鍋爐原理第10章2.ppt

1、1,第十章 鍋爐熱力計(jì)算,2,第一節(jié)概述,水力計(jì)算 強(qiáng)度計(jì)算 阻力計(jì)算,鍋爐計(jì)算,熱力計(jì)算,輔助計(jì)算,結(jié)構(gòu)計(jì)算,熱平衡計(jì)算,傳熱計(jì)算：受熱面?zhèn)鳠崃?物質(zhì)平衡 能量平衡,受熱面積 流通面積,受熱面熱平衡 工質(zhì)和煙氣進(jìn)出口溫度,受熱面積 燃燒產(chǎn)物 工質(zhì)參數(shù),關(guān)系,3,第一節(jié)概述,燃燒計(jì)算 （物質(zhì)平衡） 熱平衡計(jì)算 （能量平衡）,空氣量的計(jì)算（成分、容積） 煙氣量的計(jì)算（成分、容積）,輔助計(jì)算,空氣、煙氣焓 鍋爐有效利用熱 鍋爐各項(xiàng)損失 鍋爐效率,4,1. 基本任務(wù),第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,爐膛出口煙氣溫度Tf 爐膛內(nèi)需要布置的受熱面積Ff,設(shè)計(jì)計(jì)算,爐膛內(nèi)已知的受熱面積Ff 爐膛出口煙氣溫度Tf,校核

2、計(jì)算,非設(shè)計(jì)工況,2. 基本特點(diǎn),流動(dòng)、混合、傳熱、燃燒、污染,過程復(fù)雜,速度、溫度、濃度、物性、黑度,參數(shù)不均,對(duì)流換熱比例5,輻射為主,5,第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,3. 基本方法,相似理論準(zhǔn)則方程,半理論,經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果,半經(jīng)驗(yàn),4. 基本假設(shè),傳熱過程獨(dú)立性：不受其它過程影響,爐內(nèi)參數(shù)均勻性：零維模型,輻射換熱主導(dǎo)性：僅考慮輻射,水冷壁管連續(xù)性：連續(xù)平面-無限靠近的平行平板灰體,6,第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,5. 基本公式,輻射傳熱公式,（1）數(shù)學(xué)描寫,火焰與爐壁之間的輻射換熱,fsyn ：爐膛黑度 T1：火焰平均溫度 T2 ：爐壁溫度,引入熱有效系數(shù),7,第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,煙氣放熱公式,（1

3、）數(shù)學(xué)描寫,單位計(jì)算燃料送入爐膛的有效熱量,理論燃燒溫度 在絕熱條件下，燃料燃燒產(chǎn)生的熱量全部用來加熱煙氣所達(dá)到的溫度,理論燃燒溫度和爐膛出口煙氣溫度之間的比熱容VCav,8,第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,煙氣放熱公式,輻射傳熱公式,（2）準(zhǔn)則方程,輻射傳熱煙氣放熱,M：經(jīng)驗(yàn)系數(shù),T1介于 Tth與Tf”之間,9,第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,（3）計(jì)算方程,10,第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,6. 參數(shù)確定,有效容積,（1）水冷壁結(jié)構(gòu)特性,水冷壁管中心線所在平面,敷設(shè)衛(wèi)燃帶的水冷壁衛(wèi)燃帶向火側(cè),爐膛的底部冷灰斗1/2處的水平面面積,爐膛出口后屏第一排管中心線所在平面,爐膛高度爐膛底部至爐膛出口中部水平面垂直距離,11,第

4、二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,面積,（1）水冷壁結(jié)構(gòu)特性,包覆有效容積的爐墻面積F,輻射受熱面積：HxF,輻射層有效厚度,x：角系數(shù) 投射到受熱面的熱量 投射到壁面的熱量,12,第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,（2）熱有效系數(shù),平均熱有效系數(shù),（3）系數(shù)M,含義：表征爐內(nèi)溫度分布特性,表達(dá)：與爐內(nèi)火焰最高溫度相對(duì)位置、燃料和燃燒方式有關(guān),A和B：系數(shù) hmax：火焰溫度最高處高度 hf：爐膛高度 x：火焰中心位置修正值,煙煤和褐煤 M=0.590.5（xmaxx） 無煙煤和貧煤 M=0.560.5（xmaxx）,13,（4）爐膛黑度,含義：表征火焰有效輻射的假想黑度,表達(dá)：與火焰黑度syn有關(guān),第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,1

5、4,（4）爐膛黑度,火焰 黑度,含義：表征爐內(nèi)高溫介質(zhì)的輻射能力,表達(dá)：,ka：輻射減弱系數(shù)（1/（mMPa） p：爐膛內(nèi)壓力（0.1MPa） s：輻射層有效厚度（m）,組成,氣體,固體,三原子氣體：CO2、H2O、SO2等,二原子氣體：N2、O2、H2等,燃煤,灰分顆粒,焦炭顆粒,燃油和燃?xì)猓禾亢陬w粒,計(jì)算,kg：三原子輻射減弱系數(shù) kash ：灰粒輻射減弱系數(shù) kcok ：焦炭輻射減弱系數(shù),第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,15,第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,7. 基本步驟,計(jì)算爐內(nèi)有效熱量Tth,假定爐膛出口煙溫,計(jì)算相關(guān)參數(shù),計(jì)算爐膛出口溫度,已計(jì)算空氣平衡、煙氣特性、煙氣焓溫表、熱平衡,校核 |假定爐膛出口

6、煙溫計(jì)算爐膛出口溫度|100K 合格,（1）校核計(jì)算,100K，重新計(jì)算,16,第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,7. 基本步驟,已計(jì)算空氣平衡、煙氣特性、煙氣焓溫表、熱平衡,（2）設(shè)計(jì)計(jì)算,初步確定爐膛結(jié)構(gòu)尺寸,計(jì)算爐內(nèi)有效熱量Tth,已知的爐膛出口煙溫計(jì)算相關(guān)參數(shù),計(jì)算爐膛出口溫度,校核 |已知的爐膛出口煙溫計(jì)算爐膛出口溫度|100K 合格,100K，重新修正結(jié)構(gòu)尺寸,17,第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算,8. 爐內(nèi)熱負(fù)荷分布規(guī)律,18,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,1. 基本任務(wù),受熱面吸熱量 需要布置的受熱面積,設(shè)計(jì)計(jì)算,已知的受熱面積 受熱面吸熱量，工質(zhì)和煙氣進(jìn)出口溫度,校核計(jì)算,19,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,

7、2. 基本公式,（1）煙氣對(duì)流放熱量,（2）工質(zhì)對(duì)流吸熱量,（3）傳熱方程,I：受熱面前煙氣焓 I”：受熱面前煙氣焓 Ica0：漏入空氣焓,i：受熱面進(jìn)口工質(zhì)焓 i”：受熱面出口工質(zhì)焓 D：受熱面內(nèi)工質(zhì)流量,20,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,3. 參數(shù)確定,含義：冷熱介質(zhì)在整個(gè)受熱面的平均溫差,影響因素,介質(zhì)熱容：熱容大變化緩慢,相變：溫度不變與流動(dòng)方式無關(guān),計(jì)算,交叉次數(shù)5，純順或純逆 tlar/tsma1.7端差算術(shù)平均溫壓 tpar0.92 tcou順流和逆流算術(shù)平均溫壓,（1）傳熱溫壓,流動(dòng)方式：順流、逆流、交叉流、混合流,純順流或逆流：對(duì)數(shù)平均溫壓,交叉流或混合流：修正系數(shù)ttcou,

8、21,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（2）傳熱系數(shù),基本公式,灰污系數(shù),熱有效系數(shù),金屬熱阻小,結(jié)垢不允許,燃料種類 排列方式 沖刷方式,清潔管子傳熱系數(shù)K0,、和經(jīng)驗(yàn)公式或推薦值,利用系數(shù),22,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（2）傳熱系數(shù),煙氣側(cè)放熱系數(shù),工質(zhì)側(cè)放熱系數(shù),c：對(duì)流放熱系數(shù) r ：輻射放熱系數(shù) ：受熱面利用系數(shù),23,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（2）傳熱系數(shù),對(duì)流放熱系數(shù),影響因素,介質(zhì)物性 介質(zhì)速度 介質(zhì)溫度 管子尺寸 沖刷方式 排列方式,基本方程,輻射放熱系數(shù),影響因素,煙氣黑度 灰壁溫度 煙室輻射,基本方程,1：煙氣黑度 T1 ：煙氣溫度 T2 ：壁面溫度,24,第三節(jié)對(duì)流受熱

9、面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（2）傳熱系數(shù),橫向沖刷,縱向沖刷,管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì),管外流動(dòng)介質(zhì),溫度修正,總量,煙氣流速 空氣流速 蒸汽流速,流動(dòng)速度,25,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（3）傳熱面積,基本原則,放熱系數(shù)相差懸殊，取小的一側(cè)管子表面積,放熱系數(shù)相差不大，取平均直徑計(jì)算表面積,過熱器、凝渣管、再熱器、省煤器傳熱面積外表面積 管式空氣預(yù)熱器平均管徑計(jì)算傳熱面積,26,4. 基本步驟,（1）已知條件,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,煙氣側(cè)進(jìn)口溫度,工質(zhì)側(cè)出口溫度t ,工質(zhì)側(cè)進(jìn)口溫度t 煙氣側(cè)出口溫度 吸熱量Qcab,過熱器 校核計(jì)算,結(jié)構(gòu)特性,27,4. 基本步驟,（2）計(jì)算方法,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,假定

10、煙氣側(cè)出口煙溫,煙氣焓溫表,熱平衡,煙氣對(duì)流放熱量Qcre,煙氣側(cè)出口煙氣焓值I,蒸汽側(cè)進(jìn)口焓值i,水蒸汽壓力,蒸汽側(cè)進(jìn)口溫度t,傳熱溫壓,煙氣和工質(zhì)進(jìn)出口溫度,對(duì)流放熱系數(shù) 輻射放熱系數(shù),灰污系數(shù)或 熱有效系數(shù),傳熱系數(shù),傳熱量,燃料性質(zhì) 受熱面布置,合格,重新假定,不合格,28,5. 特殊問題,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（1）帶噴水減溫的過熱器,能量平衡,物質(zhì)平衡,29,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（2）屏式過熱器,吸收爐膛直接輻射熱,吸收屏間煙氣放熱（輻射和對(duì)流）,特點(diǎn),直接從爐膛中吸收的輻射熱量,吸收屏間煙氣放熱量,30,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（3）凝渣管束,誤差5%,位于爐膛出口,

11、吸收爐膛輻射熱,吸熱量等于對(duì)流吸熱量與爐膛輻射吸熱量之和,不采用工質(zhì)側(cè)熱平衡方程（工質(zhì)溫度不變）,部分熱量穿過管束被后面受熱面吸收（管子排數(shù)小于5排）,31,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（4）轉(zhuǎn)向室,誤差10%,沒有布置受熱面或只在壁面布置包覆受熱面,（5）空氣預(yù)熱器,漏風(fēng)系數(shù)確定,暖風(fēng)器進(jìn)口溫度確定,熱風(fēng)再循環(huán)進(jìn)口溫度確定,空間尺寸較大，只考慮煙氣輻射,32,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（6）尾部受熱面雙級(jí)布置,省煤器應(yīng)吸熱量,省煤器出口水焓,33,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（6）尾部受熱面雙級(jí)布置,高溫級(jí)省煤器,已知eco2和teco2 假設(shè)eco2求teco2,高溫級(jí)空預(yù)器,已知ap2和ta

12、p2 假設(shè)ap2求tap2,34,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（6）尾部受熱面雙級(jí)布置,低溫級(jí)省煤器,已知eco1、teco1和teco1 按照熱平衡方程求eco1 計(jì)算傳熱溫壓、傳熱系數(shù)和傳熱量 判斷是否滿足2 不滿足時(shí)調(diào)整teco1 調(diào)整范圍teco1 teco2 10,碰頭溫度,35,第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（6）尾部受熱面雙級(jí)布置,低溫級(jí)空預(yù)器,已知ap1 、tap1和tap1， 求ap1 計(jì)算傳熱溫壓、傳熱系數(shù)和傳熱量 判斷是否滿足2 ap1 exg 10 不滿足時(shí)調(diào)整tap1、ap1 調(diào)整范圍tap1 tap2 10 ap1 exg 10 tha tap2 10,36,第三節(jié)對(duì)流受

13、熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算,（7）附加受熱面,附加受熱面積：頂棚管、包墻管、支吊管和引出管,不單獨(dú)計(jì)算，并入主受熱面,吸熱量相對(duì)誤差10%,計(jì)算原則,附加受熱面積不超過主受熱面積5,單獨(dú)計(jì)算,附加受熱面積超過主受熱面積5,傳熱系數(shù)與主受熱面相同,假設(shè)附加受熱面的吸熱量再校核,37,第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法,（1）設(shè)計(jì)計(jì)算,已知條件,鍋爐蒸發(fā)量,1. 計(jì)算目的,過熱蒸汽壓力和溫度,給水壓力和溫度,再熱蒸汽壓力和溫度,制粉系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果,燃料特性,計(jì)算任務(wù),各部件受熱面積,受熱面進(jìn)出口溫度,受熱面吸熱量,受熱面流動(dòng)速度,燃燒設(shè)備型式 鍋爐整體布置 爐膛出口溫度 排煙溫度 熱空氣溫度,鍋爐燃料消耗量,鍋爐效率,選定,選擇輔助設(shè)備 阻力計(jì)算 水力計(jì)算 強(qiáng)度計(jì)算,提供原始資料,38,第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法,（2）校核計(jì)算,已知條件,校核負(fù)荷,鍋爐結(jié)構(gòu),受熱面積,計(jì)算任務(wù),受熱面進(jìn)出口溫度,受熱面吸熱量,受熱面流動(dòng)速度,排煙溫度 熱空氣溫度 爐膛出口溫度,鍋爐燃料消耗量,鍋爐效率,假定,提供非設(shè)計(jì)工況經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 檢驗(yàn)原有輔助設(shè)備適用性 尋求改進(jìn)鍋爐結(jié)構(gòu)的措施,燃料特性,39,第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法,4. 計(jì)算方法漸次逼近,2. 計(jì)算流程煙氣流程,輔助計(jì)算,爐膛計(jì)算,物質(zhì)平衡 能量平衡