【正文】 熱等過程，而且這些過程相互作用、相互影響。對(duì)于屏式過熱器的傳熱計(jì)算突出了其輻射特性。（8）爐膛出口煙溫是鍋爐熱力特性的主要參數(shù)，本文對(duì)選取的機(jī)組比較了不同方法計(jì)算出的爐膛出口煙氣溫度值，新標(biāo)準(zhǔn)更能體現(xiàn)出實(shí)際的爐膛換熱。鍋爐負(fù)荷對(duì)出口煙溫的影響。二、排煙熱損失影響因素 煤質(zhì)對(duì)排煙熱損失的影響。主要的設(shè)計(jì)參數(shù)見下表： 煤質(zhì)特性（表一）名稱Car%Har%Oar%Nar%Sar%Aar%Mar%Var%Qnet，ar(kj/kg)數(shù)值23453 Bamp。如；如。（3） 燃燒方式和燃燒工況。 火焰輻射爐膛中的輻射傳熱是由燃料燃燒形成的高溫火焰和煙氣流通過輻射向受熱面進(jìn)行的熱量傳遞。煙氣出口溫度計(jì)算公式為： （69） 式中：β為燃料在該區(qū)段的燃盡程度；為空氣帶入的熱量； 為灰渣熱損失； ψs、 ψx 、ψz：分別為該區(qū)段向上、向下、向四周的輻射換熱系數(shù)；為單位燃料產(chǎn)生煙氣在 下的平均熱容量； As、 Ax、 Az為該區(qū)段上截面、下截面和四周的面積；是考慮了未完全燃燒損失；下角標(biāo) 2 表示第二區(qū)段.為了得到最大放熱區(qū)段內(nèi)溫度的分布情況，將最大放熱區(qū)段按照燃燒器的層次再分為四個(gè)區(qū)段，每一個(gè)區(qū)段看作一個(gè)獨(dú)立的部分，這樣每一個(gè)區(qū)段中的參數(shù)需要重新確定。 新分區(qū)段模型的建立為了計(jì)算簡(jiǎn)單，易于在工程上應(yīng)用，新模型假設(shè)如下：將鍋爐爐膛沿高度方向上分為若干個(gè)區(qū)段，并將燃燒器區(qū)域安裝燃燒器的層次細(xì)分段。前面分析了大容量鍋爐在爐膛出口煙溫，后屏過熱器和大屏過熱器的傳熱計(jì)算新方 法，新方法更能體現(xiàn)出了鍋爐的運(yùn)行特性規(guī)律。故后屏區(qū)域的煙氣進(jìn)口的平均溫度按下式計(jì)算 （5—5）、分別為通過后屏水平斷面由爐膛直接進(jìn)入的煙氣流量和溫度、由分隔屏區(qū)進(jìn)入后屏的煙氣流量和溫度。氣流含灰濃度越高，散射性越強(qiáng)，散射將引起爐膛黑度值降低。國內(nèi)的各大鍋爐廠也相繼引進(jìn)了國外 300MW 和 600MW 壓臨界參數(shù)電站鍋爐的設(shè)計(jì)技術(shù)與計(jì)算方法，如美國 CE 公司、Bamp。（2）汽－汽交換器用于再熱汽溫的調(diào)節(jié)，利用高溫高壓過熱蒸汽來加熱再熱蒸汽，達(dá)到調(diào)節(jié)再熱汽溫的目的。由于煙氣溫度及流速的增高，布置在水平與尾部煙道的對(duì)流式過熱器的換熱量增大許多，過熱蒸汽焓增增大，出口煙溫升高。電廠常用篩孔尺寸為90 μm 和 200 μ m的兩種篩子測(cè)量煤粉細(xì)度，用符號(hào) R90和R200表示。首先燃料組成成分也就是自身的燃燒特性直接影響著燃盡程度。首先是揮發(fā)分燃燒，放出大量的熱量，為焦炭燃燒提供溫度條件?；曳侄?，增加煤粉設(shè)備的能耗。如果所用的基準(zhǔn)不同，同一種煤的同一成分的百分含量便不一樣。對(duì)于不同的煤，要相應(yīng)采用不同的燃燒設(shè)備和運(yùn)行方式。近些年，我國的各主要鍋爐制造廠相繼引進(jìn)了世界各國的大容量、高參數(shù)電站鍋爐的設(shè)計(jì)技術(shù)和計(jì)算方法，并且以運(yùn)行反饋、實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)等研究為基礎(chǔ)，建立了爐膛換熱計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)性公式。從以上數(shù)字能夠看出我國的煤炭資源是十分有限的。中國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新一輪增長(zhǎng)周期的上升階段，受經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展的拉動(dòng)，中國電力消費(fèi)增長(zhǎng)速度迅速上升，電力供不應(yīng)求的緊張局面再次出現(xiàn)。新的分區(qū)段傳熱模型，將燃燒區(qū)域按實(shí)際運(yùn)行時(shí)燃燒器的投運(yùn)方式細(xì)分，并計(jì)算出燃燒器區(qū)域的溫度分布和沿爐膛高度方向上的溫度分布。第三產(chǎn)業(yè)和民用電量的增長(zhǎng)迅速，其中商業(yè)用電增長(zhǎng)高于工業(yè)用電增長(zhǎng)速度。變工況運(yùn)行容易給機(jī)組帶來一系列問題：（1）熱工參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)值，影響鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定都有自己的特點(diǎn)，并不統(tǒng)一，這不僅不利于鍋爐廠和電廠的交流合作。煤的元素分析是指對(duì)煤中C、H、O、N、S五種元素的分析的總稱。4. 干燥無灰基（可燃基)：以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)。(7) 灰渣是造成爐膛結(jié)渣和高溫對(duì)流受熱面沾污和結(jié)渣的主要來源，降低鍋爐的出力，熔化的灰渣堆爐膛耐火襯磚也有很大的侵蝕性。將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量稱為著火熱。燃料在爐內(nèi)的最小停留時(shí)間可用下述關(guān)系來表示： 　 （3—1）式中 L——燃燒器上一次風(fēng)中心至屏下端距離，m ——煙氣在爐內(nèi)的平均上升速度， m/s 　（3—2）式中 — 計(jì)算燃料消耗量， Kg/h；— 煙氣體積，/Kg—煙氣平均溫度 （3—3） 式中 ——爐膛出口煙溫， ——理論燃燒溫度，對(duì)于 100MW～300MW 的鍋爐機(jī)組，在規(guī)定的煤粉細(xì)度下，燃盡時(shí)間一般為 ～ 秒之間，其中煙煤的燃盡時(shí)間大約為 ～ 秒。%。由于輻射式和對(duì)流式的汽溫特性正好相反，同時(shí)采用輻射式和對(duì)流式聯(lián)合布置的過熱器與再熱器系統(tǒng)，它的汽溫特性介于輻射式和對(duì)流式汽溫特性之間，汽溫特性變化比較平穩(wěn)。蒸汽旁通法調(diào)節(jié)再熱汽溫的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，慣性小，缺點(diǎn)是再熱器金屬消耗量增加。 誤差原因分析（1）爐內(nèi)溫度場(chǎng)是非等溫性的，沿爐膛高度方向上的非等溫性已經(jīng)在 M 值中間考慮過。因?yàn)闋t膛出口煙溫升高時(shí)管間煙氣對(duì)管屏的輻射換熱增強(qiáng)，對(duì)流傳熱量也增加。當(dāng)燃用固體燃料時(shí)，一般可取 ξr =，令ξr / φ≈1，則有 （519） （520） （3）純對(duì)流傳熱 Qd 。（2）沿爐膛高度將鍋爐分割成若干個(gè)區(qū)段，對(duì)每個(gè)區(qū)段分別進(jìn)行傳熱計(jì)算，得出各個(gè)區(qū)段的煙氣溫度和受熱面熱負(fù)荷。QsQdQxQzQzQu分區(qū)段模型根據(jù)上面的分析可得能量平衡方程： （61） 式中：I′為進(jìn)入本區(qū)段的物理焓， I為離開本區(qū)段的物理焓，為燃料燃燒放出的熱量，為本區(qū)段向外輻射的熱量，為本區(qū)段從外界獲得的熱量。反過來，傳熱過程的強(qiáng)弱又會(huì)影響燃料的著火和燃盡。灰粒在高溫火焰中也以一定的輻射能力使火焰發(fā)光。 針對(duì)爐膛輻射傳熱過程所作的假定為：（1） 把傳熱過程與燃燒過程分開，如需計(jì)及燃燒工況的影響，則引入經(jīng)驗(yàn)系數(shù)予以考慮；（2） 熱力計(jì)算中對(duì)所占份額不大的對(duì)流傳熱部分忽略不計(jì)；（3） 爐內(nèi)的各物理量認(rèn)為是均勻的，計(jì)算結(jié)果也以平均值表示。 污染系數(shù)水冷壁的污染程度還可用污染系數(shù)來表示: （710）水冷壁污染越嚴(yán)重，則污染系數(shù)越小，這是由于所結(jié)積的灰垢使得管壁灰污壁溫升高和黑度減小，造成水冷壁吸收輻射熱的能力下降。因此，一維分區(qū)段模型也有一定的經(jīng)驗(yàn)性。過量空氣系數(shù)的確定應(yīng)綜合考慮各個(gè)因素使得效率最高。（4）新的爐膛熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，重新修正了影響煙氣溫度θT的主要參數(shù)，建立了新的爐內(nèi)換熱模型。（2）新的一維分區(qū)段計(jì)算模型為了計(jì)算方便進(jìn)行了一些簡(jiǎn)化，是假想的模型，與實(shí)際運(yùn)行情況還存在一些差別。（2）由于各種因素的影響，鍋爐煤質(zhì)會(huì)偏離設(shè)計(jì)煤質(zhì)。爐膛出口過量空氣系數(shù)和煙道漏風(fēng)對(duì)排煙熱損失的影響。 （圖81）分區(qū)段模型溫度分布（圖82）爐膛溫度試驗(yàn)值與計(jì)算值分布 （圖83）不同負(fù)荷下爐膛沿高度方向的溫度分布 計(jì)算結(jié)果分析 根據(jù)大容量鍋爐的傳熱特性對(duì)最大放熱區(qū)域的進(jìn)一步細(xì)分，建立了爐膛分區(qū)段計(jì)算的新方法。 水冷壁受到污染后，熱有效系數(shù)會(huì)大幅度減小。（4） 各輻射成分的相互影響。（2） 焦炭粒子：煤粉顆粒中的水分和揮發(fā)分逸出后剩下的就是焦炭粒子。 （611） （612）式（611 ）中：nn n n4為二次風(fēng)占總二次風(fēng)量的比例。換熱只發(fā)生在本區(qū)段和相鄰區(qū)段，認(rèn)為輻射不能穿透到達(dá)更遠(yuǎn)的區(qū)段。第六章 分區(qū)段模型計(jì)算 分區(qū)段計(jì)算的目的 概述由于爐內(nèi)溫度場(chǎng)不均勻，爐內(nèi)各部分受熱面的熱負(fù)荷可以有很大區(qū)別，設(shè)計(jì)時(shí)往往需要知道各部分的局部熱負(fù)荷。 表示后屏入口斷面上接受到的熱流密度。爐膛出口煙溫計(jì)算新公式：　　　　　　　　　　　　　　　　 （5—1）式中 按輸入爐膛的熱量計(jì)算的水冷壁熱負(fù)荷公式（5－1）中引用了新的波爾茲曼準(zhǔn)則數(shù)，它更能反映出爐內(nèi)實(shí)際的換熱能力。 前蘇聯(lián)鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的主要特點(diǎn)（1）以相似理論為基礎(chǔ)，在對(duì) 100MW 以下的鍋爐機(jī)組進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，建立了具有較強(qiáng)的理論解析性和可靠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算方法。低溫再熱器內(nèi)蒸汽流量減少，出口汽溫升高，低溫再熱器由于進(jìn)出口平均汽溫升高，與煙氣的溫壓降低而使吸熱量減少，汽溫降低。再熱蒸汽溫度隨鍋爐負(fù)荷變化規(guī)律與過熱器相同。 鍋爐煤種和負(fù)荷適應(yīng)性鍋爐具有較好的煤種和負(fù)荷適應(yīng)性對(duì)提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性具有重要意義，這是因?yàn)椋海?）根據(jù)我國能源政策，鍋爐盡量燃燒質(zhì)量較差的煤，而將優(yōu)煤用于化工、冶金等領(lǐng)域。其次爐膛容積熱強(qiáng)度qv也影響燃盡，從理論上講，qv值選取的低，煤粉在爐膛內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，燃盡率也越高。因?yàn)闅堄嗟慕固砍１换曳趾蜔煔馑鼑?，空氣很難與之接觸，使燃盡階段的燃燒反應(yīng)進(jìn)行得十分緩慢，容易造成不完全燃燒損失。(3) 燃燒不穩(wěn)定，鍋爐效率降低，主蒸汽溫度和負(fù)荷達(dá)不到設(shè)計(jì)值。2. 空氣干燥基（分析基）：以與空氣溫度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)。而煤質(zhì)的變化是鍋爐變工況運(yùn)行的一種情況。鍋爐熱力計(jì)算有整體計(jì)算和一維分區(qū)段計(jì)算。電力體制改革不斷的深入發(fā)展，電力規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化。20多年來，我國的電力消費(fèi)彈性系數(shù)平均不到 ，雖然支撐了我國的經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)但是仍有長(zhǎng)期的缺電出現(xiàn)。大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究摘 要大容量鍋爐變工況運(yùn)行研究是一個(gè)重要的課題，熱力計(jì)算是變工況研究的基礎(chǔ)。我國電力消費(fèi)水平仍處于較低階段，隨著電力基礎(chǔ)設(shè)施的完善，電力消費(fèi)會(huì)保持較高的增長(zhǎng)速度。1954 年6月，我國第一臺(tái) 6MW 發(fā)電機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，現(xiàn)在 300MW 和 600MW 機(jī)組已經(jīng)成為運(yùn)行中的主力機(jī)組?，F(xiàn)在我國尚沒有一套比較成熟的電站鍋爐行業(yè)的熱力計(jì)算方法，鍋爐的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算大都采用原蘇聯(lián)的《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法》。入爐煤質(zhì)的變化會(huì)帶來諸多的問題，如：鍋爐效率下降、著火不穩(wěn)定。即供分析化驗(yàn)的煤樣在實(shí)驗(yàn)室一定溫度條件下，自然干燥失去外在水分，其余的成分組合便是空氣干燥基。(4) 火焰太長(zhǎng)，不完全燃燒損失增加。將燃燒過程分成上述四個(gè)階段是為了分析問題方便。爐膛容積熱強(qiáng)度qv可用來說明燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間，但是單純用qv表示燃料在爐內(nèi)的停留時(shí)間有不足之處。我國煤種繁多，煤炭供應(yīng)渠道多樣化，鍋爐所燒煤質(zhì)多變，且呈不斷下降趨勢(shì)。只是，鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，汽輪機(jī)高壓缸排氣溫度降低，再熱器入口汽溫下降。由于高溫再熱器處煙溫高，進(jìn)口汽溫的降低對(duì)其傳熱溫壓的增加影響不大，吸熱量增加很少。（2）爐膛換熱計(jì)算方法用于 100MW 以下的鍋爐計(jì)算熱力計(jì)算時(shí)，計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際運(yùn)行中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本符合。杜－卜公式突出了理論燃燒溫度對(duì)爐內(nèi)換熱的影響，這就意味著，煤質(zhì)特性對(duì)爐內(nèi)換熱產(chǎn)生的影響作用較大，它必然對(duì)爐膛出口煙溫值產(chǎn)生顯著影響。因?yàn)楹笃恋倪M(jìn)口斷面有兩個(gè)，且來自兩個(gè)斷面上的熱流密度值并不相同，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，作如下處理： （510） 來自后屏底部斷面的爐膛直接輻射和來自分隔屏區(qū)的輻射熱流分別為： （511）