八  鍋爐[Lu]計算舉例    

鍋(Guo)爐計[Ji]算舉例一：某公司1000萬kcal/h燃煤鍊條爐排有機熱載體鍋爐。根據鍋爐熱力計算書和設計[Ji]圖紙[Zhi]，已知條[Tiao]件如下:

1)絕熱[Re]燃燒溫度                          T_adi                      1522+273=1795K

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

3)有(You)機熱載(Zai)體進(Jin)爐溫度                    t'_i                        302℃

4)有機[Ji]熱載體[Ti]出(Chu)爐溫度                    t"_o                        335℃

6)管内(Nei)對流放熱系[Xi]數                      α_htf                      2880 W/㎡·℃

7)爐(Lu)管的内徑和外徑                      d_id/d_od                     99/108mm

9)管[Guan]壁(Bi)溫度                              T'_wal/T"_wal                  642/632K

10)燃燼室長[Zhang]度[Du]和前(Qian)後爐拱的水平間距       L_fur/l_thr                    4.8/1.9m

1.爐[Lu]膛煙氣（火焰(Yan)）的有效平均溫度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(Zheng)系數x_fur

3.熱流密(Mi)度修正系數y_hfd

4.輻射受[Shou]熱面最大熱(Re)流密度q_rmax

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

5.爐管邊界[Jie]層内有[You]機熱(Re)載體的溫升△t_htf

式中，y_whl為考慮管壁切向輻射熱損(Sun)失的系數，≈0.9。

6.鍋(Guo)爐計算最高液膜[Mo]溫度t_film

t_film=t_balk +△t_htf=335+45=380℃

7.所用有機熱(Re)載體最高允許液膜溫度[Du]與鍋爐計算[Suan]最高液膜溫度的比較

計算要求：t_fpermit≥t_film，計(Ji)算結(Jie)果：375℃(t_fpermit)＜380℃(t_film)

8.計算結論

該鍋爐的計(Ji)算最高液膜溫度大于所用有機熱載體[Ti]最高允(Yun)許液膜溫度，故鍋爐的[De]設計[Ji]安全性不符合《鍋爐[Lu]安全技術監[Jian]察規程》第十[Shi]一章11.2.4條的[De]規定[Ding]。

　　9.設計建議

　　根(Gen)據該[Gai]鍋爐的設計條件和計(Ji)算參數，建[Jian]議采用以下[Xia]方式解決該鍋爐存在的上述設計問題，以[Yi]符合(He)鍋規有關計算最高液膜溫度的規[Gui]定：

　　1)改變該[Gai]鍋爐的設計(Ji)功[Gong]率，通過減少其(Qi)燃料量，降低鍋爐的輻射受熱面熱流密度q_r和[He]絕熱燃燒溫[Wen]度(Du)T_adi，以使鍋爐的計算最高液膜溫度下降到一個安(An)全水平；

　　2)增加鍋爐的有機熱載體設計(Ji)流量，或修改爐管的直徑和數(Shu)量，提高爐管内[Nei]介質的流(Liu)速，可[Ke]以在保持系統最高[Gao]工作溫度(Du)不變的情況[Kuang]下[Xia]，通過加強爐管[Guan]内部的對流換熱(Re)并[Bing]降低鍋爐(Lu)進出口的[De]介質溫差，以(Yi)使鍋爐(Lu)的計算最高液膜溫度下降到一個安全水平(Ping)；

　　3)選擇熱穩(Wen)定性[Xing]更高的有(You)機熱載[Zai]體，使其具有更[Geng]高的最[Zui]高允許液膜溫度，以(Yi)使該鍋爐[Lu]的計算最高液膜溫度低于其最高允[Yun]許液膜溫度。

　　鍋爐[Lu]計算舉例二：某公司800萬kcal/h燃[Ran]煤鍊條爐[Lu]排有機熱(Re)載(Zai)體鍋爐。根據[Ju]鍋爐熱力計算書和設計圖紙，已知條件(Jian)如下：

1)絕熱燃燒溫[Wen]度                          T_adi                    1510+273=1783K

2)爐膛出口煙溫[Wen]                          T"_fur                      702+273=975K

3)有機熱載體進爐溫[Wen]度                    t'_i                         300℃

4)有機熱(Re)載體出爐溫[Wen]度                    t"_o                         330℃

5)過量空氣[Qi]系[Xi]數                          α_a                             1.4

6)管内對[Dui]流放熱系數[Shu]                      α_htf                      2950W/㎡·℃

7)爐[Lu]管(Guan)的内(Nei)徑和外徑                      d_id/d_od                     80/89mm

8)輻射受熱(Re)面熱流密(Mi)度                    q_r                        33410W/㎡

9)管[Guan]壁溫度                              T'_wal/T"_wal                  663/647K

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

11)所用有[You]機熱載體的(De)最高允許液(Ye)膜(Mo)溫度[Du]     t_fpermit                        375℃

将已知條件[Jian]代入以下(Xia)公(Gong)式計算：

1.爐[Lu]膛煙氣[Qi]（火焰）的有效平均[Jun]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(Gong)結構修正系[Xi]數[Shu]x_fur

                                          

         

3.熱流密度修正(Zheng)系數y_hfd

 

                  

 

4.輻射[She]受熱(Re)面最大熱流密度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

 

 

式中，y_whl為考慮管壁切[Qie]向輻射熱(Re)損失的系數，y_whl≈0.9。

6.鍋爐計算最高(Gao)液膜溫度(Du)t_film

t_film=t_balk +△t_htf=330+35=365℃

7.所用有機[Ji]熱載體最高允(Yun)許液膜溫度(Du)與鍋爐計算[Suan]最高(Gao)液膜溫度的比較

要(Yao)求：t_fpermit≥t_film，結果：375℃＞365℃

8.計算結(Jie)論

該鍋爐的計算最高液膜溫[Wen]度低于所用[Yong]有機熱載體最高允許液膜溫度，故[Gu]鍋[Guo]爐的設計安全性符合《鍋爐安全(Quan)技術監[Jian]察規程》第[Di]十一[Yi]章11.2.4條的規定。

　　附件：德國标準DIN4754《有機[Ji]熱載體傳熱[Re]系統操作的[De]安全要求及檢驗 》（Heat Trans- fer Systems Operating With Organic Heat Transfer Media Safety Requirements and Testing）标(Biao)準中燃油/燃[Ran]氣圓筒形有[You]機(Ji)熱載體鍋[Guo]爐最高液膜溫度計算方[Fang]法的翻譯稿(Gao)。

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