链条锅炉设计计算.doc

2锅炉热力计算
热力计算类型和方法
开发一台新型锅炉产品时首先要做好设计工作,设计中要对锅炉的性能、结构、经济性和可靠性等各方面进行各种计算,以有定量的了解。这些计算包括锅炉热力计算、水循环或水动力计算、空气动力计算、烟气阻力计算、管子金属壁温度计算、强度计算、炉墙和构架计算等,而热力计算则是这些计算中最主要和基础的计算,并为其他计算提供所需的数据资料。
锅炉的计算主要分为两大类:设计计算、校核计算。设计新锅炉时的热力计算称为设计热力计算(也称设计计算)[7]。其任务是在给定的给水温度和燃料特性的前提下,为达到额定蒸发量和蒸汽参数以及选定的经济指标,计算、确定锅炉机组的炉膛尺寸及各个受热面的结构和尺寸,并确定锅炉的热效率和燃料消耗量、各受热面进出口处的烟温和工质温度、吸热量以及烟速和工质流速等,为选择辅机设备和进行上述其他各项计算提供原始资料。
设计计算是在锅炉的额定负荷下进行的,为了预计锅炉在其他负荷下的工作特性,以及锅炉在燃用非设计燃料时的热力特性,都要重新进行热力计算,称之为校核热力计算(也称校核计算)[7]。其任务是在已定的锅炉结构和受热面积条件下,对锅炉负荷、燃料、运行工况或某些结构变化时,求取各受热面进出口处的工质温度和速度、烟气温度和速度、锅炉热效率、燃料消耗量、空气和烟气量等。目的是为了得到锅炉在非设计工况条件下运行的经济指标,为锅炉结构改进、选择辅机设备和其他各项计算提供原始数据和资料。
设计计算和校核计算所用的计算方法基本相同,即计算时所依据的传热原理、计算公式和图表都是相同的,其差别仅仅是计算任务和所求数据不同。但做校核计算时,不仅烟气的中间温度和内部介质温度是未知数,而且排烟温度、预热空气温度,甚至有时连过热蒸汽出口温度都是未知数,因此,校核计算时要预先假定这些未知数,然后用逐步逼近法去最后确定之。
热力计算步骤
设计计算和校核计算的目的不同,而在进行具体计算时都采用校核计算的方法。即使对新锅炉做设计计算时,也是预先布置好受热面,然后用校核计算的方法计算。如计算出的吸热量、温度、流速等与预计值相差较大,则修改受热面的数量和布置后再算,直到满足预定要求。
校核计算的计算步骤为[8]:
(1)按计算任务书列出原始数据;
(2)选取各烟道的过量空气系数,计算三原子气体的容积和容积份额、烟气和空气的焓;
(3)预先估计排烟温度和热风温度,用以确定热损失、锅炉效率和燃料消耗量;
(4)计算炉膛传热,求出炉膛出口处的烟温,再用逐步逼近法计算各对流受热面的烟温,按烟气流动方向顺序计算;
(5)如果计算得出的排烟温度与起初所估计的排烟温度之差未超过±10C,而热空气温度之差未超过±40C,则可认为锅炉机组的换热计算结束。如超过误差,则需重新假定排烟温度及热空气温度进行计算;
(6)如果尾部受热面为双级布置,情况要复杂些:计算第二级省煤器时按已知的进口烟温和估算的出口工质焓,第二级空气预热器按已知的进口烟温和假定的热风温度,第一级省煤器按已知的进口烟温和进口水温,第一级空气预热器按已知的进口烟温和进口空气温度,分别用逐次逼近法求出口烟温和进口(出口)工质温度。所求出的第一级省煤器出口水温和第二级省煤器进口水温之差应不超过
10C。同样,要求空气预热器的第一级出口与第二级进口空气的温差小于10C;
(7)按下式确定锅炉机组热平衡计算的误差:
式中:为锅炉输入热();为锅炉热效率();为机械不完全燃烧损失();、、、、、分别为对燃料而言的炉膛辐射受热面、屏式受热面、对流过热器、再热器、过渡区和省煤器等各部分受热面的吸热量()。各部分吸热量均用热平衡方程式求得的值带入。
3锅炉的热力计算实例
锅炉的参数
10t/h; ;
350C; 105C;
30C; 预热空气温度 150C;
180C; 5﹪;
燃料与燃烧计算
锅炉燃料
本次研究的对象是燃煤锅炉其煤质的元素分析列于表3-1。
表3-1 煤质的元素分析表
应用基成分(%)







可燃基挥发份=%
应用基低位发热值=17664kJ/kg

(1)锅炉受热面的过量空气系数及漏风系数
过量空气系数:燃料燃烧时实际供给的空气量与理论空气量之比。
漏风系数:锅炉受热面所在烟道漏入烟气的空气量与理论空气量之比,亦即该烟道出、进口处烟气中过量空气系数之差[9]。
表3-2 过量空气系数及漏风系数表
序号
锅炉受热面
入口过量空气系数
漏风系