自然循环热水锅炉水动力计算

自然循环热水锅炉水动力计算例题

A1 锅炉规范

额定供热量Q sup：7.0MW

额定工作压力P： 1.0MPa

回水温度t bac.w：70℃

供水温度t hot.w：115℃

锅炉为双锅筒、横置式链条炉，回水进入锅筒后分别进入前墙、后墙、两侧墙和对流管束回路中，两侧水冷壁对称布置，前墙和后墙水冷壁在3.2m标高下覆盖有耐火涂料层，如图A -1所示。

图A-1 锅炉简图

A2 锅炉结构特性计算

A2.1 前墙回路上升管划分为三个区段，第Ⅰ区段为覆盖有耐火涂料层的水冷壁管，第Ⅱ区段为未覆盖有耐火涂料层的水冷壁管，第Ⅲ区段为炉顶水冷壁(图

A-2)

A2.2 后墙回路上升管划分为二个区段，第Ⅰ区段为覆盖有耐火涂料层的水冷壁管，剩下的受热面作为第Ⅱ区段(图A-3)。

A2.3 侧墙水冷壁回路上升管不分段(图A-4)

A2.4 对流管束回路不分段，循环高度取为对流管束回路的平均循环高度，并设对

流管束高温区为上升区域(共7排)，低温区为下降区(共6排)。对流管束共有347根，相应的上升管区域根数为191根，下降管区域根数为156根(图A-5)。

对流管束总的流通截面积A o 为：

A o =347×0.785×0.0442 = 0.5274 m 2

下降管区域流通截面积A dc 为 ：

A dc =156×0.785×0.0442 = 0.2371 m 2

下降管区域流通截面积与对流管束总的流通截面积比A dc / A o 为：

4500=5274

02371

0=...o dc A A 其值在推荐值(0.44—0.48)的范围内。

图A-2 前墙水冷壁回路 图A-3 后墙水冷壁回路

图A4 侧墙水冷壁图A5对流管束回路A2.5 结构特性数据如表A-1所示

表A-1 结构特性数据

A3 各循环回路局部阻力系数计算

各循环回路局部阻力系数计算结果如表A-2所示。

表A-2 各循环回路局部阻力系数计算

A4 各受热面吸热量分配

由热力计算得，炉膛水冷壁平均热流密度q av 为107.67kW/m 2，炉膛出口温度为θout.f = 893.6℃，对流管束烟气出口温度θout.conv = 220℃， 对流管束总的受热面积为A o =250.9m 2， (其中上升管区域受热面积为A rs =138.1m 2)， 对流管束总吸热量为3109.46kW(其中吸收来自炉膛的辐射吸热量为Q fr =320.5kW)。设来自炉膛的辐射热被对流管束高温区(即上升管区域)均匀吸收。

设对流管束高温区与低温区分界处的烟气温度为θ (℃)， 则θ为：

rs o

f out conv out f out A A t t t t =

)lg()lg()lg()lg(... ------θθθθ (A-1)

式中： t −对流管束内工质平均温度， ℃。

t 可取为： t=0.5(t hot.w + t bac.w )= 0.5×(115+70) = 92.5 (℃) 则由式(A-1)得：

11389

250=

59259268935922205926893..).lg()..lg().lg()..lg(-- - -- -θ

求得： θ = 383.8 (℃)

则对流管束下降管区域所吸收的热量Q cd 为：

19678=220

6893220

8383×5320463109==...)..(... - - - -- conv out f out conv out cd Q

Q θθθθ (kW)

上升管区域总吸热量Q cr ：

Q cr = Q - Q cd =3109.46-678.19=2431.27 (kW)

表A-3给出了各受热面热量分配结果。

A5 各回路水循环计算

A5.1 各回路下降管入口水温的假设

t in.dc= 0.5(t hot.w + t bac.w ) = (115+70)/2 = 92.5 (℃)

A5.2 各回路中循环流量的假设

假设四个回路中循环流量G1、G2、G3所对应的上升管中的流速约为：

G1 −对应上升管水速W rs.1约为0.15 (m/s)

G2 −对应上升管水速W rs.2约为0.20 (m/s)

G3 −对应上升管水速约W rs.3为0.35 (m/s)

则：G i = 3600fρW rs.i (i=1，2，3) (kg/h)

A rs−上升管流通截面积，m2；

W rs.i −假设的上升管水速，m/s；

ρ−水的密度，kg/m3；

G i −与W rs.i相对应的流量，kg/h。

计算ρ时，对应的温度t可取为：

t= (t hot.w + t bac.w)/2 = (115+70)/2 = 92.5(℃)

ρ=1008.6263-0.2811t-0.0021921t2 =1008.6263-0.2811×92.5-0.0021921×92.52

= 963.87

各回路中的循环流量取值如表A-4所示：

A5.3 各回路水循环计算

A5.3.1 各回路水循环计算结果如表A-5至A-8

∆P s , ∆P x j (P a )

G (kg/h)

图A-6前墙水冷壁回路水循环特性曲线

∆P s , ∆P x j (P a )

G (kg/h)

图A-7后墙水冷壁回路水循环特性曲线