炉膛热力计算
炉内换热的计算方法是用来计算单炉膛和半开式炉膛的换热。其本质是以能量方程和辐射能传递方程导出的准则为基础，用相似理论方法整理实验数据，建立出炉膛出口烟温的直接计算式。
1.1 计算流程控制
1.2 相关的公式
炉膛计算的重点就是炉膛出口烟温的准则方程：
6.003.06
.00~B B M B T T u a T T
+='
'=''θ 3
00)(a
CT CP CP P T F VC B B ψσϕ=
根据准则方程得到的炉膛出口烟温计算式是：
0.6
30.3
0273 1
()a
T
CP CT a u
p CP T F T MB
B Vc ϑσψϕ''=-⎡⎤+⎢⎥⎢⎥⎣⎦
℃ 炉膛计算的进行都是基于这个计算式进行。其中110 5.6710σ-=⨯ 1.2.1 Ta --是绝热燃烧温度，℃
根据1kg 燃料送入炉内的热量T Q 来决定，计算出T Q 后由烟气性质计算（即手工计算的温焓表）计算出响应的烟气温度。
346
4
100100T q q q Q Qr
Q q B ---=+-，
如果有再循环烟气，要考虑再循环烟气带入炉膛的热量。
r Q 是固体（液体）燃料工作基低位发热量，/kJ kg ,气体燃料的干燥基低位发热量，3/kJ m 。
3q -- 化学未完全燃烧热损失，来自热平衡计算； 4q -- 机械未完全燃烧热损失，来自热平衡计算； 6q -- 排渣和冷却水热损失，来自热平衡计算
Q B -- 空气带入炉内的热量，/kJ kg ，
''
((1))()T T zhf rec T ky T zhf l Q r I I ααααααB =-∆-∆--+∆+∆
其中，T α-- 炉膛出口过量空气系数； T α∆-- 炉膛漏风系数；
zhf α∆-- 制粉系统漏风系数；
rec α -- 再循环烟气抽取点处过量空气系数；
T r -- 再循环系数。
一般情况下没有烟气再循环的时候不考虑最后一项。
''
ky
I -- 空预器出口空气温度下的理论空气焓，也就是热空气焓。/kJ kg
l I -- 漏风焓。/kJ kg
1.2.2 M
M 是表示沿炉膛高度方向温度最大值相对位置对炉内换热的影响，即沿炉膛高度方向温度场不等温性对炉内换热的影响。
对于室燃炉 0(10.4M M x Γ=-
对于层燃炉 0(1M M ρ=+/CT R F ρ=，是燃料层面积与炉墙面积的比值。
0M 是系数，根据燃烧室的形态不同取不同的数值。 对于固态排渣煤粉炉：
燃烧器切向和对冲布置的时候，00.46M = 燃烧器单面前墙布置的时候， 00.42M = 对于液态排渣煤粉炉 00.44M = 层燃炉 00.46M =
对于装有摆动式燃烧器的炉膛，燃烧器向下或者向上每摆动10°，0M 相应地增加或者减少0.01
当固体燃料与重油或者气态燃料混烧时，系数0M 按固体燃料值进行计算。
1.2.3 u B （布格尔准则有效值）
22
1.421.6ln 1.42Bu Bu Bu Bu Bu ⎛⎫++= ⎪-+⎝⎭
Bu -- 吸收特性准则（即布格尔准则）是燃烧产物的基本辐射特性的表征。
Bu kps =
k -- 炉内介质的吸收系数（辐射减弱系数），1/()m MPa ⋅。按炉膛出
口烟温和烟气组成来计算，考虑三原子气体、炭黑、飞灰和
焦炭粒子的辐射；
p -- 炉膛内的压力，MPa ，这是一个需要用户输入的数据。
s -- 有效辐射层厚度，m 。
三原子气体辐射减弱系数k Γ
3''
7.8 1.6
1(10.3710)
T
r
k T
-
Γ
⎛⎫
+
=-⨯
⎪⎪
⎭
1/()
m MPa
⋅
22
n h O RO
r r r
=+-- 烟气中三原子气体的总容积份额，来自于烟气性质计算；
2
H O
r-- 烟气中水蒸汽容积份额，来自于烟气性质计算；
p -- 炉膛内的压力，MPa，这是一个需要用户输入的数据；
s -- 有效辐射层厚度，m；
''
T
T-- 炉膛出口烟气温度，K；
炭黑粒子辐射减弱系数
c
k
0.4
3"
2
1.2
(1.6100.5)
1
T
r
c T
r
C
k T
H
α
-
⎛⎫
=⨯-
⎪
+⎝⎭
1/()
m MPa
⋅
T
α-- 炉膛出口过量空气系数；
/r r
C H-- 燃料应用基碳氢比；
''
T
T-- 炉膛出口烟气温度，K；
灰粒子辐射减弱系数
4
kμ=
злзл
1/()
m MPa
⋅
μ
зл
-- 烟气飞灰份额，来自于烟气性质计算；
''
T
T-- 炉膛出口烟气温度，K；
s -- 有效辐射层厚度，m；
A
зл
-- 系数，根据燃料种类选取
液态排渣炉A зл的值都在表中值上加0.10。这个表中所列的燃料种类都是俄罗斯的煤，是否使用于我国煤种，有待证明。
焦炭粒子辐射减弱系数 kokc kokc k μ 1/()m MPa ⋅根据燃料种类按下表选取。
的碳黑粒子，考虑到发光火焰（碳黑粒子）对炉膛的充满度，炉内介质的辐射减弱系数可以用下式计算：c k k mK Γ=+ 1/()m MPa ⋅
燃用天然气时m =0.1，在气密式锅炉内燃用重油m =0.3，非气密锅炉内燃用重油m =0.6。高炉煤气m =0。
燃用固体燃料时，基本的辐射组分是三原子气体、灰粒子和焦炭粒子。因此炉内介质的辐射减弱系数是：
kokc kokc k k k k μμΓ=++злзл 1/()m MPa ⋅ 对于层燃炉kokc kokc k μ=0 有效辐射层厚度s 的计算：
无屏时炉膛有效辐射层厚度为： 3.6T
CT
V s F =，T V 和CT F 分别为炉膛的计算容积和面积。
有屏时炉膛有效辐射层厚度分为自由容积和屏间容积两种，T V 就是两个容积的和。
炉膛计算面积CT F 见1.2.5
1.2.4 CP ψ 水冷壁平均热有效系数
水冷壁的热有效系数ψ等于水冷壁角系数x 与系数ζ的乘积，ζ是表示考虑污染或者敷设卫燃带是产生的热阻。
x ψζ
=⨯
如果炉墙各段的水冷壁热有效系数不同，或者部分水冷壁表面覆盖耐火材料，或者部分炉墙没有水冷壁，热有效系数的平均值为：
CT
CP
CT
F F ψψ=
∑
未敷设水冷壁的炉墙区域，ψ=0
水冷壁角系数x 反映水冷壁在几何上吸收辐射热的能力。
对于膜式壁而言，x =1。
对装有销钉的水冷壁和鳍片管水冷壁以及铸铁板覆盖和耐火材料覆盖的水冷壁，x =1。
炉膛出口烟窗，x =1。
单排光管水冷壁的角系数取决于它的结构：
光管水冷壁外径为d ，节距为s ，水冷壁中心线到炉墙表面的距离为e ， 如果 1.4e d ≥
23 4
0.93286 + 0.20596 s/d - 0.16542 (s/d) + 0.02977 (s/d) - 0.0017 (s/d)x =⨯⨯⨯⨯ 如果0.8e d =
23 4
1.05071 + 0.03159 s/d - 0.09962 (s/d) + 0.01976 (s/d) - 0.00117(s/d)x =⨯⨯⨯⨯ 如果0.5e d =
23 4
1.13143 + 0.08224 s/d - 0.0625 (s/d) + 0.01455 (s/d) - 0.000909091(s/d)x =⨯⨯⨯⨯ 如果0e =
23 4
1.36242 + 0.35628 s/d - 0.01903 (s/d) + 0.01806 (s/d) - 0.0017(s/d)x =⨯⨯⨯⨯ 其他情况，0.8x =。
由于污染或者绝热覆盖层而使水冷壁吸热量降低的系数ζ按照下表选取:
对于布置在炉膛容积内的光管双面曝光水冷壁和屏，当燃用固体燃料时，ζ相对于贴墙水冷壁的值要减少0.1；而对于整体焊接式水冷壁及屏要减少0.05。燃用混合燃料是按引起最大污染的燃料来取用ζ的值。
对于出口烟窗，'ζ要在上表所列的贴墙水冷壁的值基础上乘以一个系数β，这个系数主要考虑了炉膛和受热面间的相互换热的系数。
'ζζβ=⨯
当炉膛出口烟窗后面布置有屏时，燃用固体燃料β＝0.6，燃用重油和气体燃料β＝0.8；出口烟窗后面布置凝渣管时β＝0.9；布置锅炉管束时β＝1.0；紧靠出口烟窗没有受热面β＝0.5。 1.2.5 CT F 炉墙面积 2m
炉膛容积内没有屏时，炉膛计算表面积CT F 就是包覆炉膛容积的表面和双面水冷壁表面积之和。
如果炉膛容积内有屏，计算的时候就比较复杂。需要考虑到炉膛水冷壁和屏的曝光不均匀性。
12CT free SH SHW F F z F z F =+⨯+⨯ 2m
free F ―― 自由容积炉膛面积 2m SH F ―― 屏面积 2m SHW F ―― 屏区炉墙面积 2m
1z ―― 屏的曝光不均匀系数 2z ―― 屏区水冷壁曝光不均匀系数
1z 和2z 分别与屏的角系数、屏区水冷壁的角系数以及炉膛自由容积黑度和屏区黑度有关。
1 / (1 - )p sl sl p Z a a C a =+⨯ 1 / (1 - )p sl p p Z a a C a =+⨯
p a sl a p C sl C 分别是炉膛自由容积的黑度、屏容积黑度以及屏角系数和屏
区水冷壁角系数。其中
1sl l C s =，l 为屏的深度，m ，1s 为纵向节距m 。
1p sl C C =-。
1p
Bu p a e
-=-，p Bu 是炉膛自由容积的布格尔准则。
1sl Bu sl a e -=-，sl Bu 是炉膛屏间容积的布格尔准则。
p p Bu kps =，2m 。关于k 的计算在1.2.3中有详细的说明。p s 是炉膛自由容积的有效辐射层厚度，sl s 是屏间容积的有效辐射层厚度。
3.6
p p p s
V s F F =+，m
p V ，p F ，s F 分别是炉膛自由容积、自由容积炉墙面积、自由容积与屏容积分界面积，2m 。
11.8
111sl s A s l
=
++，m
A -- 屏的高度，m
1.2.6 ϕ 保热系数
为考虑散热损失的影响，在计算烟气放给受热面的热量时，引入一个保热
系数的概念，它和热平衡计算中的散热损失5q 有关
5
5
1k q q ϕη=-
+ k η -- 为锅炉热效率。来自于热平衡计算。
1.2.7 p B 计算燃料消耗量 /kg s
为了计算燃烧产物空气的容积以及烟气对受热面的防热量，引入计算燃料消耗量，他考虑了机械不完全燃烧热损失，按照下式计算：
41 /100p q B B kg s ⎛
⎫=- ⎪⎝⎭
4q -- 机械未完全燃烧热损失，%
k
p k h
Q B Q Q μ=
+ /kg s
k Q -- 锅炉有效利用热，/kJ kg 。
p Q -- 燃料带入炉膛的热量，燃料的低位发热量加上燃料的显热，/kJ kg 。
k η -- 为锅炉热效率，%。
h Q -- 暖风热量，即在锅炉之外对空气进行加热带入炉膛的热量，/kJ kg 。 1.2.8 ()CP Vc 烟气平均比热容 /(.)kJ kg K
1Kg 燃料燃烧产物的平均比热容：
"
"
()T T
CP
a Q I Vc T T
-=- T Q --1kg 燃料送入炉内的热量, ，/kJ kg 其计算在1.2.1中有详细说明。
"
T
I -- 在温度为初始值时的炉膛出口烟气焓，/kJ kg ，根据烟气性质（温焓表）进行计算。
Ta --是绝热燃烧温度，K ，见1.2.1的计算
''T -- 炉膛出口烟温初始假设值，K
所有受热面计算完成后，进行整体热力计算误差校验 燃料燃烧 假设排烟温度，进行锅炉热平衡高温省煤器热力计算 低温过热器热力计算 高温过热器热力计算 屏式过热器热力计算 假设热风温度 ，进行炉膛热力计 高温空气预热器热力计算 低温省煤器热力计算 低温空气预热器热力计算 （炉膛热力计算中假设进入炉膛的热风温度 —尾部 受 （热平衡计算中假设排烟温度 —计算中得到的低温 空气预热器排烟温度）10℃ 0.5% 结束 图1-1 热力计算整体框图 将计算值、带回热平衡重新计 将计算值带 将计算值带 回热平衡重新计算
已知：燃料的种类及其 元素分析成分 计算 容 计算理论氮容积 计算理论空气量 已知：各受热面出口过量空气系数 计算理论干烟气容 积 计算各受热面烟道平均过 量空气系数 计算各受热面理论水蒸气容积 计算各受热面水蒸气容积 计算各受热面三原子气体和水蒸气容积总份额r （= ） 计算各受热面实际烟气容积 根据经验取飞灰份额 计算各受热面实际干烟气容积 计算质量飞灰浓度 图2-1 燃料燃烧计算方框图
计算锅炉输入热量 依据燃料及燃烧设备分别查取或计算 假定排烟温度，计算排烟损失 分别查取或计算 计算锅炉有效利用热 计算实际燃料消耗量B 求出计算燃料消耗量 计算完低温空气 预热器后，来校 验排烟温度 图2-2 锅炉热平衡及燃料消耗量计算方框图 方框图
额定热风温度 计算完尾部受热面后， 来校核热风温度 计算对应每千克燃料送入炉膛的热量 计算出理论 燃烧温度 计算出火焰中心 位置修正系数M 假设炉膛出口烟 气温度 计算炉膛出口烟气温度（计算值） 判断计算误差：（计算值）—（估） 以计算值作为屏过入口烟温，计算屏过热受面 图3-1 炉膛校核热力计算方框图 是 否
燃气工业炉的热工过程及热力计算 热工过程是工业炉内一个重要的物理、化学过程。燃气工业炉的热工过程是指炉内燃气燃烧、气体流动及热交换过程的总和。显然，它是直接影响工业炉生产的产品数量、质量及经济指标的关键。燃气工业炉的热工过程的好坏，炉膛部位是核心。因为物料的加热、熔炼及干燥等都主要是在炉膛内完成的，而炉膛热工过程又受炉子砌体各部位热工特性影响。一、炉体的热工特性工业炉炉子砌体的结构与材料，决定砌体的基本热工特性，进而对于工业炉热工状态造成重大影响。(一)不同炉子砌体的热工特性工业炉的炉墙、炉顶、炉底由不同材质的多层材料砌筑而成，而各层材料的导热系数与厚度都不一样，因而温度变化也各有差异。图3—9—6所示炉墙，从内到外分别为粘土砖、绝热层和普通红砖。炉膛内高温焰气的热量通过辐射与对流向炉墙内表面传递；内表面再通过传导，把热量传到外表面；而外表面再通过辐射、对流向周围空间散热。 图3-9-6 炉墙厚度上的温度分布1-普通红砖层；2-绝热层；3-粘土砖层；4-炉膛空间；tin-内壁温度；tout-外壁温度一般砌体的作用是保证炉子空间达到工作温度，炉衬不被破坏，而加绝热层是为了减小损失。从加热经济观点看，砌体蓄热能力差，炉子开停温度升降快，但是炉子砌体墙壁太薄，将导致外表面散热损失增加。因此，应在对炉子进行严格的热工分析后，确定砌体的厚度与材质。一般说，长期运行的大型工业炉，砌休可选厚些，反之选薄些。为了节约能源，越来越多的工业炉采用轻质、热导率小的材料作为砌体的绝热层。表3—9—3给出了采用不同轻质绝热材料及组合时的节能效果。对连续式和间歇式加热炉，不同砌体组合的节能效果均为ⅢⅡⅠ。 表3—9—3 采用轻质耐火材料对砌体散热及蓄热的影响炉子工作特点砌筑类型筑炉材料名称厚度/mm热损失散热量/kJ·(m-2·h-1)蓄热量/kJ·m-2连续式炉Ⅰ粘土砖2326926 轻质粘土砖116Ⅱ粘土砖2325074 轻质粘土砖232Ⅲ耐火纤维毡753720 粘土砖232轻质粘土砖232间歇式炉Ⅰ粘土砖2323184381101轻质粘土砖116Ⅱ粘土砖2322157147698硅藻土砖116Ⅲ耐火纤维毡75160910768矿渣纤维100(二)不同砌体对炉子热工状态的影响图3—9—7表示炉子供热量不同对炉内热状态的影响。当供给一定热量使炉子升温时，起初由于
V RO2 = V0N2 = V0H2 O = 0.66986 7 A ar=， a f.a= I0g V0= (с?)co2 kJ/m3 (标） V RO2(с?)CO2(с?)N2 kJ/m3 （标） V0N2(с?)N2 (с?)H2 O kJ/m 3（标） V0H2O(с?)H 20 (с?)kJ /kg ∑(3)+(5)+( 7) (с?)ak J/m3 （标） I0a I V0(с?)a 1.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 度CO2 N2 H2O O2 00 170 122.517501130 365.280468151 101.15 80 588.947132 468.92444729.6257
5 9 9 6 3 00 358 258.007444 2 260 730.560937 8 305 204.309 5 168 1192.87 8 267 948.50626 6 1477.43 1 00 559 402.866372 4 392 1101.46110 6 463 310.148 6 260 1814.47 6 407 1445.8503 8 2248.23 1 2 00 772 556.373594 8 527 1480.79082 4 626 419.337 357 2456.50 1 551 1957.4043 2 3043.72 3 3 00 994 716.367037 9 664 1865.74024 1 795 532.544 6 461 3114.65 2 699 2483.1680 9 3859.60 2 3 00 1225 882.846701 6 804 2259.11920 8 969 649.101 5 554 3791.06 7 850 3019.5892 4 4696.94 4 4 00 1462 6 5557.06 6 5 00 1705 9 6432.61 3 6 00 1952 5 7323.48 2 7 00 2204 1 8229.05 6 8 00 2458 8 9145.03 9 9 00 2717 2 10073.9 8 1 00 2977 6 11015.4 3 1 00 3239 6 11961.3 9 1 00 3503 8 12917.0 8 1 00 3769 5 13882.9 1 1 00 4036 3 14469.5 4 1 00 4305 2 15829.0 9 1 00 4574 3296.44148 2804 9 3690 1 2625 7 2967 7 16809.1 1 1 00 4844 3491.0281 2965 8331.20454 1 3926 2629.89 9 2847 14452.1 3 3138 11147.613 17796.4 2 1 00 5115 3686.33541 1 3128 8789.21005 2 4163 2788.65 8 15264.2 3309 11755.083 3 18790.7 3 1 00 5387 3882.36341 3289 9241.59586 4402 2948.7516072.719784.61
锅炉热力计算方法 一、热力计算的任务 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。 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）。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）。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。 二、热力计算的顺序 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。 校核计算的计算顺序为： （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
目录 1 绪论0 1.1课题背景0 1.2锅炉的发展简况0 2 基本资料及辅助计算 2 2.1 设计内容（已知条件） 2 2.2燃料特性 2 2.3 辅助计算 3 2.3.1 锅炉的空气量平衡[3] 3 2.3.2燃料燃烧计算[1] 6 2.3.3锅炉热效率及燃料消耗量的估算[3] 13 3 锅炉设计方案选择与总体布置18 3.1 锅炉总体布置[5] 18 3.2 锅炉汽温的调节[4] 20 3.3 锅炉范围内主要系统[12] 20 3.3.1 制粉系统20 3.3.2 汽水系统[9] 21 3.3.2 风烟系统22 3.3.3 燃油及点火系统22 3.3.4 除渣系统22 3.3.5 除灰系统22 3.3.6 减温器23 4 热力计算及校核24 4.1炉膛热力计算及校核24 4.1.1炉膛出口烟气温度[3] 24 4.1.3炉膛选型设计[2] 24 4.2 屏式受热面的计算（后屏过热器）36 4.3 烟道对流受热面的计算 38 4.3.1 末级过热器38 4.3.2蒸汽冷却管、低再垂直段以及转向室39 4.3.3 省煤器40 4.3.4 空气预热器41 5 锅炉的校核计算44 5.1热力计算数据的修正[5] 44
5.2 锅炉热平衡计算误差校核44 5.2.1 热平衡计算误差校核44 6 总结48 7 致谢48 参考文献50
1 绪论 锅炉也称蒸汽蒸发器，是利用燃料等能源的热能或工业生产中的余热，将工质加热到一定温度和压力的换热设备。锅炉的一个主要用途是发电，是火电厂三大主机之一。我国的火力发电量约占总发电量的75%，即使到2050年，预计火力发电量仍将占总发电量的60%以上。由此可见锅炉对我国电力工业的重要意义。虽然锅炉工业对于国计民生具有重要作用，但是，至今国内外有关锅炉的手册为数不多。至于全面涉及锅炉设计、制造、运行等方面的锅炉手册更是少见。本文针对125MW 燃煤电厂进行了热力计算和初步设计。 1.1课题背景 我国是一个能源消费大国，煤炭始终占有我国能源利用的主导地位，尤其随着近几年随着石油资源的紧缺，国际油价的大幅上涨，煤炭的利用又逐渐回到了人们的视线。据2007年统计，我国一次能源消费构成中煤炭占73.5%，从2004年开始，我国每年的新建机组容量快速增加，到2007年底，全国电力装机容量达到7.18亿千瓦，发电量32，644亿千瓦时。从新增装机的电源结构分析，火电机组发展最快，以致火电装机容量和发电量所占的比例都不断增加，2007年火电装机容量占77.42%，火电发电量占83.34% （主体是煤电）。目前中国煤炭消费以动力煤为主，占消费总量约85%，2001年作燃料消耗的煤大约在10亿t，其中发电用煤占煤炭生产量的45%，在未来30-50年,中国国内一次能源的生产和供应不会像目前欧、美一些国家那样以油、气为主，煤炭仍占有主要地位。预计到2020年约占60%以上，煤炭消费的绝对量将呈上升趋势，中国未来一次能源生产、消费仍将呈现以煤为主多元化结构。因此。煤炭在我国经济社会发展中占有极重要的地位。 从全世界范围看，由于核电站、水电站和其他形式电站的发展，今后火力发电的比例将有所下降，但仍可占世界总发电量的50％以上。电站锅炉一般容量巨大、蒸汽参数（压力、温度）高，要求性能好，是火力发电站的主要设备之一。我国在电站设计、制造、运行等方面都达到很高的水平。 除电力工业外，化工、纺织等工业规模也比较大，都常有既供电又供热（蒸汽或热水）的自备电厂，也称为电热联产电站。这种自备电站的规模也很大，可以和中型火力电站相比，所用锅炉的容量和参数与电站锅炉相差不大。 本次设计采用了煤粉炉，煤粉炉是大型电站的主要燃烧方式，煤粉炉的特点是：煤预先在磨煤机中磨成煤粉，用热风或乏气送粉；在较高的温度，较大的接触燃烧面积的条件下，燃烧有所改善，燃料适应性广，为无烟煤、烟煤、贫煤等均可稳定及时燃烧，燃烧效率、机械化、自动化程度都较高。 1.2锅炉的发展简况 我国的锅炉工业是20世纪50年代初才发展起来的，在第一个五年计划期间，我国建立了上海、哈尔滨等锅炉厂，并开始制造中、高参数锅炉的电站锅炉。此时主要技术来自苏联，基本特征是采用火室燃烧，双锅筒，分散下降管，光管水冷壁，轻型框架式炉墙。到20世纪60年代我们开始设计更大吨位的锅炉，并逐步采用了膜式水冷壁，使炉墙大大简化。到20世纪70－80年代，我国的能力达到：再热温度达到750℃直流锅炉和配60万千瓦机组的亚临界参数锅炉，采用膜式水冷壁，
一、锅炉整体热力计算 1 计算方法 本报告根据原苏联73年颁布的适合于大容量《电站锅炉机组热力计算标准方法》，进行了锅炉机组的热力计算和中温再热器及低温过热器出口垂直段管壁金属温度计算，计算报告中所选取的有关计算参数和计算式均出自该标准的相应章节。对所基于的计算方法的主要内容简述如下。 锅炉的整体热力计算为一典型的校核热力计算，各个受热面及锅炉整体的热力计算均需经过反复迭代和校核过程，全部热力计算过程通过计算机FORTRAN5.0高级语言编程计算完成。管壁温度计算分别通过EXCEL 和FORTRAN5.0完成。 1．1锅炉炉膛热力计算所采用的计算炉膛出口烟气温度的关联式为： 式中， M —考虑燃烧条件的影响，与炉内火焰最高温度点的位置密切相关，因此，取决于燃烧器的布置形式，运行的方式和燃烧的煤种； T ll —燃煤的理论燃烧温度，K ； Bj —锅炉的计算燃煤量；kg/h 。 1．2锅炉对流受热面传热计算的基本方程为传热方程与热平衡方程 除炉膛以外的其它受热面的热力校核计算均基于传热方程和工质及烟气侧的热量平衡方程。 计算对流受热面的传热量Q c 的传热方程式为： 式中， C V B T F M T cpj j a ︒ --+ψ⨯= 2731 )1067.5( 6.03 11 11111 " 11ϕϑKg KJ Bj t KH Q c /∆=
H —受热面面积； ⊿t —冷、热流体间的温压， 热平衡方程为： 既：烟气放出的热量等于蒸汽、水或空气吸收的热量。 烟气侧放热量为： 工质吸热量按下列各式分别计算。 a ．屏式过热器及对流过热器，扣除来自炉膛的辐射吸热量Q f b ．布置在尾部烟道中的过热器、再热器、省煤器及直流锅炉的过渡区，按下式计算： 2 计算煤种与工况 2.1 计算煤质 表1 设计煤质数据表(应用基) 2.2 计算工况 本报告根据委托合同书的计算要求，分别计算了两种不同的工况。 计算工况一 —— 设计工况计算（100％负荷） 根据表1中的设计煤质数据，各设计和运行参数均按《标准》推荐的数据选取。 计算工况二 ——设计工况计算(70%负荷） 根据表1中的设计煤质数据，各设计和运行参数均按《标准》推荐的数据选取。 Kg KJ I I Q T f d ) (0 1"'-∆+-=αϕKg KJ Q i i B D Q f j d --= )'"(Kg KJ i i B D Q j d )'"(-= d c Q Q =
炉膛校核热力计算的步骤 炉膛校核热力计算是确保锅炉设计和运行性能符合要求的重要步骤，其具体步骤如下： 1. 燃料特性与热平衡：首先根据燃料的性质计算得到烟气的特性表和焓温表。通过热平衡计算确定计算燃料量（Bea）和保热系数（φ）。 2. 炉膛结构尺寸：求出炉膛的受热面积（F）、炉膛的有效容积（Vj）、燃烧器的相对高度（xg）以及有效辐射层厚度（S）。 3. 热有效系数：根据水冷壁的结构、燃料性质、燃烧方式求得热有效系数（ψv）。 4. 燃烧器结构特性：依据燃烧器的结构特性求得xo，或者根据燃料特性和燃烧器结构求出炉内介质的温度分布系数（M）。 5. 理论燃烧温度：计算随同1kg燃料带入炉内的有效热量（Q°）和理论燃烧温度（Th）。 6. 假定炉膛出口烟温：假设炉膛出口烟温（T），由焓温表查得烟气焓。 7. 平均热容：计算烟气的平均热容。 8. 辐射减弱系数：求出三原子气体、灰粒、焦炭颗粒的辐射减弱系数（kgr、kashμash、kok μcoke）。 9. 炉内介质辐射减弱系数：求出炉内介质的辐射减弱系数（ko）。 10. 火焰黑度：求解火焰黑度（ε₁）或综合火焰黑度（ε₁）。 11. 炉膛黑度：求出炉膛黑度（ε/）或炉膛黑度（εf）。 12. 校核：进行校核计算，包括空气平衡、烟气特性、焓温表和热平衡。计算炉内有效热量后，假定炉膛出口烟温并计算相关参数，然后计算炉膛出口温度。若|假定炉膛出口烟温-计算炉膛出口温度| ≤100K，则认为合格；如果大于100K，则需要重新计算。 在进行炉膛校核热力计算时，需要考虑到锅炉校核热力计算与设计热力计算的差异，并且熟悉锅炉炉膛热力计算的各项意义和允许的计算误差。同时，还需要对锅炉对流受热面的热力计算基本方程式有所了解。此外，还应包括烟气焓、空气焓、蒸汽焓的计算，以及对锅炉受热面各部位的蒸汽或空气的焓值进行计算，并制成温焓表。
工业锅炉热力计算 提纲1、锅炉热力计算简介2、热力计算模型介绍3、软件的功能及 特点4、软件的使用 锅炉热力计算简介热力计算在锅炉设计、改造及经济性预测方面有着 极为 重要的作用，是锅炉设计中最重要、也是最复杂的技术环节。热力计算一般需要完成每个受热面部分的迭代循环和锅炉整体的迭代循环。受热面循环是为了达到应有的精度而进行的迭代计算，锅炉整体循环是当假设的排烟温度与实际计算温度相差较大时，在假设排烟温度调整后重新进行计算。传统手工运算方式对设计人员经验要求很高，如果计算时对一些参数假设不合理，为达到计算要求就必须进行多次反复运算，造成运算量过大。目前，锅炉热力计算通常都通过编制锅炉热力计算软件进行。2 锅炉热力计算简介锅炉热力计算具有通用性差，计算模型复杂，计算 过程复 杂等特点，现阶段各研究机构和锅炉厂家自行开发的热力计算软件都 有一定的局限性：缺乏高度抽象和统一的热力计算模型；开发技术比较落后，扩展性不强；软件操作界面不够人性化；工业锅炉具有炉型更加多样化，受热面布置形式更加灵活等特点，开发一款具有一定通用性的工业锅 炉热力计算软件就具有十分显著的社会效益和经济效益。 3 锅炉热力计算简介热力计算简介热力计算分为设计计算和校核计算设 计计算设计计算是设计新锅炉时常用的计算方法计算任务：在给定的给水 温度和燃料特性的前提下确定保证达 4
锅炉热力计算简介热力计算简介校核计算校核计算是估计已有锅炉在非设计工况条件下的运行指标或者 改造后锅炉热力性能计算计算任务：根据已有的锅炉各受热面结构参数及传热面积和热 力系统形式在锅炉参数，燃料种类或局部受热面面积发生变化时，通过传热性能计算确定各个受热面交界处的水温、汽温、烟温及空气温度的值，确定锅炉的热效率和燃料消耗量等。 5 锅炉热力计算简介设计计算和校核计算设计计算和校核计算依据相同的传热原理，区别仅在于计算任务和所求数据不同。遵循的传热原理为：热平衡方程0Qh,bIIIl,a 传热方程 Qh,tKHt/Bcal 6 锅炉热力计算简介单个部件设计计算步骤：吸热量假定烟气温度指定受热工质温度 温压传热系数 传热面积 7 锅炉热力计算简介单个部件校核计算步骤工质的终温假定烟气的终温温压传热系数
燃气工业炉的热工过程及热力计算 燃气工业炉通常是一种用于生产工业产品或炼化原料的设备。不同 于电力工业中使用的燃煤炉，燃气炉使用的是天然气或其他燃气类型。在生产和运营过程中，燃气工业炉需要进行热力计算以确保工作效率、生产质量和能源使用情况得到最大程度的优化。 燃气工业炉的热工过程 燃气工业炉的热工过程可以分为两个阶段：进料加热和反应反弹。 在进料加热过程中，先将原材料投入燃气工业炉中，燃气通过加热器 进入炉膛，使材料升温到预定的温度。在反应反弹阶段，材料开始反 应并放出能量，同时产生一些废气或其它废物。废气通过烟道排放到 大气中。 燃气工业炉的热工过程可以用以下公式表示： Q = m * c * (T2 - T1) 其中，Q代表净热量（kJ），m代表物体质量（kg），c代表物质 的比热容（kJ/kg K），T1和T2分别代表原材料的初始温度和加热后 的最终温度。 燃气工业炉的热力计算 热力计算通常是用来确定燃气工业炉中加热过程的能量损失和能源 利用效率。一般来说，热力计算包括以下关键参数： 1.初始条件：这包括原材料和天然气的质量和温度等信息。
2.进料加热：在燃气工业炉中加热原料是通过将天然气通过 预热器加热并引入炉腔中实现的。 3.反应过程：在加热过程中，原材料达到一定的温度，就会 发生与燃气的反应。这个过程需要计算能量释放及任何质量损失。 4.烟气处理：废气或其它废物通过烟道排放到大气中，需要 计算排放废气的热质量和允许排放的最大限度。 以上参数都可以通过现场的测试、测量和分析计算来得出。最终， 热力计算的结果能够用于优化燃气工业炉的生产过程，提高能源使用 效率和生产质量。 结论 燃气工业炉的热工过程及热力计算是燃气工业生产中非常重要的环节。通过合理的热力计算，工厂能够确定合适的燃气使用量、加热温 度及排放标准。这将非常有助于提升燃气工业炉的生产效率、降低能 源成本、保证最终产品的质量和保护环境。（1500字）
电锅炉零维到三维模型炉膛传热计算方式电锅炉炉膛传热计算有经验法，半经验法，热流法方法进行计算，，根据不同的锅炉模型结构传热计算方法也不同。由小编为大家讲解四种模型锅炉结构的计算方式。 一零维模型 假设锅炉现象：如果锅炉内烟气温度和成分是均匀的，则计算电热锅炉内炉膛户口截面平均烟气温度和辐射受热面的平均热负荷。那么零维模型炉膛的传热计算方式有2种： (1)半经验法：运用相似理论分析，并通过大量试验而综合得出半经验公式。假如传热过程与燃烧过程分开，在必须计算其燃烧工况影响的情况下，引人经验系数修正。对流传热忽略不计。火焰和雾气的辐射传热量按某一平均温度计算。只有辐射传热方程式和热平衡方程式两个代数方程式。此方法简便并大致反映了炉内传热基本规律，因此是目前工程上炉膛传热计算的主要方法，如《锅炉机组热力计算标准方法》、我国《层状燃烧及沸腾燃烧工业锅炉热力计算方法》以及《工业锅炉简化热力计算方法》等。 (2)经验法：根据工业性试验结果，整理成经验公式或图表，计算简单，但局限性大，只能用于规定范围内，不能外推。早期应用此种方法，近代某些锅炉制造厂生产的炉型单一，燃烧设备已系列化，仍用此法。
电锅炉一维模型：考虑烟气温度和成分沿炉膛高度的变化，而认为在垂直于炉膛轴线的平面上是均匀的，列出烟气温度沿着高度变化的方程，用数学方法求解。实际应用时，也有将炉膛沿高度分成若干区段，分别对各区段利用已有的半经验公式进行计算，其关键在于正确判断各段中的燃尽程度。有的国家已将其用作炉膛传热计算的主要方法。 电锅炉二维模型计算方法：适用于轴对你的圆筒形炉子，其分析方法跟三维模型基本一致。 电锅炉三维模型计算方法采用热流法，将受热面分割成若干个微元立方体，把微元立方体六个界面上从各个方向、不同强的辐射传热折算成垂直于6个微元面的均匀热流，把复杂的空间辐射传热处理成偏激分方程，可用通常的差分法来求解，但是，但进行折算所采用的系数取用不当时，就会引起相当大的误差。
220T锅炉校核热力计算具体计算过程
1 燃料燃烧计算 1．1燃烧计算 1．1．1 理论空气量: V 0 =0.0889(C ar +0.375S ar )+0.265H ar -0.0333O ar 0.0889(5.90180.3750.6)0.265 4.40.03339.1 =⨯+⨯+⨯-⨯ 5.9018=Nm 3/kg S ar 1．1．2 理论氮容积: 0 2 N V =0.8100 ar N +0.79 V 0 1.20.80.79 5.9018 4.6720100=⨯+⨯= Nm 3 /kg 1．1．3 RO2 容积: V R02 = 1.866 100ar C +0.7100ar S 56.90.61.8660.7 1.066100100 =⨯+⨯=Nm 3 /kg 1．1．4理论干烟气容积:0GY V = 0 2N V + V RO2 4.672 1.066 5.738=+=Nm 3/kg 1．1．5理论水蒸气容积:20H O V =11.1 100ar H +1.24 100 ar M +1.61d k V 0 (d k =0.01kg/kg) 4.413 11.1 1.24 1.610.015 100100 =⨯+⨯+⨯⨯ 0.7446=Nm 3 /kg 1．1．6飞灰分额:αfh =0.92(查表2-4) 1．2锅炉热平衡及燃料消耗量计算 1．2．1锅炉输入热量 Q r ≈Q ar,net =22415 kJ/kg 1．2．2排烟温度θPY (估取)= 125 c 1．2．3排烟焓 I PY =1519.2159 kJ/kg 1．2．4冷空气温度 t LK =20℃ 1．2．5理论冷空气焓 0 LF I =(ct)k V 0 38.2 5.9018225.448=⨯= kJ/kg 1．2．6化学未完全燃烧损失 q 3 =0.5% (取用) 1．2．7机械未完全燃烧 q 4 =1.5% (取用) 1．2．8排烟处过量空气系数 αpy =1.39(表2-7第二版) 1．2．9排烟损失 q 2 =（100- q 4 ）*（I PY -αpy 0 LF I ）/ Q r ()()100 1.51519.2159 1.39225.448/224 =-⨯-⨯ 5.2989= % 1．2．10散热损失 q 5=0.5% (取用) 1．2．11灰渣损失 q 6 = Q 6 /Q r *100 1.0658 1000.004822415 = ⨯=%
循环流化床锅炉热力计算LT
2、Q1是锅炉的有效利用热量，KJ/Kg；在反平衡热效率计算中，是利用其它热损失来求出它的。 3、Q4是机械不完全燃烧热损失量，KJ/Kg。 Q4= Q cc(M hz C hz+M fh C fh+M dh C dh)/M coal 式中Q cc--灰渣中残余碳的发热量，为622 KJ/Kg。 M hz、M fh、M dh--分别为每小时锅炉冷渣器的排渣量、飞灰量和底灰量，分别为15、7、2t/h。 C hz、C fh、C dh--分别每小时锅炉冷渣器的排渣、飞灰和底灰中残余碳含量占冷渣器的排渣、飞灰和底灰量的质量百分比，按2.4%左右。 M coal--锅炉每小时的入炉煤量，为20.125t/h。 所以Q4= Q cc(M hz C hz+M fh C fh+M dh C dh)/M coal =622（15*2.4+7*2+3.5*2.4）/20.125 =1694 KJ/Kg q4= 100Q4/Q r（%） =100*1694/12127=13.9% 4、Q2是排烟热损失量，KJ/Kg。 Q2=(H py-H lk)(1-q4/100) 式中H py--排烟焓值，由排烟温度θpy(135℃)、排烟处的过量空气系数αpy（αpy =21.0/(21.0 - O2py)）=1.24和排烟容积比热容C py=1.33 (KJ/(Nm3℃))计算得出，KJ/Kg。 H py=αpy (V gy C gy+ V H2O C H2O)θpy+I fh 由于I fh比较小可忽略不计 =1.24*( 5.05*1.33+0.615*1.51) *135
燃生物质锅炉结构设计与热力计算方法 湖南省特种设备检验检测研究院 汪斌 工程师 关键词：生物质锅炉 热力计算 摘要：根据生物质燃料挥发分高，热值低，着火快的特点，设计一种新的锅炉结构，此结构不同于以往的燃煤链条炉排锅炉，针对此新的锅炉结构，给出热力计算方法。为了方便工程应用，简化繁琐的计算过程。本文在吸收现有热力计算标准的核心思想的基础上，根据最基本的传热学理论，将大量的经验公式，图、表、结构系数等化简合并。对于合并后的系数取值，结合半经验公式计算和实际运行效果给出一个参考值。 1. 锅炉的设计目标：排烟处过量空气系数py ，排烟温度py T ，热效率q ，蒸发量D 。以上设计目标在锅炉热力计算时预先给定，作为已知条件使用。 2. 计算的目的：根据以上给定的设计目标，确定锅炉结构各部分的尺寸，比如炉膛尺寸小了，锅炉蒸发量达不到，尺寸大了过量空气系数增加，效率下降。 设计计算过程：先假定一个锅炉结构，如图所示为经过修改后的燃生物质锅炉结构，它分为三部分：1.炉膛；2对流管束；3尾部对流受热面。取消了燃煤锅炉的链条炉排和前后炉拱，用一个不设水冷壁的耐火浇筑燃烧室引燃新加入的燃料。
3. 炉膛传热计算： 炉膛传热计算的内容：根据假定的炉膛尺寸，确定炉膛的出口烟温，和辐射传热量。若出口烟温和传热量不合理，则须修改炉膛尺寸。炉膛容积的大小可以先参考炉膛容积热负荷假定。 炉膛传热计算的理论模型：将火焰看作紧贴水冷壁的一个表面。 则炉膛传热计算可以简化为两个灰体表面之间的辐射传热计算：传热方程 )(6.3Q 440r wal av cal fur T T B A a -=σ KJ/Kg （1）
关于燃油燃气锅炉炉膛的热力计算举例 （按最近审查WNS15-1.25-YQ 为例，为给制造厂提供一个修改途径） 几何特性：炉胆D n1×L 1=1.4×6.28m H f1＝28m 2 回燃室：D n2×L 2＝2.2×0.72m H f2＝9.7m 2 (H f2是扣除管板的开孔和后板的检修孔面积) H f ＝37.7m 2 1. 按几何特性中的H f （37.7m 2还是39.5m 2)，这台炉的辐射面积布置 较少，若保持fur ϑ''在1000℃以下经验估算，受热面要布置4 m 2 /吨汽（8t/h 炉以下）；3.5 m 2/吨汽（8t/h 炉以上，最少也要3 m 2/吨汽）。即H f ＝45m 2—52.5 m 2比较正常。 2. 计算火焰直径与长度（N=11900Kw ） α fur ＝1.15(经验公式) d g ＝0.061N 0.32=Φ1.23m(1.m(Φ1.4m 炉胆直径可以) L g ＝0.060.5=6.55m(炉胆长度＋回燃室的长度＝7m 可以) 但要在炉胆全部烧完，炉胆长L ＝7m ，H f1＝31.2m 2 ,H f 可以达41m 2。 3．尽管布置受热面少，fur ϑ''就会超过1000℃，可达1100℃。 经验公式估算：C a l n fur 1106102.375.3c 3030=⎥ ⎦ ⎤⎢⎣⎡⨯-=''︒±ϑ 计算方便取fur ϑ''＝1100℃ 2356.10== N a H a fur F l n a 0＝0.2115 输入功率N=11.9MW, H f ＝37.7m 2
炉子黑度a fur 按燃料特性，炉子温度和辐射层厚度S=1.26m 查a fur －s 图（经验积累绘出曲线a fur ＝0.39） 即使按25.39m H f = C f u r 1089=''ϑ 4．通过上面估算，原热力计算书提供C fur 976=''ϑ 计算按⎥⎥⎦ ⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛4 4100100wal av cal f T T B CH 计算R Q 为kg KJ 6.17780，C 值是辐射换热系数取4 212k h m KJ ⋅⋅（按11－17选）。至于1wa av T T ⋅的计算各有 各方法，姑且不谈（但值得商讨）。 关键是C 值的选取，要有依据。要是在11－17之间随便选，不是有 依据去选而是凑数据，可以一点无误差。提意见再取C fur 900=''ϑ。只要C 选15.49，R Q 为kg KJ 19506，同样一点无误差（R Q 相差约10％）。 这样，fur ϑ''随便选都可以（只要C 值不超过11－17范围便可）。 炉膛受热面蒸发率高达2 220200m KJ -（正常认为2 180160m KJ -以 下）。C 的选取应按炉子黑度fur a 和有关要求来选较合适，考虑辐射就要考虑fur a 。 5．为了说明问题，通过下列计算（供参考）。 15.1=fur α C t o ex 150= C t o la 30=（或按20℃空气温度升高每10℃，炉温约上升4℃） %89.52=q %5.03=q 04=q %5.05=q 锅炉热效率%11.93=η 保温系数995.0=ϕ
炉膛热力计算 炉内换热的计算方法是用来计算单炉膛和半开式炉膛的换热。其本质是以能量方程和辐射能传递方程导出的准则为基础，用相似理论方法整理实验数据，建立出炉膛出口烟温的直接计算式。 1.1 计算流程控制 1.2 相关的公式 炉膛计算的重点就是炉膛出口烟温的准则方程： 6.003.06 .00~B B M B T T u a T T +=' '=''θ 3 00)(a CT CP CP P T F VC B B ψσϕ= 根据准则方程得到的炉膛出口烟温计算式是：
0.6 30.3 0273 1 ()a T CP CT a u p CP T F T MB B Vc ϑσψϕ''=-⎡⎤+⎢⎥⎢⎥⎣⎦ ℃ 炉膛计算的进行都是基于这个计算式进行。其中110 5.6710σ-=⨯ 1.2.1 Ta --是绝热燃烧温度，℃ 根据1kg 燃料送入炉内的热量T Q 来决定，计算出T Q 后由烟气性质计算（即手工计算的温焓表）计算出响应的烟气温度。 346 4 100100T q q q Q Qr Q q B ---=+-， 如果有再循环烟气，要考虑再循环烟气带入炉膛的热量。 r Q 是固体（液体）燃料工作基低位发热量，/kJ kg ,气体燃料的干燥基低位发热量，3/kJ m 。 3q -- 化学未完全燃烧热损失，来自热平衡计算； 4q -- 机械未完全燃烧热损失，来自热平衡计算； 6q -- 排渣和冷却水热损失，来自热平衡计算 Q B -- 空气带入炉内的热量，/kJ kg ， '' ((1))()T T zhf rec T ky T zhf l Q r I I ααααααB =-∆-∆--+∆+∆ 其中，T α-- 炉膛出口过量空气系数； T α∆-- 炉膛漏风系数； zhf α∆-- 制粉系统漏风系数； rec α -- 再循环烟气抽取点处过量空气系数； T r -- 再循环系数。 一般情况下没有烟气再循环的时候不考虑最后一项。 '' ky I -- 空预器出口空气温度下的理论空气焓，也就是热空气焓。/kJ kg l I -- 漏风焓。/kJ kg
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模块一：炉膛内传热 （前言：关于加热炉炉膛传热计算方法的研究已有100多年的历史，由于炉内传热过程复杂、相关因素很多，迄今为止,工程界和学术界关于炉膛内传热计算方法和模型各式各样、名目繁多。现选取部分加以综合归纳。） （一） 零维模型 最早进行锅炉炉膛传热试验研究,并于1890年提出了锅炉炉膛传热计算的经验公式,后由Orrok 加以修正,得到如下形式的经验关系式： l F B L 6.591100+=η （1） 式中 η——炉膛吸热率,% L ——空气与燃料的质量比, kg /kg B ——以优质烟煤为基准计算的燃料量, kg /h l F ——辐射受热面投影面积,2 m 根据辐射传热的Stefan-Boltzmann 定律提出了如下形式的炉内辐射传热计算公式： )(4 4b hy e T T aH Q -= （2） 式中 a ——黑度 e ——Stefan-Boltzmann 常数 hy T ——火焰平均温度,K b T ——壁面温度,K H ——有效辐射受热面积,2 m 3.前苏联中央汽轮机锅炉研究所(ЦКТИ)以ГУРВИЧ为首的研究小组在综合了大量的试验数据的基础上,提出了锅炉炉膛传热计算的半经验方法,称为ЦКТИ
法。由于此方法当时在实际计算中有较高的准确性,于1957年和1973年2次写入前苏联锅炉机组热力计算标准方法中。按ЦКТИ方法,锅炉炉膛辐射传热方程式为: 4h l l e l JT F a Q = （3） 式中 l a ——黑度 h T ——火焰平均温度,K l F ——炉膛辐射传热面积,2m J ——热有效系数 假定火焰平均温度h T 与理论燃烧温度j T 和炉膛出口温度''l T 之间存在如下关系： n l n j h T mT T 4'')1(4-= （4） 式中 m, n ——经验系数 锅炉炉膛热平衡方程式为: )(''l j pj l j l T T C V B Q -=ϕ （5） 式中 ϕ——保热系数 j B ——计算燃烧量, kg /s l V ——炉膛容积,3m pj C ——烟气平均比热, kJ/(kg ·°C) 联立式(3)和式(5),并整理成无因次准关系,由实验确定相应的经验系数,经转换得炉膛出口烟温的计算表达式: 1 6.03''+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=pj l j j l l j l C V B T a eJF M T T ϕ （6） 式中，M 为与火焰中心相对高度有关的经验系数。
200t/h高压煤粉锅炉热力计算 第1章设计任务书 1.1设计题目200t/h高压煤粉锅炉 1.2原始资料 (1)、锅炉额定蒸发量: D ec = 210t/h (2)、给水温度: t gs = 215℃ (3)、给水压力: p gs = 11.3Mpa (表压) (4)、过热蒸汽温度: t1 = 540℃ (5)、过热蒸汽压力: p1 = 9.9Mpa (表压) (6)、周围环境温度: t lk = 10℃ (7)、连续排污率P pw= 2% (8)、汽包压力P qb = 10.3Mpa (9)、空气中的含湿量 d = 10g/kg (10)、燃料特性 a.燃料名称：淮南烟煤 b.煤的收到基成分（%）：C a=60.82；O ar=7.65；S ar=0.67；H ar=4.01；N ar=1.11； M ar=6.0；A ar=19.74 c.煤的干燥无灰基挥发份:V daf =38.0% d.煤的空气干燥基水分:Mar=2.3 e.煤的低位发热量:Q ar,net = 24300kJ/kg f.灰熔点：DT=1500℃、ST＞1500℃ (13)制粉系统:中速磨煤机直吹式制粉系统 提示数据：排烟温度假定值θpy=140℃；热空气温度假定值t rk=300℃ 第2章煤的元素分析数据校核和煤种判别 2.1煤的元素各成分之和为100%的校核 C ar+O ar+S ar+H ar +N ar +M ar +A ar =60.82+7.65+0.67+4.01+1.11+6.0+19.74=100% 2.2煤种判别； （1）煤种判别
由燃料特性得知V daf =38.0%＞20%，而且Q https://www.doczj.com/doc/e119062712.html, =24300kJ/kg ﹥18840 kJ/kg ，所以属于优质烟煤。 （2）折算成分的计算 A ar,zs = net Qar Aar ,4182⨯(%)=4182×19.74/24300 (%)=3.397%〈4% M ar,zs = net Qar War ,4182⨯(%)=4182×6/24300 (%)=1.033%〈8% S ar,zs = net Qar Sar ,4182⨯(%)=4182×0.67/24300 (%)=0.115%〈0.2% 此煤属于低水份的煤。 第3章 锅炉整体布置的确定 3.1 炉整体的外型——选Π型布置 选择Π形布置的理由如下： (1)锅炉排烟口在下方送、引风机及除尘器等设备均可布置在地面，锅炉结构和厂房较低，烟囱也建在地面上； (2)对流竖井中，烟气下行流动便于清灰，具有自身除尘的能力； (3)各受热面易于布置成逆流的方式，以加强对流换热； (4)机炉之间的连接不长。 3.2受热面的布置 在炉膛内壁面，全部布置水冷壁受热面，其他受热面的布置主要受蒸汽参数、锅炉容量和燃料性质的影响。 本锅炉为超高压参数，汽化吸热较少，加热吸热和过热吸热较多。为使炉膛出口烟温降到要求的值，保护水平烟道的对流受热面，除在水平烟道内布置高、低温对流过热器外，还在炉内布置全辐射式的前屏过热器，炉膛出口布置半辐射式的屏式过热器。为使前屏、后屏过热器中的传热温差不致过大，在炉顶及水平烟道的两侧墙，竖井烟道的两侧墙和后墙均布置包覆过热器。 为了减小热偏差，节省金属用量，采用二级再热方式，其中高温再热器置于对流过热器后的烟温较高区域，低温再热器设置在尾部竖井烟道中。但是，为了再热气温的调节，使负荷在100％—75％之间变化时，再热器出口汽温保持不变，在低温再热器旁边（竖井烟道的前部）设置旁路省煤器，前后隔墙省煤器采用膜式水冷壁结构。在低温再热器及旁路省煤器的下面设置主省煤器。根据锅炉的参数，省煤器出口工质状态选用非沸腾式的。 热风温度要求较高（t=280℃）理应采用二级布置空气预热器，但在主省煤器后已布置不下二级空气预热器，加之回转式空气预热器结构紧凑、材料省、维修方便，因此采用单级的回转式空气预热器，并移