锅炉设备通风计算课件

1、第1页，共48页。第六章 锅炉设备的空气动力计算6.1 通风的作用和方式 6.2 通风阻力计算的原理及基本方法6.3 烟道阻力计算6.4 风道阻力计算 返 回 6.5 烟囱的计算 6.6 风机的选择第2页，共48页。6.1 通风的作用和方式 第六章一 、锅炉通风作用1 、锅炉通风过程在锅炉燃烧过程中，必须连续的将燃烧所需的空气送入炉内，同时将炉内的燃烧产物不断引出炉外过程2 、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，确保燃烧及时换热过程安全正常的进行一 、通风方式1 、自然通风利用烟囱中热烟气与外界冷空气的密度差所形成的自生引力来克服锅炉风、烟道的流动阻力。如立式

2、水管锅炉2 、机械通风1）负压通风-利用风机的抽力来克服锅炉烟风道的流动阻力2)利用风机的压头来克服锅炉烟风道的流动阻力第3页，共48页。6.1 通风的作用和方式 缺点：炉膛和全部烟道在正压下工作，炉墙和门孔需密封优点： 提高了炉膛燃烧热强度，同等锅炉体积较小 3）平衡通风-利用风机分别克服锅炉风、烟道的流动阻力,确保炉及及烟道处于微负压运行工况，炉膛出口真空度为2030Pa。 送风机：从风道吸入口到进入炉膛的全部风道阻力，空预器、 燃烧设备 引风机：从炉膛出口到烟囱出口的全部烟道阻力，管束、省 煤器、空预器、除尘器、烟囱等优点： 炉膛和全部烟道在负压下运行，锅炉房的安全和卫生 条件好 与负压

3、通风相比漏风量较小，保持较高的经济性第六章第4页，共48页。第5页，共48页。第6页，共48页。6.2 通风阻力计算的原理及基本方法 第六章由沿程摩擦阻力组成横向冲刷阻力局部阻力一、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： 经过适当变换，可得任意两截面间的总压降为：1. 流动水力阻力 ： 沿程摩擦阻力 横向冲刷阻力 局部阻力 第7页，共48页。第六章 2. 速度损失 ：是由于介质速度变化而引起的阻力损失通道截面变化 局部阻力介质温度变化 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

4、负，要消耗外界压头，阻碍气流流动。二、阻力计算1沿程阻力计算 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6.2 通风阻力计算的原理及基本方法 第8页，共48页。第六章 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 其中： 沿程阻力系数 一般烟风道： 空预器烟气侧： K 通道的绝对粗糙度(mm) 动压头（查图）PaPa6.2 通风阻力计算的原理及基本方法 第9页，共48页。摩擦阻力系数的确定第10页，共48页。第六章 3）空气预热器烟气侧 P

5、a式中： 为每米长度的空预器管子的沿程摩擦阻力 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6.2 通风阻力计算的原理及基本 方法 第11页，共48页。第12页，共48页。第13页，共48页。第六章 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

6、阻力2）转弯的阻力 3）三通的阻力第14页，共48页。第六章 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第15页，共48页。6.3 烟道阻力计算 第六章 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的 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

7、出口真空度，氧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第16页，共48页。6.3 烟道阻力计算 第六章 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 2）锅炉管束 其阻力为横向冲刷、纵向冲刷及局部阻力之和 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 隔板的考虑方法 部分顺列、部分错列的管排，应分别计算相加第17页，共48页。6.3 烟道阻力计算 第六章 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90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

8、，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 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第18页，共48页。6.3 烟道阻力计算 第六章 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 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 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78m/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。6除尘器由产品说明书提供第19页，共48页。6

9、.3 烟道阻力计算 第六章 7烟囱 1） 沿程摩擦阻力 式中： i烟囱的锥度，通常为0.020.03 w2为出口处烟气流速 2） 出口阻力三、自生通风力的计算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第20页，共48页。6.3 烟道阻力计算 第六章 四、烟道总压降1炉膛出口真空度Pa自然通风时为4080Pa；机械通风时为2040Pa。2烟气流动水力总阻力 Pa第21页，共48页。6.3 烟道阻力计算 第六章 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

10、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=101325Pa第22页，共48页。6.4 风道阻力计算 第六章 一、风道全压降：二、风道流动总阻力： 当 时， ；当 时， ，（海拔高度 时）。 1. 冷风道阻力： 冷风流量： 当 时， ；当 时， 不计。 计算同烟道阻力计算。第23页，共48页。6.4 风道阻力计算 第六章 2. 管式空气预热器连通箱的 计算：3. 热风道阻力： 热风流量： 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： 室燃炉二

11、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 第24页，共48页。烟囱的计算 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（不包括烟囱本身的自生风和烟 囱的总阻力） hyz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：第25页，共48页。烟囱的计算 烟囱内烟气平均温度的确定(烟气温度影响烟气密度及自生风)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。第26页，共48页。烟囱的计

12、算第27页，共48页。烟囱的计算 对于机械通风的锅炉房，为简化计算，烟气在烟道和烟囱中的冷却可不考虑，烟囱内烟气平均温度即按引风机前的烟气温度(近似等于排烟温度)进行计算。第28页，共48页。第29页，共48页。烟囱的计算3烟囱出口烟气温度4烟囱中烟气平均温度第30页，共48页。烟囱的计算第六章 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，按规定执行 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（锅炉大气污染物排放标准

13、）第31页，共48页。烟囱的计算第32页，共48页。烟囱的计算三、烟囱直径的计算 i烟囱锥度，0.020.03 第33页，共48页。第34页，共48页。风机的选型选择风机的原则 锅炉的送、引风机宜单炉配置。容量较小的小型锅炉可根据具体情况，确定是单炉还是集中布置风机。 选择风机时，应使风机工作区在其效率最高的范围内。风机样本上列出的性能范围是指效率不低于该风机最高效率90时对应的性能，可按此数值范围选用。 风机的风量和风压应按锅炉的额定蒸发量进行计算。单独配置风机时，风量的富裕量应为10，风压的富裕量应为20；集中配置风机时，其风量和风压的富裕量应比单炉配置时适当加大。 选择风机时，以选择效率

14、高、转速低、功率小、寿命长、噪声小、价格低、高效率工作区范围宽为宜原则。有条件时，尽量选用调速风机。第35页，共48页。风机选型参数的确定1、比转数ns第36页，共48页。风机选型参数的确定2、流量和风压 风机的主要参数是流量和风压。当在锅炉额定负荷下烟、风道中介质的流量和阻力确定之后，即可计算所需风机的风量和风压，选出合适的风机。 送风机的选择计算 送风机总风量 ： 送风机风压 ：引风机的选择计算 引风机的总烟气量： 引风机的风压： 第37页，共48页。（1）风机设计计算流量Qj风机制造厂设计的介质与参数是在标准大气压下，以干空气为介质的情况中进行的。所以选择风机时应将计算压头折算成生产厂家

15、设计的介质参数下的压头。第38页，共48页。（2）风机设计计算全压降Hj：第39页，共48页。风机特性曲线是风机在入口截面处绝对压力为101325Pa，温度为设计温度时按风机全压绘制的。而烟风道特性曲线与导向器全开时风机特性曲线的交点即为风机运行中最大出力工况点。第40页，共48页。6.6 风机的选择 二、风机所需的电动机功率：1. 风机功率 式中： 全压降下风机效率：一般风机 高效风机 风机机械传动效率： 。 2. 电动机功率 式中： 电动机备用系数，送风机 引风机 电动机效率， 。 第41页，共48页。风机的布置送风机的布置 送风机集中布置时，应力求对每台锅炉送风均匀。风机可布置在锅炉前面

16、两侧或专设的风机室内。如果在锅炉前面两侧各设一台风机，在送风管上应设阀门，使两台风机同时运行时不会相互干扰。 当锅炉房单层布置时，送风机不应设置在妨碍司炉人员操作的位置上，风道可设在地下；锅炉房楼层布置时，送风机应设于底层，对于重量较轻的小型风机可以放置在柱子上，以节省风管，减少管道阻力，但管理和操作不便。 二次风机的转速高，振动和噪声都较大，宜布置在底层。若布置在操作层楼板上，则应将风机放置在梁上并设减振装置，以减轻振动。第42页，共48页。风机的布置送风机进风管一般敷设在锅炉房上部温度较高处。这样既能利用顶部热空气的热量，又能在夏季加强室内通风，利于降温。但在北方地区，冬季如吸走大量室内热空气，必然要增加采暖设备，这样做也不经济。因此可将进风口做成三通形式，运行时可根据室内外气温情况，选择吸取室内或室外空气。 风机进风口应设网格，以免吸入大块杂物损坏风机。网格通路面积不得小于进风口截面面积。引风机的布置 引风机按烟气流程应布置在除尘器后面，以减轻烟尘对风机叶片和壳体的磨损。 如果引风机单炉布置，则应尽量使引风机靠近锅炉除尘器烟气出口。如果集中布置，即多台锅炉配一套引风机，应力求使风机对每台锅炉的抽力