锅炉热力计算是锅炉设计最主要的计算，它根据给定的燃料特性、给水温度和其他技术条件与预期达到的额定蒸发量、蒸汽参数和各项技术经济指标，确定锅炉各受热面所必须的结构尺寸，同时为其他各种计算提供原始数据。
锅炉的作用是将燃料燃烧产生的热量通过受热面传递给工质，将水加热成蒸汽。在锅炉内进行着燃烧、传热、水循环、通风和汽水分离等工作过程。锅炉本体的设计即是指锅炉受热面的设计。锅炉本体通常由炉膛、对流管束、辅助受热面、锅筒及构架和炉墙等组成。对锅炉本体的基础要求为：(1)一定要达到所要求的蒸发量和蒸汽参数，工作安全可靠，受热面元件一定要有足够的强度；受热面的布置和结构应使锅炉具有稳定的、良好的水循环；不发生严重的蒸汽带水现象；能适应较频繁的符合变化；受热面不产生严重结垢并具有清垢的可能性；受热面外部不产生严重的积灰、腐蚀和磨损等。(2)提高效率，节省燃料。受热面的布置和结构，尤其是炉膛设计应和燃料及燃烧设备紧密配合，以利着火和燃尽。合理选取排烟温度，降低排烟热损失，提高锅炉效率。(3)节约钢材和非金属材料。应考虑受压元件的金属耗量、一般结构件金属耗量、砖工和绝热材料耗量以及锅炉房容积和造价诸因素。(4)提高机械化、自动化程度，改善劳动条件。(5)制造工艺简单，便于整装或组装，便于操作和维修等。锅炉热力计算是锅炉设计最主要的计算，它根据给定的燃料特性、给水温度和其他技术条件与预期达到的额定蒸发量、蒸汽参数和各项技术经济指标，确定锅炉各受热面所必须的结构尺寸，同时为其他各种计算提供原始数据。锅炉热力计算按照已知的条件和计算目的的不同可大致分为设计计算和校核计算两大类型。设计计算的已知条件是：锅炉的额定参数，从锅筒中抽取的饱和蒸汽流量，锅炉排污率，燃料特性，燃烧设备的形式，煤粉制备系统的计算数据（制粉系统的漏风系数、一次风量、干燥方式及干燥风量和温度、磨煤机的型式等）以及锅炉安装地区的地质、气象资料等。进行设计计算之前还要预先选定锅炉的整体布置型式、排烟温度和热空气温度。设计计算的目的是在额定负荷下确定锅炉各受热面的结构特性及传热面积。校核计算则是根据已有的锅炉各受热面结构参数及传热面积和热力系统的型式，在锅炉参数、燃料种类或局部受热面面积发生明显的变化时，通过热力计算确定各个受热面交界处的水温、气温、烟温及空气温度的值，确定锅炉的热效率和燃料消耗量等。进行校核计算能够得到非设计工况下锅炉运行的经济指标以及检验改进锅炉结构参数后的效果。设计计算和校核计算都依据相同的传热原理、公式和资料。在设计计算时，为了计算程序上的方便，对于各个受热面也往往采用校核计算的程序，即预先根据经验布置好受热面的结构尺寸和传热面积，通过校核计算的结果校验受热面的布置是不是合理和正确，如果不妥则修正受热面的布置，再进行校核。因此，对于锅炉各个受热面的热力计算在方法上可以看作是校核计算。热力计算是沿烟气的流通方向对各受热面依次进行的。在进行各受热面的热力计算前首先要进行一些辅助计算。下面按照锅炉热力计算的一般程序分别介绍各个步骤地计算特点和要求确定锅炉基本结构和辅助计算2.1确定锅炉基本结构采用单锅筒型布置，上升烟道为燃烧室及凝渣管，水平烟道布置立式对流过热器，竖井布置两级省煤器和空气预热器。整个炉膛全部布满水冷壁，炉膛出口凝渣管束由炉膛后墙水冷壁延伸而成，在炉膛出口处采用由后墙水冷壁构成的折焰角，以使烟气更好地充满炉膛，采用膜式水冷壁。对流过热器分两级布置，由悬挂式蛇行管束组成，在两级之间有锅炉自制冷凝水喷水减温装置，由进入锅炉的给水来冷却饱和蒸汽制成凝结水，回收凝结放热量后再进入省煤器。省煤器和空气预热器采用两级配合布置，以节省受热面，减少钢材消耗量。燃烧方式选用四角布置的直流燃烧器。选用中速磨煤机的负压直吹系统。锅炉本体结构简图见图1。2.2燃料数据的分析和整理由煤的可燃挥发分=26.64%,查文献1表2-2知所用燃料为低挥发性烟煤。查文献2式2-11=339+1030-109（）-25=22264.33kJ/kg（2-1）因为=27.96%，根据文献2式2-1122264.33-22260=4.33800（2-2）所以发热量与元素成分相等。2.3空气平衡炉膛出口处过量空气系数按文献1表4-2取得=1.2，查文献1中表4-3得到烟道各处过量空气系数及各受热面漏风系数，见表2-1。表2-1烟道中各受热面的过量空气系数及漏风系数烟道名称过量空气系数漏风系数入口出口炉膛1.20.051.21.2第二级对流过热器1.21.2150.015第一级对流过热器1.2151.230.015上级省煤器1.231.250.02上级空气预热器1.251.270.03下级省煤器1.271.30.02下级空气预热器1.31.330.03空气预热器出口处热空气的过量空气系数=1.2-0.05-0.04=1.11（2-3）2.4燃料的燃烧计算2.4.1理论空气量和理论烟气量的计算理论空气量的计算：(m3/kg)（2-4）理论水蒸气体积的计算：理论水蒸气体积包括以下三个部分：（1）燃料中氢完全燃烧生成的水蒸气0.111=0.1113.15=0.35(m3/kg)（2-5）（2）燃料中水分形成的水蒸气0.0124=0.01247=0.0868(m3/kg)（2-6）（3）理论空气量带入的水蒸气0.0161=0.0963(m3/kg)（2-7）所以理论水蒸气的体积=0.111Hy+0.0124+0.0161=0.533(m3/kg)（2-8）理论氮气体积的计算：理论氮气体积包括以下三个部分：（1）理论空气量含有的氮气0.79=4.7242(m3/kg)（2-9）（2）燃料本身含有的氮0.008Ny=0.0080.88=0.007(m3/kg)（2-10）所以理论氮气体积为0.79+0.8=4.73(m3/kg)（2-11）理论烟气量即为上述各种气体体积之和,所以理论烟气量为：（2-12）实际上，由于过量空气的存在，使得实际的气体量与理想的量有一定的差距,流过各受热面的实际烟气量=+1.0161(1)(m3/kg)（2-13）其他烟气特性的计算RO2、H2O的容积份额分别按下式计算：（2-14）（2-15）所以三原子气体的容积份额按下式计算（2-16）不包括飞灰在内的烟气重量、飞灰浓度分别按下式计算：=1-+1.306V0（2-17）（2-18）将上述烟气特性列成表格的形式，见表2-2表2-2烟气特性表名称及公式符号单位炉膛及凝渣管第二级过热器第一级过热器上级省煤器上级下级省煤器续表2-2名称及公式符号单位炉膛及凝渣管第二级过热器第一级过热器上级省煤器上级下级省煤器出口处过量空气系数1.21.2151.231.251.281.31.33平均过量空气系数0.5（α′+α〞）1.21.2081.2231.241.2651.291.315过剩空气量(αpj-1)V0Nm3/kg1.1961.28571.33351.4351.58471.73421.8837水容积+0.0161(-1)V0Nm3/kg0.5520.5540.5550.556 0.559 0.561 0.563 烟气总容积V V+(-1)V0Nm3/kg 7.558 7.65 7.7 7.801 7.954 8.105 8.257 RO2容积份额V/ 0.143 0.141 0.14 0.138 0.136 0.133 0.131 H2O容积份额V/ 0.073 0.0724 0.072 0.071 0.0703 0.0692 0.0682 三原子气体总容积份额r+ 0.2160.213 0.212 0.209 0.206 0.202 0.199 烟气质量1-+1.306V0 kg/kg 10.112 10.174 10.291 10.42 10.62 10.815 11.01 飞灰浓度 kg/kg 0.0231 0.023 0.0227 0.022 0.022 0.0216 0.0213 2.4.2烟气和空气焓的计算： 在1.0时，实际烟气的焓为： (kJ/kg) （2-19） 当燃用多灰分煤种时，烟气中飞灰含量较大时（即），烟气的焓应计入飞灰的焓。 上述结果为便于查阅，将各受热面的烟气温度范围内的值列成表格形式，即所谓的烟气温焓表，见表2-3。 2.5锅炉热平衡计算 在确定了上述设计参数后可以计算出锅炉的热损失，并确定了锅炉的设计热效率。这个效率并不一定就是实际运行的结果，它与设计者的经验水平有关，即需要接受实践的检验。锅炉的设计效率确定了以后可按下式得到锅炉的燃料消耗量 (kg/h) （2-20） 由于存在不完全燃烧热损失，进入炉膛的燃料有一部分未参加燃烧而随灰渣排掉。这部分燃料不但没有放出热量而且也没有产生烟气，不参与锅炉各受热面的热交换。实际放出燃烧热和生成烟气的燃料量称为计算燃料消耗量 （2-21）它才是锅炉热力计算的基础，无论水、蒸汽还是空气的焓值都是相对于1kg计算燃料消耗量而言的。 在热平衡计算时还需要确定固体不完全燃烧热损失、气体不完全燃烧热损失以及外部冷却损失,前两者能够最终靠文献1中表6-51来选取，后者则能够最终靠文献1中图3-3来选取。 锅炉热平衡及燃料消耗量计算见表2-4。 表2-3 烟气温焓表 =1.215=1.23 100170 183.6 130 614.9 151 80.5 879 132 789.4 1107.9 1131.6 200 357 385.56 260 1229.8 304 162 1777.4 266 1590.7 2206.9 2238.7 2286.4 300 559 603.72 392 1854.2 463 246.8 2704.7 403 2410 3307.2 3355.4 3403.6 400 772 833.76 527 2492.7 626 333.7 3660.2 542 3241.2 4405.7 4470.5 4535.3
