傳熱系數(shù)計(jì)算方法

1、第四章循環(huán)流化床鍋爐爐傳熱計(jì)算循環(huán)流化床鍋爐爐膛中的傳熱是一個(gè)復(fù)雜的過程，傳熱系數(shù)的計(jì)算精度直接影響了受熱面設(shè)計(jì)時(shí)的布置數(shù)量，從而影響鍋爐的實(shí)際出力、蒸汽參數(shù)和燃燒溫度。正確計(jì)算燃燒室受熱面 傳熱系數(shù)是循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一，也是區(qū)別于煤粉爐的重要方面。隨著循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的日益成熟，有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐的爐膛傳熱計(jì)算思想和方法的研究也在迅速發(fā)展。許多著名的循環(huán)流化床制造公司和研究部門在此方面也做了大量的工作， 有的已經(jīng)形成商業(yè)化產(chǎn)品使用的設(shè)計(jì)導(dǎo)則。但由于技術(shù)的原因，目前國(guó)外還沒有公開的可以用于工程使用的循環(huán)流化床鍋爐爐膛傳熱 計(jì)算方法，因此對(duì)它的研究具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)踐意義。清華大

2、學(xué)對(duì)CFB鍋爐爐膛傳熱作了深入的研究，長(zhǎng)江動(dòng)力公司、華中理工大學(xué)、大學(xué)等單位也對(duì)CFB鍋爐爐膛中的傳熱過程進(jìn)行了有益的探索。根據(jù)已公開發(fā)表的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，考慮工程上的方便和可行，本章根據(jù)清華大學(xué)提出的方法，進(jìn)一步分析整理，作為我們研究的基礎(chǔ)。為了了解CFB鍋爐傳熱計(jì)算發(fā)展過程，也參看了巴的傳熱理論和計(jì)算方法，大學(xué)和華中理工大學(xué)的傳熱計(jì)算與巴的相近似。4.1 清華的傳熱理論及計(jì)算方法4.1.1 循環(huán)流化床傳熱分析CFB鍋爐與煤粉鍋爐的顯著不同是CFB鍋爐中的物料（包括煤灰、脫硫添加劑等）濃度G大大高于煤粉爐，而且爐各處的濃度也不一樣，它對(duì)爐傳熱起著重要作用。 為此首先需要計(jì)算出爐膛出口處的物料濃度

3、CP，此處濃度可由外循環(huán)倍率求出。而爐膛不同高度的物料濃度則由循環(huán)流率決定，它沿爐膛高度是逐漸變化的，底部高、上部低。近壁區(qū)貼壁下降流的溫度比中心區(qū)溫度低的趨勢(shì)，使邊壁下降流減少了輻射換熱系數(shù)；水平截面方向上的橫向攪混形成良好的近壁區(qū)物料與中心區(qū)物料的質(zhì)交換，同時(shí)近壁區(qū)與中心區(qū)的對(duì)流和輻射的熱交換使截面方向的溫度趨于一致，綜合作用的結(jié)果近壁區(qū)物料向壁面的輻射加強(qiáng)，總輻射換熱系數(shù)明顯提高。在計(jì)算水冷壁、雙面水冷壁、屏式過熱器和屏式再熱器時(shí)需采用不同的計(jì)算式。物料濃度G對(duì)輻射傳熱和對(duì)流傳熱都有顯著影響。燃燒室的平均溫度是床對(duì)受熱面換熱系數(shù)的另一個(gè)重要 影響因素。床溫的升高增加了煙氣輻射換熱并提高煙

4、氣的導(dǎo)熱系數(shù)。雖然粒徑的減小會(huì)提高顆粒對(duì)受熱面的對(duì)流換熱系數(shù)，在循環(huán)流化床鍋爐條件下，燃燒室部的物料顆粒粒徑變化較小， 在較小圍的粒徑變化時(shí)換熱系數(shù)的變化不大，在進(jìn)行滿負(fù)荷傳熱計(jì)算時(shí)可以忽略，但在低負(fù)荷傳熱計(jì)算時(shí)，應(yīng)該考慮小的顆粒有提高傳熱系數(shù)的能力。爐受熱面的結(jié)構(gòu)尺寸，如鰭片的凈寬度、厚度等，對(duì)平均換熱系數(shù)的影響也是非常明顯的。 鰭片寬度對(duì)物料顆粒的團(tuán)聚產(chǎn)生影響；另一方面，寬度與擴(kuò)展受熱面的利用系數(shù)有關(guān)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，可以歸納出循環(huán)流化床鍋爐燃燒室受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算方法。CFB鍋爐爐膛受熱面的吸熱量按下式計(jì)算:(4-1)Q K H T式中 Q 傳熱量，WK基于煙氣側(cè)總面積的傳熱系數(shù)，W/m

5、 K;溫差,K；H煙氣側(cè)總面積，mio4.1.2 受熱面結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)傳熱的影響傳熱系數(shù) K按式(4-2)計(jì)算，其中分母包括四部分熱阻：煙氣側(cè)熱阻;工質(zhì)側(cè)熱阻和1 H受熱面本身熱阻丄口丄；二；以及附加熱阻asf Hf1as(4-2)式中 b 煙氣側(cè)向壁面總表面的名義換熱系數(shù)，W/ni K;f 工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)，W/nV K,可按1973年熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)求取;H 煙氣側(cè)總面積，卅；H 工質(zhì)側(cè)總面積，卅；as附加熱阻，m2 K/W1管子厚度，m受熱面金屬導(dǎo)熱系數(shù)，W/m k；bP( 1)叮(4-3)式中p鰭片面積系數(shù)，pHfm 可；鰭片面積，m；H 受熱面外部面積,2Dop Hfm _Ht s(4-4)(

6、2 1)d式中式中s, d管子節(jié)距、外徑， m見圖4-1。鰭片利用系數(shù),th( h )h(4-5)-與受熱面受熱情況、膜式壁鰭片結(jié)構(gòu)尺寸和材料 等有關(guān)，可表示為N b(h )(1 s b)(4-6)N受熱情況，單面受熱N=1，雙面受熱 N=2；h實(shí)際鰭片高度圖4-1爐膛受熱面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(4-7)鰭片厚度，m;s受熱面污染系數(shù)，取為0.0005 ；h'折算高度，m：(4-8)h” 一一有效高度，m：hh (4-9)JN根據(jù)實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，可得到鰭片寬度系數(shù)與結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系：2ss0.1659+0.3032+0.8608dd(4-10)a b煙氣側(cè)換熱系數(shù)，見式(4-15):as 附加熱阻，

7、在計(jì)算耐火材料涂層受熱面時(shí)考慮：aasa(4-11)a受熱面耐火層厚度，m;a受熱面耐火層導(dǎo)熱系數(shù)， W/mK,按式(4-12)計(jì)算:式中 a。、ai系數(shù)；Ta 耐火層平均溫度，K按式(4-13)計(jì)算:Ta (Tb Tw)/2(4-13)式中 Tb煙氣側(cè)溫度，K;Tw受熱面壁面溫度，K,見式(4-17):受熱面外面積比為比 12 s (2) 11Hfd 2 1(4-14)式中1管壁厚度，ms管節(jié)距，m鰭片厚度，m。4.1.3 CFB鍋爐煙氣側(cè)換熱系數(shù)b爐膛煙氣物料兩相混合物向壁面的換熱包括對(duì)流和輻射兩部分,按兩者的線性疊加,則有(4-15)式中輻射換熱系數(shù),2W/m K,見式(4-16):對(duì)流

8、換熱系數(shù),(Tb2W/m K,Tw )(Tb2見式(4-26):tW)(4-16)式中Boltzmann 常數(shù);水冷壁管壁溫度，按式(4-17)計(jì)算:TwTf式中Tf 受熱面工質(zhì)溫度,Ko水冷壁管壁外側(cè)溫差TwO.7N0.7 Tb TfHfin 1000(4-18)式中 Tb煙氣側(cè)溫度，K;Tf受熱面工質(zhì)溫度，K;N受熱情況，1或2;w導(dǎo)熱影響系數(shù)，w=0.2+0.007(4-19)式中一一金屬導(dǎo)熱系數(shù)，w/m k；壁面與煙氣側(cè)的系統(tǒng)黑度可寫作式(4-20)的形式:1丄丄1b w(4-20)式中b煙氣側(cè)黑度，按式(4-21)計(jì)算:壁面黑度，一般為 0.50.8。在氣固兩相中，煙氣側(cè)黑度包括顆粒

9、黑度和煙氣黑度兩部分:p g pgb(4-21)式中p 固體物料黑度，由式(4-22)計(jì)算:pppp，Ss2s.(1 f)B (1 f)B (1 f)B(4-22)2式中B系數(shù)，各向同性反射時(shí)為0.5，漫反射顆粒為，本文中取為3物料表面平均黑度，與固體顆粒的濃度有關(guān)，可表示為S 1 exp C CpB(4-23)式中 C 常數(shù)；C為0.10.2 ;Cp物料空間濃度，kg/m3。g 煙氣黑度，由式(4-24)計(jì)算:g 1 exp kgSg(4-24)煙氣輻射減弱系數(shù)k可按下式簡(jiǎn)單計(jì)算:0.55 2rHO0.12000(4-25)式中，rH2o 煙氣中水蒸氣份額;r 煙氣中三原子氣體份額;sg煙氣

10、輻射厚度，近似為下降流厚度，對(duì)流換熱系數(shù)由煙氣對(duì)流和顆粒對(duì)流兩部分組成，即gpc cc(4-26)式中 g 煙氣對(duì)流換熱系數(shù)，W/n2 K,計(jì)算見式(4-27);顆粒對(duì)流換熱系數(shù)，計(jì)算見式(4-28)。Cg0.7Vf(4-27)式中 Cc 煙氣對(duì)流系數(shù)，46J/m3 K;Vf煙氣速度，m/s。p CO)。5P0c(4-28)式中 Vf煙氣速度，m/s，該項(xiàng)為顆粒對(duì)流強(qiáng)度與顆粒粒徑的直接修正；p0 初始流態(tài)條件下顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)，其值與顆粒的粒度、溫度、受熱面布置有關(guān)；Cc 顆粒對(duì)流系數(shù)，按式(4-29)計(jì)算：Cc 1 expCpcCni p式中 Cpc顆粒系數(shù)，0.010.02 ;Cp爐膛

11、局部物料濃度，kg/m3;ni常數(shù)，0.851.25。根據(jù)第二章中上部快速床的分析， 則受熱面所在位置的濃度與其高度位置密切相關(guān)，用于傳熱的平均濃度關(guān)聯(lián)到受熱面的平均高度，則雙面水冷壁、屏過、屏再局部物料濃度CP按式(4-30)計(jì)算：式中Cpp'Cp42 空Hpz(4-30)expHlt72.8實(shí)際溫度下爐膛出口處特征物料濃度，kg/m3；該數(shù)值可以根據(jù)圖 4-2選定，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)予以 修正。Ht 爐膛總高度，mHoz雙面水冷壁屏再或屏過2.01.50.50.0exp2.84.2CO. 量帶攜征特水冷壁物料濃度Cp按式(4-31)計(jì)算:2.03.04.05.0流化速度m/s 圖4-2特征

12、攜帶量6.07.0CCp 42喬池exp牛 2.8 exp4.2Cpp(4-31)式中h1爐膛下部冷灰斗錐體計(jì)算高度(從布風(fēng)板算起dh梯形段上直段耐火層高度,按清華方法對(duì)一臺(tái) 440 t/h 貧煤CFB鍋爐的計(jì)算用清華方法對(duì)按某國(guó)外引進(jìn)程序設(shè)計(jì)的鍋爐 解影響傳熱的因素和影響關(guān)系。該爐為燃燒貧煤的 結(jié)果見表 4-1表4-4。此外，按清華方法對(duì)一臺(tái)440 t/h無煙煤、進(jìn)行了同樣的傳熱計(jì)算，結(jié)果示于表4-10。4.1.5 100%負(fù)荷全爐膛傳熱量計(jì)算結(jié)果的校核輸入數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析校核， 以便了440 t/h CFB鍋爐，100%、50%負(fù)荷的計(jì)算440 t/h 煙煤、480 t/h褐煤CF

13、B鍋爐爐膛也在上節(jié)中已經(jīng)求出水冷壁、雙面水冷壁、屏過、屏再四部分受熱面所吸收的熱量。其和應(yīng)等于鍋爐熱平衡計(jì)算中在爐的傳熱量。以440 t/h鍋爐主循環(huán)回路作為對(duì)象，熱平衡爐傳熱量Q:Qi(4-32)100 q3Bj (Qnet,ar 100q40.995 51105.625492100q6QkIff1 yx 1 fh )0.5而3 0.332076.5 256 1114392.1750850 1638283051650 kJ/h83305165010003600231.4 MW其中QI 0QkBn I rk(itzf)L；(4-33)(1.2 0.050.06)(12)(482 4.1816)

14、(0.05 0.06) 34.3 4.182060.68 15.82076.5 kJ/kg式中I ff 回料器及冷渣器反回風(fēng)帶入的熱量，kJ/kg ；11144.2 kJ/kg 。lyx主循環(huán)回路出口 （分離器出口）煙氣焓，煙溫883 C查溫焓表，當(dāng)過量空氣系數(shù)=1.2 時(shí)，Iyx 2665.04 4.1816I fh 離開主循環(huán)回路（分離器出口）的飛灰?guī)ё叩臒犰?，kJ/kg,_Aar Ash100100 cIfhafhC fh kJ/kg100100-Cfh 100-q4(4-34)式中 a fh飛灰份額，%A 燃料中灰份，%Ash 加石灰石產(chǎn)生的灰份；Cfh飛灰可燃物含量，%(Cu ) f

15、h 飛灰熱繪，kJ/kg 。fh0.5込蟲妙100100-15100100-2.9780592.17 kJ/kg爐膛傳熱計(jì)算中爐四種受熱面總的吸熱量為:129.29MW（水冷壁）+25.59 MW水冷屏）+46.94MW（屏過）+34.15MW（屏再）=235.97 M，該數(shù)值與爐熱平衡計(jì)算的傳熱量232.66 MW相差小于1.5%，故可以結(jié)束計(jì)算。4.1.6 低負(fù)荷傳熱計(jì)算一般的，煤粉爐當(dāng)處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，相對(duì)于正常負(fù)荷時(shí)，爐膛中的水冷壁受熱面顯得過 大，導(dǎo)致爐溫度水平大大降低，爐膛出口溫度也下降。 為了維持低負(fù)荷時(shí)汽溫仍保持在額定圍，在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)，除了額定工況的計(jì)算外，還必須進(jìn)行70% 5

16、0%負(fù)荷的計(jì)算，這時(shí)一般要大大增加過熱器及再熱器受熱面，以保證低負(fù)荷時(shí)溫壓大大降低的情況下仍能達(dá)到汽溫的要求。但對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐，低負(fù)荷時(shí)，煙氣流速減小，煙氣攜帶固體的能力下降，可使理論燃燒溫度上升（參照下一節(jié)），從而可以彌補(bǔ)由于在低負(fù)荷時(shí)相對(duì)于正常負(fù)荷時(shí)過大的水冷壁受 熱面而造成的煙氣過度冷卻。同時(shí)，也可以降低水冷壁的傳熱系數(shù)，使?fàn)t膛出口溫度較少變化，從而維持過熱汽溫達(dá)到額定值。低負(fù)荷傳熱計(jì)算一般進(jìn)行75強(qiáng)口 50%額定負(fù)荷計(jì)算。下面討論幾個(gè)工況參數(shù)的變化情況。（1）床層溫度cc和爐膛出口溫度lt100%負(fù)荷時(shí)由于外物料循環(huán)流量較高，爐膛上下乃至于整個(gè)主循環(huán)回路的溫度基本一致。 但低負(fù)荷時(shí)

17、爐，物料循環(huán)流率顯著降低，趨向于鼓泡床，故床層溫度顯著高于爐膛出口溫度。 這時(shí)為了求得床層溫度，就得進(jìn)行分段計(jì)算， 進(jìn)行密相區(qū)傳熱計(jì)算。 而為了求得爐膛出口溫度仍可以進(jìn)行全爐膛計(jì)算。（2）密相區(qū)燃燒率為了進(jìn)行分段計(jì)算，就需要知道密相區(qū)的燃燒率、上升和下降的物料量和物料溫度。 經(jīng)分析，低負(fù)荷時(shí)燃燒工況向鼓泡床轉(zhuǎn)化，故燃燒率a應(yīng)大于正常運(yùn)行時(shí)的以100 MWe級(jí)CFB鍋爐為例，正常運(yùn)行時(shí)取m 0.47，低負(fù)荷時(shí)取 a 0.6。（3）上升與下降循環(huán)物料的溫差考慮循環(huán)物料量降低，故上升與下降物料的溫差也應(yīng)減小，取為3 C。（4）煙氣速度U0煙氣速度受煤耗量 B和煙氣體積（由于a增加，體積增加）和煙氣溫

18、度 Qj的影響，一般低 負(fù)荷時(shí)煙氣速度下降。 以100 MW機(jī)組為例，100%負(fù)荷時(shí)Uo=5.68 m/s ; 75%負(fù)荷時(shí)ib=3.81 m/s ; 50%負(fù)荷時(shí) Uo=3.18 m/s 。（5）上升的循環(huán)物料量由于負(fù)荷降低，分離器效率降低，故循環(huán)物料量也相應(yīng)比滿負(fù)荷時(shí)要降低。降低多少可以通過校核計(jì)算求知。就是說，根據(jù)鍋爐說明書給出低負(fù)荷時(shí)的床溫e cc或根據(jù)實(shí)際運(yùn)行時(shí)測(cè)出的床溫來反求循環(huán)物料量。從50%負(fù)荷實(shí)際計(jì)算看出密相區(qū)燃燒率變化對(duì)物料濃度影響不大，而改變下降與上升的物料量比m值則對(duì)物料濃度影響很敏感。m減少，則物料濃度 G減小很多。物料濃度除按上述校核計(jì)算求取外，可按式(4-35)計(jì)

19、算。Cp2.83GsUo(4-35)GS可由資料根據(jù)煙氣速度求取，例如圖5-2。假定煙氣速度為3.18 m/s，貝U G 7,則Cp2.83 丄 6.23 kg/m3。3.18(6) 分離器分離效率n低負(fù)荷時(shí)由于煙氣量減少，則分離器進(jìn)口煙氣速度降低，因而使分離器效率降低，從而導(dǎo)致循環(huán)量Gc和物料濃度CP減少。(7) 煙氣輻射層厚度S煙氣輻射層厚度Sg隨著負(fù)荷的下降而下降，可參照資料計(jì)算，但它對(duì)傳熱影響不是很大。以440 t/h鍋爐為例所進(jìn)行的 50%負(fù)荷全爐膛計(jì)算結(jié)果見表 4-1表4-4。其中4種受熱面總計(jì) 傳熱量為55.36+ 13.02 +24.78+18.80= 111.96 MV；而根

20、據(jù)熱平衡計(jì)算爐傳熱量為 119.55 MW, 誤差為6%表4-5為相關(guān)的440 t/h鍋爐50%負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果。由于床層溫度是可控制量，因此計(jì)算常假定某個(gè)低于滿負(fù)荷的溫度作為計(jì)算依據(jù)。以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行爐膛傳熱計(jì)算，得到爐膛出口煙氣溫度。為便于計(jì)算，在積累了大量經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，低負(fù)荷計(jì)算可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定床底溫度，第五章表5-11給出了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)結(jié)果，是可以用于設(shè)計(jì)計(jì)算的。表4-1 某440t/h CFB鍋爐100%、50%負(fù)荷全爐膛水冷壁傳熱計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位100%負(fù)荷50%負(fù)荷煙氣速度Vfm/s5.683.18床側(cè)溫度TbK11851012受熱面工質(zhì)溫度TfK613613管節(jié)距Sm0.090

21、.09管外徑dm0.060.06鰭片厚度Sm0.0060.006管壁厚S 1m0.00650.0065物料濃度Gpkg/m31.720.73爐膛總高度Htm39.4139.41爐膛下部計(jì)算高度Hgm5.55.5梯形段上直段耐火層高度m0.450.45局部物料空間濃度CPkg/m322.469.56顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)0cpw/m K100100煙氣中水蒸汽份額r H2O%0.0640.064煙氣中三原子氣體份額r工%0.150.15煙氣側(cè)水冷壁總面積Hm12031203工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)a fw/m k1500015000實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行系數(shù)*Xu1 ± 0.211受熱面受熱情況N單面1、雙

22、面211煙氣輻射厚度Sm0.20.1壁面黑度£ w0.80.8受熱面金屬導(dǎo)熱系數(shù)入w/m k40.3940.39受熱面壁面污染系數(shù)& sm k/w0.00050.0005受熱面耐火層厚度S am100100涂層水冷壁面積m360.7360.7常數(shù)B1/22/32/32/3Boltzmann 常數(shù)(Tw/m k45.67E-085.67E-08煙氣對(duì)流系數(shù)*Cfc55鰭片寬度系數(shù)*p0.9423250.942325耐火材料系數(shù)Aa。2.52.5耐火材料系數(shù)Ba10.000250.00025續(xù)表4-1 某440t/h CFB鍋爐100% 50%負(fù)荷全爐膛水冷壁傳熱計(jì)算項(xiàng)目符號(hào)單位

23、100%負(fù)荷50%負(fù)荷顆粒對(duì)流系數(shù)Cc0.2360.108顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)Pcw/m k56.30619.325煙氣對(duì)流換熱系數(shù)g cw/mK16.86611.237對(duì)流換熱系數(shù)a cw/m k73.17230.563煙氣輻射減弱系數(shù)k0.086560.15146物料表面平均黑度ps0.741610.53498固體物料黑度p£0.904900.80993煙氣黑度g£0.017160.01503床層黑度£ b0.906530.81279系統(tǒng)黑度£0.739040.67553受熱面管壁溫差TwK13.7679.604管外壁溫度K626.767622.60

24、4輻射換熱系數(shù)a rW/rfr K136.43288.390換熱系數(shù)a bW/rfrK209.604118.953鰭片高度hm0.015000.01500折算高度*h'm0.015920.01592有效高度*h”m0.015920.01592鰭片厚度系數(shù)*v0.043330.04333折算厚度*s'0.000260.00026參數(shù)34.054663.11917鰭片利用系數(shù)n0.998610.99918鰭片面積比（P）Hn /Ht0.253700.25370名義床側(cè)換熱系數(shù)bw/m k189.654112.252受熱面外面積比H/Hf1.6021.602壁面平均溫度*TK619.

25、884617.802受熱面外溫差*TK572.000399.000受熱面耐火層平均溫度*TaK905.884817.302受熱面耐火層導(dǎo)熱系數(shù)*入aw/mK2.6572.635附加熱阻£ as0.038140.03845傳熱系數(shù)KW/nr-K180.490108.977光管水冷壁受熱面吸熱量QggMW124.2052.31涂層水冷壁傳熱系數(shù)KW/rfr K23.15721.218涂層水冷壁吸熱量QtcMW4.7783.054水冷壁受熱面總吸熱量QMW128.97655.362表4-2 某440t/h CFB鍋爐100% 50%負(fù)荷雙面水冷壁全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng)目單位符號(hào)100%負(fù)荷50%

26、負(fù)荷煙氣速度Vm/s5.683.18床側(cè)溫度TbK11851058受熱面工質(zhì)溫度TK613613管節(jié)距Sm0.07270.0727管外徑dm0.060.06鰭片厚度sm0.0060.006管壁厚s 1m0.00650.0065物料濃度Cppkg/m31.720.73爐膛總高度m39.4139.41雙面水冷壁總高度HSsm2727局部物料空間濃度CPkg/m314.7376.272顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)0cpw/m -K100100煙氣中水蒸汽份額r H2O%0.0640.064煙氣中三原子氣體份額r匸%0.150.15煙氣側(cè)水冷壁總面積Htm260260工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)a fw/m -k15000

27、15000實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行系數(shù)*Xu1 ± 0.211受熱面受熱情況N單面1、雙面222煙氣輻射厚度Sm0.80.4壁面黑度£ w0.50.80.80.8受熱面金屬導(dǎo)熱系數(shù)入w/m -K40.3940.39受熱面壁面污染系數(shù)& sm - k/w0.00050.0005受熱面耐火層厚度S am100100涂層水冷壁面積m14.814.8常數(shù)B1/22/30.50.5Boltzmann 常數(shù)(Tw/m -k45.67E-085.67E-08鰭片寬度系數(shù)*口0.980.98耐火材料系數(shù)Aa。2.52.5耐火材料系數(shù)Ba0.000250.00025煙氣對(duì)流系數(shù)*CW/m - K

28、 4555續(xù)表4-2 某440t/h CFB鍋爐100% 50%負(fù)荷雙面水冷壁全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng)目單位符號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷顆粒對(duì)流系數(shù)CcP0.1620.072顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)Pcw/m - k38.63012.929煙氣對(duì)流換熱系數(shù)g cw/m -k16.86611.237對(duì)流換熱系數(shù)a cw/m - k55.49624.166煙氣輻射減弱系數(shù)k0.040220.06867物料表面平均黑度ps0.640070.43907固體物料黑度p£0.861030.75637煙氣黑度g£0.031670.02710床層黑度£ b0.865430.76297系統(tǒng)黑度&

29、#163;0.711500.64075受熱面管壁溫差TWK13.87810.797管外壁溫度TWK626.878623.797輻射換熱系數(shù)a rW/m2 K131.36592.170換熱系數(shù)a bW/rm K186.861116.336鰭片高度hm0.006350.00635折算高度h'm0.006450.00645有效高度*h”m0.004560.00456鰭片厚度系數(shù)*v0.204720.20472折算厚度*s'0.001230.00123參數(shù)34.173503.34746鰭片利用系數(shù)n0.999880.99992鰭片面積比（P）Hfin /Ht0.125810.12581

30、名義床側(cè)換熱系數(shù)bW/m k170.892109.940受熱面外面積比H/Hf1.3671.367壁面平均溫度*TWK619.939618.398受熱面外溫差*TK572.000445.000受熱面耐火層平均溫度*K905.939840.898受熱面耐火層導(dǎo)熱系數(shù)*入aW/m k125.350112.650附加熱阻£ as0.001300.00139傳熱系數(shù)KW/m k163.834106.975受熱面吸熱量QgMW24.3712.38涂層雙面水冷壁傳熱系數(shù)KW/m k144.89697.697涂層雙面水冷壁吸熱量QCMW1.2270.643雙面水冷壁總吸熱量QMW25.59213.

31、020表4-3 某440t/h CFB鍋爐100% 50%負(fù)荷屏過全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng)目單位符號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷煙氣速度Vm/s5.683.18床側(cè)溫度TbK11651058受熱面工質(zhì)溫度TK719721管節(jié)距Sm0.07270.0727管外徑dm0.0510.051鰭片厚度m0.0060.006管壁厚S 1m0.00550.0055物料濃度CPpkg/m31.720.73爐膛總高度Hm39.4139.41雙面水冷壁總高度HSsm2222局部物料空間濃度CPkg/m311.7454.999顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)0cpw/m K100100煙氣中水蒸汽份額r H2O%0.0640.064煙氣中三

32、原子氣體份額r匸%0.150.15煙氣側(cè)總面積Htm568.3568.3工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)a fw/m k38502555實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行系數(shù)*Xu1±0.211受熱面受熱情況N單面1、雙面222煙氣輻射厚度Sm0.80.4壁面黑度s w0.50.80.80.8受熱面金屬導(dǎo)熱系數(shù)入w/m K3232受熱面壁面污染系數(shù)S sm k/w0.00030.0003受熱面耐火層厚度S am100100涂層水冷壁面積m52.6852.68耐火材料系數(shù)Aa。2.52.5耐火材料系數(shù)Ba0.000250.00025常數(shù)B1/22/30.50.5Boltzmann 常數(shù)(Tw/m k45.67E-085.67

33、E-08鰭片寬度系數(shù)*0.960.96煙氣對(duì)流系數(shù)*W/m K 4555續(xù)表4-3 某440t/h CFB鍋爐100% 50%負(fù)荷屏過全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng)目單位符號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷顆粒對(duì)流系數(shù)CP0.1310.058顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)Pcw/m k31.33110.382煙氣對(duì)流換熱系數(shù)g cw/m k16.86611.237對(duì)流換熱系數(shù)a cw/nV K48.19721.620煙氣輻射減弱系數(shù)k0.041210.06867物料表面平均黑度ps0.584550.39164固體物料黑度p£0.834870.72662煙氣黑度g£0.032430.02710床層黑度

34、3; b0.840230.73403系統(tǒng)黑度£0.694370.62022受熱面管壁溫差TwK70.18379.909管外壁溫度K789.183800.909輻射換熱系數(shù)a rW/mV K152.340115.106換熱系數(shù)a bW/mV K200.537136.726鰭片高度hm0.010850.01085折算高度*h'm0.011350.01135有效高度*h”m0.008030.00803鰭片厚度系數(shù)*v0.101380.10138折算厚度*s'0.000610.00061參數(shù)35.762034.80132鰭片利用系數(shù)n0.999290.99951鰭片面積比（P

35、）Hfin /Ht0.226490.22649名義床側(cè)換熱系數(shù)bW/mV K189.126131.324受熱面外面積比H/Hf1.5251.525壁面平均溫度*TwK754.092760.955受熱面外溫差*TK446.000337.000受熱面耐火層平均溫度*Ta_K977.092929.455受熱面耐火層導(dǎo)熱系數(shù)*入aW/m K133.950123.450附加熱阻£ as0.001050.00111傳熱系數(shù)KW/mV K170.782119.283光管受熱面吸熱量QgMW43.2922.84爐膛涂層屏過傳熱系數(shù)KW/m2 - K151.470108.773涂層屏過吸熱量QtcMW

36、3.5591.931屏過總吸熱量QMW46.84624.776表4-4 某440t/h CFB鍋爐100% 50%負(fù)荷屏再全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng)目單位符號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷煙氣速度Vm/s5.683.18床側(cè)溫度TbK11651058受熱面工質(zhì)溫度TK748738管節(jié)距Sm0.070.07管外徑dm0.0570.057鰭片厚度Sm0.0060.006管壁厚S 1m0.0050.005物料濃度Cppkg/m31.720.73爐膛總高度Hm39.439.4屏再總高度H>zm2222局部物料空間濃度CPkg/m311.7525.001顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)0cpw/m K100100煙氣中水蒸汽份

37、額r H2O%0.0640.064煙氣中三原子氣體份額r工%0.150.15煙氣側(cè)總面積Hm444.5444.5工質(zhì)側(cè)換熱系數(shù)a fw/m k1303895實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行系數(shù)*Xu1±0.211受熱面受熱情況N單面1、雙面222煙氣輻射厚度Sm0.820.4壁面黑度S w0.50.80.80.8受熱面金屬導(dǎo)熱系數(shù)入w/m K23.523.5受熱面壁面污染系數(shù)S sm k/w0.00030.0003受熱面耐火層厚度S am100100涂層水冷壁面積m39.539.5耐火材料系數(shù)Aa。2.52.5耐火材料系數(shù)Ba0.000250.00025常數(shù)B1/22/30.50.5Boltzmann

38、常數(shù)(Tw/m k45.67E-085.67E-08鰭片寬度系數(shù)*0.90.9煙氣對(duì)流系數(shù)*Cc55續(xù)表4-4 某440t/h CFB鍋爐100% 50%負(fù)荷屏再全爐膛傳熱計(jì)算項(xiàng)目單位符號(hào)100%負(fù)荷50%負(fù)荷顆粒對(duì)流系數(shù)cP0.1320.058顆粒對(duì)流理論換熱系數(shù)Pcw/nV K31.34710.388煙氣對(duì)流換熱系數(shù)gcw/m K16.86611.237對(duì)流換熱系數(shù)a cw/m K48.21321.625煙氣輻射減弱系數(shù)k0.040630.06867物料表面平均黑度ps0.584690.39175固體物料黑度p£0.834940.72669煙氣黑度g£0.032760.

39、02710床層黑度£ b0.840350.73410系統(tǒng)黑度£0.694450.62027受熱面管壁溫差TwK175.237195.776管外壁溫度K923.237933.776輻射換熱系數(shù)a rW/rm K181.684139.489換熱系數(shù)a bW/rm K229.897161.114鰭片高度hm0.006500.00650折算高度*h'm0.006610.00661有效高度*h”m0.004680.00468鰭片厚度系數(shù)*v0.153850.15385折算厚度*s'0.000920.00092參數(shù)36.175115.22008鰭片利用系數(shù)n0.9997

40、20.99980鰭片面積比（P）Hfin /Ht0.134670.13467名義床側(cè)換熱系數(shù)bW/m k215.056153.681受熱面外面積比H/Hf1.3081.308壁面平均溫度*TvK835.618835.888受熱面外溫差*TK417.000320.000受熱面耐火層平均溫度*TaK1044.118995.888受熱面耐火層導(dǎo)熱系數(shù)*入aW/m k136.850125.150附加熱阻£ as0.001030.00110傳熱系數(shù)KW/m k170.467122.239光管受熱面吸熱量QgMW31.6017.39爐膛涂層屏再傳熱系數(shù)KW/m2 - K151.585111.36

41、2涂層屏再吸熱量QtcMW2.4971.408屏再總吸熱量QMW34.09418.795表4-5 440 t/h 鍋爐50%負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果名稱符號(hào)單位數(shù)據(jù)碳Car%66.1氫H.r%2.77氧Qr%3.67氮NLr%1.14硫Sar%0.51灰Ar%18.46水Mr%7.35爐膛岀口過?？諝庀禂?shù)a1.6灰中CaCO含量CaCO 3%70灰中MgCO含量MgCO 3%2.15灰中H2O含量n H2O%0.15灰中雜質(zhì)含量n雜質(zhì)%27.7脫硫率n s%90石灰石耗量Bshkg/s0.31實(shí)際煤耗量Bkg/s7.098計(jì)算煤耗量B6.85一次風(fēng)率Y 10.50密相區(qū)燃燒率50.47爐膛溫度e7

42、85.00煙氣平均溫度9 pjK1058.00理論空氣量V）Nnn/kg6.513理論含水量2ONnn/kg0.507理論含氮量VN2Nnn/kg5.154三原子氣體含量V?O2Nnn/kg1.24煙氣體積VyNnn/kg10.87爐膛深度am7爐膛寬度bn13.16布風(fēng)板截面深度abrn3.53布風(fēng)板截面寬度bbrn13.16可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失q3%0.5可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失q3ft1固體未完全燃燒熱損失q4%2.97稀相區(qū)空截面煙氣速度Uyin/s3.18截面熱負(fù)荷qf1.99密相區(qū)空截面煙氣速度（5）Uymin/s2.88密相區(qū)空截面空氣速度Ukm2.97分離器入口截面寬度a2

43、rn5.45續(xù)表4-5 440 t/h 鍋爐50%負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算結(jié)果名稱符號(hào)數(shù)據(jù)單位分離器入口截面深度b22.85rn分離器個(gè)數(shù)G2個(gè)分離器入口煙氣速度Uf19.34n/s分離效率n99.3%飛灰份額玄也0.501燃料份額Ar18.46%飛灰可燃物Ch15%固體未完全燃燒損失q42.97%石灰石耗量（說明書給出）Bsh0.31kg/s實(shí)際煤耗量B7.098kg/s循環(huán)倍率R17.17°C煙氣量G13.27kg/kg飛灰攜帶率MSh1.58kg/kg煙氣溫度Ty785C脫硫率n s0.9%含硫量Sar0.0051%脫硫后產(chǎn)生的硫酸鈣MCaSO40.02kg/kg 煤鈣硫比Ks2石灰石

44、耗量（用公式計(jì)算得）Bh0.045kg/kg硫酸鈣在石灰石中份額n CaCO30.7%硫酸鎂在石灰石中份額n MgCO30.022%其它雜質(zhì)MSh0.279kg/kg未反應(yīng)CaO及其它雜質(zhì)MCaO0.010kg/kg石灰石反應(yīng)產(chǎn)生的灰量Ah0.030kg/kg標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)物料濃度Rn2.113kg/Nm物料濃度Pc0.54kg/m3停留時(shí)間計(jì)算（440 t/h 鍋 爐）爐膛深度a6.68m爐膛寬度b13.16m錐體高度h96m錐體角316o稀相區(qū)高度h239.7m煙氣速度U03.18m/s煙氣停留時(shí)間T11.98s氣體未完全燃燒損失q3%0.5續(xù)表4-5 440 t/h 鍋爐50%負(fù)荷性能參數(shù)計(jì)算

45、結(jié)果名稱符號(hào)單位數(shù)據(jù)灰渣熱損失q6%0.3熱空氣溫度e°C199理論熱空氣焓IrkkJ/kg1721理論冷空氣焓I lkkJ/kg143.4爐膛岀口過量空氣系數(shù)a-1.6空預(yù)器岀口過量空氣系數(shù)B k”-1.49爐膛漏風(fēng)系數(shù)a k-0.05制粉系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù)a zf-0.06一次風(fēng)率Y 10.499二次風(fēng)率Y2%0.44回料器出口風(fēng)溫e hlC739冷渣器出口風(fēng)溫e lzC130回料器出口風(fēng)焓I hlkJ/kg1037冷渣器出口風(fēng)焓IlzkJ/kg172.3回料器熱風(fēng)份額B%0.023冷渣器熱風(fēng)份額B%0.06回料器熱風(fēng)帶入熱量I h1kJ/kg155.34冷渣器熱風(fēng)帶入熱量IlzkJ/kg67.33計(jì)算煤耗量Bkg/h24645.6出口煙氣溫度eC739出口煙氣焓I yqkJ/h10380熱空氣焓QkJ/kg2426.2爐膛放熱量(kJ/h)QkJ/h430384655爐膛放熱量(MW)QMW119.554.1.7 CFB 鍋爐理論燃燒溫度計(jì)算以某440 t/h鍋爐為例計(jì)算。每1 kg煤的爐放熱量QQ Q net,ar100 q4100 Qk Ih(4-36)式中Q net,ar255