工业锅炉热力计算

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

提纲1、锅炉热力计算简介2、热力计算模型介绍 3、软件的功能及特点 4、软件的使用

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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。2

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。

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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。

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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。

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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0 Qh,b I I I l,a

传热方程

Qh,t KH t / Bcal

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锅炉热力计算简介 单个部件设计计算步骤：吸热量 假定烟气温度 指定受热工质温度

温压 传热系数

传热面积

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锅炉热力计算简介 单个部件校核计算步骤工质的终温 假定烟气的终温 温压 传热系数

+否判断二者之差绝对 值是否在合理范围

受热面面积 吸热量Qh,b

是

计算结束 温度和吸热量以热平衡方程为准

吸热量Qh,t

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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Qr

0 afur H rBcal

T

4 av

4 Twal

100 q3 q4 q6 Qfur Qin Qa Qfo 100 q4 9

锅炉热力计算简介 层燃炉炉膛热力计算 Tav Tadi Tfurn1 n

抛煤机炉取n=0.6,其它层燃炉取n=0.7 Tfur fur Tadi

1 fur k B0 m afur

p

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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 0 ab,c H r 4 4Qr Bcal

T

av

Twal 0

Qb,c Ib,c l,aI b,c

I b,c

Tav Tb,c Tc b,11

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CH r Qr Bcal Tav 4 Twal 4 100 100

Tav 0.9 TadiTl

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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。

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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KH t Qh,t Bcal

——诸多锅炉厂根据长期设计生产经验确定的修正系数0 Qh,b I I I l,a

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锅炉热力计算简介 对流受热面热力计算K 1 1

1 2

1

其中， 1 为烟气对管壁的放热系数， 1 con r 2 管壁对管内工质放热系数

受热面名称 过热器

备注 积灰少、冲刷好的受热面取上限

0.60~0.70

锅炉管束及钢管省煤器空气预热器

0.55~0.650.75~0.80

流化床锅炉的各对流受热面取上限有管板的空气预热器取下限

烟气管内纵向冲刷

0.85~0.9015

锅炉热力

计算简介 对流受热面计算 假定 T ,根据焓温表查出 I ,按热平衡方程计算 Qh,b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

t

按传热方程计算 Qh,t 检验受热面出口烟气温度假定的是否合理16

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；

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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。18

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