热能转换装置-第6章1-3节-炉膛传热计算

第六章炉膛传热及计算1炉内传热的基本概念炉内温度参数火焰黑度炉膛传热计算步骤沸腾炉炉内传热计算第六章炉膛传热及计算123452HIT6-1炉内传热的基本概念

3-1BasicConceptionofHeattransferintheFurnace3HIT炉膛传热简介传热方式：传导、对流、辐射。计算方法：直接计算辐射换热量--〉层燃燃烧及沸腾燃烧工业锅炉热力计算方法。根据投射热计算换热量--〉大型煤粉炉或油炉。斯蒂芬-波尔兹曼定律：4HITI炉内换热的简化模型假设：水冷壁和炉墙分布均匀，整个炉墙可以看成一个整体。火焰和受热面均为灰体。对流换热在炉内换热中忽略不计。炉墙绝热，不向外散热。5HITII直接计算辐射换热量)1)(1(1)1(bhhbbbyaaQaQQcc----+=炉膛系统黑度单位受热面热流密度水冷壁辐射换热量6HITII_续直接计算辐射换热量法在层燃炉中的应用符号：F—炉壁面积（不含火床面积）R—火床面积Hf—水冷壁辐射受热面积Fl—炉膛周界面积Φbb—炉壁对炉壁角系数ΦbR—炉壁对火床角系数ΦRb—火床对炉壁角系数,一般取1ρ—火床面积与炉墙面积之比，=R/F角系数完整性：角系数相对性：火焰有效辐射热=烟气本身辐射热+炉壁有效辐射热回到炉壁本身部分+火床辐射热能够到达炉壁部分炉膛系统黑度层燃炉水冷度7HIT按投射热法计算辐射换热量(古尔维奇法)假设条件：上述所有假设。水冷壁本身的辐射热Qb很小，可忽略不计Qb=0引用热有效系数ψ，等于常数。炉膛黑度8HIT6-2炉内温度参数

3-2TemperatureParametersintheFurnace9HIT火焰平均温度理论燃烧温度：假设燃烧一进入炉膛，瞬时内燃烧完全，热量来不及散热，全部保存在燃烧产物中，此时烟气温度最高，称为理论燃烧温度T0。炉内火焰温度分布简化模型：X是烟气流程离开燃料入口处的相对距离，X=1时为炉膛出口。曲线1为瞬时燃烧情况。曲线2为某一实际燃烧情况，其最高温度位于xm处。为瞬时燃烧下平均温度。Th为实际火焰平均温度。为炉膛出口烟气温度。10HIT火焰平均温度_续烟气冷却室的火焰平均温度11HIT火焰平均温度_续烟气冷却室的火焰平均温度_卜略克-肖林公式n---考虑燃烧工况对炉内温度场影响的修正系数，对于抛煤机炉取n=0.6；对于其他层燃炉，取n=0.7；对于冷却室，取n=0.5。m---经验系数，一般取m=1。12HIT水冷壁管的结灰层表面温度通过结灰层的热流密度Tb—结灰层壁温;Tgb—水冷壁金属温度,蒸汽锅炉取工作压力下饱和温度,热水锅炉取工质平均温度;qf—炉内辐射受热面的热流密度；ε—结灰系数，取决于燃料性质和炉内燃烧工况，层燃炉取2.6

13HIT水冷壁管的结灰层表面温度_续qf对m影响不大;Tgb对m影响较大;简化：m=constant,qf2。14HIT炉膛出口烟气温度计算层燃炉炉膛出口烟气温度室燃炉炉膛出口烟气温度15HIT层燃炉炉膛出口烟气温度炉膛热容量炉内辐射吸热量16HIT层燃炉炉膛出口烟气温度_续炉膛出口烟气温度17HIT层燃炉炉膛出口烟气温度_续校核计算公式18HIT燃尽室出口烟气温度燃尽室出口烟气温度计算简化：如果炉膛出口布置燃尽室，若它们之间的烟窗只被一排水冷壁管隔开，或者被由一排水冷壁管拉开形成的管束隔开，对于这一部分水冷壁管或管束，可以只考虑辐射传热，而不计算对流传热。烟窗处水冷壁管或管束，按双面受热面考虑，并分别计算在炉膛受热面和燃尽室受热面。此时，燃尽室入口温度即等于炉膛出口温度；燃尽室入口处的过量空气系数，即等于炉膛出口的过量空气系数。如果炉膛与燃尽室之间有较多的管束受热面隔开，则应考虑烟气流过该管束受热面的对流热量。对于一般的燃尽室，煤的燃烧份额很少，为了简化计算，可以将燃尽室当作冷却室来计算。19HIT燃尽室出口烟气温度_续燃尽室出口烟气温度20HIT燃尽室出口烟气温度_续21HIT室燃炉炉膛出口烟气温度室燃炉炉膛出口烟气温度22HIT室燃炉炉膛出口烟气温度_续M—与火焰最高温度所处的相对位置有关的参数。A,B—与燃烧方式及燃料种类有关的系数。xm—火焰最高温度所处的相对位置。xr—燃烧器布置的相对标高。hr—燃烧器中心线距炉底的高度。Hl—炉膛高度。△x—考虑火焰最高温度位置发生变化时的修正系数。n1,n2,n3…---第一、二、三…排燃烧器的数目。B1,B2,B3…---第一、二、三…排燃烧器的出力，kg/h。h1,h2,h3…---第一、二、三…排燃烧器中心线到炉底的高度，m。23HIT室燃炉炉膛出口烟气温度_续24HIT6-3火焰黑度

3-3FlameEmissivity25HIT进行火焰黑度计算的原因固体燃料在燃烧过程中，火焰全部发光；重油和煤气燃烧时，火焰有明显地发光和不发光之分。直接计算辐射换热量法计算炉膛系统黑度按投射热法计算炉膛系统黑度

计算它们的黑度时，按不同情况，分别计算。26HIT固体燃料燃烧时的火焰黑度固体燃料燃烧时的火焰黑度烟气（火焰）辐射减弱系数炉内介质压力，MPa，对于炉膛或对流受热面的介质压力，取p=0.1MPa。炉膛有效辐射层厚度Kq—三原子气体的辐射减弱系数；kg—固体颗粒辐射减弱系数；Vl—炉膛的容积；Fl—炉膛周界面积。燃烧产物三原子气体水灰粒和煤细粒焦碳粒子27HIT固体燃料燃烧时的火焰黑度_续三原子气体辐射减弱系数固体颗粒辐射减弱系数28HIT固体燃料燃烧时的火焰黑度_续飞灰辐射减弱系数=f(dfh);dfh=f(燃烧方式、煤的破碎设备)火床炉和煤粉炉飞灰辐射减弱系数29HIT固体燃料燃烧时的火焰黑度_续沸腾炉飞灰辐射减弱系数30HIT燃烧重油和煤气的烟气黑度燃烧产物三原子气体水高温下烃分解成的碳黑颗粒烟气黑度发光火焰的黑度不发光火焰的黑度m-发光火焰占据炉膛容积份额，与炉膛容积热负荷gv有关。Kq-