工业锅壳煤粉锅炉炉膛出口烟温计算方法研究_王晓雷

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1、工业锅壳煤粉锅炉炉膛出口烟温计算方法研究王晓雷DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.2011.05.003煤炭燃烧工业锅壳煤粉锅炉炉膛出门烟温计算方法研究王晓雷，仝胜录，郭治(中国神华煤制油化工有限公司北京研究院，北京100011)摘要：工业锅壳煤粉锅炉因其诸多优点，得到广泛应用。炉膛出口烟气温度可以为锅炉一一73标准和《燃油分析了现有的烟温计算方法一的设计提供重要参考。为了优化锅炉设计，燃气锅炉》简化算法。并根据能量衡算及辐射、对流传热方程建立了一维稳态传热数学模型，提出了具体的计算方法，

2、通过10t/h示范锅炉的验证，与已有的2种计算方法进行对比，表明该方法计算简便、准确。但在实际运行中需要考虑水侧热阻的影响。关键词：一维稳态传热；炉膛出口烟温；輻射传热；对流传热分类号：TQ520.1；TD849文献标识码：A文章编号：1006-6772(2011)05—0059—03近年来一种新型工业煤粉锅炉在中小型工业这类工业煤粉锅炉多采用火管锅炉市场异军突起，锅壳式结构设计，配以煤粉燃烧器、储供粉设备、高具有燃烧效率高、效布袋除尘器及自动控制系统，节煤显著、自控水平高等特点。炉膛出口烟温是此类锅炉结构设计的

3、重要参数之一，直接影响到锅炉对流受热面的布局确定、总面积等参数及传热计算的准确性。目前，炉膛出口烟温的计算多采用前苏联《锅炉机组热力计一一标准方法》算一即73标准和《燃油燃气锅炉》简化算法计算。由于73标准是由相似论得出的半经验半理论公式，参数多由电站锅炉回归获得，应用于中小型工业锅炉计算会使结果偏高。另一种算[1]《燃油燃气锅炉》法为中所提到的简化算法，此方1计算模型对工业锅壳煤粉锅炉炉膛进行建模计算，由于因此其在炉内的传热特性不燃煤燃烧动力学不同，为简化算法假定：①煤在刚进入炉膛时就达到同，此时忽略向外的传热

4、量，即达到理实际燃尽程度，论燃烧温度；②烟气沿径向温度分布均匀，向炉壁稳定传热，温度仅沿轴向变化。炉膛截图如图1所示O图1炉膛截面图法将辐射换热系数的经验值直接代入公式进行计[2-3]，算，参数比较少，计算简便但由于燃料种类不使得计算结果偏低。同导致传热特性不同，为了较准确地计算工业锅壳煤粉锅炉炉膛出口烟温，笔者建立一维稳态传热数学模型，并给出了具体的计算方法。通过10t/h锅炉的验证，表明计算结果优于73标准和《燃油燃该方法计算简便，中的简便算法，该方法为此种锅炉的设计、气锅炉》不同负荷下锅炉运行参数分析提供较

5、好的指导作用。收稿曰期:2011-06-21责任编辑：孙淑君针对炉膛轴向的截面F—F+AF微元，QA=BVCTFQhB=BVCTF+AF+qAF根据能量衡算Q入出推出：q=-BVC式中dTdF(1)q单位面积上的热负荷，kW/m2；B燃煤量，kg/s；V——一烟气容积，m3/kg；作者简介：王晓雷(1978一)，女，内蒙古通辽人，工程师，从事煤化工节能、高效燃烧、工业煤粉锅炉设计等方面的工作。王晓雷等，工业锅壳煤粉锅炉炉膛出口烟温计算方法研宄59根椐辐射、对流传热速率方程：q=ob[T4-Tb4]=a2(Tb_T

6、O)式中(2)——饱和水的导热系数，W/(m•°C)；入一r汽化潜热，kJ/kg；饱和水的运动粘度，m2/s。v—T4—Tb4]=AqO.7(Tb—TO)因此q=ob[440.3贝ljA(Tb-TO)=[ob(T-Tb)]——综合黑体辐射常数，kW/(m2•K4);ob———水侧对流传热系数；a2—Tb炉壁的绝对温度，K;T0锅炉压力下对应的饱和水温度，K。而0b=o0ext——黑体辐射常数，5.67X10O0—-11(8)(9)2计算方法kW/(m2•K4)；[4]1系统黑度，；ext—xt=11+—1y8b—

7、—烟气黑度；ey—根据以上推导出的公式，具体计算步骤如图2所示。一一炉壁黑度。eb-(2)推出式(3)，根据公式(1)，炉膛辐射传热量是以理论燃烧温度Ta为起点，将炉膛轴向无数个微元进行积分求得的总热量：式中fTITaobFdTT4一Tb4BVC(3)Ta理论燃烧温度，K;Tl炉膛出口温度，K;烟气对壁面的辐射传热系数为:T4-Tb4kW/(m2•°C)af=exto0T-Tb(4)5]a2的求取则根裾文献[炉管水侧在正常运行工况下为沸腾状态，饱和水在管内呈核态沸腾时，传热系数主要取决于压力和热负荷，管内核态沸腾

8、时的传热系数为：0.3140.7qa2=0.589Kp图2炉膛出门烟温计算步骤(5)以10t/h工业锅壳煤粉锅炉为例，按此方法2计算得出：对流俾热系数154.8W/(m•°C);福2射传热系数153.7W/(m•°C)；总传热系数77.13W/(m2•°C);炉膛出口烟温为948°C。图3式中104P;Kp考虑压力影响的准数，Kp=P锅内压力，Pa;即蒸汽压力，q单位传热