鍋爐課程設(shè)計報告指導(dǎo)書附超臨界鍋爐設(shè)計實例

1、-PAGE . z.鍋爐設(shè)計的任務(wù)及熱力計算的作用和分類設(shè)計工作是產(chǎn)品生產(chǎn)的第一道重要工序，設(shè)計好壞對產(chǎn)品的性能和質(zhì)量有著決定性的作用。設(shè)計布置新鍋爐的要求是：確定鍋爐的型式，決定各個部件的構(gòu)造尺寸，在保證平安可靠的根底上力求技術(shù)先進、節(jié)約金屬、制造安裝簡便，并有高的鍋爐效率，以節(jié)約燃料消耗。因此，在設(shè)計鍋爐之前，應(yīng)根據(jù)所給定的鍋爐容量，參數(shù)和燃料特性，有目的地進展廣泛深入的調(diào)查研究，綜合利用有關(guān)的理論以及制造、運行方面的實踐知識，進展各種技術(shù)方案的運籌和比擬，并進展各種準(zhǔn)確的計算。一般開場設(shè)計時，先選定鍋爐的總布置，進展燃料消耗量的計算，然后再決定鍋爐構(gòu)造，進展?fàn)t膛傳熱計算，決定對流受熱面的

2、構(gòu)造，進展對流受熱面的傳熱計算。在以上的構(gòu)造計算和傳熱計算中，須預(yù)先選定受熱面的管徑和壁厚，布置好水循環(huán)系統(tǒng)汽包鍋爐或啟動系統(tǒng)超臨界鍋爐，以上計算或稱熱力計算完畢以后，再根據(jù)它的計算結(jié)果，計算管壁溫度和承壓強度，并根據(jù)金屬材料極限許用應(yīng)力的等級，確定各受熱面所應(yīng)取用的合金材料，必要時可重新調(diào)整管徑、壁厚，以便在滿足強度的條件下，使制造總費用到達最低。對于自然循環(huán)汽包爐，需要進展水循環(huán)計算，校核水循環(huán)是否平安可靠，最后還要進展空氣動力計算，核算煙、風(fēng)道流動阻力是否合理，并依此選擇鍋爐的送、引風(fēng)機。在一切都正常合理時，即可根據(jù)以上的初步設(shè)計和計算，作進一步的設(shè)計。本鍋爐設(shè)計的任務(wù)是進展熱力計算，因

3、為整臺鍋爐的熱力計算是鍋爐設(shè)計中的一項最主要的計算。熱力計算的方法，按照的條件和計算目的來分，可以分為設(shè)計計算和校核計算兩種。在設(shè)計新鍋爐時的熱力計算稱為設(shè)計熱力計算。設(shè)計熱力計算的任務(wù)是在給定的煤種、給定的給水溫度前提下，確定保證到達額定蒸發(fā)量，選定的鍋爐經(jīng)濟指標(biāo)以及給定的蒸汽參數(shù)所必需的鍋爐各受熱面的構(gòu)造尺寸。例如我們在例題中給出的2102t/h鍋爐的熱力計算就是一個設(shè)計熱力計算的例子。在進展設(shè)計熱力計算之前要進展鍋爐的整體布置。即確定爐型型、塔形或其它布置方式、水循環(huán)方式自然循環(huán)、控制循環(huán)、直流、燃燒方式直流燃燒器、旋流燃燒器、過熱汽溫、再熱汽溫的調(diào)節(jié)方式擺動式直流燃燒器、煙氣擋板、煙氣

4、再循環(huán)等。上述幾個大的方面確定后，就要設(shè)計布置受熱面，即決定爐膛、對流煙道以及受熱面之間的相對位置和相互關(guān)系，各種受熱面的型式即錯列或順列、立式或臥式和尾部受熱面的布置方式單級布置或雙級布置、還要確定制粉系統(tǒng)的方式，燃燒器型式與布置，及預(yù)先選定鍋爐的排煙溫度、熱空氣溫度等經(jīng)濟性指標(biāo)。在進展設(shè)計熱力計算時，應(yīng)具備以下原始數(shù)據(jù)：鍋爐的蒸發(fā)量、給水壓力和給水溫度，以及主汽閥前過熱蒸汽的壓力和溫度，如例題為：蒸發(fā)量2102t/h，給水壓力31Mpa，給水溫度282，過熱蒸汽壓力25.4Mpa、過熱蒸汽溫度571。2、再熱器進、出口處的蒸汽壓力、蒸汽溫度和蒸汽流量。如例題為：再熱器進/出口壓力：4.72

5、/4.52 Mpa，進、出口溫度322/691，流量1761t/h。3、連續(xù)排污量如例題超臨界直流鍋爐該項為零。4、燃料特性。例題為*煙煤，并附有成分分析數(shù)據(jù)。5、制粉系統(tǒng)的計算數(shù)據(jù)，如磨煤一次風(fēng)量、旁路一次冷風(fēng)量、煤粉空氣混合物總量、制粉系統(tǒng)漏風(fēng)率或密封風(fēng)系數(shù)、煤粉的濕度和溫度等。6、選定的排煙溫度和熱空氣溫度，如例題為：排煙溫度132，熱空氣溫度334.2。7、其它一些環(huán)境資料，如當(dāng)?shù)卮髿鈮?、濕空氣的含水量等。設(shè)計熱力計算是在鍋爐額定負荷下進展的。亦即鍋爐各部件的構(gòu)造尺寸是按額定負荷設(shè)計的。為了預(yù)先估計鍋爐在其他負荷下的工作特性，往往對新設(shè)計的鍋爐進展非額定負荷下的熱力特性計算校核熱力計算

6、的一種，一般作70%負荷和50%負荷的計算。鍋爐的校核熱力計算是對一臺已經(jīng)設(shè)計好的鍋爐進展的。鍋爐的負荷變化、燃用煤質(zhì)變化，以及給水溫度改變，合稱為鍋爐的變工況。鍋爐在變工況下運行時例如煤種變化，其過熱汽溫、再熱汽溫、各受熱面進、出口的煙氣溫度、介質(zhì)溫度包括熱風(fēng)溫度和排煙溫度、鍋爐效率、燃料消耗量以及空氣和煙氣的流量和速度等都要發(fā)生改變而偏離設(shè)計值。校核熱力計算的任務(wù)就是通過熱力計算，定量地確定這些新的數(shù)值。在進展校核熱力計算時，鍋爐受熱面的構(gòu)造是的，鍋爐煙氣和內(nèi)部介質(zhì)的中間溫度、排煙溫度、預(yù)熱器出口空氣溫度有時甚至是過熱汽溫等則是未知的。為完成計算，需要利用迭代計算得方法。逐步接近待計算值。

7、為了進展校核熱力計算，必須提供鍋爐的圖紙和有關(guān)燃燒設(shè)備、各受熱面和煙風(fēng)道的構(gòu)造和尺寸的資料，并提出在校核工況下的鍋爐參數(shù)、燃料性質(zhì)和給水溫度。對于鍋爐的單個受熱部件，也有設(shè)計熱力計算和校核熱力計算的區(qū)分。部件的設(shè)計熱力計算是根據(jù)給定的受熱面的傳熱量或給定受熱面的介質(zhì)流量和進、出口溫度，去計算傳熱溫壓和傳熱系數(shù)，最終求出受熱面積的數(shù)值。設(shè)計計算是一種直接計算的方法，一般不需要進展逐步近似的計算過程。校核熱力計則不然，進展單個受熱面的校核計算時，一般只能知道熱側(cè)介質(zhì)和冷側(cè)介質(zhì)的各一個溫度或焓進口的或出口的，介質(zhì)的另一端的溫度或焓。因此要預(yù)先假定一個數(shù)值，然后借助兩個熱平衡方程和一個傳熱方程，經(jīng)迭代

8、計算逐步逼近真實值。校核熱力計算的目的是為了估計鍋爐在非設(shè)計工況條件下運行的經(jīng)濟指標(biāo)，對鍋爐運行缺陷例如汽溫偏低、排煙溫度偏高等的可能原因做出分析判斷，尋求改良鍋爐構(gòu)造的必要措施，以及為選擇輔助設(shè)備和進展空氣動力計算、水動力計算、管壁溫度計算和其它可靠性計算提供根底資料。設(shè)計熱力計算和校核熱力計算在計算方法上根本上是一樣的，計算時所依據(jù)的傳熱原理、計算公式和圖表曲線也都是一樣的，區(qū)別僅在于計算任務(wù)和所求結(jié)果不同。而且設(shè)計計算和校核計算也沒有絕對的界限，一個部件的設(shè)計計算往往可以采用校核計算的方法來完成。有經(jīng)歷的設(shè)計人員?？梢愿鶕?jù)他的經(jīng)歷，預(yù)先將鍋爐受熱面的構(gòu)造尺寸決定，然后逐步進展校核計算，如

9、果不適宜，則重新調(diào)整受熱面的構(gòu)造主要是調(diào)整受熱面的面積，直至滿足換熱量的要求，這也是一種設(shè)計計算方法。在本書例題中，爐膛計算是首先布置好爐膛水冷壁面積，然后計算出爐膛出口煙溫，從而確定爐膛的輻射換熱量，因此屬于校核熱力計算。末級過熱器計算是根據(jù)的過熱汽溫設(shè)計值和前面計算出的進口汽溫，確定了末級過熱器的對流換熱量，然后計算出一個傳熱面積，因此末級過熱器計算屬于設(shè)計熱力計算。同理，水平低溫再熱器的計算也屬于設(shè)計計算。但對于上述末級過熱器和低溫再熱器這兩個受熱面，都是用校核熱力計算的方法實現(xiàn)設(shè)計熱力計算的目的。-. z.鍋爐的設(shè)計計算設(shè)計計算的步驟設(shè)計熱力計算一般按以下步驟進展：1、按計算任務(wù)書列出

10、原始數(shù)據(jù)，如例題第18頁上鍋爐參數(shù)、煤質(zhì)資料。2、根據(jù)燃料燃燒方式、受熱面布置指有幾級過熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等進展空氣平衡計算。3、計算理論空氣量、根據(jù)各受熱面的平均過量空氣系數(shù)計算煙氣特性表，根據(jù)各受熱面出口過量空氣系數(shù)，計算煙氣、空氣焓溫表。如例題第23頁上的燃料燃燒計算表和焓溫表即是。4、熱平衡計算。即根據(jù)燃料燃燒方式指煤粉燃燒、循環(huán)流化床燃燒，以及燃燒器的布置等決定q3及q4的數(shù)值。根據(jù)排煙溫度和排煙過量空氣系數(shù)決定q2，根據(jù)鍋爐容量決定q5，以及根據(jù)燃燒方法決定q6，最后決定鍋爐熱效率，燃料消耗量B和保熱系數(shù)等。如例題第24頁上的熱平衡計算燃料消耗量計算。5、依據(jù)所選取的

11、爐膛容積熱負荷qv決定爐膛容積VL。決定爐膛截面尺寸和形狀，并布置水冷壁、爐內(nèi)輻射受熱面及懸吊管、蒸汽冷卻管等。如例題第49頁鍋爐構(gòu)造計算書所示爐膛形狀和附圖1附圖4所示爐內(nèi)受熱面布置。6、根據(jù)選取的空氣預(yù)熱溫度進展?fàn)t膛傳熱計算例題為下爐膛計算。如例題第25頁所示爐膛計算。7、進展?fàn)t膛內(nèi)輻射受熱面的傳熱計算，并決定各受熱面的構(gòu)造尺寸。如例題第2834頁的包復(fù)過熱器計算、分隔屏計算、后屏計算和末級再熱器計算。8、依次進展水平煙道、尾部豎井煙道內(nèi)的對流受熱面的傳熱計算，并決定各受熱面的構(gòu)造尺寸。如例題第3746頁的末級過熱器、低溫再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器的計算。9、確定鍋爐機組熱平衡計算誤差。如

12、例題第47頁的計算表。10、編制整臺鍋爐熱力計算數(shù)據(jù)匯總表。如例題第18-21頁的主要熱力計算數(shù)據(jù)匯總表。輔助計算和熱平衡計算在進展鍋爐設(shè)計，決定爐膛尺寸、各受熱面的面積和構(gòu)造之前，必須預(yù)先決定燃料消耗量、煙氣在各受熱面處的成分等主要數(shù)據(jù)，設(shè)計步驟中的第2、3、4項即完成這些任務(wù)，這些計算屬于輔助計算。輔助計算前要先選定鍋爐的總布置，一般常見的是型布置。如例題即是這種布置方式。要確定燃料制備方式、燃燒器型式與布置，以及預(yù)熱空氣的溫度和排煙溫度?？諝馄胶庥嬎悖锤鶕?jù)布置方案選取爐膛出口過量空氣系數(shù)，各段煙道中及制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)系數(shù)，可參照原蘇聯(lián)熱力計算標(biāo)準(zhǔn)1998，以下簡稱標(biāo)準(zhǔn)表進展，或者根據(jù)國內(nèi)

13、鍋爐制造廠的經(jīng)歷數(shù)據(jù)確定。然后確定各受熱面入口過量空氣系數(shù)和出口過量空氣系數(shù)。計算煙氣容積、制定煙氣特性表時，要明確各公式、各步驟的意義。煙氣各特性對應(yīng)的過量空氣系數(shù)一定要代入所計算受熱面平均的過量空氣系數(shù)即進口與出口的算術(shù)平均值，這是因為煙氣特性計算的主要目的，是要決定各受熱面煙氣流量和煙氣流速的平均值。按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，爐膛的平均過量空氣系數(shù)例外，應(yīng)代入爐膛出口過量空氣系數(shù)。計算焓溫表時，各煙氣焓所對應(yīng)的過量空氣系數(shù)一定要代入所計算受熱面出口的過量空氣系數(shù)，而不可以代受熱面的平均的過量空氣系數(shù)，這是因為煙氣焓溫計算的目的是要決定各受熱面的煙氣放熱量。焓溫計算時飛灰的焓在*些條件下可以忽略不計

14、，但有時要計入。如果是手工進展焓溫計算，應(yīng)先考慮用得到的煙氣*圍，以減小不必要的計算量。一般可參考以下給出的區(qū)間：爐膛：16002200和8001400；以上第一個溫度區(qū)間用于理論燃燒溫度計算，第二個溫度區(qū)間用于爐膛出口煙溫計算；屏式過熱器：7001200；對流式過熱器轉(zhuǎn)向室前：9001100；對流式過熱器轉(zhuǎn)向室后：500900；省煤器：300500；空氣預(yù)熱器：100200。設(shè)計步驟中的第4項為熱平衡計算。熱平衡計算中，對于固態(tài)排渣煤粉爐，q4損失視煤的揮發(fā)分和灰分而定，可按標(biāo)準(zhǔn)表選取或參考同類型鍋爐的數(shù)值來選取。大型鍋爐取q3=0；對于循環(huán)流化床鍋爐和液態(tài)排渣煤粉爐，均需要按灰渣溫度計算q

15、6損失；q5損失可按標(biāo)準(zhǔn)5-09節(jié)確定。排煙熱損失q2和鍋爐計算燃料消耗量Bj必須計算準(zhǔn)確，否則會引起大量返工。在計算鍋爐的空氣總體積、煙氣總體積、煙氣流速以及對流傳熱量的各公式中，均使用計算燃料消耗量Bj進展計算，如例題中第47頁上預(yù)熱器的煙氣流速w1、空氣流速w2以及傳熱量Qd的計算均用的是第25頁上的計算燃料消耗量Bj=68.54kg/s。例題第23頁上的理論空氣容積v0=6.1714nm3/kg；煙氣總?cè)莘evy=7.876nm3/kg以及第24頁上1300的爐膛出口煙氣焓Iy=16241kJ/kg,都是燃燒每公斤計算燃料而不是實際燃料相應(yīng)的數(shù)值。無特殊規(guī)定冷空氣溫度為30。有暖風(fēng)器時鍋

16、爐的輸入熱量Qr要加外熱源帶入熱量。鍋爐機組的有效利用熱量Qgl中，當(dāng)排污率2.0%時汽包爐，加熱排污水所消耗的熱量需計入。計算中各受熱面的介質(zhì)的進、出口壓力是不同的，這些壓力除整個鍋爐的進口、出口處為以外，其余各壓力在進展熱力計算時均屬未知，需要事先假定一套數(shù)值，待受熱面的最終構(gòu)造設(shè)計完成以后，再借助汽水流動阻力計算的結(jié)果，對事先假定的各介質(zhì)壓力進展校核和調(diào)整。一般蒸汽在過熱器中的總壓降不超過過熱器出口壓力的10%，在再熱器中的總壓降不超過再熱器出口壓力的5%。高壓以上的鍋爐，省煤器的水流阻力不超過汽包別離器壓力的5%。制粉系統(tǒng)與燃料供給系統(tǒng)的計算，需按總?cè)剂舷牧緽計算，而送風(fēng)機、引風(fēng)機的

17、空氣量、煙氣量需按計算燃料消耗量Bj計算。爐膛計算進展?fàn)t膛傳熱計算時，其燃燒設(shè)備的型式、布置方式用旋流燃燒器還是用直流燃燒器，前墻布置還是四角布置、兩側(cè)墻布置等已經(jīng)確定。在確定時可參考標(biāo)準(zhǔn)的附錄中有關(guān)燃燒設(shè)備和受熱面設(shè)計的一些簡要說明。同時可根據(jù)國內(nèi)各式鍋爐的一些運行經(jīng)歷來確定。爐膛尺寸確實定是借助于恰中選取一組爐膛熱力參數(shù)如爐膛的容積熱負荷qv、截面熱負荷qa等來完成的。中選取了較大的qv時，爐膛容積就要小一些；中選取了較小的qa時，爐膛截面就大一些，爐膛變得較為矮胖。在選取爐膛容積熱負荷qv時，要綜合考慮煤粉在爐內(nèi)的停留時間、燃盡的條件、水冷壁受熱面是否布置得開、爐膛出口煙溫、爐膛溫度和結(jié)

18、焦傾向、整個爐膛的造價等。在一般情況下，按燃盡條件確定的爐膛容積VL，都缺乏以使煙氣在爐內(nèi)得到足夠的冷卻，因此，按冷卻條件確定的qv值都要小于按燃盡條件確定的qv值。我國各大鍋爐制造廠在爐膛設(shè)計中，多從燃燒平安、傳熱充分出發(fā)，按照冷卻條件來確定的qv，因此qv值都選得小些，從煤種的通用性來說采用較低的qv值較適宜，缺點是鍋爐尺寸較大，消耗鋼材量較多。標(biāo)準(zhǔn)中表所規(guī)定的是按燃盡條件允許的qv值*圍，其確定的爐膛容積都較小些。按照冷卻條件確定qv值一般在80120kw/m3之間選??；按燃盡條件確定qv值一般在110170 kw/m3之間選取。表1列出了我國大容量鍋爐爐膛熱力參數(shù)的推薦*圍：表1 我國

19、300MW、600MW電站鍋爐熱力參數(shù)的推薦值燃燒方式切向燃燒方式對沖燃燒方式機組容量等級300MW600MW300MW600MW容積熱負荷qv，kW/m3貧煤85-11682-10290-12085-105煙煤90-118895-10595-12590-115褐煤75-9060-8080-10075-90截面熱負荷qa， MW/m3貧煤45-5246-5442-5246-54煙煤38-5144-5236-5038-52褐煤33-4336-4532-4535-48上排一次風(fēng)噴嘴中心至屏下沿的距離L，m貧煤17-21.519-2315-2018-23煙煤16-2018-2214-1818-22褐

20、煤18-2420-2516-2218-24表2列出了爐膛熱力參數(shù)選取的*些影響因素。表2 對爐膛熱力參數(shù)選取的一些影響因素名 稱機組容量煤的著火性能煤的燃盡性能煤灰的結(jié)焦傾向容積熱負荷qv-截面熱負荷qa選定了爐膛容積熱負荷qv之后，即可求爐膛容積VL： m3 1式中 B實際燃料消耗量，kg/s； Qnet,ar燃料低位發(fā)熱量，kJ/kg。確定了爐膛容積以后，即可根據(jù)所選取的另外一個爐膛熱力參數(shù)qa，按下式確定爐膛的截面面積 (通常指燃燒器標(biāo)高截面上的截面積)AL： m22式中符號意義同前。在選取qa時，主要考慮燃料的著火、燃盡性能、爐膛和燃燒器的結(jié)焦、水冷壁高溫腐蝕等要求，例如當(dāng)煤的揮發(fā)分低

21、、灰分高時，應(yīng)重點考慮煤的著火問題，qa不宜選取太低，以便提高燃燒器區(qū)域的爐溫，促進煤的著火和燃盡；當(dāng)燃用灰熔點偏低、易結(jié)焦的煤時，應(yīng)注意考慮爐膛和燃燒器可能產(chǎn)生結(jié)焦問題，qa不宜選取太高，以便降低燃燒器區(qū)域的爐溫，防止?fàn)t膛結(jié)焦。電站鍋爐qa值的*圍大致在3.25.4MW/m2之間，選取時可參考表1。選取合宜的爐膛寬深比c，可以確定爐膛的截面形狀，從而在爐膛截面積AL已定的條件下，計算出爐膛截面的寬度和深度。對于采用四角布置直流燃燒器的鍋爐，一般希望爐膛的寬深比不大于1.2，以保證良好的爐內(nèi)空氣動力工況。在確定爐膛寬度時還要兼顧尾部煙道的尺寸，能很好布置尾部受熱面。以上只是大概地決定爐膛的寬度

22、和深度，然后再根據(jù)水冷壁的具體構(gòu)造加以修正。如例題爐膛容積熱負荷為qv=85.83kw/m3,爐膛容積為VL=19313m3，爐膛截面熱負荷為qa=4.855 MW/m2, 爐膛截面積為AL=341.4m2，爐膛寬度a=18816mm,深度b=18144mm,寬深比為1.037。采用旋流燃燒器時前墻或?qū)_布置，爐膛深度應(yīng)按單只燃燒器功率和射程來選擇。使火炬不沖墻，對沖時最大射程到爐膛深度方向的中心線射流相互不干擾。一般爐膛深度應(yīng)大于57d，d燃燒器出口直徑，較大值為對沖布置。燃燒器布置的有關(guān)內(nèi)容，可參考標(biāo)準(zhǔn)附錄中有關(guān)燃燒設(shè)備和受熱面設(shè)計的一些簡要說明?，F(xiàn)就爐膛容積熱負荷qv做以下說明。早期的鍋

23、爐容量較小爐膛也小，爐膛出口的位置和爐膛有效容積都容易確定。隨著鍋爐容量的增大，屏式受熱面更多地布置在爐膛內(nèi)，終究哪些屏應(yīng)包括在有效容積以內(nèi)，決定了不同的爐膛容積VL和及相應(yīng)的qv。目前我國大型電站鍋爐一般規(guī)定爐膛后墻水冷壁向上直至頂棚管形成的假想平面作為爐膛出口，布置在這個平面以內(nèi)即爐膛側(cè)的屏式受熱面，假設(shè)其橫向節(jié)距s1457mm，則該屏區(qū)要從爐膛有效容積中扣除，即爐膛出口截面向前移動至該屏的第一排管子中心線平面；直至出現(xiàn)s1457mm的屏為止。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定參見標(biāo)準(zhǔn)9-2節(jié)：在確定qv時，爐膛上部s1700mm的屏包括在爐膛容積之中，這與我國的規(guī)定有所不同。鑒于不同國家、不同鍋爐制造廠確定qv時

24、的爐膛出口邊界不一定完全一樣，因此在使用qv進展有關(guān)的設(shè)計或比擬時，應(yīng)注意其間的差異，必要時可作換算。但就本例題而言，不管按我國規(guī)定還是按原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，爐膛出口均應(yīng)定于后墻水冷壁向上延伸的平面。圖1 冷灰斗幾何形狀簡圖爐膛寬度和深度確定以后，應(yīng)該考慮爐膛的冷灰斗及爐頂?shù)男螤?，然后再決定爐膛的高度。冷灰斗幾何形狀見圖1。冷灰斗的傾角應(yīng)大于等于落灰的自流角5055。爐頂形狀變化比擬大。大型鍋爐常把整個爐膛分為下爐膛大屏底以下的爐膛和上爐膛爐膛的屏區(qū)兩個局部，分別進展傳熱計算。對于本例題，上爐膛即是爐頂局部，上爐膛的下邊界即下爐膛的上邊界為分隔屏的最下排管子中心線所在平面,其形狀較為復(fù)雜但容積也不難算

25、出。下爐膛由主體段和梯形段組成圖2。梯形段的容積取決于折焰角的形狀。折焰角的構(gòu)造見圖3。折焰角的設(shè)計主要考慮爐膛出口的高度、對爐膛深度的遮蓋率和自動去除積灰的能力。爐膛出口的高度由煙氣流速和煙氣溫度來決定。煙氣流速一般取9m/s上下。如例題的該處煙速為9.5 m/s。折焰角的覆蓋率是指折焰角探入爐膛的深度與爐膛深度之比，其作用是保證火焰對爐膛上部空間較好的充滿，可在0.200.25之間選取，例題為0.235。折焰角上沿的傾角，應(yīng)大于30以保證不積存飛灰。在爐頂與冷灰斗的構(gòu)造決定以后，即可決定爐膛主體段的高度hzt參閱圖2。 m式中 VL爐膛容積，m3； Vd爐頂容積，m3；根據(jù)爐頂構(gòu)造和爐膛寬

26、度計算； Vhd冷灰斗容積，m3，按冷灰斗構(gòu)造和爐膛寬度計算，但只計算冷灰斗上一半高度的容積； Vz下爐膛梯形段的容積m3，按梯形段構(gòu)造和爐膛寬度計算。AL爐膛截面積，m2。 爐膛主體段高度hzt算出以后，還應(yīng)根據(jù)燃燒器至大屏底的最小距離的要求，校核主體段高度是否能夠滿足表1，必要時還應(yīng)結(jié)合燃燒器的布置要求作些調(diào)整。在計算爐膛容積時應(yīng)注意，爐膛容積按水冷壁管中心線計算，爐膛的寬度和深度也按水冷壁管中心線計算。爐膛容積的下邊界為冷灰斗的高度之半所在平面。圖2 爐膛主體段高度決定示意圖以上所述確定爐膛容積和截面尺寸的方法是一種設(shè)計計算的方法，有經(jīng)歷的設(shè)計人員通常是采用校核計算的方法完成以上任務(wù)，即

27、根據(jù)鍋爐的容量，大體布置好鍋爐的各個尺寸，然后按以上所述的方法計算出爐膛容積和截面，按式1和式2校核爐膛容積熱負荷qv和爐膛截面熱負荷qa，假設(shè)不適宜則重新調(diào)整爐膛的有關(guān)尺寸，直至滿足要求為止，如本例題采取的就是這樣一種方法。爐膛計算的主要方法有兩種：一是將整個爐膛包括其中的屏式受熱面一起計算包含屏的爐膛計算，待爐膛出口溫度求出以后，再根據(jù)屏的面積與爐墻面積的比例分攤傳熱量以求得屏的輻射吸熱量。另一種方法是把爐膛分為兩大塊計算分體式爐膛計算，即把爐膛以大屏輻射式過熱器下端面為分界面，封閉的自由容積區(qū)域為下爐膛，屏式過熱器區(qū)為上爐膛，分別進展獨立的輻射換熱計算。后一種方法大型鍋爐使用較多，如例題

28、所進展的計算即為這種計算。含屏的爐膛計算和下爐膛計算，使用的計算爐膛出口的公式是一樣的，參見標(biāo)準(zhǔn)的式6-35，區(qū)別在于爐墻總面積FCT的計算不同。分體式計算的FCT為包復(fù)爐膛有效容積的所有面積，不管這個面積是否是由受熱面構(gòu)成，按標(biāo)準(zhǔn)式6-01計算。對含屏的爐膛計算，F(xiàn)CT除包復(fù)爐膛有效容積的所有面積之外，還要包括爐內(nèi)屏的全部外外表積，并且考慮屏的曝光不均系數(shù)，按標(biāo)準(zhǔn)式6-02計算。不管哪一種計算方法，爐膛計算的主要目的都是爐膛出口煙溫L的取得。先布置好爐膛構(gòu)造，然后計算出相應(yīng)的出口煙溫L。如果L不適宜，就要重新改變爐膛尺寸，一般調(diào)整燃燒器標(biāo)高比擬方便，但可能會影響到燃燒器的著火和燃盡的性能，因

29、此調(diào)整的空間不大，最常見的是調(diào)整爐膛主體段的高度。爐膛出口煙氣溫度L是影響受熱面設(shè)計布置和鍋爐運行的重要參數(shù)。其數(shù)值上下不僅影響爐膛出口受熱面的結(jié)焦、燃料的燃盡、汽溫特性、省煤器的出水溫度等，還決定著輻射受熱面與對流受熱面的比例，從而影響鍋爐受熱面鋼材總耗量。通常在9501100之間選取。計算爐膛的平均壁面熱負荷qCT時，使用水冷壁占據(jù)的爐墻面積，與水冷壁管子的周界面積無關(guān)，它等于爐墻總面積FCT與燃燒器占據(jù)的面積Fr之差。圖3 折焰角構(gòu)造尺寸圖在計算爐膛出口煙溫時，要注意以下幾點：爐內(nèi)有效熱量QL的意義及計算。QL的物理意義是相應(yīng)1kg計算燃料，進入爐膛的總熱量，它可以理解為燃料的輸入熱量Q

30、r與入爐空氣帶入的總熱量Qk之和，是爐內(nèi)換熱初始煙氣所具備的總熱量。因此，QL與爐膛出口煙焓之差就是爐內(nèi)輻射熱量相應(yīng)1kg煤，QL與省煤器出口煙焓之差就是工質(zhì)的總吸熱量相應(yīng)1kg煤。圖4 各風(fēng)量、漏風(fēng)系數(shù)示意圖QL的計算中Qk按標(biāo)準(zhǔn)式6-29和式4-43計算。注意對于采用了三分倉空氣預(yù)熱器和正壓冷一次風(fēng)機的系統(tǒng)，空預(yù)器的加熱空氣溫度t0,B按一次風(fēng)和二次風(fēng)的加權(quán)平均值計算對各風(fēng)率加權(quán)，式6-29中I0,B按照t0,B查取，式中T為通過預(yù)熱器的一、二次風(fēng)率之和。在一次風(fēng)機的出口常設(shè)計有一股冷一次風(fēng)繞過空氣預(yù)熱器，在制粉系統(tǒng)前與熱一次風(fēng)集合，這稱為調(diào)溫風(fēng)圖4。調(diào)溫風(fēng)最終以環(huán)境溫度進入爐膛，因此式4

31、-43中的各漏風(fēng)系數(shù)還應(yīng)增加調(diào)溫風(fēng)系數(shù)調(diào)溫風(fēng)風(fēng)量與理論空氣量之比一項。爐膛出口煙溫L的誤差爐膛計算屬于校核計算，L在事前是未知的，但計算中的許多物性參數(shù)要用到L，因此，爐膛計算時先假設(shè)一個爐膛出口煙溫L，依此計算確定諸爐膛物性參數(shù)，待爐膛計算完成后將計算得到的L與假設(shè)的L相比擬，假設(shè)假定值與計算值的偏差大于100，則重新假定L可取上次L的計算值進展新一輪爐膛計算，直至假定值與計算值的偏差小于100可完畢迭代計算。爐膛出口煙溫的計算結(jié)果取計算值而非假定值。爐膛計算中的定性溫度是爐膛出口煙溫而不是爐膛平均溫度。即在查取煙氣的熱物性參數(shù)時，一律使用爐膛出口煙溫。這是因為在100的煙溫偏差下，可認為熱

32、物性參數(shù)的變化已經(jīng)不是太大了。在計算系數(shù)M時，對于煤粉爐應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)式6-26a。式中*r為燃燒器的相對標(biāo)高，是反映爐膛最高火焰中心位置的一個系數(shù)。定義為燃燒器標(biāo)高hr與爐膛高度HT之比。其中hr按式6-09計算，HT按6-09節(jié)的規(guī)定計算。注意二者的計算基準(zhǔn)都是冷灰斗高度之半上的標(biāo)高。4、在計算煙氣的輻射特性時，爐膛的有效輻射層厚度s按式6-07計算下爐膛或式6-08計算含屏爐膛。燃燒產(chǎn)物的輻射吸收系數(shù)kr按式6-14計算或查線算圖2。線算圖2的結(jié)果要乘以rn(三原子氣體容積份額)才是式6-14的結(jié)果。課程設(shè)計使用哪一種方法計算都可以?；伊Ｗ拥妮椛錅p弱系數(shù)kh按式6-16計算，式中的無因次飛灰

33、濃度fh可直接從煙氣特性表查到，不必重復(fù)計算。5、式6-35中的爐墻的熱有效系數(shù)，為各區(qū)段爐墻熱有效系數(shù)的加權(quán)平均值，按式6-32計算。其中各區(qū)段的角系數(shù)*i：對于膜式水冷壁，取*=1.0，對于冷灰斗高度之半平面即爐膛的下邊界取*=1.0即認為來自爐膛的輻射全部到達冷灰斗的下半局部水冷壁管；對于大屏底的水平面爐膛出口煙窗，取*=1，即認為來自爐膛的輻射全部到達出口窗后面的受熱面。各區(qū)段的水冷壁沾污系數(shù)：對于水冷壁和爐膛的下邊界，按表6-3查取；對于出口窗，按式6-34計算。式6-34中的值為考慮屏區(qū)的高溫?zé)煔鈱t膛反向輻射影響的系數(shù)，這個反向輻射使?fàn)t膛與屏區(qū)的凈輻射換熱量遠小于爐膛煙氣向屏區(qū)發(fā)

34、去的輻射。至此設(shè)計計算中的第6項計算完畢。屏式受熱面的計算爐膛計算(例題為下爐膛計算)完畢之后，就進展屏及對流受熱面的計算。根據(jù)前述爐膛有效容積確實定原則，例題的分隔屏、后屏和末級再熱器均包括在上爐膛內(nèi)，但這些受熱面的計算都是單獨進展的，因此從計算方法上看已經(jīng)不屬于爐膛計算了。屏式受熱面半輻射式受熱面和后面對流受熱面的計算都歸于對流受熱面計算的*疇區(qū)別于爐膛的輻射計算。屏與對流受熱面采用同樣的傳熱計算方程式Qd=KtF/Bj。其間區(qū)別在于傳熱系數(shù)k、傳熱面積F、傳熱溫差t的計算公式不同將在后面表達。屏式受熱面與順列管束的區(qū)別在于橫向相對節(jié)距1和縱向相對節(jié)距2。對于光管屏，當(dāng)13及21.5時，受

35、熱面即可按屏來計算(標(biāo)準(zhǔn)第41頁)。從例題給出的1和2數(shù)據(jù)看，分隔屏、后屏和末級再熱器這三個受熱面均應(yīng)按屏來計算。對流受熱面計算應(yīng)用的三個方程為傳熱方程、煙氣放熱方程、工質(zhì)吸熱方程。三個方程所得熱量應(yīng)該相等，但因傳熱方程計算復(fù)雜，一般允許計算得到的傳熱量與吸熱量或放熱量之間有2%的誤差。屏式受熱面計算一般有兩種情況：一種是受熱面構(gòu)造和面積已定，求傳過的熱量。一種是受熱面構(gòu)造已大致確定如直徑、管距、排列方式等，需要傳過的熱量已定，求受熱面的面積。前一種情況稱校核計算，后一種情況稱設(shè)計計算。如例題中分隔屏、后屏和末級再熱器這三個受熱面的計算，由于傳熱量均未給定，出口參數(shù)取決于受熱面布置的多少，所以

36、它們都應(yīng)歸于校核計算。下爐膛計算完成以后，按煙氣流動順序即應(yīng)進展分隔屏的熱力計算。但此時分隔屏的工質(zhì)進口溫度尚不知道，因此必須首先計算出分隔屏的蒸汽進口溫度。為此需要簡要介紹一下過熱器的系統(tǒng)。以例題所示的過熱器系統(tǒng)來看，來自別離器出口的微過蒸汽依次流過包復(fù)過熱器先后由爐頂、水平煙道頂、轉(zhuǎn)向室、低再延伸后墻、低再延伸側(cè)墻、水平煙道側(cè)墻組成，分隔屏、后屏、末級過熱器最后到達鍋爐出口。在分隔屏和后屏之間、后屏和末級過熱器之間設(shè)計有一、二兩級減溫器。在進展分隔屏等的計算時，別離器出口汽溫是的例題為425，相當(dāng)于自然循環(huán)鍋爐的飽和溫度。為了計算分隔屏進口溫度，需要知道所有包復(fù)過熱器的工質(zhì)總焓升，采取的方

37、法是：事先假定包復(fù)過熱器的總吸熱量，據(jù)此算出包復(fù)過熱器的工質(zhì)總焓升，和分隔屏的進口工質(zhì)比焓、溫度。然后依次進展所有后續(xù)計算，得出與包過有關(guān)的各受熱面的傳熱量和煙氣溫度，計算各包過的吸熱量、包復(fù)過熱器的總吸熱量，并與假定值比擬，當(dāng)假定吸熱量與后面計算得出數(shù)值的相對誤差大于10%時，應(yīng)重新假定包復(fù)過熱器的總吸熱量，并進展新一輪迭代計算。直至相對誤差小于10%時停頓迭代。例題給出的包復(fù)過熱器總吸熱量為788 kJ/kg，是逐次逼近以后的結(jié)果。包復(fù)過熱器的計算采用簡化計算，計算方法參見本節(jié)稍后的內(nèi)容。在屏式受熱面計算中，煙氣放熱量Qd按標(biāo)準(zhǔn)式7-02確定，其中的Q為附加吸熱量，需要事先估計，最后校核。

38、工質(zhì)吸熱量Qg按標(biāo)準(zhǔn)式7-03確定，其中的Q為屏從爐膛直接獲得的輻射熱量，按式7-06計算。傳熱量按式7-01計算，其計算面積取其等于最邊緣管子的外輪廓線所圍成的屏縱軸向的兩倍乘上角系數(shù)*。角系數(shù)*根據(jù)2按線算圖1a曲線5確定。其傳熱溫差按屏區(qū)的平均煙氣溫度與平均蒸汽溫度之差確定；傳熱系數(shù)按標(biāo)準(zhǔn)式7-11確定。式中的Q為屏由爐膛直接獲得的輻射熱量kJ/kg。式7-13中的/22*項為屏的平面面積轉(zhuǎn)換為光管外外表積的換算系數(shù)。煙氣側(cè)的放熱系數(shù)a1按式7-13計算，1包括了對流和輻射兩個放熱系數(shù)k和。k按式7-40計算，或查線算圖7。在使用線算圖7查取修正系數(shù)時，當(dāng)管屏的相對橫向節(jié)距1大于3時，按

39、1=3查取。按式7-63計算，或查線算圖18。注意按公式7-63計算時，式中的溫度一律用熱力學(xué)溫度，而在查線算圖18時，溫度一律用攝氏溫度。灰壁溫度T3的計算較為復(fù)雜，見式7-68，其中對傳熱系數(shù)計算影響最大的是污染系數(shù)查圖7-15，一定要查準(zhǔn)。屏間煙氣的黑度a按式7-67b計算。屏區(qū)前煙氣空間對屏區(qū)的輻射不單獨計算，用增大屏間煙氣黑度a的方法計及它的影響。修正后的屏區(qū)黑度a按式7-73計算，最后是用a而不是a代入式7-63計算輻射放熱系數(shù)a。例題中，后屏的屏間煙氣的黑度a為0.2779，修正后的煙氣黑度a為0.4042，可見屏區(qū)前煙氣空間輻射對屏區(qū)換熱的影響還是不小的。爐膛出口窗處來自爐膛的

40、直接輻射q按式6-37計算。注意式6-37中的Q代表的是整個爐膛輻射換熱量，按式6-30計算。它與式7-03和式7-06中的Q意義完全不同、數(shù)值亦不一樣不可混淆。式6-37中沿爐膛高度的吸熱不均系數(shù)y取決于區(qū)段的相對高度h/HT(HT爐膛高度)，按表8-3或表8-4取用。式6-37中的熱有效系數(shù)，必須考慮屏間煙氣的反向輻射，按式6-34確定。例題中取反向輻射影響系數(shù)=0.6,=0.60.45=0.27。例題的減溫水取自最后一級高加出口，故減溫水焓與給水焓相等。由于有減溫器，所以分隔屏出口的介質(zhì)比焓高于后屏進口的介質(zhì)比焓，后屏出口的介質(zhì)比焓高于末級過熱器進口的介質(zhì)比焓。因此在這兩個地方分別進展一

41、次減溫單元計算。減溫單元計算的目的是根據(jù)減溫器的噴水量、主蒸汽流量和減溫器進口汽溫，計算得到減溫器的出口汽溫。計算公式如下： kJ/kg 3式中 D1、h1減溫器噴水量、減溫水比焓； D0、h0減溫器進口蒸汽流量、蒸汽比焓。減溫器的出口汽溫t根據(jù)出口壓力p和出口比焓h查表得到。在主受熱面煙道的四周，往往布置有側(cè)墻、頂棚等附加受熱面，這樣使對流受熱面的計稍微復(fù)雜些。在計算主受熱面的對流吸熱量Qd時，需要從進、出口的煙氣焓降中扣除掉附加吸熱量Qfj。標(biāo)準(zhǔn)式7-02。計算時需預(yù)先估計附加吸熱量Qfj，待主受熱面計算完成以后，進展附加吸熱量計算，并檢驗Qfj的計算值與估計值是否相符，對于附加吸熱量，規(guī)

42、定相對誤差的允許值為10%。附加吸熱量Qfj采用簡化計算，煙氣對附加受熱面的傳熱系數(shù)就取主受熱面的傳熱系數(shù)值，傳熱溫壓為煙溫與附加受熱面內(nèi)工質(zhì)溫度的算術(shù)平均值；傳熱面積取附加受熱面的輻射受熱面積即投影平面面積。例如在例題的水平低再計算中，附加受熱面為四面墻圍成的總平面，傳熱面積421.6m2；傳熱系數(shù)取水平低再的傳熱系數(shù)53.06 w/m2., 傳熱溫壓為618.2-431.2=187，附加吸熱量計算/估計為61.07/63,吸熱量相對誤差：-3.056%。進展校核計算時，最常用的逐次逼近算法是先估計一個出口煙溫，然后計算煙氣對流放熱量Qd以及工質(zhì)的另一個溫度，計算傳熱溫差、傳熱系數(shù)和傳熱量Q

43、c。假設(shè)Qd和Qc的相對誤差小于2%，則完畢計算。反之，則要重新假定出口煙溫，重復(fù)計算傳熱量Qc直至誤差滿足要求為止。這里說明，附加吸熱量的計算隨同主煙道的計算一并進展，不必單獨作迭代，其誤差10%可在最后再作調(diào)整，這樣做可簡化迭代過程。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)第105頁的規(guī)定，如果前后兩次迭代計算時，出口煙溫的變化不大于50,傳熱系數(shù)可不必重算，必須重算的只是傳熱溫差，并要重新求解熱平衡方程式。關(guān)于半輻射式受熱面計算的幾點說明：1、布置于爐內(nèi)的半輻射式受熱面屏，其工質(zhì)吸熱通常承受兩類傳熱量的奉獻。一類是煙氣的對流放熱量Qd，這個熱量等于屏的進口煙氣溫度或煙焓降低到出口煙氣溫度或煙焓所釋放的熱量。另一類是屏由

44、爐膛直接獲得的輻射熱量Q，這個熱量只用于增加工質(zhì)的比焓而不降低煙氣的溫度或煙焓。因此屏的工質(zhì)吸熱方程與一般對流受熱面不一樣，需要扣除一項Q標(biāo)準(zhǔn)式7-03。2、Q的計算式7-06中，*p反映的是來自爐膛的輻射到達所計算受熱面的份額，它是一個與屏的構(gòu)造及其相對爐膛輻射面位置有關(guān)的一個純幾何參數(shù)。理論上*p的計算應(yīng)該采用面積微元積分的方法解決。標(biāo)準(zhǔn)在表7-1和表7-2中給出了確定*p的一種簡化方法，但這種方法在例題所示屏構(gòu)造條件下無法使用。例題給出的*p，分別是分隔屏:0.3641,后屏：0.3662；末級再熱器：0.06562。是按照各屏與爐膛出口窗的面積比例、位置關(guān)系、屏的橫向節(jié)距s1i采用簡單

45、加權(quán)計算確定的。也并非面積微元積分的結(jié)果。3、半輻射式受熱面屏的計算特點是有屏間煙氣的容積輻射。用輻射放熱系數(shù)a把屏間氣輻射計算轉(zhuǎn)為對流放熱計算。要區(qū)分屏間容積輻射熱量與屏從爐膛直接獲得的輻射熱量Q的不同。前者會使進入屏區(qū)的煙溫降低，后者則沒有這個作用。4、對流受熱面定性溫度一律取煙氣進、出口溫度算術(shù)平均值。至此設(shè)計計算中的第7項計算完畢。煙道對流受熱面的計算煙氣離開末級再熱器后，順序流過后墻水冷壁懸吊管、末級過熱器、蒸汽引出管、低再垂直局部、轉(zhuǎn)向室、低再水平局部、省煤器、空氣預(yù)熱器。這些受熱面的主要傳熱方式是對流傳熱，管間煙氣輻射的比例較小，屬于對流受熱面計算。在后屏和末級過熱器之間設(shè)計有第

46、二兩級噴水減溫器。在對流受熱面計算中，煙氣放熱量Qd按標(biāo)準(zhǔn)式7-02或式7-08確定。對于空氣預(yù)熱器，上兩式中的附加吸熱量Q取零。工質(zhì)吸熱量Qg按標(biāo)準(zhǔn)式7-04或式7-05確定。傳熱量按式(7-01)計算。上述諸式中有關(guān)參數(shù)的計算公式，視具體受熱面的不同而互有區(qū)別，以下結(jié)合各受熱面加以說明。末級過熱器管屏為順排、順流，縱向相對節(jié)距2=2.0，按照標(biāo)準(zhǔn)第41頁的規(guī)定，其計算屬于順列管束而不是屏。相應(yīng)傳熱面積按管子的幾何外外表積計算標(biāo)準(zhǔn)7-01節(jié)、傳熱溫差按對數(shù)平均溫差計算標(biāo)準(zhǔn)式7-74。按照例題布置順序，末級過熱器的進口煙溫等于后墻水冷壁懸吊管排的出口煙溫。為簡化計，后墻水冷壁懸吊管排不做傳熱計

47、算，只估計其煙溫降低值10，計算出末級過熱器的進口煙溫和懸吊管排的傳熱量。假設(shè)需對后墻水冷壁懸吊管排作傳熱計算，可參見7-40節(jié)。末級過熱器的進口汽溫經(jīng)減溫單元計算本章公式3得到。出口汽溫為設(shè)計值過熱蒸汽出口溫度，即傳熱量為。因此其計算類型屬于典型的設(shè)計熱力計算。但例題采用了校核計算的方法完成設(shè)計計算的任務(wù)，學(xué)生可閱讀例題自行體會該方法的技巧。末級過熱器的傳熱系數(shù)k按式7-15b計算。式中的煙氣側(cè)放熱系數(shù)a1按式7-16計算。輻射放熱系數(shù)按式7-63計算。式7-63需要計算灰壁溫度T3，對于順列管排，灰壁溫度T3按式7-69計算，但式7-69中的煙側(cè)放熱系數(shù)a1在未計算出以前并不知道。這里仍需

48、要利用先設(shè)后校的方法來求取T3。即先估計一個a1，進展T3、a1的計算，檢查a1的估計值和計算值，假設(shè)其間誤差小于2%，認為a1計算正確。管間煙氣的有效輻射層厚度s按式7-67a計算。為計算管束前煙氣空間的輻射，同樣要對管間煙氣黑度a(式7-63)進展修正，修正后的管間煙氣黑度a按式7-72計算。注意按式7-63計算輻射放熱系數(shù)時，要用a而不是a代入。對于順列管排，灰污對傳熱的影響是用熱有效系數(shù) 來計算的。計算a時也要用到。按圖7-16查取。蒸汽冷卻管、低再垂直段以及轉(zhuǎn)向室都只進展熱平衡計算，不做傳熱計算，例題給出的煙溫降分別為5、32和14。并按照上述各煙溫降，確定各受熱面的進、出口煙溫和煙

49、焓。如果對以上三個受熱面作傳熱計算，可參見7-40節(jié)。蒸汽冷卻管和轉(zhuǎn)向室的傳熱量屬于包復(fù)過熱器傳熱量，因此不必計算它們的進、出口工質(zhì)溫度，對低再垂直段，其出口工質(zhì)溫度即是末級再熱器的進口溫度，已由末級再熱器的計算校核熱力計算得到。再利用工質(zhì)吸熱量方程式7-04和低再垂直段的放熱量可計算出低再水平段的出口工質(zhì)溫度和比焓，以便進展下面低再水平段的計算。低再水平段布置于尾部豎井進口，布置方式為順排、逆流。按對流受熱面計算。其傳熱面積、傳熱溫差和傳熱系數(shù)的計算均與末級過熱器一樣。低再水平段的出口工質(zhì)溫度已由低再垂直段的計算得到。低再水平段的進口汽溫為設(shè)計值再熱蒸汽進口溫度，出口汽溫前已計算出來，即傳熱

50、量為。因此其計算類型亦屬于設(shè)計熱力計計算。但例題采用了校核熱力計算的方法完成設(shè)計計算的任務(wù)，從低再水平段的管子繞彎構(gòu)造參見附圖6可以看到，即使按設(shè)計熱力計算方法算出了受熱面面積，具體布置時的調(diào)整也并非易事。例題中低再水平段的附加受熱面面積421m2,附加吸熱量為63 kJ/kg，而末級再熱器的附加按受熱面面積只有216 m2, 附加吸熱量卻高達138kJ/kg。這是因為末級再熱器處于高煙溫區(qū)域，附加受熱面的傳熱溫差要比低再水平段的要大得多的緣故。附加吸熱量沿?zé)煔饬鞒痰倪@種分布具有普遍性，試算時可用來估計各受熱面的附加吸熱量。省煤器布置于尾部豎井的水平低再之后，布置方式為順排、逆流。按對流受熱面

51、計算。其傳熱面積、傳熱溫差的計算均與水平低再一樣。其傳熱系數(shù)計算可忽略水側(cè)熱阻，按式7-15c計算。省煤器工質(zhì)進口溫度為值給水溫度，出口溫度從省煤器的對流放熱量Qsm計算得到。Qsm確實定是省煤器最重要計算，它不僅決定省煤器自身的計算誤差，也決定了整個鍋爐機組的熱平衡計算誤差。Qsm根據(jù)整個鍋爐機組的熱平衡按下式計算： kJ/kg 4式中 Qr鍋爐輸入熱量，kJ/kg,例題中Qr =24100；鍋爐效率，%，例題中=93.65；保熱系數(shù)；q4機械不完全燃燒熱損失，%QL爐內(nèi)有效熱量，kJ/kg,例題中QL =27009爐膛出口至省煤器入口的漏風(fēng)系數(shù)之和，例題中=0.03 Ism省煤器入口的煙氣

52、焓值，kJ/kg，例題中Ism=6092Ilk0理論冷空氣焓，kJ/kg，例題中Ilk0 =203.7 Qsm也可按標(biāo)準(zhǔn)的式9-09計算。但該式中各吸熱量從Q直到Q要包括所有的附加吸熱量和包復(fù)吸熱量，很難算準(zhǔn)。因此建議使用本章公式4計算。省煤器的煙溫與附加受熱面如果有的話內(nèi)的工質(zhì)溫度相差很小，因此，在計算省煤器的煙氣放熱量時，附加吸熱量通常取為零。大型鍋爐的空氣預(yù)熱器均采用回轉(zhuǎn)式，布置于省煤器之后的尾部煙道內(nèi)。在計算回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器時，空氣預(yù)熱器的傳熱量Qc按標(biāo)準(zhǔn)式7-01確定；煙氣放熱量Qd按標(biāo)準(zhǔn)式7-02確定，其中附加吸熱量Q取為零，漏風(fēng)焓按進、出口風(fēng)溫的平均值計算不是冷風(fēng)焓。工質(zhì)吸熱量Q

53、g按標(biāo)準(zhǔn)式7-05確定，其中的T為預(yù)熱器出口風(fēng)量與理論空氣量之比稱空氣系數(shù)。對于三分倉式空氣預(yù)熱器T為一、二次風(fēng)的空氣系數(shù)之和。如果一、二次風(fēng)的出口熱風(fēng)溫度不同，計算預(yù)熱器出口熱風(fēng)焓I0時，可以按一、二次熱風(fēng)溫度的加權(quán)平均值計算。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的傳熱系數(shù)按標(biāo)準(zhǔn)式7-27確定。其中煙速、空氣流速計算所需要的通流截面積按7-32節(jié)確定。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的傳熱面積按7-32節(jié)確定。其中每1m3轉(zhuǎn)子容積容納的總面積c值，列于7-32節(jié)的唯一表中。由于c的具體取值與蓄熱板的構(gòu)造有關(guān)，因此允許根據(jù)我國空預(yù)器制造廠的經(jīng)歷對表中的c值進展一定的修正。例如例題的空預(yù)器波形板采用強化蓄熱型，從表中查到c值為36

54、5m2/m3，取用c值為260 m2/m3，修正系數(shù)為c/c =0.712。進展空氣預(yù)熱器傳熱計算時，為簡化計，一、二次風(fēng)量合并起來一起計算風(fēng)側(cè)的對流放熱系數(shù)2，和風(fēng)側(cè)的總溫升。至于總溫升在一、二次風(fēng)之間的分配，計算十分復(fù)雜，取決于預(yù)熱器一、二次風(fēng)的通道角、一、二次風(fēng)量以及空氣預(yù)熱器的旋轉(zhuǎn)方向蓄熱板轉(zhuǎn)到空氣通道后，先與一次風(fēng)接觸還是先與二次風(fēng)接觸，本課程設(shè)計不做要求。預(yù)熱器計算完成以后會得到排煙溫度計算值。在鍋爐設(shè)計熱力計算中這個值應(yīng)該等于熱平衡計算中排煙溫度的取用值如果是鍋爐校核熱力計算，二者偏差允許在10以內(nèi)，就是說，整個鍋爐機組的熱平衡計算誤差應(yīng)該為零。但考慮到空氣預(yù)熱器的熱平衡熱量與爐

55、內(nèi)熱風(fēng)熱量偏差，以及計算過程中的舍入誤差，因此允許排煙溫度計算值與選取值之間有一定的偏差，該偏差的相對值不應(yīng)超過1%。鍋爐機組的熱平衡誤差校核，即是確定從爐膛直至省煤器各受熱面煙氣放熱量之和煙氣側(cè)熱量Qi與根據(jù)鍋爐效率計算得到的鍋爐有效利用熱量(汽水側(cè)熱量)Qy*之間的偏差。Qi按下式計算以例題為例Qi=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q10+Q11 (5)式中 Q1、Q2Q11依次為爐膛、分隔屏、后屏、末級再熱器、后墻水冷壁懸吊管、末級過熱器、蒸汽冷卻管、低再垂直段、轉(zhuǎn)向室、低再水平段、省煤器的煙氣放熱量。注意計算以上熱量時不要漏掉相應(yīng)各區(qū)段的附加吸熱量。Qy*按下式計

56、算: (6)式中各符號意義同本章公式4。煙氣側(cè)熱量Qi與汽水側(cè)熱量Qy*之差的相對值不得大于0.5%。否則應(yīng)重新進展鍋爐的全部熱力計算過程。鍋爐機組的熱平衡誤差計算過程可參考例題的鍋爐機組的熱平衡誤差局部。關(guān)于對流受熱面計算的幾點說明：對流受熱面的工質(zhì)側(cè)放熱系數(shù)2都遠大于煙氣側(cè)的1，故換熱面積均按煙側(cè)管子外表計算。對垂直煙氣流動方向的光管，其計算面積按光管實際外外表積計算；對平行煙氣流動方向的管子和加了防磨護瓦的管子，其計算面積按光管實際外外表積乘一個折扣系數(shù)c計算。c一般取值0.5。例題中各受熱部件輻射與對流放熱系數(shù)值之比k/分別為，分隔屏:6.045；后屏:4.424；末級再熱器：2.89

57、1; 末級過熱器：0.821；低再水平段：0.468;省煤器:0.228?？梢姲胼椛涫绞苊娴妮椛錈崃看笥趯α鳠崃?，而對流式受熱面的輻射熱量小于對流熱量。3、鍋爐機組熱平衡的煙氣側(cè)熱量Qi只計算到省煤器出口為止，空氣預(yù)熱器的吸熱量已在爐膛有效熱量QL中包括了。至此設(shè)計計算中的第8、9項計算完畢。設(shè)計計算中數(shù)據(jù)匯總表的第10項為編制整臺鍋爐熱力計算數(shù)據(jù)匯總表。表的格式、內(nèi)容可參照例題第19-22頁的主要計算數(shù)據(jù)匯總表。鍋爐的校核計算整臺鍋爐的校核熱力計算較為復(fù)雜，往往要經(jīng)過屢次計算才能完成。可按如下順序進展計算：首先假定鍋爐的排煙溫度和熱空氣溫度，依此確定鍋爐的熱損失、熱效率以及燃料消耗量。在進展

58、非額定負荷的校核熱力計時，鍋爐的爐膛出口過量空氣系數(shù)l及散熱損失q5要按負荷進展修正。低負荷時l要適當(dāng)提高，在50%70%負荷時lD=lDe+0.25*De/D散熱損失按下式修正:：5(D)= q5(D)* D/ De。排煙溫度按下式估計:：(D)= (D)*D/ De0.085。以上式中，D為所求負荷， De為額定負荷。接著進展?fàn)t膛計算，求得爐膛出口煙溫。隨后進展?fàn)t膛以后所有半輻射式受熱面、對流受熱面的計算，直至空氣預(yù)熱器出口。注意上面全部受熱面的計算均是在構(gòu)造受熱面已經(jīng)確定情況下進展的，都屬于校核熱力計算。此時只有空氣預(yù)熱器進口風(fēng)溫、省煤器的進口水溫、再熱器的進口汽溫是的，其余參數(shù)包括過熱

59、、再熱蒸汽出口溫度、預(yù)熱器出口熱空氣溫度都是未知量，需要經(jīng)過校核熱力計算計算出來。如果計算求得的排煙溫度與原來估計的排煙溫度相差不超過10，熱空氣溫度相差不超過40，則計算即認為合格，最后以計算得到的排煙溫度和熱空氣溫度校準(zhǔn)排煙損失、鍋爐效率、燃料消耗量、爐膛出口煙溫以及爐膛輻射換熱量。然后按照下式計算鍋爐的熱平衡誤差：式中各符號意義同本章公式4。Q應(yīng)不超過Qr的0.5%。如果計算得到的排煙溫度和熱空氣溫度與原來的估計值相差超過上述規(guī)定，則應(yīng)重新假定排煙溫度和熱空氣溫度進展計算。如果由于重新假定排煙溫度和熱空氣溫度而引起的燃料消耗量變化的值不超過2%，那末各對流受熱面的傳熱系數(shù)可不重算，僅需校

60、正各受熱面的進出口溫度、溫壓和傳熱量。符號與參考文獻A.符號比擬原蘇聯(lián)鍋爐機組熱力計算標(biāo)準(zhǔn)方法981上的符號使用的是俄文字母，為便于與我們的熱動類學(xué)生習(xí)慣使用的中文符號相銜接，順利進展課程設(shè)計的計算，特將原蘇聯(lián)鍋爐機組熱力計算標(biāo)準(zhǔn)方法98上的主要符號與教材2的相應(yīng)符號進展比擬，并說明意義。詳見下表。主要符號意義及其比擬表符號性質(zhì)原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)981 我國教材23符號名稱符號名稱熱量Qir工作基低位發(fā)熱量Qar,net,p收到基低位發(fā)熱量QT爐內(nèi)有效放熱量Ql爐內(nèi)有效放熱量Qp燃料的可支配熱Qr鍋爐輸入熱量Q爐內(nèi)的吸熱量Qf爐膛輻射吸熱量熱量Q屏從爐膛獲得的輻射熱量Qpf屏的輻射吸熱量QB空氣帶入爐