锅炉热力计算
第9章 锅炉热力计算
(6) 连续排污量； (7) 过热蒸汽及再热蒸汽的调温方式，当用喷水减温时，应 给出减温水的压力和温度；当采用表面式减温器时，应给出 减温水的连接系统；不论哪种减温方式，都应给出减温器在 过热蒸汽系统中的位置； (8) 当采用煤粉燃烧方式时，应给出煤粉制备系统的计算数 据，包括：煤粉空气混合物的总量、一次空气量、为干燥燃 料而抽取的烟气量、煤粉制备系统的漏风量等； (9) 锅炉使用地的气象条件和海拔高度。 在具备了上述数据资料时，方能正确进行锅炉设计传热性 能计算。当进行设计传热性能计算时，锅炉的排烟温度、热 风温度都是指定的，或者按照设计的具体条件，根据经验或 有关推荐选用适当的数值。
校核计算：根据已有各受热面结构参数及传热面积 和热力系统的型式，在锅炉参数，燃料种类或局部 受热面积发生变化时，通过热力计算确定各个受热 面交界处的水温、汽温、烟温及空气温度的值，确 定锅炉热效率和燃料消耗量等。 校核计算的可能情形： ① 锅炉已经存在、已经要安装或已经安装好，需更 换燃料，想知道将达到何值，能否保证过热蒸汽温 度，受热面要不要修改等。 ② 接到定货后，发现燃料与设计的某型锅炉相近 （容量参数相同），需判断能否用这一型式锅炉， 在设计上要不要修改。
第9章 锅炉热力计算
9.1 锅炉热力计算的类型和方法 9.1.1 热力计算的任务和类型
热力计算
已 知 条 件 和 计 算 目 的 不 同
设计计算 校核计算
设计计算：在给定的给水温度和燃料特性的前 提下确定保证达到额定蒸发量、选定的经济指 标及给定的蒸汽参数所必需的各受热面的结构 尺寸，并为选择辅助设备和进行其它计算提供 原始资料。 设计计算是设计新锅炉采用的方法 设计一个好的锅炉，须遵循：实践—认识— 再实践—再认识。
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。
锅炉本体热力计算11
B’—每秒燃料消耗量，kg/s。
5
七、锅炉本体热力计算
6.2 对流传热面传热计算
6.2.1基本方程式
以燃烧1kg燃料为计算基础： KHt kJ / kg 传热方程式： Qcr Bj ' 热平衡方程式： 烟气侧： Qrp (I 'I "I k0 ) kJ / kg 工质侧： Q D' (i"i' ) Q kJ / kg
式中
Fbi、χi —为某一区段的炉壁面积和其相应的有效角系数； Hff —对于覆盖有耐火层的水冷壁其辐射受热面面积； Fl—炉膛周界总面积，m2； R—火床面积，m2。 0
七、锅炉本体热力计算
7.1.2炉膛传热的基本方程及炉膛黑度
火焰与炉壁之间的辐射换热量：
Qf Qhy Qby 0al H f (Th4 Tb4 ) （四次方温差公式）
炉膛系统黑度：室燃炉 层燃炉
al
al
1 1 ab (1 ah 1)
1 (1 ah )(1 ) 1 ab 1 (1 ah )(1 )
火床与炉壁面积之比： R Fbz
式中 Qhy —火焰有效辐射； Qby —炉壁有效辐射； ab —水冷壁的表面黑度，可取0.8； ah —火焰黑度。 Th —火焰的平均温度，K；T b —水冷壁表面温度，K。
3
七、锅炉本体热力计算
6.1.5火焰平均温度及水冷壁管外积灰层表面温度
4 4(1n ) "4 n 火焰平均温度：Th Tll Tl
K K
n——燃烧工况对炉膛内火焰温度场的影响。
锅炉热力计算
锅炉热力计算●计算依据燃煤热值按4500千卡/公斤、醇基燃料热值按6500千卡/公斤、柴油热值按10200千卡/公斤，燃煤价格按750元/吨、醇基燃料按3500元/吨、柴油价格按7500元/吨，煤锅炉的效率按45%、油气锅炉的效率按95%计算：●4吨燃油蒸汽锅炉4吨燃油蒸汽锅炉的热功率为248万大卡/小时，* 使用燃煤蒸汽锅炉，使用成本为：248×104÷4500÷45%=1225公斤/小时×0.75=919元/小时*换装燃醇蒸汽锅炉使用醇基燃料使用成本为：248×104÷6500÷95%=401公斤/小时×3.5=1404元/小时*换装油气蒸汽锅炉使用柴油作为燃料的使用成本为：248×104÷10200÷95%=256公斤/小时×7.5=1920元/小时●300万大卡导热油锅炉*使用燃煤导热油锅炉，使用成本为：300×104÷4500÷45%=1482公斤/小时×0.75=1112元/小时*换装燃醇导热油锅炉使用醇基燃料使用成本为：300×104÷6500÷95%=486公斤/小时×3.5=1700元/小时*换装油气导热油锅炉使用柴油作为燃料的使用成本为：300×104÷10200÷95%=310公斤/小时×7.5=2325元/小时三、综合效益计算1、设备成本●4吨蒸汽锅炉沿用现有的燃煤锅炉使用醇基燃料，每小时使用成本为：248×104÷6500÷95%×3.5=1404元/小时每天按8小时计算，则每天为11232元。
若更换同等功率的燃油燃气蒸汽锅炉约需55万元，每小时使用成本为1920元，每天按8小时计算，则每天为15360元，每天节省燃料费3984元，约130天即可收回设备投入。
锅炉整体热力计算和壁温计算
一、锅炉整体热力计算1 计算方法本报告根据原苏联73年颁布的适合于大容量《电站锅炉机组热力计算标准方法》，进行了锅炉机组的热力计算和中温再热器及低温过热器出口垂直段管壁金属温度计算，计算报告中所选取的有关计算参数和计算式均出自该标准的相应章节。
对所基于的计算方法的主要内容简述如下。
锅炉的整体热力计算为一典型的校核热力计算，各个受热面及锅炉整体的热力计算均需经过反复迭代和校核过程，全部热力计算过程通过计算机FORTRAN5.0高级语言编程计算完成。
管壁温度计算分别通过EXCEL 和FORTRAN5.0完成。
1．1锅炉炉膛热力计算所采用的计算炉膛出口烟气温度的关联式为：式中，M —考虑燃烧条件的影响，与炉内火焰最高温度点的位置密切相关，因此，取决于燃烧器的布置形式，运行的方式和燃烧的煤种； T ll —燃煤的理论燃烧温度，K ； Bj —锅炉的计算燃煤量；kg/h 。
1．2锅炉对流受热面传热计算的基本方程为传热方程与热平衡方程除炉膛以外的其它受热面的热力校核计算均基于传热方程和工质及烟气侧的热量平衡方程。
计算对流受热面的传热量Q c 的传热方程式为：式中，CV B T F M T cpjj a ︒--+ψ⨯=2731)1067.5(6.031111111"11ϕϑKgKJ Bjt KH Q c /∆=H —受热面面积；⊿t —冷、热流体间的温压， 热平衡方程为：既：烟气放出的热量等于蒸汽、水或空气吸收的热量。
烟气侧放热量为：工质吸热量按下列各式分别计算。
a ．屏式过热器及对流过热器，扣除来自炉膛的辐射吸热量Q fb ．布置在尾部烟道中的过热器、再热器、省煤器及直流锅炉的过渡区，按下式计算：2 计算煤种与工况2.1 计算煤质表1 设计煤质数据表(应用基)2.2 计算工况本报告根据委托合同书的计算要求，分别计算了两种不同的工况。
计算工况一 —— 设计工况计算（100％负荷）根据表1中的设计煤质数据，各设计和运行参数均按《标准》推荐的数据选取。
锅炉本体热力计算
qf
Bj 'Qf Hf
kW / m2
qV
B' Qne t,a r Vl
kW
/ m3 ；qR
B' Qne t,ar R
kW / m2 B’—每秒燃料消耗量，kg/s。
5
七、锅炉本体热力计算
6.2 对流传热面传热计算
6.2.1基本方程式
以燃烧1kg燃料为计算基础：
传热方程式： Qcr 热平衡方程式：
七、锅炉本体热力计算
7.1 锅炉传热过程及计算
7.1.1炉膛几何特性
炉膛容积Vl：由炉子火床表面至炉膛出口烟窗之间的容积。
炉膛周界面积Fl：包围炉膛容积的所有周界封闭面积的总和，包 含火床面积R、全部水冷壁面积、未有水冷壁的炉墙面积和出口 烟窗第一排水管中心线面积。
有效辐射受热面Hf ： 有效角系数x：火焰投射到管壁受热面的总热量与投射到炉壁
KHt Bj'
kJ / kg
烟气侧： Qrp (I'I"Ik0)
工质侧：
Qrp
D' (i"i' ) Bj' Qf
kJ / kg
kJ / kg
炉膛出口烟窗后的对流受热面，受到的炉膛辐射热：
Qf
'
ch
q f Fch Bj '
xgs
kJ / kg
6
七、锅炉本体热力计算
6.1.6炉膛换热计算
炉膛换热无因次方程式： Bo( 1 )＝ 4h "l4n
al m 1 l " 1 l "
波尔茨曼准则—Bo＝
B 0
锅炉热力计算
炉内传热计算模型
炉内传热计算目的 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。 为应用传热学基本原理分析炉内辐射传热，简化计算，需作以下假设
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换热，略去约占总换热量5%的对流换热 炉内的各物理量（温度、黑度和热负荷等）认为是均匀的 与水冷壁相切的平面是火焰的辐射面，也是水冷壁接受火焰辐射的 面积，称为水冷壁面积 这样，炉内火焰与四周炉壁之间的辐射换热可简化为两个互相平行 的无限大平面间的辐射换热来考虑
3/22
工质对流吸热量Qdx
从炉膛（透过屏）向屏后受热面的直接辐射热， 即来自炉膛的辐射热量经屏吸收后，继续向屏后 受热面辐射的热量
Qf
Qf
(1a)xp
a 为屏间烟气黑度，用后述有关公式计算确定
4/22
工质对流吸热量Qdx
x p 为屏进口截面对出口截面的角系 数，表示炉膛辐射热透过屏间空间而
落在屏后面受热面的部分
式中：I
0 rk
、I 0lk
分别为理论热空气、冷空气的焓，KJ/Kg。
5/12
炉膛出口烟气温度及 辐射传热量计算式
高温烟气和管壁间辐射换热量应等于炉内烟气的放热量，由此可得 炉内辐射传热基本方程式
a 0 p F jT h 4 y B jV p(C T ja T ）
根据相似理论将上述方程变换为无因次相似准则方程可得到炉膛出
1/12
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Q 下f 列a 公 式0 计( 算x ：iF i)T (h 4 yT b 4) a 0( x iF i)T h 4(y 1 T T h 4 b 4) yk , W 式中：a 为炉膛黑度；Fi 为布置水冷壁的炉墙面积，m2 ，xi为 水
锅炉热力计算
锅炉热力计算锅炉热力计算是指计算燃煤、燃油、燃气等能源燃烧后产生的热量与蒸汽的转换效率，是评估锅炉工作性能和能源利用效果的重要指标。
本文将介绍锅炉热力计算的相关内容，包括热效率计算、燃料燃烧热计算、热负荷计算以及节能措施。
1. 热效率计算：热效率是衡量锅炉能源利用率的重要指标，其计算公式为：热效率 = 实际产热值 / 理论产热值 * 100%其中，实际产热值表示锅炉通过燃料燃烧释放的可利用热量，理论产热值是指锅炉燃料完全燃烧时所释放的热量。
2. 燃料燃烧热计算：锅炉燃料燃烧热量是指燃料在单位时间内释放的热量，其计算公式为：燃料燃烧热量 = 燃料消耗量 * 燃料热值其中，燃料消耗量表示单位时间内燃料的消耗量，燃料热值表示单位质量燃料所含的热量。
3. 热负荷计算：热负荷是指锅炉需要提供的热量，其计算公式为：热负荷 = 热负荷系数 * 热效率 * 燃料燃烧热量其中，热负荷系数是根据工程需要和所用能源类型进行确定的。
4. 节能措施：为提高锅炉的能源利用效果，可以采取一些节能措施，如下：- 锅炉热效率提高：通过改进燃烧系统、优化锅炉结构等方式，提高锅炉的热效率。
- 锅炉余热利用：利用锅炉排放废气、废烟等余热，进行蒸汽、热水等能量的回收与再利用。
- 锅炉运行优化：采用智能控制系统，通过合理的调节和运行参数优化，降低能源消耗。
- 锅炉设备更新：更换老化设备、选用新型高效节能设备，提高整个系统的能源利用效率。
总之，锅炉热力计算是评估锅炉工作性能和能源利用效果的重要指标。
通过热效率计算、燃料燃烧热计算和热负荷计算，可以评估锅炉的能源利用效率，并采取相关措施提高其节能效果。
在实际应用中，还需根据具体情况进行参数调整和优化，以达到最佳的节能效果。
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i f w
r M
bwi ຫໍສະໝຸດ wQ1KJ/kg 由表B13,P=1.25MPa(表压) kJ/h kg/h kg/h —
B
B cal
Q1 Q in 100
361.7 325.5 0.988
B
100 q4 100
q5
q5
φ
1
xxxxxx锅炉厂
序号 名称
DZL2-1.25-AⅡ 热力计算书
℃
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700
V RO 2 c CO 2
0 V H 2 O c H 2 O I RO 2 I N 2 I H 2 O
V
O
c a
10273.89 17295.05 17808.74 18322.43 18836.13 11078.99 18669.41 19223.36 19777.31 20331.26 11890.53 20054.76 20649.29 21243.81 21838.34 12704.05 21449.18 22084.38 22719.59 23354.79
xxxxxx锅炉厂
五、各受热面烟道中烟气特性计算
DZL2-1.25-AⅡ 热力计算书
文件编号
共 13 页
xxxx-JS
第 3 页
序 号
1 2 3 4 5 6
名称
平均过量空气系 数 实际水蒸气容积 实际烟气量 RO2容积份额 H2O容积份额 三原子气体容份 额
符号 单位
α
av
公式及计算
炉膛
1.5
0
水管对流 烟管对流
741.36 1503.18 2286.78 3093.27 3922.01 4772.28 5644.31 6534.99 7440.38 8360.15 9293.96 10238.50 11195.22 12158.10 13129.91 14109.50 15097.16
655.17 1318.26 1992.72 2681.05 3385.21 4105.69 4841.03 5587.25 6345.34 7112.35 7892.22 8676.54 9472.24
I
0 l a
KJ/kg 给定Qin=Qnet.ar ℃ KJ/kg ℃ % % % m2 % — KJ/kg % % % 给定
V
0
18850 20 131.03 165 1942.6 10 2.0
c a
4 . 948 132 . 4 0 . 2
ex
假定
ex＝1.65查焓温表
1 .5
1068.95 2162.31 3283.14 4433.80 5614.61 6825.13 8064.82 9328.61
1 . 55
1101.71 2228.22 3382.78 4567.85 5783.87 7030.41 8306.87 9607.97
1 .6
Iex
q4
q3
KJ/kg α
选取 选取
( I ex ex I l . a )( 100 q 4 ) Q in
q2
8.24 40.3
F
q5
由结构计算
1650 F BQ in 100 1650 40 . 3 360 18850 100
10 散热损失 11 灰渣漏煤与总灰量之比 12 灰渣热焓 13 灰渣物理热损失 14 锅炉总热损失 15 锅炉热效率 16 饱和蒸汽焓 17 给水焓 18 汽化潜热 19 蒸汽湿度 20 锅炉排污率 21 饱和水焓 22 锅炉输出热量 23 耗煤量 24 计算耗煤量 25 保热系数
507.54 1017.82 1535.15 2061.88 2599.58 3149.02 3710.60 4282.76 4862.36 5450.18 6045.83 6646.58 7255.55 7866.48 8482.50 9103.21 9727.85
79.80 161.45 245.33 332.02 421.47 513.73 609.17 707.52 809.17 913.51 1020.73 1130.59 1242.68 1356.88 1473.48 1591.61 1712.18
1134.47 2294.13 3482.41 4701.90 5953.13 7235.70 8548.92
154.03 323.91 506.29 699.37 900.96 1109.53 1324.53 1544.70 1768.85 1996.45 2227.40 2461.34 2697.00 2934.74 3173.94 3414.67 3657.12
n1 1S1l1x 64 1 0.075 0.75 0.93 n2 1S2l1x1 22 1 0.225 0.81 0.46
H r H r 3.3 1.76
Hr 5.06 Ffur R 25.57 3.91
3.6 V fur F fur 3.6 13.68 25.57
设计取定 设计取定 设计取定 设计取定 设计取定 设计取定
2000 1.25 194 20 5 20
tl.a
二、燃料特性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 碳 氢 氧 氮 硫 灰分 水分 挥发份 低位发热量
煤种：Ⅱ类烟煤(新汶) Car Har Oar Nar Sar Aar Mar Vdaf Qnet.ar % % % % % % % % 表B2-1 表B2-1 表B2-1 表B2-1 表B2-1 表B2-1 表B2-1 表B2-1 47.43 3.21 6.57 0.87 3.00 31.32 7.60 42.84 18850
r RO 2 rH 2 O rtri
0 . 0161 1 V
0
0.570 7.866
V RO 2 V N 2 V H 2 O av 1 V
0
V RO 2 / V g V H 2O / V g
0.1152 0.1134 0.0725 0.0716 0.1876 0.1849
5320074
q
q2 q3 q4 q5 q6
i s s
100 q
KJ/kg 由表B13,P=1.25MPa(表压) KJ/kg 给水压力1.65MPa KJ/kg 由表B13 % % 选取 己知
rM b . w D i s .s i f .w D (i s .w i f .w ) 100 100
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序号 名称
DZL2-1.25-AⅡ 热力计算书
符号 单位
文件编号
共 13 页 公式及计算
xxxx-JS
第 4 页 数值
七、锅炉热平衡及燃料消耗量计算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 锅炉输入热量 冷空气温度 理论冷空气焓 排烟温度 排烟热焓 固体不完全燃烧损失 气体不完全燃烧损失 排烟热损失 锅炉散热面积 Qin tl.a
xxxxxx锅炉厂
序号 一、锅炉规范 1 2 3 4 5 6 额定蒸发量 额定蒸汽压力 额定蒸汽温度 给水温度 锅炉排污率 冷空气温度 ρ 名称
DZL2-1.25-AⅡ 热力计算书
符号 单位
文件编号
共 13 页 公式及计算
xxxx-JS
第 2 页 数值
D Ps ts tf.w
b.w
Kg/h MPa ℃ ℃ % ℃
0.98 0.8
sl
取用
t sl 600
( c ) ash Q in
sl
c ash
q6
℃查表B8
A ar 0 . 8 560 . 2 31 . 32 18850
560.2 0.74 21.97 78.03 2787.2 85.42 1964.8 4 5 822.4
四、理论空气量、烟气理论容积计算 序号 1 2 3 4 理论空气量 RO2容积 N2理论容积 H2O理论容积 名称 符号 V0 VRO2
V
0 N2
单位 m3/kg 式3-7 m3/kg 式3-20 m3/kg 式3-19
公式及计算
数值 4.948 0.906 3.916 0.530
0 V H 2O m3/kg 式3-21
符号 单位
文件编号
共 13 页 公式及计算
xxxx-JS
第 5 页 数值
八、炉膛热力计算 炉膛周界面积计算： 1 2 3 4 5 6 7 侧墙总面积 后墙总面积 前、顶墙总面积 炉墙总面积 炉排有效面积 炉膛周界面积 炉膛容积 F1 F2 F3 F R
F fur
m2 m2 m2 m2 m2 m2 m2
n1 n2 x1 x1 l1 l1 H r H r Hr
m m m m 根 根 — — m m m2 m2 m2 — m —
按结构设计 按结构设计 按结构设计 按结构设计 按结构设计 按结构设计 查图C2(S1/d=1.47,e/d=0.5) 查图C2(S2/d=4.41,e/d=0.5) 按结构设计 按结构设计
r RO 2 r H 2 O
六、焓温表
I RO 2
kJ/kg I N 2 kJ/kg I H 2 O kJ/kg
V N 2 c N 2
0
Ig
O
0 kJ/kg I a kJ/kg
I I g 1 I a
O
O
kJ/kg
1 . 65
1167.22 2360.05 3582.05 4835.95 6122.39 7440.98 8790.97