第12章 工业锅炉的烟风阻力计算

Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算§12.1锅炉通风的方式§12.2锅炉通风阻力计算基本方法§12.3锅炉烟道阻力计算§12.4锅炉风道阻力计算§12.5锅炉烟囱的计算§12.6风机的选择计算第12章工业锅炉的烟风阻力计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算§12.1锅炉通风的方式锅炉的通风过程：锅炉在运行时，为了保证燃烧，必须连续地向锅炉送入所需要的空气，并及时将燃烧产物排走，这种连续送风和排除燃烧产物的过程。锅炉空气动力计算的任务：计算锅炉通风过程的流动阻力，选择合适的通风装置，确保燃烧过程安全正常的进行。锅炉通风方式：自然通风：利用烟囱中热烟气与外界冷空气间密度差所形成的自生抽力来克服锅炉通风阻力，一般仅适用于烟风阻力较小、无尾部受热面的小型锅炉,如立式水火管锅炉等。机械通风：又叫强制通风，它是借助风机所产生的压头来克服通风阻力，这种通风方式为了满足环保要求，仍需要建造一定高度的烟囱，把烟气中的灰粒和有害气体散逸到高空中以减小附近地区的大气污染。机械通风又分为平衡通风、负压通风和正压通风三种。Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算§12.1锅炉通风的方式1.平衡通风在锅炉烟风通道系统中间同时安装送风机和引风机。利用送风机压头克服风道及燃料设备等中的全部阻力；利用引风机压头克服全部烟道系统阻力。在炉膛出口处保持20Pa～30Pa的负压。2.负压通风除利用烟囱外，还在烟囱前装设引风机，利用引风机入口压头来克服全部烟、风道阻力。3.正压通风在锅炉烟、风系统中只装设送风机，利用送风机出口压头来克服全部烟、风道阻力。Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算一、计算原理由流体力学中的伯努利方程知，烟气或空气在烟、风道任意两截面间有：slhgZwPgZwP22221211220)(2)(12212212slhZZgwwPP经过适当变换，可得任意两截面间的总压降为：zssdslkslhhhZZgwwhH＝)()(2)(122122§12.2锅炉通风阻力计算基本方法Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算2.速度损失：是由于介质速度变化而引起的阻力损失sdh通道截面变化——局部阻力介质温度变化——2)(2122wwhsdjbh3．自生通风力：——介质在竖直通道内流动时，由于密度差所产生的抽力zsh)()(12ZZghkzs气流向上时为正，可以用来克服流动阻力，有助于气流流动；气流向下时为负，要消耗外界压头，阻碍气流流动。1.流动水力阻力：沿程摩擦阻力、横向冲刷阻力、局部阻力slh§12.2锅炉通风阻力计算基本方法Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算22wdlhdlmc1）气流在等截面通道内流动，包括纵向冲刷管束的阻力(除空气预热器烟气侧外)，一般为等温流动状态2）气流在等截面通道内流动，同时进行热交换的非等温状态22)12(2TTwdlhbdlmc其中：——沿程阻力系数①一般烟风道：②空预器烟气侧：K——通道的绝对粗糙度(mm)——动压头（查图）22w25.0)Re68(11.0dldK14.017.0Re)(335.0dldKPaPa二、阻力计算1．沿程阻力计算§12.2锅炉通风阻力计算基本方法Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算3）空气预热器烟气侧Pa式中：——为每米长度的空预器管子的沿程摩擦阻力lchhimcmcimch2．横向冲刷管束阻力Pa1）横向冲刷光滑管顺列管束式中：——每一排管子的阻力系数，与管束布置特性和Re有关——烟气流方向管子排数2）横向冲刷光滑管错列管束22whhxiZ2i2ZiZ)1(2§12.2锅炉通风阻力计算基本方法Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算3）斜向冲刷光滑管阻力系数同样按横向冲刷的公式和线图计算，流速应根据斜向管子截面计算，当时，无论顺列或错列，都先按纯横向冲刷的计算，对其结果再乘以系数1.1。4）方型鳍片铸铁省煤器7525.0Z3．局部阻力动压头由图查取（根据流速和气流温度）阻力系数由图表查取，具体由以下三种情况：1）通道截面变化引起的局部阻力2）转弯的阻力3）三通的阻力22whjbBCkzy式中：——转弯的原始阻力；——考虑管壁粗糙度影响的系数B——与弯头角度有关的系数C——考虑弯头截面形状的系数zyk§12.2锅炉通风阻力计算基本方法Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算一、计算原则1．烟道阻力计算根据锅炉热力计算的结果（额定负荷D、烟气流速wy、烟气温度）及有关烟道有效截面几何尺寸进行2．wy、在计算中一律以平均值进行计算3．锅炉平衡通风时，烟道为微负压，计算时仍以大气压为0.1MPa为计算压力4．凡是线算图计算的烟道阻力，都应进行烟气密度、烟气压力、气流中灰分浓度的修正5．锅炉对流烟道中各受热面积灰修正，根据表进行6．计算顺序按锅炉出口真空度，烟道流程，对各受热面烟道分别计算气阻力系数，最后求得烟道全压降yy§12.3锅炉烟道阻力计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算二、烟道系统阻力计算1．锅炉管束1）凝渣管当，且时，其阻力忽略不计当，且时，按横向冲刷计算器阻力52Z52Zsmw/10smw/102）锅炉管束①其阻力为横向冲刷、纵向冲刷及局部阻力之和。②横向冲刷管排只按一半管排数计算，纵向冲刷取假想中心间距离。③隔板的考虑方法。④部分顺列、部分错列的管排，应分别计算相加。§12.3锅炉烟道阻力计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算2．过热器是由小直径的管子组成的蛇形管束。主要包括横向冲刷、纵向冲刷和烟气90º转弯的阻力。3．省煤器（前面已有介绍）4．管式空预器可看作为纵向冲刷管子，包括管内摩阻力和进出口局部阻力：Pa为局部阻力系数，由图确定。2)(2whhmc,§12.3锅炉烟道阻力计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算5．烟道烟道阻力是指空气预热器、除尘器、引风机、烟囱之间连接烟道的阻力①尾部受热面到除尘器：按锅炉热力计算的排烟温度和排烟量计算②除尘器到引风机及以后：按引风机处的烟气温度和烟气量计算1）引风机处烟气量：m3/h2）引风机处烟气温度：℃3）确定烟道几何尺寸时，烟气流速按表选取，水平烟道烟气流速不小于7~8m/s,烟道的高宽比取1.2:1。4）烟道摩阻和局部阻力损失计算。273273)(0yfkpyjyfVVBVpylkpyyft6．除尘器——由产品说明书提供§12.3锅炉烟道阻力计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算7．烟囱1）沿程摩擦阻力式中：i——烟囱的锥度，通常为0.02～0.03w2——为出口处烟气流速2）出口阻力2822wihmc222whjb三、自生通风力的计算)()(12ZZghkzsPa如果周围空气温度为20℃，kg/m3，则烟道的自生通风力为：Pa式中H——所计算烟道初、终截面间的高度差，当烟气向上流动时取正。烟气向下流动时取负)2732732.1(0yyyzsHgh2.1kyzsyzshH§12.3锅炉烟道阻力计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算四、烟道总压降1．炉膛出口真空度Pa自然通风时为40~80Pa；机械通风时为20~40Pa。2．烟气流动水力总阻力gHh95.0)40~20(1yzsyslyHHhH1yyyslbhhH101325293.1])1([021式中：——炉膛出口到除尘器的烟道总阻力,Pa——除尘器以后的烟道总阻力,Pa——飞灰质量浓度，，kg/kg（灰分浓度修正）——烟气密度，（密度修正）——烟气压力，，Pa，（烟气压力修正）当不大于3000Pa时，当海拔高度不高于200米时，by=101325Pa1h2h0yyb)2(hbbyykpjyyVVA00306.101.010100yyfhyVaA§12.3锅炉烟道阻力计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算一、风道全压降：二、风道流动总阻力：'lkzskslkhHHHaPkkslbhH101325aP当时，；当时，，（海拔高度时）。aPh3000aPh3000bbk2hbbkmH200aP1.冷风道阻力：①冷风流量：②当时，；当时，不计。③计算同烟道阻力计算。273273lkkyzfllokjlktVBVjbychhhsmlk/10lhhiycycsmlk/10ychjbh§12.4风道阻力计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算2.管式空气预热器连通箱的计算：3.热风道阻力：①热风流量：②层燃炉流动热风道阻力：炉排及煤的燃烧层的阻力：风道及风室的阻力：③室燃炉二次风总阻力：三、风道自生通风力四、空气进入炉膛处的真空度jbh273273rkllokjrktVBVhm/3800~400haPjbychhh22jbhaPaPkkkzstHgHgh273273293.12.12.1aPHghhll95.0'aP§12.4风道阻力计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算一、自然通风烟囱高度的计算烟囱的自生风——利用烟窗内热烟气与外界空气的密度差，使烟囱产生的升力自然通风时，烟道的全部压降依靠烟囱的自生风克服，此时烟囱高度必须满足：式中：——锅炉烟道总阻力Δhyz——烟囱的总阻力（包括摩擦阻力和出口阻力）由上两式可得烟囱高度为：)273273273273()(00yzykkyzykyzyzzstgHgHh'02.1101325293.1101325yyyzyzzsHbhbh101325)273273(101325293.12.100'bgbhHHyzykygzyyz'yH§12.5锅炉烟囱的计算烟气的抬升和扩散Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算烟囱内烟气平均温度的确定1．烟气在烟道中的温度降2．烟气在烟囱中温度降——烟气在烟囱中每米高度的温度降，采用近似计算方法获得。3．烟囱出口烟气温度4．烟囱中烟气平均温度3600'cVQyflqyzH'2py2)('2pyyz§12.5锅炉烟囱的计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算二、机械通风烟囱高度的确定1．烟囱的作用不是用来产生引力，而是将烟气排放到高空使排放的烟气通过高空大气扩散，满足环保要求2．烟囱高度的确定原则根据锅炉房容量，按规范执行高出周围最高建筑物3m以上锅炉房总容量大于40t/h，烟囱不得低于45m有害物质扩散条件确定，符合规定三、烟囱直径的计算i——烟囱锥度，0.02~0.03222785.02733600)273(wVndyjiHdd221§12.5锅炉烟囱的计算Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算送风机、引风机一、风机的选择计算1.风机的计算流量：式中：——流量储备系数，送风机引风机V——风机的额定空气（烟气）流量。2.风机的计算压头式中：——压头储备系数，送风机引风机bVQj1013251hm/305.1111.11HHj221.122.12§12.6风机的选择Chapter12－工业锅炉的烟风阻力计算3.风机的折算压头：风机制造厂设计的介质与参数：是在标准大气压下，以干空气为介质。所以选择风机时应将计算压头应折算成生产厂家设计的介质参数下的压头：式中：送风机：引风机：—介质绝对温度，；—生产厂取用的干空气绝对温度，。jP