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哈尔滨理工大学学士学位论文SHW10-1.25-P锅炉设计摘要随着国民经济的发展，锅炉作为一种重要的能源转换设备得到了广泛的研究和长足的发展。本次设计的课题是SHW10-1.25-P，即双锅筒横置式往复炉。其循环方式为自然循环，燃烧煤种为贫煤，其低位发热量是20900KJ/Kg。在本次锅炉设计的过程中，主要考虑的因素有炉膛水冷壁的合理布置，以及炉膛容积热负荷和炉膛面积热负荷对锅炉的影响，对流受热面的布置，还有尾部受热面的选择和合理布置。在整个锅炉结构的设计过程中，首先根据煤种和其它技术要求以及给定的锅炉型号进行受热面的合理布置，然后进行热力计算，其中包括炉膛及其它各部位的结构特性计算和传热计算，计算完毕后必须进行热力校核；校核完毕后对上下锅筒及封头等压力元件进行强度计算，以保证锅炉运行的安全性；最后进行系统的烟风阻力计算，以及根据计算结果进行风机的选择。关键词 锅炉设计；热力计算；强度计算；烟风阻力计算The design of boiler whose type is SHW10-1.25-PAbstract As the development of country economy, the boiler as an important transformer has researched broadly and developed progressly.The subject of this design is a two-drum reciprocating boiler, whose type is SHW10-1.25-P. The fuels are poor bituminous, whose low heat values is 20900KJ/Kg. On the process of design, the first factor be considered seriously is that the reasonable arrangement of furnace water walland the effect of heat release rate per unit and heat release rate per unit volume .In additional,the arrangement of convection surface and the choice of rear surface are considerate factors.Among the whole design of boiler structure, first, boiler surfaces are arranged reasonably according to the kind of coals,other technical requirement and the boiler type.Then,the calculation of thermal is made, which includes structure and heat transfer calculation of furnance and other position. When the calculation is over, it is necessary to make thermal checking.After checking,the pressure equipment of two durms are designed to easure the safety of boiler. Last,the gas force of the system is caculated and the draft fans are chosen on the basis of calculation result.Keywords boiler design；thermal calculation；strength caculaton；gas force caculation不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目录摘要.IAbstract.II第1章 绪论.1第2章 锅炉结构与设计简介.22.1 锅炉概述.22.2 锅炉基本特性.32.3 方案论证.42.4 锅炉结构简介.5第3章 热力计算.73.1 设计任务.73.2 燃料特性.73.3 辅助计算.73.3.1 空气平衡.73.3.2 燃烧产物的容积及焓的计算.83.4 炉膛计算.133.4.1 炉膛结构特性计算.133.4.2 炉膛传热计算.153.5 燃尽室计算.173.5.1 燃尽室结构计算.173.5.2 燃尽室传热计算.183.6 锅炉管束计算.193.6.1 结构特性计算.193.6.2 锅炉管束传热计算.213.7 省煤器计算.223.7.1 省煤器几何特性计算.223.7.2 省煤器传热计算.233.8 空气预热器计算.24 3.8.1 空气预热器几何特性计算.24 3.8.2 空气预热器传热计算.243.8 热力计算的误差校核.263.9 热力计算结果汇总表.26第4章 强度计算.28 4.1 上锅筒强度设计.28 4.2 上锅筒有孔封头的强度设计304.3 下锅筒强度设计.31 4.4 下锅筒封头开孔计算.324.5 后集箱开孔计算.334.6 安全阀排放能力计算.34第5章 烟风阻力计算.35 5.1 烟道阻力计算.355.2 风道阻力计算.39 5.3 送风机的选择.40 5.4 引风机的选择.40 结论.42致谢.43 参考文献.44 附录.45 附录A 英文资料原文.45附录B 英文资料翻译.56千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- IV -第1章 绪论如今，锅炉随着社会的发展不断地得到发展。在各种工业企业的动力设备中，锅炉是重要的组成部分。锅炉生产的蒸汽供工业生产直接使用，还供取暖使用。现代锅炉除了工业锅炉和电站锅炉之外，还包括一切动力工业中用于产生蒸汽的换热设备，如核反应蒸汽发生器及太阳能锅炉。本次设计的主题为SHW10-1.25-P，即双锅筒横置式往复炉，额定蒸发量为10t/h，蒸汽出口压力为1.25Mp，燃用燃料为贫煤。往复炉目前在我国的应用广度仅次于链条炉，具有结构简单，制造方便，金属耗量少等优点。它通过可动炉排片在固定炉排片上的往复移动，推动煤层沿着炉排面向前移动，从而完成其燃烧过程。它的炉排尺寸不宜过大，因此只适用于容量2035 t/h以下的锅炉，尤其是在一些小型锅炉中被广泛地运用。往复炉的燃烧过程基本上和链条炉相似，需装设炉拱，并采用分段送风等。但是，在往复炉中，由于可动炉排的推饲，使引燃的燃料和未燃的燃料之间产生混合作用，所以引燃条件较好。同时，推饲工作也起到了拨火作用。同时还可以挤碎较大的灰渣块，因而还可以使燃料更好的燃尽。但是，它也存在着一些缺点，比如漏煤多，高温区炉排片容易烧坏等。为了确保炉排工作的可靠性，对燃料的品种有所限制，一般只适用于燃用高挥发份煤和多水多灰的低质煤。2本次设计的燃料是以四川芙蓉的贫煤为代表煤种，其低位发热量为20900kJ/kg,其挥发份较低，着火不是很容易，但是其低位发热量不是很低，因此炉膛温度会较高。所以在设计时这方面的问题都应该考虑在内。基于以上对往复炉和代表煤种的优、缺点的了解及初步分析，在设计该炉时采取了一些切实可行的措施，以改善着火条件、提高热效率、降低成本的方法，例如：合理布置前后拱，采用分段送风，有效组织二次风等。作为一名本科生，由于理论知识和实践经验都很有限，所以在本次设计中也必定会存在一些问题和不足，也有待于在以后的工作和学习中进一步提高和完善。因此也希望老师能对设计中的错误给以指正。在本次设计过程中，得到了热能教研室许多老师的指导和帮助，在此对他们表示衷心的感谢！ 第2章 锅炉结构与设计简介2.1 锅炉概述锅炉是一种生产蒸汽的换热设备。其本体分为：炉膛，水冷壁、锅炉管束、省煤器、空气预热器，它们都是各种类型的受热面，烟气的热能通过这些受热面传递给工质。锅炉本体一侧处在高温烟气条件下，因而要求它们的结构和材料要能够承受高温和抵抗烟气的腐蚀；锅炉的另一侧工质是水、水蒸气和空气，水和水蒸气工作时具有很高的压力，所以锅炉本体主要部件还要具有一定的承受能力；另外，锅炉本体还要有良好的传热性能。燃烧设备：煤斗、煤闸门、往复炉排、风室及炉拱等。燃烧设备要能适应不同煤种的燃烧，保证燃料的及时着火和燃尽，还应有一定的燃烧强度，能给锅炉提供足够的可利用热能。锅炉炉墙：金属框架和砖结构。金属框架起支撑、稳定作用，要具有一定的强度和稳定性；砖结构起耐热、绝热、保温、密封作用。2本锅炉的型号为SHW10-1.25-P,即双锅筒横置式往复炉，自然循环水管锅炉，额定蒸发量为10t/h,额定工作压力为1.25MPa,设计煤种为四川芙蓉贫煤。本次设计的锅炉型号的结构特性如下:1.据锅炉行业长期设计和运行经验，水管系列采用51的碳素无缝钢管，管束弯头半径R160mm。2.燃烧方式采用的是水平往复推动炉排，其倾角为20°。3.锅炉炉膛采用前后拱配合方式。前拱高而短，倾角为30°，后拱低而长，倾角为30°，覆盖率为55%，后拱通过前后拱的配合可以使燃料迅速着火，改善着火条件。4.炉排有效宽度为2000mm,长度为5500mm，有效面积为11m2。 5.冷风温度为30，热风温度为120。6.采用双侧进风,分段送风,可调节燃烧状况，改善燃烧区段性。在后拱尖端处布置二次风，二次风喷嘴与后拱管交叉布置，加强炉膛喉口处的烟气扰动和混合，强化燃尽，提高效率。2.2 锅炉基本特性表2-1 锅炉规范型号额定蒸发量蒸汽压力出口蒸汽温度给水温度SHW10-1.25-P10t/h1.25Mpa193.361100表2-2 燃料特性碳氢氧氮硫水分灰分挥发分低位发热量符号CyHyOyNySyWyAyVyQydw数值55.192.381.510.742.519.0028.6713.2520900KJ/Kg表2-3 管子特性名称管径×厚度节距排列及气流流向符号Dw×横向纵向管子排列方式烟气冲刷方式烟气与工质流向单位mmmmmm水冷壁51×3锅炉管束51×3110100顺列横向交叉流省煤器60×36760顺列横向交叉流空气预热器40×1.56040错列纵向交叉流下降管108×6蒸汽引出管133×6表2-4 主要经济技术指标锅炉效率（%）排烟温py()燃料耗B(kg/s)给水温度tgs()79.02111650.3912100表2-5 锅炉基本尺寸炉膛宽度炉膛深度上下锅筒中心距锅炉外形尺寸长宽高单位mmmmmmmmmmmm数值2000220042507647283779232.3 方案论证本次设计课题为SHW10-1.25-P，属低压小型工业锅炉，受到应用条件的限制，需要停炉和起炉，负荷经常发生变化，因双锅筒水容量较大，并且有较大的蓄热能力，所以适应负荷变化能力强，且气压稳定，运行特性好。所以此次设计采取双锅筒。对于低压锅炉单靠辐射受热面是不够的，而双锅筒可以布置较多的对流受热面。从而提高了其换热量，降低烟气出口温度，提高了锅炉效率。采用横置式可以使锅炉结构紧凑，尺寸小，便于安装。为了减少不完全燃烧损失，以便提高锅炉热效率，在炉膛和锅炉管束之间布置燃尽室，燃尽室既可以调节烟速，又能使燃料燃烧充分，同时也起了保护后面管束免受磨损的作用。锅炉管束中烟气作混合冲刷。管束区烟道被管板隔呈倒S形，从而可以降低钢耗，减少总体尺寸。管束顺列布置，目的是为了减少锅炉运行中的阻力，以降低电耗，同时也使加工工艺简化，管束区的除灰更方便。因为烟气流程中有冲刷死角，可以采用较小的热有效系数来补偿，而三个烟道的流通截面积应逐渐减小，保证了烟速的均匀性，对流换热更均匀。同时每一流程都设置了吹灰器以便对管束进行吹灰，以提高其换热系数。管束在节距的选择上主要考虑以下因素：第一，相邻两根管子焊接时，热影响区不重合；第二，焊缝及热影响区内，不可开孔；第三，保证烟速合理性。烟气温度的选取重点是炉膛出口烟温l”和排烟温度py的选取。由于l” 直接影响锅炉的经济性和安全性，所以l” 的选择一定要合理：若l” 过低，则对燃烧不利，使固体不完全燃烧损失增加，从而锅炉运行经济性下降；若l” 过高，飞灰尚处于熔化状态就遇到受热面，将引起受热面结渣，影响锅炉的安全可靠运行。所以对一般煤种l” 应选择在9501050范围内。同样对排烟温度的选择，也应根据技术经济性分析来选取：若py降低，锅炉排烟热损失减少热效率提高从而节约燃料，降低锅炉运行费用。但py 过低时，传热不良从而使尾部受热面增加，体积增大，金属耗量增加，投资增加，同时py 太低时尾部受热面易发生低温腐蚀或堵灰，影响运行可靠性。所以py 在D6t/h的锅炉中，根据所用煤种水分和硫分的大小，不宜低于150，通常新设计锅炉取为160-180。为了降低py，锅炉尾部设有尾部受热面：省煤器。省煤器除了可以降低排烟温度，还可以利用尾部烟气的热量加热锅炉给水，提高锅炉热效率减少燃料耗量，降低py 采用增加蒸发受热面积是不经济的，因为蒸发受热面中工质的温度是工作压力下的饱和温度，而为了保证受热面有一定的传热温差，py 不能低于或达到这个温度，而采用省煤器时省煤器的工质锅炉给水比这一饱和温度低得多，因此传热温压较大，这样在降低同样数值的烟气温度时，所需省煤器受热面积比蒸发受热面少很多，降低了生产成本。由于本锅炉压力低，为了安全，设置烟气和给水旁通系统。此次设计尾部烟道设置空气预热器，因为燃料为贫煤，其挥发分较低，不易燃烧，因此需设置一个空气预热器使其更好地燃烧。2.4 锅炉结构简介锅炉构造仅考虑承受锅炉本体的载荷在六级地震情况下安全运行。因此当属于锅炉以外的烟、风、汽水管道要支撑在锅炉构架上时，必须按负荷的大小及负荷着力点的位置校核构架强度，必要时另行加固。本锅炉为双锅筒横置式自然循环水管锅炉，整体呈“”型布置。锅炉前部是上升烟道即炉膛，炉膛四壁布满水冷壁，在锅炉中部两锅筒间布置有对流管束，对流管束被隔板隔成“S”型烟道，锅炉后部为下行烟道即尾部烟道，在尾部烟道中布置有省煤器。锅炉各部分特点如下：1. 锅筒及炉内设备：锅筒是容纳水和蒸汽的筒形受压容器，采用双锅筒结构，既经济易安装，检修固定方便。（1）上锅筒：内径1100mm，壁厚16mm，筒身长4200 mm，包括两侧封头一起为4760mm。上锅筒筒身用20g钢板热卷冷校而成，封头为20g钢冲压而成的椭圆形封头，为了焊接方便，封头和筒身壁厚都采用一致即16 mm，上锅筒中的设备有：.方形挡板：汽水混合物进入锅筒汽空间后进入上下挡板组成的缝隙，依靠转向时汽水所受惯性力不同进行汽水分离，并减弱汽水的动能。.水下孔板，水下孔板离锅筒底部300-400mm以免蒸汽带入下降管中，水下孔板一般布置在最低水位下50-100 mm，孔径8-12 mm，其作用为均衡水下蒸汽负荷，使锅筒内水面较平稳，减少蒸汽带水造成虚假水位，引起事故。.顶部设有匀汽孔板。.给水分配管。.上锅筒内设有连续的排污管。.加药管。（2）下锅筒：下锅筒内径Dn=900mm,壁厚=12mm，筒身长 3700mm，包括两侧封头一起为4200mm,筒身及封头都为20g钢板制成。下锅筒底部有定期排污管，以便排出杂质和沉淀物。上下锅筒之间有管束。2. 水冷壁在锅炉炉膛内经常布置大量水冷壁，一方面可以充分发挥辐射受热面换热系数高的特点，同时它用来保护炉墙免受高温破坏 以及使灰渣不易粘结在炉墙上，防止炉膛被冲刷磨损，过热破坏。它是自然循环锅炉构成水循环回路不可缺少的重要部件。4本锅炉炉膛内四壁都布置有水冷壁其中前墙由16根51×3的碳素无缝钢管组成，节距为120mm。前墙水冷壁管组下部焊在219×6的集箱上，上部直接与锅筒焊在一起，后墙由 18根51×3的碳素无缝钢管组成。两侧水冷壁分别由18根51×3的碳素无缝钢管组成，节距为125mm。上下部分别与上下集箱连接，集箱规格为219×6，其蒸汽由4根76×4.5的钢管引入锅筒，所有下降管均从上锅筒中引出。3. 燃烧设备：燃烧由煤斗和往复推动炉排及其传动装置组成，炉排有效燃烧面积为11m2 。4. 锅炉管束：上下锅筒中心距为4250mm，中间由288根51×3碳素无缝钢管焊在上下锅筒而组成，管子顺列布置，横向18根，纵向16根，横向节距为120 mm，纵向节距为110 mm，同时隔板把它分隔成倒“S”型烟道，流通面积逐渐减小，以利于传热和烟道烟速均匀。上下锅筒及管束通过上锅筒支撑在锅炉钢架上。5. 省煤器：本锅炉为小型低压锅炉，采用铸铁式省煤器。省煤器规格为60×3，外形尺寸为120×120长1500mm，安装有8排8列省煤器管，受热面积为193.52mm2，烟气流通截面积为0.704m2。6空气预热器：增加管式空气预热器，单级布置，由416根长2600mm，40×1.5钢管组成，横向节距60 mm,纵向节距40 mm。烟气在管内自上而下流动，空气在管外横向冲刷，空气两次交叉流动后由热空气管道进入炉膛，空气预热器受热面积为130.8209 m2。6. 钢架、平台和扶梯：为了支撑锅筒、集箱、管子及炉墙，设置了钢架，锅炉本体重量由钢架传至基础，为安装、检查和维修，设置了平台,各平台之间由扶梯连接。7.炉墙炉膛炉墙的负荷作用在钢架和基础,分三层。内层为耐火砖,中间层为硅藻土保温砖,外层为红砖。在侧墙上分别在前拱下方,锅炉管束中部,燃尽室,省煤器上方,以及后拱上方均开有人孔,以便安装维修,清除灰渣。8. 锅炉范围内的阀门仪表锅炉产生的蒸汽由主蒸汽阀供给用户。为了保证安全,装有两个安全阀,同时在上锅筒装有两个Y200的压力表以便观察压力,有副气阀一个,水压表两个。为了省煤器检修时锅炉安全运行,设有旁通烟道和旁通水道。第3章 热力计算3.1 设计任务1. 额定蒸发量 D=10t/h2. 锅炉蒸汽压力 P=1.25Mpa3. 给水温度 tgs=1004. 冷空气温度 tlk =305. 热空气温度 trk=1206. 排污率 ppw=5%7. 出口蒸汽温度 tck=193.3613.2 燃料特性1燃料名称：贫煤 产地：四川芙蓉2燃料工作基（应用基）成分1） 碳 Cy=55.19%2） 氢 Hy =2.38%3） 氧 Oy=1.51%4） 氮 Ny=0.74%5） 硫 Sy=2.51%6） 水分 Wy=9.00% 7） 灰分 Ay=28.67%8） 挥发分 Vy=13.25% 3燃料低位发热量 Qydw=20900kJ/kg3.3 辅助计算3.3.1 空气平衡烟道各处过量空气系数，各受热面的漏风系数，列于表3-1中。炉膛出口过量空气系数按表2-11取。烟道中各受热面的漏风系数按表2-3取。 表3-1 烟道中各处过量空气系数及各受热面的漏风系数烟道名称过量空气系数漏风系数 炉 膛1.40.1燃 尽 室1.41.450.05锅 炉 管 束1.451.550.1省 煤 器1.551.650.1空 气 预 热 器1.651.750.13.3.2 燃烧产物的容积及焓的计算1. 理论空气量及=1时的燃烧产物容积的计算理论空气量Vo=0.0889（Cy+0.375Sy）+0.265Hy-0.0333Oy =5.5705Nm3/kgRO2理论容积VRO2=0.01866（Cy+0.375Sy）=1.0474 Nm3kgN2理论容积VoN2=0.79Vo+0.8Ny/100=4.4066Nm3/kgH2O理论容积VoH2O=0.111Hy+0.0124Wy+0.0161Vo=0.4655 Nm3/kg2. 不同过量空气系数下燃烧产物的容积及成分见表3-2表3-2 烟气特性表序号名称符号单位计算公式及来源炉 膛燃尽室锅炉管束省煤器空气预热器1入口过量空气系数1.41.451.551.652出口过量空气系数1.41.451.551.651.753平均空气系数pj 1.41.4251.51.61.74水蒸汽容积VH2ONm³/ 0.50130.50360.51030.51930.52825烟气总容积VyNm³/ 8.18358.32508.74969.3169.88166RO2容积份额rRO2/ 0.12800.12580.11970.1120.10607H2O容积份额rH2O /0.06130.06050.05830.0560.05358三原子气体容积份额rq0.18930.18630.1780.1680.15959烟气重量G/ 10.89811.0811.62612.3513.080910飞灰浓度fh/ Ay0.00530.00520.00490.00460.0044注：飞灰份额afh按表2-1取0.2。3. 不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表见表3-3 表3-3 不同过量空气系数下燃烧产物的焓温表烟气温度VRO2=0.882(m3)标准/kgVoN2=3.807(m3)标准/kgVoH2O =0.529(m3)标准/kgV°=4.81(m3)标准/kgkJ/(m3)标准kJ/kgkJ/(m3)标准kJ/kgkJ/(m3)标准kJ/kgkJ/(m3)标准kJ/kg100170178.0596130572.858415170.2825132735.3040200358374.97252601145.7168305141.96682661481.7491300559585.50173921727.3885463215.51024032244.90554007727808.59985272322.2799626291.38105423019.20295009941041.12476642925.9846795370.04456843810.211860012251283.07628043542.9090969451.03548304623.502770014621531.31219484155.42691149534.81919785447.934580017051785.832610944820.82401334620.930111296289.077790019522044.542612425473.00121526710.299312827141.3619100022042308.489713926133.99171723801.995914378004.7871110024582574.531615446703.79541925896.019815958884.9238120027172845.810616977478.00572132992.371017539765.0604130029773118.137018538165.435823441091.0495191410661.9085140032393392.558220098852.865925591191.1245207611564.3271150035033669.074221669544.702627791293.5267223912472.3162160037693947.6850232510245.352630021397.3254240313385.8758170040364227.3432248410946.002532291505.9859256714299.4353Iyo=IRO2+IN2+IH2OIy= Iy°+(-1) Iko KJ/Kgl=1.4rj=1.45gg=1.55sm=1.65ky=1.70kJ/kgIIIIIIIIII821.20321362.04421381.92421393.89511417.17431422.89371433.95061448.48321451.39251305.84771315.53181384.54301383.78451319.72391349.94791387.17681397.97501361.79601397.15371429.04881372.68121401.28671438.11161474.58341662.65612625.79302773.96792528.40043763.09843987.58904212.07953422.26075082.82235384.74265686.66294337.15386051.74916432.77036813.79145277.02067357.59687819.94716221.55818673.12869217.92207227.586610057.67158227.843111084.387911441.45609244.477312446.392210274.346813828.316311316.187315222.211512374.622316639.385713436.548518062.279414507.303519496.230015590.362920944.713216676.331622396.10574. 锅炉热平衡及燃料耗量计算见表3-4表3-4 热平衡及燃料消耗量计算序号名称符号单位计算公式或来源数值1燃料低位发热量QydwKJ/由给定燃料定209002冷空气温度tlk给定303理论冷空气焓I0lkKJ/Vº(ct) lk =5.569×26.78220.59124排烟温度py假设1655排烟焓IpyKJ/py=ky=1.70（表1-3）2283.51756固体不完全燃烧损失q4%按1表2-1取107气体不完全燃烧损失q3%按1表2-1取0.58排烟损失q2%8.1719散热损失q5%按1表2-6取1.710飞灰份额fh按1表2-1取0.211灰渣焓C hzKJ/按附表取（600）55412灰渣物理热损失q6%0.60813锅炉总热损失q%20.978914锅炉热效率%79.021115给水温度tgs给定10016给水焓igsKJ/查未饱和水性质表420.00317排污率pw%给定518饱和蒸汽焓ibqKJ/查水和蒸汽性质表2785.6419饱和水焓ibsKJ/查水和蒸汽性质表806.76520汽化潜热rKJ/查水和蒸汽性质表1961.521蒸汽湿度W%给定322锅炉蒸发量D/s给定2.777823锅炉输出热量QlKW6460.022524燃料消耗量B/s0.391225计算燃料消耗量Bj/s0.35226保热系数0.97893.4 炉膛计算3.4.1 炉膛结构特性计算炉排面积热负荷qR=800KW/m2炉排容积热负荷qv=300KW/m3炉排面积=0.3912×20900/800=11m2取炉排宽度B=2.0m 炉排长度L=11/2=5.5m 取 L=5.5m 炉膛容积V=BQydW/qV =0.3912×20900/300=27.2502m3 1.炉膛周界面积计算(1)前墙面积Fq光管面积：Fq1=2.0×3.4=6.8覆盖耐火砖面积：Fq2=2.0×(1.5+0.5)=4前墙总面积：Fq= Fq1Fq2=10.8(2)后墙面积Fh光管面积：Fh1=2.0×(3.6-1.3+1.7)=8.0覆盖耐火砖面积：Fh2=2.0×3.4=6.8后墙面积Fh3=0.5×2.0=1.0后墙总面积：FH=FH1+FH2+FH3 =15.80(3)左侧墙面积Fzc Fzc1=(3.4+3.6）×2.05/2=7.175 Fzc2=(0.5+1.7)×1.3/2=1.43 Fzc3=(1.7+0.4+1.15+1.3)×0.95/2=2.1613 Fzc4=1.1×1.3/2=0.715 Fzc5=(0.5+1.15)×2.9/2=2.3925 左侧墙总面积：=13.8738(4)右侧墙面积Fyc 右侧墙面积：Fyc= Fzc=13.8738 (5)顶棚面积Fd 顶棚面积 ： Fd=2.0×2.174=4.348 (6)出口窗面积Fch 出口窗面积：Fch=1.3×2.0=2.6 (7)炉排面积R=2.0×5.5=11 周界面积： =72.2955图3-1 炉膛结构简图2.炉膛容积计算Vl 炉膛容积Vl=S×Fzc=2.0×13.8738=27.7475m33.辐射受热面的计算(1)前墙辐射受热面积Hq光管：s/d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735 Hq1=xFq1=0.735×6.8=4.998耐火砖：Hq2=0.15×Fq2=0.15×4=0.6前墙总辐射受热面积：Hq= Hq1Hq2=5.598(2)后墙辐射受热面积Hh光管: s/d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735 HH1=XFh1=0.735×8=5.88耐火砖：Hh2=0.15×Fh2=0.15×6.8=1.02后墙总辐射受热面积： =6.9(3)左侧墙辐射受热面积Hzc左侧墙光管：s/d=110/51=2.16,e/d=0.5,x=0.79 Hzc1=xFzc1=0.79×7.175+0.79×(2.05+1.2)×1/2=6.952 覆盖耐火砖：Hzc2=0.15×1.43+2.1613+0.715+2.3925-(2.05+1.2)×1/2=0.7611 左侧墙辐射受热面积：Hzc=Hzc1+ Hzc2=7.7131(4)右侧墙辐射受热面积Hyc 右侧墙辐射受热面积：Hyc=Hzc=7.7131(5)顶棚辐射受热面积Hds/d=125/51=2.45,e/d=0.5,x=0.735 Hd=xFd1=0.735×4.348=3.1958(6)出口窗辐射受热面积Hch s/d=125/51=2.45,由曲线5得: x=0.405 出口窗辐射受热面积：Hch=0.405×2.6=1.053 总辐射受热面积Hf =32.17294.有效辐射层厚度S =1.3817m5.膛水冷度x =0.52496.火床与炉墙面积比=0.17953.4.2 炉膛传热计算 炉膛传热计算见表3-5表3-5 炉膛传热计算序号名 称符号单 位计 算 公 式 或 来 源数 值1输入热量QrkJ/kg由表3-4209002冷空气理论焓Ilk0kJ/kg由表3-4220.59123炉膛出口过量空气系数l由表3-11.44炉膛漏风系数l由表3-10.15热空气温度trk假定1206热空气焓IrkkJ/kg884.5935空气带入热量QkkJ/kg 1172.03016入炉热量QlkJ/kg21814.73517理论燃烧温度0由表3-3按=1.45查得1672.95698炉膛出口烟气温度l假设9509炉膛出口烟气焓IlkJ/kg按表3-3查取11765.3910平均热容量VckJ/kg·13.900311水蒸气容积份额rH2O由表3-20.061312三原子气体容积份额rq由表3-20.189313飞灰浓度fhkg/kg由表3-20.005314三原子气体辐射减弱系数kq1/m·Mpa1.779115飞灰辐射减弱系数kfh1/m·Mpa0.349616系数c1/m·Mpa按1表5-7查取0.1517烟气辐射减弱系数k1/m·Mpa2.278718火焰黑度h0.270119水冷壁表面黑度b0.820炉膛黑度l0.491721计算燃料耗量Bjkg/s由表3-40.35222保热系数由表3-40.978923波尔茨曼准则B00.356424管外结灰层热阻m2·/kW2.625炉内传热量QfkJ/kg9837.704126辐射热流密度qfkW/ m2107.644227金属管壁温度TgbK+273462.82水冷壁灰污层表面温度TbKqf+ Tgb742.69528系数值m0.160329无因次方程0.781930系数k按1表5-4查取0.671131系数p按1表5-4查取0.214432无因次温度k0.636633炉膛出口烟气温度l965.822434炉膛出口烟气焓IlkJ/kg按表3-3查取11967.178735炉内辐射传热量QfkJ/kg9640.165136辐射热流密度qfkJ/kg105.4827与假设炉膛出口烟气温度相差-15.8224，小与±100，因此不用重新计算。3.5 燃尽室计算3.5.1 燃尽室结构计算1周界面积计算(1)前墙面积Fq光管面积：Fq1=2.0×2.35=4.7入口窗：Fq2=2.0×1.3 =2.6前墙总面积：Fq=Fq1+Fq2=7.3(2)后墙面积Fh覆盖耐火砖面积：Fh1=2.0×2.2=4.4出口窗：Fh2=1.2×2.0=2.4后墙总面积：Fh= Fh1Fh2=6.8(3)左侧墙面积Fzc左侧墙面积：Fzc=(2.35+3.4)×1/2=2.875(4)右侧墙面积Fyc右侧墙面积：Fyc= Fzc=2.875(5)顶棚光管面积Fd顶棚光管面积：Fd=1.2×2.0=2.4(6)底面积：Fd1=1.075×2.0=2.15燃尽室周界面积: 24.42.燃尽室容积:Vrj=2.0×Fzc=5.75m33.燃尽室辐射受热面积(1)前墙辐射受热面积Hq前墙光管面积：Hq1=0.735×Fq1=0.735×4.7=3.4545入口窗：s/d=120/51=2.35 按曲线5 x=0.52Hq2=0.52×Fq2=0.52×2.6=1.352前墙辐射受热面积：Hq= Hq1 + Hq2 =4.8065(2)后墙辐射受热面积Hh后墙耐火砖面积：Hh1=0.15×Fh1=0.15×4.4=0.66出口窗：x=1 Hh2=1×Fh2=1×2.4=2.4后墙辐射受热面积：Hh = Hh1 + Hh2=3.06(3)顶棚辐射受热面积Hd s/d=125/51=2.45 e/d=0.5 x=0.735Hd=0.735×Fd=0.735×2.4=1.764(4)底部面积：Hdi=0.15×Fd1=0.15×2.15=0.3225(5)燃尽室辐射受热面积Hrj+ Hdi =10.8155(6)有效辐射层厚度S =0.8484m(7)燃尽室水冷度x =0.44333.5.2 燃尽室传热计算燃尽室传热计算见表3-6 表3-6 燃尽室传热计算序号名称符号单位计 算 公 式 或 来 源数值1入口烟温rj由表3-5取965.82242入口烟焓IrjKJ/kg由表3-5取11967.17873漏风系数rj由表3-1取0.054理论冷空气焓I0lkKJ/kg由表3-4取220.59125出口烟温"rj。C假定8506出口烟焓I"rjKJ/kg由表3-3查得(=1.45)10749.56387烟气平均温度TpjK1179.49048平均热容量VCKJ/kg。C10.6089水蒸气容积份额rH2O由表3-2取0.060510三原子气体容积份额rq由表3-2取0.186311飞灰浓度fh/由表3-2取0.005212三原子气体辐射减弱系数Kq1/mMPa2.210713飞灰辐射减弱系数Kfh1/mMPa0.352314烟气辐射减弱系数K1/mMPa2.56315烟气黑度y0.195416水冷壁表面黑度b0.817燃尽室水冷度x由结构计算得0.443318燃尽室系统黑度rj0.325219波尔茨曼准则B03.63320系数m0.1521无因次方程"rj0.926722出口烟温"rj。C875.020223出口烟焓I"rjKJ/kg由表3-3查得11095.788824燃尽室吸热量QrjKJ/kg863.8356与假设燃尽室出口温度相差-25.0202，小于±100,不必重新计算。3.6 锅炉管束计算3.6.1 结构特性计算横向：=18根 =100/51=1.96纵向：=16根 =125/51=2.45上锅筒直径：D=1100mm下锅筒直径：d=900mm两锅筒间距：L=4250mm最内侧排间距：600mm每排管角度差：=9。1. 管子的长度l=(3.2651+3.3157+3.4028+3.5287+3.6969+3.9126+4.1828+4.5174） ×2=59.6439m2. 受热面积H =3.145926×0.051×59.6439×18=172.0123. 烟道截面积Fpj=0.9597×(2.0-18×0.051)=1.0384 =0.7786×2.0-18×8×3.1415926×0.0512=1.263=0.9455×(2.0-18×0.
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