【導(dǎo)讀】及參考相關(guān)設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)與熱力計(jì)算。該設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括燃料與燃燒計(jì)。算、鍋爐熱平衡計(jì)算、鍋爐爐膛、防渣管、過(guò)熱器、鍋爐管束等設(shè)備的熱力計(jì)算。部件的尺寸和各個(gè)受熱面面積及布置形式。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，查閱了許多有關(guān)鏈條鍋爐。鍋爐本體圖，空氣預(yù)熱器零件圖，省煤器零件圖。

　　

【正文】 （ m MPa） （ 351） ① 三原子氣體輻射減弱系數(shù) tnk 三原子氣體輻射減弱系數(shù) tnk 由下次計(jì)算得： tntn OHtn rpsrrTk ???????? ???? )1 0 0 ( 2 1/（ m MPa） （ 352） 或 tntntn rkk ??? , 1/（ m MPa） （ 353） 式中 T煙氣溫度， K；在爐膛傳熱計(jì)算中取它等于爐膛出口煙氣溫度 furT? ； 32 OHROtn rrr 22 ?? 為三原子氣體的總?cè)莘e份額； ② 固體顆粒輻射減弱系數(shù) pk 固體顆粒輻射減弱系數(shù) pk 由飛灰輻射減弱系數(shù) afk, 和考慮煤粒燃燒的修正系數(shù) C構(gòu)成，即： Ckk afp ?? , ,1/（ m MPa） （ 354） C 為煤粒燃燒的修正系數(shù)，對(duì)于低揮發(fā)份煤種（無(wú)煙煤、貧煤），取 C=；對(duì)于高揮發(fā)份煤種，取 C=。 式中飛灰輻射減弱系數(shù) afk, 按下列式子求得。 3 2, 77 52Tk afaf ?? ,1/（ m MPa） （ 355） 或 afafaf kk , ???? ,1/（ m MPa） （ 356） 式中 T煙氣溫度， K；對(duì)于爐膛傳熱計(jì)算，取它等于爐膛出口煙氣溫度 furT? ；af,? 煙氣中的飛灰濃度， kg/kg。 （ 5）系統(tǒng)黑度 爐膛的系統(tǒng)黑度 fura ： )1)(1(1)1)(1(11??????????ggw a lf u raaaa （ 357） 式中： wala 水冷壁表面的黑度，可取 ； 33 ? 爐膛的水冷度； ga 煙氣黑度； ? 火床與爐墻面積之比，即： RF Rfur ??? （ 358） 爐膛傳熱計(jì)算 爐膛傳熱計(jì)算的基本方程是輻射換熱四次方溫差公式： kgkJTTB HaQ w alavc al rf urr /),( 440 ?? ? （ 359） 式中： 0? 絕對(duì)黑體輻射常數(shù)， )/(, 4280 KmW ??? ?? ； calB 計(jì)算燃料消耗量， kg/h； avT 爐內(nèi)煙氣（火焰）的有效平均溫度， K： KTTT nfurnachav ,)1( ??? ? （ 360） 式中： n反映燃燒工況對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)的影響，對(duì)于拋煤機(jī)爐取 n=，對(duì)于其他層燃爐取 n=； achT 絕熱燃燒溫度， K； furT? 爐膛出口煙溫， K； walT 水冷壁管外積灰層表面溫度 ,K： KTqT wtrwal ,?? ? （ 361） 式中： 34 lwT, 水冷壁管金屬壁溫，取為工作壓力下水的飽和溫度， K； ? 管外積灰層熱阻，取決于燃料性質(zhì)和爐內(nèi)燃燒工況，一般可取 ???? ， m2℃ /W； rq 輻射受熱面熱流密度： 2/, mWHQBqfrcalr ? （ 362） 爐膛傳熱計(jì)算的目的一般是計(jì)算爐膛出口煙氣溫度 fur?? 。 為了使計(jì)算方便，對(duì)于層燃爐，可以將傳熱方程改寫(xiě)成如下形式： kgkJmaBTHQf u rca la chrr /,)1( 40?? ? （ 363） 4,0 )( wttr Tqqm ?? ?? （ 364） 式中 m 系考慮水冷壁積灰層表面溫度對(duì)爐膛傳熱的影響。對(duì) 于層燃爐，當(dāng)2/),1 1 6 3~( mkWq r ? ，對(duì)應(yīng)于一定的工質(zhì)溫度，可近似取 m為常數(shù)。 m的數(shù)值可按表 311查取。 表 311 系數(shù) m 的數(shù)值 鍋筒工作壓力 m值 將式（ 363）與熱平衡方程（ 364）合并，可得到爐內(nèi)傳熱無(wú)因此方程式。 f urnf urf urf urf urmaB ???? ??? ?????? ???? 11)1(0 （ 365） 式中： 35 0B :波爾茲曼準(zhǔn)則 , 300 achravcal THVcBB ??? ； av? :平均無(wú)因此溫度 ,achavav TT?? ； fur?? :無(wú)因此溫度 ,achfurfur TT?????? 。 表 312 水冷壁的結(jié)構(gòu)面積的確定及傳熱計(jì)算 名稱 結(jié)果 單位 水冷壁管管徑 dg 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) m 前頂墻水冷壁： 管節(jié)距 s1 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) m 管中心到墻距離 e1 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) m 管根數(shù) n1 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 根 曝光長(zhǎng)度 L11 DE+EF() m 覆蓋耐火涂料層長(zhǎng)度 L12 ()+FG+GH+HI m 后墻水冷壁： 管節(jié)距 s2 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) m 管中心到墻距離 e2 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) m 管根數(shù) n2 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 根 曝光長(zhǎng)度 L21 DC+CB煙窗高度 m 覆蓋耐火涂料層長(zhǎng)度 L22 AB m 煙窗 管節(jié)距 s3 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) m 有效角系數(shù) x3 按出口煙窗 1 管長(zhǎng) L3 即煙窗高度 m 管根數(shù) n3 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 根 側(cè)墻水冷壁 管節(jié)距 s4 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) m 管中心到墻距離 e4 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) m 36 4 對(duì)流受熱面的熱力計(jì)算 鍋爐的對(duì)流受熱面的概述 對(duì)流過(guò)熱面 鍋爐中的對(duì)流受熱面是指鍋爐管束、過(guò)熱器、省煤器、防渣管等在這些受熱面中，高溫?zé)煔庵饕詫?duì)流的方式進(jìn)行放熱，所以成為對(duì)流受熱面。鍋爐出口后煙氣行程中所有用來(lái)交換煙氣熱量的受熱面稱之為鍋爐的對(duì)流受熱面，例如，防渣管、對(duì)流式過(guò)熱器、省煤 器及空氣預(yù)熱器等。這些受熱面的結(jié)構(gòu)形式、工質(zhì)的種類(lèi)和熱工狀態(tài)以及所處的煙氣溫度范圍等方面有很大的差別，但是它們的傳熱過(guò)程都是相同的，即以對(duì)流換熱為主的復(fù)合傳熱過(guò)程，它們的傳熱計(jì)算可以用同樣的方法進(jìn)行，所以均成為對(duì)流受熱面。 布置在爐膛上部煙囪附近的某些屏式過(guò)熱器，雖然與其煙氣的輻射換熱量有明顯的增加（它們往往直接吸收爐膛煙氣的輻射熱量，同時(shí)又吸收屏間高溫?zé)煔獾臒彷椛洌┑怯捎陴^內(nèi)工質(zhì)的熱力狀態(tài)不同于水冷壁，館內(nèi)工質(zhì)以對(duì)流放熱的形式換熱；管外煙氣的流速比爐膛煙氣流速高些，也有一定的對(duì)流換熱能力。本章主要介紹 對(duì)流過(guò)熱器傳熱計(jì)算所需的參數(shù)及各個(gè)對(duì)流受熱面的傳熱計(jì)算。 對(duì)流傳熱過(guò)程 受熱面的傳熱過(guò)程一般包括串聯(lián)的三個(gè)環(huán)節(jié)：從熱流體（煙氣）到壁面高溫側(cè)的熱量傳遞；從壁面?zhèn)鹊侗诿娴蜏貍?cè)的熱量傳遞；從壁面低溫側(cè)到冷流體的傳熱。在穩(wěn)定傳熱過(guò)程中，通過(guò)串聯(lián)著的各環(huán)節(jié)的熱流量 Q是恒定的。在鍋爐的受熱面中熱量從壁面高溫側(cè)到壁面低溫側(cè)的傳遞過(guò)程中不僅有穿過(guò)管外壁的積灰及管內(nèi)壁的水垢層的導(dǎo)熱。 鍋爐對(duì)流受熱面的傳熱過(guò)程的一個(gè)顯著特點(diǎn)是：從煙氣到壁面高溫側(cè)的傳遞并不是一個(gè)純對(duì)流換熱的過(guò)程，而是包含有輻射換熱的復(fù)合換熱過(guò)程。 在工程上，由于煙氣中含有三原子氣體以及飛灰，他們具有一定的輻射能力，因此除對(duì)流放熱以外，還要考慮來(lái)之爐膛的輻射放熱量。 對(duì)流受熱面?zhèn)鳠岬挠?jì)算 公式 屏式過(guò)熱面和直接布置在對(duì)流過(guò)熱器不僅以對(duì)流方式獲得熱量，而且還直接受到鍋爐爐膛的輻射熱，這部分受熱面稱為輻射對(duì)流受熱面。對(duì)輻射對(duì)流受熱面驚醒計(jì)算時(shí)，采用受熱面的計(jì)算方法，同時(shí)考慮爐膛直接輻射熱。本節(jié)主要介紹對(duì)計(jì)算對(duì)流受熱面計(jì)算方法所需參數(shù)。 （ 1） 傳熱方程 在對(duì)流受熱面中，熱量從煙氣向被加熱介質(zhì)（水、蒸氣、空氣）傳遞時(shí)以對(duì)流方式進(jìn)行的，傳遞的熱量用下式確定即傳熱 方程： 37 kgkJBtkHQ Jhr /,/ ?? ? （ 41） 式中： hrQ ：對(duì)應(yīng)于 1kg燃料，受熱面的吸熱量， kj/kg； k ：計(jì)算段的傳熱系數(shù)， w/m3； t? :平均溫壓， c0 ； JB ：燃料計(jì)算消耗量， kg/s； ? :修正系數(shù)，對(duì)過(guò)熱器取 ～ ，其它的取 1； H ：受熱面的計(jì)算面積， m2； 在計(jì)算對(duì)流管束的受熱面時(shí)，除管式空氣預(yù)熱器外，等于煙氣側(cè)的管子平均表面。空氣預(yù)熱器的受熱面等于空氣側(cè)和煙氣表面積的 算術(shù)平均值。再生式空氣預(yù)熱器的受熱面等于所有蓄熱板兩側(cè)的表面積。 在指定的熱力狀態(tài)下，煙氣放出的熱量等于被加熱介質(zhì)（水、蒸汽、空氣）的吸熱量。煙氣對(duì)對(duì)流受熱面所放出來(lái)的熱量（千焦耳 /米 3），等于： )( 039。39。39。 pcIIIQ ??? ???? （ 42） 式中： brC ：熱量暴熱系數(shù)； 39。39。39。 II、 ：受熱面進(jìn)口處的煙焓， 千焦耳 /米 3； ?? ：計(jì)算段的煙道漏風(fēng)風(fēng)量； 0pcI? ：理論空氣量需要漏入空氣溫度 pct? 下的空氣焓，千焦耳 /米3。 對(duì)于空氣預(yù)熱器，把空氣的平均溫度（在空氣預(yù)熱器計(jì)算范圍內(nèi)）作為漏入空氣的溫度，煙道的其他部分，則把冷空氣的溫度作為漏入空氣的溫度?？諝獾钠骄葻?)./( 3 kmkJCB ? 。 （ 2） 對(duì)流受熱面從爐膛獲得的輻射熱量 rQ 38 對(duì)流受熱面從爐膛獲得的輻射熱量 rQ 由以下公式確定： kgkJBxFqyQ Jeoreor /,/? （ 43） 式中： eoy ：煙 窗處的爐膛輻射熱流密度分布系數(shù)，按下述原則取用： 如煙窗設(shè)在整個(gè)一面爐墻的上部， eoy =； 如煙窗設(shè)在爐墻的一側(cè)，且沿整個(gè)爐膛高度， eoy =； 對(duì)燃盡室的煙窗 eoy =； rq ：爐膛輻射受熱面的平均熱流密度， w/m2按（ 362）計(jì)算 eoF ：煙窗面積， m2 x: 煙窗處對(duì)流受熱面管束的角系數(shù)，按（ 341）計(jì)算。 （ 3）傳熱系數(shù) 基本的計(jì)算方式。對(duì)于鍋爐的板式受熱面和光管管束的傳熱系數(shù)，用下式計(jì)算： 2S111 1??????? ?????HHSCTCTak （ 44） 式中： 11a ：煙氣對(duì)管壁的熱阻力， wkm /.2 ； 21a ：管壁對(duì)被加熱介質(zhì)的熱阻力， wkm /.2 ； CTCT?? ：金屬壁的熱阻力， wkm /.2 ； 39 S??S ：煙氣側(cè)污染層熱阻力， wkm /.2 ； HH?? ：被加熱介質(zhì)側(cè)污染層的熱阻力， wkm /.2 。 金屬壁的熱阻力CTCT?? 非常小，在計(jì)算 傳熱系數(shù)時(shí)可以不計(jì)。 當(dāng)前，廣泛采用非金屬材料（如玻璃管）的空氣預(yù)熱器，玻璃管壁的熱阻力是重要的，計(jì)算傳熱系數(shù)時(shí)必須加以考慮。 被加熱介質(zhì)（水、蒸汽、空氣）側(cè)所能形成的污染中，只有沸騰管內(nèi)側(cè)的水垢才會(huì)惡化傳熱計(jì)算，但運(yùn)行技術(shù)規(guī)則規(guī)定，鍋爐須在無(wú)垢下運(yùn)行。因此，計(jì)算傳熱系數(shù)時(shí)，被加熱介質(zhì)側(cè)的污染層的熱阻力HH?? 也可不必考慮。 沸騰管受熱面和省煤器受熱面，由于放熱系數(shù) 2? 值較大，則熱阻力21a 很小，可以不計(jì)。 煙氣側(cè)污染層的熱阻力S??S 稱為污染系數(shù) ? 。它與煙氣流速、管子直徑及布置等因素有關(guān)。在 ? 與諸因素的依賴關(guān)系的研究尚不充分時(shí)，無(wú)法以直接的形 式引進(jìn)到計(jì)算中來(lái)。此時(shí)，確定傳熱系數(shù)時(shí)要考慮受熱面的熱有效系數(shù) ? 。系數(shù) ? 是用試驗(yàn)方法獲得的，即測(cè)得污染管與未污染管的傳熱系數(shù)之比。則，傳熱系數(shù)可簡(jiǎn)化為： 2111 1?? ??ak （ 45） 熱有效系數(shù)，考慮受熱面的積灰、沖刷情況等對(duì)對(duì)熱的影響，一般看按表 41選取。 表 41 熱 有效系數(shù) 40 受熱面名稱 熱有效系數(shù) 備注 過(guò)熱器 積灰少、沖刷好的受熱面去上限 鍋爐管束及省煤器 流化床鍋爐的各對(duì)流受熱面去上限 空氣預(yù)熱器 有管板的空氣預(yù)熱器取下限 煙氣管內(nèi)縱向沖刷 （ 4）對(duì)流放熱系數(shù) 對(duì)流放熱系數(shù)與許多因素有關(guān)，如氣流速度和溫度、定性尺寸、管束中管子的布置方式、受熱面表面形狀、受熱面沖刷情況（縱向、橫向或斜向沖刷）、沖刷介質(zhì)的物理性質(zhì)以及與管壁溫度等等。 氣流橫向沖刷順列管束時(shí)的對(duì)流放熱系數(shù) cona ： )./(,Pr)( cmwvwddCCa bc on ?? （ 46） 式中： sC ：管束幾何布置方式的修正系數(shù)，它與縱向相對(duì)節(jié)距 2? 及橫向相對(duì)節(jié)距 1?有關(guān)，按下式 計(jì)算： 221 )]21)(32(1[ ????? ??SC （ 47） 式中： dSdS 2211 , ?? ??, s21 ??? ，或 ?? ；當(dāng) 322 ?? ?? 或 ，式中 1? 值仍取為 3； zC 氣流行程方向上管束排數(shù) z2的修正系數(shù)，其值與所求管束的各個(gè)管組的平均排數(shù)有關(guān)，按式 （ 48）求取。 )2(0 1 2 ,1