锅炉热力计算.ppt

煤粉锅炉热力计算锅炉机组的热力计算从燃料的燃烧和热平衡计算开始，然后按烟气流向对锅炉机组的各个受热面（炉膛、屏式过热器、对流过热器及尾部受热面等）进行计算
锅炉热力计算分为设计计算和校核计算
设计计算
给定锅炉容量、参数和燃料特性
确定炉膛尺寸和各部件的受热面积；燃料消耗量；锅炉效率；各受热面交界处介质的参数；各受热面吸热量和介质速度等
常用于新锅炉的设计。在额定负荷下进行热力计算方法炉膛出口烟气温度的选择排烟温度与热空气温度的选择工质质量流速ρω太低，工质的传热能力下降，受热面管壁温度升高；ρω太高，工质的流动阻力大，电耗大
通常要求过热器系统的总阻力应不大于过热器出口压力的10%；再热系统的总阻力应不大于再热蒸汽进口压力的10%；省煤器中水的阻力应不大于汽包压力的10%。推荐值见表12-5
烟气流速Wy过低，受热面面积增加，积灰加重，同时影响传热；Wy过高，飞灰磨损加重
当≤7000C时，飞灰颗粒变硬，磨损问题相对突出，这时，应按磨损条件确定横向冲刷受热面的极限烟速
对于一般的煤为9～10m/s；对于灰多和灰分磨蚀性较强的燃料为7～8m/s；对于灰少和磨蚀性较弱的煤为10～12m／s炉内传热计算目的确定炉膛出口烟气温度和炉膛的辐射传热量，以便进行对流受热面的换热计算及锅炉热平衡校核。
为应用传热学基本原理分析炉内辐射传热，简化计算，需作以下假设
把传热过程和燃烧过程分开，在必须计及燃烧工况影响时，引入经验系数予以考虑
炉内传热只考虑辐射换热，略去约占总换热量5%的对流换热
炉内的各物理量（温度、黑度和热负荷等）认为是均匀的
与水冷壁相切的平面是火焰的辐射面，也是水冷壁接受火焰辐射的面积，称为水冷壁面积
这样，炉内火焰与四周炉壁之间的辐射换热可简化为两个互相平行的无限大平面间的辐射换热来考虑高温烟气和管壁间的辐射换热高温烟气和管壁间的辐射换热式中：为保热系数，考虑炉膛向外部环境散热的系数炉内烟气放热量高温烟气和管壁间辐射换热量应等于炉内烟气的放热量，由此可得炉内辐射传热基本方程式炉膛黑度(P325)对应火焰有效辐射的假想黑度
室燃炉与火焰黑度ahy及热有效系数ψ有关，即三原子气体辐射减弱系数kq按下式计算（或由有关标准中的线算图查出）dh为烟气中灰粒子直径,μm，取决于磨煤机型式，对钢球磨，取dh=13
μh为灰分浓度，Kg/Kg，用下式计算x1、x2分别为考虑焦碳颗粒浓度影响的无因次量
x1取决于燃料种类：无烟煤、贫煤取x1=1；烟煤、褐煤x1=0.5
x2取决于燃烧方式：室燃炉取x2=0.1
p为炉内介质压力,常压锅炉p=0.1Mpa
s为炉内介质的辐射层有效厚度,m经验系数M式中为炉膛水冷壁的辐射受热面，，m2
炉内热负荷沿炉膛的宽度、深度和高度是变化的。为确定炉膛某区域受热面实际热负荷，引入沿炉膛高度、宽度或深度热负荷不均匀系数和沿各侧炉壁热负荷不均匀系数
炉膛高度某个区段上辐射受热面的热负荷为烟气对流放热量Qdf过热器和省煤器：ηg为屏区（在炉膛高度方向）热负荷分布不均匀系数，查图14-9
β为考虑屏间烟气向炉膛反辐射影响的修正系数，查图14-4
qf为炉膛辐射受热面平均热负荷，kw／m2，式（10-25）计算确定
为炉膛出口（屏进口）处烟窗面积，m2工质对流吸热量Qdxb、s1分别为屏间烟气空间的深度和宽度，后者即为屏间节距对于空气预热器，空气的吸热量按下式计算对流传热量Qdc传热温压△t管式受热面的传热系数可简化为多层平壁的传热系数进行计算，即横向冲刷错列（式15-15）、顺列（式15-16）布置的光管管束：屏式受热面应考虑较大的炉内辐射热使管壁温度升高，以导致对流传热减少的影响，这时有α1包括烟气的对流放热系数αd和管间烟气容积的辐射放热系数αf
对流管束：烟气对屏式受热面、过热器、再热器、省煤器以及空气对空预器的传热，均属横向冲刷方式横向冲刷错列管束对流放热系数αd过、再热器中受热介质（蒸汽、水等）及空预器中的烟气均在管内作纵向冲刷辐射放热系数αf烟气黑度αy的计算式为:
其中辐射减弱系数：对流管束前面或管束之间烟气空间的辐射，可近似地用加大管束辐射放热系数的方法来考虑。修正后的辐射放热系数：燃用固体燃料的错列管束、燃用所有燃料的屏式受热面，计算传热系数时常采用污染系数ε来考虑因管外壁积灰引起的热阻对传热的影响
ε与烟速、烟温、燃料性质、管子排列方式及其节距等因素有关
燃用固体燃料的错列管束

式中ε0为基准污染系数，由实验获得，查图15-8（a）
Cd为管径修正系数，查图15-8（b）
Ckl为灰粒组分修正系数，对煤和页岩，取=1.0；泥煤取=0.7
Δε为附加值，由表15-5查得
燃用固体燃料的屏式受热面，ε由图15-9查得
燃用固体燃料的顺列过热器和包墙管，ε=4.3（m2.0C）/kW热有效系数和利