鍋爐及鍋爐房設(shè)備-07鍋爐本體熱力計(jì)算

第七章鍋爐本體的熱力計(jì)算工業(yè)鍋爐受熱面熱力計(jì)算是在燃料燃燒計(jì)算和熱平衡計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是合理設(shè)計(jì)和布置工業(yè)鍋爐受熱面的基礎(chǔ)。工業(yè)鍋爐受熱面按傳熱方式的特點(diǎn)，可以分為輻射受熱面和對流受熱面。因此，工業(yè)鍋爐受熱面熱力計(jì)算可以相應(yīng)的分為輻射受熱面熱力計(jì)算和對流受熱面熱力計(jì)算。爐膛是鍋爐中的一個重要部件。其復(fù)雜性在于同時存在燃燒和傳熱過程，而燃燒本身就對傳熱有很大的影響。另外，燃燒產(chǎn)生的灰分對受熱面的污染程度不同也會使吸熱量發(fā)生變化。反過來，傳熱過程的強(qiáng)弱又會影響燃料的著火和燃盡。爐膛中的傳熱過程是一個動態(tài)過程，燃料著火后燃燒非常強(qiáng)烈，其放熱量大于四周水冷壁吸熱，火焰溫度迅速上升，形成最大值所在的火焰中心。隨后可燃物逐漸燃盡，其放熱量小于水冷壁吸熱量，火焰溫度下降，形成爐內(nèi)溫度場沿爐膛高度不均勻分布曲線。§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算

一、爐膛幾何特性第五章§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算1．爐膛容積Vl2．爐膛周界面積Fl3．有效輻射受熱面Hf

爐膛容積指：爐子火床表面至爐膛出口煙窗間的容積包括：底部——火床表面爐膛出口截面——出口煙窗第一排水管中心線所在表面四周及頂部第五章§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算1．爐膛容積Vl

包圍爐膛容積的所有周界封閉面積的總和火床面積R;

全部水冷壁面積

F=bl

爐膛周界面積Fl=R+Fbz第五章§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算2．爐膛周界面積Fl

第五章§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算

輻射角系數(shù)φ

有效角系數(shù)x3．有效輻射受熱面Hf單排水冷壁，考慮爐墻的反輻射時：1—e≥1.4d，2—e=0.8d，3—e=0.5d；4—e=0。5—不考慮爐墻輻射雙排水冷壁，考慮爐墻反輻射時，1—e≥1.4d，2—e=0二、爐膛傳熱的基本方程式及爐膛黑度傳熱計(jì)算簡化模型:§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算（1）水冷壁分布均勻，并把整個爐膛看作一個整體（2）火焰和爐壁是物性均勻的灰體（3）爐墻絕熱爐膛系統(tǒng)黑度物理意義：爐膛系統(tǒng)黑度αl：火焰投射黑度，表示火焰與爐壁之間的輻射換熱關(guān)系§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算三、火焰黑度爐膛內(nèi)火焰黑度的計(jì)算較為復(fù)雜，因?yàn)闋t膛火焰中具有輻射能力的介質(zhì)是三原子氣體、灰粒、焦炭粒和炭黑粒子等，其成分和濃度沿著火焰的行程而變化，并且隨著燃料種類、燃燒方法和燃燒工況而異。煤等固體燃料的主要輻射成分為三原子氣體、飛灰微粒和焦炭微粒，因此其火焰黑度主要由這些成分的輻射能力所決定，氣體燃料和液體燃料火焰的主要輻射成分為三原子氣體和炭黑粒子，其火焰黑度主要由這些成分的輻射能力所決定理論分析中，火焰黑度可按下式計(jì)算§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算火焰黑度爐膛黑度ρ——爐排面積R與爐膛總壁面積Fl之比，即ρ=R/Fl。

四、爐膛有效放熱量與理論燃燒溫度

爐膛有效放熱量Ql也稱入爐熱量，是1kg燃料燃燒時帶入爐膛的所有熱量，它計(jì)及了隨它一起加進(jìn)爐膛的其他熱量。

§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算理論燃燒溫度Tll是假定燃料燃燒時發(fā)出的熱量未向外界傳遞時，使煙氣所能達(dá)到的最高溫度，與其相對應(yīng)的理論煙氣焓等于爐內(nèi)有效放熱量Ql。因此，在求得爐內(nèi)有效放熱量后，即可利用從燃燒計(jì)算得到的煙氣溫焓表查得理論燃燒溫度或根據(jù)下式計(jì)算：§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算五、火焰平均溫度及水冷壁管外積灰層表面溫度

火焰：水冷壁管外：

§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算六、爐膛出口煙氣溫度

§7.2對流受熱面的傳熱計(jì)算

爐膛出口焰溫的大小，決定著鍋爐輻射受熱面及對流受熱面吸熱量的比例關(guān)系，爐膛輻射受熱面處于煙氣高溫區(qū)段，輻射換熱量與煙溫四次方成正比的，因此，輻射受熱面熱負(fù)荷比對流受熱面高得多；這樣，吸收同等熱量時，輻射受熱面所需的受熱面積及金屬耗量就比對流受熱面少。

1.的計(jì)算：第五章式中：M—爐膛火焰中心位置系數(shù)。φ—保熱系數(shù)аl—爐膛的系統(tǒng)黑度Bj—每秒鐘計(jì)算燃料耗量Ψ—有效系數(shù)（灰污系數(shù)）爐膛出口煙氣溫度2.的選擇范圍：1）燃用固體燃料時：①

要求℃；由此，其高限一般取℃。②

為了保證燃料的燃燒溫度，其低限一般取℃。2）燃用液、氣體燃料時：因，其高限一般可取：℃第五章爐膛出口煙氣溫度3）為爐膛出口處凝渣管或屏式過熱器之前的煙溫，若凝渣管時，為凝渣管之后的煙溫。4）《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法》規(guī)定：的計(jì)算誤差范圍為：℃。第五章爐膛出口煙氣溫度七、爐膛換熱計(jì)算

§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算八、爐膛換熱計(jì)算步驟

§7.1爐膛傳熱過程及計(jì)算一、對流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算的基本公式1.傳熱方程式：

1)煙氣側(cè)：2)工質(zhì)側(cè)：2.熱平衡方程式：§7.2對流受熱面的傳熱計(jì)算對流受熱面包括：鍋爐管束、過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器，受煙氣直接沖刷并通過對流換熱。二、對流傳熱系數(shù)K的計(jì)算影響因素：煙氣、積灰、管壁、結(jié)垢和工質(zhì)，包括對流、輻射和傳導(dǎo)三種基本傳熱方式。

§7.2對流受熱面的傳熱計(jì)算式中：與難以測定，在計(jì)算中一般以、、來考慮灰污對管壁傳熱的影響。

1.灰污系數(shù)ε——表示灰污引起的傳熱熱阻的增加。⑴

則：⑵ε只對燃用固體燃料的錯列管束考慮灰污對管壁傳熱的影響。①

對流管束、省煤器：因?yàn)?，所以?/p>

§7.2對流受熱面的傳熱計(jì)算②

過熱器：因?yàn)楹苄。院艽?；⑶錯列管束橫向沖刷時，與、、灰粒子分散度有關(guān)；由圖表分別查出、、和按下式計(jì)算：

§7.2對流受熱面的傳熱計(jì)算2．有效系數(shù)——表示受熱面有灰污與無灰污時的傳熱系數(shù)之比⑴在缺計(jì)算數(shù)據(jù)時；①燃用固體燃料的順列管束；②燃用重油和氣體燃料室，所有受熱面(順列管束、錯列管束)；③小型鍋爐的鍋爐管束?！?.2對流受熱面的傳熱計(jì)算§7.2對流受熱面的傳熱計(jì)算⑵因?yàn)椋?；則：①鍋爐管束、省煤器：因?yàn)楹艽?，所以。則②值可由查取。3．利用系數(shù)——表示受熱面實(shí)際傳熱系數(shù)與無灰污并沖刷完全時的傳熱系數(shù)比值⑴

空氣預(yù)熱器對流傳熱計(jì)算中，常用考慮有灰污和沖刷不完全對管壁傳熱的影響。⑵

因?yàn)椋海粍t：

⑶

的計(jì)算：

§7.2對流受熱面的傳熱計(jì)算

除空氣預(yù)熱器外，其它對流受熱面考慮煙氣沖刷不均勻或氣流沖刷有局部短路時；

4．當(dāng)受熱面吸收來自爐膛輻射熱量和煙氣對流熱量時：

⑴

對流蒸發(fā)受熱面：因?yàn)?，則：；或

；

⑵對于布置在爐膛出口煙窗后的對流受熱面，接收來自爐膛輻射熱量式中：—爐膛