蒸汽锅炉燃烧器和空气预热器设计.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑蒸汽锅炉燃烧器和空气预热器设计 本 科 毕 业 设 计 1 引言 第 1 页 共 48 页 锅炉是一种能量转换设备，主要分为锅和炉两片面炉主要负责把煤气、油的化学能转化为热能锅把热量转移到水中，变为热水或蒸汽，以供人们用于生活取暖或为生产供给动力锅炉机组的组成部件分为本体设备和辅佐设备两片面，本体设备包括炉膛、燃烧器、空气预热器、省煤器、水冷壁、炉筒、过热器、再热器等；辅佐设备包括给煤机、磨煤机、送风机、引风机、给水泵、吹灰器、碎渣机、除尘器、灰浆泵[1] 1.1 管式空气预热器 空气预热器是电厂中的一个根本的设备，其作用主要是降低排烟温度，提高锅炉效率；改善燃烧的着火条件和燃烧过程；降低不完全燃烧损失等等[4]可见其是一种一箭双雕的设备：一方面可以吸收烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉的经济性；另一方面使冷风变成热风送进炉内，改善燃烧，提高锅炉燃烧效率，并强化了传热[5] 管式预热器是一个立方形的管箱，中间有隔板由大量薄壁钢管组成的，管子一般采用错列布置，两端与钢板焊接[4]管子垂直布置，烟气在管内从上到下滚动，空气从管间的缝隙通过，举行热量交换。

管式空气预热器是通过它的下管板支撑在锅炉空气预热器的框架上管式空气预热器可分为单流程和多流程当空气预热器受热面积不变时，增加流程会使每一通道的高度降低，因此空气的滚动速度就会增大管式空气预热器根据进风方式的不同，可分为单面进风、双面进风和多面进风当其他条件不变时，进封面越多，空气的滚动速度越低与回转式空气预热器相比，管式空气预热器构造简朴，制造、安装和维护便当，价格低廉，密封性能好、工作也稳当的优点，但管传热性能差，使得空气预热器体积浩瀚，钢耗严重 1.2 锅炉燃烧器 燃烧器就是将煤粉和燃烧所需的空气送入炉膛，组织燃料和空气实时、充分的混合，使燃料能急速稳定地着火的燃烧设备 常用的燃烧器一般有直流燃烧器和旋流燃烧器两种直流射流的主要特点是沿滚动方向的速度衰减对比慢，具有对比稳定的射流核心区，且一次风和二次风的后期混合对比强旋转气流同时具有向前运动的轴向速度和沿圆周运动的切向速度，这就使气流在滚动方向上，沿轴向与切向的扰动才能巩固，因而气流衰减速度对比快，射程短 本设计选用直流式燃烧器直流燃烧器通常由一列矩形或圆形喷口组成煤粉气流和热空气从喷口射出后，形成直流射流直流燃烧器一般布置在炉膛四角上，煤粉气流在射出喷口时，虽然是直流射流，但当四股气流到达炉膛中心部位时，以切圆形式会集，形成旋转燃烧火焰，同时在炉膛内形成一个自下而上的漩涡状气流。

本 科 毕 业 设 计 2 辅佐计算 2.1 设计参数 2.1.1 根本参数 1）锅炉额定蒸发量：额定蒸发量D=220t/h； 2）给水温度：tgs= 215℃； 3）过热气温：tgr=540℃； 4）过热蒸汽压力：pgr=9.8Mpa； 第 2 页 共 48 页 5）制粉系统：中间储仓式（热空气及炉烟做枯燥剂、钢球筒式磨煤机）； 6）燃烧方式：四角切圆燃烧； 7）排渣方式：固态； 8）冷空气温度：tlk=20℃ ； 2.1.2 煤的特性 本设计以大同烟煤为燃料，对220t/h锅炉燃烧系统举行设计计算在辅佐计算之前，需举行燃料特性分析，查表2-8[3]，将结果列于下表2.1 表2.1 煤的特性表 名称 收到基低位发热值 收到基全水份 空气枯燥基水份 枯燥无灰基挥发份 收到基灰份 收到基碳 收到基氢 收到基氧 收到基氮 收到基硫 可磨性系数 灰开头变形温度 灰软化温度 灰熔化温度 符号 Qnet,ar Mar Mad Vdaf Aar Car Har Oar Nar Sar HGI DT ST FT 单位 MJ/kg ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ — ℃ ℃ ℃ 设计煤种 27.8 3.0 24.7 11.7 70.8 4.5 7.1 0.7 2.2 49.5 1350 1370 1400 本 科 毕 业 设 计 2.2 辅佐计算 2.2.1 燃烧计算 第 3 页 共 48 页 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、理论水蒸气容积。

a) 理论空气量 V 0=0.0889(Car+0.0375Sar) + 0.265Har -0.0333Oar =0.0889(70.8+0.375×2.2)+0.265×4.5-0.0333×7.1 =7.324 nm3/kg 式（2.1） b) 理论氮容积 V0N2Nar?0.8?0.79V0?0.8?0.7/100?0.79?7.26?5.791 nm3/kg 式（2.2） 100c）RO2容积 CarS?0.7ar 100100?1.866?70.8/100?0.7?2.2/100=1.337 m3/kg 式（2.3） VRO2?1.866d ) 理论干烟气容积 （2.4） V0gy?V0N2?VRO2?5.74?1.323?7.128 nm3/kg 式e）理论水蒸气容积 V0H20?11.1HarM?1.24ar1.61dkV0(dk?0.01kg/kg) 100100?11.1?4.5/100?1.24?3/100?1.61?0.01?7.26=0.655 nm3/kg 式（2.5） f）飞灰份额αｆｈ，查锅炉灰分平衡的推举值表2-4[3]。

2.2.2 过量空气系数和漏风系数 炉膛出口过量空气系数是由燃料方法抉择的，其值一般在1.1~1.5的范围内变化，可从表2-12[3]中选取 由于制粉系统选用了热空气及炉烟做枯燥剂，所以炉膛出口过量空气系数应选较大值选取?1=1.20 由表2.2[3]可以依次查得高温过热器、低温过热器、高温省煤器、高温空气预热器、低温省煤器、低温空气预热器的漏风系数 燃烧煤粉时，煤粉制备系统还有一片面漏风，在锅炉设计计算中也务必考虑由于制粉系统选定由热空气及炉烟做枯燥剂、钢球筒式磨煤机由表2-3[3]可知??zf?0.12 ?本 科 毕 业 设 计 表2.2 漏风系数和过量空气系数 序号 名称 制粉系统 漏风系数 炉膛 屏、凝渣管 额定负荷 漏风系数 0.1 0.05 0 入口过量 空气系数 — — — 第 4 页 共 48 页 出口过量空气系数 1 2 3 — — — 1.20 1.20 ?1? ???1?? ?pn?? ?pn????pn ?pn????gg ?gg????dg ?dg4 高温过热器 0.025 ???pn? ?gg???gg?? ?dg? ?gg?? ?dg1.225 5 6 7 8 9 低温过热器 0.025 1.25 高温省煤器 0.02 ???dg?? ?ss???ss?? ?sk???sk?? ?xs???xs?? ?xk? ?ss?? ?sk?? ?xs?? ?xk????ss ?ss????sk ?sk????xs ?xs1.27 1.32 1.34 1.41 高温空气预热器 低温省煤器 低温空气预热器 0.05 0.02 0.05 ????xk ?xk2.2.3 烟气特性计算 烟气特性计算过程： 1）受热面出口过量空气系数 ???查表2.2 2）烟道平均过量空气系数?pj 炉膛屏凝渣管 (1.20+1.20 )/2=1.20 式（2.6） 高温过热器 (1.20+1.25 )/2=1.225 下同。

3）干烟气容积Vgy 炉膛屏凝渣管 0 Vgy7.324=8.592 nm3/kg 式（2.7） ???pj?1?V0=7.128+（1.20 -1）× 高温过热器 0 Vgy7.324=8.684 nm3/kg ???pj?1?V0=7.128+（1.225 -1）× 下同 本 科 毕 业 设 计 4）水蒸气容积VHO 2第 5 页 共 48 页 00???0.0161?-1V炉膛屏凝渣管 VH PJ2O =0.655+0.0161×（1.20-1）×7.324 =0.678 nm3/kg 式（2.8） 高温过热器 V0H2O?0.0161??PJ-1?V0 = 0.655+0.0161（1.225-1)×7.324 =0.680 nm3/kg 下同 5）烟气总容积Vy 炉膛屏凝渣管 V3gy?VH2O=8.592+0.678=9.271 m/kg 高温过热器 Vgy?VH2O=8.684+0.680=9.364 m3/kg 下同 6）RO2容积份额 rRO2 炉膛屏凝渣管 VRO2/Vy=1.337/9.271=0.144 高温过热器 VRO2/Vy=1.337/9.364=0.143 下同 7）水蒸气容积份额rH2O 炉膛屏凝渣管 VH2O/Vy=0.678/9.271=0.073 高温过热器 VH2O/Vy=0.680/9.364=0.073 下同 8）三原子气体和水蒸气容积份额r 炉膛屏凝渣管 rRO2?rH2O=0.144＋0.073＝0.217 高温过热器 rRO2?rH2O＝0.143＋0.073＝0.215 9）容积飞灰浓度?? 炉膛屏凝渣管 10Aar?fh/Vy＝10ｘ11.7ｘ0.92／9.271＝11.611 g/m3 高温过热器 10Aar?fh/Vy＝10ｘ11.7ｘ0.92／9.364＝11.496 g/m3 10）烟气质量my 炉膛屏凝渣管 1?Aar100?1.306?pjV0?1?11.7/100?1.306?1.20?7.324?12.360 式（2.9） 式（2.10） 式（2.11） 式（2.12） 式（2.13） kg/kg 。