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1、锅炉机组的设计一、 设计概述锅炉机组的热力计算，一般都从燃料的燃烧和热平衡计算开始，然后按烟气的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。锅炉热力计算分为设计计算和校核计算。两者的计算方法基本相同，其区别在于计算任务和所需求的数据不同。1、 设计计算 设计计算的任务是根据给定的锅炉容量、参数和燃料特性去确定锅炉机组的炉子尺寸和各个部件各受热面面积，并确定锅炉的燃料消耗量、锅炉效率、各受热面交界处的温度和焓、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。2、 校核计算 校核计算的任务是在给定锅
2、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。进行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。 对锅炉机组作校核计算时，不仅烟气的中间温度和内部介质温度是未知数，而且排烟温度和热空气温度（空预器出口的空气温度），有时连过热蒸汽的温度也是未知数。因此，在进行计算时，上述温度须先假定，然后用渐近法（渐次逼近法）去确定。 对锅炉机组的各个部件也分为设计计算和校核
3、计算两种方法，但经常采用后一种方法，即先布置好各个部件的受热面，然后用校核渐近计算法去确定它们的吸热量。二、 锅炉的设计计算1、 设计计算的步骤设计热力计算一般按以下步骤进行：1) 按计算任务书列出原始数据。2) 根据燃料燃烧方式、受热面布置（指有几级过热器、再热器、省煤器、空气预热器等）进行空气平衡计算。3) 计算理论空气量、根据各受热面的平均过量空气系数计算烟气特性表，根据各受热面出口过量空气系数，计算烟气、空气焓温表。4) 热平衡计算。即根据燃料燃烧方式（指煤粉燃烧、循环流化床燃烧，以及燃烧器的布置等）决定q3及q4的数值。根据排烟温度和排烟过量空气系数决定q2，根据锅炉容量决定q5，以
4、及根据燃烧方法决定q6，最后决定锅炉热效率，燃料消耗量B和保热系数等。5) 依据所选取的炉膛容积热负荷qv决定炉膛容积VL。决定炉膛截面尺寸和形状，并布置水冷壁、炉内辐射受热面及悬吊管、蒸汽冷却管等。6) 根据选取的空气预热温度进行炉膛传热计算（例题为下炉膛计算）。7) 进行炉膛内辐射受热面的传热计算，并决定各受热面的结构尺寸。8) 依次进行水平烟道、尾部竖井烟道内的对流受热面的传热计算，并决定各受热面的结构尺寸。9) 确定锅炉机组热平衡计算误差。10) 编制整台锅炉热力计算数据汇总表。2、 辅助计算和热平衡计算在进行锅炉设计，决定炉膛尺寸、各受热面的面积和结构之前，必须预先决定燃料消耗量、烟
5、气在各受热面处的成分等主要数据，设计步骤中的第2、3、4项即完成这些任务，这些计算属于辅助计算。辅助计算前要先选定锅炉的总布置，一般常见的是“”型布置。2.1空气平衡计算空气平衡计算，即根据布置方案选取炉膛出口过量空气系数，各段烟道中及制粉系统的漏风系数，可参照原苏联热力计算标准（1998），（以下简称标准）表进行，或者根据国内锅炉制造厂的经验数据确定。然后确定各受热面入口过量空气系数和出口过量空气系数。计算烟气容积、制定烟气特性表时，要明确各公式、各步骤的意义。烟气各特性对应的过量空气系数一定要代入所计算受热面平均的过量空气系数（即进口与出口的算术平均值），这是因为烟气特性计算的主要目的，是
6、要决定各受热面烟气流量和烟气流速的平均值。按照标准的规定，炉膛的平均过量空气系数例外，应代入炉膛出口过量空气系数。2.2燃料燃烧计算1） 燃烧计算：需计算出理论空气量、理论氮容积、RO2容积、理论干烟气容积、理论水蒸汽容积等。计算结果见表2-1燃烧计算表序号项目名称符号数值单位 （标准状况下）计算公式及数据结果1理论空气量V06.0346m3/kg0.0889(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.0333Oar2理论氮容积V0N24.7746m3/kg0.8*Nar/100+0.79V03R02容积VRO21.0895m3/kg1.866*Car/100+0.7*Sar/1004
7、理论干烟气容积V0gy5.8641m3/kgV0N2+VRO25理论水蒸气容积V0H2O0.5955m3/kg11.1*Har/100+1.24*Mar/100+1.61dkV06飞灰份额fh查表2-42） 烟气特性计算：需要计算出各受热面的烟道平均过量空气系数。干烟气容积、水蒸汽容积，烟气总容积、RO2容积份额、三原子气体和水蒸汽容积总份额、容积飞灰浓度、烟气质量、质量飞灰浓度等。2-2烟气特性表序号项目名称符号单位 （标准状况下）炉膛，屏凝渣管高过低过高温省煤器高温空预器低温省煤器低温空预器1受热面出口过量空气系数（查表1-5）_2烟道平均过量空气系数pj_3干烟气容积 V0gy+(pj-
8、1)v0Vgym3/kg4水蒸气容积V0H2O+0.0161(pj-1)V0VH2Om3/kg5烟气总容积 Vgy+VH2OVym3/kg6RO2容积份额 VRO2/VYr RO2_7水蒸气容积份额 VH2O/Vyr H2O_8三原子气体和水蒸汽溶剂总份额 rRO2+r H20r_9容积飞灰浓度 10Aarfh/Vyg/m310烟气质量 1-Aar/100+1.306pjV0mykg/kg11质量飞灰浓度 fhAar/(100my)ykg/kg3） 烟气焓、空气焓、蒸汽焓的计算：炉膛、屏式过热器、高温过热器、低温过热器、高温省煤器、高温空气预热器、低温省煤器、低温空气预热器等所在烟气区域的烟气
9、在不同温度下的焓，并列成表格作为温焓表。具体见表1-3、1-4、1-5、1-6计算焓温表时，各烟气焓所对应的过量空气系数一定要代入所计算受热面出口的过量空气系数，而不可以代受热面的平均的过量空气系数，这是因为烟气焓温计算的目的是要决定各受热面的烟气放热量。焓温计算时飞灰的焓在某些条件下可以忽略不计，但有时要计入。如果是手工进行焓温计算，应先考虑用得到的烟气范围，以减小不必要的计算量。一般可参考以下给出的区间：炉膛：16002200和8001400；以上第一个温度区间用于理论燃烧温度计算，第二个温度区间用于炉膛出口烟温计算；屏式过热器：7001200；对流式过热器（转向室前）：9001100；对
10、流式过热器（转向室后）：500900；省煤器：300500；空气预热器：100200。对在锅炉受热面的各个部位的蒸汽或者空气的焓值进行计算，列成表格，作为温焓表。具体见下表2-3烟气焓温表用于炉膛、屏、高过的计算烟气或空气温度（）理论烟气焓（kj/kg）理论空气焓（kj/kg）理论烟气焓增(kj/kg)炉膛、屏，凝渣管高温过热器=1.20=1.225hyhy40050060070080090010001100120013001400150016001700180019002000210022002-4烟气焓温表用于低温过热器、高温省煤器的计算烟气或空气温度（）理论烟气焓（kj/kg）理论空气焓
11、()理论烟气焓增(kj/kg)低温过热器高温省煤器=1.25=1.273004005006007008002-5烟气焓温表用于高温空预器、低温省煤器的计算烟气或空气温度（）理论烟气焓（kj/kg）理论空气焓()理论烟气焓增(kj/kg)高温空预器低温省煤器=1.32=1.341002003004005006002-6烟气焓温表用于低温空预器的计算烟气或空气温度（）理论烟气焓（kj/kg）理论空气焓()理论烟气焓增(kj/kg)低温空预器=1.39100200300400500600(3）锅炉热平衡及燃料消耗量见下表2-7热平衡及燃料消耗量计算序号名称符号单位公式结果1锅炉输入热量QrkJ/kg式（2-8）QrQ2排烟温度py先估后算3排烟焓hpykJ/kg查焓温表用插值法求4冷空气温度tlk取用5理论冷空气焓h0lkkJ/kgh0lk=(ct)kV06化学未完全燃烧损失q3%取用7机械未完全燃烧损失q4%取用8排烟处过量空气系数py查表2-9即低温空预器出口过量空气过量系数9排烟损失q2%（100-q4)(hpy-pyh0lk)/Qr10散热损失q5%取用11灰渣损失q6%式（2-13）12锅炉总损失q%q2+q3+q4+q5+q613锅炉热效率%100
