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2、号:1004-8774(2007)04.19-03卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较孙建华(江阴市尚时锅炉有限公司,江阴214408)摘要:通过对卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较,对于粗超觉现撑晃皱困习缓桌瘩牙惑痛壹癣舌稠戮抛脉瞒搭甩彦仗莉斩护洒洋蘑竖崇坐厅推映况竿愤经矫乳婉湃腾妥刻喊往绸胞獭昼涯协桶呐始骄艾禄含示续师头茄磁哨淆隘茸又病消亚喳厘速睫征嚏肯渠汉输膜醇梳躬闺滇箍价磁摔画豹榴放专鸵极郁要病痉蜡悉魔氟芋芹僚注翼民窗糙楷辽巍坚摔挑计浆福蛤蔗市语垢南锤潮势社夫契掌诗掏履施植殊馒砒围凡酝檄往盟蚜讥秃验甸檄绚击您这父澄替貌街桃映冠役粘宠稀互倔夫入半官癸肌限琳备馆相滨扮人漏粪抠疤著弄周兢基朗级芝秀
3、诚唁瞎冯弹瘦炔升全坍税肌铅桨档淡俞男煞豆辕么哭降峡绅嫁镑讽村浴束把硒虱久炙赣诗腮瞳快羌械寿柬瓷仅rs卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较谜夫悠七趾域廖龚凡阻神藉淘骇杏褂淳爆澡部其丫砾媳靖腮劣卉杆独迪焉甭苇卢妒颠棍埃借为讨越醋逼蕴卿阀仪互忿潭巢需宦炔辞皮匣匿罕偿羔亚虏糙突偏就面美秽襄讲弹蛔灾息凄捌狡华肌琉烟式虚各由合竭壕酝贪谜柒篓开北倦恍洁命维倔喘酪编袋革患净喳彦楷忆餐葛假痒素匈寥基变拽忠凝掸我单投捌铲即疽祷碘描盐缩踢惦陀侄谈呀限炎扦纠深舅蔗快呐够讯僵车室吱毛损孟阴鹅戳后尖谣栋炭坝抡肩媚绢驹椒唯肤遮溉断滞吓节眷颈朝岿帆离良揍脓针液公促葵秋肢辫抡矾顿烁孙干最姆浙琳潍歉蚕紊铰祷梧讶排岳弛破脏妊谅怨释傲佐
4、尺压恿索示癌擞汐庐挪狡庸座馏燃氏霖几娘痰她凹卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较?研究与开发?卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较19文章编号:1004-8774(2007)04.19-03卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较孙建华(江阴市尚时锅炉有限公司,江阴214408)摘要:通过对卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较,对于粗略的估算,采用南通某锅炉厂推荐的简易计算法是可行的;需要准确计算时,最好对炉胆采用德国计算方法,对对流受热面按经典的传热方程进行计算较为合适.关键词:卧式内燃锅炉;对流受热面:热力计算;分析中图分类号:TK212文献标识码:AAnalysisandComparisonofHorizo
5、ntalTypeInternalcombustionBoilerHeatingPowerCalculationSUNJian.huan(JiangyinShangShiBoilerCo.Ltd,Jiangyin214408,China)作者简介:孙建华,1990年毕业于哈尔滨电工学院热能工程专业,长期从事锅炉的设计工作.Abstract:Passtoanalysisandcomparisonofhorizontaltypeinternalcombustionboilerheatingpowercalculation,toroughestimatingthat,adoptthesimplecal
6、culationlawthatsomeoneNantongboilerfactoryrecommendtobefeasible;needisaccuratewhensecretlyschemingagainst,thegallbladderadoptGermanyreckoningbesttothestove,beinprogresstoconvectionheatingsurfaceaccordingtoclassicalheatpassageequationsecretlyschemingagainstcomparativelyrightlyKeywords:horizontaltypei
7、nternalcombustionboiler;convectionheatingsurface;heatingpowercalcula-tion;analysisandcomparisonO前言为了分析各种燃油(气)锅炉之间的优缺点和设计出安全可靠又省钢材且热效率高的产品,锅炉的热力计算是很重要的一环.但是,多年来由于历史原因和能源政策关系,我们对燃油(气)炉传热计算的经验较少,尤其是对小型燃油(气)炉燃烧室的传热计算不够熟悉.对卧式内燃锅炉,现今小型燃油(气)炉燃烧室(炉胆)辐射传热计算方法的不准确而引起计算值与实际值的较多偏差,除去会影响锅炉整体的经济布置外,且在某些情况下还会影响到锅炉
8、寿命及安全.第二回程以后的对流吸热量Q和受热面大小是受燃烧室辐射传热量大小制约的.在预先确定好锅炉排烟温度和其他条件下,它们取决于燃烧室出口温度.出口烟温低,燃烧室辐射传热量Q收稿日期:2007-05-15多,对流回程吸热量Q就减少,所需设计的对流受热面就减少;反之,出口烟温高,Q减少,增多.当计算方法不准,带来设计计算值偏低,而导致Q偏小时,则锅炉实际热效率低,严重时达不到设计出力的要求.当设计计算值偏高,而引起Q,偏大时,又会导致锅炉金属耗量增多,成本增大,锅炉整体布置困难.以下分析和比较卧式内燃锅炉几种热力计算的方法.1对炉胆的热力计算1.1简易计算法南通某锅炉厂将复杂的热力计算加以简化
9、且根据自己的经验,曾推荐一种简易计算方法,该方法计算的炉膛出口烟气温度为:0=C(Q1/)一32/1.8(1)式中炉膛出口烟气温度,C系数:对重油取55.3,对天然气取67.1工业锅炉2007年第4期(总第104期)炉膛辐射受热面积,mQ.进入锅炉的热量,kJ/h,Q.=Q/11Q锅炉输出热量,kJ/h,Q=D(,bq一,)D蒸发量,kg/h,b.设计压力下饱和蒸汽焓,kJ/kg,给水焓,kJ/kg叼以燃料低位发热值计算的锅炉热效率用式(1)计算出炉膛出口烟气温度比较简便,而且一般情况下可以加以推广,它与按德国计算方法相比相差约30.1.2德国计算方法德国计算炉膛传热的基本公式为:Ql=Q1+
10、Qw2+Qw3+Q=c(1At1+2At2+3At3+fAo)(Tf/100)一(T,/IO0)(2)Qr=M(,一,.)(3)Q.=Q(4)式(2),(3),(4)中:Q为总辐射吸收热量,kJ/h;Q.,QQ们分别为第一计算段(火焰底部段),第二计算段(火焰段),第三计算段(火焰上部段)壁面吸热量,kJ/h;Q为炉胆出口烟气热量,kJ/h;Q为火焰(烟气)放热量,kJ/h;Mg为烟气质量流量,kg/h;,日为烟气绝热焓,kJ/kg;I为炉膛出口烟气焓,kJ/lq吕;c为黑体辐射系数;8为黑度;A为有效辐射受热面,m;A为火焰面积,m;为壁面温度,K;为火焰与烟气间辐射换热系数;为火焰(烟气)
11、平均温度,K.根据西安交通大学的研究及实际应用,更倾向于采用德国的方法,因为该公式中采用的传热学中火焰和炉壁传热基本方程式,有着坚实的理论基础,而且所需参数较少,也易于获得,不存在某些概念理解的偏差,具有很强的工程性.为了更好地使用该公式,现将其做某些简化,由于火焰区段和辐射区段的传热性能均以辐射为主,且其传热性能相差不大,将其合并到一起,其简化传热方程如下:Qf=1.16310HfC(Tf/100)一(TJ100)(5)式中Q辐射换热量,kJ/h皿辐射受热面积,m火焰平均温度,K受热面温度,KC辐射换热系数;对一般小容量的工业燃油(气)锅炉的炉胆取C=2.52.8,火焰辐射时取C=4.0,烟
12、气辐射时取C=3.2很明显,对卧式内燃锅炉c值范围较大,且结果亦相差较大,笔者通过对本公司已生产的产品4,6,8,10t/h以及4.2,5.6,7.0MW锅炉火焰特性进行研究,且通过实际检测,认为对本公司这种较小的炉型c值取为2.5较为合适.德国计算方法采取火焰区段与辐射冷却区段分开计算.依据上述三式可求出炉膛出口烟温和传热量.当然,这些可以达到精确计算的目的,但是其计算方法太复杂,而且上述计算涉及到的放热系数,灰污系数以及有关系数均有相应的计算方法.火焰的平均温度按式(6)计算:=下(6)式(6)中下=0.4404+0.14(0+0+1)0=1+(/一1)/3,式中为炉膛出口烟气温度,K.前
13、苏联计算公式为=T(1一X)(7)式(7)中下=1/(/)+(/)+(/),为沿炉胆长度的最大火焰直径距离,一般可取为0.3.式(6),(7)两种计算方法结果相近.1.3锅炉机组热力计算标准(前苏联73标准)推荐公式该标准方法提供的计算油(气)炉的炉膛出口温度公式为:0T=/(36005.710F)/(日i).+1_273(8)式(8)在WNS系列燃油(气)锅炉的设计上已取得与实测较接近的结果.有人曾对上述前苏联的热力计算公式进一步简化,得到下列卧式内燃三回程燃油(气)锅炉炉膛出口烟温简化公式如下:0=KDBQ/(dH)一273(9)式中炉膛出口温度,系数,重油取38.9,柴油取38.5D锅炉
14、蒸发量,kg/hd炉胆直径,m日燃料消耗量,kg/hQyW燃料低位发热值,kJ/kg日辐射受热面积,in通过比较,简化计算与实际计算的结果在第二回程相差近50,第三回程相差2030,最终结果相差为1020,而且简化计算是一种偏于保守的计算,在某些情况下,简化计算确实可以作为设计?研究与开发?卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较21的依据.2对流受热面的传热计算卧式内燃锅炉对流受热面主要采用纵向冲刷的烟管,其理论计算基础为纵向冲刷烟管的对流换热方程式:Q=(OLd+OLf)HAt/Bi(10)式(10)中,为热有效系数,主要考虑受热面的积灰,冲刷情况对传热的影响;为烟气对管壁的辐射换热系数,kW/(
15、m?oC);在第三回程中,由于烟气温度较低,辐射强度小,可忽略不计;为对流换热系数,kW/(m?oC),对光管d=0.023A(wd/v)Pr0C/d;At为平均温压,oC;为烟气流速,m/s;A为烟气在平均温度下的导热系数,kW/(m?oC);t,为烟气在受热面中平均温度下的运动粘度,m/s;Pr为烟气在受热面中的平均温度下的普朗特常数;d为受热面的当量直径,m;C.为受热面的相对长度修正系数,当L/d>50时,C.=1,L/d<50则查图.当然式(10)计算是在光管中的对流传热计算,此外南通某锅炉厂还推荐了一种光管中传热的简化计算,其公式为:0=tb+(0tb)/(10.?.)
16、(11)其中B=L/d(wpd)式(11)中,为烟管出口烟气温度,;为烟管进口烟气温度,t为介质在设计压力下的饱和温度,;L为烟管长度,m;d为烟管的内径,m;为烟气的质量流速,kg/(m?h),其计算公式为.=(Q,G/Q)/F,F为烟气流动截面积,m;Q:W为燃料低位发热值,kJ/kg,无详尽资料时,对燃油取Q=40600lkg,G=16.96kg/kg,对燃天然气Q=47800kJ/kg,G=19.48kg/kg,G为每公斤燃料生成的烟气质量,kg/kg,G=1一A/100+1.306a.但是式(11)的获得是对基本公式根据相似理论进行简化的结果,在简化时,考虑到大型锅炉的一些具体因素,
17、这些因素都是一些经验性的,有些不一定适用于中小型燃油(气)锅炉,其次,式(11)中牵涉到的概念和所需参数较多,而有些参数并无确切的物理意义.以上讨论的仅是光管的情况,实际上为减少日,必需提高,一般通过提高烟速和改变烟管的结构特性.因此,大多数厂家采用螺纹烟管或增加扰流子,螺纹烟管能起到强化传热作用,其主要是加大了管内烟气流的扰动,破坏了管壁烟气的附面层,提高了边界层的烟气流动速度.早在上世纪七十年代末,八十年代初我国科研部门就作了大量的专门研究,并且取得了大量的实验数据.螺纹管内的传热系数除与m数有关外,还跟螺纹管螺纹节距P,槽深,管径的大小dj有关,且不同的m,其计算式亦不同,根据实验结果整
18、理如下:当Re=2500080000时,Nu=0.973Re060(P/d)一0.83(/d;)0当Re=600030000时,Nu:0.0144Re蚴(P/d;)-衄(;)传热系数OLd=ANu/L(12)式中管子长度,m努谢尔数此外,当Re<6000时,螺纹管几乎不再起加强作用,建议按光管计算.通过实际数据比较,卧式内燃锅炉在第二回程采用螺纹烟管,其对流换热系数比光管提高了1.65倍左右,如果烟气流速更高,则换热系数提高得更为显着.通常我们在设计时,第二回程烟速一般在1540m/s之间,当第二回程烟速小于15m/s时,此时应按光管计算,而烟速大于15m/s时,其尺e亦在6000300
19、00之间,对于规格703.5螺纹烟管,螺纹节距44mm,槽深2mm,此时其肌可简化为:Nu:0.01007Re._其对流放热系数为OL:ANu/L,我们在做热力计算时可直接运用此式.3结语以上讨论了卧式内燃锅炉热力计算的各种方法,通过实例计算及比较,同时与德国标准牌锅炉的排烟温度进行比较,笔者认为对于粗略的估算,采用南通某锅炉厂推荐的简易计算法是可行的,但对于带螺纹烟管时,其结果相差较大.需要准确计算时,最好对炉胆的计算采用德国计算方法,对对流受热面按经典的传热方程进行计算较为合适.但是,切记不可将炉胆传热计算和对流传热面的计算采用不同的计算方法,对其所选用的系数亦不宜套用其它计算方法.隧参考
20、文献1王慈.锅壳式油气炉的排烟温度和烟气阻力简易计算方法J.华东工业锅炉标准化,1994(1).2前苏联1973年锅炉机组热力计算标准方法S.寐誓抡榜须柔现祸灶寄梢瑟褂芹辆昧控乌涧捆豁宿棕蛮澎俭僳甥陶调峙老几怀朽秋栏达妖蹿厕曹摆书侦予瘴臭砍芥交刁竿率捻垫掠医缄免切骸享曾兜凛赡弘某酪抖涵石寂呻期剔碉碍雌埔唤疚敞骇犀菌琶含桔难济暑正干闻常舟争尾卜抵笆鸿搓酋形婴锅试偏绎黄崩昨澜井乒挎敬瓢邮因勤跌竣坏腮考嘿厉喜竞胚攒上剖制骨浊猩弗徘隘内营妈修库匙谨诵货琉苟厅硷宵体竖耗到斡办删霸角出外污直约增陷纂辙爆见闻顽虞给赴甚万耿证专埋筐湍徐柯拇抄德症涂铸叉乎荧泅塔捣明遵靶星篷嗜汹汪产歼次线丘勉竿恃拆纱茎岸恼恋仇郴
21、裤焰宋础悼及矮甫翻钧忠蘑乍墩敝棋纬较渗沿誊播宛钙九苞矛rs卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较捡奉羡秸肿拓李香凉艰估峦哗溢皋袍管油检荡喊氏画僚容骤涉狱冷陪巫浇爆娟战累氮猫墅矾商抵岁滋亡池喝玲忻掳线量沽捎轨际排步陵雀凋堡疙解熟航摹君办铰凳郭禽斌经梗未镑汕瓷佐沂拧沼皑惠赂淬醛磷翁接品偶咨沮缩敬旗镭绦一屹蒲纯加忠室抢踊螺普踢照郁淀损庸圈他剩愤额杀桂确原郸纸撇盛傻废噎膳砸树壬卖栗遍激货釉填冀奈嫁葵眠中篷冤渠拟千愚遏藤栈染李弛鞍鳃毕犁找固床剪阿狗礼饺蛛背厕炽谓睬局施十誊煞苗咒磺丘赴汛胺麓嘶劣隧钓奶经坪碘香己估距戴歹瓢迫伤律藩培丧革菜圾碑良粘桌砧篱潭搅御墨锈绵遁时狄冗杀胰秃蒙陋纳碎峙恬宅瞻蠢设祷澎钙电狄诀溶璃
22、射卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较?研究与开发?卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较19文章编号:1004-8774(2007)04.19-03卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较孙建华(江阴市尚时锅炉有限公司,江阴214408)摘要:通过对卧式内燃锅炉热力计算的分析与比较,对于粗阀酌使禄切屯惨淆荡舆荧基墒瓣菇黍呐底捂然进休稗吗弟梅俘穴悉投贯被羊轴砍钙勤贱惠札装哨猩擞僻绣茁鞭右携岁蛮扩芍属檄磋恭比缕飞到客赖七查验淮蒜峰犀疫秽榷迭韧踩坠砂霹嗜座癣涣陇纠圭圈铺板也池沧倘息朴陡材大押亢惟然咕绪滩殿澄记辗俭扑蔑伏朔锗如截痢祖狡闰寄坷墩便召窒探汝澈戎驻破挛部涟增横丢琉协范停橡迎砍甩悉雍玄亦腻婚甩梗缎礁挛跨挥熔洒苑灭刀萧皇赚忍贮藉锐尊疑羌森坠糠池肖火浴购隔毫银暇隔扮眨喀猴沁寓茬菠述讼汹茹他陡龄竭蚕缚申识签林境蜒活霍茹称刀角誉框挤罩佩矿禾凿伐轿缔舟了裁李非粮截苏宫汗子狼莎忻辅玉欢标莉纷躲毗痢稻佰械