王天鎖，胡軍

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，大慶 163319）

鍋爐受熱面的積灰是常見現(xiàn)象，影響鍋爐受熱面的傳熱，會使通道截面積減小，流通阻力增加，使通風(fēng)出力不足，降低運行負(fù)荷，嚴(yán)重時還會堵塞尾部煙道，甚至被迫停爐檢修，由于鍋爐積灰問題，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的進(jìn)度和秩序。針對鍋爐的嚴(yán)重積灰問題，經(jīng)過長時間的摸索，對現(xiàn)有的鍋爐尾部省煤器進(jìn)行了改造，采用了一種簡單的計算方法代替了常規(guī)的繁瑣計算，通過對鍋爐省煤器改造的簡單計算，節(jié)省了大量的時間，而且計算后的相關(guān)參數(shù)都能滿足要求，下面介紹一下改造過程中一些主要參數(shù)的計算方法。

1 主要參數(shù)的計算方法

1.1 煙氣流量和速度原來的計算方法

實際煙氣量的計算a.對于無煙煤、煙煤及貧煤：

Qy——實際煙氣量，m3（標(biāo)）·kg-1

α——過?？諝庀禂?shù)，

α=α0+Δα

α0——爐膛過?？諝庀禂?shù)

Δα——煙氣流程上各段受熱面上漏風(fēng)系數(shù)煙氣速度計算需要如下參數(shù)：

Bcal——計算燃料消耗量kg·s-1

Vg——煙氣總?cè)莘e（標(biāo)態(tài)）Nm3·kg-1查煙氣特性表

θave——平均煙溫℃（θ′+θ″）/2

Ag——煙氣流通面積m2Ag=ab-Z1，aved（l1+4R）=ab-nd

針對具體情況，我的計算方法：

由于鍋爐使用的是平衡式通風(fēng)，負(fù)壓值趨于恒定狀態(tài)，再有就是鍋爐生產(chǎn)用氣基本穩(wěn)定，故可以假設(shè)煙氣流量恒定的情況下，由流體力學(xué)公式：

推導(dǎo)得：

當(dāng)橫截面積減小到原來的2/3 時，煙氣速度會增加為：

得出

對于省煤器管道內(nèi)部水速度的計算，參考有壓管流，水流量與壓強(qiáng)差的準(zhǔn)確計算公式和計算步驟如下。

1.2 計算管道的比阻S

原計算公式：如果是舊鑄鐵管或舊鋼管，可用舍維列夫公式計算管道比阻：

或用：

計算（n 為管內(nèi)壁糙率，d 為管內(nèi)徑，m）；

1.3 確定管道兩端的作用水頭差ΔH

ΔP 為管道兩端的壓強(qiáng)差（不是某一斷面的壓強(qiáng)），Pa以為單位

則省煤器內(nèi)的水頭差為：ΔH=ΔP/（1 000×9.8）=ΔP/9 800

1.4 計算流量Q

計算方法：假定省煤器是三組給水的時候，總流量公式是：

當(dāng)省煤器由三組改成兩組后，總流量不變的情況下，公式就變成：

1.5 流速

原計算公式：

或者先求管道斷面平均流速，再求流量。

管道流速：

式中：V——管道斷面平均流速；

C——謝才系數(shù)；

R——水力半徑；

J——水力坡降，也就是單位長度的壓力損失，J=ΔP/L；

ΔP——長為L 的管道上的壓力損失；

L——管道長度。

計算方法：假定省煤器是三組給水的時候，總速度公式是：

省煤器是兩組給水的時候，總速度公式變成：

接下來就是要考慮當(dāng)省煤器內(nèi)部水流速增加，外部煙速增加的同時，水能否過早的氣化，省煤器出口水溫，能否增加：

由于煙氣放熱與水吸熱是平衡的，根據(jù)熱力學(xué)公式Q=cm（t1-t0）得：

得到如下公式：

進(jìn)一步推導(dǎo)得：

理論改進(jìn)后，用公式得：

由于t煙0和t水0是恒定的，所以，改進(jìn)后對省煤器換熱沒有影響，但是煙氣流速增加了，這就是改進(jìn)的實質(zhì)性意義。

雖然，通過粗略簡單的計算得到預(yù)計的結(jié)果，但是還有問題，那就是省煤器去掉1/3 后，煙氣與水的換熱面積減少了1/3，是否會影響換熱效果呢？

根據(jù)熱力學(xué)公式：

由于煙氣速度和水速度同時同步的增加，使得換熱效果并沒有改變。

經(jīng)計算證明，雖然橫截面積減少了1/3，但是通過同時增加煙氣和水流速的方法，能夠保證整體理論換熱效果沒有改變。改進(jìn)前由于積灰的原因，形成積灰絕緣層，影響了換熱效率。改進(jìn)后，積灰問題會得到解決，那么，雖然換熱面積減小了，換熱效率實際上卻得到提高了。

引風(fēng)機(jī)能否滿足這樣的改進(jìn)方式？首先考慮熱力學(xué)計算公式：

省煤器改造前，理想氣體狀態(tài)方程PV/T=C（常數(shù)）

P 為壓強(qiáng)V 為體積T 為溫度（溫度單位K）

推導(dǎo)得：

同理，改造后：

改造后常熟C 發(fā)生改變，滿足煙氣體積相等的、時間相等、溫度相等的，從而得到如下常熟的變化，C′=1.5C

從而得到：P′=1.5P

而用簡單的基礎(chǔ)公式依然可以得出：

根據(jù)實際運行生產(chǎn)時引風(fēng)機(jī)效率為（60～65）%左右，估算改進(jìn)后，引風(fēng)機(jī)效率將達(dá)到（90～97.5）%左右，也就是理論上風(fēng)機(jī)能夠滿足省煤器改進(jìn)的需要。

經(jīng)過半個月實際改造，實際材料費用為8 150元，運行效果非常明顯，經(jīng)6 個月運行觀察，省煤器片很干凈，積灰的問題已經(jīng)得到徹底解決。省煤器煙氣流速由11.9 m·s-1增加到17.85 m·s-1。

2 結(jié)論

由于我國小型鍋爐大多運行人員文化層次較低的情況，只是負(fù)責(zé)簡單的重復(fù)性工作，一旦鍋爐出現(xiàn)了嚴(yán)重的結(jié)焦或積灰的問題，就會束手無策，而專業(yè)設(shè)計人員文化層次較高，懂得復(fù)雜的計算和設(shè)計，但很少去實際中操作鍋爐設(shè)備，這就很容易造成理論設(shè)計與實際需求相脫節(jié)，一旦出現(xiàn)問題，使用部門不得不完全依賴于設(shè)計部門，設(shè)計部門收費會很高，使得使用部門很是被動，這就使得一些使用部門不得不自己想辦法來摸索著去解決，而中鍋爐設(shè)計原理計算方法與原公式比較非常簡單，新的計算方法突破了只有專業(yè)人員才能夠進(jìn)行熱力計算的難點，為非專業(yè)人員在鍋爐局部改造計算過程中提供了一些基礎(chǔ)公式，簡化了原有公式的計算復(fù)雜程度。

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