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1、1,第十章 锅炉热力计算,2,第一节概述,水力计算强度计算阻力计算,锅炉计算,热力计算,辅助计算,结构计算,热平衡计算,传热计算：受热面传热量,物质平衡能量平衡,受热面积流通面积,受热面热平衡工质和烟气进出口温度,受热面积燃烧产物工质参数,关系,3,第一节概述,燃烧计算（物质平衡）热平衡计算（能量平衡）,空气量的计算（成分、容积）烟气量的计算（成分、容积）,辅助计算,空气、烟气焓锅炉有效利用热锅炉各项损失锅炉效率,4,1.基本任务,第二节炉膛传热计算,炉膛出口烟气温度Tf 炉膛内需要布置的受热面积Ff,设计计算,炉膛内已知的受热面积Ff 炉膛出口烟气温度Tf,校核计算,非设计工况,2.基本特点
2、,流动、混合、传热、燃烧、污染,过程复杂,速度、温度、浓度、物性、黑度,参数不均,对流换热比例5,辐射为主,5,第二节炉膛传热计算,3.基本方法,相似理论准则方程,半理论,经验公式计算结果,半经验,4.基本假设,传热过程独立性：不受其它过程影响,炉内参数均匀性：零维模型,辐射换热主导性：仅考虑辐射,水冷壁管连续性：连续平面-无限靠近的平行平板灰体,6,第二节炉膛传热计算,5.基本公式,辐射传热公式,（1）数学描写,火焰与炉壁之间的辐射换热,fsyn：炉膛黑度T1：火焰平均温度T2：炉壁温度,引入热有效系数,7,第二节炉膛传热计算,烟气放热公式,（1）数学描写,单位计算燃料送入炉膛的有效热量,理
3、论燃烧温度在绝热条件下，燃料燃烧产生的热量全部用来加热烟气所达到的温度,理论燃烧温度和炉膛出口烟气温度之间的比热容VCav,8,第二节炉膛传热计算,烟气放热公式,辐射传热公式,（2）准则方程,辐射传热烟气放热,M：经验系数,T1介于Tth与Tf”之间,9,第二节炉膛传热计算,（3）计算方程,10,第二节炉膛传热计算,6.参数确定,有效容积,（1）水冷壁结构特性,水冷壁管中心线所在平面,敷设卫燃带的水冷壁卫燃带向火侧,炉膛的底部冷灰斗1/2处的水平面面积,炉膛出口后屏第一排管中心线所在平面,炉膛高度炉膛底部至炉膛出口中部水平面垂直距离,11,第二节炉膛传热计算,面积,（1）水冷壁结构特性,包覆有
4、效容积的炉墙面积F,辐射受热面积：HxF,辐射层有效厚度,x：角系数投射到受热面的热量投射到壁面的热量,12,第二节炉膛传热计算,（2）热有效系数,平均热有效系数,（3）系数M,含义：表征炉内温度分布特性,表达：与炉内火焰最高温度相对位置、燃料和燃烧方式有关,A和B：系数hmax：火焰温度最高处高度hf：炉膛高度x：火焰中心位置修正值,烟煤和褐煤M=0.590.5（xmaxx）无烟煤和贫煤M=0.560.5（xmaxx）,13,（4）炉膛黑度,含义：表征火焰有效辐射的假想黑度,表达：与火焰黑度syn有关,第二节炉膛传热计算,14,（4）炉膛黑度,火焰黑度,含义：表征炉内高温介质的辐射能力,表达
5、：,ka：辐射减弱系数（1/（mMPa）p：炉膛内压力（0.1MPa）s：辐射层有效厚度（m）,组成,气体,固体,三原子气体：CO2、H2O、SO2等,二原子气体：N2、O2、H2等,燃煤,灰分颗粒,焦炭颗粒,燃油和燃气：炭黑颗粒,计算,kg：三原子辐射减弱系数kash：灰粒辐射减弱系数kcok：焦炭辐射减弱系数,第二节炉膛传热计算,15,第二节炉膛传热计算,7.基本步骤,计算炉内有效热量Tth,假定炉膛出口烟温,计算相关参数,计算炉膛出口温度,已计算空气平衡、烟气特性、烟气焓温表、热平衡,校核|假定炉膛出口烟温计算炉膛出口温度|100K 合格,（1）校核计算,100K，重新计算,16,第二节
6、炉膛传热计算,7.基本步骤,已计算空气平衡、烟气特性、烟气焓温表、热平衡,（2）设计计算,初步确定炉膛结构尺寸,计算炉内有效热量Tth,已知的炉膛出口烟温计算相关参数,计算炉膛出口温度,校核|已知的炉膛出口烟温计算炉膛出口温度|100K 合格,100K，重新修正结构尺寸,17,第二节炉膛传热计算,8.炉内热负荷分布规律,18,第三节对流受热面传热计算,1.基本任务,受热面吸热量 需要布置的受热面积,设计计算,已知的受热面积 受热面吸热量，工质和烟气进出口温度,校核计算,19,第三节对流受热面传热计算,2.基本公式,（1）烟气对流放热量,（2）工质对流吸热量,（3）传热方程,I：受热面前烟气焓I
7、”：受热面前烟气焓Ica0：漏入空气焓,i：受热面进口工质焓i”：受热面出口工质焓D：受热面内工质流量,20,第三节对流受热面传热计算,3.参数确定,含义：冷热介质在整个受热面的平均温差,影响因素,介质热容：热容大变化缓慢,相变：温度不变与流动方式无关,计算,交叉次数5，纯顺或纯逆tlar/tsma1.7端差算术平均温压tpar0.92 tcou顺流和逆流算术平均温压,（1）传热温压,流动方式：顺流、逆流、交叉流、混合流,纯顺流或逆流：对数平均温压,交叉流或混合流：修正系数ttcou,21,第三节对流受热面传热计算,（2）传热系数,基本公式,灰污系数,热有效系数,金属热阻小,结垢不允许,燃料种
8、类排列方式冲刷方式,清洁管子传热系数K0,、和经验公式或推荐值,利用系数,22,第三节对流受热面传热计算,（2）传热系数,烟气侧放热系数,工质侧放热系数,c：对流放热系数r：辐射放热系数：受热面利用系数,23,第三节对流受热面传热计算,（2）传热系数,对流放热系数,影响因素,介质物性 介质速度介质温度 管子尺寸冲刷方式 排列方式,基本方程,辐射放热系数,影响因素,烟气黑度 灰壁温度 烟室辐射,基本方程,1：烟气黑度T1：烟气温度T2：壁面温度,24,第三节对流受热面传热计算,（2）传热系数,横向冲刷,纵向冲刷,管内流动介质,管外流动介质,温度修正,总量,烟气流速 空气流速蒸汽流速,流动速度,2
9、5,第三节对流受热面传热计算,（3）传热面积,基本原则,放热系数相差悬殊，取小的一侧管子表面积,放热系数相差不大，取平均直径计算表面积,过热器、凝渣管、再热器、省煤器传热面积外表面积管式空气预热器平均管径计算传热面积,26,4.基本步骤,（1）已知条件,第三节对流受热面传热计算,烟气侧进口温度,工质侧出口温度t,工质侧进口温度t 烟气侧出口温度 吸热量Qcab,过热器校核计算,结构特性,27,4.基本步骤,（2）计算方法,第三节对流受热面传热计算,假定烟气侧出口烟温,烟气焓温表,热平衡,烟气对流放热量Qcre,烟气侧出口烟气焓值I,蒸汽侧进口焓值i,水蒸汽压力,蒸汽侧进口温度t,传热温压,烟气
10、和工质进出口温度,对流放热系数辐射放热系数,灰污系数或热有效系数,传热系数,传热量,燃料性质受热面布置,合格,重新假定,不合格,28,5.特殊问题,第三节对流受热面传热计算,（1）带喷水减温的过热器,能量平衡,物质平衡,29,第三节对流受热面传热计算,（2）屏式过热器,吸收炉膛直接辐射热,吸收屏间烟气放热（辐射和对流）,特点,直接从炉膛中吸收的辐射热量,吸收屏间烟气放热量,30,第三节对流受热面传热计算,（3）凝渣管束,误差5%,位于炉膛出口,吸收炉膛辐射热,吸热量等于对流吸热量与炉膛辐射吸热量之和,不采用工质侧热平衡方程（工质温度不变）,部分热量穿过管束被后面受热面吸收（管子排数小于5排）,
11、31,第三节对流受热面传热计算,（4）转向室,误差10%,没有布置受热面或只在壁面布置包覆受热面,（5）空气预热器,漏风系数确定,暖风器进口温度确定,热风再循环进口温度确定,空间尺寸较大，只考虑烟气辐射,32,第三节对流受热面传热计算,（6）尾部受热面双级布置,省煤器应吸热量,省煤器出口水焓,33,第三节对流受热面传热计算,（6）尾部受热面双级布置,高温级省煤器,已知eco2和teco2假设eco2求teco2,高温级空预器,已知ap2和tap2假设ap2求tap2,34,第三节对流受热面传热计算,（6）尾部受热面双级布置,低温级省煤器,已知eco1、teco1和teco1 按照热平衡方程求e
12、co1 计算传热温压、传热系数和传热量 判断是否满足2 不满足时调整teco1 调整范围teco1 teco2 10,碰头温度,35,第三节对流受热面传热计算,（6）尾部受热面双级布置,低温级空预器,已知ap1、tap1和tap1，求ap1 计算传热温压、传热系数和传热量 判断是否满足2 ap1 exg 10 不满足时调整tap1、ap1 调整范围tap1 tap2 10 ap1 exg 10 tha tap2 10,36,第三节对流受热面传热计算,（7）附加受热面,附加受热面积：顶棚管、包墙管、支吊管和引出管,不单独计算，并入主受热面,吸热量相对误差10%,计算原则,附加受热面积不超过主受热
13、面积5,单独计算,附加受热面积超过主受热面积5,传热系数与主受热面相同,假设附加受热面的吸热量再校核,37,第四节锅炉整体热力计算程序和方法,（1）设计计算,已知条件,锅炉蒸发量,1.计算目的,过热蒸汽压力和温度,给水压力和温度,再热蒸汽压力和温度,制粉系统计算结果,燃料特性,计算任务,各部件受热面积,受热面进出口温度,受热面吸热量,受热面流动速度,燃烧设备型式锅炉整体布置炉膛出口温度排烟温度热空气温度,锅炉燃料消耗量,锅炉效率,选定,选择辅助设备阻力计算水力计算强度计算,提供原始资料,38,第四节锅炉整体热力计算程序和方法,（2）校核计算,已知条件,校核负荷,锅炉结构,受热面积,计算任务,受
14、热面进出口温度,受热面吸热量,受热面流动速度,排烟温度热空气温度炉膛出口温度,锅炉燃料消耗量,锅炉效率,假定,提供非设计工况经济指标检验原有辅助设备适用性寻求改进锅炉结构的措施,燃料特性,39,第四节锅炉整体热力计算程序和方法,4.计算方法渐次逼近,2.计算流程烟气流程,辅助计算,炉膛计算,物质平衡能量平衡,空气量的计算（成分、容积、焓值）烟气量的计算（成分、容积、焓值）锅炉各项损失和锅炉效率锅炉燃料消耗量,3.计算顺序,过热器计算,再热器计算,尾部受热面计算,热力计算汇总,40,第四节锅炉整体热力计算程序和方法,5.计算结果判断,炉膛：计算炉膛出口烟温假设炉膛出口烟温100,主受热面,凝渣管,附件受热面和转向室,排烟温度：计算排烟温度假设排烟温度10,热空气温度：计算热空气温度假设热空气温 40,热平衡：,碰头温度：10,
