电站锅炉_第九章
第九章 尾部受热面运行问题
以上； ➢ 煤中St,d=1.5%～3%时，有较明显的沾污和腐蚀； ➢ 煤中St,d＞3%时，有严重腐蚀，低温受热面使用寿命2～4年。 ➢ 对于层燃炉和液态排渣炉，St,d＞1.5%，腐蚀问题就较突出。
低温腐蚀： ◆ 当燃用含硫燃料时，硫燃烧后形成SO2，其中一部分会进一步氧化成SO3，
SO3与烟气中水蒸汽结合成为硫酸蒸汽 ◆ 当受热面的金属壁温低于酸露点时，硫酸蒸汽就会在壁面上凝结，对金属产生
严重的腐蚀作用。
腐蚀和堵灰： ◆ 硫酸蒸汽凝结成液态硫酸，不仅会腐蚀金属，而且还会粘结烟气中的灰颗粒，
引起积灰，此外，沉积灰中的金属氧化物与酸液反应生成水硬性硫酸盐，使 积灰硬化，严重时将造成烟气通道堵灰。 ◆ 腐蚀与堵灰往往是相互促进的。
碳酸盐： 方解石 菱镁矿 菱铁矿 钒土
煤中重量百分数(%)
85 1.6 1.5
5 3 3 ＜0.1 ＜0.1 ＜0.1
0.5 0.1 0.2 稀少
莫氏硬度
1.2—2.5 7
6—7
2—2.5 2—2.5 2—2.5
6 6—7
8
3 4 4 9
维氏硬度(kg/mm2)
10—70 1200—1300 1100—1300
七、尾部受热面的防磨措施
➢ 设计时合理选择烟气流速
➢ 降低速度分布不均匀和飞灰浓度分布不均匀
➢ 在磨损严重部位加装防磨装置
➢ 局部磨损严重的管排改用厚壁管
➢ 降低烟气中飞灰浓度
➢ 采用膜式省煤器或鳍片管式省煤器
➢ 采用较大的管排横向节距，增大烟气流通面积
➢ 减小灰粒直径
书本：201-204
电站锅炉
2/3
煤中C、S、ST对锅炉工作的影响
含碳量 C
C 高，热值高；但不易着火、燃烧
硫分 S 可燃硫的热值低，含量少，对煤的着火、燃烧无明显影响
易造成受热面的堵灰；高、低温腐蚀
有机热载体炉 有机热载体（导热油） 水管锅炉 锅炉受热面管内流动的全部为工质 锅炉受热面管内流动的全部为烟气 锅炉受热面管内流动的一部分为工质、一部 分为烟气 用于发电厂带动汽轮机发电
按工质是否 在受热面管 内流动
火管锅炉 水火管锅炉 电站锅炉
锅炉工质按 用途
工业锅炉
生活锅炉
用于工业生产
用于日常生活
提高运行可靠性和灵活性
锅炉的可靠性涉及到设计、设备制造及安装、运行维护和生产管理等各 个方面； 运行灵活性要求大力发展中间负荷机组，适应电网调峰需要（低负荷， 两班制运行）；提高机组的监控水平
1/1
第二章 锅炉燃料及 热力辅助计算
煤的常规特性 煤的常规特性对锅炉工作的影响
煤的分类
燃料的燃烧计算
C daf H daf O daf N daf S daf 100% ( 2 4)
不同基准之间的换算公式
X = K X0 …（2-9）
式中
X0 、 X — 某成分原基准及新基准质量百分比，%
K — 换算系数（见表2-1） 例: C ad
100 M ad C ar 100 M ar
净化
设计与布置
第一章 绪论
锅炉的类型 电站煤粉锅炉机组的构成 锅炉机组的工作过程 锅炉参数及技术、经济性指标
电厂锅炉发展趋势
第九章 省煤器
第九章省煤器第一节省煤器的作用及种类省煤器是利用锅炉尾部的烟气热量来加热给水的一种热交换装置，在现代电站锅炉中，随着蒸汽参数和容量的提高，为了有效地利用锅炉尾部低温烟气的热量，降低排烟温度，提高锅炉的效率，只依靠增加蒸发受热面的方法，不但不经济，而且受到很大限制。
因为蒸发受热面中工质温度等于工质在工作压力下的饱和温度，烟气向蒸发受热面中的工质传热，就必须保持一定的温差，故烟温必须高于工质温度。
可见，蒸发受热面绝不能将烟气冷却到低于或达到工质饱和温度。
省煤器中的工质是给水，给水的温度比饱和温度低得多。
故而传热温差很大。
其次，水在省煤器中为强制流动，工质流速高，因此与蒸发受热面相比，在同样的烟气温度条件下，其传热效果好得多，也就是说，在吸收同样热量的情况下，可以节省金属材料。
为此，电厂中用管径较小，管壁较薄，传热温差较大，价格较低的省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。
另外，采用省煤器可使进入汽包的给水温度得到提高，减小汽包壁温与给水温度之差，从而减小汽包所产生的热应力。
接照省煤器出口工质的状态可将其分为沸腾式和非沸腾式两种。
如出口水温低于饱和温度，叫非沸腾式省煤器。
如果水被加热到饱和温度并产生部分蒸汽，就叫做沸腾式省煤器。
对于中压锅炉，由于水的汽化潜热大，因而蒸发吸热量大，为不使炉膛出口烟温过低，有时就采用沸腾式省煤器，以减少炉膛内蒸发吸热量。
沸腾式省煤器中生成的蒸汽量一般不应超过20％，以免省煤器中流动阻力过大和产生汽水分层。
随着工作压力的提高，水的汽化潜热减小，预热热增大，省煤器内工质几乎总是处于非沸腾状态。
我厂采用的是非沸腾式，禁止省煤器在运行中产生蒸汽。
省煤器按其所用材料不同可分为铸铁式和钢管式两种．铸铁式耐磨损和腐蚀，但不能承受高压，目前只用在中压以下的小型锅护上。
钢管式省煤器可用于任何压力，容量及任何形状的烟道中，与铸铁式相比，具有体积小，重量轻，价格低的优点，因而大型锅炉均采用钢管式省煤器。
电站锅炉原理-第1讲第一章a
220～250 250～280 260～290 270～290
420； 670 1025；1000 1025；2008 1900；1650
125；200 300
300；600 600
第三节 锅炉分类
•按锅炉的用途分类 1）电站锅炉。锅炉产生的蒸汽主要用于发电的锅炉。 2）工业锅炉。用于工业企业生产工艺过程以及采暖和生活用的锅炉。 3）热水锅炉。用于产生热水供采暖、制冷和生活用的锅炉。 •按锅炉容量分类 按照锅炉容量的大小，锅炉有大、中、小型之分，但它们之间没有固 定、明确的分界、随着我国电力工业的发展，电站锅炉容量不断增大， 大中小型锅炉的分界容量便不断变化，按当前情况来看，发电功率等于 或大于300MW的锅炉才算是大型锅炉。 •按锅炉的蒸汽压力分类 1)低压锅炉[出口蒸汽压力（表压）不大于2.45MPa] 2)中压锅炉（表压为2.94~4.90MPa）， 3)高压锅炉（表压为7.84~10.8MPa）， 4)超高压锅炉（表压为11.8~14.7MPa）， 5)亚临界压力锅炉（表压为15.7~19.6MPa）， 6)超临界压力锅炉（绝对压力超过临界压力22.1MPa）。 •按锅炉的燃烧方式分类 1)火床燃烧方式: 固体燃料以一定厚度分布在炉排上进行燃烧的方式 2)火室燃烧方式: 燃料以粉状、雾状或气态随同空气喷入炉膛中进行燃 烧的方式
水
水
水
汽水混合物
汽水混合物
①
饱和蒸汽
过热蒸汽
排汽
再热蒸汽
过热器
汽轮机高压缸 再热器
汽轮机低压缸
电站煤粉锅炉机组部件框图
锅炉机组
锅炉本体
辅助设备
原煤斗1、给煤机2、 磨煤机3、排粉风机18、 排渣装置19、送风机 20、除尘器21、引风 机22、烟囱23
《电站锅炉运行》课件
电站锅炉是火力发电厂的核心设备，通过燃烧燃料将水加热成高温高压蒸汽，驱动汽轮机发电 。由于其高参数、大容量和高效率等特点，电站锅炉已成为现代火力发电的主流设备。
电站锅炉的工作原理
总结词
电站锅炉的工作原理是利用燃料燃烧产生的高温烟气加热给水，使其变成高温高压蒸汽，驱动汽轮机 做功。
详细描述
电站锅炉主要由燃烧系统、汽水系统和控制系统等组成。燃料在炉膛内燃烧产生高温烟气，通过烟道 进入汽水系统，将热量传递给给水，使其变成高温高压蒸汽。蒸汽进入汽轮机做功，推动发电机发电 。
《电站锅炉运行》 PPT课件
目录
• 电站锅炉概述 • 电站锅炉的启动与停炉 • 电站锅炉的运行调节 • 电站锅炉的运行维护与故障处理 • 电站锅炉的运行经济性分析 • 案例分析：某电站锅炉的运行优化
实践
01
电站锅炉概述
电站锅炉的定义与特点
总结词
电站锅炉是一种用于发电的工业锅炉，具有高参数、大容量和高效率等特点。
02
热态启动
锅炉处于温态或热态，可以快速升温、升压。所 需时间短，燃料消耗少。
03
电站锅炉的运行调节
蒸汽压力的调节
总结词
维持压力稳定，确保安全运行
详细描述
蒸汽压力是电站锅炉运行的重要参数，需要保持稳定，以防止对锅炉及整个电 站系统造成损害。蒸汽压力的调节主要通过控制燃料量、送风量和引风量来实 现。
加强设备维护
定期对锅炉及辅助设 备进行维护和检修， 确保设备处于良好状
态。
合理安排负荷
根据电力需求和调度 指令，合理安排电站 锅炉的运行负荷，提
高运行效率。
电站锅炉运行的经济性评价方法
01 对比分析法
将实际运行数据与设计值、历史最佳值等进行对 比，分析经济性水平。
第九章 燃气—蒸汽联合循环动力装置
余热锅炉的结构和布置特点
• 没有燃烧设备 • 无辐射受热面，全部依靠对流受热面；
采用受热面烟气侧强化传热 • 余热锅炉烟气侧微正压，可取消送引风
机 • 没有空气预热器； • 通常需要设置旁路烟囱。
余热锅炉的分类
• 按锅炉炉水在受热面内的流动方式，分 为强制循环和自然循环
• 按排气流动的方向不同分为立式和卧式 锅炉。
主要特点
• 1、全变压特点 • 2、无抽汽和增设补汽的特点 • 末级叶片长度加长，对汽轮机的制造水
平提出了更高的要求 • 我国还不具备制造补汽式汽轮机的能力
第十章 整体煤气化联合循环 IGCC
原煤
煤气发生炉 气化剂
煤气
甲 烷 化
高热值煤气或 合成天然气
燃料
余热锅炉
压气机 空气
燃气透平
～ 发电机
汽轮机
发电机 ～
凝汽器
燃料 压气机 空气
燃料 燃气轮机
～ 发电机
余热锅炉
汽轮机
图7—5 排气再燃余热锅炉型联合循环
发电机 ～
凝汽器
低压蒸汽去低压缸
余 热
中压蒸汽
锅 炉
再热蒸汽去中压缸
去再热器
高压蒸汽去高压缸
空 气 燃气轮机
去除氧器
去去
高中
压压 省省 煤煤 器器
来 自 除 氧
器
燃料
去低压省煤器 和除氧器
旁路烟囱
烟囱档板
消声器
至主烟囱
消声器
余热锅炉
燃机排气
燃气切换档板 图7—13立式余热锅炉烟气流程图
消声器 燃机排气
旁路烟囱
至主烟囱
高压锅筒
中压锅筒
除氧器
电站锅炉
2/8
煤成分基准间的换算
C ar + H ar + O ar + N ar + S ar + M ar + A ar = 100% L ( 2 − 1)
C ad + H ad + O ad + N ad + S ad + M ad + A ad = 100% L ( 2 − 2)
C d + H d + O d + N d + S d + A d = 100% L ( 2 − 3)
煤中的氢、 煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解, 硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解, 形成气体挥发出来
1/8
煤的成分基准
收到基（ar） 原应用基y 收到基（ar） （原应用基y） 以入炉煤（包括煤的全部成分） 以入炉煤（包括煤的全部成分） 为基准 空气干燥基（ad ） （原分析基f） 原分析基f 空气干燥基（ 以风干状态煤（除外部水分） 以风干状态煤（除外部水分）为基准 干燥基（ 原干燥基g 干燥基（d） （原干燥基g） 以去掉全部水分煤为基准 干燥无灰基（daf） 原可燃基r 干燥无灰基（daf） （原可燃基r） 以去掉全部水分及灰分煤为基准
650(固态排渣炉) 650(固态排渣炉) 1000(液态排渣炉) 1000(液态排渣炉) 560～ 560～620 200 410 650
美国 德国 日本 英国
5/5
电站锅炉发展趋势
加快发展大容量、 加快发展大容量、高参数机组 大容量、高参数机组可适应生产发展的需要，电站热效率高，基建投资、 大容量、高参数机组可适应生产发展的需要，电站热效率高，基建投资、 设备和运行费用降低； 设备和运行费用降低； 但大机组可用率相对较低，综合考虑，单机容量稳定在500～800MW 但大机组可用率相对较低，综合考虑，单机容量稳定在500～800MW 500 强化煤电环境保护，发展洁净燃煤技术 强化煤电环境保护， 燃煤的燃气-蒸汽联合循环( 燃煤的燃气- 蒸汽联合循环(燃煤硫化床燃烧联合循环及整体煤气化联合 循环）和超临界压力蒸汽循环可满足燃煤、高效、 循环）和超临界压力蒸汽循环可满足燃煤、高效、低污染要求 提高运行可靠性和灵活性 锅炉的可靠性涉及到设计、设备制造及安装、 锅炉的可靠性涉及到设计、设备制造及安装、运行维护和生产管理等各 个方面； 个方面； 运行灵活性要求大力发展中间负荷机组，适应电网调峰需要（低负荷， 运行灵活性要求大力发展中间负荷机组，适应电网调峰需要（低负荷， 两班制运行） 两班制运行）；提高机组的监控水平
锅炉试题库
锅炉试题库（B）第二章燃料三、选择1、在下列煤的成分中，能用干燥无灰基表示的成分有。
（1）、（2）、（3）、（5）（1）碳（2）氧（3）挥发分（4）灰分（5）固定碳2、煤的收到基低位发热量大小与煤中下列成分有关。
（1）、（2）、（4）、（5）、（6）（1）C ar（2）O ar（3）N ar（4）H ar（5）S ar（6）M ar3、煤被一场大雨淋湿后，煤的高位发热量。
（2）（1）升高（2）降低（3）不变4、煤被一场大雨淋湿后，煤的干燥基碳的百分含量。
（3）（1）升高（2）降低（3）不变5、下列各煤种中，对锅炉的安全工作危害最大的是。
（3）A、Q ar net。
p=31320kJ/kg，S ar=2.2%B、Q ar net。
p=29310kJ/kg，S ar=2.5%C、Q ar net。
p=25435kJ/kg，S ar=2.7%6、煤的元素分析成分中收到基碳是（4）。
（1）固定碳（2）焦碳（3）碳化物中的碳（4）由固定碳和碳化物中的碳组成六、计算题1、已知：某种煤的组成成分如下：Mar=5.00%，Ad=20.00%，Cdaf=90.80%，Hdaf=3.80%，Odaf=3.10%，Ndaf=1.30%，Sdaf=1.00%，求：该煤的收到基组成。
解：由干燥基换算到收到基的换算系数为k1=（100-Mar）/100=（100-5.0）/100=0.95则煤的收到基灰分Aar=k1Ad=0.95×20.00=19.00%由干燥无灰基换算到收到基的换算系数为k2=（100-Aar-Mar）/100=（100-5.0-19.00）=0.76则煤的收到基组成为Car=k2Cdaf=0.76×90.80=69.01%Har=k2Hdaf=0.76×3.80=2.89%Oar=k2Odaf=0.76×3.10=2.36%Nar=k2Ndaf=0.76×1.30=0.99%Sar=k2Sdaf=0.76×1.00=0.76%验算：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Mar+Aar=69.01+2.89+2.36+0.99+0.76+5.00+19.00=100.01%2、已知：Qarnet。
锅炉电站管理规则制度范本
锅炉电站管理规则制度范本第一章总则第一条为了加强锅炉电站的管理，确保电站安全、稳定、高效运行，根据《中华人民共和国电力法》、《中华人民共和国安全生产法》等法律法规，制定本规则。
第二条锅炉电站是指利用燃料燃烧产生的热量，通过锅炉产生蒸汽，推动汽轮机发电的电站。
第三条锅炉电站的管理应遵循安全第一、预防为主、综合治理、科学管理的原则。
第四条电站所有员工应严格遵守本规则，确保电站安全、稳定、高效运行。
第二章组织机构第五条电站应设立管理机构，明确各部门职责和人员分工，建立健全安全生产责任制度。
第六条电站管理机构应包括：总经理、安全生产管理部门、技术管理部门、运行管理部门、设备管理部门、质量管理部门、人力资源部门等。
第七条电站应设立安全生产领导小组，负责电站安全生产工作的组织、协调和监督。
第三章安全生产管理第八条电站应制定安全生产规章制度，明确安全生产目标、指标和措施。
第九条电站应建立健全安全生产责任制，明确各级管理人员、技术人员和操作人员的安全生产职责。
第十条电站应定期进行安全教育和培训，提高员工安全意识和技术水平。
第十一条电站应定期进行安全检查和隐患排查，发现问题及时整改。
第十二条电站应建立健全应急预案，定期组织应急演练，提高应对突发事件的能力。
第四章技术管理第十三条电站应制定技术管理制度，明确技术管理流程和标准。
第十四条电站应建立健全设备档案，及时记录设备运行、维修、检验等情况。
第十五条电站应定期对设备进行维护、保养和检修，确保设备处于良好状态。
第十六条电站应加强技术创新和技术改造，提高电站运行效率和可靠性。
第五章运行管理第十七条电站应制定运行管理制度，明确运行流程和操作规程。
第十八条电站应建立健全运行记录和报表制度，及时记录运行数据和情况。
第十九条电站应加强运行监控，及时发现并处理运行异常。
第二十条电站应定期进行设备试运和性能测试，确保设备运行正常。
第六章设备管理第二十一条电站应制定设备管理制度，明确设备管理流程和标准。
电厂锅炉设备及运行维护第9章 锅炉试验
2)在下列情况下,应进行超压试验:
① 运行中的锅炉每6~8年应进行一次超压试验(在大修结束后);根据设备具体状况,经集团公司或省级电 力公司锅炉监察部门同意,可适当延长或缩短试验时间间隔。 ② 新装锅炉在开始运行前,或停用的锅炉停用一年以上恢复运行时。
③ 锅炉严重超压达1.25倍工作压力及以上时。
④ 锅炉严重缺水后受热面大面积变形时。 ⑤ 锅炉承压部件经重大修理或更换后,如水冷壁管更换50%以上,过热器、再热器、省煤器等部件成组更 换,汽包进行了重大修理时。
10)空冷器来回水应正常无漏水。
11)电动机温度应正常。
第二节 锅炉水压试验
锅炉的汽水系统检修后或新安装的锅炉投运前要进行整体水压试验 , 目的
是在冷态下校验各承压部件的严密性 ,检查锅炉承压部件有无残余变形,判断其
强度是否足够。水压试验时,承压系统内部充满高压水 ,水的压缩性很小 ,其压 力能够均匀地传递到各个部位。如承压部件上有细小孔隙,或焊口、法兰、阀 门、手孔、堵头等处不严密,水就会渗漏出来。 锅炉整体水压试验分为工作压力试验和超压试验两种。锅炉水压试验应按 《电站锅炉水压试验标准》进行。工作压力水压试验,对于高压、超高压或亚
6)转动机构各挡板、动叶开关动作灵活,无卡涩现象,开度指示正确,且关闭。
(三)启动试运行 1)启动前各项检查结束、正常。 2)待启动前检查工作完成,送上辅机及各系统有关装置动力电源及控制电源。 3)试运行时必须有检修负责人在场。 4)试运行6kV设备及重要的380V设备,应派专人就地监视。 5)起动大容量电动机,起动前应调整好母线电压 6)各辅助设备的启动应遵照其逻辑关系进行,尽可能避免带负荷启动。 7)辅机启动时,应由专人监视电流和启动时间 8)试运行时的记录内容。
第九章、省煤器和空气预热器
四、锅炉给水系统
现代大容量火电厂，均采 用单元制给水系统。
除氧器－前置泵－给 水泵（1-2台汽泵，1台电 泵备用）－止回阀－减负 荷阀－高压加热器－主闸 阀－沿两路进入省煤器－ 汽包。
第二节 空气预热器的型式
随着锅炉参数的提高，进入省煤器的给水 温度也越高。如亚临界机组，入口温度 达280℃左右。因此，单纯应用省煤器 已无法将烟气冷却到合乎经济要求的温 度。这样，引入空预器。
降低汽包的热应力 空气预热器作用： 1 降低排烟温度，提高锅炉效率 2 改善着火条件，强化燃烧过程，减少不完全燃烧热损失 3 提高炉膛温度，强化炉膛辐射换热、减少水冷壁受热面 4 给制粉系统提供干燥剂 问题：低温腐蚀、飞灰磨损、积灰
尾部受热面的作用和工作特点 一、 尾部受热面（低温受热面） 省煤器和空气预热器布置在锅炉对流烟道的最后，
通部分：约为30%、密封区：其余部分。
2．工作过程
每分钟旋转1~4周。转子受热面顺序通过烟气侧，吸热 升温，通过空气侧放热降温，旋转一周完成一个热交换过 程。
受热面回转式空气预热器主要组成部件 包括：外壳转子(内装传热元件的圆筒体)、 外壳动静部件间的密封装置、主轴、上 下部风烟管口、上下横梁、上下端板、 传动机构、吹灰及冲洗装置等。
6取、1烟0～速1：4m适/s当提高↑wy→hc↑→有较强的自吹灰，一般
7、最小间隙：过大：管箱体积增大 过小：流阻增大，不小于10mm。 8、膨胀补偿：管子温度>外壳温度>钢架温度，三者
膨胀量不同。在上管板与钢架间用膨胀补偿器联结， 补偿两者相对位移，防止空预器漏风。
二）主要特点
体积大，数倍于回转式空气预热器，金属耗 量大，
2．水平布置
烟气在管外，空气在管内，可以提高壁温、减轻 金属腐蚀；采用较少。
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a 1 e(kyrkhh 10C1C2 ) pS 1
压力与辐 射层有效
厚度
液体及气体燃料火焰的主要辐射成分是三原子气体及碳黑粒子
发光部分 火焰黑度
发光火焰 程度系数
不发光部分 火焰黑度
a1 maf 1 m abf
炉膛水冷壁面积
水冷壁面积 Fl
是按包覆炉膛有效容积的炉膛面积计算的 敷设水冷壁: 边界为水冷壁中心线所在的平面或卫燃带的向火表面 未敷设水冷壁: 炉墙的内表面； 炉膛出口烟窗: 屏式受热面、凝渣管第一排管子中心线的平面为边界； 有冷灰斗的炉子，炉膛下部的容积边界为冷灰斗的二等分水平面
)
kW
炉内传热基本方程式
污染系数
1
T24 T14
表示因受热面管壁污染而使其吸热量降低的程度
污染系数的数值与燃料性质、燃烧工况、水冷壁的结构等因素有关， 推荐值见表10-1
水冷壁污染越严重，T2 越大，管壁灰污层反方向辐射越强，水冷壁
吸收辐射热能力下降，污染系数减小。
Qf al0( xiFi )T14
几何量，取决于物体表面形状及相对位置，与表面温度、黑度无关。
对于光管水冷壁，角系数的大小取决于水冷壁的相对节距s/d及管 子与炉墙的相对节距e/d。
1-e/d≥1.4，考虑炉墙辐射；
水
冷
2- e/d =0.8，考虑炉墙辐射；
壁 的
3- e/d =0.5，考虑炉墙辐射；
角
4- e/d =0，考虑炉墙辐射；
液体及气体燃料火焰的主要辐射成分是三原子气体及碳黑粒子
a1 maf 1 m abf
炉膛黑度
不同燃料火焰黑度计算方法
固体燃料火焰的主要辐射成分是三原子气体、灰粒和焦碳粒子
三原子气
体的辐射
减弱系数
三原子 气体总 容积份
额
灰分颗粒 的辐射减
弱系数
烟气中飞 煤焦浓度 灰浓度 影响的无 因次量
炉内辐射传热的基本方程式
高温烟气（火焰）和水冷壁之间的辐射换热量应等于炉内烟气的放热量
al0 pj FlT14 BjVCpj (Ta Tl)
kW
炉内传热计算的相似理论方法
炉内传热计算方法
炉内燃烧和传热复杂，辐射传热难以用纯理论方法进行计算
大多数计算方法是应用相似理论原理，建立炉内各物理量之间的关 系，并根据试验数据引进一些系数，得出半经验公式进行计算，即根 据相似理论将炉内传热的基本方程式变换为无因次相似准则方程式
火焰中四种具有辐射能力的成分
三原子气体: 三原子气体辐射和吸收带有选择性 焦炭颗粒: 煤粉颗粒中的水分和挥发份逸出后剩下的就是焦炭粒子 灰颗粒: 焦炭粒子的可燃成分燃尽后就成为飞灰粒子 炭黑颗粒: 燃料中的烃类化合物在高温下裂解而形成炭黑粒子
炉膛黑度
计算火焰黑度的简化假设
无论固体、液体或气体的燃烧火焰均视作灰体；
炉膛出口烟气温度计算式
Tl
M
Ta
al 0 pj FlTa3 B jVC pj
0.6
1
K
炉膛黑度
炉膛黑度
为了进行炉膛热力计算引进的对应火 焰有效辐射的假想黑度，用以反映火焰 与水冷壁受热面之间辐射热交换的关系。
室燃炉炉膛黑度与火焰黑度 及热有效 系数有关
al B0
14
l
1
0
根据试验数据的整理，可得到炉内辐射换热的准则方程式
l
B0.6 0
Mal0.6
B0.6 0
f
B0 al
,
M
M—考虑炉内火焰最高温度相对位置的经验系数，与燃料的性质、
燃烧方式及燃烧器布置的相对高度等因素有关，煤粉炉的小于0.5
M A B xr x
热有效系数 i i xi
整个炉墙，应采用平均热有效系数
pj
i Fi
Fl
炉内传热基本方程式
火焰和水冷壁之间的辐射交换公式
Qf al0 pjFlT14
kW
理论(绝热)燃烧温度 Ta
假设1kg计算燃料在炉内完全燃烧产生的有效热量全部用于加热燃 烧产物而不与炉壁发生热交换。在这种绝热状态下，燃烧产物所能达 到的最高温度
对应的烟气焓 ha Ql
炉膛出口烟温 Tl
高温烟气将热量传给水冷壁，至离开炉膛时烟气已被冷却到1000℃左右
对应的烟气焓
H
l
炉内传热基本方程式
烟气在炉内的放热量
Qf Bj (Ql Hl) BjVCpj (Ta Tl)
kW
计算燃料消耗量 炉内有效放热量包括燃料及燃料燃烧所需空气送入的热量 保热系数，考虑炉膛内外部环境散热的系数 燃烧产物的平均热容量
炉 膛 有 效 容 积 示 意 图
炉膛水冷壁面积
水冷壁面积计算
水冷壁的面积（布置水冷壁的炉墙面积），等于该水冷壁边界管 子中心线之间的距离 与水冷壁管子的曝光长度的乘积
F bl
m2
炉内总辐射受热面积：
H (Fx)
m2
x—水冷壁的角系数。
炉膛水冷壁角系数
水冷壁角系数
表示火焰投射到炉壁上的热量落在水冷壁上的份额
条件不同，简化数学模式的方法不同，炉膛传热计算方法不同
引入的无因次量
无因次火焰平均温度 无因次炉膛出口烟气温度 波尔兹曼常数准则
l
Tl Ta
1
T1 Ta
B0
BjVCpj 0 pj FlTa3
炉内传热计算的相似理论方法
炉内辐射换热的准则方程式
炉内辐射传热的基本方程式改写为
炉内传热计算的目的
确定炉膛出口烟气温度和炉膛的辐射传热量，以便进行对流受热面 的换热计算及锅炉热平衡校核
炉内传热基本方程式
对炉内辐射传热计算所作的假设
把传热过程和燃烧过程分开，在必须计及燃烧工况影响时，引入 经验系数予以考虑；
炉内传热只考虑辐射方式的热交换，略去约占总换热量5%的对流 换热；
系
数
5- e/d≥0.5，不考虑炉墙辐射
炉膛水冷壁角系数
水冷壁角系数
对于s/d=1的密集管子、膜式水冷壁及敷设卫燃带的水冷壁，由于 火焰的所有辐射能均落到受热面或卫燃带上，角系数等于1 对于炉膛出口烟窗的屏式受热面、凝渣管，其第一排管子中心面应 计入炉膛水冷壁面积之内。而火焰向炉膛出口烟窗发出的能量不是 落在这些受热面上，就是落在其后的受热面上，因此，尽管这些管 子的实际角系数小于1，在炉膛计算时，仍取角系数等于1 没有敷设水冷壁的炉墙，如燃烧器、人孔等区域，取x =0。
al
a1
a1
(1 a1)
已绘成线算图，供计算中查用
计算炉膛黑度的线算图
炉膛黑度
火焰黑度 a1
表示炉内高温介质的辐射能力 火焰黑度与火焰中有辐射能力的各种成分的组成及其在炉膛中的分 布有关，随燃料种类、燃烧方式和燃烧工况的不同而变化 炉膛传热计算中，采用的是平均火焰黑度
炉膛热负荷分配
平均热负荷
炉内某一区段受热面上的热负荷
q fi iq f
i
g rl
b
kw/m2
沿炉膛高度热负荷分布曲线 （a）燃油、燃气炉；（b）固态排渣煤粉炉；实线—无烟煤、贫煤和烟煤；虚线—褐煤
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
炉膛热负荷分配
平均热负荷
炉膛有效辐射受热面的平均热负荷
qf
Bj (Q H " )
H
kw/m2
Hl— 炉膛水冷壁的辐射受热面， Hl Fi xi ， m2
由于炉内温度场、黑度场等的不均匀，炉内热负荷沿炉膛的宽度、深度 和高度是变化的
确定炉膛某区域受热面的实际热负荷，采用沿炉膛高度热负荷不均匀系 数、沿炉膛宽度或深度热负荷不均匀系数及沿各侧炉壁热负荷不均匀系数 对热负荷分陪进行修正
锅炉原理 课件
第九章 炉膛传热计算
炉内传热基本方程式 炉内传热计算的相似理论方法 炉膛黑度 炉膛水冷壁的面积及角系数 炉膛热负荷分配
炉内传热计算的目的
炉内传热特性
燃料燃烧放热，火焰温度升高，在火焰中心区，达1500~1600摄氏度 高温烟气以辐射和对流方式将热量传给受热面（水冷壁及过热器， 灰垢），加热其中工质，福热传热量占95% 炉膛出口处烟气被冷却到一定的温度
火焰黑度均用公式 a1 1 ekpS 计算，其中总辐射减弱系数k是火
焰中各辐射成分辐射减弱系数的代数和； 计算公式中涉及的温度、烟气成分等均以炉膛出口截面上的数据为准
不同燃料火焰黑度计算方法
固体燃料火焰的主要辐射成分是三原子气体、灰粒和焦碳粒子
a 1 e(kyrkhh 10C1C2 ) pS 1
炉内的各物理量（温度、黑度和热负荷等）认为是均匀的；
把与水冷壁相切的平面看作是火焰的辐射表面。这个平面既是火 焰的辐射面，也是水冷壁接受火焰辐射的面积，称为水冷壁面积。
火焰传给辐射受热面的热量
Qf
al0 (
xi Fi
)(T14
T24 )
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