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文檔簡介
燃生物質鍋爐結構設計與熱力計算方法湖南省特種設備檢驗檢測研究院汪斌工程師關鍵詞:生物質鍋爐熱力計算摘要:根據生物質燃料揮發(fā)分高,熱值低,著火快的特點,設計一種新的鍋爐結構,此結構不同于以往的燃煤鏈條爐排鍋爐,針對此新的鍋爐結構,給出熱力計算方法。為了方便工程應用,簡化繁瑣的計算過程。本文在吸收現(xiàn)有熱力計算標準的核心思想的基礎上,根據最基本的傳熱學理論,將大量的經驗公式,圖、表、結構系數(shù)等化簡合并。對于合并后的系數(shù)取值,結合半經驗公式計算和實際運行效果給出一個參考值。鍋爐的設計目標:排煙處過量空氣系數(shù),排煙溫度,熱效率q,蒸發(fā)量D。以上設計目標在鍋爐熱力計算時預先給定,作為已知條件使用。計算的目的:根據以上給定的設計目標,確定鍋爐結構各部分的尺寸,比如爐膛尺寸小了,鍋爐蒸發(fā)量達不到,尺寸大了過量空氣系數(shù)增加,效率下降。設計計算過程:先假定一個鍋爐結構,如圖所示為經過修改后的燃生物質鍋爐結構,它分為三部分:1.爐膛;2對流管束;3尾部對流受熱面。取消了燃煤鍋爐的鏈條爐排和前后爐拱,用一個不設水冷壁的耐火澆筑燃燒室引燃新加入的燃料。爐膛傳熱計算:爐膛傳熱計算的內容:根據假定的爐膛尺寸,確定爐膛的出口煙溫,和輻射傳熱量。若出口煙溫和傳熱量不合理,則須修改爐膛尺寸。爐膛容積的大小可以先參考爐膛容積熱負荷假定。爐膛傳熱計算的理論模型:將火焰看作緊貼水冷壁的一個表面。則爐膛傳熱計算可以簡化為兩個灰體表面之間的輻射傳熱計算:傳熱方程KJ/Kg(1)算前,需要先做好焓溫表、煙氣量計算、絕熱火焰溫度計算等前置的計算準備。4.對流管束傳熱計算:理論公式采用傳熱系數(shù)乘以溫差的形式KJ/Kg(3)式中為溫壓,為煙氣平均溫度和管內介質平均溫度的溫差。公式(3)的關鍵在于確定傳熱系數(shù)K。根據實際的受熱面結構形式,如順列水管、錯列水管、煙管等,選擇相應的傳熱系數(shù)計算公式。常數(shù)3.6仍為單位由KG/h化為秒所乘的系數(shù)。K為傳熱系數(shù)(熱阻的倒數(shù)),,分母中兩部分分別為,煙氣至管外壁的熱阻,管內壁至介質的熱阻,忽略了管壁中的傳導熱阻。對于普通工業(yè)鍋爐,管內介質為汽水混合物,很大,可以忽略分母中第二項。包含輻射和對流兩部分,當煙溫小于600℃時,可以忽略輻射部分。為考慮積灰和沖刷不均勻的系數(shù),取0.6。根據前述鍋爐結構圖,為雙鍋筒的順列對流管束,選擇順列水管的傳熱系數(shù)公式:對流部分W/(K)式中煙氣流速、普朗特數(shù)Pr、煙氣導熱系數(shù)、粘度均是煙氣溫度的函數(shù),為結構系數(shù)。查表計算依然繁瑣。輻射部分W/(K)經過計算給出參考值,。那么式(3)中只有兩個未知數(shù)吸熱量和平均煙溫。對流管束中熱平衡方程:(4)、分別為受熱面入口和出口處煙氣的焓,是對流管束入口煙溫和出口煙溫的函數(shù),通過查焓溫表得到、。對流管束入口煙溫就是爐膛出口煙溫,已經通過前述爐膛傳熱計算解出。為該處受熱面漏風帶入的冷空氣焓,通過煙氣量計算得到。式(4)中也有兩個未知數(shù)吸熱量和出口煙溫。聯(lián)立(3)(4),,可以解出該級受熱面吸熱量和出口煙溫。根據吸熱量和出口煙溫的計算結果,結合設計目標,增加或減少該級受熱面的面積A。通過實際運行情況修正,的值。尾部受熱面計算:與對流受熱面計算類似,聯(lián)立(3)(4),,,為上級受熱面出口煙氣的焓。當上級受熱面出口煙溫低于600℃時,可以忽略傳熱系數(shù)K中的輻射部分,對流部分的傳熱系數(shù)按尾部受熱面的布置方式選擇經驗公式,如仍為順排管束,則與上述公式相同,但煙氣流速,普朗特數(shù)Pr,導熱系數(shù),粘度等已隨煙氣溫度而改變。由計算,參考值。根據設計目標選擇合適的尾部受熱面面積,使鍋爐最終排煙溫度達到標準要求。在實際運行中修正的值。若管內介質溫度不同,如省煤器水溫低于鍋爐內介質溫度,則可以增加一次對流受熱面計算。根據上述各級受熱面的吸
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