粘附到管子上，因而造成堵灰，故一般设计时应使额定负荷下的烟气流速不低于6m/s。这样在低负荷时的烟速可不低于3ms。当烟温接近900。，灰粒的粘性不大又不很硬，这时可适当提高烟速。口型锅炉水平烟道内的过热器就属这种状况，这里的管子为顺列布置，常选用10ms以上的烟速，本设计锅炉水平烟道中对流过热器和高温再热器处的烟气流速分别为11.83ms和11.38m5o选取烟气流速以后，就可以结合受热面的结构设计确定过热器的烟道尺寸。假如按结构设计计算得到的过热器受热面积可；与按结构布置要求最终确定的过热器受热面积之间的误差2%时，可认为结构设计计算是符合要求的。此种状况也适用于各对流受热面的结构设计计
45、算。屏式过热器通常采纳校核计算方法，由于屏式过热器多属整个过热系统的中间级过热器，其进、出口工质温度在炉膛计算完成后依旧是未知量，须要预先假设对流吸热量，再依据分级定温的要求假定进口汽温或出口汽温，然后计算出出口汽温或进口汽温。热力计算符合要求后，对预先假定的进口或出口的工质温度或焙，应当在其他有关各级过热器的计算后再进行校核。对流过热器沿烟气流程布置在水平烟道或下行烟道中，其热力计算在炉膛和屏式过热器计算之后进行。计算高过时应考虑炉内干脆辐射的热量，但计算受热面积不包括汲取炉膛辐射的受热面积。再热器分为高温再热器和低温再热器两部分。高温再热器布置在对流过热器之后的水平烟道中，低温再热器则布置
46、在尾部竖井中。低温再热器管系共104片，为5排管，按烟气流向作逆流顺列布置，整个低再管系由悬吊管过热器承载，做向下自由膨胀。高温再热器管系也为104片、5排管，作顺流顺列布置。再热器的结构设计的原则、方法和步骤大致与过热器相同，主要区分有：(1)再热器一般选用较大管径的管子，外径一般为3857，本设计锅炉高温再热器和低温再热器外径均取为42Mo(2)蒸汽的质量流速PW较过热器低，一般为150400依/(s),本设计锅炉高温再热器蒸汽的质量流速.卬为250依/(5)。再热器的热力计算按再热器的流量与参数进行，其计算方法与对流过热器的计算方法基本上是相同的。但在计算高温再热器与高温过热器是有区分的，即计算高温再热器的放热系数时可以忽视前面烟气容积辐射的影响，但后者则计算时要考虑。2.4 省煤器本锅炉省煤器系为2排蛇形管圈，顺列逆流布置，保持较低烟速，以改善磨损，便于检修。省煤器出来的工质，由出口集箱左
