【正文】 AlzAlz=(A1A2Ayc)+1A2=（20）爐膛水冷程度XX= Slz/A1=（21）爐膛有效輻射層厚度ss=V1/A1=4．3 爐膛熱力計(jì)算中的幾個(gè)問(wèn)題 關(guān)于爐膛出口煙氣溫度爐膛出口煙氣溫度，中小型鍋爐指凝渣管前的煙溫，大容量鍋爐通常指屏式過(guò)熱器前煙溫。如噴燃器及人孔門(mén)的面積； （4）爐膛有效輻射受熱面面積是指參與輻射換熱的面積。 計(jì)算過(guò)程中的具體問(wèn)題 （1）計(jì)算爐膛容積，可將爐膛容積劃分為幾個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體分別計(jì)算，然后求其和； （2）爐墻總面積即包覆爐膛容積的總面積，含爐膛內(nèi)輻射受熱面的形體表面積，對(duì)于雙面水冷壁和前屏過(guò)熱器，以其邊界管中心線和管子曝光長(zhǎng)度所圍成的面積的兩倍計(jì)入爐內(nèi)爐墻總面積； （3）爐膛輻射受熱面多布置在爐墻表面上，所以爐墻內(nèi)總面積是計(jì)算爐內(nèi)換熱的基礎(chǔ)。對(duì)于本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況暫不考慮qf 的影響只作為參考。工程上通常用燃燒器區(qū)域的爐膛斷面熱負(fù)荷qf來(lái)表示他的燃燒和傳熱過(guò)程的特性。但是，爐膛內(nèi)局部的qv和qA的值卻是十分不同的，特別是在燃燒器附近，燃料大部分集中在這個(gè)區(qū)域內(nèi)燃燒，燃燒強(qiáng)度最大，火焰的溫度最高，即便整個(gè)爐膛德?tīng)栞椛涫軣崦婷娣e是足夠的，在燃燒器區(qū)的水冷壁上仍然存在結(jié)渣的危險(xiǎn)。以上討論的是從鍋爐總體平均的角度。另外，爐膛容積熱負(fù)荷增大會(huì)使?fàn)t膛面積相對(duì)減少，可布置的受熱面減少，輻射傳熱量降低，火焰平均溫度提高，容易在受熱面上結(jié)渣。對(duì)固態(tài)排渣爐，當(dāng)然用灰熔融溫度較高的煤種時(shí)，qA可取較高數(shù)值，對(duì)灰熔融溫度較低的煤，qA應(yīng)適當(dāng)降低。對(duì)著火和燃燒性能較差的煤，趨向于選擇較高的截面熱負(fù)荷，過(guò)低的截面熱負(fù)荷會(huì)造成燃燒器區(qū)域溫度下降，不利于正常著火。故經(jīng)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)的爐膛寬度為8622mm，深度為7983mm。 MW/ m2，爐膛的寬度和深度的比例應(yīng)保持在1~。爐膛容積熱負(fù)荷和截面熱負(fù)荷的結(jié)合可以合理的確定爐膛的容積、形狀和尺寸。為了考慮燃料燃燒和爐內(nèi)傳熱過(guò)程對(duì)室燃爐爐膛的限制，設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)通常用爐膛熱負(fù)荷這一參數(shù)表示，爐膛熱負(fù)荷是一個(gè)大尺度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，他能夠從某種程度上反映燃燒和傳熱對(duì)爐膛幾何尺寸的要求，但是由于爐內(nèi)燃燒溫度和傳熱計(jì)算的復(fù)雜性，爐膛熱負(fù)荷僅僅是一種經(jīng)驗(yàn)性的參數(shù)。但二者的影響規(guī)律相反，爐膛整體溫度高。爐膛容積熱負(fù)荷的取值越小，則折算到單位爐膛容積內(nèi)的放熱量越大；反之，則越小。 爐膛容積熱負(fù)荷爐膛容積和尺寸的確定，根據(jù)燃料特性及燃燒方法等工況條件，按下表推薦的數(shù)值范圍，并參考以往的經(jīng)驗(yàn)選擇爐膛容積熱負(fù)荷qv的數(shù)值，然后再求爐膛的容積。爐膛結(jié)構(gòu)幾何特征參數(shù)與鍋爐的設(shè)計(jì)容量、燃料特性、爐膛容積熱負(fù)荷、爐膛截面熱負(fù)荷、燃燒區(qū)域受熱面熱負(fù)荷、爐膛輻射受熱面熱負(fù)荷、爐膛出口煙氣溫度等設(shè)計(jì)參數(shù)密切相關(guān)。假定熱風(fēng)溫度trk計(jì)算對(duì)應(yīng)每千克燃料送入爐膛的熱量Q1計(jì)算出理論燃燒溫度To計(jì)算火焰中心位置修正系數(shù)M假設(shè)爐膛出口煙氣溫度(估)計(jì)算爐膛出口煙氣溫度(計(jì)數(shù)值)判斷計(jì)算誤差：（計(jì)算值）（估）≤177。綜上鍋爐爐膛及相關(guān)受熱面已經(jīng)布置完畢，接下來(lái)將進(jìn)行熱力校核計(jì)算。而后墻水冷壁管則通過(guò)特制的后墻引出管將煙氣引出鍋爐的水平煙道。在鍋爐熱力計(jì)算中它是煙氣輻射換熱和對(duì)流傳熱的分界面，自此以后煙氣流過(guò)的受熱面均勻的流過(guò)受熱面。后墻水冷壁管到達(dá)煙窗后有規(guī)則的移除后墻水冷壁的平面，形成3~5排的錯(cuò)列布置的管束形式。為了使粘附在凝管上的灰渣不至于連成片，凝渣管的橫縱向節(jié)距都應(yīng)設(shè)計(jì)的較大。如果這些溶化的灰粒凝結(jié)在較密集的對(duì)流換熱面上，則容易粘結(jié)成片，堵塞煙氣通道，增加煙氣流動(dòng)阻力，影響鍋爐的正常運(yùn)行。它的作用是確保煙氣下游行程中的對(duì)流受熱面不發(fā)生結(jié)渣現(xiàn)象。爐膛水冷壁的設(shè)計(jì)，除了要考慮其受熱特性外，還要考慮水循環(huán)的可靠性、熱膨脹位移的自由度及支撐吊掛的結(jié)構(gòu)型式等。由于上輻射區(qū)存在工質(zhì)的蒸干點(diǎn)，為了使水冷壁金屬耗材有足夠的冷卻條件，設(shè)計(jì)時(shí)管內(nèi)工質(zhì)的質(zhì)量流速選取較高。該區(qū)段是工質(zhì)完成蒸發(fā)的主要區(qū)段，～。為了使下輻射區(qū)出來(lái)的汽水混合物能均勻的分配至中輻射區(qū)的并行管子，兩端之間設(shè)置有汽水分離器。圖6爐膛折焰角示意圖水冷壁通常要分成幾段： （1）爐膛下部（亦稱下輻射區(qū)）的水冷壁管內(nèi)工質(zhì)一般為過(guò)冷水或干讀很小的汽水混合物狀態(tài)，在該區(qū)內(nèi)工質(zhì)存在從單相流體變成兩相流體的相變過(guò)程，為了獲得穩(wěn)定的兩相流體流動(dòng)的穩(wěn)定性，水冷壁管采用不同的管徑。折煙角可以增加水平煙道的長(zhǎng)度，可以在不改變鍋爐深度的條件下布置更多的對(duì)流過(guò)熱器受熱面。這樣可以大大簡(jiǎn)化爐膛的結(jié)構(gòu)，減輕爐膛重量，有效的改善爐膛的密封性。另外，如果相鄰鰭片熱負(fù)荷不均勻，鰭片越寬，兩端的溫差越大，由此產(chǎn)生的附加熱應(yīng)力也越大，可能造成鰭片焊口的斷裂，是水冷壁失效，在目前焊接工藝條件下不允許相鄰管子的金屬溫差超過(guò)50oC。當(dāng)然這對(duì)保護(hù)爐墻的結(jié)構(gòu)影響很大。水冷壁管有光管或鰭片管兩種形式，在中小鍋爐中，水冷壁多由光管組成。這種角置式直流燃燒器的爐膛在鍋爐容量小于670t/h時(shí)一般為單爐膛型式，為了保證良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)結(jié)構(gòu)，爐膛橫截面的形狀應(yīng)盡可能的設(shè)計(jì)成正方形或接近正方形的矩形。 爐膛燃燒器的布置方式對(duì)于室燃爐的爐膛根據(jù)燃燒器的類型和布置方式可分為下圖幾種方案。然而，由于尾部煙道和爐膛后墻靠的太近，使尾部受熱面檢修空間減小，不利于維修。鍋爐德?tīng)枠?gòu)架和廠房建筑高度比較低。這種布置對(duì)于受熱面的布置比較簡(jiǎn)便，各受熱面易于和煙氣成逆流形式。圖中(a)通常稱為“”型布置，他是國(guó)內(nèi)外大中型鍋爐應(yīng)用的最為廣泛的一種布置型式。室燃爐由于熱力循環(huán)效率的要求，給水溫度和蒸汽溫度都比較高，過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等受熱面成為鍋爐熱力系統(tǒng)不可缺少的部件，而很少在布置鍋爐管束。鍋爐外型的布置與鍋爐參數(shù)、燃燒設(shè)備的型式以及制造工藝條件等因素有關(guān)，還與鍋爐房的建筑模式及其他設(shè)備的配合等方面的要求有關(guān)。整體校核熱力計(jì)算過(guò)程如下：（1）列出熱力計(jì)算的主要原始數(shù)據(jù)，包括鍋爐主要參數(shù)和燃料特性參數(shù)；（2）根據(jù)燃料、燃燒方式及鍋爐結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn)，進(jìn)行鍋爐通道空氣量平衡計(jì)算；（3）理論工況下（a=1）的燃燒計(jì)算；（4）計(jì)算鍋爐通道內(nèi)煙氣的特性參數(shù)；（5）繪制煙氣溫焓表；（6）鍋爐熱平衡計(jì)算和燃料消耗量的估算；（7）鍋爐爐膛熱力計(jì)算；（8）按煙氣流向?qū)Ω魇軣崦嬉来芜M(jìn)行熱力計(jì)算；、（9）鍋爐整體計(jì)算誤差的校驗(yàn)；（10）編制主要計(jì)算誤差的校驗(yàn)；（11）設(shè)計(jì)分析及結(jié)論[11]。（2）受熱面熱力計(jì)算：其中包含為熱力計(jì)算提供結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的各受熱面的結(jié)構(gòu)計(jì)算。校核熱力計(jì)算可以幫助人們正確制定出提高鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的和改造鍋爐的合理措施，同時(shí)也為鍋爐的其他計(jì)算，如鍋爐的通風(fēng)計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算及水動(dòng)力計(jì)算提供依據(jù)[10]。（15）實(shí)際燃料消耗量B B=100=42100 kg/h式中 Q——鍋爐有效利用熱效率；——鍋爐熱效率；Qr——鍋爐輸入熱量。其中 =對(duì)于本設(shè)計(jì)經(jīng)計(jì)算得=%3%；故排煙溫度選取為125 oC。各受熱面的傳熱溫差設(shè)計(jì)較小，因此經(jīng)濟(jì)排煙溫度也較低。僅僅根據(jù)鍋爐設(shè)備的投資、運(yùn)行費(fèi)用和設(shè)備德?tīng)栄a(bǔ)償年限等條件所確定的排煙溫度較經(jīng)濟(jì)排煙溫度，隨著鍋爐參數(shù)的提高，給水溫度的不斷增加，經(jīng)濟(jì)排煙溫度也不斷提高，給水溫度不斷增加，經(jīng)濟(jì)排煙溫度也不斷提高，對(duì)于中小型鍋爐雖然給水溫度低，但由于排煙過(guò)量空氣系數(shù)較大，經(jīng)濟(jì)排煙溫度也較大。堵灰嚴(yán)重時(shí)，引風(fēng)機(jī)的壓頭不能保證爐膛和各個(gè)煙道正常的負(fù)壓狀態(tài)，還會(huì)危及到鍋爐的出力和機(jī)組的正常運(yùn)行。但是，排煙溫度降低卻使尾部受熱面中煙氣與工質(zhì)的傳熱溫差減小，傳熱面積增大，金屬消耗量和設(shè)備的初投資增多。 在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)，合理的取用鍋爐排煙溫度是一個(gè)關(guān)系鍋爐長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)可靠工作的實(shí)際問(wèn)題。Q6= kJ/kg或 q6=式中 ——灰渣中灰分的份額，； ——灰渣溫度，當(dāng)不能直接測(cè)量時(shí)，固態(tài)煤粉排渣爐可取600OoC；液態(tài)排渣煤粉爐可取tlz=FT3+100oC（FT3為煤灰的熔化溫度） ——1kg灰渣在oC時(shí)的焓，kJ/kg當(dāng)燃煤的折算灰分小于10%（即Azs=）時(shí)，固態(tài)排渣爐可忽略爐渣德?tīng)栁锢頍釗p失；液態(tài)排渣爐、旋風(fēng)爐可忽略飛灰的物理熱損失；對(duì)燃油及燃?xì)忮仩t，q6=0。 （2）%。（2）外來(lái)熱源加熱空氣時(shí)帶入的熱量Qwr Qwr= kJ/kg式中 ——空氣預(yù)熱器入口的過(guò)量空氣系數(shù)； ——按加熱后空氣溫度計(jì)算理論空氣的焓，kJ/kg； ——基準(zhǔn)溫度下的理論空氣焓，kJ/kg。對(duì)于煤粉爐，hr相對(duì)數(shù)值較小。oC)式中 cdr——燃料干燥基比熱容，kJ/(kgoC)； tr——燃料溫度，oC； to——基準(zhǔn)溫度，取送風(fēng)機(jī)入口空氣溫度，oC。由于計(jì)算時(shí)涉及的排煙溫度為假定溫度，所以計(jì)算出的燃料消耗量實(shí)為估算值[15]。在受熱面的傳熱計(jì)算中，必須分別計(jì)算各個(gè)受熱面所在部位的煙氣焓并制成焓溫表，根據(jù)過(guò)量空氣系數(shù)和煙氣溫度，可求出煙氣的焓；反之，也可以由過(guò)量空氣系數(shù)和煙氣的焓查出煙氣的溫度[14]。 飛灰的焓數(shù)值較小，因此只有在滿足以下條件時(shí)才計(jì)算： 在鍋爐煙道中，沿著煙氣溫度的流程。由于，且兩者的比熱容接近，故取。 1 m3空氣、各種氣體及1kg灰的焓氣體溫度二氧化碳氮?dú)馑魵飧煽諝怙w灰、灰渣kJ/(Nm3)kJ/(kg)10020030040036050060070080090010009841100109612001206130013601400157115002166219317581600183017002066180021841900235820002965300225122100264022002760 （3）理論煙氣焓理論煙氣是多種成分的混合氣。 空氣和煙氣的焓 要進(jìn)行鍋爐受熱面的傳熱計(jì)算必須知道如何計(jì)算空氣和煙氣的焓，在這里空氣和煙氣的焓在定壓條件下將1kg燃料所需的空氣量或所產(chǎn)生的煙氣量從0oC加熱到toC（空氣）或℃（煙氣）時(shí)所需的熱量，單位為kJ/kg。（3）煙氣焓的計(jì)算需要分別計(jì)算爐膛、屏式過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、高溫省煤器、高溫空氣預(yù)熱器、低溫空氣預(yù)熱器、低溫省煤器等所在煙氣區(qū)域的煙氣不同溫度下的焓，并列成表格，做成所謂的焓溫表，以備以后計(jì)算查用。（2）煙氣特性計(jì)算：各受熱面的煙道平均過(guò)量空氣系數(shù)、干煙氣容積、水蒸氣積、煙氣總?cè)莘e、RO2容積份額、三原子氣體和水蒸氣容積份額、容積飛灰濃度、煙氣質(zhì)量、質(zhì)量飛灰濃度等。燃料燃燒計(jì)算包括：燃燒計(jì)算、煙氣特性計(jì)算、煙氣焓計(jì)算。 鍋爐的空氣量熱平衡見(jiàn)表11[1]。對(duì)于爐膛和煙道各處實(shí)際空氣量的計(jì)算稱為鍋爐的空氣量平衡。對(duì)燃料來(lái)說(shuō)，要求提供以下原始資料：（1） 煤的應(yīng)用基元素成分；（2） 用測(cè)熱計(jì)測(cè)取的煤的應(yīng)用基低位發(fā)熱量；（3） 煤的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分含量；（4） 灰的熔融特性參數(shù)（ttt3）值；（5） 煤的可磨性系數(shù) 以上數(shù)據(jù)均已在前言中燃料特性中說(shuō)明。輔助計(jì)算包括以下內(nèi)容：（1） 燃料數(shù)據(jù)的分析和整理；（2） 鍋爐漏風(fēng)系數(shù)的確定和空氣量平衡；（3） 燃料的燃燒計(jì)算及煙氣特性參數(shù)的確定；（4） 鍋爐熱平衡及鍋爐熱效率、燃料消耗量的估算。這些計(jì)算圖（表）的計(jì)算稱為鍋爐熱力計(jì)算的輔助設(shè)計(jì)計(jì)算或準(zhǔn)備計(jì)算。設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)一般以爐膛出口煙窗處的過(guò)量空氣系數(shù)作為選取基點(diǎn)，它主要與爐膛中燃料的燃燒效率有關(guān)，燃燒效率越高，爐膛出口煙窗處的過(guò)量空氣系數(shù)選取的較小。由于過(guò)量空氣系數(shù)引起的熱損失主要是排煙熱損失q2但在一定范圍內(nèi)還可以使qq4減少，使鍋爐效率降低。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高和訓(xùn)練學(xué)生工程制圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用和文獻(xiàn)閱讀、外文翻譯、摘要書(shū)寫(xiě)的能力；熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、技術(shù)手冊(cè)和工具書(shū)；增強(qiáng)本科生畢業(yè)后到生產(chǎn)第一線工作的適應(yīng)能力。繪制鍋爐本體結(jié)構(gòu)圖，爐膛及其中各受熱面平面圖、剖面圖及管道布置圖[9]。離散坐標(biāo)法基于對(duì)輻射強(qiáng)度的方向變化進(jìn)行離散，將輻射傳遞方程中的內(nèi)向散射項(xiàng)用數(shù)值積分近似代替，通過(guò)求解覆蓋整個(gè)4π立體角的一套離散方向上的輻射傳遞方程而得到問(wèn)題的解[8]。Love等人最早將其引入到一維平板輻射換熱問(wèn)題的求解中。（2）熱流法熱流法將微元體界面上復(fù)雜的半球空間熱輻射簡(jiǎn)化成垂直于此界面的均勻熱流,使積分微分形式的輻射傳遞方程簡(jiǎn)化為一組有關(guān)熱通量的線性微分方程,然后用通用的輸運(yùn)方程求解方法求解。其基本思想是對(duì)微元體的發(fā)射、吸收和散射以及邊界壁面的發(fā)射、吸收和反射過(guò)程作概率模擬。這些方法各有優(yōu)劣,所能獲得的解的精度及詳細(xì)程度以及網(wǎng)格與