八  鍋(guō)爐計算舉例    

鍋爐計算舉例一：某公司1000萬kcal/h燃煤鍊條爐排有機熱載體鍋爐。根據(jù)鍋爐熱力計算書和設計(jì)圖紙，已知條件如下:

1)絕熱(rè)燃燒溫度                          T_adi                      1522+273=1795K

2)爐膛出(chū)口煙溫                          T"_fur                      820+273=1093K

3)有機熱載體進爐溫度                    t'_i                        302℃

4)有機熱載體出爐(lú)溫度                    t"_o                        335℃

6)管内對流放熱(rè)系(xì)數                      α_htf                      2880 W/㎡·℃

7)爐管的内徑和外徑                      d_id/d_od                     99/108mm

9)管壁溫度                              T'_wal/T"_wal                  642/632K

10)燃(rán)燼室長(zhǎng)度和前後爐拱的水平間距       L_fur/l_thr                    4.8/1.9m

1.爐膛煙氣（火(huǒ)焰(yàn)）的有效(xiào)平均(jun1)溫度(dù)T_av

                T_av= T^(1-n)_adi×T"ⁿ_furK 

                  =1795^(1-0.7)×1093^0.7=9.47×133.98=1269K

2.爐拱結構修正系數x_fur

3.熱流密度修正系數y_hfd

4.輻射受熱面最大熱流密(mì)度q_rmax

q_rmax=y_saf×y_hfd×q_r=1.15×2.51×45350=130903W/㎡ 

5.爐管邊界層内有(yǒu)機熱載體的溫升△t_htf

式中，y_whl為考慮管壁切向輻射熱損失的(de)系數，≈0.9。

6.鍋爐計算最高液(yè)膜(mó)溫(wēn)度t_film

t_film=t_balk +△t_htf=335+45=380℃

7.所用有機熱(rè)載體最高允許液膜溫度與鍋爐計算(suàn)最高液膜溫度的比較

計(jì)算要求：t_fpermit≥t_film，計算結果(guǒ)：375℃(t_fpermit)＜380℃(t_film)

8.計算結論

該鍋爐的計算最高液膜溫度大于所用有(yǒu)機熱載體(tǐ)最高(gāo)允許液膜溫度(dù)，故鍋(guō)爐的(de)設計安全性(xìng)不符合《鍋爐安全(quán)技術監察規程》第十一章11.2.4條的規定。

　　9.設計建議

　　根據該(gāi)鍋爐的設計條件和計算參數，建(jiàn)議采用以下方式解(jiě)決該鍋爐存在的上述設計問題，以符合鍋規有關計算最高液膜溫(wēn)度的規定：

　　1)改變該鍋爐的設計功率，通過減少其燃料量，降(jiàng)低鍋爐的輻射受熱面熱流密度q_r和(hé)絕熱燃燒溫(wēn)度T_adi，以使鍋爐(lú)的計算最高液膜溫度下(xià)降到一個安全水平；

　　2)增加(jiā)鍋爐(lú)的有機熱載體設計流量，或修改(gǎi)爐管的直徑和數量，提高爐(lú)管内介質的流速，可以在保持系(xì)統最高工(gōng)作溫度不變的情況下(xià)，通過加強爐管内部的對流換熱并降低鍋爐進出口的介質溫差，以(yǐ)使鍋爐的計算最(zuì)高液膜溫度下降到一個安全水平；

　　3)選擇熱穩定性(xìng)更高的有機熱載(zǎi)體，使其具有更高的最高允許液膜溫(wēn)度，以使該鍋爐(lú)的計算最高液膜溫度低(dī)于其(qí)最高(gāo)允許液膜溫度(dù)。

　　鍋爐計算舉例二：某公司800萬kcal/h燃(rán)煤鍊條爐排有機熱載體鍋爐。根據鍋爐熱力計算書和設計圖紙，已知條件如下：

1)絕熱燃燒溫度                          T_adi                    1510+273=1783K

2)爐膛出口煙(yān)溫                          T"_fur                      702+273=975K

3)有機熱載體進(jìn)爐溫度                    t'_i                         300℃

4)有機熱載體出爐溫度                    t"_o                         330℃

5)過量空氣系數                          α_a                             1.4

6)管内對(duì)流放熱系數                      α_htf                      2950W/㎡·℃

7)爐管的内徑和(hé)外徑                      d_id/d_od                     80/89mm

8)輻射受熱面熱流密(mì)度                    q_r                        33410W/㎡

9)管壁溫度                              T'_wal/T"_wal                  663/647K

10)燃燼室長度和前後爐拱的水平間距       L_fur/l_thr                    7.0/3.5m

11)所用(yòng)有機熱(rè)載體的最(zuì)高允許液膜(mó)溫度(dù)     t_fpermit                        375℃

将已(yǐ)知條件代入以下(xià)公式計算：

1.爐(lú)膛煙氣(qì)（火焰）的(de)有效平均溫度T_av

                T_av= T^(1-n)_adi×T"ⁿ_furK 

                  =1783^(1-0.7)×975^0.7=9.45×123.68=1169K

2.爐拱(gǒng)結(jié)構修正系數x_fur

                                          

         

3.熱流密度修正系數y_hfd

 

                  

 

4.輻射受熱面(miàn)最大熱流密度q_rmax

q_rmax=y_saf×y_hfd×q_r=1.15×2.68×334410=103065W/㎡ 

5.爐管邊界層内有機熱載體的溫升△t_htf

 

 

式(shì)中，y_whl為考慮管壁切向輻射熱損(sǔn)失的系數，y_whl≈0.9。

6.鍋(guō)爐計算最高(gāo)液膜溫度(dù)t_film

t_film=t_balk +△t_htf=330+35=365℃

7.所用有機(jī)熱載(zǎi)體最高(gāo)允許液膜溫度與鍋爐計算最高(gāo)液膜溫度的比較

要求：t_fpermit≥t_film，結果：375℃＞365℃

8.計算結(jié)論

該鍋爐的計算最高液膜溫(wēn)度低于所用(yòng)有機熱載體最高允許液膜溫度，故(gù)鍋爐的設計安全(quán)性(xìng)符合《鍋爐安全技術監察規程》第十一章11.2.4條的規(guī)定。

　　附件：德國标準DIN4754《有機熱載體傳熱系(xì)統操作的安全要求及檢驗(yàn) 》（Heat Trans- fer Systems Operating With Organic Heat Transfer Media Safety Requirements and Testing）标準中燃油/燃氣圓筒(tǒng)形有(yǒu)機(jī)熱載體鍋(guō)爐最高液膜溫度計算方(fāng)法的翻譯稿。

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