1、鍋爐對流受熱面的換熱計(jì)算大型電站鍋爐的對流受熱面是指對流換熱為主的對流過熱器和再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、直流鍋爐的過渡區(qū)等，也包括輻射份額較大的屏式受熱面。盡管這些受熱面的結(jié)構(gòu)布置、工質(zhì)和煙氣的參數(shù)都有著很大的不同，輻射傳熱所占的份額不同，但為了簡化計(jì)算，均采用對流傳熱計(jì)算的規(guī)律，將輻射傳熱部分折算到對流傳熱，各個(gè)不同受熱面的計(jì)算方法有所不同。對流受熱面的換熱計(jì)算，不管是設(shè)計(jì)計(jì)算還是校核計(jì)算，都是利用對流傳熱方程和煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)的熱平衡方程，分別從對流傳熱和熱平衡的角度來表達(dá)對流受熱面的對流換熱量。對流受熱面換熱計(jì)算的基本方程受熱面的對流傳熱方程KtH.Qd,kJ/kgBj式中Qd以對流方式

2、由煙氣傳遞給受熱面內(nèi)工質(zhì)的熱量，以1kg燃料固體、液體或1m3；燃料氣體為基準(zhǔn)；K傳熱系數(shù),w/(m2C)；t傳熱溫壓，C；H-一參與對流換熱的受熱面面積，m2；Bj鍋爐計(jì)算燃料量，kg/s。1. 煙氣側(cè)熱平衡方程對各段受熱面，煙氣側(cè)熱平衡方程是基本相同的，為Qdhyhyh0k,kJ/kg式中一一保熱系數(shù)，考慮散熱損失的影響；hy、h"y煙氣在該受熱面入口及出口截面上的平均粉值，kJ/kg;h0對應(yīng)于過量空氣系數(shù)1時(shí)，漏入該段受熱面煙氣側(cè)的冷空氣粉值,kJ/kg；該段受熱面的漏風(fēng)系數(shù)。2. 工質(zhì)側(cè)熱平衡方程對于布置在不同位置、不同工質(zhì)狀態(tài)的受熱面，工質(zhì)吸熱量的計(jì)算方法不同。1布置在爐

3、膛出口處的屏式過熱器或?qū)α鬟^熱器。這一類受熱面的工質(zhì)總吸熱量由兩部分組成：屏間或?qū)α魇軣崦鏌煔獾膶α鲹Q熱量和爐膛煙氣的輻射換熱量，所以，在計(jì)算屏或?qū)α魇軣崦娴膶α鲹Q熱量時(shí)，應(yīng)從工質(zhì)吸收的熱量中扣除該受熱面接受的爐膛輻射熱量，即Dh"hQdBjQf,kJ/kg式中Qf受熱面吸收來自爐膛的輻射熱量，kJ/kg;D工質(zhì)流量，kg/s；h”、h-一受熱面出口及入口的工質(zhì)粉值，kJ/kg。來自爐膛煙氣的輻射熱量Qf可能不會(huì)全部被屏式過熱器吸收，將有一部分熱量Q"f透射到屏后的其他受熱面，另外屏間煙氣的輻射熱量也會(huì)投射到屏后的受熱面上，用Q"P表示。所以，屏式過熱器及其后的對

4、流過熱器的工質(zhì)吸收爐膛的輻射熱量為QfQfQ"fQ"p來自爐膛的煙氣輻射熱量是由爐膛傳熱計(jì)算確定的，即QfiqfBj式中F"1爐膛出口煙窗面積，m2;考慮爐膛與屏相互輻射影響的修正系數(shù)；q爐膛有效輻射受熱面積的屏間熱負(fù)荷;1沿爐膛高度面積熱負(fù)荷的不均勻系數(shù)。爐膛輻射透射到屏后受熱面的熱量按下式計(jì)算，即Qf1ax"pQ"f,kJ/kg屏間煙氣對屏后受熱面的輻射熱量為一0aF"pTpjQ"p3-,kJ/kgBj(2)布置在水平煙道和尾部煙道中的過熱器、再熱器、省煤器及直流鍋爐的過渡區(qū)等受熱面內(nèi)工質(zhì)的吸熱量按下式計(jì)算，即QdDh&

5、quot;hBj,kJ/kg3空氣預(yù)熱器中空氣的吸熱量為Qdkykyh0kyh0ky,kJ/kg主要對流受熱面的計(jì)算特點(diǎn),按平均煙氣溫度進(jìn)口截面和計(jì)算煙氣量的過量空氣系數(shù)亦取進(jìn)口1、對流過熱器和再熱器的計(jì)算順列或錯(cuò)列對流過熱器和再熱器均為煙氣橫向沖刷出口截面煙氣溫度的算術(shù)平均值計(jì)算平均煙氣流速,和出口過量空氣系數(shù)的平均值。過熱器或再熱器受熱面吸收來自爐膛的輻射熱Qlf時(shí)，應(yīng)在熱平衡計(jì)算中考慮這部分熱量。在所計(jì)算的對流過熱器或再熱器前布置有凝渣管或屏式受熱面的情況下，計(jì)算Qlf時(shí)需計(jì)及凝渣管或屏式受熱面的吸熱量對Qlf的影響。計(jì)算燃燒產(chǎn)物管間輻射的輻射放熱系數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮位于過熱器或再熱器受熱面前

6、和其間的氣室空間容積的輻射，對平均有效輻射層厚度進(jìn)行修正。位于管束后的氣室空間對管圈的輻射忽略不計(jì)。當(dāng)采用鍋爐尾部豎井分隔煙道及煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度時(shí)，在兩煙道中，分別按流經(jīng)受熱面計(jì)算區(qū)段的煙氣份額計(jì)算煙氣出口溫度和粉值，而后按均勻混合計(jì)算進(jìn)入到下一級受熱面的入口煙氣溫度和粉值。過熱器和再熱器中間均裝有噴水減溫器，通常以減溫器為界分為兩級獨(dú)立的受熱面進(jìn)行計(jì)算。如果減溫器前后的受熱面管組布置在同一煙氣區(qū)段內(nèi)，可合并在一起進(jìn)行傳熱系數(shù)的計(jì)算，對兩部分按其實(shí)際溫度分別計(jì)算溫壓。減溫器前蒸汽流量Dq較減溫器后的蒸汽流量Dh要小，其差值為噴水量D,噴水減溫q器的熱量平衡為DhqhjwsDqhjw進(jìn)一

7、步可得D值與減溫器中蒸汽粉的降低值hjw間的關(guān)系，即hjwDDhDqDqhqhjws加一一減溫器后級受式中h"減溫器前級受熱面出口蒸汽粉，即減溫器進(jìn)口蒸汽粉；q熱面入口蒸汽粉，即減溫器出口蒸汽粉；hjws進(jìn)入減溫器中噴水的粉。2、蒸發(fā)管束及附加受熱面的計(jì)算一凝渣管束一般情況下，凝渣管束布置在爐膛的出口，并且通常系爐膛水冷壁的延伸部分，管內(nèi)介質(zhì)系汽水混合物，可按錯(cuò)列管束計(jì)算。由于凝渣管束往往直接布置在爐膛出口窗后，因此必須考慮吸收爐膛的輻射熱，計(jì)算受熱面的對流傳熱量時(shí)，應(yīng)從凝渣管束的總換熱量中扣除輻射換熱量。二直流鍋爐過渡區(qū)在直流鍋爐中，為了減輕鍋內(nèi)積鹽所造成的危害，常將鹽分容易沉積區(qū)

8、域的受熱面，布置在煙氣溫度較低的區(qū)域，稱為過渡區(qū)域。當(dāng)鍋爐給水品質(zhì)足夠高時(shí)，可以不限制過渡區(qū)域的布置位置。在所有可能的負(fù)荷情況下，過渡區(qū)進(jìn)口蒸汽濕度應(yīng)不小于15%20%,而過渡區(qū)受熱面出口蒸汽過熱度不小于20C。如在過渡區(qū)前裝置了別離器，其進(jìn)口的蒸汽可取為干蒸汽。過渡區(qū)的計(jì)算與過熱器受熱面計(jì)算區(qū)別不大，過熱度較低且數(shù)值不大于40C時(shí)，過渡區(qū)的傳熱溫壓計(jì)算可簡化為煙氣平均溫度與飽和溫度之差；如過熱度高于40C,則需按有介質(zhì)狀態(tài)變化的情況，分段計(jì)算傳熱溫壓。三轉(zhuǎn)向氣室在現(xiàn)代電站鍋爐結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)向氣室內(nèi)常布置有敷壁管的受熱面或稀疏的懸吊管受熱面，煙氣在轉(zhuǎn)向氣室中的流動(dòng)速度較低，一般按輻射換熱進(jìn)行計(jì)算。

9、同時(shí)又由于轉(zhuǎn)向氣室中的換熱量在整臺(tái)鍋爐的換熱中所占的份額較小，因此，常作簡化計(jì)算。轉(zhuǎn)向氣室的換熱方程為QfthgH,kJ/kg式中H換熱面積，m2。a、b、c計(jì)算，即轉(zhuǎn)向氣室的有效輻射層厚度可按氣室的長、寬、高三維尺寸2.2s,m111abc計(jì)算輻射放熱系數(shù)的定性煙氣溫度取煙氣平均溫度，灰污系數(shù)可近似選取：固體燃料0.0086m2-CZW,液體燃料0.007m2-C/W,氣體燃料0.0055m2-C/W.敷壁輻射受熱面按與爐膛水冷壁受熱面類似的方法計(jì)算。對為數(shù)不多的懸吊管等，同樣按輻射投影面計(jì)算，并考慮輻射角系數(shù)的修正。當(dāng)計(jì)算灰污壁溫thg時(shí)，對受熱面內(nèi)不同介質(zhì)的溫度，應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算。轉(zhuǎn)向氣室

10、的換熱量為各部分換熱量之和。四、過熱器、再熱器的附加受熱面及懸吊管在過熱器、再熱器或其他主受熱面區(qū)段內(nèi)布置有另一種介質(zhì)狀態(tài)的附加受熱面，或雖屬同一介質(zhì)狀態(tài)，但屬于單獨(dú)計(jì)算的受熱面時(shí)，附加受熱面所吸收的熱量包括在計(jì)算主受熱面的煙氣發(fā)熱量中。主受熱面區(qū)段的敷壁管(包括煙道四壁、煙道頂部和底部)及主受熱面的懸吊管等均屬于附加受熱面。當(dāng)附加受熱面的數(shù)量不大于主受熱面10%時(shí)，附加受熱面的換熱可按下述方法計(jì)算。無論附加受熱面與主受熱面結(jié)構(gòu)形式是否相同，通常因受煙氣沖刷較差，計(jì)算受熱面積時(shí)往往引入經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)。敷壁管按與水冷壁相同的方法計(jì)算，懸吊管按圓周受熱面計(jì)算，修正系數(shù)可取為0.5。附加受熱面的傳熱系

11、數(shù)取等于主受熱面的傳熱系數(shù)。附加受熱面與主受熱面并聯(lián)布置時(shí)，取煙氣平均溫度與附加受熱面工質(zhì)平均溫度之差值作為附加受熱面的傳熱溫壓。當(dāng)附加受熱面串聯(lián)在主受熱面之后時(shí)，取煙氣出口端溫度與工質(zhì)平均溫度之差為傳熱溫壓。換熱計(jì)算式為式中H以修正系數(shù)修正后的附加受熱面積，m2；K主受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，W/(m2-C)；tfj附加受熱面的傳熱溫壓，C。3、省煤器的計(jì)算省煤器的計(jì)算過程與過熱器、再熱器類似，兩級布置省煤器的每一級的計(jì)算與單級省煤器的計(jì)算相同。當(dāng)進(jìn)行省煤器的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，省煤器的計(jì)算吸熱量可由汽水吸熱平衡方程近似估算，即_100_.QsmQyxglQph,kJ/kg100q4式中Qyx1kg燃料的有效

12、利用熱量；Qph爐膛及各級受熱面除省煤器外的吸熱量，需代入由熱平衡方程計(jì)算的數(shù)值。當(dāng)由爐膛沿?zé)煔饬鞒讨鸺売?jì)算受熱面時(shí)，省煤器進(jìn)口煙氣溫度為已知值，當(dāng)從鍋爐尾部逆煙氣流程逐級計(jì)算受熱面時(shí)，省煤器出口煙氣溫度為已知值。無論哪一種情況，通常省煤器進(jìn)口水溫度是已知值。省煤器中傳熱溫壓，按煙氣和水相互流動(dòng)方向所構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)30在省煤器的計(jì)算中，計(jì)算流經(jīng)省煤器的實(shí)際水流量Qsm時(shí)，應(yīng)考慮排污量、自用蒸汽量、噴水減溫水量等。當(dāng)進(jìn)行布置在尾部豎井分隔煙道中的省煤器計(jì)算時(shí)，需要考慮分隔煙道中流過的煙氣份額，以確定煙氣速度和計(jì)算省煤器出口溫度。4、空氣預(yù)熱器的計(jì)算管式空氣預(yù)熱器為單級布置時(shí)，可將其作為一個(gè)整體

13、進(jìn)行計(jì)算。如空氣預(yù)熱器為雙級布置，則上級第二級和下級第一級分別進(jìn)行計(jì)算。空氣預(yù)熱器的計(jì)算需依據(jù)空氣的實(shí)際流量，合理估計(jì)漏風(fēng)系數(shù)是很重要的，并需要考慮抽取溫風(fēng)的比例。當(dāng)全部空氣均在空氣預(yù)熱器內(nèi)加熱時(shí)，對單級空氣預(yù)熱器或雙級布置的空氣預(yù)熱器的第二級，空氣側(cè)出口過量空氣系數(shù)為ky11zf式中"1爐膛出口過量空氣系數(shù)；1爐膛漏風(fēng)系數(shù)；zf制粉系統(tǒng)漏風(fēng)數(shù)。雙級布置空氣預(yù)熱器的第一級，其出口過量空氣系數(shù)為；kyky-2式中2第二級空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)；只有一部分空氣在第二級空氣預(yù)熱器內(nèi)加熱時(shí)，第二級空氣預(yù)熱器按實(shí)際空氣流量進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)采用熱風(fēng)再循環(huán)時(shí)，提高了預(yù)熱器入口的空氣溫度。再循環(huán)空氣量與理論空氣量之比稱為循環(huán)系數(shù)，由式10-76計(jì)算，即Myt|kyzkyky"-rkky式中ky整個(gè)空氣預(yù)熱器中空氣流動(dòng)部分的漏風(fēng)系數(shù)，可取等于煙氣側(cè)的漏風(fēng)系數(shù)；tlk、trk、tky冷空氣溫度、熱空氣溫度和空氣預(yù)熱器入口空氣溫度，C。熱風(fēng)再循環(huán)時(shí)，熱平衡、溫壓、空氣的平均溫度及平均流速均要按空氣的實(shí)際流量及空氣的實(shí)際溫度去計(jì)算。煙氣或空氣的平均溫度