锅炉受热面传热及计算
锅炉热效率计算
一、锅炉热效率计算10.1 正平衡效率计算10.1.1输入热量计算公式：Qr=Qnet,v,ar+Qwl+Qrx+Qzy式中: Qr__——输入热量；Qnet,v,ar ——燃料收到基低位发热量；Qwl ——加热燃料或外热量；Qrx——燃料物理热；Qzy——自用蒸汽带入热量。
在计算时，一般以燃料收到基低位发热量作为输入热量。
如有外来热量、自用蒸汽或燃料经过加热（例：重油）等，此时应加上另外几个热量。
10.1.2饱和蒸汽锅炉正平衡效率计算公式：式中：η1——锅炉正平衡效率；Dgs——给水流量；hbq——饱和蒸汽焓；hgs——给水焓；γ——汽化潜热；ω——蒸汽湿度；Gs——锅水取样量（排污量）；B——燃料消耗量；Qr_——输入热量。
10.1.3过热蒸汽锅炉正平衡效率计算公式：a. 测量给水流量时：式中：η1——锅炉正平衡效率；Dgs——给水流量；hgq——过热蒸汽焓；hg——给水焓；γ——汽化潜热；Gs——锅水取样量（排污量）；B——燃料消耗量；Qr——输入热量。
b. 测量过热蒸汽流量时：式中：η1——锅炉正平衡效率；Dsc——输出蒸汽量；Gq——蒸汽取样量；hgq——过热蒸汽焓；hgs——给水焓；Dzy——自用蒸汽量；hzy——自用蒸汽焓；hbq——饱和蒸汽焓；γ——汽化潜热；ω——蒸汽湿度；hbq——饱和蒸汽焓；Gs——锅水取样量（排污量）；B——燃料消耗量；Qr——输入热量。
10.1.4 热水锅炉和热油载体锅炉正平衡效率计算公式式中：η1——锅炉正平衡效率；G——循环水(油)量；hcs——出水(油)焓；hjs——进水(油)焓；B——燃料消耗量；Qr——输入热量。
10.1.5电加热锅炉正平衡效率计算公式10.1.5.1电加热锅炉输-出饱和蒸汽时公式为：式中：η1——锅炉正平衡效率；Dgs——给水流量；hbq——饱和蒸汽焓；hgs——给水焓；γ——汽化潜热；ω——蒸汽湿度；Gs——锅水取样量（排污量）；N——耗电量。
一、锅炉设计辅助热力计算
一、锅炉设计辅助热力计算1.炉膛宽度及深度因采用角置直流式燃烧器，炉膛采用正方形截面。
按表8-40取炉膛截面热负荷q F =2580kW/m 2，炉膛截面F=40.2578m 2，取炉膛宽度a=6.72m ，炉膛深+b=6.72m ，布置Φ60×3的水冷壁管，管间距s=64mm ，侧面墙的管数为106根，前后墙102根。
管子悬吊炉墙，管子中心和墙距e=0。
后墙水冷壁管子在折角处有叉管，直叉管垂直向上连接联箱，可以承受后墙管子和炉墙的重量，斜叉管组成凝渣管和折焰角。
凝渣管有24×3=72根管子，折焰角上有26根管子，另4根管直接与联箱相连。
侧墙水冷壁向上延伸，在折焰角区域和凝渣管区域形成附加受热面。
2.燃烧室辐射吸热量的分配燃烧室辐射吸热量中有部分由凝渣管及高温过热器吸收。
凝渣管直接吸收燃烧室的辐射热量辐射受热面是燃烧室的出口窗，凝渣管吸收的热量与凝渣管束的角系数有关。
根据凝渣管的横向相对节距σ=4.267，从图11-10中的无炉墙反射的曲线上查得单排管的角系数x=0.32。
现凝渣管有三排，总的角系数为X nz =1-（1-x ）3=1-（1-0.32）3=0.6856凝渣管辐射受热面为H nz = X nz F ch =0.6856×33.767=23.151m 3由于出口窗位于燃烧室上部，热负荷较小，需要计算沿高度的热负荷不均匀系数。
出口窗中心的高度为h ck ，从冷灰斗中心到炉顶的总高度为H 1=18.912，根据h ck H 1 =16.0318.912=0.8476 和燃烧器中心相对高度x r =0.2038，查图15-2的2线，得h r η=0.68，凝渣管吸收的辐射吸热量为f nz Q =87.1978151.337.12568.0=⨯⨯=nz f h r H q ηkW高温过热器直接吸收炉膛辐射热量为413.907616.107.12568.0)151.23767.33(=⨯⨯=-=f h r f gr q Q ηkW水冷壁的平均辐射受热面热负荷kWQ Q B Q q f gr f nz j l s 407.120183.5311)283.288668.66844(]183.5311)413.90787.1978(53.414756[19.2623.4711)]([=⨯-=⨯+-⨯=+⨯+-=3.炉膛受热的热量分配（1）锅炉总有效吸热量 kW Q gl 35.109143=（2）炉膛总传热量 kW Q B l j 68.668441475653.4=⨯=（3）凝渣管区域传热量 kW Q B nz j 427.45119.99553.4=⨯=（4）第二级过热器传热量 kW Q B gr j 35.11172297.246653.42=⨯=（5）第一级过热器传热量 kW Q B gr j 17.1275449.281553.41=⨯=（6）省煤器需要吸收热量 kWQ B sm j 1.13948)17.12754325.11172427.451168.66844(35.109143=+++-=（7）空气预热器需要吸收的热量 kWI I B B Q B lk rk k ky j ky j 78988.14954)34.263079.3320()06.05.005.1(53.4))(5.0(00''=-⨯⨯+⨯=-∆+=α （8）排烟温度校核 kWI I I B Q B Q B I I lk sm lk rk ky j kyj sm j py gr 7.188634.26304.0234.263079.332006.099.053.478988.149541.1394818.82022000''=⨯++⨯+⨯+-=∆++∆++-=ααφ177.142=py θ℃，与假定排烟温度140℃相差2.117℃，设计合格。
《锅炉原理》试题库及参考答案
《锅炉原理》习题库及参考答案第一章基本概念1. 锅炉容量：指锅炉的最大长期连续蒸发量，常以每小时所能供应蒸汽的吨数示。
2. 层燃炉：指具有炉箅（或称炉排），煤块或其它固体燃料主要在炉箅上的燃料层内燃烧。
3. 室燃炉：指燃料在炉膛空间悬浮燃烧的锅炉。
4. 旋风炉：指在一个以圆柱形旋风筒作为主要燃烧室的炉子，气流在筒内高速旋转，煤粉气流沿圆筒切向送入或由筒的一端旋转送入。
较细的煤粉在旋风筒内悬浮燃烧，而较粗的煤粒则贴在筒壁上燃烧。
筒内的高温和高速旋转气流使燃烧加速，并使灰渣熔化形成液态排渣。
5. 火炬―层燃炉：指用空气或机械播撒把煤块和煤粒抛入炉膛空间，然后落到炉箅上的燃烧方式的炉子。
6. 自然循环炉：指依靠工质自身密度差造成的重位压差作为循环推动力的锅炉。
7. 多次强制循环炉：指在循环回路中加装循环水泵作为主要的循环推动力的锅炉。
8. 直流锅炉：指工质一次通过蒸发受热面，即循环倍率等于一的锅炉。
9. 复合制循环炉：指在一台锅炉上既有自然循环或强制循环锅炉循环方式，又有直流锅炉循环方式的锅炉。
10. 连续运行小时数：指两次检修之间运行的小时数。
11. 事故率＝%100⨯+事故停用小时数总运行小时数事故停用小时数； 12. 可用率＝%100⨯+统计期间总时数备用总时数运行总时数； 13. 钢材使用率: 指锅炉每小时产生一吨蒸汽所用钢材的吨数。
第二章一、基本概念1. 元素分析：指全面测定煤中所含全部化学成分的分析。
2. 工业分析：指在一定的实验条件下的煤样，通过分析得出水分、挥发分、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数的过程。
3. 发热量：指单位质量的煤在完全燃烧时放出的全部热量。
4. 结渣：指燃料在炉内燃烧时，在高温的火焰中心，灰分一般处于熔化或软化状态，具有粘性，这种粘性的熔化灰粒，如果接触到受热面管子或炉墙，就会粘结于其上，这就称为结渣。
5. 变形温度：指灰锥顶变圆或开始倾斜；6. 软化温度：指灰锥弯至锥底或萎缩成球形；7. 流动温度：指锥体呈液体状态能沿平面流动。
锅炉热力计算讲解
高温烟气和管壁间的辐射换热
根据传热学基本公式，高温烟气每小时传给辐射受热面的热量可
用下列公式计算：
Qf a 0 ( xi Fi )(Th4y
Tb4 )
a 0 ( xi Fi )Th4y
(1
Tb4 Th4y
), kW
式中：a 为炉膛黑度；Fi 为布置水冷壁的炉墙面积，m2 ，xi为 水
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工质质量流速ρω与 烟气速度Wy的选择
工质质量流速ρ ω 太低，工质的传热能力下降，受热面管壁温度升 高；ρ ω 太高，工质的流动阻力大，电耗大
通常要求过热器系统的总阻力应不大于过热器出口压力的10%；再热 系统的总阻力应不大于再热蒸汽进口压力的10%；省煤器中水的阻力应 不大于汽包压力的10%。推荐值见表12-5
锅炉热力计算分为设计计算和校核计算 设计计算 给定锅炉容量、参数和燃料特性 确定炉膛尺寸和各部件的受热面积；燃料消耗量；锅炉效率； 各受热面交界处介质的参数；各受热面吸热量和介质速度等 常用于新锅炉的设计。在额定负荷下进行
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热力计算方法
校核计算 已知锅炉结构和尺寸、锅炉负荷和燃料特性 确定各受热面交界处介质参数、锅炉热效率、燃料消耗量等 用于考核锅炉在非设计负荷或燃用非设计燃料时热力特性及 经济指标；由于计算参数多与炉膛结构有关，故设计计算也常 采用校核计算方法 锅炉校核热力计算应在锅炉结构计算的基础上进行 对锅炉机组作校核计算时，烟气的中间温度和内部介质温度 包括排烟温度、热空气温度，甚至过热蒸汽温度均是未知数， 故需先假定，然后用逐步逼近法去确定
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炉膛出口烟气温度的选择
炉膛出口烟气温度 为凝渣管或屏式过热器前的烟温 根据锅炉受热面的辐射和对流传热的最佳比值（辐射受热 面和对流受热面的金属耗量及总成本最小）， 应为1250℃ 为防止对流受热面的结渣。则一般应取 <(ST-100)℃ 当没有可靠的灰熔点资料时，不应超过1050℃ 当 炉 膛出口 处 布置 着屏 式 受热 面时 ， 一般 取 1100 ～ 1200℃ 对于易结渣的燃料， 应保持在1000～1050℃ 的水平
第七章锅炉本体的热力计算
1.炉膛容积Vl
炉子火床表面到炉膛出口烟窗之间 的容积。 底部是火床表面；四周以及顶部为 水冷壁中心线表面（如水冷壁覆盖 耐火材料，则为耐火材料向火表 面） ；没有布置水冷壁的部分为炉 墙内表面 ；炉膛出口界面为出口烟 窗第一排管子中心线界面。 炉排上的燃料层厚度一般取 为150毫米。 如果装有老鹰铁，则炉排长 度计算到两者的接触点的垂 直平面，如没老鹰铁，则到 炉排末端。
Vy—对应αl''的每kg燃料燃烧后的烟气容积，Nm3/kg cpj—烟气从0到ll温度范围内的平均容积比热，kJ/Nm3· ℃。
五、火焰平均温度及水冷壁管外积灰层表面温度
事实上，燃烧是一个动态过程， 烟气温度的变化取决于燃烧放热 与辐射换热之间的平衡。
Q f 0 al H f Th4 Tb4
（7-21）
或查图
h
Aar a fh 100G y
* * k kq k g kq rq kh h C
ah 1 e
kp
2. 燃用气体或液体燃料时
分发光部分和不发光部分的黑度合成.
四、炉膛有效放热量与理论燃烧温度
炉膛有效放热量,也称入炉热量，是相应于1kg真正参与燃烧的 燃料所进入炉膛的热量，它计及了随它一起加进炉膛的其他 热量，即
解决关键
K
1 1
1
1
K
1
2
h 1 1 h 2
1
1
h 1 1 1 h 2
工业试验解决缺Βιβλιοθήκη 灰污系数值另外方法:有效系数
燃用固体燃料的错列管束，在烟气横向冲刷时，其灰污 系数与烟气的流速、管子的节距和直径以及烟气中灰粒 的分散度等因素有关。
锅炉原理-第七章锅炉传热计算
炉膛传热计算 ❖ 炉膛传热原理 ❖ 炉膛黑度计算 ❖ 炉膛受热面的辐 射特性 ❖ 炉膛传热计算方 法 ❖ 炉膛结构和热负 荷分布
对流受热面计算 ❖ 传热特点 ❖ 传热计算 ❖ 传热系数 ❖ 积灰污染对传热的 影响 ❖ 温压计算 ❖ 受热面布置和计算
炉膛传热原理
炉膛辐射传热特点
炉膛传热过程 ➢ 燃烧与传热—动态过程
炉膛热负荷分布
沿炉高某段的平均热负荷：qfi＝ηgqf kw/m2 炉膛各侧壁的平均热负荷：qfb＝ηbqf kw/m2 当炉膛出口为屏式受热面时，考虑屏间烟气向炉 膛的反辐射，炉膛出口截面的热负荷为：qfp＝βqfi kw/m2
对流受热面传热特点
对流受热面中同时存在对流和辐射传热，但对 流传热的份额大，故采用对流传热的计算公式， 在传热系数中同时计及辐射传热因素。
炉膛结构和热负荷分布
炉膛结构
➢ 燃料对炉膛尺寸的影响。 燃料不同炉膛尺寸由小到大依次为：天然气、油、
煤粉。 煤种不同：烟煤挥发分高，易于着火和燃烧，炉
膛尺寸相对小些； 褐煤水分多，烟气容积大，炉膛容积要求较大； 无烟煤挥发分少，着火和燃尽困难，除了燃烧器
采用稳焰措施，还要延长在炉膛的停留时间。
炉膛结构和热负荷分布
➢ 炉壁的表面温度为Tb，黑度为ab，面积为同侧炉 墙的面积
炉膛传热原理
炉膛辐射传热公式
物理、数学模型
➢ 通过以上假定，炉膛传热计算就简化为两个互 相平行的无限大平面间的辐射传热。根据斯蒂 芬—波尔兹曼定律，可得：
辐射传热方程式： BjQf asFb0 Th4y Tb4
系统黑度：
as
污染系数
ψ、x、ζ关系 ψ＝xζ （该式只在当水冷壁管的s/d〉1、水冷壁管表 面受到污染、管壁为非黑体时才成立。）
《锅炉原理》备课笔记9
《锅炉原理》备课笔记9第九章炉内传热计算§9-1炉内传热的相似理论计算方法一．炉内辐射传热的基本概念1． 基本概念：投射辐射、有效辐射、系统黑度、炉膛黑度。
2． 计算公式是四次方差式，四次方差乘以系统黑度乘以辐射常数。
（通用）二．炉内传热计算的相似理论方法1．炉膛内辐射传热占95%以上。
对流传热占不到5%。
因此我们认为炉膛内完全是辐射传热，没有对流传热。
全部热量都是按照辐射的方式传递的。
2．理论燃烧温度的概念，应当叫绝热燃烧温度。
因为如果是理论的，参与燃烧的空气量应当是理论空气量（过量空气系数为1），而不是实际空气量（过量空气系数为实际的炉膛出口过量空气系数）。
从计算过程来看，只是没有对外传热所以应当叫绝热燃烧温度。
绝热燃烧温度就是把所有单位时间送入炉膛的热量当作焓，不对外传热，计算得到的相映的温度。
计算绝热燃烧温度的时候，因为烟气各个气体成分的比热是温度的函数，不能直接计算，只能用试算法计算。
3． 定性温度：用炉膛出口烟气温度作为定性温度。
4． 水冷壁面积：把与水冷壁相切的平面看作火焰的辐射表面，这个平面也是接受火焰辐射的水冷壁面积，叫做水冷壁面积。
5． 炉内传热的方程组：⎪⎩⎪⎨⎧''-=''-==)()(410l a p j l l j l T T VC B I Q B Q T Fa Q ϕϕσψ （9-12）（9-13） 6． 炉内有效放热量：包括修正后的1公斤燃料的有效放热量、1公斤燃烧用空气带进炉膛的热量。
7． 古尔维奇公式的推导过程：（1） 让（9-12）=（9-13），经过整理为（9-18）式。
（2） 带入卜略克—肖林公式（9-19）。
卜略克—肖林公式公式是描述炉膛内火焰平均温度与炉膛出口烟气温度的关系的经验公式。
卜略克—肖林公式从描述炉膛内沿炉膛高度的温度场的纯数学方法的公式演变而来。
（3） 经过数学数据整理得到古尔维奇公式（9-22）（9-23）（9-24）（9-25）。
§4-5 锅炉受热面
上升管 起沸点A
下集箱
一、水冷壁和水循环
水循环
水冷壁
自然循环原理与基本概念
一 自然循环原理
定义：在一个闭合的回路中，由于工质自身的密度差造成的重位 压差，推动工质流动的现象。
自然循环锅炉的循环回路是由锅筒、下降管、分配水管、水
冷壁下联箱、水冷壁管、水冷壁上联箱、汽水混合物引出管、汽 水分离器组成的，如图所示； 重位压差是由下降管和上升管(水冷壁管)内工质密度不同造 成的；而密度差是由下降管引入水冷壁的水吸收炉膛内火焰的辐 射热量后，进行蒸发，形成汽水混合物，使工质密度降低形成的。
下降管侧 Yxj p2 p1 H xj g pxj 上升管侧 Yss p2 p1 H hu g pss
水在回路中循环流动时，下降管侧压差Yxj等于上升管侧压差Yss
H xj g H hu g pxj pss
Syd h xjg h i i g
3.
多次上升 式
三种炉型水冷壁的特点
自然循环锅炉：60mm的管子 控制循环锅炉：51mm 直流锅炉：22mm（为了保证有足够大工 质流速）
过热器和再热器
概述 过热器和再热器的结构型式 过热器与再热器的热偏差
为何采用过热器和再热器
1．提高机组循环效率
提高蒸汽压力、温度。 提高温度很难，提高压力受到限制，否则排汽 湿度过高，因此采用再热器，同时提高循环 效率。
3．锅炉参数提高，容量增大，锅炉各受热面数量和 位置发生变化，过热受热面向炉膛移动（辐射式过 热器），工作条件更差； 4．设计或运行不当，很容易引起受热面金属超温， 长期超温会造成爆管，工质泄露，停机，是锅炉故 障最多的部件之一。
锅炉进水管路的几种接法和热力计算方法
锅炉进水管路的几种接法和热力计算方法为了降低锅炉的排烟温度，通常在锅炉尾部布置受热面。
对于小型锅炉由于无法做到连续给水，通常采用常压节能器。
当锅炉出力较大时，给水方式为变频控制连续给水，一般将尾部受热面布置为承压省煤器与空预器组合。
标签：常压节能器；承压省煤器；平衡温度；排烟温度；热力计算为了降低锅炉的排烟温度，通常在锅炉尾部布置受热面，有承压省煤器、常压节能器，或者两者组合，有时也采用承压省煤器和空气预热器组合等。
对于小型锅炉（如锅炉额定出力≤4t/h），如果采用电机变频连续进水，在低负荷时较低的频率，水泵扬程很低无法进水（并且长时间低频率运行普通电机无法得到有效冷却，容易烧毁电机，建议频率不宜长时间低于25Hz）；而加大频率则进水量大于蒸发量，无法做到连续给水。
因此小型锅炉只能采用位式间断给水方式。
当水泵停止运行时，承压省煤器得不到有效冷却，此时排烟温度较高（虽然热力计算理论上排烟温度较低，但实际运行时排烟温度会时高时低，能效指标不能达标，我公司在对一锅炉进行定型能效测试时曾出现此现象）。
此时，宜将承压省煤器改为常压节能器（有铸铁型和光管型两种），增加一台循环水泵，不间断运行，使水在给水箱与常压节能器之间循环，给水箱内的水会逐渐升温，一定时间后将达到平衡温度（时间的长短取夺于给水箱的水容量），而常压节能器的进水温度则为该平衡温度，而非进入给水箱的水的温度（一般为常温20℃）。
若热力计算时将常压节能器的进水温度错误地设为常温，则实际运行时排烟温度将大于计算值，导致锅炉热效率低于设计值。
常压节能器的出水温度则与循环水泵的流量有关，选取循环水泵时流量一般要大于锅炉给水泵的流量。
流量越大，常压节能器的出水温度越低，从而影响排烟温度。
当锅炉本体排烟温度大于约260℃时，若尾部受热面只布置常压节能器，则上述平衡温度将可能大于70℃，锅炉给水泵有可能产生汽蚀无法进水，除非将给水箱高位设置。
此时尾部受热面宜布置为承压省煤器与常压节能器两者组合，大于260℃的高温烟气经承压省煤器降温后，再进入常压节能器，可将给水箱的平衡温度降至70℃以下。
传热系数计算方法
循环流化床锅炉炉内传热计算循环流化床锅炉炉膛中的传热是一个复杂的过程，传热系数的计算精度直接影响了受热面设计时的布置数量，从而影响锅炉的实际出力、蒸汽参数和燃烧温度。
正确计算燃烧室受热面传热系数是循环流化床锅炉设计的关键之一，也是区别于煤粉炉的重要方面。
随着循环流化床燃烧技术的日益成熟，有关循环流化床锅炉的炉膛传热计算思想和方法的研究也在迅速发展。
许多著名的循环流化床制造公司和研究部门在此方面也做了大量的工作，有的已经形成商业化产品使用的设计导则。
但由于技术保密的原因，目前国内外还没有公开的可以用于工程使用的循环流化床锅炉炉膛传热计算方法，因此对它的研究具有重要的学术价值和实践意义。
清华大学对CFB锅炉炉膛传热作了深入的研究，长江动力公司、华中理工大学、浙江大学等单位也对CFB锅炉炉膛中的传热过程进行了有益的探索。
根据已公开发表的文献报导，考虑工程上的方便和可行，本章根椐清华大学提出的方法，进一步分析整理，作为我们研究的基础。
为了了解CFB锅炉传热计算发展过程，也参看了巴苏的传热理论和计算方法，浙江大学和华中理工大学的传热计算与巴苏的相近似。
清华的传热理论及计算方法循环流化床传热分析CFB锅炉与煤粉锅炉的显著不同是CFB锅炉中的物料(包括煤灰、脱硫添加剂等)浓度C p 大大高于煤粉炉，而且炉内各处的浓度也不一样，它对炉内传热起着重要作用。
为此首先需要计算出炉膛出口处的物料浓度C p，此处浓度可由外循环倍率求出。
而炉膛不同高度的物料浓度则由内循环流率决定，它沿炉膛高度是逐渐变化的，底部高、上部低。
近壁区贴壁下降流的温度比中心区温度低的趋势，使边壁下降流减少了辐射换热系数；水平截面方向上的横向搅混形成良好的近壁区物料与中心区物料的质交换，同时近壁区与中心区的对流和辐射的热交换使截面方向的温度趋于一致，综合作用的结果近壁区物料向壁面的辐射加强，总辐射换热系数明显提高。
在计算水冷壁、双面水冷壁、屏式过热器和屏式再热器时需采用不同的计算式。
锅炉热力计算73标准课件
计算机辅助计算
计算机辅助计算是指利用计算机软件进行锅炉热力性能的计 算。这种方法可以大大简化计算过程，提高计算效率和准确 性，特别适合于大规模和复杂的锅炉系统。
燃烧效率
表示燃料燃烧的完全程度 ，与燃烧方式、空气系数 等因素有关。
传热学基础
导热
辐射
热量在物体内部通过分子、原子等微 粒的相互作用进行传递。
物体通过电磁波传递能量的方式，无 需介质。
对流
流体与固体壁面之间的相对运动，引 起的热量传递。
03
锅炉热力计算方法
手工计算方法
手工计算方法是指通过人工计算的方式，根据锅炉的各项参数和热力学原理，对 锅炉的热力性能进行计算。这种方法需要具备一定的热力学基础和计算能力，且 计算过程较为繁琐，但可以灵活地应用于各种不同类型和规格的锅炉。
计算步骤：输入锅炉的各项参数，如燃料类型、给水温度、 压力等；运行计算机软件，自动进行热平衡计算；输出锅炉 的热效率和燃烧效率等热力性能指标。
计算实例分析
• 以一台实际运行的工业锅炉为例，采用手工计算方法进行热力 性能的计算。通过对比实际运行数据和计算结果，分析手工计 算方法的准确性和可靠性。同时，采用计算机辅助计算方法对 同一台锅炉进行热力性能的计算，对比两种方法的计算结果， 分析计算机辅助计算方法的优势和局限性。
锅炉热力计算73标 准课件
目 录
• 引言 • 锅炉热力计算基础 • 锅炉热力计算方法 • 锅炉热力计算标准73解读 • 锅炉热力计算实践操作 • 锅炉热力计算软件介绍 • 锅炉热力计算案例分析
锅炉炉膛传热计算
Tb al (1 ) 4 Thy ab al ahy ahy (1 ahy )
要想知道炉膛黑度必须 知道火焰黑度和热有效 系数
3.炉膛黑度计算
二、火焰黑度 将火焰当做灰体处理，固体燃料火焰黑度求法
k k q r k h h k j x1 x2 k q 三原子气体的辐射减弱 系数 0.78 1.6 H 2O Tl" k q 10.2 （ 0.1 (1 0.37 ） ) 1000 10.2 pq s r rH 2O rCO2 VH 2O VCO2 Vy
3.传热系数
高温烟气对流 和辐射放热的热阻 1 d f
管壁导热热阻 水垢热阻
灰层热阻
水垢表面对流 换热系数
h m g 1 R 1 h m g 2
1 K
h h
m m
m m
2
h m g 1 1 h m g 2
4.炉膛受热面的辐射特性
一、角系数（几何参数，物理量？） 求解方法见传热学课本第？章辐射换热计算，对 于课程设计，查表，也可采用公式计算 二、热有效系数 三、污染系数（针对水冷壁污染来讲的） 可以查表，课本以及课程设计书中有
x
5.炉膛结构和热负荷分布
看看上次课笔记
对流换热面计算
主要内容
1
1
3.传热系数
至于对流换热系数等等见课本
1.炉膛传热原理
三、炉膛辐射传热公式 方法：利用假设来建立物理模型和数学模型，用经验公式和 半经验公式方法 假设： 传热与燃烧模型分开，引入经验系数考虑燃烧工况 忽略对流换热 各物理量均匀分布 火焰与炉膛的处理辐射换热等效为两块大平板 两块大平板的物理量为 b , Tb , hy , Thy
锅炉基础知识
1、锅炉额定蒸发量：蒸汽锅炉在额定蒸汽参数,额定给水温度,使用设计燃料并保证效率时所规定的蒸汽产量。
2、锅炉最大连续蒸发量：蒸汽锅炉在额定蒸汽参数，额定给水温度和使用设计燃料长期连续运行时所能达到的最大蒸发量。
3、锅炉额定蒸汽参数：过热器出口处额定蒸汽压力和额定蒸汽温度。
4、锅炉事故率:锅炉事故率=［事故停用小时数/（运行小时数+事故停用小时数)］×100％5、锅炉可用率：锅炉可用率=[(运行总小时数+备用总小时数)/统计期间总时数]×100％6、锅炉热效率：锅炉每小时的有效利用热量占输入锅炉全部输入热量的百分数。
7、锅炉钢材消耗率:锅炉单位蒸发量所用钢材的吨数。
8、连续运行小时数:两次检修之间运行的小时数。
1、发热量:单位质量或容积的燃料完全燃烧时所放出的热量。
2、高位发热量：单位量燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸汽全部凝结成水时所放出的全部热量，称为燃料的高位发热量。
3、低位发热量：单位燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸汽全部保持蒸汽状态时所放出的全部热量.4、折算成分：指燃料对应于每4190kJ/kg收到基低位发热量的成分5、标准煤：规定收到基低位发热量Qarnet=29270kJ/kg的煤。
6、煤的挥发分:失去水分的煤样在规定条件下加热时,煤中有机质分解而析出的气体。
7、油的闪点：在一定条件下加热液体燃料,液体表面上的蒸汽与空气的混合物在接触明火时发生短暂的闪火而又随即熄灭时的最低温度.8、煤灰熔融性：在规定条件下随加热温度的变化灰的变形、软化、流动等物理状态的变化特性。
1、燃烧：燃料中可燃质与氧在高温条件下进行剧烈的发光放热的化学反应过程。
2、完全燃烧：燃烧产物中不再含有可燃物的燃烧.3、不完全燃烧:燃烧产物中仍然含有可燃质的燃烧。
4、理论空气量：1kg收到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在时,燃烧所需要的空气量.5、过量空气系数：燃料燃烧时实际供给的空气量与理论空气量之比.即α=VK/V06、漏风系数：相对于1kg收到基燃料漏入的空气量ΔVK与理论空气量V0之比。
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Q
Bj
Ql
I
'' l
—保温系数， 1 q5 q5
B j —计算燃料消耗量 若烟气在Tll 和Tl" 温度之间的比热容量，
可以用某一平均值VCPj 表示，最后得到：
Q B jVC pj Tll Tl''
2．辐射换热方程式 ① 直接计算辐射换热量，Stephan-Boltzmann 把火焰和炉壁看成两个无限大的平行平面，则
Q axt Fl 0 Th4y Tb4
axt
—系统黑度 ,
axt
1
1 1 1
ahy ab
Thy , Tb 火焰炉壁的平均温度
F ahy , ab —火焰炉壁的黑度; l —炉壁面积
② 根据有效辐射计算换热量 如果火焰对炉壁的有效辐射为 q yx1 ，炉壁对火焰 的有效辐射为 q yx2 ，则单位面积上火焰和炉壁间的 换热量为 q yx1 q yx2 。该热量与火焰对炉壁的有效辐
③火焰与烟气温度在其行程上变化剧烈 对于一般的煤粉炉
原因： 火焰根部，燃料燃烧生成 的热量大于辐射传热量， 火焰温度升高。 火焰继续上升，可燃物逐 渐燃烬，燃烧生成的热量 小于辐射传热量，因而， 火焰温度下降。 于是，存在一点在该点火 焰温度最高，称该点火焰 中心。
④火焰在炉膛内的换热是一种容积辐射。 辐射换热量与整个炉膛的形状和尺寸等有 关。容积越大，炉内换热器量越多，炉膛 出口烟气温度越低。反之炉膛内换热量越 小，炉膛出口烟气温度越高。 ⑤运行因素影响炉内传热过程，例如，运 行过程中，污染发生，污染后的受热面表 面温度升高，导致炉膛换热量降低。
二维模型：适用于轴对称的圆柱型炉膛。
三维模型：可以得到炉膛内的温度场，热负 荷等。
讨论： 零维、一维模型简单，计算方便，但 与实际情况相差较大。 二维模型对实际锅炉用处不大，（无 圆柱形） 三维模型计算难度大，考虑的因素多， 但接近实际情况，计算机的出现，使 得该模型前途光明。
经验法：根据工业性试验结果，整理成经验公式 或图表，计算往往比较简单，也可能相当精确， 缺点是，局限较大，只能用于规定的范围，不能 外推。
射之比称为炉壁的热有效系数
q yx1 q yx2
q yx1
于是 q q yx1 q yx2 q yx1
Q Flq yx1
利用辐射热统计或其他仪器可测得 和 q yx1 ，于 q yx2 是得到Q。
假定 q yx1 也可用四次方程来表示
q yx1
al
T4
0 hy
4 e e
（1）
其中， T Tll
，Tll
为理论燃烧温度，
相对火焰高度
x L
L —火焰的总高度（燃烧器中心到出口中心），x 距
燃烧器中心的火焰高度；
锅炉受热面传热及计算
一、炉膛的传热计算
炉膛是现代锅炉最重要的部分，从炉膛传 热过程来看，进入炉子的燃料与空气混合 着火燃烧后生成的高温的火焰与烟气，通 过辐射把热量传递给四周水冷壁管，到达 炉膛出口处，烟气温度冷却到某一数值， 然后进入对流烟道。
1.特点 ①炉膛内的传热过程与燃料的燃烧过程同时进行，参与燃烧与传热过程 的各因素相互影响。例如，燃料种类不同燃烧过程不尽相同，形成的火 焰成分及温度场不同，炉膛的吸热量就会不同，即传热过程不同。反之， 传热过程不同就会导致温度场发生变化，影响燃烧及燃尽。 ②炉膛传热以辐射为主，对流所占比例很小。 原因： 炉膛内火焰温度较高，例如1000℃左右，而四周水冷壁管的温度较低， 例如≤400℃ 炉膛内烟气流速较低，因此，对流传热量占总换热量的份额很小，一般 ≤5%。
式中 a为l 炉膛黑度，值得注意的是： 既al 非火焰
黑度，也非系统黑度，而是对应于火焰有效辐
射的一个假想的黑度。
四．对基本换热方程式的分析
由热平衡方程来看，要求得炉换热量Q，必须求 得 Tl'' ，那么 Tl'' 与哪些参数相关呢？
Q热平衡 Q辐射
即 Bj Tll Tl'' VCpj axt Fl 0 Th4y Tb4 (1)
2.炉膛传热计算方法的分类
根据“维”数来分，有零维模型，一维，二维，三维模型。 根据方法论，有经验法和半径验法
零维模型，假定炉内各物理量如烟温，火焰 温度，受热面壁温等都是均匀的，计算得到 的结果也是某些平均值，如平均炉膛出口烟 温，平均受热面热负荷等。
一维模型：沿炉膛的轴线方向，例如高度， 考虑温度，黑度等的变化，而在垂直于轴线 的平面上则认为各个物理量是均匀的。
过去：主要依靠经验法。
现在：产品较单一的厂家，仍然采用。
半经验法：采用一定的理论（例如相似理论）， 找到描述炉内过程的微分方程，进一步得准则方 程，再利用这些准则方程整理试验数据。
目前：零维模型半经验法仍是炉膛传热计算的基 本方法。
3.炉膛传热计算的基本公式 1． 热平衡方程式 几个概念：
(ⅰ)有效放热量 Ql ：随同每千克计算燃 料送入炉膛的热量。
l
二、炉内温度场分布规律 研究炉内温度场分布规律的目的： 确定火焰的平均温度 Thy。 前面讲过，火焰及烟气在其行程上的变化是 剧烈的，但影响炉内温度场沿炉膛高度及的 变化有许多因素，例如，燃料特性，燃烧方 式，受热面的结构特性等。但试验表明，对 于有相当高度而四周布满水冷壁的炉膛，炉 内温度场具有类似性，并且可表达成 :
或
BjVCpj Tll Tl''
Flal
T4
0 hy
（2）
由（1）知，若求 Tl'' ，必须预先得
到Thy ，a xt，Tb
由目al （ 前，1，）Tb，知a，的xt 若确求定T有，l'' 困必难须，预经先过得探到索Thy,
：
al 可确定，因此，我们的任务是
确定：
a Thy
(ⅱ)理论燃烧温度Tll ，1kg 燃料在绝热条件
下燃烧后烟气所具有的温度。实际上，由于 火焰与水壁之间有热交换，火焰的温度实际
上会低于Tll 。在炉膛出口处，烟气完成了全
部炉内的换热过程，温度最低，烟气的焓最 小。根据能量守恒原理，烟气在炉膛内的换 热量可以看成烟气从理论燃烧温度到炉膛出 口温度的焓降，即，