鍋爐及鍋爐房設備-07鍋爐本體熱力計算

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計算和熱平衡計算的基礎上進行的，是合理設計和布置工業(yè)鍋爐受熱面的基礎。工業(yè)鍋爐受熱面按傳熱方式的特點，可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的分為輻射受熱面熱力計算和對流受熱面熱力計算。爐膛是鍋爐中的一個重要部件。其復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，形成爐內溫度場沿爐膛高度不均勻分布曲線?！?.1爐膛傳熱過程及計算

一、爐膛幾何特性第五章§7.1爐膛傳熱過程及計算1．爐膛容積Vl2．爐膛周界面積Fl3．有效輻射受熱面Hf

爐膛容積指：爐子火床表面至爐膛出口煙窗間的容積包括：底部——火床表面爐膛出口截面——出口煙窗第一排水管中心線所在表面四周及頂部第五章§7.1爐膛傳熱過程及計算1．爐膛容積Vl

包圍爐膛容積的所有周界封閉面積的總和火床面積R;

全部水冷壁面積

F=bl

爐膛周界面積Fl=R+Fbz第五章§7.1爐膛傳熱過程及計算2．爐膛周界面積Fl

第五章§7.1爐膛傳熱過程及計算

輻射角系數φ

有效角系數x3．有效輻射受熱面Hf單排水冷壁，考慮爐墻的反輻射時：1—e≥1.4d，2—e=0.8d，3—e=0.5d；4—e=0。5—不考慮爐墻輻射雙排水冷壁，考慮爐墻反輻射時，1—e≥1.4d，2—e=0二、爐膛傳熱的基本方程式及爐膛黑度傳熱計算簡化模型:§7.1爐膛傳熱過程及計算（1）水冷壁分布均勻，并把整個爐膛看作一個整體（2）火焰和爐壁是物性均勻的灰體（3）爐墻絕熱爐膛系統黑度物理意義：爐膛系統黑度αl：火焰投射黑度，表示火焰與爐壁之間的輻射換熱關系§7.1爐膛傳熱過程及計算三、火焰黑度爐膛內火焰黑度的計算較為復雜，因為爐膛火焰中具有輻射能力的介質是三原子氣體、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火焰黑度爐膛黑度ρ——爐排面積R與爐膛總壁面積Fl之比，即ρ=R/Fl。

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，它計及了隨它一起加進爐膛的其他熱量。

§7.1爐膛傳熱過程及計算理論燃燒溫度Tll是假定燃料燃燒時發(fā)出的熱量未向外界傳遞時，使煙氣所能達到的最高溫度，與其相對應的理論煙氣焓等于爐內有效放熱量Ql。因此，在求得爐內有效放熱量后，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下式計算：§7.1爐膛傳熱過程及計算五、火焰平均溫度及水冷壁管外積灰層表面溫度

火焰：水冷壁管外：

§7.1爐膛傳熱過程及計算六、爐膛出口煙氣溫度

§7.2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，因此，輻射受熱面熱負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。

1.的計算：第五章式中：M—爐膛火焰中心位置系數。φ—保熱系數аl—爐膛的系統黑度Bj—每秒鐘計算燃料耗量Ψ—有效系數（灰污系數）爐膛出口煙氣溫度2.的選擇范圍：1）燃用固體燃料時：①

要求℃；由此，其高限一般取℃。②

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?。骸娴谖逭聽t膛出口煙氣溫度3）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）《鍋爐機組熱力計算標準方法》規(guī)定：的計算誤差范圍為：℃。第五章爐膛出口煙氣溫度七、爐膛換熱計算

§7.1爐膛傳熱過程及計算八、爐膛換熱計算步驟

§7.1爐膛傳熱過程及計算一、對流受熱面?zhèn)鳠嵊嬎愕幕竟?.傳熱方程式：

1)煙氣側：2)工質側：2.熱平衡方程式：§7.2對流受熱面的傳熱計算對流受熱面包括：鍋爐管束、過熱器、省煤器和空氣預熱器，受煙氣直接沖刷并通過對流換熱。二、對流傳熱系數K的計算影響因素：煙氣、積灰、管壁、結垢和工質，包括對流、輻射和傳導三種基本傳熱方式。

§7.2對流受熱面的傳熱計算式中：與難以測定，在計算中一般以、、來考慮灰污對管壁傳熱的影響。

1.灰污系數ε——表示灰污引起的傳熱熱阻的增加。⑴

則：⑵ε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。①

對流管束、省煤器：因為，所以：

§7.2對流受熱面的傳熱計算②

過熱器：因為很小，所以很大；⑶錯列管束橫向沖刷時，與、、灰粒子分散度有關；由圖表分別查出、、和按下式計算：

§7.2對流受熱面的傳熱計算2．有效系數——表示受熱面有灰污與無灰污時的傳熱系數之比⑴在缺計算數據時；①燃用固體燃料的順列管束；②燃用重油和氣體燃料室，所有受熱面(順列管束、錯列管束)；③小型鍋爐的鍋爐管束?！?.2對流受熱面的傳熱計算§7.2對流受熱面的傳熱計算⑵因為：；則：①鍋爐管束、省煤器：因為很大，所以。則②值可由查取。3．利用系數——表示受熱面實際傳熱系數與無灰污并沖刷完全時的傳熱系數比值⑴

空氣預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。⑵

因為：；則：

⑶

的計算：

§7.2對流受熱面的傳熱計算

除空氣預熱器外，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；

4．當受熱面吸收來自爐膛輻射熱量和煙氣對流熱量時：

⑴

對流蒸發(fā)受熱面：因為，則：；或

；

⑵對于布置在爐膛出口煙窗后的對流受熱面，接收來自爐膛輻射熱量式中：—爐膛