第五章送引风系统及计算

二、正压通风
在锅炉烟、风系统中只装设送风机。送 风机需克服全部烟风道的阻力。 特点：炉膛处于微正压下运行，提高了 炉膛燃烧热强度，消除了炉膛、烟道漏 风，减少了排烟热损失，提高了锅炉热 效率；但要求炉墙、炉门及烟道严密， 以防烟气外泄，污染环境，影响工作人 员的安全。 适用：燃油锅炉和燃气锅炉。
第一节锅炉通风的作用和方式
通风的作用：将燃料燃烧所需要的空气连续不断地送入炉 膛，并将燃烧生成的烟气排出炉外，以保证燃料在炉内正 常燃烧。 通风方式：自然通风和机械通风 自然通风：利用烟囱中热烟气和外界冷空气的密度差形 成的抽力作为推动力，来克服锅炉通风系统中空气和烟 气的流动阻力。适用于无尾部受热面的小型锅炉，如立 式烟火管锅炉等。 机械通风：借助于风机所产生的压头去克服烟、风道的 流动阻力。适用于设置尾部受热面和除尘装置的小型锅 炉，或较大容量的锅炉。机械通风方式：负压通风、正 压通风和平衡通风。
烟道阻力计算 （选择引风机）
一、计算原则
1． 烟道阻力计算根据锅炉热力计算的结果（额定负荷D、烟气流 速wy、烟气温度 y）及有关烟道有效截面几何尺寸进行的
y 在计算中一律以平均值进行计算 2． wy、
3．锅炉平衡通风时，烟道为微负压，计算时仍以大气压为 0.1MPa为计算压力 4．凡是线算图计算的烟道阻力，都应进行烟气密度、烟气压力、 气流中灰分浓度的修正 5．锅炉对流烟道中各受热面积灰修正，根据相关表进行
燃烧设备阻力
hr
• 对于层燃炉，燃烧设备阻力包括炉排与燃料层 的阻力，它取决于炉子形式和燃料层厚度等因 素，宜取制造厂的测定数据为计算依据，如无 此数据，可以参考下列炉排下的风压值来代替： 往复推动炉排炉600Pa，链条炉排800～1000Pa。 • 对沸腾炉， 是指布风板（风帽在内）阻力和 料层阻力。对煤粉炉， 是指按二次风计算的 燃烧器阻力。对燃油燃气锅炉， 是指调风器 的阻力。
送风
排 烟
送风机
引风机
第二节
风、烟管道的设计及阻力计算
• 风、烟管道是锅炉送、引风系统的重要组成部分，风、 烟管道布置是锅炉房设计的一项主要内容，因此对风、 烟管道的结构和布置，以及断面尺寸的确定，应予重 视。
• 锅炉房的送风管道是从空气吸入口到送风机入口，再 从送风机出口到炉膛的这段管道，送风管道的作用是 输送燃料燃烧时所需要的空气。 • 锅炉房的排烟管道是从炉膛到引风机入口，再从引风 机出口到烟囱的这段管道，排烟管道的作用是输送燃 料燃烧所产生的烟气，并由烟囱排出。
zs k 2 1
气流向上时为正，可以用来克服流动阻 力，有助于气流流动 气流向下时为负，要消耗外界压头，阻 碍气流流动。
二、风、烟管道阻力计算
1．沿程阻力计算
1）气流在等截面通道内流动，包括纵向冲刷管束的阻力(除空 气预热器烟气侧外)，一般为等温流动状态 l w2 hmc Pa d dl 2
钢板烟囱
（a）地下清灰方式 （b）地上清灰方式 烟囱的构造及清灰方式 1．筒身；2．空气隔热层；3．耐火内衬；4．清 灰人孔门；5．灰坑；6．烟囱基础；7．清灰井；8．防雨盖板
烟囱高度
• 烟囱高度确定的原则：在自然通风和机械通 风时，烟囱的高度都应根据排出烟气中所含有 害物质——SO2、NO2、飞灰等的扩散条件来 确定，使附近的环境处于允许的污染程度之下。 因此，烟囱高度的确定，应符合现行国家标准 《工业“三废”排放试行标准》、《工业企业 设计卫生标准》、《锅炉大气污染物排放标准》 和《大气环境质量标准》等的规定。
Z2
——烟气流方向管子排数
2）横向冲刷光滑管错列管束 ( Z 2 1) i
3）斜向冲刷光滑管 阻力系数同样按横向冲刷的公式和线图计算，流速应根据斜向 管子截面计算，当 75 时，无论顺列或错列，都先按纯横向 冲刷的计算，对其结果再乘以系数1.1。 4）方型鳍片铸铁省煤器 3．局部阻力
B——与弯头角度有关的系数 C——考虑弯头截面形状的系数
• 锅炉风道的阻力计算 • 锅炉风道的总阻力包括风道的摩擦阻力 和局部 阻力 ，燃烧设备阻力 ，空气预热器空气侧阻 力 ，即
h
f
hmf hjf hr hk k
空气预热器中空气在管束外面横向流动，烟气在管内流动。 空气预热器空气侧阻力 值及烟气侧阻力值由制造厂提供。
• 炉膛负压即炉膛出口处的真空度，它由 燃料的种类、炉子形式及所采用的燃烧 方式而定。机械通风时，一般取=20～ 40Pa；自然通风时，取=40～80Pa。炉膛 保持一定的负压可防止烟气和火焰从炉 门及缝隙处向外喷漏，但负压不能过高， 以免冷空气向炉内渗透过多，降低炉温 和影响锅炉效率。因此，当燃烧设备阻 力过大时，应采用送风机送风。
• 机械通风时，风、烟道阻力由送、引风机克服。 因此，烟囱的作用主要不是用来产生引力，而 是将烟气排放到足够高的高空，减轻飞灰和烟 气对环境的污染，使之符合环境保护的要求。 • 每个新建锅炉房只能设一个烟囱。燃煤、燃油 （燃轻柴油、煤油除外）锅炉房烟囱高度要根 据环境卫生的要求确定，应符合《锅炉大气污 染物排放标准》（GB 13271—2001）的相关规 定。
w1 w gZ1 P2 2 gZ 2 hsl 2 2 2 2 ( w2 w1 ) P2 P g ( Z 2 Z1 ) hsl 0 1 2
P 1
2 ( w2 w12 )
经过适当变换，可得任意两截面间的总压降为：
H hsl 2 hsl hsd hzs ( k ) g ( Z 2 Z1 )
• 锅炉本体阻力是指烟气离开炉膛后冲刷 受热面管束所产生的阻力，其数值可由 锅炉制造厂家的锅炉计算书中查得。对 于铸铁锅炉及小型锅壳锅炉，锅炉本体 烟气阻力估算值可参考相关设计资料。 • 省煤器阻力由锅炉制造厂提供。 • 除尘器阻力与除尘器形式和结构有关， 根据厂家提供的资料确定。对于旋风除 尘器，其阻力为600～800Pa；多管水膜 除尘器阻力为800～1200Pa。
1. 流动水力阻力：hsl 沿程摩擦阻力 横向冲刷阻力 局部阻力
2. 速度损失 hsd ：——是由于介质速度变化而引起的阻力损 2 ( w2 w12 ) 失 hsd 2 通道截面变化 —— 局部阻力 h jb 介质温度变化 —— 忽略
3．自生通风力 hzs ：——介质在竖直通道内流动时，由于密度 差所产生的抽力 h ( ) g (Z Z )
风、烟管道的截面面积
• 风、烟管道截面面积按下式计算： • V F 3600 • m2
• 式中 F——管道的截面积，m2； • V——空气量或烟气量，m3/h； • ——空气或烟气选用流速，m/s。
风、烟管道的阻力计算
一、计算原理
由流体力学中的伯努利方程知，烟气或空气在烟、风道任意两截 面间有： 2 2
2）气流在等截面通道内流动，同时进行热交换的非等温状态
l w2 2 hmc ( )2 Pa d dl 2 Tb 1 T 其中： ——沿程阻力系数 K 68 0.25 0.11( ) ①一般烟风道： d dl Re K ②空预器烟气侧： 0.335( )0.17 Re0.14 d dl K ——通道的绝对粗糙度(mm)
三、平衡通风
在锅炉烟、风系统中装设送风机和引风机。送风机用 来克服风道、空气预热器（风侧）和燃烧设备的阻力； 引风机和烟囱用来克服从炉膛出口到烟囱出口的全部 烟道的阻力。 • 送风机：从风道吸入口到进入炉膛的全部风道阻力， 空预器、 燃烧设备 • 引风机：从炉膛出口到烟囱出口的全部烟道阻力，管 束、省 煤器、空预器、除尘器、烟囱等 • 特点：①炉膛和全部烟道在负压下运行，锅炉房的安 全和卫生条件好 ②与负压通风相比漏风量较小，保持较高的经济性 在供热锅炉中，大都采用平衡通风方式。
一、负压通风
在锅炉烟、风系统中只装设引风机。引风机和 烟囱用来克服烟风道阻力、燃料层和炉排阻力。 特点：整个锅炉在负压下运行，当锅炉的容量 较大时，需要的空气量和排出的烟气量也较多， 相应地气流阻力也大大增加，炉膛及烟、风道 中的负压过大，增大过量空气系数，炉墙烟道 和门孔会有很多冷空气漏入，使炉膛温度下降， 影响燃料燃烧，排烟热损失增加，降低锅炉热 效率。 适用于小容量、烟风系统阻力不太大的锅炉。
风、烟管道的结构
• 风、烟管道截面形状有圆形、正方形、矩形， 烟道截面还有圆拱顶形。在截面相等的条件下， 圆形用料最少，阻力也较小，但占用建筑空间 较大，在条件允许的情况下应尽量采用圆形风、 烟管道。 • 制作风、烟管道的材料有钢板和砖等。冷风管 道一般采用2～3mm厚钢板制作，热风管道和 烟道一般采用3～4mm厚钢板制作，砖砌风道 宜用于排烟。
• 锅炉风、烟管道设计应符合下列要求： • （1）应使风、烟管道平直且气密性好，附件少， 阻力小。 • （2）几台锅炉共用一个烟囱或烟道时，宜使每台 锅炉的通风阻力均衡。 • （3）单台锅炉配置两侧风道或两个烟道时，宜使 每侧风道或每个烟道的阻力均衡。 • （4）宜采用地上烟道，并应在其适当位置设置清 扫烟道的人孔。 • （5）应考虑烟道和风道热膨胀的影响。 • （6）应设置必要的测点，并满足测试仪表及测点 的技术要求。 • 另外，对于水平布置的风、烟管道，要敷设成沿 流动方向向上的坡度，不得逆坡，对于通向烟囱的水 平总烟道可采用3%以上的坡度。 • 为了保持锅炉房内的卫生，便于清灰和减少锅炉 房面积，总烟道应布置在室外。
0.5Z 2
h jb
w2
2
动压头由图查取（根据流速和气流温度） 阻力系数由图表查取，具体由以下三种情况： 1）通道截面变化引起的局部阻力 2）转弯的阻力
k zy BC
3）三通的阻力
式中： zy ——转弯的原始阻力；
k zy BC
k
——考虑管壁粗糙度影响的系数
• 烟囱的阻力 • 1） 沿程摩擦阻力 • 式中：i——烟囱的锥 度，通常为0.02～ 0.03 w2——为出口处烟气流 速 • 2） 出口速度损失