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1、原苏联“锅炉机组热力计算标准方法”中炉内换热计算方法的变革与应用分析贾鸿祥西安交通大学 摘要:近半个世纪以来“锅炉机组热力计算标准方法”在原苏联和俄罗斯正式发表了四个版本.本文详细分析了1 9 5 7 年标准和1 9 7 3 年标准中炉内 换热计算部分在原苏 联和我国的应用情况以及存在的主要问 题，并阐 述了炉膛出口 烟气温度标准计算值和实测值之间 偏差产生的原因。简 要介绍国内 外对原标准中炉内 换热计算方法进行修正的各种方案，首次介绍 1 9 9 8年新标准中炉内 换热计算的特点，并对燃用不同煤种的1 3 台 锅炉进行炉膛出口烟温的试算.关键词:锅炉炉 膛辐封换热 烟气温度计算 中国分类号
2、:T K2 2 21 引言示 原苏联和俄罗斯研 田 吸孤蝙制的 锅炉机组热力计算标准方法，半个世纪来共出版过如下几个版本:(1)I I p o e K T H O P MT e r mo B o r o p a C I e T a K O T e n b H O r O a r p e r a T a (载于T e n n o 3 H e p r e T H K a 1 9 5 41 9 5 5)中译本:锅炉机组热力计算标准 草案)，冯俊凯、林濒、韩如铎译，电 力工业出 版社，1 9 5 6,1 (2)T e r i n O B O H p a c I e T K O T e n b x b
3、l x a r p e r a T O 成 H O P M a T H B H B I IR M e T O助，H o A p e g a K U H e a A Mr y p B x z4 HB.K y 3 H e l l O B，P O C 3 H e p r O H 3 A a T,1 9 5 7,2 中 译本:锅炉机组热力计算标准方法，马毓义译 (3)T e n n o s o n p a c 9 C T K O T e n b H b ixa r p e r a T O B(H o p m a-T H B H b l I4 M C T0 a I I I o g p e g a y L
4、 Z H e Ix HR K y 3 H e u o B,B.B.Mx T o p,I I E gy 6 o B c K H Aa C Ka p ac H H a,9 H e p r H A 1 9 7 3，3 l 中 译本:锅炉机组热力计算标准方法，北京锅炉厂设计科译，机械工业出版社，1 9 7 6,4 (4)T e n 二 O B o np a c g e T K O T 月 0 碱 H o p m a 丁 H B H b l I3 M e T O 瘫H 3 g a H H e T-2 5 5-P C T b e,n e p e p a 6 0 T a H H o e 14 A o n o
5、 n H e H H O C,C a-H K T-I I e T e p 6 y p r,1 9 9 8,5 l 其中1 9 5 7 年标准和1 9 7 3 年标准(以下简称5 7 标准、7 3 标准)，在我国锅炉行业的教育、科研、设计制造和电厂运行调试等部门 得到了 长期和广泛的 使用.国内 在某些3 0 0 M W.2 0 0 M W及以 下容量的电 站锅 炉和工业 锅炉的 设计计算中，一直沿用原苏联的标准方法，成为锅炉设计和调整运行的主要技术依据。B T 1 1 和玖KT1 4 联合标准中 有关炉内 换热的计算方法是以以KTI I 方法为主，推荐用来计算单炉膛和半开式炉膛的 换热.其本质
6、是以能量方程和辐射能 传递方程导出的 准则为基础，用相似理论方法整理实验数据，建立出 炉膛出口 烟温的直接计算式。A.M.I yPB。二 根据相似理论方法得到如下半经验关系式:。:二 T T=一B 0.6-o 下 (B r:0.9)几M a 厂十 式不同 版本中 B T 的 准 则 方程式 和P T 的 计算 式 示 于 表1.表 I 炉膛出口烟温的准则方程式和计算式标准版本准则方程式8;()计算式 1 9 5 4 年 草案)!_ _1 B a丫“7;1 E lu r二理一二 !Q1_、“0.4 4 5+一B o I E T夕n娜 p V CB=一 二 二 二 上 二 一 二 一 v o 4
7、u T T叽 乒:T QU p E T r4 n一 9 5 7 年:一 T,_ 而 Bo sT 0.445a+B0B o=默 T-T 一 0.4 4 5v o w a T T 30 6一 I J +1娜p b c一 97，年。一 Tr Boo.6T M Ur6t B66B o 一 器VC aQ oV1cr FcTT T一 几 少 cP 价3c,o ip c p F c r 0 r T-2 5 6B T=可 .B,M B +B oosrp B P(V C)C P。俨 cP Fcr 36 o V c p F c T T T _ _ _Y T=一 一 不，一 一 一 一万 i O b 一一 2/3
8、，i n 0.3 1 6 0 V C P F F C T 7 a I I V i n 1十 1 一 州a(V C)C P 写-兀1 9 9 8 年2 1 9 5 7 年和1 9 7 3 年标准的应用概况2.1 原苏 联的应用情况 利用5 7 标准计算炉膛出口 烟温准确性的估计，在标准正式出 版的当 年(1 9 5 7年)，该标准的两 个参编者印-lK e a Z b 工 c b 5f v A I:S n o 嗽做了 大量的统计 6 ，将炉内换热的实测值与标准计算值进行了比 较。在总共9 5 8 个实验数据中 包括室燃炉和层燃炉，燃用燃料包括固体、液体和气体燃料，统计试验的综合特性列于表 2炉
9、膛出口 烟温男()计算 值(5 7 标 准)与 试 验测 定 值列 于图1、图2 和图3 e由 图 可 知，对 于 燃用气 体和固 体燃料的 炉 膛，有8 0%多 的 试验，邵计算 值与实测值之间的偏差士 6 0 C;偏差 超过土 1 0 0 的试验数不足2%。对于燃用液体燃料的 炉 膛，偏差 超过土 1 0 0 C 的 试 验数 约占5-6%;小油 炉 炉膛出口 烟温邵计算值与实 测值两 者吻合情况不太 好，偏差1 6 0 的 试验数只接近7 0%，而 燃用其它燃料时，偏差(1 9 0 0-2 0 0 0)K的 条 件下，计 算结 果是准 确的 1 0 。当 应用到较 大容 量锅炉(6 0
10、0-2 6 5 0 d h)炉 膛换热计 算时，发现实际的 炉 膛出口 烟温犁比 用7 3 标准 计 算 值 高出(1 0 0-1 3 0)K 9 1 0 1 1 1;而 对 于 采 用 风扇磨煤机的炉膛燃烧低质褐煤时，炉内过程因受烟气再循环的影响，炉膛出口 烟温比7 3 标准计算值低 5 0-8 0)K。炉膛出口 烟温计算的 准确性直 接影响过热 器工作的可靠性.3 炉膛出口烟温计算偏差的原因 炉膛出口 实际 烟气温 度与7 3 标准计算值的差别主要是由以下原因造成的:3.1 计算模型 5 7 标准和7 3 标准中 关于炉膛出口 烟温计算方法的 框架是完全一样的，均采用“双灰体”模型，即将火
11、焰和水冷壁受热面的壁面都看作为灰体，其辐射和吸收没有选择性。计算方法是建立在总辐射特性的墓础之上，系统的选择性只是利用火焰黑度与温度的相应关系间接考虑的.这样的处理对工程计算会带来很大的方便，但没有充分考虑火焰和受热面辐射的选择性将会对计算结果带来一定误差。文 献 9 l 采用如下四 种辐 射 特性 组合 按分区 法计 算 炉 膛出口 烟温片(邵):a.火焰和受热面均为选择性辐射特性;b.火焰辐射为选择性，受热面为 灰体;c.火焰为灰体，受热面为选择性;2 6 0 d.火焰和受热面均为灰体.计算结果表明:按模型a 计算得到的炉膛出口 烟温与实测值墓本一致，该烟温比7 3标准计算值高出8 0 K
12、;按“双灰体”模型计算得到的烟温最低，其值与7 3 标准计算值是一致的;按b 模型计算值要比7 3 标准计算值高出约7 0 K;而按。模型计算只高约3 0 K.由此可知，就计算炉膛出口 烟温而言，采用“双灰体”模型肯定会带来一定的误差.而且，将火焰看作灰体要比 将受热面看作灰体其影响会更显著些.火焰辐射和受热面辐射的选择性，两者影响的方向 是一致的，都使炉内 换热减弱，相应 地提高了 炉 膛出口 烟温T .已 有的 大 功率 锅 炉炉内 换热 的 试 验数 据 表明，按7 3 标准进 行计算 使 得军值低于试验值。上述利用分区 法按“双灰体”模型计算证实了 这一点。在一定程度上讲，按7 3 标
13、准计算炉内 换热的结果与实测数据之间的偏差，可以 用7 3 标准中没有充分地考虑火焰和吸热面间实际辐射的选择性来说明.3 2 炉内温度场 炉内温度场是非等温性的，无论是沿炉膛高度方向 或者是炉膛横断面上的温度场都存在明显的非等温性，这种非等温性对炉内 换热有显著的影响.由前知在7 3 标准中，沿炉膛高度方向温度场的不等温性是用M来间接考虑的。在容量不大的锅炉炉膛内，由于火焰辐射层厚度不大，炉膛横断面上的温度比 较均匀，在炉膛中 心不会有很高的温 度突起。随着容量增大，炉膛辐射层厚度也增大，而且炉膛横断面有很高的单位热负荷.根据炉膛空问实测的等温线知，在中 心区 域有很高的温度，而向 周边温度急
14、 剧降低。这将引 起炉膛横断面内 火焰不等温性增大.实验数据表明，大容量 煤粉锅炉炉膛出口 烟温分布，中 部要比两边高出(1 0 0-1 4 0)。此时，高温火焰核心的 辐射在很大程度上总是受到较冷的贴壁烟气层的屏蔽，这种所谓的 辐射遮蔽效应引起炉内吸热量降低，并使炉膛出口 烟气温度升高。7 3 标准中邵与 无因 次 数B o/a:的 关系，无 论对大、小锅炉 炉膛 都 是一 样的，与炉膛横断面内 温度场的 特性无关，没有考虑炉膛高温区 辐射的遮蔽效应。因 此计算标准中炉膛换热计算公式不可能在描述小容量和大容量炉膛时都是正确的 1 0 e3 3 炉膛几 何形状二通 常 将 炉 膛 内 可 敷
15、设 辐 射 受 热 面 的 壁 表 面 积 与 炉 膛 容 积 之 比 F T 称 作 为 炉 膛 V T 2 61 队i-。，、兰 面卜I.粒v卜 务风园因罄 长二日门 乏州 含钱逃盛口、曰钱器决形状系数f 1 2 1 3 .随着锅炉容量的增大，炉膛容积的增加大于炉膛壁面的 增加，所以 形状系数f 就减小。图5 示出 形状系数f 同 炉 膛容积(锅炉容量)及炉膛高度与炉膛截面当量直径之比(H/d d r)的关系曲线。由图可见，在相同的炉膛容积或炉壁面积时，H/d d r 愈大，形状系数f 值愈大，即瘦高型炉膛比 矮胖型炉沪盆容积 v.,日图5 炉膛形状系数与炉膛H/d,的关系 一一无双面水冷
16、壁-一一一有双面水冷壁膛具有更大的 形状系数。炉膛形状系数的 提高，表示可敷设更多的辐射受热面.因 此，炉 膛几 何形状必 然 对 炉 膛出口 烟温邵产生 影 响.在原苏 联5 7 标准和7 3 标准有关炉膛出口 烟温计算中 都没有直接考虑炉膛几何形状对出口 烟温的影响.A MP y p s x a 方法在俄罗斯及原苏联已 应用了 近半个世纪，积累了 大量的试验室试验和工业试验的试验数据，有很大的可信度.我国 使用这一方法的经验表明 1 4 ，对于多数燃烧烟煤、贫 煤的中、小容量电 站 锅炉，炉膛出口 烟温的 计算值是比 较准确的。但是，对于某些高参数大容量锅炉或者燃用无烟煤、褐煤的锅炉，却不
17、同程度出现一些问题.例如，对于燃烧褐煤的锅炉，特别是用热炉烟干燥燃料时，实际炉膛出口 烟温比 计算值低。相反，对于燃用无烟煤的锅炉，实测值常常高于计算值。多数高压以上锅炉(特别是燃油锅炉)普遍存在有过热蒸汽超温现象.无疑，是与炉膛出口 烟温计算偏差有关.这与标准编制国一一原苏 联所发现的问题是完全一致的.为了 保证炉膛出口 受热面工作的安全，提高炉内 换热计算精度，就成为原苏联和国内大量学者所关注的问题。a 对原苏联计算标准中炉内换热计算方法的修正方案4.1 1 4 E A y 6 o s c x x 舫 案1 1 9 1 1 1 0 17 3标准主编之一11.E.U y 6。c入一个考虑炉内
18、温度特性的 温度因 素x x A 提出:在炉内 换热相似条件中引进行修正(1).，山、1夕么兀一了州 ，洲1夕T e封Q n(2)so a r 梦C P式 中 T,，一 炉 内 火 焰 有 效 平 均 温 度，K;T o 一 表 示 当 式(1)同7 3 标 准 相一 致 时 兀，的 值.7 3 标准假定炉膛横断面内 为等温，炉膛的实际工作情况是非等温的。在炉内换热计算中必须考虑容积温度场的特性，它不仅包括火焰最高温度区的 位置，还有横断面内温度场的特性。根据不同容量锅炉燃用不同种类燃料时炉内总换热和温度场试验数据的综合，H.E.,II y6。K二37 提出如下计算公式:如果采用如下炉内准则B
19、 T 一 1 一 0.9 6 M(T o I T,)(.,I B,)并取几=1 4 7 0 K,。一。.12 6 8、一 I T丫 B o 又 1 0 0 0)a r(3)(4)将式 4)代入式(3)，可得对实际计算方便应用的关系式:必=I-0.4 4 H .6(5)图6 示出 按式(5)计算的哪值，同 各种容量锅炉(2 1 0-1 6 5 0 t/h)煤粉锅炉炉内 换热实测数据的比较.图s 燃用煤粉时，炉膛出口 无因 次烟 气温度0;与准则刀.的 关系口)】门.门一 冷 公异丫 女 浏函不严一门门 卞曰:l下李 扣 布;三 1!一了 钊1-瑰 望 斯 翻 撂 某 (1 4 5 7,D=16
20、4 J 吨 丫 时y/0 3 7,A 4 4 I 2-柳下 1 0,D-6 V 吨 沪沪 时1/-0 U,A A-W 1 3-#a E A M烟 某 M3,D-4 75 嗽时少-,踌t W 6 卜，埃 贬 嘶 图 装 扰(B K 3 M1 4),D-3 A 叼时W叫:比肠州 岛 朽 冲-例砂 榔检麒(B K 3 3 1 14 0 I 1 m D-3 A$/时梦-M A-M1 6-D T M M14 7,D-2 H 1 心时少-o x A 4 X 4 6 曰 伊 报 燃罗 创 某(6 K 3 2 1D 14 1 D-2 10 吨 邝 大 犷叫 巷肠叫、朽 飞 图7示出 按式(5)计算的 劣值，同
21、 各种 容量(3 2 0-2 6 5 0 1/h)气 体重油 锅炉燃用重油时试验数据的比 较.图8 示出 炉膛出口 烟温按式(5)的计算值与试验数据的比 较.试验数据包括煤粉炉和燃重油炉.由图可见，对于大部分试验来说，炉膛出口 烟气温度的计算值与试验值之间的 偏差不超过1 3 0 C。此时计算误差处在试验数据本身的 精度范-2 6 3围之内.(愈洲)目匕-确卜。琦 乡 声 几 一圳 马 炙 黔些.戛 律 耸飞、(晨叫)写甘一沪!.二 按 劫盯”，1 一今叮叮)卜 粉扮扩)一 少 洲1J.，f 一:穿 产4川:1 1几”。图7 燃用重油时，炉膛出口无因次图8 燃用煤粉和重油时，炉膛出口烟气 烟气
22、 温 度衅与 准则n.的 关系温 度计 算 值 和 试验值的比 较(符号见图61 一 T r M n-2 04 D 2 65 0 吨/时，少。5 5，和图7)M，0 5 1;2 一 T r M n 一 3 1 4，D 一 9 5 0 吨/时，梦一 o j Z，M I 一 0.5 1;3 一 T r 膝s 4 A，D 一 4 2 0 吨/时，尹-0 一5 5，对 L 一 0 4 8;4 一 B K 3 一 3 2 0 一 1 4 0，D 一 3 加吨/时，梦 0 乃 3，城一。一 5 0 由7 3 标准炉内换热计算准则方程式可得(6)价-BOM 一-叫一。将式(3)写成与73标准相似的 形式:工
23、 卫 丝=仓%M(军/TO)(兀/TO)。，(7)rn0、|1了 a一B了r.esL、与标准方法不同的 是，该关系式中附加考虑了 温度函 数M 尸 二 0 t 9 6(Tr/TO)(兀/TO)。，(8)对炉内 换热的影响，按文献19 取TO该函 数直 接与写和兀的 数 值有 关.=1 4 7 0 K，则式(8)可写成:M 6 0 6 8州，(8)该法提高炉内 总换热计算准确度是在计算关系式中 更完全地考虑炉膛容积温度场的性质对换热的影响，沿炉膛高度方向影响因子为M，炉膛横截面内为M，即:1 一 0 票男一侧谕骊头 砰9).2 6 4.4.2 K E g y 6 O B C K x A 方案II
24、 1 l 1 9 8 7 年，原苏联7 3 标准的两位主要参编者玖KT14 的I I E)l y 6 0 B C K H A 和AF.s n o 浓 上述方案I 的 墓础上，再引 入一 个水冷壁受热面的单位热负 荷9 F=B p Q TF c,(1 0)以及新的准则(1 1)Fr式q一内 -0 B上两式中 B p Q r 一一 送入炉膛的 总 有效利 用热;F c r 一一炉膛壁面面积;V/一一水冷壁的热有效系数;Q。一 一绝 对黑 体的 辐射 系 数.根 据大 量统 计 计算B。二 1.2 2 7 B,1 5 将式(1 1)代入式 3)，则有:。:一 1一。.85M(1 2)五.BO兀一Ta
25、进一步可得。:_ 1 一、.TV T 丫(13)飞 1 0 8 U U g F)由 式(1 3)可知，炉膛中 的 换热 取决于q F T o 以 及a r,V 和M,命朋黑朋阴阴 在图9、图1 0 和图1 1 中，以 军=厂(q F)的 形式示出以K T I 4 和BTH 所作的炉内换热试验数据及按式(1 3)计算出的曲线.这些 数据 是对 1 6 0-2 6 5 0)t l h 不同 容量锅 炉在不同燃料下取得的。:.)吮 乡，s a e功翔姗 a m !o 0 i f,”了，”T I 月.图9 T r 与9 F 的 关系I-I I-5 7.T-2 2 0(K tV-M 2-I I-3 9.
26、2 1 CIR(默1 6 K 3-3 D M(姻I 期封 司 .L 3 一 T r M F I-3 1 4.ft MKV-M 4 一 T r n-m 3 b.ft 2 3 C(K;s-T r l-u,无 咏 瑞 3 V X.y/-W 6-T M-3 12.r C U A M M q r-0 4 1 2 6 5二于 一沙r 脸 一212 1 012 1 0巾脚阴柳附命川阴碱朋朋四朋洲u sefilego汁 reW e 卜J r 声右 一 一I X一 r.一 一 z r a附 产 助，1110rrsol i e 2 1 1 N o 2 1 0介 二，/目 若 图1 0 片与9 r 的 关系图1 1
27、 军与9 v 的 关系1 一 S K 3-3 2 0-1 4 0,101;r-ij 一 M Y 金 煤(A A,)，1-II K-8 7,贫 .2m 7/i-0 t,2-B K 3 d 1 P 14 0纳 扎 洛 夫 煤 白 圈);2 一 n K一 1 0,贫 煤，2 2 5 0 K恕(形 搽 1 mc.俨-0 3 T,3 一 同 上例渺侧的磷 WK，V/-0.4 2;3 一 S K 3-1 6 0-1 0 0,铲 v x A.，V-;4-ft A 妇 顺 1 检 嵘 IML i/s 0.3 T,1 8 7 0 K,t/s 一。.3 9;4 一 I l K一 1 0,铲 切 x 煤，5-T I
28、 I-10 0.天 想 从 7 3 1x VV-w-1 7 2 0 K,俨一。.4 2;5 一 T n 一 1 7,油 页 岩，6-T I I-2 X-I 莫 棘 拗 郊 莱18 7(x,俨明1 8 1 0 K,样-0.2 5;6 一 T l l 一 1 7 0，巴 什 基尔煤。1 6 4 0 K,t/!一 0.4 5;7 一 E 一 4 2 0 一 1 4 0 一r m l天 然 气，2 1 0 0 K,a,-0.5 5,俨-0.6 1:8 一 Tnn一 1 1 0。无 烟煤，2 2 5 0 K,梦-0.4 1 由图可见，新关系式 1 3)与 试验数据吻合得很好，对所有组别的大多数(9 0%
29、)试验值与计算值的 偏差均不超过3 0 K，都在试验数据本身的 精度范围以内。应当指出，I3.E.只y6。C K Hf 1 方案I 和11 实质上 是一样的，只 是表示 形式 不同而已.用式(1 3)的 计算结 果【1 5 1 6 1 7 与7 3 标准计算结 果的 对比 列 于 表5.表5 A一I I 方案与7 3 标准炉膛出口 烟温必()的计算值锅炉容f型式7 3 标准计算位,1 -11 计算值男(A 一 II)一 男(7 3 标 准)DG1 0 0 0 U h-11 0 7 81 1 1 0.53 2.51 1 0 6.3 1 1 6 6.15 9.8DG6 7 0 U h-91 0 9
30、 21 1 3 341H G-6 7 0 t/h-1 3 I 1 1 3 3.41 2 0 4.27 0.8W G 6 7 0 t/h-I 1 1 0 6.41 1 5 8.35 1.9日立 8 5 0 f/b1 0 8 5.41 1 0 1.61 6.241 0 f/h1 0 2 71 1 2 0 2 I7 5H G 6 7 0 U h 陡河)1 0 7 21 1 5 78 51 1 1 0 d h(大港)1 1 2 2.51 2 0 5.58 3-2 6 6-图1 2 示 出 比 值q.,内二 随 马变 化 的 关 系.此 处q-,H一 按7 3 标 准 计 算出 的 受热面单 位吸热量;
31、q 二 一一以KT M 和BT X 进行炉内 换热 试验 所得数据.图 1 2 q J,J id q 钻 o n，与T o间关系曲线 一 n-0 7，艾 荃 麟翩兹 某2 一 n K 一 1 7,爱少 尼 亚 页 瓷 3 一 6 K 3.3 2 0-1 4 0，艾 数嘶图 兹 嫉 4-T n 一 1 0 0.无娜荣5 一 n-3 9,区 签 巴 斯 图 川某6 一 6 K 3-2 1 0-14 0,伊尔 沙一 鲍罗 创拍，一 T f M I i-3 1 4,重 油 由图 可见，在T s m=T o=1 4 7 0 K时，q-.H=q-，表示实际的 吸热量与7 3 标准计算值相一致。当T s m
32、 1 4 7 0 K时，水冷壁实际吸热热负荷小于7 3 标准的计算值，这些锅炉的炉膛出口烟温实际值将高于7 3 标准的计算值.对于大多数燃用发热量较高的烟煤、贫煤、无烟煤的锅炉会出现这种情况.4.3 文献 1 8 1 方案 文献 1 8 1 的 作者认为I I E g y 6 o B C K x 榷 公式 推导 过程中“作了 一些会造成误差的统计简化并出现个别明显失误”，并重新进行推导，最后得到:B T=(1 4)文献【1 8 1 的 作者对5 种典型 煤种 用于4 1 0 tI h 和1 0 2 5 U h 锅炉的电 算结 果列于 表6 e 表 6 炉膛出口烟温的电算结果()计算煤种41 0
33、 01 0 2 5 07 3 标准公式八一 工 公式/T本公式/T7 3 标准公式只一 I 公式/T本公式/T开 滦洗中 煤1 0 8 41 1 1 6 1 3 21 1 1 0 1 2 61 1 0 21 1 4 3 1 4 11 1 5 6 1 5 4 2 6 7 阳 泉 脚某1 1 1 21 1 8 8 1 7 61 2 2 9/1 1 71 1 2 41 2 0 8/8 41 2 6 6/4 2西山贫煤1 1 1 01 1 7 2/6 21 1 9 2/8 21 1 2 21 1 8 9/6 71 2 2 7/1 0 5元 宝山 裸某1 0 8 61 1 1 4/2 81 1 0 4/
34、1 81 1 011 1 3 7/3 61 1 4 5/4 4淮南烟煤1 1 0 01 1 5 9/5 91 1 8 3/8 31 1 1 21 1 7 7/6 51 2 1 8/1 0 6J注:O T 表示式(1 4 计算位与7 3 标准计算值之差 文 献 1 9 利用上 述几 种 方法 对4 种 不同 容量 锅 炉进 行了 计算，结 果列于 表7.表7 四种不同容量锅炉炉膛出口 烟温必()计算结果锅炉型号煤种7 3 标准计 算值八 一 I 计算值/T八 一 1 1 计算值/A T文献 1 8 计算 值/T认G2 2 0贫煤1 1 0 91 1 6 7/5 91 1 7 4/6 51 2 0
35、 8/9 9S G4 0 0洗中煤1 1 1 01 1 5 5/4 51 1 5 6/4 61 1 5 7/4 7HG6 7 0贫煤1 1 4 21 2 1 6/7 41 2 2 0/7 81 2 5 3/1 1 1B&W 1 1 9 0烟煤1 2 411 3 5 0/1 0 91 3 5 1/1 1 01 3 4 8/1 0 8 式 1 4)仍以7 3 标准公式为墓础，对八 一 I 方案进行了 某些修正.但公式的计算准确性还有待实践的验证，特别对褐煤锅炉炉膛出口 烟温的计算结果与现有试验结果不相符.4.4 文 献侈 方案 该方案仍以原苏联5 7 标准方法为基础，改进后的炉膛出口 烟温计算公式
36、为:或2 7 3 该法仍采用原苏联标准方法的框架，用火焰最高温度截面的相对位置X r 来考虑燃烧器结构因素对M值的影响:M=0.5 4 7 0-0.2 1 8 6 r h r I H,+A X刁选用燃料在炉膛中的燃烧时间:来考虑燃料因素，运行因素对M值的影响.引 入炉膛形状系数f 考虑温度场不等温性对炉内 换热的影响:f=K 华 厂 了之 2 6 8式中 K 一一系数，2 0 0 M W锅炉为1.7 3,3 0 0 M W机组为2.4 1;场一一炉膛总辐射受热面面积;V T 一一炉膛容积。为考察本方法的准确程度，对照2 4 台电厂锅炉机组实际运行结果进行验证，部分结果列于表 8.表8“计算方法
37、”实际验证的部份结果电厂炉型燃用煤 种结渣性A麟 方 洛实 际 丐本方法 邵 s 一 心9 1 一 9 i 9 丁 一 9 s黑韶关HG6 7 0 11 4 0-1 0曲仁 无烟煤严重1 1 2 01 1 4 81 1 6 3一2 8+1 5+4 3马头DG4 1 0 1 1 0 0-2安 徽 贫烟中等1 1 5 81 1 5 01 1 5 1+8十1一7荆门HG6 7 0 1 1 4 0-8平 顶 山混烟煤中偏重1 1 1 21 1 4 61 1 3 9一3 4一7+2 7陡河HG6 7 0 1 1 4 0-9开 滦 洗中煤开 滦 荆各庄煤轻微1 0 7 21 0 5 01 0 5 7+2
38、2+7一1 5富拉尔 墓HG6 7 0 1 1 4 0-6扎 妾 诺尔褐煤中偏重1 0 411 1 2 01 0 9 6一7 9一2 4+5 5长 山HG6 7 0 11 4 0-1 2霍 林 河褐煤中偏轻1 0 2 21 0 5 01 0 5 0一2 80+2 8注:苏联方法指5 7 标准加6 2 年“修正通报，该改进方法的提出者对 2 4个电厂锅炉炉膛出17 烟温进行实验验证，结果表明:应用本方法计 算出的 炉膛出口 烟温 值与 实际测量 值相符，绝 对 偏差 仅在(0-3 0)之问，比 现用的5 7 标准加1 9 6 2 年 修正 通报 方法的绝 对 偏差 减小(2-5 0)C.4.5
39、文 献 2 0 2 1 方 案 加 世纪7 0年代，国内 部分单位根据当时的电厂锅炉运行实践和试验研究结果，拟 定出 固态 排渣 煤 粉锅 炉热 力计 算 方法(草 案)2 0 ，其 后文 献 2 1 又 对该法作了 进一步完善.原上海锅炉厂研究所对7 5 t/h中 压煤粉炉.2 2 0 t th 高压煤粉炉及4 2 0 t/h 超高 压煤粉 炉 进 行炉 膛 传热 试验 发现:炉 膛出口 烟温军与 炉内 辐射 平均温度T,的比 值(即 炉内 温 度 场的 分 布)与 炉 膛的 几 何结 构 特 性H l d d 有明 显 的 关 系(其中H表示燃烧器轴线至炉膛出口 截面中心线间的高度)，肯定
40、了 几何形状对炉内换热的影响.炉内换热方程式:v ia lQ a lF+rl,=B,(Q,一 1,)=B J V C(T 一 T,2 6 9 M=T,I T,M=兀，a，一)其中刀=树，口。a 了 月(。，m)3V r6 a o,F,(a,m)B,V C一一称为炉内换热特征值二 _ 鱼一 称 为 理 论 燃 烧 温 升 v c 一由上可得炉膛出口 烟温计算式 I B;V C(T一 T,)_ _ _ _拭=?I 一2 L S七 Va,o D M+p 1 月(1 6)按式(1 6)的计算值、按5 7 标准的计算值及电厂锅炉实测炉膛出口 烟温值列于 表9.按 文 献 2 0 介绍，对 所测的3 1
41、个工 况，用 该计算 方法计算 值与实 测 值的平均偏差是 1 2 C;而按5 7 标准计算值与实测值的平均偏差达4 7.2 C.但是对于4 0 0 t/h 以 上锅 炉，文 献 1 9 的 计算 表明，按式(1 6)计算的 炉 膛出 口 烟温明 显 低于上述各方案和7 3 标准的计算值.5 俄罗 斯1 9 9 8 年新标准【5)1 9 9 8年由UKTI 1 和BTM 编制的“锅炉热力计算 标准方法)”修订、辛 卜充第三版在俄罗斯开始应用，但并未由出 版社公开出 版.如9 8 标准前言所述:从BT 1 4 和玖K T.M 编制的 锅炉机组热力计算标准方法出版二十五年以 来，已经证明在解决锅炉
42、热力计算的途径以及计算方法建立中所取用的原理和规定是正确的.因此，在形成1 9 9 8 年标准方法时，没有必要对锅炉热力计算的方法和结构作原则上的 修改。同时，为了 使它能 反映新的实验资料，对标准方法进行修订也是必然的.修订内 容最大的就是炉内 换热计算及受热面壁温计算.炉内总换热量的计算方法仍是墓于将相似理论应用于炉内 过程.决定炉膛出口 烟气无因 次 温 度0;的 主要 参 数 是波尔 兹受 准 则B。和 布 格尔吸收 特 性准 则B,联系这些参数的函数形式是建立在锅炉炉内 换热试验数据的 基础上。炉膛出口 烟气无因次温度(适用于男 0.9)T B D.6d;之二 乡=一 一 二 东 飞
43、-7 Q M B.-+B o(1 7)2 7 0 1 二 N i.团卜11N卜1160一 0叫961一州0卜1协一0.一叶一2州卜010寸01州的一 仍叭州习山盆林阅恻真妹玛狱卞照襄口石测袅6群2 71式中 入 了 一一考虑燃烧器布置相对标高、炉内 烟气中 惰性成分多少以 及其它因 素对 炉内换热影响的参数;瓦一 一 布 格 尔 准 则凡 丫彻 泥 少 的 函 数，称 为 布 格 尔 准 则 的 有 效 值。、，J气，月少0入0口卫1，1r哎fB0=州，(陀)cP。俨 cP Fcr对 M=M。(1 干 aXr)b9 8标准中M值对炉膛型式、燃料燃烧方法、燃烧器种类及其布置方式、烟气组成以 及燃
44、用混合燃料、分级燃烧和烟气再循 环等情况都给予了 考虑，同57、73标准有很大差别。炉膛出口烟温的计算式为:夕 票Ta2 7 3(2 0)衅 98标准的 修订，并 未采用原苏 联学 者提出的 各种修正 方案，由 于 新标准没有公开发行，所以 也未见 对新标准的 评论和应用情况的 报导.笔者应用9 8 标准对某些锅炉进行了 试算，结果示于 表1 00 表10 1 9 98年新标准试算结果及对比锅炉燃料种类5 7 标准计算值73标 准一98标 准计 算 值 一(7 3 曰 5 7)一计 算 值 11(9 s H7 3)(9 8 曰5 7)1 0 涌链条炉无 烟 煤 一 9 7 6 一 9 1 2
45、1一一 6 3.92 0 1 1 链条炉烟煤9 9 69 0 93一 8 6.735此煤粉炉无烟煤一 9 9 石 31 0 2 1 8一+2 5.5 112 呱 煤 粉 炉 一烟 煤一 1 O 76，4一1 0 3 0 一 1一礴 6.3 1 2 0 t q l 煤粉炉贫 煤一 1 1 1 0 1 o 46芍 3一1 3 叻 煤 粉 炉 一烟 煤 1一 1 0 6 5 1 0 1 1 4 一5 6.61 3 呱 煤 粉 炉 一烟 煤 一一 1 0 8 51 0 1 5 一一。一2 2 仇 币 煤 粉 炉 一烟 煤 一 1 00 711 o 77.2一 1 9.8 一23 咖 煤 粉 炉 一烟
46、煤 11 1 1 7111 1 7 2.4一+5 5 t4 一6 7 仅 币煤粉炉贫 煤1 1 3 91 1 4 9 名十 2 O.8950 t 门 1 煤粉)(液态排渣)护烟煤1 22 01 2 7 1.1+5 1.19 5 O t 小煤粉炉烟 煤 一 1 1 卯1一一1 23 84 1+3 9.4 一1 0(刃 1 币煤粉炉贫 煤 一1 09 8!1 0 9 0 11 一 1一1 1 3 7 5+4 7.5 一+3 9.598标准计算的 结 果 与 文 献 1 1 01 11 1 所得 试 验 结 果(见图12 定 性 上 是完 全一 致.2 7 2.的。说明9 8 标准对炉膛出口 烟温计
47、算的 修正在方向 上 是合理的。当 然，与 实测值进行对比 才是验证计算值正确与否的 唯一 标准。9 8 标 准 引 入 澎，对 邵 计 算 进 行 修 正。准 则 瓦=f(娜)，其 中 炉 膛 辐 射 层 有 效厚 度 S=3.6 生。从 其 形 式 上 看，S 相 当 于 炉 膛 几 何 形 状 系 数 随 着 锅 炉 容 量 的 增 F c加，S 值 随 之 增 大。幼:对 鲜，的 影 响 示 意 于 图1 3,当 锅 炉 容 量 超 过 一 定 范 围 以 后，群 随 娜增 大(在 某 种 程 度 上 可 以 看 作 为 锅 炉 容 量 的 增 大)而 降 低，从 而 导 致9 8标准
48、邵计算 值高于7 3 标准计算 值，试算 结 果也证明了 这一点。图，3鲜，=f(kp s)6 结束语 大 容量锅炉炉内 换热计算的 准确性问 题一直受到 锅炉行业普遍的关注。建立在系统 理论和大量试验数 据基础之上的 原苏 联“锅炉机组热力计算 标准方法，在国内广泛应用已 近半个世纪，该方法使用方便，易于电 算和手算操作，有一定的准确度和可靠 性。国内 外 各种改 进方案 在减少计算 偏差上各有所长，但唯一的 检验标准应当 是实 践。1 9 9 8 年由 俄罗 斯以K T 1.1 和B T 11 编制的新 标准一一“锅炉热 力计算标准方法”在炉内 换热计算上 做了 一定改 进，在炉膛出口 烟
49、温计算准确性方面有所提高，但准确程度如何有待在锅炉设计和运行实践中 去验证。参考文献 1 冯 俊凯，林 颜，韩 如 铎 译，锅炉 机 组 热 力 计 算 标准 草 案)，北 京:电 力 工业出 版社，1 9 5 6 2 7 3t 2 A W y p B I4 L H H K y 3 H e u o A T e r I n O B O R I p a c H e T K O T e n b H b l x a r p e r a T O B(H o p M a T I4 B H b I 1%I M C T O 凡 MO C K B a J l e H H r p a g r o c 3 H e
50、p r O H 3 A a 幼9 5 7 3 H R K y 3 H e u o 8,B.II N IH T o p,I I E A y 6 o B c K x rA Et C K a p a c x H a,T e n n O B o n p a c q e T K O T e n b H b c x a r p e r a T O B 俘O p M a T I 3-B H b l f4 M e T O 冲，11I 3 A a H H e 2 一 e,n p e e p a 6 0 T a H H o e,M o C K B a,E)H e p r H A,1 9 7 34 北 京 锅炉 厂