【正文】 面熱負(fù)荷分布。大容量鍋爐傳熱計(jì)算中還存在著許多其他的問題，需要進(jìn)一步的研究。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。所以 （525） （526） （527）和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?zé)煔鈱t膛反向輻射后的吸熱系數(shù)。 大屏過熱器傳熱量可以分為三部分：大屏間高溫?zé)煔鈱芷恋妮椛浞艧?Qf大屏接受爐膛的輻射熱Qf2和煙氣流過大屏?xí)r的對流放熱Qd。所以，傳熱計(jì)算應(yīng)當(dāng)與爐膛分開進(jìn)行。后屏的對流傳熱量計(jì)算按純對流方式計(jì)算，不再考慮管間輻射放熱，即： （521） （522）式中Fd－ 按管子的周圍面積計(jì)算ξ考慮煙氣沖刷不均的影響系數(shù)， ξ≈在實(shí)際計(jì)算中，由于煙氣流動(dòng)場分布不均，煙氣流對屏的沖刷不均，導(dǎo)致管屏煙氣側(cè)實(shí)際的對流放熱系數(shù)偏小。 （514） （515） 所以 （516）（2）后屏出口斷面向后屏后的輻射 （517） （518） 式中 ξr是對不同種類燃料的煙氣輻射力的修正系數(shù)。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）這樣，在后屏進(jìn)口斷面上的輻射熱交換為： （512） （513） 、分別表示屏進(jìn)口斷面和爐膛受熱面的熱有效系數(shù)。即： 　 （5—6）所以 （5—7) 二、的計(jì)算方法：主要包括三部分，從后屏底部的水平界面上直接接受的爐膛輻射熱、爐膛輻射透過分隔屏區(qū)的部分輻射熱和分隔屏區(qū)熱煙氣與后屏區(qū)的輻射熱交換. 后屏接受外來輻射熱的熱的計(jì)算方法：的計(jì)算方法： = （5—8） （1）后屏進(jìn)口斷面接受的直接輻射 根據(jù)有效輻射和熱有效系數(shù)的概念： （5—9） 表示后投射到后屏入口斷面上的有效輻射熱流密度。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。但是屏間煙氣溫度的計(jì)算要復(fù)雜些，進(jìn)入后屏的煙氣流量為兩部分，一部分由屏底部的水平界面流入后屏區(qū)，這部分煙氣的溫度比較高。新方法是以有效輻射的理論為基礎(chǔ)，將屏式過熱器的傳熱量分成三部分：管間煙氣對管屏的輻射換熱，來自爐膛及分隔屏去的直接輻射，純對流傳熱。這樣，后屏過熱器的傳熱計(jì)算沒有反映出輻射換熱的特點(diǎn)。但后屏過熱器傳熱特性的主要特點(diǎn)是輻射傳熱，尤其是管間傳熱，所以后屏過熱器的傳熱計(jì)算應(yīng)突出管間傳熱。 爐內(nèi)換熱計(jì)算標(biāo)準(zhǔn) 爐膛出口煙氣溫度公式：　　 （5－2）其中：爐膛傳熱系數(shù)－爐膛水冷壁沾污系數(shù)　　爐膛中總的輻射受熱面積，絕對燃燒時(shí)煙氣的溫度保熱系數(shù)計(jì)算燃燒時(shí)煙氣的溫度，Kg/h煙氣平均比熱 屏式過熱器傳熱計(jì)算新方法屏式過熱器一般布置在爐膛上部和出口處，它的傳熱規(guī)律是當(dāng)爐膛出口煙溫升高時(shí)，在進(jìn)口汽溫不變的條件下，出口汽溫相應(yīng)升高。杜－卜公式突出了理論燃燒溫度對爐內(nèi)換熱的影響，這就意味著，煤質(zhì)特性對爐內(nèi)換熱產(chǎn)生的影響作用較大，它必然對爐膛出口煙溫值產(chǎn)生顯著影響。對于大容量鍋爐，采用原方法進(jìn)行屏式過熱器和輻射式過熱器的傳熱計(jì)算，得出的數(shù)據(jù)和運(yùn)行存在偏差較大，因此大屏過熱器和屏式過熱器的傳熱計(jì)算模型也是需要改進(jìn)的。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?；鹧婧诙仍谂c單色輻射波長有關(guān)，這使?fàn)t膛黑度的變化更為復(fù)雜。熱有效系數(shù)也具有一定的選擇性，即值隨著輻射波長有明顯的變化，在小容量機(jī)組熱力計(jì)算中未予以考慮。這種屏蔽作用對熱有效系數(shù)產(chǎn)生影響，其結(jié)果使熱有效系數(shù)減小。但是，大容量鍋爐爐膛橫斷面上的溫度場也是非等溫性的，這種非等溫對爐內(nèi)換熱強(qiáng)度具有顯著的影響。這種誤差在我國的 200MW 機(jī)組上體現(xiàn)了出來，一般情況計(jì)算值比實(shí)際運(yùn)行值低 100－130℃，以致造成過熱器超溫或減溫水量過大等問題。（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。但是目前該《標(biāo)準(zhǔn)》仍然是解決工程技術(shù)問題和鍋爐性能研究以及計(jì)算機(jī)模擬電站鍋爐等熱量過程的主要方法。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。第五章 大容量鍋爐傳熱模型的改進(jìn) 現(xiàn)有模型的特點(diǎn)300MW 以上的大容量電站鍋爐受熱面的設(shè)計(jì)和布置，尤其是鍋爐爐膛輻射受熱面的設(shè)計(jì)與布置對于鍋爐的運(yùn)行性能影響很大。上下擺動(dòng)燃燒器，使煤粉火炬上下傾斜，改變火焰中心的位置，從而改變爐膛出口煙氣溫度，調(diào)節(jié)過熱或再熱汽溫。煙氣擋板設(shè)備簡單，操作方便，已被許多大型電站鍋爐采用。（4）煙氣再循環(huán)法煙氣再循環(huán)法的工作原理是再循環(huán)風(fēng)機(jī)將省煤器后溫度為250～350的一部分煙氣抽出，送入爐膛，改變各受熱面的吸熱量比例，以調(diào)節(jié)汽溫。相反，減少蒸汽旁通量將使再熱汽溫升高。由于高溫再熱器處煙溫高，進(jìn)口汽溫的降低對其傳熱溫壓的增加影響不大，吸熱量增加很少。（3）蒸汽旁通法當(dāng)再熱汽溫偏高時(shí)，調(diào)節(jié)三通閥，使旁通蒸汽量加大。（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。再熱器不宜采用噴水減溫，因?yàn)闀?huì)使電廠的循環(huán)熱效率降低。噴水減溫是直接接觸式熱交換，慣性小，調(diào)節(jié)靈敏，易于自動(dòng)化，加上其結(jié)構(gòu)簡單，因此電站鍋爐普遍采用。對汽溫調(diào)節(jié)方法的基本要求是：調(diào)節(jié)慣性或延遲時(shí)間小，調(diào)節(jié)范圍大，對循環(huán)熱效率影響小，結(jié)構(gòu)簡單可靠及附加設(shè)備消耗少。現(xiàn)代大型電站鍋爐汽溫調(diào)節(jié)方法常用的有噴水減溫、汽汽熱交換、蒸汽旁通、煙氣再循環(huán)、分隔煙道擋板調(diào)節(jié)和改變火焰中心位置等。相反，輻射式再熱器汽溫隨負(fù)荷升高而降低要平緩些。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。過熱器離爐膛出口越遠(yuǎn)，過熱器進(jìn)口煙溫降低，煙氣對過熱器的輻射換熱份額減少，汽溫隨負(fù)荷增加而上升的趨勢更明顯。由于煙氣溫度及流速的增高，布置在水平與尾部煙道的對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。同時(shí)，由于爐內(nèi)火焰溫度升高甚少，爐內(nèi)水冷壁的吸熱量也增加甚微，多耗燃料產(chǎn)生的熱量將使得爐膛出口煙溫升高。隨著鍋爐負(fù)荷的增加，過熱器中蒸汽流量和燃料消耗量都相應(yīng)增大，但爐內(nèi)火焰溫度升高甚少。因?yàn)殄仩t不可能始終在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，汽溫變化不可避免，所以，掌握汽溫變化特性，運(yùn)行時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)，十分重要。過熱器與再熱器長期在超溫10－20℃下運(yùn)行，其壽命會(huì)縮短一半，而且會(huì)影響汽輪機(jī)的壽命。第四章 過熱器和再熱器的汽溫特性分析 概述 過熱蒸汽溫度與再熱蒸汽溫度直接影響電廠的經(jīng)濟(jì)性與安全性。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。因此，提高煤粉細(xì)度，可提高燃盡程度；但是提高煤粉細(xì)度，則制粉電耗增加，這可能會(huì)抵消因提高燃盡程度而得到的好處。電廠常用篩孔尺寸為90 μm 和 200 μ m的兩種篩子測量煤粉細(xì)度，用符號 R90和R200表示。 煤粉細(xì)度對經(jīng)濟(jì)性的影響煤粉細(xì)度是指煤粉顆粒尺寸的大小，它是衡量煤粉品質(zhì)的重要指標(biāo)。當(dāng)過量空氣系數(shù)增加時(shí)，排煙損失增加，但是過量空氣增加時(shí)，一般飛灰或爐渣的含碳量將會(huì)減少。一般而言，對于低灰分，高熱值的煙煤，提高燃盡程度主要應(yīng)從改善爐內(nèi)煤粉和空氣的混合著手；對于無煙煤、貧煤和高灰分、低熱值的劣質(zhì)煙煤，提高燃盡程度主要從改善爐內(nèi)空氣動(dòng)力結(jié)構(gòu)，提高爐內(nèi)溫度和煤粉細(xì)度，配風(fēng)方式等方面進(jìn)行全面的分析，才能找出提高煤粉燃盡程度的具體方法和措施。 優(yōu)化鍋爐燃燒提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 煤粉的燃盡程度對經(jīng)濟(jì)性的影響煤粉燃盡程度對運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響主要表現(xiàn)在飛灰和爐渣的含碳量，當(dāng)飛灰和爐渣含碳量增加時(shí)，鍋爐效率降低。然后是爐膛形狀，即與爐膛斷面積、燃料量、煙氣量有關(guān)。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。同時(shí)爐膛的結(jié)構(gòu)也是影響燃盡的主要因素，爐膛結(jié)果參數(shù)對燃盡的一些反映在爐膛容積熱強(qiáng)度和燃料在爐內(nèi)的最短停留時(shí)間，最短停留時(shí)間要能保證燃料燃燒效率達(dá)到98%以上。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。 （3） 空氣和煤粉的良好擾動(dòng)和混合。要做到完全燃燒，條件為： （1） 供應(yīng)充足而又合適的空氣量。綜上所述，組織強(qiáng)烈的煙氣回流和燃燒器出口附近煤粉一次風(fēng)氣流與煙氣的強(qiáng)烈混合，使保證著火熱量和穩(wěn)定著火過程的首要條件；提高煤粉氣流初溫，采用適當(dāng)?shù)囊淮物L(fēng)量和風(fēng)速是降低著火熱的有效措施；提高煤粉細(xì)度和敷設(shè)衛(wèi)燃帶是燃用無煙煤穩(wěn)定著火的常用方法。著火熱隨燃料性質(zhì)、燃燒設(shè)備以及運(yùn)行工況的變化而變化。 影響煤粉氣流穩(wěn)定著火的因素煤粉空氣混和物經(jīng)燃燒器以射流方式被噴入爐膛后，通過湍流擴(kuò)散和回流，卷吸周圍的高溫?zé)煔?，同時(shí)又受到爐膛四壁及高溫火焰的輻射，被迅速加熱，熱量達(dá)到一定溫度后就開始著火。將燃燒過程分成上述四個(gè)階段是為了分析問題方便。(4) 燃盡階段：這個(gè)階段主要是殘余的焦炭最后燃盡，成為灰渣。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。揮發(fā)分一經(jīng)析出，便馬上著火。(2) 揮發(fā)分析出并著火階段。 第三章 燃燒過程的特性分析 概述煤在空氣中的燃燒過程,可以分為四個(gè)階段：(1) 預(yù)熱干燥階段。(8) 燃煤含硫，會(huì)產(chǎn)生硫酸蒸汽冷卻后變成硫酸，對低溫受熱面形成酸腐蝕，以及伴隨而來的堵灰和煙道堵塞問題。(6) 灰分多，可能磨損受熱面（如果煙速高），如果煙速低，會(huì)形成受熱面積灰，降低傳熱效果，并使排煙溫度升高，增加排煙熱損失，降低鍋爐熱效率；灰分多，也會(huì)產(chǎn)生爐內(nèi)結(jié)渣，同時(shí)會(huì)腐蝕金屬；灰分還是造成環(huán)境污染的根源。(4) 火焰太長，不完全燃燒損失增加。(2) 著火延遲，影響火焰監(jiān)測?；曳侄啵黾用悍墼O(shè)備的能耗。（3）低位發(fā)熱量Qnet：煤的高位發(fā)熱量減去煤樣中水和氫燃燒時(shí)生成的水的蒸發(fā)潛熱后的熱值，稱為低位發(fā)熱量，這是在鍋爐運(yùn)行中煤的有效發(fā)熱量。常用下列三種規(guī)定值表示：（1）彈筒發(fā)熱量 Qb：彈筒發(fā)熱量是在實(shí)驗(yàn)室中用氧彈式量熱計(jì)測定的實(shí)測值。 換算公式為： （2—1）式