高海拔地區(qū)鍋爐對(duì)流受熱面設(shè)計(jì)幾個(gè)注意問題

前 言
近些年隨著西部經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，其動(dòng)力鍋爐的需求量也逐年增加。由于這些省份多屬于高海拔地區(qū)。因此，在為這些地區(qū)提供熱力設(shè)備時(shí)，低氣壓的問題在設(shè)計(jì)中應(yīng)予以重視。其中燃燒設(shè)備的通流特性、爐膛的容積熱強(qiáng)度等熱力參數(shù)在JB/T100440-2004《大型煤粉鍋爐爐膛及燃燒器性能設(shè)計(jì)規(guī)范》中已有比較明確的規(guī)定。本文僅針對(duì)對(duì)流受熱面的一系列參數(shù)進(jìn)行闡述。
在鍋爐計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中，鍋爐對(duì)流受熱面煙氣放熱系數(shù)是分兩部分來考慮的：對(duì)流放熱系數(shù)和輻射放熱系數(shù)，鍋爐對(duì)流受熱面總傳熱系數(shù)為對(duì)流放熱系數(shù)和輻射放熱系數(shù)之和。

1、對(duì)流放熱系數(shù)的計(jì)算
對(duì)流放熱系數(shù)的計(jì)算式為：
αd=A■(■)mPrn（1）
式中：αd對(duì)流放熱系數(shù)，W／（m·K）；λ為煙氣導(dǎo)熱系數(shù)，W／（m·K）；d為對(duì)流受熱面管子直徑，m；w為煙氣的計(jì)算速度，m／s；v為煙氣運(yùn)動(dòng)黏度系數(shù)，m2／s；Pr為煙氣的普朗特準(zhǔn)則；m，n為由煙氣沖刷方式確定的指數(shù)。

其中：
w=■（2）
式中：Bj為鍋爐機(jī)組計(jì)算燃料消耗量kg／s；Vy為燃料在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃燒產(chǎn)生的煙氣體積Nm3／kg；θy為煙氣溫度℃；P為煙氣的壓力MPa；F為流通斷面的面積m2。
式（1）、（2）中，在隨壓力變化的量只有v和w。眾所周知，
v=■ ρ=ρ0■（3）
式中：μ——煙氣的動(dòng)力黏度Pa·S；在壓力變化相當(dāng)大的范圍內(nèi)基本不變；ρ0——煙氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度kg／m；我們將式（2）（3）帶入式（1）發(fā)現(xiàn)，對(duì)流放熱系數(shù)不隨壓力變化而變化，也就表明式（1）的計(jì)算結(jié)果將與壓力變化無關(guān)。
但需要注意的是，我們?cè)谇蟠藬?shù)值時(shí)若使用前蘇聯(lián)《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法》中提供的線算圖，則要在計(jì)算流速W時(shí)候?qū)毫π拚サ簦阶優(yōu)椋?br/>w=■（4）
因?yàn)椋€算圖為基于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓制作的，如果按照式（2）的計(jì)算結(jié)果查圖，就會(huì)人為的放大對(duì)流放熱系數(shù)，致使在對(duì)流受熱面不夠而影響鍋爐正常運(yùn)行。

2、輻射放熱系數(shù)的計(jì)算
輻射放熱系數(shù)的計(jì)算式為：
αf=5.67×10-8■aT3■(5)
式中：ab為管壁灰污黑度，一般為定值；T為煙氣的平均絕對(duì)溫度；Tb為管壁灰污層的絕對(duì)溫度；a為煙氣黑度。與壓力有關(guān)的變量只有煙氣黑度a，其計(jì)算公式為：
a=1-e(-kps)（6）
由公式可知，煙氣黑度隨著壓力的降低而降低，從而導(dǎo)致輻射放熱系數(shù)的降低。此數(shù)值按照標(biāo)準(zhǔn)查表或公式計(jì)算結(jié)果是一致的。

3、高海拔對(duì)煙氣側(cè)總的放熱系數(shù)影響
高海拔對(duì)煙氣側(cè)對(duì)流放熱系數(shù)沒有影響，但是輻射放熱系數(shù)的下降，導(dǎo)致總的對(duì)流受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)下降。

下面以一臺(tái)280t/h高壓鍋爐末級(jí)過熱器為例：（以下所有傳熱系數(shù)單位為：W/℃·m2）
A、海平面地區(qū)：P=101.32kp
αd=83.81 αf=40.06，熱有效系數(shù)Ψ=0.6，α2=3204.35，kps=0.14
a=1-e(-kps) =0.12598總的煙氣側(cè)放熱系數(shù)為：α=αd+αf=123.87
則總的傳熱系數(shù)為：k=Ψ■
=■=71.54
B、海拔為1200m地區(qū)：P1=87.7kp
αd=83.81，熱有效系數(shù)Ψ=0.6，
α2=3204.35 kps=0.14■=0.12
a1=1-e(-kps)=0.11308 af=40.06■=35.96，
總的煙氣側(cè)放熱系數(shù)為：a=ad+af=119.77
則總的傳熱系數(shù)為：k=Ψ■
=■＝69.26
C、海拔為2200m地區(qū)：P2=77.52kp
αd=83.81，熱有效系數(shù)Ψ=0.6，
αd=3204.35 kps=0.14■=0.1074
a2=1-e(-kps)=0.10183 αf=40.06=■=32.38，
總的煙氣側(cè)放熱系數(shù)為：α=αd+αf=116.19
則總的傳熱系數(shù)為：k=Ψ■
=■=67.27

通過以上三組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出：在海拔高度為1200m處，傳熱系數(shù)約下降3%；海拔高度為2200m處，傳熱系數(shù)約下降6%。中國(guó)供熱信息網(wǎng)了解到海拔高度愈高，傳熱系數(shù)下降得愈厲害。
以上為對(duì)高溫?zé)煔鈪^(qū)域的分析，在溫度較低的低過對(duì)流受熱面，如末及省煤器和空氣預(yù)熱器，由于煙氣溫度較低，輻射傳熱系數(shù)很小，故高海拔對(duì)其傳熱系數(shù)的影響可忽略不計(jì)。

4、結(jié) 論
1.尾部對(duì)流受熱面的傳熱系數(shù)隨著海拔高度的增加而減小，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)募哟髮?duì)流受熱面。
2.高海拔地區(qū)鍋爐尾部對(duì)流受熱面在同等傳熱系數(shù)的工況下流速較高，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)受熱面的磨損有所考慮。
3.設(shè)計(jì)高海拔地區(qū)鍋爐尾部對(duì)流受熱面的傳熱系數(shù)時(shí)候，要對(duì)蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)中的線算圖有選擇的利用。
4.設(shè)計(jì)高海拔地區(qū)鍋爐時(shí)候，受熱面的放大需要仔細(xì)的計(jì)算，不能盲目的加大所有受熱面。

文章來自：http://www.53442.com.cn/news/1/537.html