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哈锅300MW燃煤电站锅炉热力设计及计算
摘 要

300MW；自然循环；结构设计；对流受热面；热力计算；1025t/h

Boiler design and thermal caculation of 300MW coal-fired power plant in Haerbin
Abstract
Keywords:

第一章 概述

现代电站锅炉就是利用燃料燃烧释放的热能或其他热能加热给水，以获得规定参数（温度、压力）和品质的蒸汽设备。本说明书设计的锅炉属亚临界锅炉。
影响锅炉总体设计的因素有蒸汽参数、容量、燃料以及一些其他因素。
对超高压及超高压以上的大容量锅炉，由于容量增大，参数较高，过热气温提高，中间再热器的利用，使得过热部分的吸热份额增加，为保持合适的炉膛出口温度，在炉膛上部设置了屏式过热器。对本锅炉，采用两级再热器。省煤器由于压力升高，给水加热比率增加，不会沸腾。对亚临界锅炉，自然循环、控制循环、直流锅炉3种形式都适用，本锅炉采用最广泛的自然循环。
燃烧煤粉的炉膛尺寸较大，这是由于要在炉膛内使煤燃尽，又要防止产生有害的积灰和结渣。炉膛水冷壁的吸热率要低到使管子金属温度不会对炉膛尺寸发生大的影响。从最高一排煤燃烧器中心到炉顶之间要有足够的高度。炉膛的型式有多种，本锅炉采用 “∏”型。
锅炉总体设计中遵行的原则：1、选取合理的设计指标，以获得较高的利用率；2、从锅炉岛整体出发选用合理的系统最佳参数匹配及成熟结构，以达到高的运行可靠性、灵活性和经济性；3、考虑环境保护问题；4、考虑锅炉的整体结构密封性；5、考虑增加受热面的可能性；6、安全保护和自动控制。
在设计锅炉时，要对锅炉进行热力计算。锅炉热力计算的目的是确定锅炉受热面与燃烧产物和工质参数间的关系，通常可分为设计计算和校核计算。这二种计算方法基本相同，其区别在于计算所要求的最终结果的项目不同。
设计计算是指在给定的给水温度和燃烧特性的条件下，确定在锅炉额定蒸发量、给定的蒸汽参数（压力、温度）和预定的技术经济指标的条件是下，所需要的炉室尺寸和锅炉机组各部件的结构、受热面数量。进行设计计算之前还要预先选定锅炉的整体布置型式、 排烟温度和热空气温度。设计计算的目的是在额定负荷下确定锅炉各受热面的结构特性及传热面积。除了确定锅炉的各部件的受热面尺寸外，设计计算中应考虑如何保证锅炉机组的运行可靠性、安全性问题。
校核计算则是根据锅炉机组所采用的炉膛结构尺寸和各部件的受热面结构布置和数量，对已知的锅炉负荷和燃料种类，计算决定各级受热面的换热量、各级受热面交界处的水温、汽温和烟气温度，计算得出锅炉效率、燃料消耗量、空气量、烟气量以及工质和烟气在各级受热面内的流速。进行校核计算是为了估计锅炉机组运行的经济性，同时也是为了取得数据进行水循环的计算、受热面管壁温金属温度计算，进一步估计锅炉运行的安全性，确定配套设备的合理性和适应性，寻找进行锅炉结构改进所需的措施。
设计计算和校核计算都依据相同的传热原理、公式和资料。在设计计算时，为了计算程序上的方便，对于各个受热面也往往采用校核计算的程序，即预先根据经验布置好受热面的结构尺寸和传热面积，通过校核计算的结果校验受热面的布置是否合理和正确，如果不妥则修正受热面的布置，再进行校核。因此，对于锅炉各个受热面的热力计算在方法上可以看作是校核计算。

第二章 锅炉基本结构和辅助计算

2.1锅炉容量、参数
锅炉容量、参数见表2-1。
表2-1 锅炉参数
序号
名 称
单 位
数 值
MCR
ECR
36%MCR
1
汽包工作压力
MPa
19.66
18.47

2
主蒸汽流量
t/h
1025
905.3
370
3
主蒸汽出口压力
MPa
18.29
17.26
8.49
4
主蒸汽出口温度
℃
540.6
540.6
535
5
再热蒸汽流量
t/h
835.8
745.1
319.6
6
再热蒸汽进口压力
MPa
3.83
3.41
1.38
7
再热蒸汽出口压力
MPa
3.61
3.22
1.30
8
再热蒸汽进口温度
℃
322.7
317.3
303.9
9
再热蒸汽出口温度
℃
540.6
540.6
536.7
10
给水温度
℃
280.8
273.1
223.3
11
给水压力
MPa
20
18.67
8.93
12
冷空气温度
℃
23.9
23.9
23.9
13
热一次风温
℃
319.4
315.6
266.1
14
热二次风温
℃
330.6
324.4
269.4
15
炉膛出口烟温
℃
1048
1022
832
16
排烟温度
℃
135.6
132.2
97.8
17
锅炉热效率
%
92.08
92.22

18
燃料消耗量
t/h
143
128.9
58.6
19
炉膛容积热负荷×10-2
KJ/m3h
408.16
368.08

20
炉膛断面热负荷×10-6
KJ/m2h
18.85
16.92

2.2燃料
选用的煤种为烟煤，其应用基各值在表格2-2中.
表2-2 烟煤煤特性表

序号
名 称
单 位
数 值
设计煤种

1
应用基碳Cy
%
52.44

2
应用基氢Hy
%
3.1

3
应用基氧Oy
%
8.6

4
应用基氮Ny
%
0.54

5
应用基硫Sy
%
0.90

6
应用基灰份Ay
%
24.83

7
应用基水份Wy
%
9.59

8
可燃基挥发份VR
%
33.41

9
低位发热量Qdwy
KJ/Kg
19860

10
哈氏可磨性系数

67

2.3受热面布置
锅炉采用传统的双烟道布置，即“∏”型布置，见图2.1。在烟气向上流动的炉膛与烟气向下流动的尾部竖井之间为水平烟道。炉膛以屏式过热器底面为上下炉膛分界面。上炉膛内布置有屏式过热器（分隔屏过热器与后屏），可增加其辐射特性并分隔烟气气流，减弱炉膛出口前的烟气旋转强度，减少烟气偏差。凝渣管在屏式过热器的出口方向上，其作用是可以减少结渣的形成。屏式过热器沿炉深共有4片，其后为凝渣管。在水平烟道的前部布置高温过热器，在后部布置高温再热器与低温过热器。高温过热器采用先逆流后顺流，高温再热器采用先逆流流动方式，其余过热器与再热器也采用逆流方式。这样的布置使蒸汽温度最高的出口段处于烟温较低的区域，提高其可靠性。在尾部竖井中依次布置低温再热器和省煤器，均为逆流布置，可提高烟气与蒸汽间的温差。所有过热器、再热器与省煤器的管子均采用行列布置，这对炉顶密封、管束的吊挂与提高吹灰效果均有利，对减轻管子的飞灰磨损，效果明显。烟道尾部有两台空气预热器。高温级是三分仓受热面回转式式空气预热器，它对称布置于尾部竖井下方；另外一台为管式空气预热器。

图2.1 锅炉结构简图

2.4燃烧产物计算
空气和燃烧产物的容积和焓都是按1kg固体燃料和标准状态下1干气体燃料计算的。对所有气体在标准状态下的1mol气体的容积等于22.41（标准）。
1kg燃料完全燃烧时所需要的理论干空气量（空气过剩系数=1）可由燃料中各可燃成分（C、H、S）在燃烧时所需空气量相加而成。
烟气量的计算为燃料在理论空气量（=1）下完全燃烧后所生成燃料产物的理论（最小）容积。理论空气量和理论烟气量见表2-3。

表2-3 理论空气量和烟气量
序号
名称及符号
单位
公式及计算
结果
1
理论空气积

5.227
2
三原子气体容积

0.9848
3
理论氮气容积

4.1334
4
理论水蒸气容积

0.5472
5
理论烟气容积

5.1185
6
飞灰中纯灰份额

-
固态排渣煤粉炉，查表8-51
0.80
7
烟气中飞灰质量浓度
Kg/kg

0.1986
8
煤的折算灰分

g/MJ

12.50
根据该锅炉的燃料性质（属于烟煤），列出空气平衡表。见表2-4。
表2-4 空气平衡表
烟道名称
入口过量空气系数
出口过量空气系数
漏风系数
炉膛，辐射过热器及凝渣管(l,f，nz)

1.25
0.1
高温过热器(gzr）
1.25
1.275
0.025
高温再热器(ggr)
1.275
1.305
0.03
低温过热器(dgr)
1.305
1.33
0.025
低温再热器(dzr)
1.33
1.36
0.03
省煤器(sm)
1.36
1.38
0.02
高温空气预热器(回转式)
1.38
1.58
0.2
低温空气预热器（管式）
1.58
1.61
0.03

根据上述计算出的数据，计算表2-5烟气特性表列出的各项。
表2-5 烟气特性表
名称及公式
符号
单位
炉膛及凝渣管
第二级过热器
高温再热器
第一级过热器
低温再热器
省煤器
高温空气预热器
低温空气预热器
入口过量空气系数

1.25
1.25
1.27
1.30
1.33
1.36
1.38
1.58
出口处过量空气系数

1.25
1.27
1.30
1.33
1.36
1.38
1.58
1.61
平均过量空气系数0.5（α′+）

1.25
1.26
1.29
1.31
1.34
1.37
1.48
1.59
水容积
+0.0161
(-1)V0

m3/kg
0.53
0.53
0.53
0.53
0.54
0.54
0.55
0.56
烟气总容积V++ V+(-1)V0

m3/kg
7.46
7.53
7.69
7.84
8.00
8.15
8.78
9.43
RO2容积份额
V/

0.14
0.14
0.13
0.13
0.13
0.13
0.12
0.11
H2O容积份额
V/

0.07
0.07
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.05
三原子气体总容积份额

0.21
0.21
0.20
0.20
0.20
0.19
0.18
0.17
烟气质量
1-+
1.306

kg/kg
9.94
10.03
10.23
10.44
10.64
10.82
11.63
12.48
飞灰浓度

kg/kg
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02
0.02

1.3
1.33
1.33
1.33
1.32
1.32
1.32
1.32

在>1.0时，实际烟气的焓为：
(kJ/kg) （2-2）
当燃用多灰分煤种时，烟气中飞灰含量较大时（即>），烟气的焓应计入飞灰的焓。
上述结果为了便于查阅，将各受热面的烟气温度范围内的值列成表格形式，即所谓的烟气温焓表.

2.4热平衡及燃料消耗量计算
锅炉机组的热平衡是指送入机组的热量与有效利用热量加上各项热损失的总相平衡。一般的热平衡方程式如下：
（kJ/kg） （2-3）
式中 ——送入锅炉的热量（kJ/kg）
——有效利用热量（kJ/kg）
——排烟热损失（kJ/kg）
——气体不完全燃烧损失（kJ/kg）
——固体不完全燃烧损失（kJ/kg）
——锅炉散热损失（kJ/kg）
——灰渣物理热损失（kJ/kg）。
热平衡表见表2-7
表2-7 锅炉热平衡及燃料消耗量计算

序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
1
燃料带入量

kJ/kg
≈
19860
2
排烟温度

℃
假定
132.2
3
排烟焓

kJ/kg
查焓温表2-6（=1.61）
1067.6001
4
冷空气温度

℃
给定
23.9
5
排烟热损失

%

4
6
气体不完全燃烧损失

%
查文献2表8-51
0
7
固体未燃烧损失

%
查文献2表8-51
1.5
8
散热损失

%
查文献2图3-3
0.5
9
灰渣物理热损失

%
故不需计算
0.07
10
理论冷空气焓

kJ/kg
查表2-6
164.9
11
锅炉总热损失

%

6.07
12
锅炉热效率

%
100-
93.93
13
过热蒸汽出口焓

kJ/kg
查蒸汽特性表，t=541℃
p=18.49MPa
3397.5
14
饱和水焓

kJ/kg
查蒸汽特性表 ，p=18.49MPa
1808.1
15
给水焓

kJ/kg
查蒸汽特性表，t=271℃
p=19.05MPa
1761.7
16
过热蒸汽流量

t/h
任务书给定
905.3
17
再热蒸汽出口焓

kJ/kg
查蒸汽特性表，t=541℃
p=3.98MPa
3543.56
18
再热蒸汽进口焓

kJ/kg
查蒸汽特性表，t=315℃
p=3.32MPa
3015.38
19
再热蒸汽流量

t/h
任务书给定
745.1
20
锅炉有效利用热

kw
+
678840.8
21
实际燃料消耗量
B
kg/s

35.81
22
计算燃料消耗量

kg/s

35.27
23
排烟处过量空气系数

-
查文献2表4-5
0.1
24
保热系数

-

0.9947

第三章 炉膛设计和热力计算
3.1 炉膛概述
炉膛是锅炉中的一个重要部件。其复杂性在于同时存在着燃烧和传热过程，而燃烧本身就对传热有很大影响。如火焰中心的位置，火焰中三原子气体和炭黑成分对辐射传热都有直接影响。另外，燃烧产生的灰分对受热面的污染程度不同也会使吸热量发生变化。反过来，传热过程的强弱又会影响燃料的着火和燃尽。
炉膛的传热过程是一个动态过程，燃料着火后燃烧非常强烈，其放热大于四周水冷壁的吸热，火焰温度迅速上升，形成最大值所在的火焰中心。随后可燃物逐渐燃尽，其发热量小于水冷壁吸热量，火焰温度下降，形成炉内温度场沿炉膛高度不均匀的分布曲线。不论锅炉负荷、过量空气系数及燃烧工况如何变化，对一定结构的炉膛，沿其高度的温度场变化是很有规律的。
通常控制炉膛出口温度为1000℃左右，火焰中心可达1400℃甚至更高，故而炉膛中的传热主要是以辐射的形式进行的。至于对流传热，在炉膛热力计算中可以忽略；但在分析研究火焰偏斜冲刷炉壁而造成灰污结渣的问题时，则要计及对流传热造成的影响。
炉膛设计完成后，进行炉膛的热力计算。炉膛的热力计算是在布置好炉膛的几何形状、受热面的结构和面积后进行，热力计算的目的是校核所设计的炉膛能否将火焰冷却到预期的炉膛出口温度，即炉膛内布置的受热面能否吸收分配的辐射热量。
3.2 炉膛结构
炉膛用以保证燃料燃尽并使出口烟气冷却到对流受热面安全工作所允许的温度，炉膛出口的、等排放符合环保要求。
本锅炉采用直流式燃烧器切向燃烧方式的正方形炉膛，中速磨煤正压冷一次风机直吹式制粉系统。
影响炉膛设计的主要因素：燃料特性、排渣方式和燃烧方式。我国电站锅炉主要采用直流式燃烧器切向燃烧方式的正方形炉膛、炉膛宽度a/炉膛深度b<1.2的炉膛。切向燃烧方式的优点是炉膛四壁水冷壁的热负荷比较均匀，改善了风粉混合工况，即使各个角喷口的风粉不均匀性大些，相邻火焰可以相互点燃，燃烧较稳定，对燃料适应性较好，直流式燃烧器阻力较小，易于操作和调整。
炉膛四周采用膜式水冷壁（膜式水冷壁气密性好，大型锅炉常采用）。膜式水冷壁由光管加扁钢焊接而成，如图3-1。管子规格（外径×壁厚）为63.5mm×7.5mm，节距为76.2，材料牌号为SA-210C。在炉膛较高热负荷区域采用内螺纹管，螺纹头数为8。炉膛有四个较大的切角，每个切角各有11根水冷壁管，其中1根为侧水冷壁管子，10根为前（后）水冷壁管，各水冷壁管子根数如下：前水冷壁与后水冷壁各174根，两侧水冷壁各157根，总计662根。

图3.1 膜式水冷壁
由汽包来的具有欠焓的水，经4根外径为508的集中下降管，通过74根外径为159mm的连接管将炉水送到外径为273mm的前、后与侧墙水冷壁下集箱，炉水在水冷壁管内进行加热蒸发，其出口的汽水混合物在进入外径为273mm的水冷壁上集箱，通过94根外径为159mm的汽水连接管进入汽包。
水冷壁回路划分：
水冷壁的循环回路共22个，回路是按炉膛高度热负荷曲线、炉膛宽度与深度热负荷分配曲线和水冷壁管几何形状等因素划分的。前墙、后墙各有5个回路，两侧墙各有6个回路。为改善角隅受热条件，将其布置为大切角并划成单独回路。折焰角部分的侧墙按受热情况、采用叉形管情况及管子形状等因素分为2个回路。4根集中下降管的每一根负责炉膛一个角部水冷壁的供水，一个回路尽量由同一集中下降管供水。水冷壁下集箱的下水连接管数量与上集箱的汽水引出管数量按回路受热情况与回路水冷壁管束量确定。
炉膛结构设计列于表3-1，水冷壁结构列于表3-2。

表3-1炉膛结构设计（带有凝渣管和屏式过热器）

序号
名称
符号
单位
计算公式或数据来源
数值
1
炉膛截面热负荷

文献2表8-40
4400
2
炉膛截面积
F

159.23
3
炉膛宽度
a

12.62
4
第一根凝渣管高

设定
7.2
5
顶棚宽度

7.121
6
折焰角前端到第一排凝渣管斜管段长

设定
1.5
7
折焰角宽度

设定
4.2
8
折焰角上倾角度

设定
45
9
折焰角下倾角度

设定
30
10
凝渣管与炉墙距离

5.449
11
顶棚高度

7.2
12
折焰角高度

2.4253
13
-

3.175
14
冷灰斗底口宽度

设定
2
15
冷灰斗倾角

设定

55
16
冷灰斗中部宽度

7.31
17
冷灰斗高度

7.583
18
冷灰斗斜边长度的一半

4.628

19
炉膛容积热负荷

文献2表8-39选取
1600
20
炉膛容积

根

5838.4
21
侧墙面积

462.631
22
炉膛中部高度

37.311
23
出口窗中心到灰斗中心高

37.311
24
前墙面积

577.706
25
后墙面积

507.977
26
出口窗面积

109.793
27
顶棚面积

89.867
28
炉膛总面积

2210.605
29
炉膛总高

41.286

3.3 燃烧器设计
燃烧器是指将燃料与燃烧所需的空气按规定比例、速度和混合方式经燃烧喷口送入炉膛并正确组织燃料在炉膛内着火、燃烧和燃尽的装置。切向燃烧时，射流在炉膛中央合成一个大的旋转气流，理想的炉内空气动力工况，要求这个旋转气流中心不偏离炉膛中央，也不贴壁冲墙，热负荷分布均匀，火焰充满度好。每组燃烧器有两个一次风口，两个二次风口和两个废气燃烧器，燃烧器的结够示意图见图3-2。燃烧器结构尺寸计算见表3-3。

图3.2 燃烧器布置
表3-3 燃烧器结构尺寸计算

序号
名称
符号
单位
公式及计算
结果
1
计算燃烧消耗量

查文献2表I-4
35.27
2
燃料受到基低位发热量

见任务书
19860
3
燃料干燥无灰基挥发分

%
由任务书初始数据得
24.832
4
理论空气量

由表2-3得
5.227
5
炉膛出口过量空气系数

-
由烟气特性表得
1.25
6
炉膛漏风系数

-
由烟气特性表得
0.1
7
空气预热器出口风温

见任务书
324.4
8
一次风率

-
文献2参考表8-4选取
0.2
9
磨煤废气（三次风率）

-
由制粉系统得
0.4
10
磨煤废气及煤粉温度

由制粉系统得

150
11
二次风及送粉热风温度

314.4
12
一次风中煤粉浓度

0.592
13
热风比热

查下的空气比热表
1.3477
14
一次风温

见任务书
315.6
15
一次风温t1下的空气比热

查下的空气比热表
1.344
16
煤粉器前的一次风温

见任务书

17
炉膛漏风率

-

0.08
18
二次风率

-

0.32
19
二次风量

161.37
20
一次风量

99.37

21
磨煤废气量

142.83
22
一次风速

文献参考表8-27选取
24
23
二次风速

文献参考表8-27选取
55
24
磨煤废气（三次风）风速

文献参考表8-27选取
58
25
燃烧器数量
Z
-
切向燃烧四角布置
4
26
每个燃烧器的标准煤出力

t/h

21.52
27
一次风口面积

2.07
28
二次风口面积

1.467
29
废气（三次风）喷口面积

1.23
30
炉膛宽度
a

查表3-1
12.62
31
炉膛深度
b

查表3-1
12.62
32
燃烧器间距离

-
12.62
33
炉膛高度

查表3-1
41.286
34
下二次风口下沿到冷灰斗转角的距离

选定
3.47
35
燃烧器假想切圆直径

参考
1.58
36
燃烧器矩形对角线长度

17.847
37
特性比值

_
a/b
1

_

1

_
初步选定
2

_
文献参考图8-84选定
13
38
燃烧器喷口宽度

1.4
39
燃烧器喷口高度

按，要求画出结构图，得
2.821
40
燃烧器占有面积

23.0632

3.4 燃烧室水冷壁布置
水冷壁采用的光管，管节距s=mm，管子悬挂炉墙，管子中心和炉墙距e=0。每面墙宽10731mm,侧墙布置根，前后墙布置根。后墙水冷壁管子在折角处有叉管，直叉管垂直向上连接联箱，可以承受后墙管子和炉墙的重量，斜叉管组成凝渣管和折焰角。凝渣管有413=123根管子，折焰角上有根管子。
侧墙水冷壁向上延伸，在折焰角区域和凝渣管区域形成附加受热面。
表3-4 炉膛受热面计算
序号
名称
符号
单位
公式及计算
结果
前，后，侧
顶棚
出口窗
1
水冷壁规格
d
mm
-
60
60
60

mm
-
8
8
8
2
管节距
s
mm
-
76
76
-
3
相对值

-
-
1.267
1.26
-
4
管中心与炉墙距离
e
mm
-
0
0
-
5
相对值

-
-
0
0
-
6
角系数
x
-
文献查图11-10
1
1
1
7
炉墙面积

-
2011
89.867
109.793
8
水冷壁有效辐射面积

除去燃烧器占有面积
1965
89.867
109.793
9
总水冷壁有效辐射面积
H

2164.66
10
灰污系数

-
文献查表11-2
0.45
11
水冷壁受热面平均热有效性系数

-

0.441
12
烟气辐射层有效厚度
s
m

9.51
13
燃烧器中心高度

m

8.672
14
燃烧器相对高度

-

0.21
15
火焰中心相对高度修正

-
文献2查表11-3
0
16
火焰中心相对高度

-

0.21

3.5炉膛，屏式过热器及凝渣管热力计算
3.5.1炉膛的热力计算
炉膛的热力计算（带屏式过热器）结果列于表3-6。其中炉膛出口温度为1203.4℃，屏式过热器出口温度为494.5℃。
表3-5 炉膛热力计算
序号
名 称
符号
单位
公式及计算
结 果
1
热空气温度

℃
任务书给定
324.4
2
热空气焓

kJ/kg
查表2-4
2255.84
3
冷空气温度

℃
任务书给定
23.9
4
冷空气焓

kJ/kg
查表2-4
264.36
5
炉膛漏风系数

-
查表2-4
0.1
6
煤粉系统漏入风系数

-
中速磨，正压运行
0.1
7
空气预热器热空气份额

-
查表2-4
1.05
8
空气进入炉膛的热量

kJ/kg
+(+)
2421.51
9
燃料有效放热量

kJ/kg

22278.53
10
理论燃烧温度

℃
查表2-4(α=1.25)
11309.28

K
+273
1582.28
11
炉膛出口温度

℃
先假定，再校核
1100

K
+273
1373
12
炉膛出口烟焓

kJ/kg
查表2-4(α=1.25)
12142.53
13
烟气平均热容量

kJ/(kg •℃)

48.4
14
容积份额 水蒸气/三原子气体

-
查表2-5(α=1.25)
0.5772
15
烟气密度

1.447
16
飞灰浓度

Kg/kg
查表2-5(α=1.25)
0，0213
17
飞灰颗粒平均直径

μm
文献2，查表11-4，用钢球滚桶磨煤机
13
18
三原子气体分压力

0.0155
19
三原子气体辐射减弱系数

1/(m•Mpa)

10.2
0.4993
20
灰粒辐射减弱系数

1/(m•Mpa)

1.98
21
焦炭辐射减弱系数

-
贫煤
1

-
悬浮燃烧
0.1

-
经验数据
10.2

1/(m•Mpa)

1.02
22
火焰辐射减弱系数
k
1/(m•Mpa)
++
3.4993
23
火焰辐射吸收率

-
kps
3.3711
24
火焰黑度

-

0.9654
25
炉膛黑度

-

0.9844
26
火焰中心高度系数
M
-
文献2，查表11-3，0.56-0.5
0.455
27
炉膛出口烟温

K
+273
1124.88

℃

1203.4
28
炉膛出口烟焓

kJ/kg
查表2-5（α=1.25）
14328
29
炉内辐射传热量

kJ/kg

9924.327
30
辐射受热面热负荷

175.35

3.5.2屏式过热器的热力计算
屏的有关数据见表3-6
表3-6 屏式过热器结构尺寸
名称
符号
单位
公式或数据来源
数值
（1）屏式过热器结构
管径壁厚

mm
给定

管距：
横向
纵向

mm
mm
给定
500
46
屏长
屏深
l
b
m
m
给定
7.2
6.022
炉宽
a
m
给定
10.731
入口辐射受热面

135.44
出口辐射面积

73.75
烟气流体截面积：
入口
出口
平均

（l+b）(a-zd)
L(a-zd)

130.22
70.91
91.82
蒸汽流通截面积
f

1.745
本身辐射角系数
x
-
文献图11-10（a）曲线5
0.97
屏受热面

2zblx
1766.42
入口到出口角系数

-

0.04
辐射层有效厚度
s
m

0.781
(2)附加受热面结构数据
两侧水冷壁受热面

给定
153．24
（3）屏区烟气有关数据
入口温度

给定（从炉膛计算得来）
1203.4
入口焓

kJ/kg
查焓温表
14328
烟气容积

给定
7.4627
水蒸气容积份额

-
给定
0.0714
三原子气体容积份额

-
给定
0.2134
飞灰浓度

kg/kg
给定
0.0252
飞灰颗粒直径

um
钢球滚桶磨煤机
13
（4）工质有关数据
（1）屏式过热器入口蒸气压力

Mpa
给定
17.26
出口蒸气压力

Mpa
给定
17.26
入口蒸气温度

给定
380
入口蒸气焓

kJ/kg
查蒸气表
2740
蒸汽流量
D
Kg/s
给定
252.35
两侧水冷壁工质温度
t

饱和温度
359.25
（5）炉内传热数据
炉内屏区辐射热流

给定
175.35
考虑反向辐射的系数

-
（=1203.4）从文献图11-17取得
0.94
屏区改正辐射强度

164.83
屏入口辐射热

kJ/kg

586.84

表3-7 屏式过热器热力计算
顺序
名称
符号
单位
公式或数据来源
数值
1
入口烟温

℃
给定
1100
2
入口烟焓

kJ/kg
查焓温表
13526
3
屏区对流传热
Q
kJ/kg
假定后复校
1900
4
屏区烟气辐射给屏后受热面的热量

kJ/kg
假定后复校
78
5
屏出口烟气焓

kJ/kg

12340
6
屏出口烟温

℃
假定后复校
1050
7
烟气平均温度

℃
0.5（+）
1126.7
T
K
273+
1399.7
8
屏区水冷壁附加
受热面吸热量

kJ/kg
假定后复校
173
9
屏本身对流传热

kJ/kg
假定后复校
1727
10
烟气辐射减弱系数

1/（mMpa）

2.05
11
飞灰辐射减弱系数

1/（mMpa

2.13
12
烟气辐射辐射吸收力
kps
-
（+）ps
0.331
13
烟气黑度
a
-

0.28
14
屏入口有效辐射热量

kJ/kg
取自表3-6
586.84
15
屏进口对出口的
角系数

-
取自表3-6
0.04
16
屏出口漏出炉膛辐射热量

kJ/kg

17.98
17
屏吸收炉膛辐射

kJ/kg
-
586.86
18
屏总吸收热量

kJ/kg
+
2295.86
19
屏区烟气辐射燃料品种改正系数

-
文献2中式（12-70）说明
0.5
20
屏区烟气对屏后受热面的辐射热量

kJ/kg

70
21
屏出口蒸气焓

kJ/kg

3261.13
22
屏出口蒸汽温度

℃
查蒸气表（p=17.26Mpa）
494.5
23
蒸汽平均温度
t
℃

437.25
24
蒸气平均比热容
v

查蒸气表（p=17.26Mpa）
0.016
25
蒸汽平均流速

m/s

2.17
26
蒸汽侧放热系数

文献2见图12-16，=0.96 920
883.2
27
烟气流速

m/s

13.51
28
烟气放热系数

文献2查图12-6，=
47.94
29
灰污系数

文献2查图12-20曲线3
0.011
30
管壁温度

℃

948.63
31
辐射放热系数

文献2查图12-15，
129.98
32
屏利用系数

-
文献2查图12-20
0.85
33
烟气侧放热系数

170.7
34
传热系数
k

47.48
35
温差

℃
=0.5
，
672.45
36
屏本身对流传热量

kJ/kg

1739
37
屏本身传热误差
e
-

-0.69
38
水冷壁附加受热面工质温度

℃
给定
359.25
39
温差

℃

767.45
40
水冷壁附加受热面吸热量

kJ/kg

172
41
误差

-

0.58
42
总误差
e
-

-0.58

燃烧室辐射吸热量的分配
燃烧室辐射吸热量中有部分由屏式过热器，凝渣管及高温过热器吸收。
（1）凝渣管直接吸收燃烧室的辐射热量
辐射受热面是燃烧室的出口窗，凝渣管吸收的热量与凝渣管束的角系数有关。根据凝渣管的横向相对节距=4.267,从文献2图11-10中的无炉墙反射的曲线上查得单排管的角系数x=0.32。现