锅炉设备与原理chapter7工业锅炉受热面热力计算.ppt

第七章 工业锅炉受热面积热力计算 工业锅炉受热面热力计算是在燃料燃烧计算和热平衡计算的基础上进行的,是合理设计和布置工业锅炉受热面的基础。 第七章 工业锅炉受热面积热力计算 7.1辐射受热面热力计算 7.2对流受热面热力计算 §7.1辐射受热面热力计算 辐射受热面是布置在锅炉炉膛内吸收辐射热的那一部分受热面,主要是水冷壁受热面。 辐射受热面传热又称为炉膛传热,炉膛传热计算的任务为: 1)设计计算：根据给定的或选定的炉膛出口烟气温度,确定炉膛内需要布置多少辐射受热面。 2)校核计算：根据炉膛内布置的受热面的数量,确定炉膛出口烟气温度。 7.1.1　炉膛传热计算基本公式 锅炉炉膛内的传热计算过程十分复杂,至今为止尚未找到严格、精确的理论计算方法,目前工程上炉内传热计算的方法仍然采用以简化的传热模型与相似理论为基础,根据大量试验和运行数据进行补充修正而得到的半经验或经验公式。 炉膛传热计算基本公式为 Θl″= = (7-1) 式中　 Θl″——无量纲炉膛出口烟气温度; Tl″——炉膛出口烟气温度(K); Tll——理论燃烧温度(K); Bo——玻尔兹曼特征数; al——炉膛黑度。 以上各式中 　θl″—炉膛出口烟气温度(°C); M—考虑燃烧条件影响的参数; Fl—炉膛周界面积(m2); ψ—热有效系数; φ—保热系数,从热平衡计算得到; Bj—计算燃料消耗量(kg/h),从热平衡计算得到; σ0—黑体辐射常数, 其值为5.67×10-11kW/(m2·K4); cp,j—燃料的燃烧产物在0°C~θl″温度区间内的平均比热容(kJ/(kg·K))。其他符号同上。  7.1.2　燃烧条件影响系数M 参数M考虑了燃烧条件对炉内传热计算的影响,其值的确定应根据燃烧方式和燃料种类等因素来计算。 对火床炉M=0.59-0.5Xmax(7-5) 式中 　Xmax——火焰最高温度点的相对高度,可按以下条件取值: 火焰呈水平走向的炉膛,Xmax=0.3; 火焰呈垂直走向的炉膛,当采用薄煤层,Xmax=0; 固定或移动炉排上采用厚煤层时,Xmax=0.14。 7.1.3　理论燃烧温度Tll 理论燃烧温度Tll是假定燃料燃烧时发出的热量未向外界传递时,使烟气所能达到的最高温度,与其相对应的理论烟气焓等于炉内有效放热量Ql。因此,在求得炉内有效放热量后,即可利用从燃烧计算得到的烟气温焓表查得理论燃烧温度 炉膛有效放热量也称入炉热量,是1kg燃料燃烧时带入炉膛的所有热量,按下式计算： Ql=Qr+Qk-Qwr(7-6) 式中　 Qr—1kg燃料带入炉膛的热量(kJ/kg); Qk—1kg燃料燃烧所需空气带入炉膛的热量(kJ/kg); Qwr—外加热源加热空气的热量, 在有外加热源时计入(kJ/kg); Qk按下式计算: 采用空气预热器时　 Qk=(αl″-Δαl-Δαzf)+(Δαl+Δαzf)(7-7) 未采用空气预热器时Qk=αl″(7-8) 式中　 —理论空气量在热空气温度时的焓(kJ/kg); —理论空气量在冷空气温度时的焓(kJ/kg); αl″—炉膛出口过量空气系数; Δαl、Δαzf—炉膛和制粉系统漏风系数。 以上各系数均可由从燃烧计算得到。 7.1.4　烟气的平均比热容cp,j 1kg燃料燃烧产生的烟气的平均比热容按下式计算 cp,j= (7-9) 式中　 hl″——炉膛烟气出口焓值,根据出口烟温查烟气温焓表得到(kJ/kg); Ql——炉膛内有效放热量(kJ/kg)。 7.1.5　火焰黑度一ahy 炉膛内火焰黑度ahy的计算较为复杂,因为炉膛火焰中具有辐射能力的介质是三原子气体、灰粒、焦炭粒和炭黑粒子等,其成分和浓度沿着火焰的行程而变化,并且随着燃料种类、燃烧方法和燃烧工况而异。 7.1.6　炉膛黑度al 对火床炉, 炉膛黑度可按式(7-19)计算或查图7-3 al= (7-19) 7.1.7　有效辐射受热面H与水冷壁角系数x 炉膛水冷壁管的有效辐射受热面可按下式计算 H=∑xiFli(7-21) x= 7.1.8　污染系数ζ与热有效系数ψ 燃烧各种燃料时,水冷壁壁面不可避免地要被灰垢所污染,使得水冷壁的辐射吸热量减少。为了反映灰垢对吸热量的影响,采用污染系数ζ来表示水冷壁管被灰垢所污染的程度。 热有效系数ψ是指被灰垢所覆盖的水冷壁管的吸热量占火焰总有效辐射的份额。按下式计算 ψ=ζx(7-24) 7.2　对流受热面热力计算 对流受热面