低温余热电站余热锅炉受热面传热及布置对发电能力的影

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1、低温余热电站余热锅炉受热面传热及布置对发电能力的影响四川川润动力锅炉股份有限公司总工程师唐宏伟一．前言低温余热发电站的热力设备主要由余热锅炉和汽轮机组成。锅炉吸收低温废气中的热量加热水并使其转化为一定压力、温度的蒸汽，然后引入汽轮机将蒸汽的热能转化为机械能。要提高余热电站的发电能力不外乎有两个途径：1．提高余热利用率即锅炉尽可能吸收工艺尾气中的余热，增大蒸汽出力；2．提高热力系统循化效率。经过理论计算及实践验证，提高循环热效率的措施有如下三点：l提高汽轮机进汽温度即提高锅炉出口蒸汽温度；l提高汽轮机进汽压力即提高锅炉出口蒸汽压力；

2、l降低汽轮机排压力。从上述措施可以看出，除降低汽轮机排压力外，其余全部与锅炉有关。由于进一步降低汽轮机排压力技术难度较大，提高余热电站的发电能力必须要在废气参数已定的前提下，将锅炉设计成产汽量最大、蒸汽品质最高。二．余热锅炉的传热学基础一台锅炉的大小及几何形状不仅取决于它所需传递热量的多少，而且决定与他单位面积热量的传递和吸收率。由于温度的不同而引起物体间或物体内部之间热量传递过程叫热交换。大多数教科书上都提到三种传热方式：对流、导热和辐射。这三种传热方式包括了许多物理领域，诸如力学、热学、声学、光学和电学。一个传热过程中通常同时

3、发生一种以上的上述传热方式。1．对流153流体流过壁面时同壁面之间产生的热量交换称为对流换热或对流传热。对流传热在锅炉中应用十分广泛，对流换热时流体与壁面之间的热交换公式如下：q=αк(t－tb)q——单位面积在单位时间内通过对流传递的热量,w/m2αк——对流放热系数，w/(m2·K)t——流体温度，℃tb——壁面温度，℃由上式可知，对流换热热量和对流换热系数和流体与壁面的温差成正比。对流换热系数是表明换热过程强弱的物理量，影响的因素较多，它与流体的质量流速、密度、比热容、粘度、热导率等因素有关，其中质量流速是最主要的因素。1．

4、导热导热是指直接接触的物体各部分间的热交换过程。它可以表示为：q=q——单位面积在单位时间内通过的热量,又称为热流密度，w/m2λ——导热系数，w/(m·K)t1、t2——壁面两侧的温度，℃δ——壁面厚度，m公式表明热流密度与温差成正比，壁面厚度成反比，比例系数为导热系数，它与材料种类有关。2．辐射辐射传热是一种电磁过程，是通过电磁波的形式传播热量的，其传播速度与光速一样。当射到某一物体上时，它具有反射、穿透、吸收的特性，被物体吸收的部分转变为热能。物体的辐射能力取决于它的热力学温度，其规律为：E=σT4153E——辐射热流密度，

5、其含义为单位面积在单位时间内辐射的热量，w/m2σ——黑体辐射总能量的斯蒂芬－玻尔兹曼常数，其值为5.67w/(m·K4)T——物体表面的绝对温度，K在锅炉中，烟气和受热面都向外辐射热量，两者辐射热量的差额即为受热面的辐射吸热量，表示为：q=σm(T14－T24)q——单位面积在单位时间内辐射吸热量,w/m2σm——烟气及受热面折算辐射常数，w/(m·K4)T1、T2——烟气及受热面温度，K三．传热过程在工程技术中，把热量从热流体通过固体壁面传给冷流体的过程称为传热过程，这种传热过程只通过一种换热方式是实现不了的，常是三种换热方式

6、的综合。余热锅炉的所有受热面均是属于这种传热过程，都是管子外壁受烟气的冲刷，热量通过管子内壁传给管内的工质。整个传热过程可以描述为：Q=K×H×△tQ——传热量,JH——受热面积，m2K——传热系数，w/(m2·K)，△t——温压，℃1．传热系数在锅炉实际运行中，受热面管子外表面会出现积灰，内表面可能会出现氧化层、垢等情况，受热面管子内外侧都增加了额外热阻，降低了传热效果。153应用欧姆定律来比拟，热流等于温差除以热阻。欧姆定律中的电阻就是传热系数的倒数。所以流体与流体间的传热系数可以表示为：153K=1＋＋＋＋α1￣￣￣￣烟气对

7、管壁的放热系数；α2￣￣￣￣管壁对管内介质的放热系数；ε＝￣￣￣￣灰污层热阻，称为沾污系数，δз、λэ分别为管子外表面结灰层的厚度及导热系数；δм、λм￣￣￣￣管子金属的壁厚及导热系数；δво、λво￣￣￣￣管子内表面结垢层的厚度及导热系数；在一般锅炉受热面中，烟气侧的热阻大大超过管壁金属的热阻，所以管壁金属的热阻可以忽略不计（＝0）。在锅炉正常运行情况下，内部沉积不应引起管子热阻严重增大，因此管子内壁积垢层的热阻也可以忽略不计（＝0）。153受热面管子的传热系数可简化为:153K=1＋＋α1＝ξ（αк＋αл）ξ￣￣￣￣利用系数，

8、考虑烟气冲刷受热面的均匀度αк、αл￣￣￣￣分别为烟气对管壁的对流放热系数和辐射放热系数对水泥窑余热锅炉，由于烟气温度较低，而受热面管子布置较为密集，基本可以忽略辐射传热，即αл＝0。当计算管内工质为水，以及热强度较小、管内工质为汽水混合物受热面时