精品锅炉培训《锅规》释义附件二.docx
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精品锅炉培训《锅规》释义附件二
附件二：
火焰直接加热有机热载体锅炉
最高液膜温度计算方法
B.1概述
本方法适用于以有机热载体为传热介质的锅炉，是确定锅炉内部有机热载体的最高液膜温度（炉管壁面上的有机热载体的最高温度）的计算方法。
在直接及非直接受火加热液相锅炉的设计中，本方法为计算其内部有机热载体的计算最高液膜温度的推荐方法。
本方法中B.6.1节有关直接受火加热有机热载体锅炉计算最高液膜温度的确定、B.6.2节有关炉管内放热系数的确定和B.6.3.1节有关燃油/燃气圆筒形盘管式锅炉的最大热流密度确定的计算公式取自于DIN4757，B.6.3.2节有关燃煤链条炉排锅炉最大热流密度的确定依据于《工业锅炉设计计算方法》中“层燃锅炉炉膛传热计算”的相关公式，计算公式中所采用的喉口处辐射受热面热流密度修正系数，是根据辐射传热计算关系及燃煤链条炉排锅炉工程设计和实际运行方面的良好经验确定的。
B.2计算目的和要求
计算有机热载体锅炉最高液膜温度的目的，是为了确定所设计的锅炉能否满足其内部任何一处受热面上有机热载体的液膜温度低于所使用有机热载体的最高允许液膜温度，并不会使其发生气化的条件。
该计算结果要求所设计锅炉在其内部最大热流密度处和最小雷诺数处的计算最高液膜温度，应当低于所使用有机热载体的最高允许液膜温度。
采用本方法对有机热载体锅炉进行的最高液膜温度计算，仅为对所设计锅炉的安全性提供一个验证条件，其计算结果并不是该锅炉的实际最高液膜温度的精确计算值。
B.3适用范围及条件
本计算方法适用于以有机热载体为传热介质的燃油/燃气锅炉，燃煤链条炉排锅炉，以及采用电或工业余热等为热源进行加热的锅炉。
本计算方法对直接受火加热液相锅炉的最高液膜温度计算基于以下条件考虑：
1有机热载体锅炉受热面由炉管构成，有机热载体在管内以强制循环的方式流动；
2在锅炉的燃烧室内或燃烬室内火焰不会接触到任何一处的炉管；（如有发生火焰直接冲刷炉管的情况，计算公式中应当考虑增加火焰冲刷修正系数，该系数可取1.3。
）
3燃油/燃气锅炉的燃烧室为圆形截面，燃煤链条锅炉的燃烬室为方形或圆形截面；
4燃油/燃气锅炉的最大热流密度发生在燃烧室内环绕火焰中心的炉管向火面圆周上，其最小雷诺数发生在燃烧室末端与火焰中心垂直的端面受热面炉管内；
燃煤链条锅炉的最大热流密度发生在燃烬室下部炉拱喉口处的炉管向火面圆周上，其最小雷诺数发生在锅炉的对流受热面炉管内；
5对于燃煤链条炉排锅炉，还须考虑以下限制条件：
1）燃用一类、二类、三类烟煤，或具有更低热值及挥发分的煤种；
2）锅炉的计算绝热燃烧温度在1600℃以下；
3）炉膛出口的烟气温度不宜低于700℃；
4）炉拱喉口处前后拱之间的水平投影距离lthr与燃烬室沿着炉排方向的长度Lfur之比大于0.3。
B.4符号、含义与单位
αfur
炉膛系统黑度
—
cp
在tbulk温度下的定压比热
J/（kg·K）
dfire
火焰直径
m
dod
炉管外径
m
did
炉管内径
m
Dfur
燃油/燃气锅炉燃烧室平均直径
m
lthr
燃煤锅炉炉拱喉口流通截面的宽度
m
Lfur
燃煤锅炉沿炉排方向燃烬室的长度
M
L
炉管有效长度
M
qfur
燃油/燃气锅炉辐射受热面热流密度
W/m2
qr
燃煤锅炉辐射受热面热流密度
W/m2
qrmax
辐射受热面最大热流密度
W/m2
tbulk
有机热载体主流体的平均温度
℃
twal
炉管外壁温度
℃
tfpermit
有机热载体最高允许液膜温度
℃
tfilm
锅炉计算最高液膜温度
℃
Δthtf
炉管边界层内有机热载体的温升
℃
Tfl
燃油/燃气锅炉的炉膛火焰温度
K
Tadi
燃煤链条锅炉的炉膛绝热燃烧温度
K
T”fur
燃煤链条锅炉的炉膛出口烟温
K
Tav
燃煤链条锅炉的炉膛烟气（火焰）有效平均温度
K
Twal
炉管外壁温度（Twal=twal+273.15）
K
Whtfav
炉管内有机热载体平均流速
m/s
αhtf
管内对流放热系数
W/（m2·℃）
μhtf
在tbulk温度下有机热载体的动力黏度
Pa·s
υhtf
在tbulk温度下有机热载体的运动黏度
m2·s
λhtf
在tbulk温度下有机热载体的导热系数
W/（m·K）
ψ
变量因数
—
σ0
绝对黑体辐射常数（σ0=5.67×10-8）
W/（m2·K4）
Pr
普朗特数Pr=
cp×μhtf
—
λhtf
Re
雷诺数Re=
Whtfav×did
—
υhtf
B.5符号示意
B.6计算
B.6.1直接受火加热的有机热载体锅炉计算最高液膜温度的确定①
B.6.1.1炉管边界层内有机热载体的温升按照公式B.1计算：
②
Δthtf=qrmax/αhtf×dod/did×ψwhl℃（B.1）
式中ψwhl——考虑管壁切向辐射热损失的修正系数，ψwhl≈0.9。
B.6.1.2锅炉计算最高液膜温度按照公式B.2计算：
tfilm=tbulk+Δthtf℃（B.2）
B.6.1.3计算最高液膜温度不得超过所选用有机热载体的最高允许液膜温度，即
tfilm≤tfpermit（B.3）
①可适用于有机热载体电加热和余（废）热锅炉的最高液膜温度计算。
②对于有机热载体电加热锅炉和余（废）热锅炉，Δthtf=qrmax÷αhtf
B.6.2管内放热系数的确定
管内有机热载体的流动为紊流状态时，管内对流放热系数由公式B.4给出：
αhtf=ψbd×
λhtf
×0.12×Re×PrW/（m2·℃）（B.4）
did
式中ψbd——考虑炉管弯曲及热流方向影响的修正系数，ψbd≈0.8。
公式B.4适用于：
104＜Re＜106
1.5＜Pr＜500
did＜L
B.6.3锅炉最大热流密度的确定
B.6.3.1燃油/燃气圆筒形盘管式锅炉的最大热流密度由公式B.5计算：
qrmax=ψsaf×ψa×qfurW/m2（B.5）
式中ψsaf——安全系数，ψsaf≈1.15；
ψa——考虑空气预热温度和过量空气影响的修正系数，可查图B-6；
qfur——燃油/燃气锅炉辐射受热面热流密度。
燃油/燃气锅炉辐射受热面热流密度可由图B-5查出，或按照公式B.6计算
qfur=
dfire
×αfur×σ0×（T4fl－T4wal）W/m2（B.6）
Dfur
式中炉膛系统黑度αfur可由图B-4查出。
B.6.3.2燃煤链条锅炉的最大热流密度由公式B.7计算：
qrmax=ψsaf×ψhfd×qrW/m2（B.7）
式中qr——炉膛辐射受热面热流密度，可由锅炉热力计算书查得；
ψsaf——安全系数，ψsaf≈1.15；
ψhfd——喉口处辐射受热面热流密度的修正系数。
B.6.3.2.1喉口处辐射受热面热流密度修正系数ψhfd，由公式B.8计算：
ψhfd=ξfur×
T4adi－T’4wal
（B.8）
T4av－T”4wal
式中ξfur——炉拱结构修正系数，ξfur由公式B.9给出；
Tadi——炉膛绝热燃烧温度，可由锅炉热力计算书查得；
Tav——炉膛烟气（火焰）有效平均温度，可由锅炉热力计算书查得，或由公式B.10计算；
T’wal——在炉膛绝热燃烧温度下的管壁温度，可由锅炉热力计算书查得，或由公式B.11计算；
T”wal——在炉膛烟气（火焰）有效平均温度下的管壁温度，可由锅炉热力计算书查得，或由公式B.11计算。
B.6.3.2.2炉拱结构修正系数ξfur按照公式B.9计算：
（适用于Lfur＞lthr＞0.3Lfur）
ξfur=1－
lthr
（B.9）
Lfur
式中lthr——炉拱结构修正系数，ξfur由公式B.9给出；
Tadi——炉前后拱之间喉口的水平投影距离，m，如图B-3所示。
B.6.3.2.3炉膛烟气（火焰）有效平均温度Tav按照下式计算：
Tav=T（1-n）adi×T”nfurK（B.10）
式中T”fur——炉膛出口烟温，由锅炉热力计算书查得；
n——反映燃烧工况对炉内温度场影响的因子，对于链条炉排锅炉，n=0.7。
B.6.3.2.4在不同烟气温度下的管壁温度Twal按照下式计算：
Twal=ε×qr＋TbulkK（B.11）
式中Tbulk——计算管壁处的有机热载体平均主流体温度，K；
ε——管外积灰层热阻，一般可取ε=2.58×10-3，m2·℃/W；
qr——炉膛辐射受热面热流密度，由锅炉热力计算书查得。
附图：
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