关于电站锅炉几种热力计算标准的研究

第18卷第1期2001年2月

现　代　电　力

MODERNELECTRICPOWER

Vol.18　No.1

Feb.2001

　　文章编号:1007-2322(2001)01-0008-07

关于电站锅炉几种热力计算标准的研究

李　伟　王雅勤

(华北电力大学(北京)动能工程系,北京　102206)

摘　要:简要分析了原苏联1957年热力计算标准、1973年热力计算标准和美国CE锅炉性能设计标准的区别,依据三种标准编制了计算程序,对HG-410/100-9型、HG-670/140-9型和DG-1025/177-2型锅炉分别进行计算,通过对计算结果的比较,初步总结了三种标准对锅炉不同容量的适用性,该项研究对锅炉工程技术人员有一定的参考价值。

关键词:锅炉;热力计算;计算标准;比较;适用性分类号:TK223.21

文献标识码:A

锅炉热力计算是锅炉整体计算的核心。锅炉水动力计算、受压元件强度计算、通风阻力计算、炉墙热力计算、管壁温度计算、制粉系统热力计算、空气动力计算都要在锅炉热力计算的基础上才能进行。在锅炉设计、运行、技术改造的各个阶段,也都要用到热力计算的数据。然而,我国目前尚没有自己的电站锅炉行业的热力计算标准,锅炉的设计和校核计算大多采用原苏联的标准,其中包括1957年标准和1973年标准。近年来,引进了一些国外的标准,如哈尔滨锅炉厂引进CE技术、北京锅炉厂引进巴威公司的技术等。

由于时间及技术背景的差异,这些标准的热力计算方法不尽相同,尤其是美国CE标准和苏联标准的差别较大。作者根据苏联1957年标准、1973年标准及美国CE标准编制了计算程序,对HG-410/100-9型、HG-670/140-9型、DG-1025/177-2型锅炉分别进行计算,通过对计算结果的比较,初步总结了这三种标准对不同的锅炉容量的适用性,这对于锅炉工程技术人员选用标准有一定的参考价值。

1　前苏联1957年与1973年标准的区别

1.1　炉内传热计算

(1)炉膛出口烟温

收稿日期:2000-12-20

作者简介:李伟,1977年生,女,硕士,主要从事世界各国电站锅炉热力计算方法的研究;王雅勤,,

第1期李　伟等:关于电站锅炉几种热力计算标准的研究

"m=

Ta

m3a10 BpVCcp

-273℃+1

　　9(1)

1957年标准规定:

0.6

式中:Ta——理论燃烧温度,K;

——辐射受热面的假想污染系数,对煤粉炉,当燃用烟煤、褐煤及泥煤时,取为0.45,当燃用无烟煤及贫煤时,取为0.4;

H ——辐射受热面,m,可按下式计算:H =其中:Fcm——装有水冷壁的炉墙面积,m;

2

2

∑F

cm

x;

x——水冷壁的角系数;am——炉膛黑度;

Bp——计算燃料消耗量,kg/h;

VCcp——平均热容量,kcal/(kg ℃),VCcp=(Qm-I"m)/( a- "m) ——保热系数, =1-q5/100;1962年联合通报对1957年标准修正后:

"am=

m3a

-273　℃M10 BpVCcp

+1

式中:M——根据1962年联合通报,对煤粉炉,M=0.59-0.5x其中:x——炉内最高温度中心的相对分布位置

1973年标准规定:

"m=

a

4.9!cpFc a30.6

-273℃MTTa108

pcp

+1

式中:!cp——平均热有效系数;

M——系数,其值决定于沿炉膛高度火焰最高温度所处相对位置x 。当室燃高反应的燃料及层燃所有的燃料时,M=0.59-0.5x

当室燃低反应的固体燃料(无烟煤屑及贫煤)以及高灰分的烟煤时,M=0.56-0.5x

不论x 值如何,M的最大值不超过0.5(室烧炉),x =hr/H hr,H ——燃烧器轴线的位置高度和炉子总高度; ——保热系数: =1-5k a5

(2)炉膛黑度1957年标准规定:

炉膛黑度的计算式为:　a m=

1-(1-% )(1- % )(1-a )

　　　% ——水冷壁的敷设度

对于室燃炉, =0,则:a=

ma +(1-a )%

:

(2)

(3)

(4)

(5)

　　10

式中:K=K rn+Kn&=

0.8+1.6rHO

Pn s

现　代　电　力m

1-0.381000+7.0&

3

2001年

"2

dTm

2n

(6)

pyH

　　　g/m3&——炉子出口处烟气中灰分的浓度,&=Vy

ayH——燃料灰分被烟气带走的份额,对固态排渣煤粉炉,取为0.9;1962年联合通报对1957年标准修正后:

炉膛黑度的计算式为　am=1-(1-% )(1- % )(1-a )

对于室燃炉 =0,则:am=a +(1-a )% 1973年标准规定:

炉膛黑度的计算式为:a =

1-(1-a )(1-%cp)(1- )

式中:!cp——水冷壁平均热有效系数;对燃煤室燃炉, =0,故有:

a =a +(1-a )%cp

火炬的黑度按下式计算:

-kps

(7)

(8)

(9)a =1-e

火炬黑度取决于三原子气体、悬浮于烟气中的炭黑、焦碳及灰的固体粒子的辐射特性。三原子气体辐射减弱系数按下式计算:

0.78+1.6rH2O

-0.1Kn=kr rn=

pn S　　灰粒子的辐射减弱系数按下式计算:

k & =

!3

3

"

1-0.37 rn

(10)

　　1/(m kgf/cm2)

p

(11)

T

"2 d2

aYH

式中:& ——烟气中灰分的无因次浓度:& =

100 Gr

p0

　　　Gr=1-A/100+1.306(V　　kg/kg

焦碳粒子的有效辐射减弱系数按下式计算:k =k# #% x1 x2

因此,燃用固体燃料时,炉内介质的辐射减弱系数为以上三项之和。即:

#% x1 x2　　1/(m kgf/cm)k=krrn+k & +k#

1.2　对流受热面传热计算

2

(12)

1957年标准和1973年标准对流受热面热力计算的基本方程相同,但传热系数的计算有所不同。

1957年标准可按下式计算:

对于过热器　　　　K=a1/[1+()+1/(2)(1]对于省煤器及蒸发受热面　　k=(1/(1+)(1)1973年标准可按下式计算:

燃用固体燃料时,顺列布置管束的传热系数计算公式为:1/1)kcal/(m2h℃)kcal/(mh℃)

2

(13)(14)

燃用固体燃料时,错列布置管束的传热系数与1957年标准相同。

2

(

第1期李　伟等:关于电站锅炉几种热力计算标准的研究11　　

对于省煤器,蒸发受热面以及超临界压力的过热器:

1k=!(

kcal/(mh℃)

2

(16)

上述说明:1973年标准在计算传热系数时,将管束错列布置和顺列布置分别考虑,规定较细致。另外,1957年和1973年标准在对流放热系数、辐射放热系数和污染系数的规定上都有差异。下面,首先对对流放热系数加以分析。

1957年标准规定:

烟气横向流过顺列管束时,对流放热系数按下式计算:0.64

(k=0.177Cz

d 烟气横向流过错列管束时,:

kcal/(mh℃)

2

(17)

1

-10.6

当　　≤0.7时,(k=0.270Cz/(m2h℃)kcals2d-1d

0.25

s1s1

-10.6

-1当　　>0.7时,(k=0.295Cz/(m2h℃)kcalds22

-1-1dd

!在湍流状况下,烟气纵向流过受热面时的对流放热系数按下式计算:

wdk=0.023(d&式中,d&——当量直径

0.8

(18)

(19)

Pr

0.4

CtC1

2

kcal/(mh℃)

(20)

1973年标准规定:

顺列管束及按全部受热面计算的屏被烟气横向冲刷时的对流放热系数按下式计算:0.650.33

(k=0.2Cz CSPr

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