鍋爐培訓(xùn)《鍋規(guī)》釋義附件二

1、附件二：火焰直接加熱有機(jī)熱載體鍋爐最高液膜溫度計(jì)算方法B.1 概述本方法適用于以有機(jī)熱載體為傳熱介質(zhì)的鍋爐， 是確定鍋爐內(nèi)部有機(jī)熱載體 的最高液膜溫度 （爐管壁面上的有機(jī)熱載體的最高溫度） 的計(jì)算方法。 在直接及 非直接受火加熱液相鍋爐的設(shè)計(jì)中， 本方法為計(jì)算其內(nèi)部有機(jī)熱載體的計(jì)算最高 液膜溫度的推薦方法。本方法中 節(jié)有關(guān)直接受火加熱有機(jī)熱載體鍋爐計(jì)算最高液膜溫度的確 定、節(jié)有關(guān)爐管內(nèi)放熱系數(shù)的確定和 節(jié)有關(guān)燃油 /燃?xì)鈭A筒形盤管式 鍋爐的最大熱流密度確定的計(jì)算公式取自于 DIN 4757，節(jié)有關(guān)燃煤鏈條爐 排鍋爐最大熱流密度的確定依據(jù)于 工業(yè)鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算方法 中“層燃鍋爐爐膛 傳熱計(jì)算”的相

2、關(guān)公式，計(jì)算公式中所采用的喉口處輻射受熱面熱流密度修正系 數(shù)，是根據(jù)輻射傳熱計(jì)算關(guān)系及燃煤鏈條爐排鍋爐工程設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行方面的良 好經(jīng)驗(yàn)確定的。B.2 計(jì)算目的和要求計(jì)算有機(jī)熱載體鍋爐最高液膜溫度的目的， 是為了確定所設(shè)計(jì)的鍋爐能否滿 足其內(nèi)部任何一處受熱面上有機(jī)熱載體的液膜溫度低于所使用有機(jī)熱載體的最 高允許液膜溫度， 并不會(huì)使其發(fā)生氣化的條件。 該計(jì)算結(jié)果要求所設(shè)計(jì)鍋爐在其 內(nèi)部最大熱流密度處和最小雷諾數(shù)處的計(jì)算最高液膜溫度， 應(yīng)當(dāng)?shù)陀谒褂糜袡C(jī) 熱載體的最高允許液膜溫度。采用本方法對(duì)有機(jī)熱載體鍋爐進(jìn)行的最高液膜溫度計(jì)算， 僅為對(duì)所設(shè)計(jì)鍋爐 的安全性提供一個(gè)驗(yàn)證條件， 其計(jì)算結(jié)果并不是該鍋

3、爐的實(shí)際最高液膜溫度的精 確計(jì)算值。B.3 適用范圍及條件本計(jì)算方法適用于以有機(jī)熱載體為傳熱介質(zhì)的燃油 / 燃?xì)忮仩t，燃煤鏈條爐 排鍋爐，以及采用電或工業(yè)余熱等為熱源進(jìn)行加熱的鍋爐。本計(jì)算方法對(duì)直接受火加熱液相鍋爐的最高液膜溫度計(jì)算基于以下條件考 慮：1 有機(jī)熱載體鍋爐受熱面由爐管構(gòu)成，有機(jī)熱載體在管內(nèi)以強(qiáng)制循環(huán)的方 式流動(dòng)；2 在鍋爐的燃燒室內(nèi)或燃燼室內(nèi)火焰不會(huì)接觸到任何一處的爐管； (如有發(fā) 生火焰直接沖刷爐管的情況， 計(jì)算公式中應(yīng)當(dāng)考慮增加火焰沖刷修正系數(shù)， 該系 數(shù)可取 1.3。)3 燃油/ 燃?xì)忮仩t的燃燒室為圓形截面， 燃煤鏈條鍋爐的燃燼室為方形或圓 形截面；4 燃油/ 燃?xì)忮仩t的最

4、大熱流密度發(fā)生在燃燒室內(nèi)環(huán)繞火焰中心的爐管向 火面圓周上，其最小雷諾數(shù)發(fā)生在燃燒室末端與火焰中心垂直的端面受熱面爐管 內(nèi)；燃煤鏈條鍋爐的最大熱流密度發(fā)生在燃燼室下部爐拱喉口處的爐管向火面 圓周上，其最小雷諾數(shù)發(fā)生在鍋爐的對(duì)流受熱面爐管內(nèi)；5 對(duì)于燃煤鏈條爐排鍋爐，還須考慮以下限制條件：1) 燃用一類、二類、三類煙煤，或具有更低熱值及揮發(fā)分的煤種；2) 鍋爐的計(jì)算絕熱燃燒溫度在 1600以下；3) 爐膛出口的煙氣溫度不宜低于 700；4) 爐拱喉口處前后拱之間的水平投影距離 l thr 與燃燼室沿著爐排方向的長(zhǎng) 度 Lfur 之比大于 0.3。B.4符號(hào)、含義與單位fur爐膛系統(tǒng)黑度cp在 t

5、bulk 溫度下的定壓比熱J/ （kg·K）dfire火焰直徑mdod爐管外徑mdid爐管內(nèi)徑mDfur燃油/燃?xì)忮仩t燃燒室平均直徑ml thr燃煤鍋爐爐拱喉口流通截面的寬度mLfur燃煤鍋爐沿爐排方向燃燼室的長(zhǎng)度ML爐管有效長(zhǎng)度Mqfur燃油/燃?xì)忮仩t輻射受熱面熱流密度W/m2qr燃煤鍋爐輻射受熱面熱流密度W/m2qrmax輻射受熱面最大熱流密度W/m2t bulk有機(jī)熱載體主流體的平均溫度t wal爐管外壁溫度t fpermit有機(jī)熱載體最高允許液膜溫度t film鍋爐計(jì)算最高液膜溫度t htf爐管邊界層內(nèi)有機(jī)熱載體的溫升Tfl燃油/燃?xì)忮仩t的爐膛火焰溫度KTadi燃煤鏈條鍋爐的

6、爐膛絕熱燃燒溫度KT”T ” fur燃煤鏈條鍋爐的爐膛出口煙溫KTav燃煤鏈條鍋爐的爐膛煙氣(火焰)有效平均溫度KTwal爐管外壁溫度( Twal=t wal+273.15)KWhtfav爐管內(nèi)有機(jī)熱載體平均流速m/shtf管內(nèi)對(duì)流放熱系數(shù)W/(m2·)htf在 t bulk 溫度下有機(jī)熱載體的動(dòng)力黏度Pa·s2htf在 t bulk 溫度下有機(jī)熱載體的運(yùn)動(dòng)黏度m·shtf在 t bulk 溫度下有機(jī)熱載體的導(dǎo)熱系數(shù)W/(m·K)變量因數(shù)0絕對(duì)黑體輻射常數(shù)( 0=5.67×10-8)W/(m2·K4)Pr普朗特?cái)?shù) Pr =cp

7、5;htfhtfWhtfav× didRe雷諾數(shù) Re = htfav idhtfB.5 符號(hào)示意管壁邊界層有機(jī)熱載體圖 B-1 被加熱有機(jī)熱載體管內(nèi)溫度剖面圖煙氣 火焰圖 B-2 燃油/燃?xì)鈭A筒形鍋爐燃燒室略圖fur圖 B-3 燃煤鏈條鍋爐略圖B.6 計(jì)算直接受火加熱的有機(jī)熱載體鍋爐計(jì)算最高液膜溫度的確定B.6.1.1 爐管邊界層內(nèi)有機(jī)熱載體的溫升按照公式B.1計(jì)算： t htf=qrmax/htf×dod/did×whl（B.1）式中 whl考慮管壁切向輻射熱損失的修正系數(shù)，whl0.9。鍋爐計(jì)算最高液膜溫度按照公式 B.2計(jì)算：t film =t bulk+

8、t htf（B.2）計(jì)算最高液膜溫度不得超過(guò)所選用有機(jī)熱載體的最高允許液膜溫 度，即B.3)htft film t fpermit 可適用于有機(jī)熱載體電加熱和余（廢）熱鍋爐的最高液膜溫度計(jì)算。 對(duì)于有機(jī)熱載體電加熱鍋爐和余（廢）熱鍋爐，t htf = q rmax管內(nèi)放熱系數(shù)的確定 管內(nèi)有機(jī)熱載體的流動(dòng)為紊流狀態(tài)時(shí)，管內(nèi)對(duì)流放熱系數(shù)由公式B.4 給出：htf2htf=bd×× 0.12×Re×Pr W/ （m2·）（B.4）did式中 bd考慮爐管彎曲及熱流方向影響的修正系數(shù)， bd 0.8。公式 B.4 適用于：104<Re<10

9、61.5< Pr <500did<L鍋爐最大熱流密度的確定燃油 /燃?xì)鈭A筒形盤管式鍋爐的最大熱流密度由公式B.5計(jì)算：qrmax =saf×a×qfurW/m（ B.5）式中 saf安全系數(shù)， saf 1.15；a考慮空氣預(yù)熱溫度和過(guò)量空氣影響的修正系數(shù)，可查圖B-6；qfur燃油 / 燃?xì)忮仩t輻射受熱面熱流密度。燃油/燃?xì)忮仩t輻射受熱面熱流密度可由圖 B-5 查出，或按照公式 B.6計(jì)算 dfire 2qfur =× fur×0×（T4fl T4wal） W/m2 （B.6）Dfur式中爐膛系統(tǒng)黑度 fur 可由圖 B-4查

10、出。燃煤鏈條鍋爐的最大熱流密度由公式 B.7 計(jì)算：2 qrmax=saf×hfd×qrW/m（B.7）式中 qr爐膛輻射受熱面熱流密度，可由鍋爐熱力計(jì)算書(shū)查得； saf安全系數(shù)， saf 1.15； hfd喉口處輻射受熱面熱流密度的修正系數(shù)。喉口處輻射受熱面熱流密度修正系數(shù) hfd，由公式 B.8 計(jì)算：T4adi T'4walhfd =fur×（ B.8）T4av T”4 wal式中 fur爐拱結(jié)構(gòu)修正系數(shù)， fur由公式 B.9 給出；Tadi爐膛絕熱燃燒溫度，可由鍋爐熱力計(jì)算書(shū)查得； Tav爐膛煙氣（火焰）有效平均溫度，可由鍋爐熱力計(jì)算書(shū)查得，或

11、由公式 B.10 計(jì)算；T'wal在爐膛絕熱燃燒溫度下的管壁溫度，可由鍋爐熱力計(jì)算書(shū)查得， 或由公式 B.11 計(jì)算；T”wal在爐膛煙氣 （火焰） 有效平均溫度下的管壁溫度， 可由鍋爐熱力 計(jì)算書(shū)查得，或由公式 B.11 計(jì)算。爐拱結(jié)構(gòu)修正系數(shù) fur 按照公式 B.9計(jì)算：（適用于 Lfur>l thr> 0.3Lfur）l thrfur=1（B.9）Lfur式中 l thr爐拱結(jié)構(gòu)修正系數(shù)， fur 由公式 B.9 給出；Tadi爐前后拱之間喉口的水平投影距離， m，如圖 B-3 所示。爐膛煙氣（火焰）有效平均溫度 Tav 按照下式計(jì)算：Tav =T（1-n）adi×T”n furK（B.10）式中 T”fur爐膛出口煙溫，由鍋爐熱力計(jì)算書(shū)查得； n反映燃燒工況對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)影響的因子， 對(duì)于鏈條爐排鍋爐， n=0.7在不同煙氣溫度下的管壁溫度 Twal 按照下式計(jì)算：Twal=×qr TbulkK（B.11）式中 Tbulk計(jì)算管壁處的有機(jī)熱載體平均主流體溫度， K； 管外積灰層熱阻，一般可取 =2.58×10-3，m2· /W； q r 爐膛輻射受熱面熱流密度，由