干燥行业热风炉热力系统设计计算与应用软件实现.docx

干燥行业热风炉热力系统设计计算及应用软件实现 侯士杰，王新华，许加兴，郭凯迪（杭州伯勒计算机技术有限公司 , 杭州 ）摘 干燥行业热风炉热力系统设计计算及应用软件实现 侯士杰，王新华，许加兴，郭凯迪 （杭州伯勒计算机技术有限公司 , 杭州 ） 摘 要：本文分析了热风炉的系统构造与计算方法，在此基础上，实现热风炉系统设计计算软件。通过软件实 现热风炉系统的灵活构造及实现系统优化设计，与实际算例比较，表明该软件可以系统优化热风炉方案。 关键词：热风炉；热力系统设计；算法研究；阻力计算；软件实现 中图分类号：TF578 文献标识码：A 文章编号：1727-3080(2014)06-0024-08 1 引言 目前热风炉的性能设计主要依靠工程师编 制 EXCEL 表格进行单一热风炉的传热计算、烟 气 / 空气阻力计算（估算鼓、引风机选型）、 振动计算、膨胀计算等，市场上还没有能够实 现热风炉系统构造并进行热风炉整体性能设计 的计算软件，形成此状况的主要原因： (1) 需要软件开发人员与热风炉性能设计 人员进行共同开发且软件开发人员对热风炉计 算框架理解容易产生偏差，另外投资成本相对 较大。 (2) 热风炉的传统计算方法以设计计算为 主，此计算方法不利于软件中各种热风炉系统 灵活构造与模块化计算。 为了适应节能减排的市场环境，降低制造 企业的市场竞争压力及制造成本，干燥行业急 需优化热风炉效率、整体考虑系统的节能方案， 进行系统性能设计计算。 本文主要介绍热风炉的热力系统性能设计 计算及软件实现。 2 热风炉系统分类 按照热风炉的用途主要分为两大类，一类 是干燥设备热风炉；另一类是高炉冶炼热风 炉；本文主要针对干燥设备热风炉分类，主要 有：直接加热热风炉和间接加热热风炉；其中 间接加热热风炉又分为无管式、列管式、热管 式、热媒加热式、电加热式、余热式热风炉等。 3 热风炉系统原理图 根据干燥设备热风炉的系统划分，按照以 下几点进行系统部件的区分： (1) 按照传热计算算法区分为筒状换热器、 带肋片筒状换热器、管式换热器、肋片管换热器、 热管换热器、螺旋板式换热器、蓄热式换热器、 喷管式换热器等； (2) 按照阻力计算算法区分为横向冲刷管 束、纵向冲刷管束、弯头、变径、自生通风、 烟囱等； (3)按照介质流程划分为烟气流程（混合室、 沉降室、烟气三通、再循环风机、引风机）、 空气流程（鼓风机）、介质流程（再循环泵）等； 依据以上三点要求区分部件后，再通过不同 收稿日期：2014-11-20 作者简 介： 候士 杰， 男，（1983 年 -）， 工程 师， 毕业于湖南邵阳学院热能动力工程专业。 侯士杰等，干燥行业热风炉热力系统设计计算及应用软件实现·2 5·第 6 期图 1 热风炉系统原理图颜色的连线进行热风炉系统原理图绘制， 侯士杰等，干燥行业热风炉热力系统设计计算及应用软件实现 ·2 5· 第 6 期 图 1 热风炉系统原理图 颜色的连线进行热风炉系统原理图绘制，如图 1： 上图涵盖了目前市场上多数热风炉系统，甚至 可以通过各个部件的自由构造实现各种复杂的 热风炉系统。 4 热风炉系统软件实现框图 为了充分体现构造热风炉系统的灵活性， 可以实现热风炉系统设计计算或进行独立传热 计算、烟气阻力计算、空气阻力计算等，如图 2。 5 热风炉系统算法分析 热风炉设计计算的计算过程一般是根据热 风进（出）口温度、用户要提供的热空气流量、 再加上一个热损失修正，对燃料量进行估算， 计算出烟气的排烟温度后进行换热器的传热计 算，得出换热面积，再进行结构的布置，最后 计算烟气阻力、空气阻力，完成鼓、引风机选型。 其实在计算热风炉前，会有多种的热风炉 方案布置，设计者往往专注于热面的强化传热， 忽略了系统的构造优化，例如用层燃热风炉或 室燃热风炉、掺冷风的形式调节热风温度或是 通过烟气再循环的形式来实现能量的回收利用、 充分考虑客户生产工艺所产生的热源进行二次 利用等。因此在进行热风炉计算之前，首先进 行了额定参数设置与系统的选型与构造，通过 系统的选型与构造，用户可以实现多种方案进 行构造设计。 下面简单描述热风炉计算的总体流程： （1）系统选择（层燃 / 室燃、掺冷风、烟 气再循环等）； （2）根据已知的项目参数（额定供热量、 进出口空气温度、热空气压力）； （3）燃料参数计算：理论燃烧成份、燃烧 所需要的理论空气量； （4）热平衡计算：计算排烟热损失 q2（假 定排烟温度）、化学不完全燃烧热损失 q3、机 械未完全燃烧热损失 q4、散热损失 q5、灰渣物 理热损失 q6、热风炉效率、保热系数、计算燃 料消耗量、热空气流量； （5）热面部件的换热计算：假定单位燃料 干燥技术与设备Drying Technology Equipment·2 6·2