鍋爐及鍋爐房設(shè)備_07鍋爐本體熱力計算

1、第七章 鍋爐本體的熱力計算 工業(yè)鍋爐受熱面熱力計算是在燃料燃燒工業(yè)鍋爐受熱面熱力計算是在燃料燃燒計算和熱平衡計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是計算和熱平衡計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是合理設(shè)計和布置工業(yè)鍋爐受熱面的基礎(chǔ)。合理設(shè)計和布置工業(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，以分為輻射受熱面和對流受熱面。因此，工業(yè)鍋爐受熱面熱力計算可以相應(yīng)的分工業(yè)鍋爐受熱面熱力計算可以相應(yīng)的分為輻射受熱面熱力計算和對流受熱面熱為輻射受熱面熱力計算和對流受熱面熱力計算。力計算。 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Pa

2、ge ppt, 05/2003 Page 2 2 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 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 P

3、age ppt, 05/2003 Page 3 3 一、爐膛幾何特性一、爐膛幾何特性第五章7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算1爐膛容積爐膛容積Vl2爐膛周界面積爐膛周界面積Fl3有效輻射受熱面有效輻射受熱面Hf 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 4 4 爐膛容積指：爐子火床表面至爐膛出口煙窗爐膛容積指：爐子火床表面至爐膛出口煙窗間的容積間的容積 包括：包括： 底部底部火床表面火床表面 爐膛出口截面爐膛出口截面出口煙窗第一排水管中心出口煙窗第一排水管中心線所在表面線所在表面 四周及頂部四周及頂部第五章7.1 爐

4、膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算1爐膛容積爐膛容積Vl 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 5 5 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 6 6 包圍爐膛容積的所有周界封閉面積的總和包圍爐膛容積的所有周界封閉面積的總和 火床面積火床面積 R; 全部水冷壁面積全部水冷壁面積 F=bl 爐膛周界面積爐膛周界面積Fl=R+Fbz第五章7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算2爐膛周界面積爐膛周界面積Fl 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt,

5、 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 7 7 第五章7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 輻射角系數(shù)輻射角系數(shù) 有效角系數(shù)有效角系數(shù)x3有效輻射受熱面有效輻射受熱面Hf 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 8 8單排水冷壁，考慮爐墻的反輻射時：單排水冷壁，考慮爐墻的反輻射時：1 e1.4d，2e=0.8d， 3e=0.5d；4e=0 。5不考慮爐墻輻射不考慮爐墻輻射雙排水冷壁，考慮爐墻反輻射雙排水冷壁，考慮爐墻反輻射時，時，1e1.4d，2e=0 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .p

6、pt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 9 9二、爐膛傳熱的基本方程式及爐膛黑度二、爐膛傳熱的基本方程式及爐膛黑度傳熱計算簡化模型傳熱計算簡化模型: :7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算（1）水冷壁分布均勻，并把整個爐）水冷壁分布均勻，并把整個爐膛看作一個整體膛看作一個整體（2）火焰和爐壁是物性均勻的灰體）火焰和爐壁是物性均勻的灰體（3）爐墻絕熱）爐墻絕熱 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1010爐膛系統(tǒng)黑度爐膛系統(tǒng)黑度物理意義：物理意義：爐膛系統(tǒng)黑度l：火焰投射黑度，表示火焰

7、與爐壁之 間的輻射換熱關(guān)系7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1111三、火焰黑度三、火焰黑度 爐膛內(nèi)火焰黑度的計算較為復(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

8、 理論分析中，火焰黑度可按下式計算 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算kphea1 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1212 火焰黑度火焰黑度 爐膛黑度爐膛黑度 爐排面積爐排面積R與爐膛總壁面積與爐膛總壁面積Fl之比，即之比，即= R /Fl 。 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1313四、爐膛有效放熱量與理論燃燒溫度四、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，它計及了隨

9、它一起加進(jìn)爐膛的其他熱量。 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算krlQqqqQQ)1001 (463 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1414 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，即可利用從燃燒計算得到的煙氣溫焓表查得理論燃燒溫度或根據(jù)下式計算： 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算KcVQTpjylll273 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003

10、Page ppt, 05/2003 Page 1515五、火焰平均溫度及水冷壁管外積灰層五、火焰平均溫度及水冷壁管外積灰層表面溫度表面溫度 火焰：水冷壁管外： 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算KTTTnlnllh4 )1(44KTqTgbfb 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1616六、爐膛出口煙氣溫度六、爐膛出口煙氣溫度 7.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算 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，

11、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。 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 1717 1. 的計算：l2731)(6.030 pjyjlllllllCVBTaFMT第五章式中：M 爐膛火焰中心位置系數(shù)。保熱系數(shù)l爐膛的系統(tǒng)黑度Bj每秒鐘計算燃料耗量有效系數(shù)（灰污系數(shù)）爐膛出口煙氣溫度爐膛出口煙氣溫度 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 18182. 的選擇范圍：1）燃用固

12、體燃料時： 要求 ；由此，其高限一般取 。 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?。?l100 STl11501100l900800l0arA14001200l第五章爐膛出口煙氣溫度爐膛出口煙氣溫度 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 19193） 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)組熱力計算標(biāo)準(zhǔn)方法規(guī)定： 的計算誤差范圍為： 。100ll第五章dS41ll爐膛出口煙氣溫度爐膛出口煙氣溫度 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備

13、. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 2020七、爐膛換熱計算七、爐膛換熱計算 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 2121八、爐膛換熱計算步驟八、爐膛換熱計算步驟 7.1 爐膛傳熱過程及計算爐膛傳熱過程及計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 2222一、對流受熱面?zhèn)鳠嵊嬎愕幕竟揭?、對流受熱面?zhèn)鳠嵊嬎愕幕竟?. 傳熱方程式： 1)煙氣側(cè)：2) 工質(zhì)側(cè)：

14、okrpIIIQfjrpQBiiDQ2. 熱平衡方程式：jcrBtHKQ7.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算 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。 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 2323二、對流傳熱系數(shù)二、對流傳熱系數(shù)K的計算的計算 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算對流受熱面的傳熱計算211111111hhhsgsgsgbbhhhKCmkwo2/式中： 與 難以測定，在計算中一般以

15、 、 、 來考慮灰污對管壁傳熱的影響。 h11hh 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 24241. 灰污系數(shù)灰污系數(shù)表示灰污引起的傳熱熱阻的增加。 則：11212111111111hhhhhhokk21111KCmkwo2/ 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。 對流管束、省煤器：因?yàn)?，所以： Cmkwo22/2390127.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 25251212111

16、111K 過熱器：因?yàn)?很小，所以 很大；221 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 按下式計算： osfdCCWCmo/2yds /1odCsfC7.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 26262有效系數(shù)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 在缺 計算數(shù)據(jù)時； 燃用固體燃料的順列管束； 燃用重油和氣體燃料室，所有受熱面(順列管束、錯列管束)； 小型鍋爐的鍋爐管束。7.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算 鍋爐及

17、鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 27277.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算 因?yàn)椋?； 則： 鍋爐管束、省煤器：因?yàn)?很大，所以 。則 值可由查取。oKK211211111oKKCmWo2/2012CmWKo21/ 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 28283利用系數(shù)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 空氣預(yù)熱器對流傳熱計算中，常用 考慮有灰污和沖刷不完全對管壁傳熱的影響。 因?yàn)椋?；則： 的計算： oKoKK2121oKKCmWo2/17.2 對流受熱面的傳熱計算對流受熱面的傳熱計算 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；fd1WCmo/2 鍋爐及鍋爐房設(shè)備鍋爐及鍋爐房設(shè)備. .ppt, 05/2003 Page ppt, 05/2003 Page 2929 4當(dāng)受熱面吸收來自爐膛輻射熱量當(dāng)受熱面吸收來自爐膛輻射熱量 和煙氣對流熱和煙氣對流熱量量 時：時： 對流蒸發(fā)受熱面：因?yàn)?，則： ；或 ； fQdQ012111dfQQK111