【導讀】大容量鍋爐變工況運行研究是一個重要的課題，熱力計算是變工況研究的基礎。有較大誤差的情況。本文以輻射換熱理論為基礎，建立了新的大容量鍋爐傳熱模型，并。采用了新的熱力計算標準對本課題選取的機組進行計算。度方向上的溫度分布。輻射式過熱器和屏式過熱器的計算新方法更符合實際運行規(guī)律。

　　

【正文】 515） 所以 39。39。 pHpqBjQf ? （ 516） （ 2）后屏出口斷面向后屏后的輻射 fQ 4039。39。 39。39。 39。 39。( 1 ) 39。39。p p f P y p y p j pq H q H T H? ? ?? ? ? ? （ 517） 39。39。 39。39。 / f p rH BjQ f q ?? （ 518） 式中 ξ r 是對不同種類燃料的煙氣輻射力的修正系數(shù)。當燃用固體燃料時，一般可取 ξ r =，令ξ r / φ≈ 1，則有 4039。(1 ) 39。39。 ypQ f y T p j H p rBjQf ? ? ? ???? ?? （ 519） 大容量鍋爐變工況運行研究 河北工程大學畢業(yè)設計（論文） 16 4039。 39。( 1 ) 39。39。[]2 p p y pjq H Q f y T p j H p rB B jQf ? ? ? ??????? （ 520） （ 3）純對流傳熱 Qd 。后屏的對流傳熱量計算按純對流方式計算，不再考慮管間輻射放熱，即： dd K tFQ Bj?? （ 521） 122111(1 ) ( )ffd QdK ? ????? ? ?? （ 522） 式中 Fd－ 按管子的周圍面積計算 ξ 考慮煙氣沖刷不均的影響系數(shù)， ξ≈ 在實際計算中，由于煙氣流動場分布不均，煙氣流對屏的沖刷不均，導致管屏煙 氣側(cè)實際的對流 放熱系數(shù)偏小。 大屏過熱器傳熱計算新方法 大屏的傳熱計算是基于屏區(qū)的煙溫水平，而不是爐膛的總換熱特性。所以，傳熱計算應當與爐膛分開進行。爐膛出口煙溫升高，屏區(qū)煙溫提高，大屏的傳熱量增大。 大屏過熱器傳熱量可以分為三部分：大屏間高溫煙氣對管屏的輻射放熱 Qf大 屏接受爐膛的輻射熱 Qf2 和煙氣流過大屏時的對流放熱 Qd。 所以大屏的總傳熱量為： 12pQ Q f Q f Q d? ?? （ 523） （ 1） 大屏間高溫煙氣對管屏的輻射放熱 1fQ 401 p p pj Pf THQ Bj? ? ?? （ 524） 式中 p? 屏的黑度 PH －屏的輻射受熱面積 p? －屏的熱有效系數(shù) pjT 屏間煙氣的平均溫度 （ 2） 大屏接受爐膛的輻射熱 2Qf ： 2Qf 可分為三部分熱量：接受爐膛的輻射熱，這部分輻射熱通過屏底部的水平界面，同時分隔屏區(qū)向爐膛的反向輻射也通過該界面；分隔屏區(qū)煙氣向煙氣后屏的輻射，這部分輻射熱通過與后屏平行的 界面向后屏輻射；爐膛的輻射熱透過分隔屏區(qū)，向后屏輻射的部分。 所以 22239。 39。39。fffQ?? （ 525） 大容量鍋爐變工況運行研究 河北工程大學畢業(yè)設計（論文） 17 2 39。39。 hffjq Hp BQ ?? （ 526） 42 39。 02 ( 1 ) 39。39。39。39。 f y y p jf jQ y p H T rQ B? ? ? ?????? （ 527） 39。pH 和 39。39。HP 分別表示大屏接受爐膛的輻射熱的水平界面和大屏與后屏平行的界面，β 是考慮大屏區(qū)高溫煙氣對爐膛反向輻射后的吸熱系數(shù)。 （ 3） 煙氣流過大屏時的對流放熱 Qd ()d d pj bdjF T TQ B? ?? （ 528） 1 4[ (1 ) ]pb pj ybTT ? ???? （ 529） 一般屏區(qū)煙氣流速較低，對流傳熱很小， Qd 可忽略不計。 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算新方 法，新方法更能體現(xiàn)出了鍋爐的運行特性規(guī)律。由于實際運行情況復雜多變，在進行熱力計算時，要根據(jù)機組的實際特點，尤其是主要參數(shù)和系數(shù)的選取上，要以運行數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)為基礎。大容量鍋爐傳熱計算中還存在著許多其他的問題，需要進一步的研 究。 大容量鍋爐變工況運行研究 河北工程大學畢業(yè)設計（論文） 18 第六章 分區(qū)段模型計算 分區(qū)段計算的目的 概述 由于爐內(nèi)溫度場不均勻，爐內(nèi)各部分受熱面的熱負荷可以有很大區(qū)別，設計時往往需要知道各部分的局部熱負荷。爐膛一般是長方形的，常常首先需要知道的是沿爐膛高度方向的受熱面熱負荷分布。要計算沿爐膛軸線方向的局部熱負荷有兩種途徑： （ 1） 按照零維模型方法計算平均熱負荷，然后利用熱負荷分布系數(shù)計算局部熱負荷，分布系數(shù)是通過試驗得到的 即 pjqq?? pjqq?? 式中 pjq — 輻射受熱面的平均熱負荷 η — 沿爐膛高度方向的熱負荷分布系數(shù) 這種方法比較簡單，但是熱負荷分布系數(shù)η是個經(jīng)驗系數(shù)，只能適用于類似的爐型。對于復雜的爐膛，例如爐膛內(nèi)布置了較多的屏式受熱面，這一方法不能采用。 （ 2）沿爐膛高度將鍋爐分割成若干個區(qū)段，對每個區(qū)段分別進行傳熱計算，得出各個區(qū)段的煙氣溫度和受熱面熱負荷。因此，分區(qū)段計算實質(zhì)上也就是爐膛熱力計算的一維模型。 米多爾分區(qū)段模型 米多爾分區(qū) 段模型是將爐膛沿高度方向分成幾個區(qū)段，根據(jù)輻射換熱理論分別對每個區(qū)段進行傳熱計算，得出各個區(qū)段的溫度以及受熱面熱負荷。米多爾分區(qū)段計算方法的重要特點是：認為換熱只能在相互接觸的物體間進行，一個區(qū)段向相鄰區(qū)段的輻射熱全部被該段煙氣所吸收，不能到達它周圍的壁面，也不能穿透它到達更遠的區(qū)段。在米多爾分區(qū)段模型中，將燃燒器區(qū)域分成一個區(qū)段，即最大放熱區(qū)段，這樣計算簡單。在小容量鍋爐中，由于爐膛高度不高，燃燒器區(qū)域高度也不大，燃燒器區(qū)域內(nèi)的溫度變化不會很大。隨著鍋爐機組容量的不斷增加，燃燒器區(qū)域內(nèi)溫度變化很大，燃燒器 頂部溫度和底部相差能達到 200℃左右。同時在米多爾分區(qū)段中，將冷灰斗作為燃燒器的一部分沒有單獨考慮，這樣對計算產(chǎn)生較大的誤差。為了得到更為詳盡的爐內(nèi)溫度的分布，需要建立新的分區(qū)段模型。 新分區(qū)段模型的建立 為了計算簡單，易于在工程上應用，新模型假設如下： 將鍋爐爐膛沿高度方向上分為若干個區(qū)段，并將燃燒器區(qū)域安裝燃燒器的層次細分段。在每個區(qū)段中認為這些表面的輻射特性均勻，介質(zhì)均勻。 每個區(qū)段由上下兩個假想截面，四周水冷壁和介大容量鍋爐變工況運行研究 河北工程大學畢業(yè)設計（論文） 19 質(zhì)組成，并且認為介質(zhì)是充滿整個區(qū)段空間的。 換熱只發(fā)生在本區(qū)段和相鄰區(qū) 段，認為輻射不能穿透到達更遠的區(qū)段。 忽略對流換熱。 以某一區(qū)段為例，在這一區(qū)段中發(fā)生能量交換的過程包括燃燒反應、放熱、吸熱和物質(zhì)流動。物質(zhì)的流動包括下一區(qū)段煙氣流入本區(qū)段和本區(qū)段煙氣的流出；對外界輻射放熱過程包括對四周水冷壁的放熱、對上下假想截面的放熱；本區(qū)段獲得的熱量包括燃料在本區(qū)段燃燒放出的熱量、下一區(qū)段向上的輻射熱量和上一區(qū)段向下輻射的熱量。 根據(jù)上面的分析可得能量平衡方程： ( I 39。 I 39。39。) Q c = Q r a d Q r e a?? （ 61） 式中： I′為進入本區(qū)段的物理焓， I為離開本區(qū)段的物理焓， Qc 為燃料燃燒放 出的熱量， Qrad 為本區(qū)段向外輻射的熱量， Qrea 為本區(qū)段從外界獲得的熱量。 I39。 BjVC39。 39。?? （ 62） I39。39。 BjVC39。39。 39。39。?? （ 63） 式中： Bj 為計算燃煤量， V 為煙氣體積， C′和 C 為平均比容。 dwBjc= 100 ?? （ 64） 式中： ?? 為該區(qū)段中燃料燃盡的份額， dwQ 為低位發(fā)熱量。 Qrad=Qz+Qs+Qx （ 65） dQrea Qu+Q? （ 66） 式中： Q z為向四周的輻射熱量， Qs 為向上部假想截面輻射的熱量， Q x為向下部Qs Qd Qx Qz Qz Qu 分區(qū)段模型 大容量鍋爐變工況運行研究 河北工程大學畢業(yè)設計（論文） 20 假想截面輻射的熱量， Qu 為上面區(qū)段向下輻射的熱量， Qd 為下面區(qū)段向上輻射的熱量 。 輻射換熱的基本公式為： 4l j hQ= A T?? ? （ 67） 在計算 Qz、 Qs、 Qx、 Qu、 Qd 時， l? 、 jA 、 ? 、 hT ，分別取各個區(qū)段相應的數(shù)值。 將（ 62）－（ 66）式代入（ 61）式可得： 4 4 4d w l i 1 h i s s + x x + z z ) l i 1 h i 1 s s l i 1 h i + 1 x xiij i j i 1 j i + 1Q C 39。 T ( A A A T A T A39。39。 39。V C i 39。39。 C 39。39。 B V C 39。39。 B V C 39。39。 B V C 39。39。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? （ 68） 下角標 i 表示本區(qū)段， i 1 表示下一區(qū)段， i +1 表示上一區(qū)段 。 燃燒器區(qū)域溫度的計算 在米多爾分區(qū)段模型中，將燃燒器所在的整個區(qū)域定義為最大放熱區(qū)段。對于小機組鍋爐來說，燃燒器區(qū)域不高，溫度變化幅度不大。因此，這樣計算簡單，計算誤差能保持在工程允許范圍之內(nèi)。煙氣出口溫度計算公式為： ar k6dw 4 4 4s s z z 2 x2 x24j j j 2100 Q Q Q T A T A T A100 q39。39。V C 39。39。 B V C 39。39。 B V C 39。 B V C? ? ? ? ? ? ????? ? ? ? （ 69） 式中：β為燃料在該區(qū)段的燃盡程度； kQ 為空氣帶入的熱量； 6Q 為灰渣熱損失； ψ s、 ψ x 、ψ z：分別為該區(qū)段向上、向下、向四周的輻射換熱系數(shù)； VC39。 為單位燃料產(chǎn)生煙氣在 39。39。? 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；4100100 q? 是考慮了未完全燃燒損失；下角標 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區(qū)段，每一個區(qū)段看作一個獨立的部分，這樣每一個區(qū)段中的參數(shù)需要重新確定。煤粉燃盡率的確定：煤粉在燃燒器區(qū)域內(nèi)的燃燒非常迅速，因此最大放熱區(qū)段中每一區(qū)段的煤粉燃盡率仍然采用整個最大放熱區(qū)段的煤粉燃盡率。燃煤量的確定：最大放熱