工业锅炉热力计算

1、工业锅炉热力计算软件介绍工业锅炉热力计算软件介绍西安交通大学西安交通大学车得福教授课题组车得福教授课题组提纲11、锅炉热力计算简介、锅炉热力计算简介2、热力计算模型介绍、热力计算模型介绍3、软件的功能及特点、软件的功能及特点4、软件的使用、软件的使用锅炉热力计算简介热力计算在热力计算在锅炉设计锅炉设计、改造改造及及经济性预测经济性预测方面有着极为方面有着极为重要的作用，是锅炉设计中最重要、也是最复杂的技术重要的作用，是锅炉设计中最重要、也是最复杂的技术环节。环节。热力计算一般热力计算一般需要完成需要完成每个受热面部分的每个受热面部分的迭代迭代循环循环和和锅锅炉整体的迭代循环炉整体的迭代循环。受

2、热面循环受热面循环是是为了达到应有的精度为了达到应有的精度而进行的迭代计算，而进行的迭代计算，锅炉整体循环锅炉整体循环是当假设的排烟温度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。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。多次反复运算，造成运算量过大。目前，锅炉热力计算目前，锅炉热力计算通常都通过编制锅炉热力计算软件进行。通

3、常都通过编制锅炉热力计算软件进行。2锅炉热力计算简介锅炉热力计算具有锅炉热力计算具有通用性差通用性差，计算模型复杂计算模型复杂，计算过程复计算过程复杂杂等特点，现阶段等特点，现阶段各各研究机构和锅炉厂家自行开发的热力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：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；缺乏高度抽象和统一的热力计算模型；开发技术比较落后开发技术比较落后，扩展性不强，扩展性不强；软件操作界面不够人性化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，等特点，开发一款开发

4、一款具有一定具有一定通用通用性性的的工业工业锅炉热力计算软锅炉热力计算软件就件就具有十分显著的社会效益和经济效益。具有十分显著的社会效益和经济效益。3锅炉热力计算简介热力计算简介热力计算简介热力热力计算分为计算分为设计计算设计计算和和校核计算校核计算设计计算设计计算设计设计计算是设计新锅炉时常用的计算方法计算是设计新锅炉时常用的计算方法计算计算任务：任务：在给定的在给定的给水温度给水温度和和燃料特性燃料特性的前提下确定保证达的前提下确定保证达到到额定蒸发量额定蒸发量、选定的经济指标选定的经济指标及及给定的蒸汽参数给定的蒸汽参数所必需的锅所必需的锅炉各个炉各个受热面的结构尺寸受热面的结构尺寸，并

5、为选择辅助设备和进行锅炉其他，并为选择辅助设备和进行锅炉其他计算提供原始资料。计算提供原始资料。4锅炉热力计算简介热力计算简介热力计算简介校核计算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改造后锅炉热力性能计算计算任务：计算任务：根据根据已有的锅炉各受热面结构参数已有的锅炉各受热面结构参数及及传热面积传热面积和和热热力系统形式力系统形式在在锅炉参数锅炉参数，燃料种类燃料种类或或局部受热面面积局部受热面面积发生变化发生变化时，通过传热性能计算确定各个受热面交界处的时，通过传热性能计算确定各个受热面交界

6、处的水温水温、汽温汽温、烟温烟温及及空气温度空气温度的值，确定锅炉的的值，确定锅炉的热效率热效率和和燃料消耗量燃料消耗量等。等。5锅炉热力计算简介设计设计计算和校核计算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。算任务和所求数据不同。遵循的传热原理为：遵循的传热原理为：热平衡热平衡方程方程传热方程传热方程60h,bl,aQIIIh,tcal/QKH t B锅炉热力计算简介单个部件设计计算步骤：单个部件设计计算步骤：7吸热量吸热量温压温压传热系数传热系数传热面积传热面积假定烟气温度假定烟气温度指定受热工质

7、温度指定受热工质温度锅炉热力计算简介单个部件校核计算步骤单个部件校核计算步骤8判断二者之差绝对判断二者之差绝对值是否在合理范围值是否在合理范围否否是是假定烟气的终温假定烟气的终温工质的终温工质的终温温压温压传热系数传热系数受热面面积受热面面积+吸热量吸热量Qh,b吸热量吸热量Qh,t计算结束计算结束温度和吸热量以热平衡方程为准温度和吸热量以热平衡方程为准锅炉热力计算简介层燃炉炉膛热力计算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；数，然后迭代求出炉膛的出口烟气温度；主要计算方程主要计算方程94

8、40furrravwalcala HQTTB346furinafo4100100qqqQQQQq锅炉热力计算简介10层燃炉炉膛热力计算层燃炉炉膛热力计算furfuradiTT fur0fur1pk Bma 1avadifurnnTTT抛煤机炉取抛煤机炉取n=0.6，其它层燃炉取，其它层燃炉取n=0.7锅炉热力计算简介燃尽室热力计算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；参数，然后求出燃尽室出口烟气温度；主要计算方程主要计算方程110b,cr44ravwalcala HQTTB0b,cb,cb,c

9、l,ab,cQIIIavb,cb,cTT T锅炉热力计算简介燃油燃气锅炉炉胆热力计算燃油燃气锅炉炉胆热力计算方法：采用校核计算方法；方法：采用校核计算方法；主要计算方程主要计算方程1244avwalrrcal100100TTCHQBavadil0.9TT T锅炉热力计算简介对流受热对流受热面热力计算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、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，高温烟气省煤器、空预器等，在这些受热面中，高温烟气主要主要以对流的方式进行放热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，烟气还具有一定由于烟气中含有三原

10、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，还的辐射放热能力，因此除了对流放热外，还考虑烟气考虑烟气的辐射放热的辐射放热。对布置在炉膛出口处的对流受热面，还对布置在炉膛出口处的对流受热面，还考虑炉膛的辐考虑炉膛的辐射热量射热量。13锅炉热力计算简介对流受热面热力计算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计算的一级采用校核计算，后计算的一级采用设计计算；算；主要计算方程主要计算方程14h,tcalKH tQB0h,bl,aQIII诸多锅炉厂根据长期设计生产经验

11、确定的修正系数诸多锅炉厂根据长期设计生产经验确定的修正系数锅炉热力计算简介对流受热面热力计算对流受热面热力计算1512111K1conr受热面名称受热面名称备注备注过热器过热器0.600.70积灰少、冲刷好的受热面取上限积灰少、冲刷好的受热面取上限锅炉管束及钢管省煤器锅炉管束及钢管省煤器0.550.65流化床锅炉的各对流受热面取上限流化床锅炉的各对流受热面取上限空气预热器空气预热器0.750.80有管板的空气预热器取下限有管板的空气预热器取下限烟气管内纵向冲刷烟气管内纵向冲刷0.850.90其中，其中， 为为烟气对管壁的放热系数烟气对管壁的放热系数，1管壁对管内工质放热系数管壁对管内工质放热系

12、数2锅炉热力计算简介对流受热面计算对流受热面计算16 假定假定 ，根据焓温表查出，根据焓温表查出 ，按热平衡方程计算，按热平衡方程计算 TIh,bQ计算烟气侧放热系数和工质侧放热系数计算烟气侧放热系数和工质侧放热系数计算传热系数计算传热系数K K计算温压计算温压 按传热方程计算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检验受热面出口烟气温度假定的是否合理th,tQ热力计算模型简介工业锅炉特点工业锅炉特点炉膛形式更多炉膛形式更多层燃、室燃、沸腾燃烧、燃油燃气炉胆内燃烧等；层燃、室燃、沸腾燃烧、燃油燃气炉胆内燃烧等；参数更低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；一般

13、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；布置比较简单；17热力计算模型简介热力系统分析热力系统分析锅炉中的炉膛（炉胆）、燃尽室、凝渣管、过热器、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、为传热单元。

14、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。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统可以理解为由“传热单元传热单元”和和“流体节点流体节点”两类对两类对象组成的流体节点变换系统。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传热单元的功能可抽象为对进出其的流体节点进行变换。换。18热力计算模型简介热力系统模型的建立热力系统模型的建立锅炉部件的逻辑模型

15、锅炉部件的逻辑模型19热力计算模型简介热力系统模型的建立热力系统模型的建立把锅炉视为若干个传热把锅炉视为若干个传热部件部件单元的集合，处于高温侧单元的集合，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。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，锅炉就分成了若干个独立的传热计算单元模块，对不对不同的布置形式，只要改变模块之间的连接形式就能方同的布置形式，只要改变模块之间的连接形式就能方便的进行计算便的进行计算。在工业锅

16、炉在工业锅炉热力系统热力系统中，一般仅有中，一般仅有一路烟气与一路工一路烟气与一路工质质（蒸汽、水和空气）进入换热的部件，如过热器、（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。省煤器、空气预热器等。20热力计算模型简介热力系统模型的建立热力系统模型的建立软件的两条主线软件的两条主线烟气烟气用户按照烟气流程布置受热面，生成烟气侧连接关系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根据用户输入的每个受热面入口节点和出口节点判断21热力计算模型简介22热力计算流程图热力计算流程图热力计算模型的建立热

17、力计算模型的建立热力计算模型简介热力计算模型的建立热力计算模型的建立系统热力参数初值的设定系统热力参数初值的设定各受热面出口烟气温度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初值各受热面入口工质温度各受热面入口工质温度各受热面流量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工业锅炉一般仅有一路工质，受热面流量一般取蒸发量23热力计算模型简介炉膛炉膛的的计算计算热力计算模型的建立热力计算模型的建立24热力计算模型简介25对流受热面计算流程对流受热面计算流程热力计算模型的建立热力计算模型的建立热力计算

18、模型简介26工业锅炉热力计算软件模块工业锅炉热力计算软件模块基本参数控制模块基本参数控制模块（锅炉类型等参数）（锅炉类型等参数）热平衡控制模块热平衡控制模块燃料性质模块燃料性质模块部件类模块（锅炉各部件类模块（锅炉各个部件参数设置）个部件参数设置）流程控制模块流程控制模块（部件关系）（部件关系）计算控制模块计算控制模块物性计算模块物性计算模块（水和水蒸气调用（水和水蒸气调用UEUE水蒸气性质计算水蒸气性质计算模块）模块）数据库操作模块数据库操作模块主函数模块（主主函数模块（主程序和部件遍历）程序和部件遍历）工业锅炉工业锅炉热力计算热力计算软件软件软件功能及特点由西安交通大学车得福教授课题组研发

19、的工业锅炉热力计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算软件采用采用Visual Basic 2005开发，与开发，与Microsoft Access，Excel相结合，适合进行层燃相结合，适合进行层燃、室燃、室燃、燃油燃气火管锅炉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。，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模型具有一定的通用性软件适用范围广软件适用范围广可靠性强、准确度高可靠性强、准确度高软件使用方便软件使用方便程序的可扩展性

20、强程序的可扩展性强27软件功能及特点模型具有一定的通用性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通过对燃料进行抽象，解决了热力计算对燃料的适应性；性；通过对热力系统进行抽象和分析，建立了有一定通用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。布置的任意性和灵活性问题。28软件功能及特点软件适用范围广软件适用范围广软件针对工业锅炉，能够完成多种炉型（软件针对工业锅炉，能够完成多种炉型（层燃炉层燃炉、室室燃炉燃炉和和燃油燃气锅壳式锅炉燃油燃气锅壳式锅炉）的

21、多种出口工质状态（）的多种出口工质状态（过热蒸汽过热蒸汽、饱和蒸汽饱和蒸汽、热水热水），多种燃料形式（），多种燃料形式（煤煤、石油石油、天然气天然气）、多种受热面（）、多种受热面（光管光管、膜式管膜式管、鳍片鳍片管管、方形肋片管方形肋片管、圆形肋片管圆形肋片管、螺旋肋片管螺旋肋片管、内插螺内插螺旋麻花带旋麻花带和和内插螺旋弹簧丝内插螺旋弹簧丝，钢管式省煤器钢管式省煤器、铸铁肋铸铁肋片式省煤器片式省煤器等）和多种受热面冲刷形式（等）和多种受热面冲刷形式（横向冲刷横向冲刷和和纵向冲刷纵向冲刷、立式管式空预器立式管式空预器和和卧式管式空预器卧式管式空预器）等锅）等锅炉的热力计算和设计炉的热力计算和设

22、计。29软件功能及特点软件使用方便软件使用方便软件界面友好，操软件界面友好，操作方便；作方便；输入数据以输入数据以Access文件保存，计算结文件保存，计算结果以果以Excel文件输文件输出，保存方便；出，保存方便；软件配有详细的帮软件配有详细的帮助文件，指导和演助文件，指导和演示软件操作。示软件操作。30软件功能及特点可靠性强、准确性高可靠性强、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：参考由国家经贸委经贸委GEF中国高效工业锅炉项目办公室负责组织编中国高效工业锅炉项目办公室负责组织编写的写的2002年出版的年出版的工业锅炉设计计算方法工业锅炉

23、设计计算方法及西安及西安交通大学交通大学2000年出版的年出版的燃油燃气锅炉燃油燃气锅炉；软件的计算结果将给出所有受热面详细的热力计算数软件的计算结果将给出所有受热面详细的热力计算数据；据；根据计算方法提供的算例对软件进行了校验，取得了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。满意的结果。31软件的使用32准备工作准备工作收集锅炉原始数据资料收集锅炉原始数据资料锅炉设计参数锅炉设计参数燃料特性燃料特性各受热面结构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各受热面漏风系数和空气过剩系数软件的使用软件欢迎界面软件欢迎界面33软件的使用注册版和试用版注册版和试用版注册版注册版

24、：用户可以无限：用户可以无限制使用软件，进行所需制使用软件，进行所需炉型的热力计算；炉型的热力计算；试用版试用版：试用版提供用：试用版提供用户一定天数和一定次数户一定天数和一定次数的使用权限，无论使用的使用权限，无论使用天数还是使用次数到期天数还是使用次数到期限，软件均不能启动，限，软件均不能启动，无法完成计算。无法完成计算。34软件的使用用户注册页面用户注册页面35软件的使用36软件的使用主界面主界面37软件的使用帮助文件界面帮助文件界面38软件的使用算例演示算例演示39SHL10-1.25/350软件的使用4010t层燃炉模型层燃炉模型算例演示算例演示软件的使用算例演示算例演示41软件的使

25、用算例演示算例演示42软件的使用算例演示算例演示43软件的使用算例演示算例演示44软件的使用算例演示算例演示45软件的使用软件计算结果同算例结果比较软件计算结果同算例结果比较46比较项目比较项目算例结果算例结果软件计算结果软件计算结果炉膛出口烟温炉膛出口烟温975972.7炉膛吸热量炉膛吸热量10609.8310544.12凝渣管出口烟温凝渣管出口烟温929928.9凝渣管吸热量凝渣管吸热量751.26714.9过热器出口烟温过热器出口烟温750751.1过热器吸热量过热器吸热量2556.672537.95过热器出口温度过热器出口温度345.40344.2锅炉管束出口烟温锅炉管束出口烟温345338.7锅炉管束吸热量锅炉管束吸热量