文献综述(或调研报告):
1.锅炉热力计算方法的研究现状
锅炉热力计算是锅炉计算的核心,其准确性十分重要。目前,国内外存在多种锅炉热力计算方法,各方法的主要区别是炉膛的换热计算。由于炉膛传热过程受很多因素的影响,因此不可能直接通过理论分析进行炉膛传热计算,必须对炉膛传热过程进行简化,再对简化的炉膛传热模型进行近似计算[1]。
我国电站锅炉热力计算普遍用的方法是前苏联1957年和1973年锅炉机组热力计算标准方法[2] [3]。该方法是建立在理论和经验数据之上的,有一定的准确性和可靠性。其中的炉膛传热计算方法是建立在相似理论基础上的半经验公式,是经过修正的古尔维奇方法,炉膛出口烟温公式为[4]:
式中:为炉膛出口烟温,℃; Ta为理论燃烧温度,K; 为玻尔兹曼常数,;为炉膛黑度;为炉内福射受热面平均热有效系数;为炉膛辐射换热面积,; 为保热系数;为燃烧产物的平均比热容,; M为火焰中心髙度系数。
在我国的使用实践中发现,该公式计算的炉膛出口烟温对于中小容量锅炉还是比较准确的。但对于大容量锅炉,因为炉膛截面上温度不均的影响,计算不够准确,炉膛出口烟温计算值较实测值低100〜130°C[5],甚至会存在过热蒸 汽超温现象[6]。
随着国内外学者研究的不断深入,发现炉膛出口烟温也受炉膛形状系数f 的影响,从而提出了改进的炉膛出口烟温计算公式。但是研究发现,当炉膛形状系数fgt; 0.5时,炉膛出口烟温的变化不大,说明形状系数对大容量锅炉的影响也很小[7]。
为了保证锅炉各受热面的安全运行,需对炉膛换热计算方法进行改进。不同国家所釆用的公式对炉膛换热计算均有其各自不同的修正方法[8] [9] [10],如美国燃烧公司(CE)、巴威公司(Bamp;W)、福斯特bull;惠勒公司(FW)等。由于各个厂家经验数据的局限性,修正方法一般只能适用于其各自的锅炉型式。
以美国燃烧公司(CE)为例,在换热计算时把炉膛分为上、下两个部分。上部炉膛又分为许多小区域,各个区域相互关联,建立数学模型以求出各处的受热面面积以及烟气温度[11]。CE上炉膛计算方法比标准计算方法更加精确,但传热计算中没有计入沾污系数、沾污壁温的影响,其传热系数仅为对流传热系数和三原子气体辐射传热系数的简单相加[12],与实际情况不符。CE下炉膛计算方法缺乏我国动力用煤的试验数据,不能直接套用。
在我国,关金峰等[13]提出了将炉膛传热计算分为“两大块”的方案,以减少划分区域计算的工作量。樊泉桂等[14]釆用了将燃烧区域按燃烧器层次划分为 四个区段的计算模型,能得到沿炉膛高度方向更详尽的温度分布。这些改进工作提高了炉膛计算的精度,但是不能有效解决积灰系数心热有效系数V、利用系数sect;准确选取的问题。李佛金等[15]提出按照不完全燃烧理论进行炉膛传热计算, 但是燃料的燃烧程度不仅与其自身性质有关,还与炉膛型式、热风温度和炉内空气动力场等多种因素有关,在实际计算中难以实现。
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