工业锅炉热力计算2011

工业锅炉热力计算软件介绍,西安交通大学车得福教授课题组,1,提纲,2,锅炉热力计算简介,热力计算在锅炉设计、改造及经济性预测方面有着极为重要的作用，是锅炉设计中最重要、也是最复杂的技术环节。热力计算一般需要完成每个受热面部分的迭代循环和锅炉整体的迭代循环。受热面循环是为了达到应有的精度而进行的迭代计算，锅炉整体循环是当假设的排烟温度与实际计算温度相差较大时，在假设排烟温度调整后重新进行计算。传统手工运算方式对设计人员经验要求很高，如果计算时对一些参数假设不合理，为达到计算要求就必须进行多次反复运算，造成运算量过大。目前，锅炉热力计算通常都通过编制锅炉热力计算软件进行。,3,锅炉热力计算简介,锅炉热力计算具有通用性差，计算模型复杂，计算过程复杂等特点，现阶段各研究机构和锅炉厂家自行开发的热力计算软件都有一定的局限性：缺乏高度抽象和统一的热力计算模型；开发技术比较落后，扩展性不强；软件操作界面不够人性化；工业锅炉具有炉型更加多样化，受热面布置形式更加灵活等特点，开发一款具有一定通用性的工业锅炉热力计算软件就具有十分显著的社会效益和经济效益。,4,锅炉热力计算简介,热力计算简介热力计算分为设计计算和校核计算设计计算设计计算是设计新锅炉时常用的计算方法计算任务：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锅炉各个受热面的结构尺寸，并为选择辅助设备和进行锅炉其他计算提供原始资料。,5,锅炉热力计算简介,热力计算简介校核计算校核计算是估计已有锅炉在非设计工况条件下的运行指标或者改造后锅炉热力性能计算计算任务：根据已有的锅炉各受热面结构参数及传热面积和热力系统形式在锅炉参数，燃料种类或局部受热面面积发生变化时，通过传热性能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，确定锅炉的热效率和燃料消耗量等。,6,锅炉热力计算简介,设计计算和校核计算设计计算和校核计算依据相同的传热原理，区别仅在于计算任务和所求数据不同。遵循的传热原理为：热平衡方程传热方程,7,锅炉热力计算简介,单个部件设计计算步骤：,吸热量,温压,传热系数,传热面积,假定烟气温度,指定受热工质温度,8,锅炉热力计算简介,单个部件校核计算步骤,判断二者之差绝对值是否在合理范围,否,是,假定烟气的终温,工质的终温,温压,传热系数,受热面面积,+,吸热量Qh,b,吸热量Qh,t,计算结束温度和吸热量以热平衡方程为准,9,锅炉热力计算简介,层燃炉炉膛热力计算方法：采用校核计算的方法，先确定炉膛几何结构参数，然后迭代求出炉膛的出口烟气温度；主要计算方程,10,锅炉热力计算简介,层燃炉炉膛热力计算,抛煤机炉取n=0.6，其它层燃炉取n=0.7,11,锅炉热力计算简介,燃尽室热力计算方法：采用校核计算的方法，先确定燃尽室几何结构参数，然后求出燃尽室出口烟气温度；主要计算方程,12,锅炉热力计算简介,燃油燃气锅炉炉胆热力计算方法：采用校核计算方法；主要计算方程,13,锅炉热力计算简介,对流受热面热力计算锅炉中的对流受热面主要有锅炉管束、对流过热器、省煤器、空预器等，在这些受热面中，高温烟气主要以对流的方式进行放热。由于烟气中含有三原子气体及飞灰，烟气还具有一定的辐射放热能力，因此除了对流放热外，还考虑烟气的辐射放热。对布置在炉膛出口处的对流受热面，还考虑炉膛的辐射热量。,14,锅炉热力计算简介,对流受热面热力计算方法：一般采用校核计算方法，对于两级过热器，先计算的一级采用校核计算，后计算的一级采用设计计算；主要计算方程,诸多锅炉厂根据长期设计生产经验确定的修正系数,15,锅炉热力计算简介,对流受热面热力计算,其中，为烟气对管壁的放热系数，,管壁对管内工质放热系数,16,锅炉热力计算简介,对流受热面计算,假定，根据焓温表查出，按热平衡方程计算,计算烟气侧放热系数和工质侧放热系数,计算传热系数K,计算温压,按传热方程计算,检验受热面出口烟气温度假定的是否合理,17,热力计算模型简介,工业锅炉特点炉膛形式更多层燃、室燃、沸腾燃烧、燃油燃气炉胆内燃烧等；参数更低一般提供低参数过热蒸汽，或者饱和蒸汽，或者供暖用热水；主要的部件炉膛，炉胆，凝渣管，燃尽室，对流过热器，对流管束，省煤器，管式空预器，烟管；一般没有屏式过热器，省煤器空预器布置比较简单；,18,热力计算模型简介,热力系统分析锅炉中的炉膛（炉胆）、燃尽室、凝渣管、过热器、对流管束、烟管、省煤器、空气预热器等换热部件称为传热单元。锅炉流程中一定位置上的烟气、蒸汽、水、空气或其他流体状态称为流体节点。锅炉系统由若干个传热单元组成，传热单元之间通过烟气、蒸汽、水和空气等流体实现连接，因此锅炉系统可以理解为由“传热单元”和“流体节点”两类对象组成的流体节点变换系统。传热单元的功能可抽象为对进出其的流体节点进行变换。,19,热力计算模型简介,热力系统模型的建立锅炉部件的逻辑模型,20,热力计算模型简介,热力系统模型的建立把锅炉视为若干个传热部件单元的集合，处于高温侧的为烟气，低温侧的则是被烟气加热的水蒸气、水或者空气，计算时按照烟气的流程方向依次对各传热单元进行换热计算。锅炉就分成了若干个独立的传热计算单元模块，对不同的布置形式，只要改变模块之间的连接形式就能方便的进行计算。在工业锅炉热力系统中，一般仅有一路烟气与一路工质（蒸汽、水和空气）进入换热的部件，如过热器、省煤器、空气预热器等。,21,热力计算模型简介,热力系统模型的建立软件的两条主线烟气用户按照烟气流程布置受热面，生成烟气侧连接关系水、水蒸气、空气根据用户输入的每个受热面入口节点和出口节点判断,22,热力计算模型简介,热力计算流程图热力计算模型的建立,23,热力计算模型简介,热力计算模型的建立系统热力参数初值的设定各受热面出口烟气温度一般出口烟气温度由程序内部设定，由进口烟温减去固定初值各受热面入口工质温度各受热面流量工业锅炉一般仅有一路工质，受热面流量一般取蒸发量,24,热力计算模型简介,炉膛的计算热力计算模型的建立,25,热力计算模型简介,对流受热面计算流程热力计算模型的建立,26,热力计算模型简介,工业锅炉热力计算软件模块,基本参数控制模块（锅炉类型等参数）,热平衡控制模块,燃料性质模块,部件类模块（锅炉各个部件参数设置）,流程控制模块（部件关系）,计算控制模块,物性计算模块（水和水蒸气调用UE水蒸气性质计算模块）,数据库操作模块,主函数模块（主程序和部件遍历）,工业锅炉热力计算软件,27,软件功能及特点,由西安交通大学车得福教授课题组研发的工业锅炉热力计算软件采用VisualBasic2005开发，与MicrosoftAccess，Excel相结合，适合进行层燃、室燃、燃油燃气火管锅炉的热力计算。软件的设计考虑了软件的延续性和可扩充性，今后出现的新炉型不需要对软件进行大规模改动。模型具有一定的通用性软件适用范围广可靠性强、准确度高软件使用方便程序的可扩展性强,28,软件功能及特点,模型具有一定的通用性通过对燃料进行抽象，解决了热力计算对燃料的适应性；通过对热力系统进行抽象和分析，建立了有一定通用性的热力计算模型。该模型很好的解决了锅炉受热面布置的任意性和灵活性问题。,29,软件功能及特点,软件适用范围广软件针对工业锅炉，能够完成多种炉型（层燃炉、室燃炉和燃油燃气锅壳式锅炉）的多种出口工质状态（过热蒸汽、饱和蒸汽、热水），多种燃料形式（煤、石油、天然气）、多种受热面（光管、膜式管、鳍片管、方形肋片管、圆形肋片管、螺旋肋片管、内插螺旋麻花带和内插螺旋弹簧丝，钢管式省煤器、铸铁肋片式省煤器等）和多种受热面冲刷形式（横向冲刷和纵向冲刷、立式管式空预器和卧式管式空预器）等锅炉的热力计算和设计。,30,软件功能及特点,软件使用方便软件界面友好，操作方便；输入数据以Access文件保存，计算结果以Excel文件输出，保存方便；软件配有详细的帮助文件，指导和演示软件操作。,31,软件功能及特点,可靠性强、准确性高以先进的热力计算标准方法为计算依据：参考由国家经贸委GEF中国高效工业锅炉项目办公室负责组织编写的2002年出版的工业锅炉设计计算方法及西安交通大学2000年出版的燃油燃气锅炉；软件的计算结果将给出所有受热面详细的热力计算数据；根据计算方法提供的算例对软件进行了校验，取得了满意的结果。,32,软件的使用,准备工作收集锅炉原始数据资料锅炉设计参数燃料特性各受热面结构特性各受热面漏风系数和空气过剩系数,33,软件的使用,软件欢迎界面,34,软件的使用,注册版和试用版注册版：用户可以无限制使用软件，进行所需炉型的热力计算；试用版：试用版提供用户一定天数和一定次数的使用权限，无论使用天数还是使用次数到期限，软件均不能启动，无法完成计算。,35,软件的使用,用户注册页面,36,软件的使用,37,软件的使用,主界面,38,软件的使用,帮助文件界面,39,软件的使用,算例演示,SHL10-1.