高温过热器的计算

作业（一）已知：某台锅炉燃烧烟煤，煤的元素分析成分为：C ar=55.43%、H ar=3.09%、O ar=4.13%、N ar=1.34%、S ar=0.34%、A ar=27.74%、M ar=7.93%、V daf=20.19% 低位发热量为Q ar,net =21270kJ/kg，飞灰系数αfa=0.9。

按照烟气的流程锅炉的各受热面名称及漏风系数如下：炉膛出口及屏式过热器α〃=1.2 800~2200℃高温对流过热器Δα = 0.05 500~1000℃高温对流再热器Δα =0.03 400~900℃低温再热器Δα =0.03 300~800℃省煤器Δα =0.03 200~600℃空预器热段Δα =0.1 100~400℃空预器冷段Δα =0.1 100~400℃求：1.理论空气量三原子气体容积3.理论水蒸汽容积4.理论氮气容积5.理论烟气容积6.烟气特性表（按各级受热面的进、出口平均过量空气系数αa v计算）7.烟气焓温表（按各级受热面的出（进）口过量空气系数α”计算）附1（烟气特性表示例）：附2（烟气焓温表示例）作业（二）已知某台煤粉锅炉，采用固态排渣方式。

额定蒸发量D=420t/h，再热蒸汽流量350 t/h过热蒸汽压力P sh=13.7Mpa，过热蒸汽温度t sh=540℃，给水压力P fw=15.6MPa，给水温度t fw=235℃，再热蒸汽进入锅炉时压力/温度2.5 MPa/330℃再热蒸汽出锅炉时压力/温度2.3 MPa/540℃排污率p bl=3%，汽包压力P drum=14.8Mpa，排烟温度θexg=135℃，冷空气温度t ca=30℃飞灰和灰渣含碳量均为C fa=C sl=5%，q3=0.5%。

求：锅炉热效率，燃料消耗量，计算燃料量，保热系数。

注：压力均为表压，其它参数参考作业（一）。

作业（三）一台935t/h 亚临界压力锅炉，燃用烟煤，制粉系统采用中速磨煤机，四角切圆燃烧，水冷壁和炉顶管采用膜式结构。

一、锅炉设计辅助热力计算1.炉膛宽度及深度因采用角置直流式燃烧器，炉膛采用正方形截面。

按表8-40取炉膛截面热负荷q F =2580kW/m 2，炉膛截面F=40.2578m 2，取炉膛宽度a=6.72m ，炉膛深+b=6.72m ，布置Φ60×3的水冷壁管，管间距s=64mm ，侧面墙的管数为106根，前后墙102根。

管子悬吊炉墙，管子中心和墙距e=0。

后墙水冷壁管子在折角处有叉管，直叉管垂直向上连接联箱，可以承受后墙管子和炉墙的重量，斜叉管组成凝渣管和折焰角。

凝渣管有24×3=72根管子，折焰角上有26根管子，另4根管直接与联箱相连。

侧墙水冷壁向上延伸，在折焰角区域和凝渣管区域形成附加受热面。

2.燃烧室辐射吸热量的分配燃烧室辐射吸热量中有部分由凝渣管及高温过热器吸收。

凝渣管直接吸收燃烧室的辐射热量辐射受热面是燃烧室的出口窗，凝渣管吸收的热量与凝渣管束的角系数有关。

根据凝渣管的横向相对节距σ=4.267，从图11-10中的无炉墙反射的曲线上查得单排管的角系数x=0.32。

现凝渣管有三排，总的角系数为X nz =1-（1-x ）3=1-（1-0.32）3=0.6856凝渣管辐射受热面为H nz = X nz F ch =0.6856×33.767=23.151m 3由于出口窗位于燃烧室上部，热负荷较小，需要计算沿高度的热负荷不均匀系数。

出口窗中心的高度为h ck ，从冷灰斗中心到炉顶的总高度为H 1=18.912，根据h ck H 1 =16.0318.912=0.8476 和燃烧器中心相对高度x r =0.2038，查图15-2的2线，得h r η=0.68，凝渣管吸收的辐射吸热量为f nz Q =87.1978151.337.12568.0=⨯⨯=nz f h r H q ηkW高温过热器直接吸收炉膛辐射热量为413.907616.107.12568.0)151.23767.33(=⨯⨯=-=f h r f gr q Q ηkW水冷壁的平均辐射受热面热负荷kWQ Q B Q q f gr f nz j l s 407.120183.5311)283.288668.66844(]183.5311)413.90787.1978(53.414756[19.2623.4711)]([=⨯-=⨯+-⨯=+⨯+-=3.炉膛受热的热量分配（1）锅炉总有效吸热量 kW Q gl 35.109143=（2）炉膛总传热量 kW Q B l j 68.668441475653.4=⨯=（3）凝渣管区域传热量 kW Q B nz j 427.45119.99553.4=⨯=（4）第二级过热器传热量 kW Q B gr j 35.11172297.246653.42=⨯=（5）第一级过热器传热量 kW Q B gr j 17.1275449.281553.41=⨯=（6）省煤器需要吸收热量 kWQ B sm j 1.13948)17.12754325.11172427.451168.66844(35.109143=+++-=（7）空气预热器需要吸收的热量 kWI I B B Q B lk rk k ky j ky j 78988.14954)34.263079.3320()06.05.005.1(53.4))(5.0(00''=-⨯⨯+⨯=-∆+=α （8）排烟温度校核 kWI I I B Q B Q B I I lk sm lk rk ky j kyj sm j py gr 7.188634.26304.0234.263079.332006.099.053.478988.149541.1394818.82022000''=⨯++⨯+⨯+-=∆++∆++-=ααφ177.142=py θ℃，与假定排烟温度140℃相差2.117℃，设计合格。

浅谈有关锅炉的校核计算摘要：为了方便锅炉设计的计算，在这里浅谈了有关锅炉校核计算的事项，从煤的特性到锅炉的设计结构和外界等综合因素校锅炉参数。

关键词：锅炉校核计算；参数；因素；综合1引言锅炉机组的热力计算，一般都从燃料的燃烧和热平衡计算开始，然后按烟气流向欧陆机组的各个受热面（炉膛、过热器等等）进行计算，锅炉热力计算分为设计计算和校核计算，两者计算方法差不多，其区别在于计算任务和所求的数据不同。

校核计算的任务是在给定的锅炉负荷和燃料特性的前提下，按锅炉机组已有的结构和尺寸，去确定各个受热面交界出的水温、汽温、空气和烟气温度、锅炉热效率、燃料消耗量以及空气和烟气的流量和流速。

进行校核计算是为了估计锅炉机组按指定燃料运行的经济指标，寻求必需的改进锅炉结构的措施，选择辅助设备以及空气动力、水动力、壁温和强度等计算提供原始资料。

2 概述对锅炉机组做校核计算时，不仅烟气的中间温度是未知数，而且排烟温度和热空气温度，有是连过热蒸汽的温度也是未知数。

因此在计算时，上述温度需先假定，然后用渐进法去确定，所谓逐渐接近法就是当一个参数未知而用已知量直接求解又条件不足时，可以先假设一个目标参数的值，将其带入进行运算。

并求出另一参数的值。

然后用求出的参数值对目标参量进行校核。

如果误差合格，则假设值便可作为问题的解，而如果校核不合格，则应把进行校核时得到的目标参数值作为已知，重新代入计算，直到校核误差达到要求为止。

根据锅炉基本结构和燃料特性（收到基、挥发分、灰熔点特性、可磨度、低位发热量），锅炉设计参数有锅炉额定蒸发量、过热蒸汽参数、汽包蒸汽压力、给水参数、排污率、排烟温度、与热空气温度、冷空气温度、空气中含水蒸气量。

3 设计步骤第一步:进行锅炉热平衡计算，设定热空气温度，确定锅炉热效率，根据过热器出口焓、再热器进出口焓、给水焓以及蒸汽流量确定锅炉有效利用热以及燃料消耗量。

3.1 空气平衡烟道（炉膛、凝渣管簇、高温省煤器、高温空气预热器、高温过热器、低温过热器、低温省煤器、低温空气预热器）各处空气系数（出口和入口）及各受热面的漏风系数（），空气预热器出口热空气的过量空气系数为：，为制粉系统漏风系数（以理论空气量为基础）3.2燃烧产物的体积及焓的计算3.2.1理论空气量：3.2.2理论氮容积3.2.3三原子气体容积3.2.4理论水蒸汽容积3.3燃烧产物的平均特性、热平衡及燃料消耗量和烟气焓温的计算可根据《锅炉热力计算标准方法》、焓温表等相关公式求出。

高温过热器传热特性及寿命分析摘要：近年来，各种类型的大容量火力发电机组不断涌现。

过热器内部是高温高压的蒸汽，又布置在烟温较高的区域，工作条件最为恶劣，易造成锅炉爆管；同时锅炉设备实行状态检修需要了解管子蠕变损伤的程度。

因此，分析过热器爆管的原因和蠕变损伤的机理，并对高温部件剩余寿命作出正确的评估，已成为保证火电厂安全运行和提高经济性的关键课题之一。

本文通过研究高温过热器的传热特性，分析了高温过热器爆管的原因，并介绍了高温腐蚀对爆管的影响，而且按工质流程逐个对微元段进行热力计算，掌握高温过热器壁温分布情况，以便于从根本上减少爆管发生率。

同时根据拉——米参数式确定蠕变断裂时间，对过热器剩余寿命进行预测，以延长电厂的检修周期，提高电厂的经济性。

关键词：过热器；爆管；腐蚀；壁温计算；寿命分析Abstract：In recent years, various types of large-capacity thermal power generating units will continue to emerge.Inside the superheater there is steam with high temperature and high pressure, at the same time the superheater is in the region where the flue-gas temperature is higher, so the superheater’s working conditions are most poor, resulting in the explosion of boiler pipes easily.Meanwhile in order to overhaul the boiler equipment on the basis of operating condition,it is necessary to know about the tubes’ creep damage extent. Therefore, the analysis of reasons for superheater explosion and creep damage mechanism ,also to assess the remaining life of high-temperature boiler parts correctly, have become one of the key projects that guarantees safe operation of thermal power plants and improves the economical efficiency.This paper analyzes the reasons for high-temperature superheater blasting via the research on heat transfer characteristics of high-temperature superheater, and puts emphasis on illustrating the effects that high-temperature corrosion have on the superheater explosion.In addition, according to the flow path of work substance,it conducts the thermodynamic calculation of small tube section separately ,grasping the wall temperature distribution of high-temperature superheater, in order to reduce the rate of tube explosion radically. At the same time the creep-rupture time is determined by Larson-Miller Parameter,and the remaining life of superheater can also be predicted ,which will be used to extend the maintenance cycle and improve the economy of thermal power plants.Keywords：Superheater; Tube Explosion; Corrosion; Wall Temperature Calculation; Life Analysis1 引言随着我国电力工业建设的迅猛发展，各种类型的大容量火力发电机组不断涌现，锅炉蒸汽参数的提高，使得过热器和再热器系统成为大容量锅炉本体设计中必不可少的受热面。

摘要240t/h燃高焦炉混合煤气锅炉设计：（Q低温=1400千卡/标m3)，设计的参数为215℃的给水温度，540℃的过热蒸汽温度，140℃的排烟温度，20℃的环境温度。

本次设计计算了，炉膛，屏式过热器，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，低温空气预热器的结构计算和传热计算。

以及对烟道阻力的计算和空气预热器的计算，引风机，送风机的选择。

炉膛宽度取7.7米，顶棚宽4.675米，顶棚高4.2米，炉膛总高15.785米。

屏式过热器取8片，纵向排数27，每片屏并联管子根数为12，第一根屏管高度4.2米，屏高度最大值4.559米，屏的深度为1.244米。

高温过热器横向管排数62，纵向管排数8，管长3.329，管簇深度0.76米。

低温过热器横向管排数58，纵向管排数16，管长3.2.高温省煤器横向排数97.5，纵向排数26，受热面布置管长6.2。

高温空预器横向管排数100，纵向管排数50，管箱高度1.44米。

低温省煤器横向排数97.5，纵向排数64，受热面布置管长3.35米。

低温空预器横向管排数100，纵向管排数50，管箱高度1.44米。

本次设计中，烟气在炉膛出口温度是1295.1℃，经过屏式过热器烟温下降至1183℃，在经过高温过热器烟温下降到1032.6℃，经低温过热器温度下降到832.54℃，经高温省煤器下降到449℃，经高温空气预热器降至382℃，经低温省煤器下降到222℃，经高温空气预热器降至146.7℃排烟。

本次设计中，水的流程是215℃给水经低温省煤器加热到260℃，经高温省煤器加热到319.97℃，进入汽包，再经下降管，由水冷壁使饱和水变成319.97℃的水蒸气，经低温过热器将水蒸气加热到425.2℃，经屏将水蒸气加热到455.87℃，最后经高温过热器加热到540℃引出做功。

关键字：炉膛，过热器，省煤器，空气预热器。

Abstract240t / h burning blast furnace gas boiler design (high mixing coke oven gas: low-temperature Q = 1400 kcal / standard m3) of the graduation project, the design parameters for the feed water temperature of 215 °C, the superheated steam temperature of 540 °C, 140 °C exhaustsmoke temperature, 20 °C ambient temperature.The design, furnace, screen superheater, superheater high temperature, low temperature superheater, high-temperature economizer, high temperature air preheater, low-temperature economizer, low temperature air preheater of structural calculations and heat transfer calculations. And calculation of flue resistance and air preheater calculation of induced draft fan, blower options.Take chamber width 7.7 meters, the ceiling is 4.675 meters wide, 4.2 meters high ceiling hearth, total 15.785 metres high. Take platen superheater of 8, longitudinal row number 27, every piece of screen the number of 12 parallel tubes, the first root screen pipe height 4.2 meters, screen the maximum height 4.559 meters, the depth of the screen is 1.244 meters. High temperature superheater tube transverse number 62, vertical tube number 8, length 3.329, the depth of 0.76 meters. Low temperature superheater tube for 58 horizontal, vertical tube number 16, length 3.2. High temperature economizer horizontal row number 97.5, longitudinal row number 26, decorate in heating length 6.2. High temperature air preheater horizontal tube number 100, vertical tube number 50, the box height 1.44 meters. Of low temperature economizer horizontal row number 97.5, longitudinal row number 64, decorate in heating tube 3.35 meters. Low temperature air preheater horizontal tube number 100, vertical tube number 50, the box height 1.44 meters.In this design, the flue gas outlet temperature in the furnace is 1295.1 ° C, after the platen superheater flue gas temperature dropped to 1183 °C after the high temperature superheater flue gas temperature down to 1032.6° C, low temperature airpreheater temperature dropped to 832.54 ° C decreased to 449 °C, high temperature economizer, air preheater at high temperature dropped to 382°C, low temperature economizer decreased to 222 °C, dropped to 146.7 ℃high temperature air preheater exhaust.In this design, the water flow is 215 ℃water supply by the low-temperature economizer heating to 260 °C, high temperature economizer heating to 319.97 °C, into the drum, and then the down pipe, the water wall so that the saturated water into 319.97 °C steam, low temperature superheater steam heated to 425.2 ° C, the screen will steam heated to 455.87 °C, and finally by the high temperature superheater heating to 540 ° C leads to acting.Keywords: furnace, superheater, economizer, air preheater.目录摘要 (1)Abstract (2)绪论 (6)1燃气锅炉的特点 (6)2燃气锅炉的现状 (8)3此次设计燃气锅炉的基本思路 (9)第一章.设计任务与燃料特性参数 (10)1.1设计任务 (10)1.2燃料特性 (10)第二章.锅炉整体布置的确定 (11)2.1 燃料燃烧计算 (11)2.2空气平衡及焓温表 (13)2.3锅炉热平衡及燃料消耗量计算 (15)2.4燃烧室设计及传热计算 (16)2.5炉膛结构尺寸计算 (18)2.6燃烧器的布置及主要尺寸 (20)2.6燃烧室结构特性计算 (21)2.7炉膛热力计算 (22)2.8.炉膛顶部辐射受热面吸热量及工质焓增计算 (24)2.9炉膛受热面热力分配 (25)2.10屏式过热器结构计算 (26)2.11屏区传热计算 (28)2.12高温过热器结构计算 (32)2.13高温过热器传热计算 (33)2.14低温过热器结构计算 (36)2.15低温过热器传热计算 (37)2.16炉膛受热量的热量分配 (39)2.17高温省煤器结构计算 (42)2.18高温省煤器传热计算 (43)2.19高温空气预热器结构计算 (45)2.20高温空气预热器传热计算 (46)2.21低温省煤器结构计算 (49)2.22低温省煤器传热计算 (50)2.23低温空气预热器结构计算 (52)2.24低温空气预热器传热计算 (53)2.25热力计算汇总表 (55)第三章.阻力计算 (56)第四章.送引风机计算 (61)4.1送风机计算 (61)4.2引风机计算 (61)第五章.防爆措施 (62)第六章.结论 (63)第七章.参考文献 (64)第八章.附录A (65)第九章.附录B (73)第十章.附录C (93)第十一章.致谢信 (99)绪论燃气锅炉是一种以可燃气体作为燃料的能源转换设备，用以生产热水或蒸汽，满足工业生产和人民日常生活的需要。