第1章 设计任务书
设计题目：600MW等级超临界压力煤粉锅炉 原始资料如下： 锅炉蒸发量：Dsh=1913t/h
过热蒸汽压力：psh''=25.4MPa（表压） 过热蒸汽温度：tsh''=571℃ 再热蒸汽流量：Drh=1586t/h
再热蒸汽入口压力：prh'=4.35MPa（表压） 再热蒸汽入口温度：trh'=310℃
再热蒸汽出口压力：prh''=4.16MPa（表压） 再热蒸汽出口温度：trh''=569℃ 给水压力：pfw=29.35MPa 给水温度：tfw=282℃ 周围环境温度：tca=20℃ 排烟温度：vexg=126℃ 制粉系统：直吹式、中速磨 （1） 燃料名称：神府东胜煤
（2） 煤的收到基成分（%）：Car=57.33, Har=3.62，Oar=9.94, Nar=0.70, Sar=0.41, Aar=15.00, Mar=13.00 （3） 煤的干燥无灰基挥发分：Vdaf=33.64% （4） 煤的收到基低位发热量：Qnet,ar=21805kj/kg （5） 灰熔点：DT、ST、FT>1500℃
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第2章 燃料的数据校核和煤种判别
2.1 燃料的数据校核计算列于表2-1。
表2-1 燃料的数据校核和煤种判别
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 元素之和 元素之和正确否？ 高位发热量（经验公式） 低位发热量（经验公式） 经验公式值和给定值之差 误差判别 煤的折算因子 折算灰分 折算水分 折算硫分 名 称 符 号 — — Qgr,ar Q'net,ar 单 位 ％ — kJ/kg kJ/kg kJ/kg — — ％ ％ ％ — — — 计算公式或数据来源 结 果 100 正确 22943 21803 -2 正确 0.192 2.88 2.50 0.08 彽灰分煤 低水分煤 低硫分煤 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar — 339Car+1256Har-109(Oar-Sar) Qgr,ar-r(0.09Har+0.01Mar) Q'net,ar-Qnet,ar ⊿Qnet,ar — red Ared,ar Mred,ar Sred,ar — │⊿Qnet,ar│<800 4190/Qnet,ar red×Aar red×Mar red×Sar Ared,ar<4% Mred,ar<8% Sred,ar<0.2% 11 煤的灰分特性判断 — —
2.2 煤种判别：
由燃料特性得知:
因为Vdaf =33.64% ，10%＜Vdaf<37% 所以煤种为烟煤
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第3章 锅炉整体布置的确定
3.1 炉整体的外型--选Π型布置
选择Π形布置的理由如下：
(1)锅炉排烟口在下方送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅炉结构和厂房较低，烟囱也建在地面上；
(2)对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力；
(3)各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热； (3)机炉之间的连接管道不长。 3.2 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。
本锅炉为高压参数，汽化吸热较多，加热吸热和过热吸热较少。为使炉膛出口烟温降到要求的值，保护水平烟道的对流受热面，在水平烟道内布置高、低温对流过热器外，炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。为使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。
热风温度要求高（t=360℃）采用双级布置空气预热器双级省煤器。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。 3.3 汽水系统
(1)过热蒸汽系统的流程
汽包→顶棚过热器进口集箱→炉顶及尾部包覆过热器管束→尾部包覆过热器后集箱→（悬吊管过热器管束→悬吊管过热器出口集箱）尾部左右侧包覆过热器上集箱→尾部上下侧包覆过热器管束→尾部上下侧包覆过热器下前集箱→水平烟道左右侧包覆过热器管束→水平烟道左右侧包覆过热器上集箱→对流过热器进口集箱→对流过热器管束→对流过热器出口集箱→集汽集箱→汽轮机。
(2)水系统的流程
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给水→省煤器进口集箱→省煤器管束→省煤器出口集箱→后墙引出管→汽包→下降管→下联箱→水冷壁→上联箱→汽包。 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，在炉膛出口处采用油后墙水冷壁延伸构成的遮焰角，以使烟气更好地充满炉膛。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。
省谋器和空气预热器采用两级配合布置，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。
根据煤的特性选用中速磨煤机的负压直吹系统次风。 锅炉本体结构见附图（锅炉剖面图）
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第4章 锅炉的热力计算
4.1 燃料燃烧和锅炉热平衡计算 4.1.1 燃料的燃烧计算
（1）煤完全燃烧（1)时理论空气量及燃烧产物容积计
算见表4-1(以lkg燃料为准)。
表4-1 理论空气量和理论烟气量计算 序号 1 2 3 4 5 名 称 理论空气量 理论氮气容积 三原子气体RO2的容积 理论水蒸汽容积 理论烟气容积 符 号 Vo VoN2 VRO2 V0H2O Vog 单 位 Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg 计算公式或数据来源 0.0889 × (Car + 0.375× Sar) + 0.265×Har－0.0333×Oar 0.79 × V0 + 0.008 × Nar 0.01866 × (Car+ 0.375 × Sar) 0.111 × Har + 0.0124× Mar+ 0.0161× V0 VoN2+VoH2O+VRO2 结 果 5.739 4.539 1.073 0.655 6.267 （2）烟气特性的计算列于表4-2
表4-2 烟气特性表 序号 名称及公式 烟道进口过量空气系数 （查表3-3） 烟道出口过量空气系数 （查表3-4） 烟道平均过量空气系数 (α'+α\")/2 过剩空气量 (αav-1)Vo 水蒸汽容积 VoH2O+0.0161ΔV 符 号 单 位 前屏至省煤器 空预器热段 空预器冷段 1.24 1.28 1.26 1.492 0.679 7.783 0.1378 0.0873 1 2 3 4 5 6 7 8 a' a\" aav — — — Nm3/kg Nm3/kg Nm3/kg — — 1.20 1.20 1.20 1.148 0.674 7.433 0.1443 0.0907 1.20 1.24 1.22 1.262 0.676 7.550 0.1421 0.0895 ⊿V VH2O Vg rRO2 rH2O 烟气总容积 Vgo+1.0161(αav-1)Vo RO2占烟气容积份额 VRO2/Vg H2O占烟气容积份额 VH2O/Vg 5
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9 10 11 RO2+H2O的容积份额 rRO2+rH2O 烟气质量 1-Aar/100+1.306αavVo 飞灰浓度，αfa取0.95 rg Gg μash — kg/kg kg/kg 0.2350 9.844 0.0145 0.2316 9.993 0.0143 0.2251 10.293 0.0138 αfaAar/(100Gg) （3）烟气焓温的计算列于表4-3
表4-3 烟气焓温表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 温度(℃) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 理论烟气焓I0g(kJ/kg) 870.3 1762.3 2682.4 3630.5 4602.7 5594.0 6612.9 7664.0 8733.7 9820.1 10910.7 12004.8 13125.8 14271.0 15402.5 16551.9 17709.2 18874.3 20052.4 21221.9 22407.5 23595.1 理论空气焓I0a(kJ/kg) 757.5 1526.5 2312.7 3110.3 3925.2 4763.0 5618.1 6484.6 7351.2 8240.6 9153.1 10065.5 10977.9 11913.3 12848.7 13789.9 14725.3 15660.6 16624.7 17583.1 18547.2 19505.5 飞灰的焓Ifa(kJ/kg) 11.5 24.1 37.6 51.3 65.3 79.8 94.5 109.3 124.5 140.2 156.2 171.9 193.8 223.9 250.5 260.8 294.4 311.2 339.9 358.0 376.2 393.3 Ig —— —— 烟气的焓Ig=I0g+(α-1)I0a+Ifa (kJ/kg) α=1.2 ΔIg —— —— Ig α=1.24 ΔIg α=1.28 Ig ΔIg 1063.6 1089.2 1093.9 1119.9 2152.8 1122.2 2213.9 —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 3182.5 1121.3 3275.0 4303.8 1149.3 5453.1 1173.3 6626.4 1204.6 7831.0 1239.2 9070.2 1258.2 10328.5 1279.9 11608.4 1289.1 12897.5 1292.3 14189.8 1325.4 15515.2 1362.3 16877.5 1345.3 18222.8 1347.8 19570.6 1378.0 20948.6 1369.0 22317.7 1399.5 23717.2 1379.2 25096.4 1396.7 26493.1 1396.4 27889.5 —— 4.1.2 锅炉的热平衡计算
锅炉的热平衡计算列于表4-4
表4-4 锅炉热平衡及燃料消耗量 序号 1 2 名 称 燃料带入的热量 排烟温度 符 号 Qf ϑexg 6
单 位 kJ/kg 计算公式或数据来源 结 果 21805 126 ≈Qnet.ar 给定 ℃ 榆林学院锅炉课程设计
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 17 18 19 20 21 22 24 排烟的焓 冷空气温度 理论冷空气焓 机械不完全燃烧热损失 化学不完全燃烧热损失 排烟热损失 散热损失 灰渣热损失 总热损失 锅炉热效率 保热系数 过热蒸汽的焓 给水的焓 过热蒸汽流量 再热蒸汽出口焓 再热蒸汽进口焓 再热蒸汽流量 锅炉有效利用热量 锅炉实际燃料消耗量 锅炉计算燃料消耗量 Iexg tca Icao q4 q3 q2 q5 q6 kJ/kg oC 调用函数 给定 调用函数 取用 取用 (Iexg-αexgI0ca)·(1-q4/100)/Qf×100 取用 取用 q2+q3+q4+q5+q6 100 -∑q 1-q5/(ηb+q5) 调用函数，psh\"=25.4MPa 调用函数，pfw=19.35MPa 给定 调用函数，prh\"=4.16MPa 调用函数，prh'=4.35MPa 给定 Dsh(i\"sh-ifw)+Drh(i\"rh-i'rh) Q1/(ηbQf/100) B(1-q4/100)/3600 注1385.1 20 149.2 0.60 0.00 5.44 0.20 0.06 6.30 93.70 0.9979 3400.5 1239.3 1913 3601.4 2975.0 1586 5.1279E+09 250991 69.30 kJ/kg % % % % % % % — kJ/kg kJ/kg t/h kJ/kg kJ/kg t/h kJ/h kg/h kg/s ∑q ηb φ i\"sh ifw Dsh i\"rh i'rh Drh Q1 B Bcal 4.2 炉膛设计和热力计算
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