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1、重庆大学本科学生课程设计锅炉原理课程设计题目： 410t/h中间再热电站锅炉设计专 业 热能与动力工程 姓 名 学 号 指导教师 重庆大学动力工程学院二零一五年 重庆大学动力工程学院锅炉原理课程设计本页为任务书目 录400t/h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 锅炉炉墙和炉墙密封112.8 水冷系统122.9 汽水系
2、统流程122.10 烟风系统132.11 吹灰系统132.12 制粉系统132.13 再热器的旁路保护系统142.14 运行工况和汽温调节15400t/h中间再热电站锅炉设计计算说明书161 煤的元素分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
3、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506.3 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618.1低温再热器的结构尺寸计算618.2 低温再热器的热力计算629 省煤器的结
4、构设计与热力计算659.1 省煤器的结构设计659.2 省煤器的结构尺寸计算679.3 省煤器的热力计算6810 空气预热器的结构设计与热力计算7010.1 空气预热器的结构尺寸7010.2 空气预热器的热力计算7111 热力计算数据的修正与计算结果汇总7411.1 热力计算数据的修正7411.2 减温水量校核7511.3 排烟温度校核7611.4 热空气温度校核7611.5 热平衡计算误差校核7611.6 热力计算汇总表77锅炉原理课程设计总结与感想79参 考 文 献80400t/h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 2）、再
5、热蒸汽流量 3）、给水温度 4）、给水压力 5）、过热蒸汽温度 6）、过热蒸汽压力 7）、再热蒸汽进口温度 8）、再热蒸汽进口压力 9）、再热蒸汽出口温度 10）、再热蒸汽出口压力 11）、环境温度 12）、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 14）、排烟温度 ： 15）、冷空气温度 ：设计煤种特性如下：1）、煤的应用基（即收到基）成分（%）：，2）、煤的可燃基（即干燥无灰基）挥发份： 3）、煤的低位发热量：4）、灰熔点：、1.2 锅炉总体概况锅炉为单汽包，自然循环煤粉炉，呈型布置，适应露天。炉膛由密封良好的鳍片管膜式水冷壁组成，炉膛截面深宽，宽深比为1.061
6、，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1350，其后布置14片后屏过热器，横向节距为630。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，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。全部受热面采用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，受热面向下膨胀。回转式空气预热器则直接安置在9运转层上，由水平烟道连接，置于尾部烟道的后侧。锅炉烟井周围有管子包覆，采用重力载荷小，厚度薄的覆管炉墙，除尾部空气
7、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。锅炉汽温调节，主蒸汽采用一、二级喷水减温，再热蒸汽采用摆动燃烧器法，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，采用带有粗破碎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
8、外型选用型布置，选型布置的理由如下：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用低位布置，因此减轻了厂房和锅炉构架的负载。2)在水平烟道中，可以采用支吊方式比较简便的悬吊式受热面。3)在对流竖井中，烟气下行流动，便于清灰，具有自身除尘的能力。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，且尾部受热面检修容易。但型布置也有其缺点：占地面积大；有水平烟道时锅炉构架复杂，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均匀，换热效能很低；尾部烟道飞灰浓度不均匀，容易引起受
9、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，保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。为了减少热偏差，节省金属用量，采用二级再热方式，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
10、节，使负荷在100%75%之间变化时，再热器出口汽温保持不变，在低温再热器下面设置省煤器。根据锅炉的参数，省煤器出口工质状选用非沸腾式的。热风温度要求较高，理应采用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、维修也方便，因此采用回转式空气预热器，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，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。冷灰斗的形状一般变化不大，本设计锅
11、炉取倾角，以便于灰渣能自行下滑。其下口大小根据锅炉容量大小选取，一般取0.61.4m，本设计锅炉取为1.2m。炉顶的形状变化比较大，采用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动特性。这样，不仅烟气能更好的充满炉顶，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；上部斜角取，下倾斜角为。炉膛出口高度由烟气温度和流速决定，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10m。1.5 设计锅
12、炉性能1.5.1 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使用寿命为30年。在机组预期寿命能满足以下要求：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化工况下，锅炉的寿命损耗不超过寿命的70%。1.5.2 基本性能（1）锅炉适应机组运行负荷特性，带基本负荷，具有一定的调峰能力，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
13、种并在允许变化范围内时，锅炉能良好运行。燃用设计煤种时，在BRL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16）。2 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足锅炉容量的要求，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安全工作所允许的温度。因而，炉膛的设计应满足以下要求：(1) 合理布置燃烧器，使燃料
14、能迅速着火，并有良好的炉内空气动力场，使各壁面热负荷均匀。即要使火焰在炉膛内的充满度好，减少气流的死滞区和旋涡区，且要避免火焰冲墙刷壁，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，以满足炉膛容量的需要，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安全工作；(4)炉膛的辐射受热面应具有可靠的水动力特性，保证其工作的安全；(5)结构紧凑，金属及其它材料用量少；便于制造、安装、检修和运行。在进行计算时，首先查锅炉课程设计表2-11“炉膛容积强度的推荐值”，本锅炉选取，然后即可根据下式求出炉膛容积 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、安排辐射受热面、核算炉膛出口烟温是否合理后，炉膛的容积才能最终确定。决定了炉膛容积后还必须把炉膛的形状和尺寸确定好，才能达到预想的结果。当燃烧器采用四角布置时，炉膛横截面面积的确
