干熄焦余热锅炉省煤器内传热的特性研究

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1、2009年第1期上海电力干熄焦余热锅炉省煤器内传热的特性研究孙娜娜，张忠孝，郁鸿凌(上海理工大学，上海200093)摘要：针对干熄焦余热锅炉炉内省煤器传热特点，建立描述其内部传热的简化数学物理模型，并应用该模型对一台63．2t／h的干熄焦余热锅炉炉内省煤器烟气和蒸汽温度分布进行模拟，计算结果与实际运行过程具有较好的一致性，在此基础上分析了省煤器内部不同腐蚀及磨损情况对换热量分配的影响，并得出干熄焦余热锅炉省煤器内传热特性的研究结论。关键词：干熄焦余热锅炉；省煤器温度分布；换热量分配；腐蚀磨损中图分类号：TK229．92文献标识码：A(2)烟气在省煤器管束流动时状态变化

2、遵从I引言理想气体状态方程。干熄焦余热锅炉(CDQ锅炉)是利用吸收了(3)在垂直于省煤器烟气流动方向的管排上，红焦显热的高温循环气体与除盐除氧纯水进行热忽略管内水的吸热和流量不均匀，即采用均一化交换，产生额定参数(温度和压力)和品质的蒸汽，处理。并输送给用户的一种受压、受热的设备。(4)仅显示对流换热对温度的影响，辐射换热省煤器是利用烟气来加热锅炉给水，设置在用系数对换热进行修正。烟道的下部，是余热锅炉内的最后一个受热面。(5)管子内的导热热阻忽略不计。目前，对省煤器的研究还侧重在省煤器上存则省煤器传热简化成理想一维传热模型，物在的低温腐蚀、管内氧腐蚀或磨损等问题的研

3、究理模型参见图1，仅以4排管子为例。上EI-3~，对改善省煤器的传热特性也做了一些研／一＼／究Ⅲ4]。然而在研究或设计省煤器时，都是把省炉膛宽煤器看成一个“黑匣子”，内部的换热情况及流过截荫OZ'管束的烟气和介质温度的变化不知道，对于省煤#1器总换热量在管束内管排上的空间分配情况更无从知道，这就有必要展开对管束内部的换热的研截面究。为此，建立了省煤器的简化传热模型，应用模一—截面型对某实际运行中的I台63．2t／h干熄焦余热做烟气流锅炉炉内省煤器进行模拟计算，揭示出省煤器内X／／—＼／换热量分配情况，并采用模型分析省煤器腐蚀磨损对换热量分配的影响。I省煤器的物理模型烟

4、气和水按照图1中标示的X和Z组合方2简化的数学物理模型式流动换热时，具体的模型控制体参见图2。2．I数学物理模型的建立如图1所示，沿着烟气流动方向，截面之间的为了突出研究问题的重点，建立合适的数学控制体(即一排管子)依次称为第1排管子、第2模型，简化复杂的传热传质过程，对所研究的传热排管子⋯⋯第i排管子，其中的传热量依次为做了以下假设：Q、Q。、Q。⋯⋯Q，省煤器的总换热量为Q。(1)忽略CDQ锅炉省煤器内烟气和水在整模型控制体如图2所示，应用能量守恒方程，个纵向管排上的换热，只考虑沿着烟气流动方向则有：上的换热。(1)烟气侧一63—上海电力2009年第1期号。针对微

5、分方程式(2)、式(4)中的部分参数，结腆孤八1合受热面的实际情况，有叫l、、1P一'yUy一丽x(5)1出一一(6)式中D——管内水流量。图2模型微元体建立的微分方程式(2)、式(4)可改写成UypyFyCty—KFabx(ty—tj)一ylDyFyCp．y一+(1)△B—／3丽600(￡4-273)／273pC⋯)(7)vAtl4KFab式中f——烟气温度；△z1O00Z1D／(3600Fj)wdCp，(t一t)(8)tj——管内水温度；式(7)、式(8)即为计算过热器内部烟气和蒸F——烟气的流通面积；汽温度以及传热的数学物理模型。F——单位体积内烟道内换热面积；

6、K——换热系数；2．2模型的求解aa——烟气的对流换热系数；文献[7]～[10]，结合干熄焦余热锅炉过热器B——烟气的流量；的具体情况，模型中参数有“——烟气流速；K一。had(9)J0——烟气密度；Gd一0．14CC()(1o)C——烟气比热容；“——炉膛的宽度；式中——对模型中所作假设进行的修正6——炉膛的深度；C—_--分别对省煤器中横向节距和排数的修正；△z——模型控制体的步长。C。．——分别对省煤器中纵向节距和排数的修正；△f——模型控制体烟气进出口温差——烟气的导热系数；化简式(1)得烟气温度的微分方程为“——烟气的运动黏度。KFab根据文献[11]，加上

7、模型中的假设，有AxFyCp，yy』0yF一(11)aOg2S2(2)水侧式中F——省煤器的总换热面积；10j寺丌1Ctj+KFabAx(￡y—tj)一Ujz——省煤器管束的纵向排数；——省煤器管束的纵向节距。{cpIj(tjq_AtjAz)，(3)又假设烟气为理想气体，有式中F——单位体积内烟道内换热面积Py一纠U——介质流速；——介质密度；式中——炉内压力；C——介质比热容；M一烟气平均摩尔质量，与烟气成分及其份额有——受热面内管子的横向排数；关；——管子直径；RM——理想气体常数，RM一8．314J／(mol·k)。——模型控制体水进出口温差。