600MW超临界压力锅炉煤粉锅炉课程设计.pdf

银川能源学院课程设计任务书设计题目：600MW超临界压力锅炉煤粉锅炉年级专业：能动1202班专 业：能源与动力工程姓 名：杨超超学 号：_指导教师：目录第一章 锅炉设计的目的及意义第一节 锅炉课程设计的目的和内容.1第二节锅炉课程设计的方法和步骤.2第二章锅炉简介.3第一节锅炉的整体布置.3第二节锅炉炉膛及受热面结构.3第三节锅炉传热的基本方程.3第四节省煤器.4第五节过热器系统.4第六节再热器系统.6第七节燃料系统.6第八节烟风系统.6第九节锅炉辅助计算.6第十节燃料的燃料计算.6第十一节固体燃料燃料产生的烟气量计算.6第三章计算.3第一节600MW机组锅炉设计计算原始参数.9第二节理论空气量和理论烟气量的计算.10第三节锅炉燃料及热平衡计算.11第四节炉膛设计和水冷壁的计算.13第五节前屏过热器结构和热力计算.16第六节后屏过热器结构和热力计算.23第七节高温再热器结构和热力计算.27第八节 第一悬吊管结构和热力计算.32第九节高温对流过热器结构和热力计算.34第十节 第二悬吊管结构和热力计算.38第十一节低温再热器垂直段结构和热力计算.33第十二节转向室结构和热力计算.37第十三节低温再热器水平段结构和热力计算.39第十四节省煤器结构和热力计算.47第十五节汽温校核.48第十六节空气预热器结构和热力计算.52第十七节 热力计算数据的总校和计算结果汇总.60第四章参考文献.61第一章锅炉设计的目的和意义第一节 锅炉课程设计的目的和内容一、锅炉课程设计的目的锅炉课程设计是锅炉原理课程的重要教学实践环节。通过课程设计，使学生对锅炉 原理课程的知识得到巩固、充实和提高；掌握锅炉机组的热力计算方法，学会使用与热力计 算相关的标准或导则，培养综合考虑锅炉机组设计与布置的初步能力；培养学生查阅资料和 分析数据的能力，提高学生运算、绘图等基本技能；培养学生对待工程技术问题的严肃认真 和负责的态度。二、锅炉课程设计的内容本书的设计任务是根据一台给定规范和形式的600MW等级超临界压力直流煤粉锅炉的 原始资料，进行锅炉的结构设计和热力计算。(1)锅炉的主要参数，包括锅炉蒸发量、再热蒸汽流量、给水压力和温度、过热蒸汽和再 热蒸汽的压力和温度。(2)给定的燃料和燃料特性。(3)锅炉概况，如锅炉结构和受热面布置、制粉系统、燃烧设备的形式等。(4)锅炉结构简图、烟风和汽水系统流程简图等。在设计计算时，锅炉的排烟温度和热空气温度应预先选定，也可以原始数据给定。炉膛出口 烟气温度和烟道烟气温度，以及汽水流程中各受热面进出口处工质的温度和熔，应根据技术 要求在合理的范围内选定。(1)锅炉炉膛及主要受热面的结构设计。(2)额定负荷下锅炉的热力计算。(3)绘制锅炉受热面的结构图。(4)编写课程设计报告。三、锅炉设计的要求随着科学技术的进步和国家对节能、环保要求的提高，电力工业的发展日益受到资源和环 境等因素的制约，以降低能源消耗、减少污染物排放为目标的节能减排能力已成为衡量一个 企业竞争力的首要标准。因此，针对新型锅炉的技术发展趋势以及新情况下对锅炉系统的特 殊要求，科技工作者子在锅炉设计时应着重考虑以下几个方面：第1页（1）采用成熟、先进的超临界压力技术，确保机组具有较高的循环效率和可用率。（2）选用合适的炉膛尺寸及热负荷指标，采用先进的燃烧方式和燃烧设备，在保证炉膛不 结渣和不产生水冷壁高温腐蚀的前提下，提高锅炉的燃烧效率、减小炉内烟气温度及速度偏 差、降低锅炉的NOX排放。（3）采用成熟可靠的受热面布置方式，减小汽温偏差，保证受热面安全可靠。（4）具有较好的煤种适应性和低负荷稳燃性能以及良好的启、停及调峰性能等。第二节 锅炉课程设计的方法和步骤一、锅炉课程设计热力计算方法锅炉热力计算可分为设计计算和校核计算。两者的计算方法基本相同，都从燃料燃烧和 热平衡计算开始，然后按烟气流向对锅炉机组的各个受热面（炉膛、屏式过热器、对流过热 器等）进行计算，其区别在于计算任务和所需求的数据不同。设计计算的任务是根据给定的锅炉容量、参数和燃料特性来确定锅炉机组的结构尺寸和各个 部件的受热面面积，并确定锅炉的燃料消耗量、锅炉效率、各受热面交界处工质和烟气的温 度和熔、各受热面的吸热量和介质速度等参数，为选择辅助设备和进行空气动力计算、水动 力计算、管子金属壁温计算和强度计算等提供原始资料。校核计算的任务是在给定锅炉负荷和燃料特性的前提下，按锅炉机组已有的结构和尺寸，去 确定各个受热面交界处的水温、汽温、空气和烟气温度、锅炉效率、燃料消耗量以及空气和 烟气的流量和流速。校核计算是为了估计锅炉机组按指定燃料运行的经济指标，寻求必要的 改进锅炉结构的措施，选择辅助设备（或检验原有辅助设备的适用性）以及为空气动力、水 动力、壁温和强度等计算提供原始资料。为了计算方便，设计计算也通常采用校核计算的方法，先根据经验并参考同类型锅炉结构,预先布置好各部件受热面的结构尺寸，然后进行校核计算。如不合适，修改后再进行校核计 算。对锅炉机组做校核计算时，烟气的中间温度、内部工质温度、排烟温度以及热空气温度等都 是未知数，上述温度需先假设，然后用渐进法（见此逼近法）去确定。二、锅炉课程设计的步骤锅炉课程设计的步骤包括：（1）了解给定锅炉的结构、受热面布置、汽水和烟风系统流程等。（2）进行锅炉热力计算，包括各受热面的设计、结构计算、校核计算等。第2页(3)锅炉总体的热量平衡校核和误差检查。(4)编写课程设计报告。第二章锅炉简介第一节锅炉的整体布置本课程设计锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切 圆燃烧方式、全钢架悬吊结构、II形布置、固态排渣。炉后尾部布置2台三分仓容式空气预 热器。锅炉总体布置见图。600mw超临界压力锅炉整体布置锅炉燃烧系统为配6台中速磨煤机的直吹式制粉系统，24只直流式燃烧器分六层布置于炉 膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。在锅炉最大出力工况时,5台磨煤机和五层20只燃烧器投入运行，1台磨煤机备用。在主燃烧器和炉膛出口之间布置 一组分离燃尽风(SOFA)喷嘴。第二节锅炉炉膛及主要受热面的结构炉膛传热计算的目的是要确定炉膛辐射受热面(水冷壁)的吸热量、炉膛出口烟气温度和炉膛热流密度的分布。炉膛设计的任务是：在选定了炉膛出口烟温 时，确定需布置多少辐射受热面积；或在布置好了炉 内受热面后，校核炉膛出口烟温是否合理。炉膛传热计算主要是计算炉内高温火焰和水冷壁 之间的辐射换热量。由于炉内烟气流速较小，对流传 热较弱，所占炉膛换热份额很少，故计算时流传热量 可 第3页以忽略。采用先进可靠的计算方法，确保设计结果经得起实践的检验。要达到上述要求，必须在进行广泛深入调查研究的基础上，综合运用相关的理论知识以 及制造和运行方面的实践经验，集合国内外先进技术，在对各种技术方案进行精确计算分析 的同时，通过试验对结果进行约验证，从而批国家各个方案的优劣。第三节炉膛传热的基本方程根据斯蒂芥一波尔茨曼定律，炉膛内火焰与被包围着的水冷壁之间的辐射换热量为：Q(T 4-T 4)7/f b f式中：。-绝对黑体辐射常数Hj有效辐射受热面面积火焰的平均温度T-水冷壁表面温度 ba-炉膛系统黑度xt止匕外，根据烟气侧热平衡方程，即烟气在炉膛内放出的热最应等于燃料在炉膛内有效放热景与烟气从炉膛出口流映t带走的热嚓萄BP 尸、Q=卬 B(Q-/)f J L L式中：Q,一燃料在炉膛内的有效放热量，kj/kgI炉膛出口处烟气的熔，kj/kg-保热系数；计算燃料耗量，kg/s第四节省煤器省煤器的作用是在给水进入水冷壁以前，将水进行预热，并借以回收锅炉排烟中的部分热 量，提高其经济性。省煤器布置于锅炉的后烟井低温再热器下面，采用光管蛇形管，顺列排列，与烟气成逆流 布置，并由悬吊管悬吊，悬吊管内的工质来自省煤器。为了确保后烟井的烟气分布均匀，在 后烟井入口的后墙包覆管及省煤器进口处前后墙包覆管上均焊有烟气阻流板,以防止形成烟 气走廊，造成局部磨损。如图第4页20第五节过热器系统过热器系统按蒸汽流向可分为:顶棚和包覆过热器，前屏过热器，后屏过热器和末级过热 器（高温对流过热器），其中主受热面为前屏过热器，后屏过热器和末级过热器。一、过热蒸汽系统流从汽水分离器引出的蒸汽进入炉顶进口集箱，经前炉顶管至炉顶出口集箱，为减少蒸汽 阻力损失，在BMCR工况下约35.6%的蒸汽经旁路管直接进入炉顶出口集箱。从炉顶出 口集箱引出的蒸汽经过后炉顶管，后烟井包覆，后烟井延伸侧墙，再汇总至后烟井侧墙上 集箱，分四路引入前屏进口集箱，进入前屏加热后进入前屏出口集箱，再分两路经第一级 喷水减温后进入后屏过热器进口集箱，流经后屏并进入后屏过热器出口集箱，从后屏过热 器出口集箱分两路经第二级喷水减温后进入末级过热器进口集箱，在末级过热器加热后进 入末级过热器出口集箱。再由两根末级过热器出口集箱引出管引出至两根主蒸汽管道并送 往汽轮机高压缸。二、前屏过热器前屏过热器（也称大屏，分隔屏过热器）布置于炉膛上部，不仅可吸收炉膛上部的烟气 辐射热，还能分隔烟气流，起到减弱切圆燃烧时炉膛出口烟气残余旋转的作用，降低炉膛 出口烟温偏差。三、后屏过热器后屏加热器布置在炉膛上部，前屏之后，炉膛折焰角的前方，可吸收部分炉膛上部的辐射 热量。第5页四、末级过热器末级过热器布置于水平烟道，在高温再热器和炉膛后墙水冷壁悬吊管之后，受热面呈顺列 逆流布置，主要靠对流传热吸收热量。五、减湿系统过热器汽温通过两级喷水控制，第一级喷水布置在前屏过热器出口管道上，第二级喷水 布置在后屏过热器出口管道上，过热器喷水取自省煤器进口管道的给水。第六节再热器系统再热器系统由低温再热器和高温再热器两级组成。一、再热蒸汽系统流程自汽机高压缸排出的蒸汽分成两路经事故喷水减温器后引入低温再热器进口集箱,经低温 再热器后进入低温再热器出口集箱，再经过两根连接管道引至高温再热器进口集箱，经过高 温再热器后从高温再热器出口集箱上引至两根蒸汽管道，送往汽轮机中压缸，其流程图如图 所示。低温再热器和高温再热器之间通过连接管道进行左右交叉，以减少因炉膛左右侧烟温偏差 而引起的再热蒸汽温度偏差。二、低温再热器低温再热器布置于后竖井烟道中，顺列排列，与烟气成逆流布置，靠对流传热吸收热量,低温再热器又分成水平段和垂直段。垂直段布置于水平烟道的尾部竖井前墙悬吊管之后锅炉 转向室的入口处。三、高温再热器由于再热蒸汽采用摆动燃烧器调温，故高温再热器布置于炉膛折焰角上部烟气高温区，与烟气成顺流流动，顺列布置。第七节燃烧系统锅炉采用配中速磨煤机，冷一次风机，正压直吹式制粉系统。煤粉燃烧器为四角布置，切圆燃烧,摆动式燃烧器。通过燃烧设备设计和炉膛布置的匹配来满足各项燃烧指标的要求,即煤粉的及时着火，稳定燃烧和低NO排放，并保证炉内不能发生明显的结渣和水冷壁的高 温腐蚀。主风箱设有6层强化着火煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置有燃料风（周界风）。煤粉喷嘴和二次风喷嘴相间布置。除底部二次风（也称火下风）（UFA）和顶部二次风外，中间五 第6页层二次风(也称辅助风)的一层喷嘴都由三层小喷嘴组成，其中上下两层为偏置的CFS喷 嘴，中间一层为直吹风喷嘴。在主风箱上部设有两层紧凑燃尽风(Close coupled OFA,CCOFA)喷嘴，在主风箱下部设有一层火下风(underfire air,UFA)喷嘴。在CCOFA上部布置有分离燃尽风(separated OFA,SOFA)喷嘴，即五层可水平摆动 的分离燃尽风喷嘴。在本锅炉课程设计中，燃烧设备和制粉系统不需要设计和计算，直接给定。第八节烟风系统一、烟气系统炉膛中产生的烟气流过后烟井后，通过烟道进入空气预热器烟气仓，在预热器中利用烟 气余热使一、二次风得到预热。烟气在烟气仓中将预热器的波形板受热面加热而得到冷却。加热后的波形板先进入二次风分隔仓加热二次风，然后再进入一次风分隔仓加热一次风。从 空气预热器出来的烟气通过静电除尘器、脱硫设备等，排至烟囱。二、空气系统一次风的作用是干燥和输送煤粉，从大气中抽吸的空气通过一次风机，送入三分仓预热 器的一次风分隔仓，加热后通过热一次风道进入磨煤机，在进预热器前有一部分冷风在磨煤 机进口前与热一次风相混合。作为磨煤机调温风。二次风的作用是强化燃烧和控制NOx生成量。从大气吸入的空气通过送风机进入预热器 的二次风分隔仓，加热后经二次风道进入大风箱，并由大风箱分配到各二次风喷嘴。供给五 层分离燃尽风喷嘴的空气也由大风箱上抽取。第九节锅炉辅助计算1.煤种的效核与判别校核煤种一般是指保证锅炉能够安全和最基本性能的最低煤质要求;燃用校核煤种时不能保 证锅炉的设计性能要求;在工程中锅炉厂常常以校核煤种来验证锅炉的整体设计是否存在偏 差，在煤质偏离的情况下锅炉能否安全运行。煤种的判别：通常根据煤化程度把煤分为三大类：褐煤、烟煤、无烟煤。具体分类如下图：第7页中回生炭分委ar*类冽符号包格致日%gWVa/uj.kri正朋nOb 呢，0310.0-20.045-一员意保-1210,0-20.05-20-一观悌3113.14MO.0-20.0)20-66一-一速修E2415,2530.0-28.010.0-20.0泗 3B10037.0汨)55 D-i3jr3609.0-37.0涧25 0fl525 0-他543“as%.037.0 沏03500.0-37.090-50-蹄健M22,3200.0-37.05-30-不骷解-21,3100.0-37.0JT.D3T D)ot.d-30-5024分类指标用下列符号表示：Vr干燥无灰基挥发分，%；Hr-干燥无灰基氢含量，%；GR-I（简记G）-烟煤的粘结指数；Y-烟煤的胶质层最大厚度，毫米（mm）；b烟煤的奥亚膨胀度，%；M-煤样的透光率，%;第十节燃料的燃烧计算燃料的燃烧是燃料中的可燃元素与氧气在高温条件下进行的高速放热化学反应过程。为使燃 料燃烧，需要一定温度条件外还需要一定的氧气。电厂燃烧设备中，氧气来源于空气。1KG 收到基燃料完全燃烧且没有剩余氧存在是所需的空气量，称为理论空气量V。过量空气系数在燃烧设备中，燃烧过程一般在炉膛出口处结束，因此对燃烧有重大影响的是炉膛出口出的 过量空气系数；o；的大小直接影响燃烧效率和热效率：其值过大将会造成过大的排烟 热损失并使炉温偏低，不利于燃烧；其值过小会造成固体及气体不完全燃烧损失过大，且污 染物排放浓度过高。实际空气量*与理论空气量V。之比称为过量空气系数，即VV0式中。一过量空气系数，用于烟气量的计算第8页B过量空气系数，用于空气量的计算理论烟气量第十一节 固体燃料燃烧产生的烟气量计算一、理论空气量计算L:燃料完全燃烧所需的理论空气量，单位是m3/kg;Q:燃料低发热值，单位是kj/kg;二、理论烟气量计算V:理论干烟气量，单位是m3/kg;C、S、N：燃料中碳、硫、氮的含量；第三章计算第一节600MW机组锅炉设计计算原始参数序号名称符号单位计算公式或数据 来源结果1额定蒸发量Dsht/h给定19132过热蒸汽压力pshMPa给定，表压3过热蒸汽温度tsh给定5714再热蒸汽流量Drht/h给定15865再热蒸汽入口压力prhMPa给定，表压6再热蒸汽入口温度trh给定3107再热蒸汽出口压力prhMPa给定8再热蒸汽出口温度trh给定5699给水压力pfwMPa给定10给水温度tfw给定28211周围环境温度tea给定2012锅炉燃煤特性神华烟煤（1）碳收到基质量百分比Car%给定（2）氢收到基质量百分比Har%给定（3）氧收到基质量百分比Oar%给定（4）氮收到基质量百分比Nar%给定（5）硫收到基质量百分比Sar%给定（6）灰分收到基质量百分比Aar%给定（7）水分收到基质量百分比Mar%给定（8）挥发分干燥无灰基质量百分比Vdaf%给定（9）燃料收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg给定23442序号名称符号单位计算公式或数据 来源结果1元素之和%Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar100%2元素之和正确否？正确第9页3高位发热量（经验公式）Qgr,arkJ/kg339Car+1256Har-109(Oar-Sar)4低位发热量（经验公式）Qnet,arkJ/kgQgr,ar-r(0.09Har+O.OlMar)5经验公式值和给定值之差/Qnet,arkJ/kgQnet,ar-Qnet,ar6误差判别|/Qnet,ar|800正确7煤的折算因子red4190/Qnet,ar8折算灰分Ared,ar%red X Aar9折算水分Mred,ar%red X Mar10折算硫分Sred,ar%red XSar11煤的灰分特性判断Ared,ar4%正确Mred,ar8%正确Sred,ar0.2%正确表4-2理论空气量和理论烟气量计算序号名 称符号单位计算公式或数据来源结果1理论空气量VoNm3/kg0.0889 XXX XOar2理论氮气容积VoN2Nm3/kg0.79 X V0+0.008 XNar3三原子气体RO2的容 积VRO2Nm3/kg0.01866 X(Car+0.375 X Sar)4理论水蒸汽容积V0H2ONm3/kg0.111 XXX VO5理论烟气容积VogNm3/kgVoN2+VoH2O+VRO2表4-3烟气特性表序号名称及公式符号单位前屏至省煤器空预器 热段空预器冷段1烟道进口过量空气系 数（查表3-3）a2烟道出口过量空气系 数（查表3-4）a3烟道平均过量空气系数（a=a”）/2aav4过剩空气量（aav-l）VbANNm3/kg5AVVH2ONm3/kg6烟气总容积 Vgo+1.0161(aav-l)VbVgNm3/kg7RO2占烟气容积份额VR02/VgrRO2第10页8H2O占烟气容积份额VH2O/VgrH2O9RO2+H2O 的容积份 额rRO2+rH2Org10a avVbGgkg/kg11飞灰浓度，a fa取0.95 a faAar/(100Gg)口 ashkg/kg表4-5锅炉热平衡及燃料计算序号名 称符号单位计算公式或数据来源结果1燃料带入的热量QfkJ/kg234422排烟温度exg给定1263排烟的焰lexgkJ/kg调用函数11404冷空气温度teaoC给定205理论冷空气焰IcaokJ/kg调用函数6机械不完全燃烧热损 失q4%取用7化学不完全燃烧热损 失q3%取用08排烟热损失q2%(lexg-aexglOca)(l-q4/100)/Qf X1009散热损失q5%取用10灰渣热损失q6%取用11总热损失Eq%q2+q3+q4+q5+q612锅炉热效率nb%100-q14保热系数l-q5/(nb+q5)15过热蒸汽的熔i shkJ/kg16给水的焰ifwkJ/kg17过热蒸汽流量Dsht/h给定191318再热蒸汽出口焰i rhkJ/kg19再热蒸汽进口焰irhkJ/kg297520再热蒸汽流量Drht/h给定158621锅炉有效利用热量QlkJ/hDsh(i sh-ifw)+Drh(i rh-i rh)22锅炉实际燃料消耗量Bkg/hQl/(nbQf/100)29378024锅炉计算燃料消耗量Bealkg/sB(l-q4/100)/3600第n页温度空气 焰CO2N202H2O灰焰2026303910013216913013215120026635726026730430040355939240746340054277252755162636050068499666469979460083012228048509677009791461946100511478001130170410931160133590012811951124313191524874100014362202139414781725984110015952457154516371926109612001754271716951800213112061300191329761850196323441360140020763240200921272558157115002239350421642294277917581600240337672323246130011830170025664035248226293227206618002729430326422796345821841900289745712805296836882385200030644843296431393926251221003232511531273307416126402200339953873290348343992760表 4-4 烟序号温度()理论烟气 熔I0g(kJ/kg)理论空 气焰 I0a(kJ/k g)飞灰的 熔Ifa(kJ/k g)烟气的焰Ig=I0g+(a-l)I0a+If a(kJ/kg)aaaIgAlgIgAlgIgAlg1100220017323300262444003528第12页55004453660054037700637388007356990083391010009348111100108381212001141913130012454141400135151515001457616160015644171700167051818001776619190018859202000199472121002104033922220022127表4-6炉膛结构特征和水冷壁有效系数的计算序 号名称符号单位计算公式或数据来源结果一、炉膛结构计算1前墙面积Ffrm2(35.538+7.332+9.458/2)X2后墙面积Fbm2(6.751+30.367+7.332+9.458/2)X3侧墙面积Fsm2(13.356+17.696)/2 X X17.696+(17.696+9.458)/2 X699.24两侧墙2Fsm22Fs5四角的四个切角削去炉墙的 面积Fdm24X X X26四角补加面积Faddm24X X7应扣去布置燃烧器损失的面 积FBm2Fd-Fadd8出口烟窗面积Foutm2X9包围炉膛的总面积Fm2Ffr+Fb+2Fs+Fout-Fl10方形炉膛容积Vfm3FsW13第13页11四个切角损失容积VIm3X X4X2412炉膛实际容积Vefm3Vf-Vl13炉膛辐射层有效厚度SmSF二、水冷壁热有效系数的计算14水冷壁热有效系数2查表3-615燃烧器所占炉墙面积FBm2估算5016炉膛出口烟窗平面热有 效系数力outB少x17炉膛水冷壁平均热有效 系数力av(F-Fout-FB)X it+FB X 0+Fout X 力 out/F三、在BMCR工况下，假定下面5层燃烧运行，同时每层燃烧器给粉量相同18燃烧器布置相对高度xBhB/hf19M值M20燃烧器区域炉膛有效截 面积Am2X X421炉膛截面积的当量半径Rmsqrt(A/五)表4-7炉膛热力计算序 号名称符号单位计算公式或数据来源结果1热空气温度thaoC假设后校核3252理论热空气焰IhaokJ/kg调用函数3炉膛和制粉系统总漏风 系数A a f+a pcs查表3-44空预器出口过量空气系 数Bah”CL -(CL f+A a pcs)5空气带入炉内热量QakJ/kgB ah IhaO+(A a f+A a pcs)Icao61kg燃料带入炉内的有 效热QeffkJ/kgQf(l 00-q3-q4-q6)/(l 00-q4)+Qa2147理论燃烧温度tthoC调用函数16088理论燃烧温度TthKtth+27318819炉膛出口烟温nfoC假设后校核1380炉膛出口烟温T fK0 4+273165310炉膛出口烟熔InfkJ/kg调用函数11烟气平均热容(VC)avkJ/(kgK)(Qeff-I f)/(Tth-Tnf)第14页12波尔兹曼数Bo Bcal(VC)av/(力 avF。0T3th)13水蒸汽容积份额rH2O烟气特性，查表4-3三原子气体的容积份额rg烟气特性，查表4-3三原子气体辐射减弱系 数kgrgm-1式(3-19),调用函数14灰粒平均直径dashu m中速磨煤机16烟气中飞灰浓度u ashkg/kg烟气特性，查表4-3灰粒辐射减弱系数kash 口 ashm-1式(3-20),调用函数15最上排燃烧器布置高度htm结构计算，图4-1最下排燃烧器布置高度hunm结构计算，图4-1高度差Ahmht-hun炉膛计算高度hfm结构计算，图4-1焦炭颗粒浓度口 cok,vg/Nm3式(3-24),调用函数16焦炭颗粒的平均粒径dcoku m取用70焦碳粒子辐射减弱系数kcok u cokm-1式(3-21),调用函数17火焰吸收减弱系数kam-1kgrg+kash 口 ash+kcok u cok炉内辐射层光学密度TkaS18炉内火焰黑度 11-e-工火焰综合黑度 syn式(3-29),调用函数19炉膛黑度 synf式(3-28)炉膛火焰最高温的相对 高度xmmxB20炉膛出口无量纲烟温e f(i)热有效系数法，式(3-26)炉膛出口温度Tnf,cal(1)K0 nf(l)(tth+273)炉膛出口温度3nf,cal(1)oCTnf,cal(l)-273计算误差3nf(l)oC允许误差10021炉膛出口无量纲烟温e f(2)前苏73计算修正法，式(3-30)炉膛出口温度Tnf,cal(2)K0 nf(2)(tth+273)炉膛出口温度3nf,cal(oCTnf,cal(2)-273第15页2)计算误差吁oC允许误差10022炉内传热量QRkJ/kg式(3-31)6926.523第一悬吊管之前的炉内 容积Vfm3估算，Vf+Vpl+Vp2+Vrh2燃烧器区域炉膛容积热 强度qvkW/m3BcalQnet,ar/Vf,一般在 75100 之间24燃烧器区域炉膛断面热 强度qAMW/m225燃烧器区域炉墙面积ABm22(W+D)(Ah+3)26富燃缺氧条件下主燃烧 区燃尽份额X27主燃烧区壁面热强度qBMW/m2表4-8减温力;假设序 号名称符号单位计算公式或数据来源结果1一级减温水量Ddshlt/h假设后校核652二级减温水量Ddsh2t/h假设后校核35表4-9前屏结构计算序 号名称符号单位计算公式或数据来源结果1管子直径dX 6mm结构设计2屏片数nl结构设计63每片屏小屏数n2结构设计64每片小屏管子数n3结构设计125管子总数EnnlXn2Xn34326工质流通截面fm2n/4Xdi2Xn7横向截距sim结构设计8纵向截距s2m结构设计9系数s2/d结构设计10主受热面的角系 数xp查图3-5第16页11屏片最外圈管子 的外轮廓线所围 成的平面面积Fpm2(16+0.02065)X(3.607+0.0413)X2X6X21402.7612计算受热面积Hpm2Fpxp13顶棚受热面积Feem2X 2+0.85+0.794)X14前墙受热面积Ffrm216X15侧墙受热面积Fsm2X 2+0.85+0.794)X16X216总受热面积EHm2Hp+Fce+Ffr+Fs17计算受热面积所 占份额rpHp/EH18炉顶受热面积所 占份额rceFee/EH19前墙受热面积所 占份额rfrFfr/EH20侧墙受热面积所 占份额rsFs/EH21受热面区总容积Vplm316X X22受热面区总包围 面积Fm2H+Ffr+Fce23烟气辐射层有效 厚度SmEF24系数L/sl25系数D/sl326前屏穿透角系数 vpl查附图A-227烟气流通截面Fgm2X 6)X1628从炉膛进入前屏 区的烟气流份额gl表4-10前屏热力计算序 号名称符号单位计算公式或数据来源结果一、烟气参数1进口烟温炉膛出口温度，查表4-713802进口烟熔Ipl,kJ/kg炉膛出口烟熔，查表4-73出口烟温3pl假设后校核1160第17页4出口烟熔IplkJ/kg调用函数5烟气平均温度3av0.5(3pl+3pl)12706烟气平均温度T1K3av+27315437烟气放热量QpLgkJ/kggi(t)dpr-ipi)二、炉内直接:辐射热8炉膛出口烟窗热有效系数力out炉膛结构计算，查表4-69进入屏区炉膛出 口热流qfkW/m2力 out fsyn。OTf410炉膛出口截面积Fabcm2X11炉膛直接辐射热Qp,fkJ/kgqfHFabc/Bcal12前屏区炉膛出口 截面积Fabm2X13落到前屏区炉膛 直接辐射热QplfkJ/kgFabQp,f/Fabc落到后屏区炉膛 直接辐射热Qp2,fkJ/kgQp,f-Qpl,fn14前屏区直接辐射 中透过前屏区落 到后屏的辐射热QplkJ/kgQpl.fni)vp,l15前屏区获得的炉 膛直接辐射热QpikJ/kgQpl,f-Qpl16其中，主受热面所 得QplrkJ/kgrpQpl顶棚受热面所得QcerkJ/kgrceQpl前墙受热面所得QfrrkJ/kgrfrQpl两侧墙受热面所 得QsrkJ/kgrsQpl三、屏区空间(烟气)穿透辐射17烟气辐射层有效 厚度Sm结构计算，查表4-918水蒸汽容积份额rH2O烟气特性，查表4-3三原子气体总容 积份额rg烟气特性，查表4-3三原子气体减弱 系数kgrgm-1式(3-19),调用函数19灰粒平均直径dash口 m中速磨煤机16第18页烟气中飞灰浓度口 ashkg/kg烟气特性，查表4-3灰粒辐射减弱系数kash 口 ashm-1式(3-20),调用函数20烟气介质的吸收减弱系数kam-1kgrg+kash 口 ash21烟气介质的光学 密度TkaS22烟气黑度P1-e-工5823烟气的综合黑度 synp p+1)24屏空间热有效系数巾p,S选取25屏空间黑度 p,Ssyn psyn/(psyn+(l-psyn)力 P，S)26下一级获取屏空 间辐射热有效系 数力 p,S选取前屏空间向后屏 的穿透辐射热流qpl,SkW/m2巾 p,S p,Ssyn。0(pl+273)427受热面出口处的 截面积Foutm2二Ffr,结构计算前屏空间向后屏 的穿透辐射热Qpl,SkJ/kgqpl,S Fout/Bcal四、前屏对流传热量的计算与校核28顶棚受热面对流 吸热量QceckJ/kg假设后校核140前墙和两侧墙受 热面对流吸热量Qfr+sckJ/kg假设后校核52029附加受热面的对流吸热量Qcp,addkJ/kgQcec+Qfr+sc66030前屏受热面的对流吸热量QplckJ/kgQpl,g-Qcp,add-Q pl,S31前屏受热面的总 吸热量AQplkJ/kgQplr+Qplc32前屏过热器进口 汽温tpl假设后校核45033前屏过热器进口 蒸汽熔iplkJ/kg第19页34前屏过热蒸汽流 量Dpit/hDsh-Ddsh 1-Ddsh2181335前屏过热器出口 蒸汽焰i plkJ/kgi+BcalSQpl/(Dpl/3.6)307036前屏过热器出口蒸汽温度t pl37前屏过热器平均 汽温tav(tpl+t pl)/238工质质量流速p cokg/(m2 s)(Dpl/3.6)/f39受热面污染热阻Rfm2 AV选取40受热面灰污表面 温度T2Ktav+273+1000RfBcal 2 Qpl/Hp41受热面黑度 2选取0.7742辐射热交换综合 系数Csyn1/(1/synp+1/2-1)43烟气对受热面辐 射换热热流qRkW/m2Csyn(o 0T14-。0T24)44烟气对受热面辐 射换热热流qRkW/m2巾 p,s p,Ssyn。0T1445二者误差8 qR%W5%,说明力p,s和Rf选取 合适-246烟气辐射放热系数a rW/(m2 )1000qR(l)/(Tl-T2)47烟气容积VgNm3/kg烟气特性，查表4-3烟气流通截面积Fgm2结构计算，查表4-9烟气流速Wgm/sglBcalVgTl/(273Fg)48烟气运动黏度vgm2/s调用函数49烟气导热系数XgW/(m )调用函数50烟气普朗特数Prg调用函数51烟气雷诺数RegWgd/v g52烟气努塞尔数Nug53烟气对流放热系数a cW/(m2 )Nug 入 g/d54修正系数选取烟气侧放热系数a 1W/(m2 )自(兀 d a c/(2s2xp)+a r)55传热系数KW/(m2 )a l/(l+(l+Qrpl/Qcpl)Rf a 1)56进口端差Atlpl-t930第20页出口端差At23 pl-t传热温压At式(3-65)前屏对流传热量Qplc,trkJ/kgA t/Bcal计算误差8 Qplc%允许误差2%2五、附加受热面对流吸热量57分离器蒸汽温度tsep假设后校核425顶棚受热面管内蒸汽温度tee分离器出口温度与前屏进口工 质温度的平均值438顶棚受热面传热 温压A tee3av-tce顶棚受热面对流 传热量Qcec,trkJ/kgA tce/Bcal顶棚受热面计算 误差8 Qce%允许误差10%58前、侧墙受热面水 冷壁蒸汽温度tfr+s稍低于分离器汽温405前、侧墙受热面传 热温压A tfr+s3av-tfr+s865前侧墙受热面对流传热量Qfr+sc,trkJ/kg0.001KFfr+s A tfr+s/Bcal前侧墙受热面计 算误差8 Qfr+s%允许误差10%59顶棚受热面总吸 热量QceplkJ/kgQcec+Qcer60前侧墙受热面总 吸热量QwwplkJ/kgQfr+sc+Qfrr+Qsr57461后屏区进口烟焰Ip2kJ/kggirPi+g2rtf62后屏区进口烟温3p2,调用函数63透过前屏区进入 后屏区的总辐射 热2Qpl”kJ/kgQpl+Qpl,S序号名称符号单位计算公式或数据来源结果第21页1管子直径dX 8mm结构设计2屏片数nl结构设计203每片屏管子数n2结构设计215管子总数2nnl Xn24206工质流通截面fm2n/4Xdi2Xn8横向截距sim结构设计9纵向截距s2m结构设计10系数s2/d11主受热面的角 系数xp查图3-512屏片最外圈管 子的外轮廓线 所围成的平面Fpm2(16+0.022225)X(2.217+0.04445)X2X2013计算受热面积Hpm2Fpxp14顶棚受热面积Feem2(0.794+2.217+0.396)X15侧墙受热面积Fsm216 X(0.794+2.217+0.396)X 216总受热面积EHm2Hp+Fce+Fs17计算受热面积所占份额rpHp/EH18顶棚受热面积所占份额rceFee/EH19侧墙受热面积所占份额rsFs/H20受热面区总容 积Vp2m316X X21受热面区总包 围面积Fm2Hp+2Fce+Fs+16X X222烟气辐射层有 效厚度SmF23系数L/sl24系数D/sl25从炉膛出口到 后屏出口的穿 透角系数e vp,2查附图A-226系数L/D27系数sl/D28从后屏入口（前 屏出口）到后屏 出口的穿透角 系数“pp2查附图A-l29烟气流通截面 积Fgm2X 20)X(16-0.60/2)第22页30从炉膛进入后 屏区的烟气流 量份额g21-gl表4-12后屏热力计算序 号名称符号单位计算公式或数据来源结果一、烟气参数1进口烟温即2，前屏热力计算，查表4-102进口烟熔Ip2kJ/kg前屏热力计算，查表4-103出口烟温即2”假设后校核12024出口烟熔Ip2kJ/kg调用函数5烟气平均温度3av0.5(3p2+3p2n)6烟气平均温度T1K3av+2737烟气放出热量Qp2,gkJ/kg(Ip2-Ip2n)1343二、炉内直接辐射热8从前屏区进入 后屏区的穿透 辐射WQplkJ/kg前屏热力计算，查表4-10238.99从炉膛进入后 屏区的直接辐 射Qp2,fkJ/kg前屏热力计算，查表4-1010进入后屏区的 外来总辐射热2Qp7kJ/kgQp2,f+2Qpl11透过后屏区进 入高温再热器 区域的辐射热Qp2kJ/kgQp2,f t)vp,2+SQpl t)pp,212后屏区吸收的外来辐射热Qp2kJ/kgS Qp2-Qp213其中，主受热面所得Qp2rkJ/kgrpQp2顶棚受热面所 得QcerkJ/kgrceQp2两侧墙受热面 所得QsrkJ/kgr