锅炉原理课程设计410th中间再热电站锅炉设计.doc

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，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定方法如下： 炉膛截面热强度可查锅炉原理及计算 P4-12 表1-4-5“炉膛截面热强度的推荐值”。本锅炉取，横截面面积为85.04。 详细计算见计算部分“3 炉膛设计和热力计算”。2.2 燃烧器本锅炉燃烧器是根据煤的大小，按锅炉课程设计表2-14选用的四角布置的直流燃烧器。配风方式选用分级配风，正四角切圆布置，假想小切圆，大切圆，一次风喷口分三层布置，带满负荷共12个一次风喷口。燃烧器的一、二、三次风喷口的布置，自上至下依次为（三）、（二）、（二）、（一）、（二）、（一）、（一）、（二），一次风喷口分上下两组分隔，以提高一次风气流的刚性。为适应煤种变化和调整燃烧工况，煤粉喷燃器各喷嘴出口截面做成可调节式的。为了调整燃烧工况和控制炉膛出口温度，可根据燃料特性来摆动燃烧器倾角，所有喷嘴一起同向摆动时可摆动约，这样可改变火焰中心的高度。详细见计算部分“3 炉膛设计和热力计算”。2.3 过热器与再热器本设计锅炉中采用的有辐射、半辐射和对流三种型式的受热面。前屏过热器共6片，为全辐射式过热器，后屏过热器共14片，为半辐射式过热器，高温对流过热器共104片，做顺流布置。在后屏过热器前后布置一二级喷水减温器，其中一级喷水减温主要用于保护后屏过热器，而二级喷水减温则为调节主蒸汽出口温度，使之维持额定蒸汽参数。对流受热面校核计算时，须预先估计其中一种介质的终温和焓值，并按下列热平衡方程式求出该终温所相当的受热面吸热量及另一种介质的终焓。烟气放热的热平衡方程为： 式中 保热系数；、受热面前后的烟焓，；受热面的漏风系数；理论冷空气焓，。也可以用工质吸热方程式求出受热面的吸热量，现将一些受热面的吸热量计算式列出如下：过热器的总吸热量： 当屏式过热器、管束、对流过热器从炉膛直接吸收辐射热时，这些受热面的对流换热吸热量： 接着计算传热系数和温差，并按下列传热方程式计算对1燃料而言的受热面吸热量： 式中 计算的受热面积，传热系数，传热温差，计算燃料消耗量，。若从传热方程式得到的吸热量与按热平衡方程式求出的吸热量之差未超过2%，则该受热面的校核热力计算即告完成。如果两者之间相差较大，就须重新估计终温并重新进行计算。温度及吸热量的最终数值应以烟气放热的热平衡方程式中的值为准。过热器所用的管子外径约为2850，国产锅炉多采用、的管子制造过热器。管径壁厚因承受的压力、温度的不同，随选用的钢材不同而变化，应由强度计算来决定，一般为2.56。在设计中可根据实际情况或参考现有通参数的锅炉的数据来选取，国产锅炉过热器管壁厚度为2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0。本设计锅炉中，前屏过热器管径与壁厚为，后屏过热器，对流过热器，高温再热器，低温再热器。半辐射式屏式过热器布置在炉膛上部的出口处，由紧密排列的管子组成，一般其纵向相对节距；屏与屏之间的横向节距应不小于500，一般在。由于屏与屏间的距离很大，屏式过热器上不易结渣，即使结渣也不至于堵塞烟气通道。对流式过热器一般都制成垂直悬吊式。为了悬挂方便，避免堵灰，不论水平还是垂直过热器都采用顺列布置。横向相对节距一般取2.5左右。管中蒸汽流速是根据冷却管子金属的要求来选择的。在过热器中蒸汽流速如果选得太低，则传热能力将会降低，受热面增加；但如果蒸汽流速过大，则蒸汽流动阻力增加。对于屏式过热器及辐射式过热器，由于它们处于更高的烟温区域，所以受热面管子工作条件很差，为保证在运行中受热面管子不致烧坏，应选取较高的蒸汽流速，并采取其他一些措施。实际影响传热的不只是蒸汽流速，蒸汽密度也有关系。因此，常用工质质量流速作为一种设计指标。蒸汽的质量流速可按下式计算： 式中 蒸汽流量，；蒸汽流通截面积，。因此，当选定蒸汽质量流速以后，就可以根据上式确定管子总流通截面积以及管子数目，然后根据横向节距的大小可确定过热器的横向管排数。对屏式过热器来说，烟气流速的选择主要考虑避免积灰而引起结渣，在额定负荷时取烟气流速左右，本锅炉为6.723。对流过热器的烟速下限受积灰条件的限制，上限又受飞灰磨损条件的限制，当烟速低于时，烟气中的飞灰容易粘附到管子上，因而造成堵灰，故一般设计时应使额定负荷下的烟气流速不低于。这样在低负荷时的烟速可不低于。当烟温接近，灰粒的粘性不大又不很硬，这时可适当提高烟速。型锅炉水平烟道内的过热器就属这种情况，这里的管子为顺列布置，常选用以上的烟速，本设计锅炉水平烟道中对流过热器和高温再热器处的烟气流速分别为和。选取烟气流速以后，就可以结合受热面的结构设计确定过热器的烟道尺寸。如果按结构设计计算得到的过热器受热面积与按结构布置要求最终确定的过热器受热面积之间的误差时，可认为结构设计计算是符合要求的。此种情况也适用于各对流受热面的结构设计计算。屏式过热器通常采用校核计算方法，由于屏式过热器多属整个过热系统的中间级过热器，其进、出口工质温度在炉膛计算完成后依然是未知量，需要预先假设对流吸热量，再根据分级定温的要求假定进口汽温或出口汽温，然后计算出出口汽温或进口汽温。热力计算符合要求后，对预先假定的进口或出口的工质温度或焓，应该在其他有关各级过热器的计算后再进行校核。对流过热器沿烟气流程布置在水平烟道或下行烟道中，其热力计算在炉膛和屏式过热器计算之后进行。计算高过时应考虑炉内直接辐射的热量，但计算受热面积不包括吸收炉膛辐射的受热面积。再热器分为高温再热器和低温再热器两部分。高温再热器布置在对流过热器之后的水平烟道中，低温再热器则布置在尾部竖井中。低温再热器管系共104片，为5排管，按烟气流向作逆流顺列布置，整个低再管系由悬吊管过热器承载，做向下自由膨胀。高温再热器管系也为104片、5排管，作顺流顺列布置。再热器的结构设计的原则、方法和步骤大致与过热器相同，主要区别有：（1） 再热器一般选用较大管径的管子，外径一般为，本设计锅炉高温再热器和低温再热器外径均取为。（2） 蒸汽的质量流速较过热器低，一般为，本设计锅炉高温再热器蒸汽的质量流速为。再热器的热力计算按再热器的流量与参数进行，其计算方法与对流过热器的计算方法基本上是相同的。但在计算高温再热器与高温过热器是有区别的，即计算高温再热器的放热系数时可以忽视前面烟气容积辐射的影响，但后者则计算时要考虑。2.4 省煤器本锅炉省煤器系为2排蛇形管圈，顺列逆流布置，保持较低烟速，以改善磨损，便于检修。省煤器出来的工质，由出口集箱左右两端的连接管引出，连接管共12根，每端6根，工质最终进入汽包，作为给水。现代大型锅炉中一律采用钢管式省煤器，钢管的外径约为，管壁厚度用，一般都用20碳钢，大都采用光管，本设计锅炉管径及壁厚为，逆流顺列布置。管子排列采用横向相对管距略大于2，纵向相对管距与管子弯曲半径有关。弯曲半径越小，管子间的距离越小，整个省煤器的体积就越小，结构紧凑；但弯头处管子的变形越严重，使弯曲管外壁变薄，管壁强度变低。因此在设计时一般管子的弯曲半径大于倍管子外径。省煤器蛇形管中水流速度不仅影响传热，而且对金属的腐蚀也有一定的影响。不管烟气是自上而下还是自下向上流，省煤器中的水总是设计成由下向上流，因为这样流动可以把水在受热时产生的气泡带走，不会使管壁因气泡停滞而腐蚀或烧坏。省煤器的烟速在额定负荷下的设计值一般为，本设计锅炉为7.76。 2.5 空气预热器本锅炉选用转子内径为的回转式空气预热器，采用垂直轴受热面回转的型式。其主要特性数据如下：转子内径为；转子高度为；受热面高度为，其中热端，冷端；受热面积；漏风系数0.20。回转式空气预热器是目前应用较为广泛的一种型式。这种转动式的预热器结构复杂，但很紧凑，金属用量较少，故多用于大容量锅炉机组中。其受热面分为热段和冷段。但回转式的主要缺点是漏风量较大，在设计好时漏风约8%10%，密封不好时可达30%或更高。烟速和风速可影响蓄热板温度的变化，提高烟速和风速能使蓄热板的温度变化加大，同时增大传热量，空气流速和烟气流速的比值一般为。 空气预热器中的空气平衡是与其他受热面不同的，漏入烟气侧的空气不是炉外的冷空气，而是被加热到一定温度的空气。空气预热器的总吸热量 上各式中 受热工质的流量，；锅炉计算燃料消耗量，；过热器出口处蒸汽的焓，；饱和蒸汽的焓，；表面式减温器吸收的减温焓，；受热面进、出口处工质的焓，；从炉膛内吸收的辐射热，；空气预热器出口处过量空气系数；在空气预热器中，空气进行再循环所占的份额；空气预热器的漏风系数；空气预热器进出口理论空气的焓，。2.6 锅炉构架及平台布置锅炉构架是用来支承汽包，集箱，受热面，部分或全部炉墙平台扶梯和其他构件的结构。现代锅炉中普遍采用悬吊式结构。本锅炉构架采用炉顶钢结构大梁和水泥柱的混合结构，这种结构可减小钢材耗量和节约工程投资。为了保证锅炉各受热面的自由膨胀，所有吊杆及吊架上部均采用球面垫圈支撑。为了提高梁的稳定性，在梁易失去稳定的区域设置加强筋。另外将主梁、次梁和小梁布置成纵横交错互联的梁格，从而保证了梁的稳定性。为了保证锅炉炉墙、膜式水冷壁、包覆过热器等高温受压部件免受因锅炉燃烧而产生的负压波动所引起的水冷壁震动而造成的损坏，设计中采用了刚性梁加固。锅炉车间除了有运行平台和专设的楼梯间外，为运行和检修方便，还必须在锅炉构架上装设平台和扶梯。平台和扶梯布置得使运行人员从各个看火孔观察炉膛内的燃烧情况，可以操作和检修各个锅炉附件，可以察看各个仪表，并应在锅炉检修时便于工作人员进入人孔。2.7 锅炉炉墙和炉墙密封为了使火焰和烟气与外界隔绝，防止锅炉负压运行时空气漏入正压运行时烟气漏出，尽量减少锅炉的散热损失，炉膛及烟道都要用炉墙封闭起来。因此，炉墙必须具有良好的耐热性、绝密性和密封性。同时要求炉墙具有足够的机械强度、重量轻、结构简单、价格低廉等。锅炉炉墙有三种基本结构型式：重型炉墙、轻型炉墙和敷管式炉墙，现在大容量锅炉都采用敷管式炉墙。这种炉墙直接敷贴在锅炉受热面管子上面，要求管子节距要小或采用膜式水冷壁。炉墙采用绝热性能较优良的材料做成，可不用沿高度分段且总高度不受限制。设计锅炉炉膛时还应考虑在炉墙的不同部位设安全门、人孔、检查孔，、点火孔、吹灰孔、打焦孔、测量孔和检修起吊孔。该锅炉炉膛部分为膜式水冷壁结构，因而保证了炉墙的严密性。烟气不会直接冲刷炉墙使炉墙的内壁温度接近于水冷壁的温度，因此炉墙可采用轻质岩棉板的保温材料，外面涂上抹面涂料。为满足锅炉露天布置的需要，在炉墙外装置金属护扳。为了加强炉顶密封，本锅炉的炉顶密封采用了微正压结构，并用金属板进行二次密封。同时在炉顶管与水冷壁管及侧包覆管接触处用密封垫块密封使其成为一个平面，并在穿过炉顶的所有管系处采用金属梳形板密封，炉顶管开孔处和两侧采用密封钢板作为一次密封。2.8 水冷系统炉膛四周水冷壁管全部采用的鳍片管制成密闭的膜式水冷壁。水冷壁是锅炉的主要受热面之一，它可以强化传热，减少锅炉受热面面积，节省金属耗量；降低高温对炉墙的破坏作用，起保护炉墙的作用；能有效地防止炉壁结渣，高温熔融的焦碳和灰渣一旦碰撞在温度较低的水冷壁管上，很快降温凝固，失去粘性而下滑至冷灰斗，避免熔融灰渣粘结在高温炉墙上而造成结渣现象；作为锅炉的主要蒸发受热面，吸收炉内辐射热量，使水冷壁管内的热水汽化，产生锅炉的全部或绝大部分饱和蒸汽。水冷系统主要由大直径下降管、分配集箱及其支管、水冷壁上升管、汽水引出管、上下集箱、汽包组成的循环回路。炉水由汽包经4根大直径下降管及其下端的分配集箱，以及44根分配支管均匀地进入14只下集箱，然后分14个循环回路上升，经上集箱和46根汽水引出管进入汽包；在汽包中汽水混合物经内部装置分离清洗，干净蒸汽被引入到过热器中，分离下来的水和省煤器来的给水混合一起，再进入大直径下降管，进行周而复始的循环。整个水冷壁管，以及敷设其上的炉墙，均通过上集箱上的吊杆，悬吊在炉顶钢架上，受热面做向下自由膨胀。水冷壁上设有人孔、看火孔、吹灰孔、打焦孔、防爆门孔、点火孔、测量孔等。后墙水冷壁上部由分叉管分成两路，一路折向炉膛，形成折焰角，另一路垂直上升，起悬吊管左右。为使两路水量的合理分配，以保证均能安全可靠运行，在垂直悬吊管的集箱管孔处设置了带有短管的节流孔，伸出集箱底部的短管，从而可以防止因污物进入节流孔而引起的阻塞。2.9 汽水系统流程（1）过热蒸汽系统的流程汽包顶棚过热器进口集箱顶棚过热器出口集箱炉顶及尾部包覆过热器尾部烟道下联箱悬吊管过热器及尾部烟道左右侧包覆过热器尾部烟道上联箱前屏过热器进口联箱前屏过热器管束前屏过热器出口联箱后屏过热器进口联箱后屏过热器管束后屏过热器出口联箱高温对流过热器进口联箱高温对流过热器管束高温对流过热器出口联箱汽轮机。其中在前屏过热器与后屏过热器之间布置第一级喷水减温，后屏过热器与高温对流过热器之间布置第二级喷水减温。（2）再热蒸汽系统的流程汽轮机低温再热器进口集箱低温再热器管束低温再热器出口集箱高温再热器进口集箱高温再热器管束高温再热器出口集箱再热器集汽集箱汽轮机。（3）给水系统的流程给水省煤器进口集箱省煤器管束省煤器出口集箱汽包下降管水冷壁下联箱水冷壁水冷壁上联箱汽包。2.10 烟风系统锅炉的烟风系统包括空气系统和烟气系统两部分。（1）空气系统除一、二次风系统外，尚设有供火焰检测器用的冷却风系统和点火用风系统。送风机将空气通过暖风器送往回转式空气预热器，锅炉的热烟气将其热量传送给进入的空气，受热的一次风与部分冷一次风混合进入磨煤机，然后进入煤粉燃烧器，受热的二次风进入燃烧器风箱，并通过各调节挡板而进入炉膛，在此与燃烧的燃料进行混合。（2）烟气系统一、二次风经燃烧器送入炉膛后，煤粉和空气混合，在高温条件下很快着火燃烧，生成烟气。由燃料燃烧产生的热烟气将热传递给炉膛水冷壁和屏式过热器，继而穿过高温过热器、高温再热器进入尾部竖井烟道，烟气流经低温再热器和省煤器后进入回转式空气预热器，最后进入除尘器，流向烟囱，排向大气。2.11 吹灰系统为了保持锅炉各级受热面的清洁，减少飞灰聚集, 提高传热效率，必须有足够数量的吹灰器对受热面进行吹扫。吹灰器有分布在炉膛区域的炉膛吹灰器以及用来吹扫过热器、再热器、省煤器的长伸缩式吹灰器；在空气预热器冷端则设有预热器吹灰器。炉膛水冷壁上预留有炉膛吹灰器和长伸缩式吹灰器墙箱。2.12 制粉系统本机组采用单进单出钢球筒式磨煤机的中间贮仓式制粉系统。单进单出钢球筒式磨煤机的煤种适应性强，几乎可以磨制各种煤；单机容量大，适用于大容量机组；对煤中的杂物不敏感，工作可靠性高；但是其单台设备金属消耗量大，工作电耗相对较大，只适合带基本负荷，工作中的噪声大，煤粉的均匀性较差。中间贮仓式制粉系统是将磨制好的煤粉先储存在煤粉仓中，再根据锅炉燃烧的需要通过给粉机将煤粉送入炉膛燃烧。因此，系统中增加了煤粉仓、细粉分离器、给粉机、排粉机和螺旋输粉机等设备。其工作过程为：给煤机将原煤送入磨煤机，热空气和原煤一同进入磨煤机，热空气一边干燥一边将煤粉带出磨煤机而进入粗粉分离器，分离器将不合格的粗粉分离出来送回磨煤机重磨，合格的煤粉进入细粉分离器将煤粉和空气分开，煤粉进入煤粉仓。其优点是输送粉均匀，响应快，贮存量大，锅炉出力不受负荷限制，可在经济状态下运行，另外调节性能好。2.13 再热器的旁路保护系统为了满足启动、停机的要求，以及维持锅炉最小的稳定出力和低负荷时对再热器进行足够的冷却，必须对再热器进行旁路保护，故本机组采用了二级旁路保护系统。一级旁路是过热蒸汽不经过高压缸而经过减温减压装置直接进入再热器。二级旁路是再热蒸汽不经过中、低压缸而经过减温减压装置直接进入凝汽器。当锅炉出口压力由于某种原因而超过设计值时，为使主安全阀尽量不动作，以免安全阀因频繁起跳而引起泄露，此时一级旁路就自动打开，流经部分蒸汽以降低气压，待锅炉出口压力恢复正常后，一级旁路就自动关闭。当汽轮机甩负荷时，过热蒸汽经过一级、二级旁路，流经再热器至凝汽器，从而达到保护再热器并回收冷凝水的目的，提高电厂经济性，而且可以使过热蒸汽和再热蒸汽的安全阀不动作。此外，旁路系统装置的其他功能还有：1、改善机组的启动。机组启动初期可加快升温、升压，具有缩短机组启动时间，回收工质减少噪音之功能。2、机组在各种工况下(冷态、温态、热态和极热态)，投入旁路系统控制锅炉蒸汽温度使之与汽机汽缸金属温度较快地相匹配，并减少蒸汽向空排放及减少汽机循环寿命损耗，实现机组的最佳启动。3、满足电网对机组各种负荷的需求，特别当电网要求机组负荷低于锅炉稳定燃烧的负荷时。4、机组在启动时，可保护布置在烟温较高区的再热器，以防干烧, 有利减少和防止汽机颗粒侵蚀。2.14 运行工况和汽温调节维持稳定的过热汽温和再热汽温是保证锅炉机组运行安全和经济所必须的。对电厂锅炉来说，要求在运行中维持过热汽温的变动不超过。另外从保护过热器受热面来说，除了汽温应维持正常变动以外，还要保持一级过热器的管壁温度不超过这一级过热器所采用的钢材的许用温度，因此锅炉汽温的调节除了满足汽轮机的要求以外，还有保护过热器本身的作用。锅炉运行与汽温调节有密切的关系，运行工况的变动会影响到汽温的调节。该锅炉的汽温调节是按定压运行设计的。在负荷为时，定压运行，过热蒸汽采用喷水调节，一级喷水量为，二级喷水量为。当锅炉采用喷水减温法调节过热蒸汽温度时，在进行过热器热力计算中涉及到喷水量对过热蒸汽流量和吸热量影响时，是采取先假定喷水量后校核的方法进行的。再热汽温调节采用烟气侧调节，再热器出口设置事故喷水减温器作为事故状态下保护再热器，不使其超温破坏。本锅炉采用摆动燃烧器倾角的方法来实现对再热汽温的调节。摆动燃烧器倾角的方法实际上是改变炉内火焰中心位置，从而改变炉膛出口烟温，即改变炉内辐射传热量和烟道中对流传热量的比例来实现的。400t/h中间再热电站锅炉设计计算说明书锅炉机组的热力计算的目的是为了确定锅炉的主要工作指标和参数，以及各受热面对结构尺寸。本文按校核计算的方法进行锅炉机组设计计算，其计算顺序为：（1） 按照燃料性质、燃烧方式、锅炉构造进行空气热平衡计算；（2） 根据各受热面入口出口的过量空气系数，进行理论空气量、烟气量的计算。编制烟气性质表和焓温表；（3）假定排烟温度后进行热平衡计算，确定各项热损失，计算锅炉效率和燃料消耗量（包括实际和计算燃料消耗量），算出保热系数；（4）进行锅炉炉膛设计布置后，假定预热空气温度后作炉内传热计算；（5）按烟气流动方向对烟道内的各个受热面，自屏式过热器至空气预热器依次进行热力计算，各受热面计算分两步进行，先作结构特性计算，后作传热计算；（6）热力计算数据的修正和热平衡计算误差的校核；（7）列出整个锅炉机组的主要热力计算数据的汇总表。1 煤的元素分析数据校核和煤种判别1.1煤的元素各成分之和100%的校核=1.2元素分析数据校核1.1.1 可燃基元素成分分析可燃基元素成分与应用基元素成分之间的换算因子为=则可燃基元素成分应为（%）=1.1.2 干燥基灰分的计算=1.1.3 可燃基低位发热量（试验值）的计算=（+25） 1.1.4可燃基低位发热量（门捷烈也夫公式计算值）的计算= = 由于，而602.768800 ，所以元素成分是正确的。1.3 煤种判别1.3.1 煤种判别由燃料特性知=23.2%>20%，但是=19190>16.5，属中挥发份烟煤。1.3.2折算成分的计算因此>4%,故属高灰分煤。2 燃烧产物和锅炉热平衡计算2.1 燃烧产物的计算2.1.1 理论空气量及理论烟气容积理论空气量理论氮气容积三原子气体的容积 理论水蒸气容积 理论烟气容积 2.1.2 空气平衡表及烟气特性表根据该锅炉的燃料属烟煤，查锅炉原理及计算P3-5，表1-3-3，炉膛过量空气系数表，取炉膛出口过量空气系数。又查锅炉原理及计算表1-3-1，额定负荷下锅炉各烟道中的漏风系数表，选取各受热面烟道的漏风系数，列出空气平衡表如表2-1。根据上述计算出的数据，又按锅炉课程设计表2-10选取炉渣份额后计算得飞灰份额为，计算并列出烟气特性表，如表2-2。表2-1 空气平衡表炉膛、后屏过热器（l,hp）对流过热器（dlgr）高温再热器（gzr）低温再热器（dzr）省煤器(sm)空气预热器（ky）进口1.201.231.261.291.31漏风0.030.030.030.020.2出口1.21.231.261.291.311.51表2-2 烟气特性表项目名称符号单位l,hpdlgrgzrdzrsmky烟道进口过量空气系数1.21.21.231.261.291.31烟道出口过量空气系数1.21.231.261.291.311.51烟道平均过量空气系数1.21.2151.2451.2751.301.41过剩空气量1.02861.10571.26001.41431.54292.1086水蒸气容积0.51760.51880.52130.52380.52580.5349烟气总容积6.56606.64336.80116.95977.08857.6633气体占烟气总容积份额0.14470.14300.13970.13650.13400.1240水蒸气占烟气总容积份额0.07880.07810.07660.07530.07420.0698三原子气体和水蒸气占烟气总容积份额0.22350.22110.21630.21180.20820.1938烟气质量8.73238.83319.03469.23619.404010.1428飞灰无因次浓度0.03380.03340.03260.03190.03140.0291上表中2.1.3 烟气焓温表表2-3烟气焓温表序号烟气或空气温度（）理论烟气的焓理论空气的焓飞灰的焓烟气的焓炉膛，后屏过热器=1.2