第十二章鍋爐機(jī)組的設(shè)計(jì)和布置

1、2022-3-29動(dòng)本091-21第十二章第十二章 鍋爐機(jī)組的設(shè)計(jì)和布置鍋爐機(jī)組的設(shè)計(jì)和布置第一節(jié)第一節(jié) 鍋爐熱力計(jì)算的程序和方法鍋爐熱力計(jì)算的程序和方法第二節(jié)第二節(jié) 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇第三節(jié)第三節(jié) 影響鍋爐布置的因素影響鍋爐布置的因素第四節(jié)第四節(jié) 鍋爐的典型布置鍋爐的典型布置2022-3-29動(dòng)本091-22第一節(jié)第一節(jié) 鍋爐熱力計(jì)算的程序和方法鍋爐熱力計(jì)算的程序和方法一、熱力計(jì)算分類(lèi)一、熱力計(jì)算分類(lèi) 1 1、設(shè)計(jì)計(jì)算：、設(shè)計(jì)計(jì)算： 根據(jù)給定的鍋爐容量、參數(shù)和燃料特性，確根據(jù)給定的鍋爐容量、參數(shù)和燃料特性，確定鍋爐機(jī)組的爐子尺寸和各部件的受熱面積，并定鍋爐機(jī)組的爐子尺寸和各

2、部件的受熱面積，并確定燃料消耗量、鍋爐效率、各受熱面交界處的確定燃料消耗量、鍋爐效率、各受熱面交界處的溫度等參數(shù)。溫度等參數(shù)。 2 2、校核計(jì)算：、校核計(jì)算： 根據(jù)鍋爐容量、參數(shù)和燃料特性，按鍋爐機(jī)組根據(jù)鍋爐容量、參數(shù)和燃料特性，按鍋爐機(jī)組結(jié)構(gòu)和尺寸，確定各受熱面交界處的介質(zhì)溫度、結(jié)構(gòu)和尺寸，確定各受熱面交界處的介質(zhì)溫度、煙氣溫度、燃料消耗量、鍋爐效率等參數(shù)。煙氣溫度、燃料消耗量、鍋爐效率等參數(shù)。2022-3-29動(dòng)本091-23二、計(jì)算方法二、計(jì)算方法1 1、預(yù)先假定排煙溫度和熱空氣溫度，確定鍋爐、預(yù)先假定排煙溫度和熱空氣溫度，確定鍋爐的熱損失、鍋爐效率及燃料消耗量。的熱損失、鍋爐效率及燃料

3、消耗量。2 2、爐膛計(jì)算，確定爐膛出口溫度及其吸熱量。、爐膛計(jì)算，確定爐膛出口溫度及其吸熱量。3 3、各受熱面的計(jì)算，確定各受熱面的煙溫、介、各受熱面的計(jì)算，確定各受熱面的煙溫、介質(zhì)溫度。質(zhì)溫度。2022-3-29動(dòng)本091-24第二節(jié)第二節(jié) 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇一、爐膛出口煙溫一、爐膛出口煙溫（1 1）位置：）位置： 只有后屏受熱面的大容量鍋爐，爐膛出口煙氣溫度是指只有后屏受熱面的大容量鍋爐，爐膛出口煙氣溫度是指后屏進(jìn)口的煙溫。后屏進(jìn)口的煙溫。 沒(méi)有后屏的中小容量鍋爐，爐膛出口煙氣溫度一般指凝沒(méi)有后屏的中小容量鍋爐，爐膛出口煙氣溫度一般指凝渣管前的煙溫。渣管前的煙溫。 設(shè)置前

4、屏（分隔屏、大屏）和后屏的鍋爐，爐膛出口煙設(shè)置前屏（分隔屏、大屏）和后屏的鍋爐，爐膛出口煙氣溫度為屏區(qū)入口界面的煙溫。氣溫度為屏區(qū)入口界面的煙溫。見(jiàn)圖見(jiàn)圖11-311-3（2 2）選?。海┻x?。?爐膛出口煙溫過(guò)高，即爐內(nèi)的輻射受熱面布置太少，會(huì)使?fàn)t膛出口煙溫過(guò)高，即爐內(nèi)的輻射受熱面布置太少，會(huì)使出口處對(duì)流受熱面結(jié)渣。爐膛出口煙溫過(guò)低，即爐內(nèi)的輻出口處對(duì)流受熱面結(jié)渣。爐膛出口煙溫過(guò)低，即爐內(nèi)的輻射受熱面布置太多，會(huì)使?fàn)t溫降低，影響燃燒。射受熱面布置太多，會(huì)使?fàn)t溫降低，影響燃燒。 爐膛出口煙溫不應(yīng)超過(guò)變形溫度爐膛出口煙溫不應(yīng)超過(guò)變形溫度t t1 1，以防止對(duì)流受熱面結(jié)，以防止對(duì)流受熱面結(jié)渣。渣。2

5、022-3-29動(dòng)本091-25二、排煙溫度二、排煙溫度（1 1）排煙溫度的選擇是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。）排煙溫度的選擇是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。 排煙溫度低，排煙熱損失減少，熱效率提高，節(jié)排煙溫度低，排煙熱損失減少，熱效率提高，節(jié)約燃料，降低運(yùn)行費(fèi)用。排煙溫度低，尾部受熱約燃料，降低運(yùn)行費(fèi)用。排煙溫度低，尾部受熱面金屬消耗量增加，投資費(fèi)用增加。面金屬消耗量增加，投資費(fèi)用增加。（2 2）考慮低溫受熱面的工作可靠性問(wèn)題）考慮低溫受熱面的工作可靠性問(wèn)題-低低溫腐蝕溫腐蝕 見(jiàn)表見(jiàn)表 12-112-12022-3-29動(dòng)本091-26三、熱空氣溫度三、熱空氣溫度 熱空氣溫度的選擇主要應(yīng)保證燃料的燃燒，同時(shí)熱空氣

6、溫度的選擇主要應(yīng)保證燃料的燃燒，同時(shí)還受到空預(yù)器受熱面積和尾部受熱面布置的影響。還受到空預(yù)器受熱面積和尾部受熱面布置的影響。 見(jiàn)表見(jiàn)表12-212-22022-3-29動(dòng)本091-27四、工質(zhì)的質(zhì)量流速四、工質(zhì)的質(zhì)量流速原則：原則： 冷卻條件（傳熱）：保證一定的質(zhì)量流速，保證冷卻條件（傳熱）：保證一定的質(zhì)量流速，保證冷卻效果；冷卻效果； 阻力（壓降）：流速快，阻力大，壓降大。阻力（壓降）：流速快，阻力大，壓降大。 處于高溫?zé)煔鈪^(qū)的受熱面的熱負(fù)荷大，蒸汽質(zhì)量處于高溫?zé)煔鈪^(qū)的受熱面的熱負(fù)荷大，蒸汽質(zhì)量流速應(yīng)該較高。流速應(yīng)該較高。 見(jiàn)表見(jiàn)表12-312-3 2022-3-29動(dòng)本091-28五、煙氣

7、速度五、煙氣速度原則原則：綜合考慮傳熱、流動(dòng)阻力、積灰、磨損等幾：綜合考慮傳熱、流動(dòng)阻力、積灰、磨損等幾個(gè)因素選取。個(gè)因素選取。 （1 1）靠近爐膛出口區(qū)域，）靠近爐膛出口區(qū)域，10-12m/s10-12m/s以上以上 ( (煙氣溫度較高，灰粒較軟，受熱面的磨損煙氣溫度較高，灰粒較軟，受熱面的磨損不明顯不明顯) ) （2 2）煙溫低的區(qū)域，小于）煙溫低的區(qū)域，小于9m/s9m/s ( (當(dāng)煙氣溫度降到當(dāng)煙氣溫度降到600-700600-700以下時(shí)，灰粒以下時(shí)，灰粒變硬，變硬， 磨損加劇，煙氣流速不宜高于磨損加劇，煙氣流速不宜高于9m/s9m/s。) ) （3 3）不宜低于）不宜低于6m/s,

8、6m/s,防止管束積灰。防止管束積灰。2022-3-29動(dòng)本091-29第三節(jié)第三節(jié) 影響鍋爐布置的因素影響鍋爐布置的因素一、蒸汽參數(shù)一、蒸汽參數(shù) 給水在鍋爐中所吸給水在鍋爐中所吸收的總熱量可分為預(yù)收的總熱量可分為預(yù)熱熱、汽化熱和過(guò)熱熱熱、汽化熱和過(guò)熱熱。由水蒸氣性質(zhì)可熱。由水蒸氣性質(zhì)可知，隨壓力的增加，知，隨壓力的增加，汽化熱減少，到達(dá)臨汽化熱減少，到達(dá)臨界壓力后，汽化熱減界壓力后，汽化熱減少為少為0 0，而預(yù)熱熱、，而預(yù)熱熱、過(guò)熱熱則相應(yīng)增加。過(guò)熱熱則相應(yīng)增加。 見(jiàn)表見(jiàn)表5-15-12022-3-29動(dòng)本091-210超高參數(shù)帶再熱的鍋爐，蒸發(fā)熱進(jìn)一步減少，設(shè)置了屏式過(guò)熱器。亞臨界參數(shù)超高

9、參數(shù)帶再熱的鍋爐，蒸發(fā)熱進(jìn)一步減少，設(shè)置了屏式過(guò)熱器。亞臨界參數(shù)鍋爐，蒸發(fā)熱進(jìn)一步減少，輻射式受熱面進(jìn)一步增加。鍋爐，蒸發(fā)熱進(jìn)一步減少，輻射式受熱面進(jìn)一步增加。 見(jiàn)圖見(jiàn)圖12-12022-3-29動(dòng)本091-211二、鍋爐容量二、鍋爐容量 蒸汽參數(shù)越高，鍋爐容量越大。蒸汽參數(shù)越高，鍋爐容量越大。 一般來(lái)說(shuō)，鍋爐容量一般來(lái)說(shuō)，鍋爐容量D D與燃料消耗量與燃料消耗量B B呈線性關(guān)系。呈線性關(guān)系。 假定爐膛斷面熱負(fù)荷不變假定爐膛斷面熱負(fù)荷不變 A=WDBQar,net DshA=WDBQar,net Dsh 爐膛斷面面積增加與鍋爐容量的增加呈正比關(guān)系，即爐膛斷面面積增加與鍋爐容量的增加呈正比關(guān)系，即

10、 爐膛寬度爐膛寬度W W和深度和深度D D正比于正比于D D1/21/2。 ABQqpnetarA,2022-3-29動(dòng)本091-212 假定爐膛壁面熱負(fù)荷不變假定爐膛壁面熱負(fù)荷不變 爐膛高度爐膛高度h h正比于正比于D1/2D1/2。 VfWDhDshVfWDhDsh3/23/2 爐膛容積正比于爐膛容積正比于D3/2D3/2。 隨著容量增加，爐膛容積增加最快，而爐膛斷面和壁面面隨著容量增加，爐膛容積增加最快，而爐膛斷面和壁面面積增加較慢。積增加較慢。BpnetarBABQq,)3)(22hDWAB2022-3-29動(dòng)本091-213三、燃料三、燃料 1 1、揮發(fā)分、揮發(fā)分 Vdaf Vdaf

11、低的煤，一般不容易著火和燃盡，低的煤，一般不容易著火和燃盡，q qv v取得小取得小些，爐膛容積些，爐膛容積V V大些，爐膛斷面大些，爐膛斷面A A較小，高度較小，高度H H增大。以保增大。以保證足夠的停留時(shí)間和爐溫。證足夠的停留時(shí)間和爐溫。-瘦高型。瘦高型。 穩(wěn)燃措施：熱風(fēng)送粉、較高的熱空氣溫度、衛(wèi)然帶、穩(wěn)燃措施：熱風(fēng)送粉、較高的熱空氣溫度、衛(wèi)然帶、 W W型燃燒方式。型燃燒方式。2 2、水分、水分 水分水分MarMar爐溫爐溫Tb Tb 爐內(nèi)輻射換熱量爐內(nèi)輻射換熱量QfQf對(duì)流吸熱量對(duì)流吸熱量QdQd 要求較高的熱空氣溫度。要求較高的熱空氣溫度。2022-3-29動(dòng)本091-214（3 3

12、）灰分）灰分 灰分灰分Aar Aar 磨損磨損采用較低的煙氣流速采用較低的煙氣流速。 灰熔點(diǎn)灰熔點(diǎn)qA qB qv qA qB qv （4 4）硫分）硫分 硫分硫分Sar Sar ，影響低溫受熱面和高溫受熱面腐蝕。，影響低溫受熱面和高溫受熱面腐蝕。2022-3-29動(dòng)本091-215四、熱空氣溫度四、熱空氣溫度 鍋爐燃用的燃料鍋爐燃用的燃料要求熱空氣溫度大要求熱空氣溫度大于于350350，空預(yù)器，空預(yù)器單級(jí)布置單級(jí)布置不能滿足不能滿足要求，采用要求，采用雙級(jí)布雙級(jí)布置置，與，與省煤器交錯(cuò)省煤器交錯(cuò)布置。布置。 見(jiàn)圖見(jiàn)圖12-212-22022-3-29動(dòng)3-29動(dòng)本0

13、91-217第四節(jié)第四節(jié) 鍋爐的典型布置鍋爐的典型布置2022-3-29動(dòng)本091-218一、一、型布置型布置爐膛、水平煙道、下行對(duì)流煙道組成。爐膛、水平煙道、下行對(duì)流煙道組成。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械和笨重設(shè)備等低位布置，減輕了轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械和笨重設(shè)備等低位布置，減輕了 廠房和鍋爐構(gòu)架的負(fù)載。廠房和鍋爐構(gòu)架的負(fù)載。 在水平煙道，采用支吊簡(jiǎn)單的懸吊式受熱面在水平煙道，采用支吊簡(jiǎn)單的懸吊式受熱面 下行煙道，受熱面易于布置成逆流傳熱方式，下行煙道，受熱面易于布置成逆流傳熱方式，檢修方便。檢修方便。缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 占地面積大；煙氣從爐膛進(jìn)入對(duì)流受熱面轉(zhuǎn)向，占地面積大；煙氣從爐膛進(jìn)入對(duì)流受熱面轉(zhuǎn)向， 造成煙氣

14、速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的不均勻性，影響傳造成煙氣速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的不均勻性，影響傳 熱和受熱面磨損。熱和受熱面磨損。2022-3-29動(dòng)3-29動(dòng)本091-220二、二、型布置型布置 取消水平煙道，尾部受熱面和爐膛完全采取消水平煙道，尾部受熱面和爐膛完全采用懸吊結(jié)構(gòu)。用懸吊結(jié)構(gòu)。 這種布置，節(jié)省鋼材，但尾部受熱面檢修這種布置，節(jié)省鋼材，但尾部受熱面檢修不方便。采用管式空預(yù)器，因?yàn)椴槐阒У?，不方便。采用管式空預(yù)器，因?yàn)椴槐阒У?，不宜采用此方案。不宜采用此方案?022-3-29動(dòng)本091-221三、塔式布置三、塔式布置與與型布置相比型布置相比優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 取消了轉(zhuǎn)向室，鍋爐爐墻表

15、面和占地面積??；取消了轉(zhuǎn)向室，鍋爐爐墻表面和占地面積??； 鍋爐對(duì)流煙道有自身通風(fēng)作用，煙氣阻力降低。鍋爐對(duì)流煙道有自身通風(fēng)作用，煙氣阻力降低。 過(guò)熱器和再熱器均水平布置，便于清除管內(nèi)沉積物。過(guò)熱器和再熱器均水平布置，便于清除管內(nèi)沉積物。 對(duì)流受熱面煙氣速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的均勻性，受熱面磨損減輕。對(duì)流受熱面煙氣速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的均勻性，受熱面磨損減輕。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 高度很大，過(guò)熱器、再熱器和省煤器布置很高，汽水管道較長(zhǎng)。高度很大，過(guò)熱器、再熱器和省煤器布置很高，汽水管道較長(zhǎng)。 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械和笨重設(shè)備等高位布置，減輕了轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械和笨重設(shè)備等高位布置，減輕了 廠房和鍋爐構(gòu)架的負(fù)載。廠房和鍋爐構(gòu)架的負(fù)載。半塔式布置：將空預(yù)器、送引風(fēng)機(jī)、除塵器和煙囪布置在地面。半塔式布置：將空預(yù)器、送引風(fēng)機(jī)、除塵器和煙囪布置在地面。2022-3-29動(dòng)本091-222主蒸汽主蒸汽279bar (設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力)542 774.4 kg/s (2,788 t/h)再熱