鍋爐原理鍋爐熱力計(jì)算教案課件

鍋爐原理鍋爐熱力計(jì)算鍋爐原理鍋爐熱力計(jì)算12第一節(jié)概述水力計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算阻力計(jì)算鍋爐計(jì)算熱力計(jì)算輔助計(jì)算結(jié)構(gòu)計(jì)算熱平衡計(jì)算傳熱計(jì)算：受熱面?zhèn)鳠崃课镔|(zhì)平衡能量平衡受熱面積流通面積受熱面熱平衡工質(zhì)和煙氣進(jìn)出口溫度燃燒產(chǎn)物受熱面積工質(zhì)參數(shù)關(guān)系第1頁/共41頁2第一節(jié)概述水力計(jì)算鍋爐計(jì)算熱力計(jì)算輔助計(jì)算結(jié)構(gòu)計(jì)算熱平衡3第一節(jié)概述燃燒計(jì)算（物質(zhì)平衡）熱平衡計(jì)算（能量平衡）空氣量的計(jì)算（成分、容積）煙氣量的計(jì)算（成分、容積）輔助計(jì)算空氣、煙氣焓鍋爐有效利用熱鍋爐各項(xiàng)損失鍋爐效率第2頁/共41頁3第一節(jié)概述燃燒計(jì)算空氣量的計(jì)算（成分、容積）輔助計(jì)算空氣41.基本任務(wù)第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算爐膛出口煙氣溫度Tf''

↓爐膛內(nèi)需要布置的受熱面積F設(shè)計(jì)計(jì)算爐膛內(nèi)已知的受熱面積F

↓爐膛出口煙氣溫度Tf''

校核計(jì)算2.基本特點(diǎn)流動(dòng)、混合、傳熱、燃燒、污染過程復(fù)雜速度、溫度、濃度、物性、黑度參數(shù)不均對(duì)流換熱比例5％輻射為主第3頁/共41頁41.基本任務(wù)第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算爐膛出口煙氣溫度Tf''5第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算3.基本方法相似理論→準(zhǔn)則方程半理論經(jīng)驗(yàn)公式→計(jì)算結(jié)果半經(jīng)驗(yàn)4.基本假設(shè)傳熱過程獨(dú)立性：不受其它過程影響爐內(nèi)參數(shù)均勻性：零維模型輻射換熱主導(dǎo)性：僅考慮輻射水冷壁管連續(xù)性：連續(xù)平面-無限靠近的平行平板灰體第4頁/共41頁5第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算3.基本方法相似理論→準(zhǔn)則方程半理論6第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算5.基本公式輻射換熱公式（1）數(shù)學(xué)描寫εfsyn：爐膛黑度T1：火焰平均溫度T2：爐壁溫度引入熱有效系數(shù)Ψ:熱有效系數(shù)－單位表面的換熱量與有效輻射之比第5頁/共41頁6第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算5.基本公式輻射換熱公式（1）數(shù)學(xué)描7第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算煙氣放熱公式（1）數(shù)學(xué)描寫單位計(jì)算燃料送入爐膛的有效熱量理論燃燒溫度在絕熱條件下，燃料燃燒產(chǎn)生的熱量全部用來加熱煙氣所達(dá)到的溫度理論燃燒溫度和爐膛出口煙氣溫度之間的比熱容VCav第6頁/共41頁7第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算煙氣放熱公式（1）數(shù)學(xué)描寫單位計(jì)算燃料8第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算煙氣放熱公式輻射換熱公式（2）準(zhǔn)則方程輻射換熱＝煙氣放熱T1介于Tth與Tf”之間實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：（火焰中心高度，燃料特性，燃燒方式）第7頁/共41頁8第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算煙氣放熱公式輻射換熱公式（2）準(zhǔn)則方程9第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算（3）計(jì)算方程第8頁/共41頁9第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算（3）計(jì)算方程第8頁/共41頁10第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算6.參數(shù)確定有效容積（1）水冷壁結(jié)構(gòu)特性水冷壁——管中心線所在平面敷設(shè)衛(wèi)燃帶的水冷壁——衛(wèi)燃帶向火側(cè)爐膛的底部——冷灰斗1/2處的水平面面積爐膛出口－后屏第——排管中心線所在平面爐膛高度——爐膛底部至爐膛出口中部水平面垂直距離第9頁/共41頁10第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算6.參數(shù)確定有效容積（1）水冷壁結(jié)11第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算面積（1）水冷壁結(jié)構(gòu)特性包覆有效容積的爐墻面積F輻射受熱面積：H＝xFx：角系數(shù)投射到受熱面的熱量投射到壁面的熱量特殊受熱面角系數(shù)爐膛出口－角系數(shù)x=1

燃燒器、人孔角系數(shù)x=0s/d＝1水冷壁－角系數(shù)x=1

膜式水冷壁－角系數(shù)x=1

衛(wèi)燃帶－角系數(shù)x=1第10頁/共41頁11第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算面積（1）水冷壁結(jié)構(gòu)特性包覆有效容積12第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算（2）熱有效系數(shù)平均熱有效系數(shù)（3）系數(shù)M含義：表征爐內(nèi)溫度分布特性表達(dá)：與爐內(nèi)火焰最高溫度相對(duì)位置、燃料和燃燒方式有關(guān)A和B：系數(shù)hmax：火焰溫度最高處高度hf：爐膛高度?x：火焰中心位置修正值煙煤和褐煤M=0.59－0.5（xmax＋?x）無煙煤和貧煤M=0.56－0.5（xmax＋?x）?x：燃燒器布置第11頁/共41頁12第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算（2）熱有效系數(shù)平均熱有效系數(shù)（3）13（4）爐膛黑度含義：表征火焰有效輻射的假想黑度表達(dá)：與火焰黑度εsyn有關(guān)第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算第12頁/共41頁13（4）爐膛黑度含義：表征火焰有效輻射的假想黑度表達(dá)：與火14火焰黑度含義：表征爐內(nèi)高溫介質(zhì)的輻射能力表達(dá)：ka：輻射減弱系數(shù)（1/（m·MPa））p：爐膛內(nèi)壓力（0.1MPa）s：輻射層有效厚度（m）組成氣體固體三原子氣體：CO2、H2O、SO2等二原子氣體：N2、O2、H2等燃煤灰分顆粒焦炭顆粒燃油和燃?xì)猓禾亢陬w粒計(jì)算kg：三原子輻射減弱系數(shù)kash

：灰粒輻射減弱系數(shù)kcok

：焦炭輻射減弱系數(shù)第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算輻射層有效厚度第13頁/共41頁14火焰含義：表征爐內(nèi)高溫介質(zhì)的輻射能力表達(dá)：ka：輻射減弱15（５）絕熱燃燒溫度第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算Tth含義——絕熱條件下，完全燃燒后燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的溫度Qfef（6）平均比熱容第14頁/共41頁15（５）絕熱燃燒溫度第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算Tth含義——絕熱16第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算7.基本步驟計(jì)算爐內(nèi)有效熱量→Tth假定爐膛出口煙溫計(jì)算相關(guān)參數(shù)計(jì)算爐膛出口溫度已計(jì)算空氣平衡、煙氣特性、煙氣焓溫表、熱平衡校核|假定爐膛出口煙溫–計(jì)算爐膛出口溫度|≤100K合格（1）校核計(jì)算>100K，重新計(jì)算第15頁/共41頁16第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算7.基本步驟計(jì)算爐內(nèi)有效熱量→Tt17第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算7.基本步驟已計(jì)算空氣平衡、煙氣特性、煙氣焓溫表、熱平衡（2）設(shè)計(jì)計(jì)算初步確定爐膛結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算爐內(nèi)有效熱量→Tth已知的爐膛出口煙溫→計(jì)算相關(guān)參數(shù)計(jì)算爐膛出口溫度校核|已知的爐膛出口煙溫–計(jì)算爐膛出口溫度|≤100K合格>100K，重新修正結(jié)構(gòu)尺寸第16頁/共41頁17第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算7.基本步驟已計(jì)算空氣平衡、煙氣特18第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算8.爐內(nèi)熱負(fù)荷分布規(guī)律11爐膛平均熱負(fù)荷kW/m2第17頁/共41頁18第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算8.爐內(nèi)熱負(fù)荷分布規(guī)律11爐膛平均19第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算1.基本任務(wù)受熱面吸熱量

↓需要布置的受熱面積設(shè)計(jì)計(jì)算已知的受熱面積

↓受熱面吸熱量，工質(zhì)和煙氣進(jìn)出口溫度校核計(jì)算第18頁/共41頁19第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算1.基本任務(wù)受熱面吸熱量設(shè)20第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算2.基本公式（1）煙氣對(duì)流放熱量（2）工質(zhì)對(duì)流吸熱量（3）傳熱方程I’：受熱面前煙氣焓I”：受熱面前煙氣焓Ica0：漏入空氣焓i’：受熱面進(jìn)口工質(zhì)焓i”：受熱面出口工質(zhì)焓D：受熱面內(nèi)工質(zhì)流量第19頁/共41頁20第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算2.基本公式（1）煙氣對(duì)流放21第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算3.參數(shù)確定含義：冷熱介質(zhì)在整個(gè)受熱面的平均溫差影響因素介質(zhì)熱容：熱容大→變化緩慢相變：溫度不變→與流動(dòng)方式無關(guān)計(jì)算交叉次數(shù)≥5，純順或純逆Δtlar/Δtsma≤1.7端差算術(shù)平均溫壓Δtpar≥0.92Δtcou順流和逆流算術(shù)平均溫壓（1）傳熱溫壓流動(dòng)方式：順流、逆流、交叉流、混合流純順流或逆流：對(duì)數(shù)平均溫壓交叉流或混合流：修正系數(shù)Δt＝ψΔtcou第20頁/共41頁21第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算3.參數(shù)確定含義：冷熱介質(zhì)在22第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)基本公式灰污系數(shù)ε熱有效系數(shù)ψ金屬熱阻小結(jié)垢不允許燃料種類排列方式?jīng)_刷方式清潔管子傳熱系數(shù)K0ε、ψ和ξ經(jīng)驗(yàn)公式或推薦值利用系數(shù)ξ第21頁/共41頁22第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)基本公式灰污系數(shù)23第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)煙氣側(cè)放熱系數(shù)工質(zhì)側(cè)放熱系數(shù)αc：對(duì)流放熱系數(shù)αr

：輻射放熱系數(shù)ξ：受熱面利用系數(shù)第22頁/共41頁23第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)煙氣側(cè)放熱系數(shù)工24第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)對(duì)流放熱系數(shù)影響因素介質(zhì)物性介質(zhì)速度介質(zhì)溫度管子尺寸沖刷方式排列方式基本方程輻射放熱系數(shù)影響因素?zé)煔夂诙然冶跍囟葻熓逸椛浠痉匠苔?：煙氣黑度T1

：煙氣溫度T2

：壁面溫度第23頁/共41頁24第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)對(duì)流放熱系數(shù)影響25第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)橫向沖刷縱向沖刷管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)管外流動(dòng)介質(zhì)溫度修正煙氣總量煙氣流速

空氣流速蒸汽流速流動(dòng)速度第24頁/共41頁25第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)橫向沖刷縱向沖刷26第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（3）傳熱面積基本原則放熱系數(shù)相差懸殊，取小的一側(cè)管子表面積放熱系數(shù)相差不大，取平均直徑計(jì)算表面積過熱器、凝渣管、再熱器、省煤器→傳熱面積＝外表面積管式空氣預(yù)熱器→平均管徑計(jì)算→傳熱面積第25頁/共41頁26第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（3）傳熱面積基本原則放熱系數(shù)274.基本步驟（1）已知條件第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算過熱器θ''θ't''t

'煙氣側(cè)進(jìn)口溫度θ'工質(zhì)側(cè)出口溫度t

''工質(zhì)側(cè)進(jìn)口溫度t

'煙氣側(cè)出口溫度θ''

吸熱量Qcab過熱器校核計(jì)算結(jié)構(gòu)特性第26頁/共41頁274.基本步驟（1）已知條件第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算過284.基本步驟（2）計(jì)算方法第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算過熱器θ''θ't''t

'假定煙氣側(cè)出口煙溫θ''煙氣焓溫表熱平衡煙氣對(duì)流放熱量Qcre煙氣側(cè)出口煙氣焓值I''蒸汽側(cè)進(jìn)口焓值i'水蒸汽壓力蒸汽側(cè)進(jìn)口溫度t’傳熱溫壓煙氣和工質(zhì)進(jìn)出口溫度對(duì)流放熱系數(shù)輻射放熱系數(shù)灰污系數(shù)或熱有效系數(shù)傳熱系數(shù)傳熱量燃料性質(zhì)受熱面布置合格重新假定不合格第27頁/共41頁284.基本步驟（2）計(jì)算方法第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算過295.特殊問題第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（1）帶噴水減溫的過熱器能量平衡物質(zhì)平衡第28頁/共41頁295.特殊問題第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（1）帶噴水減溫30第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）屏式過熱器吸收爐膛直接輻射熱吸收屏間煙氣放熱（輻射和對(duì)流）特點(diǎn)屏區(qū)Qp'Qp''I'I''Q''

p,si'i''直接從爐膛中吸收的輻射熱量吸收屏間煙氣放熱量第29頁/共41頁30第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）屏式過熱器吸收爐膛直接輻31第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（3）凝渣管束誤差5%位于爐膛出口吸收爐膛輻射熱吸熱量等于對(duì)流吸熱量與爐膛輻射吸熱量之和不采用工質(zhì)側(cè)熱平衡方程（工質(zhì)溫度不變）部分熱量穿過管束被后面受熱面吸收（管子排數(shù)小于5排）第30頁/共41頁31第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（3）凝渣管束誤差5%位于爐膛32第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（4）轉(zhuǎn)向室誤差10%沒有布置受熱面或只在壁面布置包覆受熱面（5）空氣預(yù)熱器漏風(fēng)系數(shù)確定暖風(fēng)器進(jìn)口溫度確定熱風(fēng)再循環(huán)進(jìn)口溫度確定空間尺寸較大，只考慮煙氣輻射第31頁/共41頁32第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（4）轉(zhuǎn)向室誤差10%沒有布置33第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置省煤器應(yīng)吸熱量省煤器出口水焓高溫級(jí)省煤器低溫級(jí)省煤器高溫級(jí)空預(yù)器低溫級(jí)空預(yù)器θeco2'θeco2''θap2'θap2''θeco1''θeco1''θap1'θap1''

＝θexgtap1'＝tcatap1''tap2'tap2''＝thateco1'

＝tfwteco1''teco2'teco2''第32頁/共41頁33第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置省煤器34第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置高溫級(jí)省煤器已知θeco2'和teco2''假設(shè)θeco2''求teco2'高溫級(jí)空預(yù)器已知θap2'和tap2''假設(shè)θap2''求tap2'高溫級(jí)省煤器低溫級(jí)省煤器高溫級(jí)空預(yù)器低溫級(jí)空預(yù)器θeco2'θeco2''θap2'θap2''θeco1''θeco1''θap1'θap1''

＝θexgtap1'＝tcatap1''tap2'tap2''＝thateco1'

＝tfwteco1''teco2'teco2''第33頁/共41頁34第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置高溫級(jí)35第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置低溫級(jí)省煤器

已知θeco1'、teco1'和teco1''

按照熱平衡方程求θeco1''

計(jì)算傳熱溫壓、傳熱系數(shù)和傳熱量判斷是否滿足2％不滿足時(shí)調(diào)整teco1''

調(diào)整范圍│teco1''

－

teco2'

│≤10℃碰頭溫度高溫級(jí)省煤器低溫級(jí)省煤器高溫級(jí)空預(yù)器低溫級(jí)空預(yù)器θeco2'θeco2''θap2'θap2''θeco1''θeco1''θap1'θap1''

＝θexgtap1'＝tcatap1''tap2'tap2''＝thateco1'

＝tfwteco1''teco2'teco2''第34頁/共41頁35第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置低溫級(jí)36第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置低溫級(jí)空預(yù)器

已知θap1'、tap1'和tap1''，求θap1''

計(jì)算傳熱溫壓、傳熱系數(shù)和傳熱量判斷是否滿足2％│θap1''－

θexg

│≤10℃

不滿足時(shí)調(diào)整tap1''、θap1''

調(diào)整范圍│tap1''－

tap2'

│≤10℃│θap1''－

θexg

│≤10℃

│tha

－

tap2'

'

│≤40℃高溫級(jí)省煤器低溫級(jí)省煤器高溫級(jí)空預(yù)器低溫級(jí)空預(yù)器θeco2'θeco2''θap2'θap2''θeco1''θeco1''θap1'θap1''

＝θexgtap1'＝tcatap1''tap2'tap2''＝thateco1'

＝tfwteco1''teco2'teco2''第35頁/共41頁36第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置低溫級(jí)37第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（7）附加受熱面附加受熱面積：頂棚管、包墻管、支吊管和引出管不單獨(dú)計(jì)算，并入主受熱面吸熱量相對(duì)誤差10%計(jì)算原則附加受熱面積不超過主受熱面積5％單獨(dú)計(jì)算附加受熱面積超過主受熱面積5％傳熱系數(shù)與主受熱面相同假設(shè)附加受熱面的吸熱量再校核第36頁/共41頁37第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（7）附加受熱面附加受熱面積：38第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法（1）設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件鍋爐蒸發(fā)量1.計(jì)算目的過熱蒸汽壓力和溫度給水壓力和溫度再熱蒸汽壓力和溫度制粉系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果燃料特性計(jì)算任務(wù)各部件受熱面積受熱面進(jìn)出口溫度受熱面吸熱量受熱面流動(dòng)速度燃燒設(shè)備型式鍋爐整體布置爐膛出口溫度排煙溫度熱空氣溫度鍋爐燃料消耗量鍋爐效率選定選擇輔助設(shè)備阻力計(jì)算水力計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算提供原始資料第37頁/共41頁38第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法（1）設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件39第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法（2）校核計(jì)算已知條件校核負(fù)荷鍋爐結(jié)構(gòu)受熱面積計(jì)算任務(wù)受熱面進(jìn)出口溫度受熱面吸熱量受熱面流動(dòng)速度排煙溫度熱空氣溫度爐膛出口溫度鍋爐燃料消耗量鍋爐效率假定提供非設(shè)計(jì)工況經(jīng)濟(jì)指標(biāo)檢驗(yàn)原有輔助設(shè)備適用性尋求改進(jìn)鍋爐結(jié)構(gòu)的措施燃料特性第38頁/共41頁39第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法（2）校核計(jì)算已知條件40第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法4.計(jì)算方法－漸次逼近2.計(jì)算流程－煙氣流程輔助計(jì)算爐膛計(jì)算物質(zhì)平衡能量平衡空氣量的計(jì)算（成分、容積、焓值）煙氣量的計(jì)算（成分、容積、焓值）鍋爐各項(xiàng)損失和鍋爐效率鍋爐燃料消耗量3.計(jì)算順序過熱器計(jì)算再熱器計(jì)算尾部受熱面計(jì)算熱力計(jì)算匯總第39頁/共41頁40第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法4.計(jì)算方法－漸次逼41第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法5.計(jì)算結(jié)果判斷爐膛：│計(jì)算爐膛出口煙溫－假設(shè)爐膛出口煙溫│≤100℃主受熱面凝渣管附件受熱面和轉(zhuǎn)向室排煙溫度：│計(jì)算排煙溫度－假設(shè)排煙溫度│≤10℃熱空氣溫度：│計(jì)算熱空氣溫度－假設(shè)熱空氣溫│≤

40℃熱平衡：碰頭溫度：≤10℃第40頁/共41頁41第四節(jié)鍋爐整體熱力計(jì)算程序和方法5.計(jì)算結(jié)果判斷爐膛42感謝您的觀看！第41頁/共41頁42感謝您的觀看！第41頁/共41頁鍋爐原理鍋爐熱力計(jì)算鍋爐原理鍋爐熱力計(jì)算4344第一節(jié)概述水力計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算阻力計(jì)算鍋爐計(jì)算熱力計(jì)算輔助計(jì)算結(jié)構(gòu)計(jì)算熱平衡計(jì)算傳熱計(jì)算：受熱面?zhèn)鳠崃课镔|(zhì)平衡能量平衡受熱面積流通面積受熱面熱平衡工質(zhì)和煙氣進(jìn)出口溫度燃燒產(chǎn)物受熱面積工質(zhì)參數(shù)關(guān)系第1頁/共41頁2第一節(jié)概述水力計(jì)算鍋爐計(jì)算熱力計(jì)算輔助計(jì)算結(jié)構(gòu)計(jì)算熱平衡45第一節(jié)概述燃燒計(jì)算（物質(zhì)平衡）熱平衡計(jì)算（能量平衡）空氣量的計(jì)算（成分、容積）煙氣量的計(jì)算（成分、容積）輔助計(jì)算空氣、煙氣焓鍋爐有效利用熱鍋爐各項(xiàng)損失鍋爐效率第2頁/共41頁3第一節(jié)概述燃燒計(jì)算空氣量的計(jì)算（成分、容積）輔助計(jì)算空氣461.基本任務(wù)第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算爐膛出口煙氣溫度Tf''

↓爐膛內(nèi)需要布置的受熱面積F設(shè)計(jì)計(jì)算爐膛內(nèi)已知的受熱面積F

↓爐膛出口煙氣溫度Tf''

校核計(jì)算2.基本特點(diǎn)流動(dòng)、混合、傳熱、燃燒、污染過程復(fù)雜速度、溫度、濃度、物性、黑度參數(shù)不均對(duì)流換熱比例5％輻射為主第3頁/共41頁41.基本任務(wù)第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算爐膛出口煙氣溫度Tf''47第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算3.基本方法相似理論→準(zhǔn)則方程半理論經(jīng)驗(yàn)公式→計(jì)算結(jié)果半經(jīng)驗(yàn)4.基本假設(shè)傳熱過程獨(dú)立性：不受其它過程影響爐內(nèi)參數(shù)均勻性：零維模型輻射換熱主導(dǎo)性：僅考慮輻射水冷壁管連續(xù)性：連續(xù)平面-無限靠近的平行平板灰體第4頁/共41頁5第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算3.基本方法相似理論→準(zhǔn)則方程半理論48第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算5.基本公式輻射換熱公式（1）數(shù)學(xué)描寫εfsyn：爐膛黑度T1：火焰平均溫度T2：爐壁溫度引入熱有效系數(shù)Ψ:熱有效系數(shù)－單位表面的換熱量與有效輻射之比第5頁/共41頁6第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算5.基本公式輻射換熱公式（1）數(shù)學(xué)描49第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算煙氣放熱公式（1）數(shù)學(xué)描寫單位計(jì)算燃料送入爐膛的有效熱量理論燃燒溫度在絕熱條件下，燃料燃燒產(chǎn)生的熱量全部用來加熱煙氣所達(dá)到的溫度理論燃燒溫度和爐膛出口煙氣溫度之間的比熱容VCav第6頁/共41頁7第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算煙氣放熱公式（1）數(shù)學(xué)描寫單位計(jì)算燃料50第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算煙氣放熱公式輻射換熱公式（2）準(zhǔn)則方程輻射換熱＝煙氣放熱T1介于Tth與Tf”之間實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：（火焰中心高度，燃料特性，燃燒方式）第7頁/共41頁8第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算煙氣放熱公式輻射換熱公式（2）準(zhǔn)則方程51第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算（3）計(jì)算方程第8頁/共41頁9第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算（3）計(jì)算方程第8頁/共41頁52第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算6.參數(shù)確定有效容積（1）水冷壁結(jié)構(gòu)特性水冷壁——管中心線所在平面敷設(shè)衛(wèi)燃帶的水冷壁——衛(wèi)燃帶向火側(cè)爐膛的底部——冷灰斗1/2處的水平面面積爐膛出口－后屏第——排管中心線所在平面爐膛高度——爐膛底部至爐膛出口中部水平面垂直距離第9頁/共41頁10第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算6.參數(shù)確定有效容積（1）水冷壁結(jié)53第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算面積（1）水冷壁結(jié)構(gòu)特性包覆有效容積的爐墻面積F輻射受熱面積：H＝xFx：角系數(shù)投射到受熱面的熱量投射到壁面的熱量特殊受熱面角系數(shù)爐膛出口－角系數(shù)x=1

燃燒器、人孔角系數(shù)x=0s/d＝1水冷壁－角系數(shù)x=1

膜式水冷壁－角系數(shù)x=1

衛(wèi)燃帶－角系數(shù)x=1第10頁/共41頁11第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算面積（1）水冷壁結(jié)構(gòu)特性包覆有效容積54第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算（2）熱有效系數(shù)平均熱有效系數(shù)（3）系數(shù)M含義：表征爐內(nèi)溫度分布特性表達(dá)：與爐內(nèi)火焰最高溫度相對(duì)位置、燃料和燃燒方式有關(guān)A和B：系數(shù)hmax：火焰溫度最高處高度hf：爐膛高度?x：火焰中心位置修正值煙煤和褐煤M=0.59－0.5（xmax＋?x）無煙煤和貧煤M=0.56－0.5（xmax＋?x）?x：燃燒器布置第11頁/共41頁12第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算（2）熱有效系數(shù)平均熱有效系數(shù)（3）55（4）爐膛黑度含義：表征火焰有效輻射的假想黑度表達(dá)：與火焰黑度εsyn有關(guān)第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算第12頁/共41頁13（4）爐膛黑度含義：表征火焰有效輻射的假想黑度表達(dá)：與火56火焰黑度含義：表征爐內(nèi)高溫介質(zhì)的輻射能力表達(dá)：ka：輻射減弱系數(shù)（1/（m·MPa））p：爐膛內(nèi)壓力（0.1MPa）s：輻射層有效厚度（m）組成氣體固體三原子氣體：CO2、H2O、SO2等二原子氣體：N2、O2、H2等燃煤灰分顆粒焦炭顆粒燃油和燃?xì)猓禾亢陬w粒計(jì)算kg：三原子輻射減弱系數(shù)kash

：灰粒輻射減弱系數(shù)kcok

：焦炭輻射減弱系數(shù)第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算輻射層有效厚度第13頁/共41頁14火焰含義：表征爐內(nèi)高溫介質(zhì)的輻射能力表達(dá)：ka：輻射減弱57（５）絕熱燃燒溫度第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算Tth含義——絕熱條件下，完全燃燒后燃燒產(chǎn)物所能達(dá)到的溫度Qfef（6）平均比熱容第14頁/共41頁15（５）絕熱燃燒溫度第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算Tth含義——絕熱58第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算7.基本步驟計(jì)算爐內(nèi)有效熱量→Tth假定爐膛出口煙溫計(jì)算相關(guān)參數(shù)計(jì)算爐膛出口溫度已計(jì)算空氣平衡、煙氣特性、煙氣焓溫表、熱平衡校核|假定爐膛出口煙溫–計(jì)算爐膛出口溫度|≤100K合格（1）校核計(jì)算>100K，重新計(jì)算第15頁/共41頁16第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算7.基本步驟計(jì)算爐內(nèi)有效熱量→Tt59第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算7.基本步驟已計(jì)算空氣平衡、煙氣特性、煙氣焓溫表、熱平衡（2）設(shè)計(jì)計(jì)算初步確定爐膛結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算爐內(nèi)有效熱量→Tth已知的爐膛出口煙溫→計(jì)算相關(guān)參數(shù)計(jì)算爐膛出口溫度校核|已知的爐膛出口煙溫–計(jì)算爐膛出口溫度|≤100K合格>100K，重新修正結(jié)構(gòu)尺寸第16頁/共41頁17第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算7.基本步驟已計(jì)算空氣平衡、煙氣特60第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算8.爐內(nèi)熱負(fù)荷分布規(guī)律11爐膛平均熱負(fù)荷kW/m2第17頁/共41頁18第二節(jié)爐膛傳熱計(jì)算8.爐內(nèi)熱負(fù)荷分布規(guī)律11爐膛平均61第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算1.基本任務(wù)受熱面吸熱量

↓需要布置的受熱面積設(shè)計(jì)計(jì)算已知的受熱面積

↓受熱面吸熱量，工質(zhì)和煙氣進(jìn)出口溫度校核計(jì)算第18頁/共41頁19第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算1.基本任務(wù)受熱面吸熱量設(shè)62第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算2.基本公式（1）煙氣對(duì)流放熱量（2）工質(zhì)對(duì)流吸熱量（3）傳熱方程I’：受熱面前煙氣焓I”：受熱面前煙氣焓Ica0：漏入空氣焓i’：受熱面進(jìn)口工質(zhì)焓i”：受熱面出口工質(zhì)焓D：受熱面內(nèi)工質(zhì)流量第19頁/共41頁20第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算2.基本公式（1）煙氣對(duì)流放63第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算3.參數(shù)確定含義：冷熱介質(zhì)在整個(gè)受熱面的平均溫差影響因素介質(zhì)熱容：熱容大→變化緩慢相變：溫度不變→與流動(dòng)方式無關(guān)計(jì)算交叉次數(shù)≥5，純順或純逆Δtlar/Δtsma≤1.7端差算術(shù)平均溫壓Δtpar≥0.92Δtcou順流和逆流算術(shù)平均溫壓（1）傳熱溫壓流動(dòng)方式：順流、逆流、交叉流、混合流純順流或逆流：對(duì)數(shù)平均溫壓交叉流或混合流：修正系數(shù)Δt＝ψΔtcou第20頁/共41頁21第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算3.參數(shù)確定含義：冷熱介質(zhì)在64第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)基本公式灰污系數(shù)ε熱有效系數(shù)ψ金屬熱阻小結(jié)垢不允許燃料種類排列方式?jīng)_刷方式清潔管子傳熱系數(shù)K0ε、ψ和ξ經(jīng)驗(yàn)公式或推薦值利用系數(shù)ξ第21頁/共41頁22第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)基本公式灰污系數(shù)65第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)煙氣側(cè)放熱系數(shù)工質(zhì)側(cè)放熱系數(shù)αc：對(duì)流放熱系數(shù)αr

：輻射放熱系數(shù)ξ：受熱面利用系數(shù)第22頁/共41頁23第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)煙氣側(cè)放熱系數(shù)工66第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)對(duì)流放熱系數(shù)影響因素介質(zhì)物性介質(zhì)速度介質(zhì)溫度管子尺寸沖刷方式排列方式基本方程輻射放熱系數(shù)影響因素?zé)煔夂诙然冶跍囟葻熓逸椛浠痉匠苔?：煙氣黑度T1

：煙氣溫度T2

：壁面溫度第23頁/共41頁24第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)對(duì)流放熱系數(shù)影響67第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)橫向沖刷縱向沖刷管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)管外流動(dòng)介質(zhì)溫度修正煙氣總量煙氣流速

空氣流速蒸汽流速流動(dòng)速度第24頁/共41頁25第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）傳熱系數(shù)橫向沖刷縱向沖刷68第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（3）傳熱面積基本原則放熱系數(shù)相差懸殊，取小的一側(cè)管子表面積放熱系數(shù)相差不大，取平均直徑計(jì)算表面積過熱器、凝渣管、再熱器、省煤器→傳熱面積＝外表面積管式空氣預(yù)熱器→平均管徑計(jì)算→傳熱面積第25頁/共41頁26第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（3）傳熱面積基本原則放熱系數(shù)694.基本步驟（1）已知條件第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算過熱器θ''θ't''t

'煙氣側(cè)進(jìn)口溫度θ'工質(zhì)側(cè)出口溫度t

''工質(zhì)側(cè)進(jìn)口溫度t

'煙氣側(cè)出口溫度θ''

吸熱量Qcab過熱器校核計(jì)算結(jié)構(gòu)特性第26頁/共41頁274.基本步驟（1）已知條件第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算過704.基本步驟（2）計(jì)算方法第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算過熱器θ''θ't''t

'假定煙氣側(cè)出口煙溫θ''煙氣焓溫表熱平衡煙氣對(duì)流放熱量Qcre煙氣側(cè)出口煙氣焓值I''蒸汽側(cè)進(jìn)口焓值i'水蒸汽壓力蒸汽側(cè)進(jìn)口溫度t’傳熱溫壓煙氣和工質(zhì)進(jìn)出口溫度對(duì)流放熱系數(shù)輻射放熱系數(shù)灰污系數(shù)或熱有效系數(shù)傳熱系數(shù)傳熱量燃料性質(zhì)受熱面布置合格重新假定不合格第27頁/共41頁284.基本步驟（2）計(jì)算方法第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算過715.特殊問題第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（1）帶噴水減溫的過熱器能量平衡物質(zhì)平衡第28頁/共41頁295.特殊問題第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（1）帶噴水減溫72第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）屏式過熱器吸收爐膛直接輻射熱吸收屏間煙氣放熱（輻射和對(duì)流）特點(diǎn)屏區(qū)Qp'Qp''I'I''Q''

p,si'i''直接從爐膛中吸收的輻射熱量吸收屏間煙氣放熱量第29頁/共41頁30第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（2）屏式過熱器吸收爐膛直接輻73第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（3）凝渣管束誤差5%位于爐膛出口吸收爐膛輻射熱吸熱量等于對(duì)流吸熱量與爐膛輻射吸熱量之和不采用工質(zhì)側(cè)熱平衡方程（工質(zhì)溫度不變）部分熱量穿過管束被后面受熱面吸收（管子排數(shù)小于5排）第30頁/共41頁31第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（3）凝渣管束誤差5%位于爐膛74第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（4）轉(zhuǎn)向室誤差10%沒有布置受熱面或只在壁面布置包覆受熱面（5）空氣預(yù)熱器漏風(fēng)系數(shù)確定暖風(fēng)器進(jìn)口溫度確定熱風(fēng)再循環(huán)進(jìn)口溫度確定空間尺寸較大，只考慮煙氣輻射第31頁/共41頁32第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（4）轉(zhuǎn)向室誤差10%沒有布置75第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置省煤器應(yīng)吸熱量省煤器出口水焓高溫級(jí)省煤器低溫級(jí)省煤器高溫級(jí)空預(yù)器低溫級(jí)空預(yù)器θeco2'θeco2''θap2'θap2''θeco1''θeco1''θap1'θap1''

＝θexgtap1'＝tcatap1''tap2'tap2''＝thateco1'

＝tfwteco1''teco2'teco2''第32頁/共41頁33第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置省煤器76第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置高溫級(jí)省煤器已知θeco2'和teco2''假設(shè)θeco2''求teco2'高溫級(jí)空預(yù)器已知θap2'和tap2''假設(shè)θap2''求tap2'高溫級(jí)省煤器低溫級(jí)省煤器高溫級(jí)空預(yù)器低溫級(jí)空預(yù)器θeco2'θeco2''θap2'θap2''θeco1''θeco1''θap1'θap1''

＝θexgtap1'＝tcatap1''tap2'tap2''＝thateco1'

＝tfwteco1''teco2'teco2''第33頁/共41頁34第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置高溫級(jí)77第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置低溫級(jí)省煤器

已知θeco1'、teco1'和teco1''

按照熱平衡方程求θeco1''

計(jì)算傳熱溫壓、傳熱系數(shù)和傳熱量判斷是否滿足2％不滿足時(shí)調(diào)整teco1''

調(diào)整范圍│teco1''

－

teco2'

│≤10℃碰頭溫度高溫級(jí)省煤器低溫級(jí)省煤器高溫級(jí)空預(yù)器低溫級(jí)空預(yù)器θeco2'θeco2''θap2'θap2''θeco1''θeco1''θap1'θap1''

＝θexgtap1'＝tcatap1''tap2'tap2''＝thateco1'

＝tfwteco1''teco2'teco2''第34頁/共41頁35第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾部受熱面雙級(jí)布置低溫級(jí)78第三節(jié)對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵊?jì)算（6）尾