工业锅炉的烟风阻力计算

全面介绍了工业锅炉的烟风阻力计算相关问题。

第12章 工业锅炉的烟风阻力计算 章

§12.1 锅炉通风的方式 锅炉通风的方式 §12.2 锅炉通风阻力计算基本方法 锅炉通风阻力计算基本方法 §12.3 锅炉烟道阻力计算 锅炉烟道阻力计算 §12.4 锅炉风道阻力计算 锅炉风道阻力计算 §12.5 锅炉烟囱的计算 锅炉烟囱的计算 §12.6 风机的选择计算 12.6Chapter 12-工业锅炉的烟风阻力计算 12-

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§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 锅炉的通风过程：锅炉在运行时，为了保证燃烧， 锅炉送入所需要的空气，并及时将燃烧产物排走， 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。 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， 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。 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： 锅炉通风方式： 自然通风： 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 成的自生抽力来克服锅炉通风阻力， 较小、无尾部受热面的小型锅炉,如立式水火管锅炉等。 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， 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， 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， 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 平衡通风、 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 三种。 负压通风和正压通风三种。Chapter 12-工业锅炉的烟风阻力计算 12-

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§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。 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； 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 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 的负压。 ~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， 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。 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， 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。 头来克服全部烟、风道阻力。

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§12.2 锅炉通风阻力计算基本方法 锅炉通风阻力计算基本方法一、计算原理 由流体力学中的伯努利方程知，烟气或空气在烟、 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： 任意两截面间有：2 ρw12 ρw2 P+ + ρgZ1 = P + + ρgZ2 + hsl 1 2 2 2 2 ρ(w2 w12 ) w P2 P + + ρg(Z2 Z1) + hsl = 0 1 2

经过适当变换，可得任意两截面间的总压降为： 经过适当变换，可得任意两截面间的总压降为：

H = hsl +

ρ(w w )2 2 2 1

2

(ρk ρ)g(Z2 Z1)= hsl + hsd hzs Chapter 12-工业锅炉的烟风阻力计算 12-

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§12.2 锅炉通风阻力计算基本方法 锅炉通风阻力计算基本方法1.流动水力阻力 沿程摩擦阻力、横向冲刷阻力、 1.流动水力阻力 hsl :沿程摩擦阻力、横向冲刷阻力、局部 阻力 2.速度损失 2.速度损失 hsd :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 hjb 介质温度变化 —— hsd =2 2 ρ(w2 w1 )

2

3.自生通风力 hzs:——介质在竖直通道内流动时，由于密 ——介质在竖直通道内流动时 介质在竖直通道内流动时， 度差所产生的抽力 h = (ρ ρ)g(Z Z )zs k 2 1

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。 气流向下时为负，要消耗外界压头，阻碍气流流动。

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§12.2 锅炉通风阻力计算基本方法 锅炉通风阻力计算基本方法二、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), 气预热器烟气侧外 ，一般为等温流动状态 l ρw2 hmc = λ Pa ddl 2 气流在等截面通道内流动， 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l ρw2 2 hmc = λ ( )2 Pa ddl 2 Tb +1 T 其中： 其中： ——沿程阻力系数 沿程阻力系数 λ K 68 0.25 ( + ) 一般烟风道： ①一般烟风道： λ = 0.11 ddl R e K 空预器烟气侧： ②空预器烟气侧： λ = 0.335( )0.17 Re 0.14 ddl 通道的绝对粗糙度(mm) K ——通道的绝对粗糙度(mm) 通道的绝对粗糙度

ρw2 ——动压头(查图) 动压头( 动压头 查图)2

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§12.2 锅炉通风阻力计算基本方

法 锅炉通风阻力计算基本方法3)空气预热器烟气侧 )i hmc = hmc c l

Pa

式中： hmc ——为每米长度的空预器管子的沿程摩擦阻力 式中： 为每米长度的空预器管子的沿程摩擦阻力i

2.横向冲刷管束阻力 . hx = ζ h

ρw2

2 1)横向冲刷光滑管顺列管束 )

Pa

式中： 每一排管子的阻力系数， 式中：ζ i ——每一排管子的阻力系数，与管束布置特性和 有 每一排管子的阻力系数 与管束布置特性和Re有 关

ζ = Z2ζ i

Z2——烟气流方向管子排数 烟气流方向管子排数2)横向冲刷光滑管错列管束 )

ζ = (Z2 +1 ζi )Chapter 12-工业锅炉的烟风阻力计算 12-

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§12.2 锅炉通风阻力计算基本方法 锅炉通风阻力计算基本方法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， 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 o 向管子截面计算， 无论顺列或错列， 向管子截面计算，当 β ≤ 75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。 向冲刷的计算，对其结果再乘以系数 。 4)方型鳍片铸铁省煤器 ζ = 0.5Z2 ) ρw2 3.局部阻力 hjb =ζ 2 动压头由图查取(根据流速和气流温度) 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： 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 ) 式中： 式中：

ζ = k ζ zy BCζ zy——转弯的原始阻力； 转弯的原始阻力； 转弯的原始阻力 ——考虑管壁粗糙度影响的系数 考虑管壁粗糙度影响的系数

k

B ——与弯头角度有关的系数 与弯头角度有关的系数

12- Chapter 12-工业锅炉的烟风阻力计算 C ——考虑弯头截面形状的系数 考虑弯头截面形状的系数

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§12.3 锅炉烟道阻力计算 锅炉烟道阻力计算一、计算原则 烟道阻力计算根据锅炉热力计算的结果(额定负荷D 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 y)及有关烟道有效截面几何尺寸进行 2. wy、 y 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 锅炉平衡通风时，烟道为微负压， 0.1MPa为计算压力 MPa为计算压力 凡是线算图计算的烟道阻力，都应进行烟气密度、 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 锅炉对流烟道中各受热面积灰修正， 6.计算顺序按锅炉出口真空度，烟道流程，对各受热面烟道 计算顺序按锅炉出口真空度

,烟道流程， 分别计算气阻力系数， 分别计算气阻力系数，最后求得烟道全压降Chapter 12-工业锅炉的烟风阻力计算 12-

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§12.3 锅炉烟道阻力计算 锅炉烟道阻力计算二、烟道系统阻力计算

1.锅炉管束 .1)凝渣管 当 Z2 ≤ 5 ,且 w≤10m/ s 时，其阻力忽略不计 当 Z2 > 5 ,且 w >10m/ s 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。 ① 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， 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。 心间距离。 隔板的考虑方法。 ③ 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。 ④ 部分顺列、部分错列的管排，应分别计算相加。Chapter 12-工业锅炉的烟风阻力计算 12-

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§12.3 锅炉烟道阻力计算 锅炉烟道阻力计算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、 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 转弯的阻力。 刷和烟气 转弯的阻力。 3.省煤器 (前面已有介绍) 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： 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： ρw2 Pa h = hmc + (ζ ′ + ζ ′′)

ζ ′, ζ ′′为局部阻力系数，由图确定。 为局部阻力系数，由图确定。

2

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§12.3 锅炉烟道阻力计算 锅炉烟道阻力计算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： 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 引风机及以后： 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： V = B (V + αV 0 ) yf + 273 m3/h )引风机处烟气量： yf j py k 273 2)引风机处烟气温度： )引风机处烟气温度： α + αt

yf =

py

lk

α py + α

℃

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 ) 确定烟道几何尺寸时，烟气流速按表选取， 不小于7~8m/s,烟道的高宽比取 烟道的高宽比取1.2:1。 不小于 烟道的高宽比取 。 4)烟道摩阻和局部阻力损失计算。 )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 除尘器 由产品说明书提供Chapter 12-工业锅炉的烟风阻力计算 12-

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§12.3 锅炉烟道阻力计算 锅炉烟道阻力计算7.烟囱 .1) 沿程摩擦阻力

hmc =

2 λ ρ

w2

8i

2

式中： i——烟囱的锥度，通常为0.02~0.03 式中： 烟囱的锥度，通常为0 02~ 烟囱的锥度

w2——为出口处烟气流速 为出口处烟气流速2) 出口阻力

hjb = ζ

2 ρw2

2

三、自生通风力的计算

hzs = (ρk ρ)g(Z2 Z1 ) Pay 0 hzs = ±H (1.2 ρy g

如果周围空气温度为20℃ 则烟道的自生通风力为： 如果周围空气温度为20℃, ρk =1.2kg/m3,则烟道的自生通风力为： 20 所计算烟道初、 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。 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 y y273 ) Pa 273 + y

Hzs = ∑ hzs

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§12.3 锅炉烟道阻力计算 锅炉烟道阻力计算" y y 四、烟道总压降 Hy = h1 + Hsl Hzs

" 1.炉膛出口真空度 h1 = (20 ~ 40) + 0.95H′g Pa . ′

自然通风时为40~80Pa;机械通风时为20~40Pa。 ;机械通风时为 自然通风时为 。 2.烟气流动水力总阻力 H y =[∑ h (1+ µ) + ∑ h ] . 1 2 sl式中： 式中：∑ h1——炉膛出口到除尘器的烟道总阻力 Pa 炉膛出口到除尘器的烟道总阻力, 炉膛出口到除尘器的烟道总阻力

101325 1.293 by

0 ρy

∑ h2——除尘器以后的烟道总阻力 Pa 除尘器以后的烟道总阻力, 除尘器以后的烟道总阻力

µ0 y

——飞灰质量浓度，µ = 飞灰质量浓度， 飞灰质量浓度0 y

, kg/kg 100 y ρ y V 0Vy

Ay a fh

(灰分浓度修正) 灰分浓度修正)

烟气密度， 烟气密度 ρ ——烟气密度，ρ

=

1 0.01Ay +1.306α pjVk0

(密度修正) 密度修正)

by ——烟气压力，by = (b ∑ h),Pa, 烟气压力， 烟气压力 ，2

(烟气压力修正) 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 时 当海拔高度不高于 米时， 当不大于 米时

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§12.4 风道阻力计算一、风道全压降： 风道全压降：k k Hk = Hsl Hzs hl'

[P ] a [P ] a [P ] a;bk = b + Σ 时)。 h 2lk

二、风道流动总阻力： 风道流动总阻力：k Hsl = Σ h

101325 bk

当 h > 3000P , H > 200m 时 a 1. 冷风道阻力： h = hyc + hjb 冷风道阻力： 冷风流量 流量： ① 冷风流量：

当 h ≤ 3000P , bk =,(海拔高度 时 a b

Vlk = BjVko αl" αl αzf + αky

(

i s ② 当 lk ≥10m/时， hyc = hyc l ;当 lk <10m/ s

) 273 + t 273

不计。 时， hyc 不计。

计算同烟道阻力计算。 ③ hjb 计算同烟道阻力计算。

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§12.4 风道阻力计算2. 管式空气预热器连通箱的 hjb 计算： 计算： 3. 热风道阻力： 热风道阻力： ①

热风流量： Vrk = BjVko αl" αl 热风流量： 层燃炉流动热风道阻力： ② 层燃炉流动热风道阻力：

(

) 273 + t [m / h] 273rk

3

炉排及煤的燃烧层的阻力： 炉排及煤的燃烧层的阻力： h = 400 ~ 800 [P ] a 风道及风室的阻力： 风道及风室的阻力： 室燃炉二次风总阻力： ③ 室燃炉二次风总阻力： h = hyc + hjb hjb = ζ

ρ 22

[P ] a [P ] a

三、风道自生通风力

273 k hzs = ±H (1.2 ρk ) = ±H 1.2 1.293× g g 273 + tk

[P ] a

' " 四、空气进入炉膛处的真空度 hl = hl + 0.95Hg [P ] a

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